屏蔽式电力变压器制造技术

公开了屏蔽式电力变压器和使用这些变压器的电源转换器。在一些实施方式中，屏蔽式电力变压器包括磁芯、初级绕组、第一次级绕组和第二次级绕组。变压器包括第一屏蔽件绕组，该第一屏蔽件绕组具有与初级绕组相同的电压电位方向，并且与初级绕组串联连接，以承载流过初级绕组的电流。变压器还包括第二屏蔽件绕组，该第二屏蔽件绕组具有与初级绕组相反的电压电位方向，并且从初级接地连接到浮动端子。第一次级绕组、第二次级绕组、第一屏蔽件绕组和第二屏蔽件绕组能够每一个具有大致相等的匝数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】屏蔽式电力变压器
技术介绍
电力变压器使用电磁耦合将能量从一个线圈转移到另一个线圈。在初级线圈和次级线圈之间的绕组的比率，也称为“匝数比”，设定了在用于线圈的电压和电流之间的关系。实际上，变压器可能具有一些不理想的影响，诸如电磁干扰的产生，和由于涡流和其它效应而导致的能量损失。
技术实现思路
在一些实施方式中，变压器包括通过产生较低水平的噪声来减小电磁干扰(EMI)的屏蔽件。屏蔽件能够具有布置在初级线圈的相对侧上的两个片段。例如，作为承载初级线圈的电流的初级线圈的延伸，第一屏蔽件片段能够与初级线圈串联连接。这允许第一屏蔽件片段的绕组既充当屏蔽件又充当初级线圈的一部分，其中第一屏蔽件片段的绕组对初级线圈的总匝数作出贡献。第二屏蔽件片段能够被布置成使得一个端子被连接到初级接地，并且另一个端子浮动。变压器能够具有两个次级线圈，并且第一屏蔽件片段和第二屏蔽件片段能够每一个具有大致等于次级线圈的匝数的匝数。变压器可以用在各种类型的电源转换器中。例如，变压器能够用在AC-DC电源适配器或DC-DC电源适配器中。在一些实施方式中，用于消费电子产品的AC/DC电源适配器可以包括隔离的DC-DC转换器电路，该DC-DC转换器电路包括如在本文献中讨论的高频变压器。高频变压器提供电流隔离，并且能够提供高效率的电力传输。由于在初级绕组和次级绕组之间的大的绕组间电容，这使得高频变压器成为用于传导性共模噪声的主要传导路径，传统变压器经常产生大量的共模噪声。为了满足共模噪声要求，可能需要两级EMI滤波器，这增加了电源适配器的体积和成本。变压器能够包括屏蔽件以减少噪声，但是例如由于屏蔽件绕组中的涡流，典型的屏蔽件降低了变压器的电气效率。与传统的变压器相比，在本文献中讨论的变压器设计能够减少共模噪声，同时提供比典型的屏蔽式变压器更高的效率。例如，将第一屏蔽件片段与初级线圈串联连接避免了涡流损失，否则将招致涡流损失在第一屏蔽件片段中产生。另外，由于第一屏蔽件片段的绕组对初级线圈的总匝数作出贡献，因此初级线圈能够被减少相应的匝数，从而允许变压器比典型的屏蔽式变压器更小并且绕组损失更低。较低噪声的益处能够允许使用较小的EMI滤波器，在某些情况下，在初级侧上允许使用仅一个EMI滤波器。在一些实施方式中，屏蔽式变压器包括：磁芯；初级绕组；第一次级绕组和第二次级绕组，该第一次级绕组和第二次级绕组具有大致相等的匝数；和电磁屏蔽件，包括：第一屏蔽件绕组，该第一屏蔽件绕组具有与初级绕组相同的电压电位方向，并且与初级绕组串联连接，以承载流过初级绕组的电流，其中，第一屏蔽件绕组具有大致等于次级绕组中的每一个的匝数的匝数，并且其中，第一屏蔽件绕组位于初级绕组和第一次级绕组之间；和第二屏蔽件绕组，该第二屏蔽件绕组具有与初级绕组相反的电压电位方向，并且被从初级接地连接到浮动端子，其中第二屏蔽件绕组具有大致等于次级绕组中的每一个的匝数的匝数，并且其中，第一屏蔽件绕组位于初级绕组和第二次级绕组之间。一些实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。例如，在一些实施方式中，第一屏蔽件绕组沿着在初级绕组和第一次级绕组之间的界面均匀地布置；并且其中第二屏蔽件绕组沿着在初级绕组和第二次级绕组之间的界面均匀地布置。在一些实施方式中，次级绕组和屏蔽件绕组具有在彼此的5％以内的匝数。在一些实施方式中，屏蔽式电力变压器包括围绕铁氧体磁芯的导线绕组。在一些实施方式中，导线绕组从内部绕组向外以以下顺序围绕铁氧体磁芯的中心部分同心地布置：次级绕组中的一个、屏蔽件绕组中的一个、初级绕组、屏蔽件绕组中的另一个，和次级绕组中的另一个。在一些实施方式中，在使用在堆叠的基板层上的线迹来实现绕组的情况下，使用平面磁性装置来实现屏蔽式电力变压器。在一些实施方式中，堆叠的基板层从上到下以以下顺序沿着轴线布置：次级绕组中的一个、屏蔽件绕组中的一个、初级绕组、屏蔽件绕组中的另一个，和次级绕组中的另一个。在一些实施方式中，第一屏蔽件绕组和第二屏蔽件绕组每一个具有连接到初级接地的端子。在一些实施方式中，屏蔽式电力变压器包括四个次级绕组，每个次级绕组具有大致相等的匝数。屏蔽式电力变压器包括围绕芯的导线绕组。导线绕组从内部绕组向外以以下顺序围绕芯同心地布置：该四个次级绕组中的第一个、该四个次级绕组中的第二个、屏蔽件绕组中的一个、初级绕组、屏蔽件绕组中的另一个、该四个次级绕组中的第三个，和该四个次级绕组中的第四个。该四个次级绕组中的第一个或者该四个次级绕组中的第二个是第一次级绕组或第二次级绕组中的一个，并且该四个次级绕组中的第三个或者该四个次级绕组中的第四个是第一次级绕组或第二次级绕组中的另一个。在一些实施方式中，屏蔽式电力变压器包括第三次级绕组和第四次级绕组，其中第一次级绕组、第二次级绕组、第三次级绕组和第四次级绕组每一个具有大致相等的匝数；其中，在绕组被布置为基本平面的线圈的情况下，屏蔽式电力变压器包括平面磁性元件；其中，基本平面的线圈从上到下以以下顺序沿着轴线堆叠：该四个次级绕组中的第一个、该四个次级绕组中的第二个、屏蔽件绕组中的一个、初级绕组、屏蔽件绕组中的另一个、该四个次级绕组中的第三个，和该四个次级绕组中的第四个。该四个次级绕组中的第一个或者该四个次级绕组中的第二个是第一次级绕组或第二次级绕组中的一个，并且该四个次级绕组中的第三个或者该四个次级绕组中的第四个是第一次级绕组或第二次级绕组中的另一个。在一些实施方式中，该四个次级绕组中的第一个和该四个次级绕组中的第二个具有相反的电压电位方向；并且该四个次级绕组中的第三个和该四个次级绕组中的第四个具有相反的电压电位方向。在一些实施方式中，屏蔽式电力变压器具有四个次级绕组，每个次级绕组具有大致相等的绕组数目；在初级绕组和屏蔽件绕组处于它们之间的情况下布置的次级绕组中的两个的第一组被配置为使得次级绕组中的两个的第一组(i)具有相同的电压电位方向，并且(ii)被串联连接以充当单个有效次级线圈；在初级绕组和屏蔽件绕组处于它们之间的情况下布置的次级绕组中的两个的第二组被配置为使得次级绕组中的两个的第二组(i)具有相同的电压电位方向，并且(ii)被串联连接以充当单个有效次级线圈；第一组中的次级绕组不同于第二组中的次级绕组；并且用于第一组的次级绕组的电压电位方向与用于第二组的次级绕组的电压电位方向相反。在一些实施方式中，屏蔽式电力变压器被配置为使用第一屏蔽件绕组作为初级绕组的一部分，使得在屏蔽式电力变压器的初级侧和次级绕组中的一个之间的有效匝数比是(i)初级绕组和第一屏蔽件绕组的匝数之和与(ii)次级绕组中的一个的匝数之间的比率的情况下，变压器的使用降低了提供给初级绕组的电压。在一些实施方式中，第一屏蔽件绕组被以与第一次级绕组相同的结构布置，使得在第一屏蔽件绕组和第一次级绕组中感应出基本相等的电压电位；并且第二屏蔽件绕组被以与第一次级绕组相同的结构布置，使得在第二屏蔽件绕组和第二次级绕组中感应出基本相等的电压电位。在一些实施方式中，电磁屏蔽件被布置为使得在电磁屏蔽件绕组和对应的次级绕组之间不存在共本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种屏蔽式电力变压器，包括：/n磁芯；/n初级绕组；/n第一次级绕组和第二次级绕组，所述第一次级绕组和所述第二次级绕组具有大致相等的匝数；和/n电磁屏蔽件，所述电磁屏蔽件包括：/n第一屏蔽件绕组，所述第一屏蔽件绕组具有与所述初级绕组相同的电压电位方向，并且与所述初级绕组串联连接，以承载流过所述初级绕组的电流，其中，所述第一屏蔽件绕组具有与所述次级绕组中的每一个的匝数大致相等的匝数，并且其中，所述第一屏蔽件绕组位于所述初级绕组和所述第一次级绕组之间；和/n第二屏蔽件绕组，所述第二屏蔽件绕组具有与所述初级绕组相反的电压电位方向，并且被从所述初级接地连接到浮动端子，其中，所述第二屏蔽件绕组具有与所述次级绕组中的每一个的匝数大致相等的匝数，并且其中，所述第一屏蔽件绕组位于所述初级绕组和所述第二次级绕组之间。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180806 US 62/715,0081.一种屏蔽式电力变压器，包括：
磁芯；
初级绕组；
第一次级绕组和第二次级绕组，所述第一次级绕组和所述第二次级绕组具有大致相等的匝数；和
电磁屏蔽件，所述电磁屏蔽件包括：
第一屏蔽件绕组，所述第一屏蔽件绕组具有与所述初级绕组相同的电压电位方向，并且与所述初级绕组串联连接，以承载流过所述初级绕组的电流，其中，所述第一屏蔽件绕组具有与所述次级绕组中的每一个的匝数大致相等的匝数，并且其中，所述第一屏蔽件绕组位于所述初级绕组和所述第一次级绕组之间；和
第二屏蔽件绕组，所述第二屏蔽件绕组具有与所述初级绕组相反的电压电位方向，并且被从所述初级接地连接到浮动端子，其中，所述第二屏蔽件绕组具有与所述次级绕组中的每一个的匝数大致相等的匝数，并且其中，所述第一屏蔽件绕组位于所述初级绕组和所述第二次级绕组之间。


2.根据权利要求1所述的屏蔽式电力变压器，其中，所述第一屏蔽件绕组沿着在所述初级绕组和所述第一次级绕组之间的界面均匀地布置；并且
其中，所述第二屏蔽件绕组沿着在所述初级绕组和所述第二次级绕组之间的界面均匀地布置。


3.根据前述权利要求中的任一项所述的屏蔽式电力变压器，其中，所述次级绕组和所述屏蔽件绕组具有在彼此的5％以内的匝数。


4.根据前述权利要求中的任一项所述的屏蔽式电力变压器，其中，所述第一屏蔽件绕组和所述第二屏蔽件绕组每一个具有连接到初级接地的端子。


5.根据前述权利要求中的任一项所述的屏蔽式电力变压器，其中，所述屏蔽式电力变压器包括围绕铁氧体磁芯的导线绕组。


6.根据权利要求5所述的屏蔽式电力变压器，其中，所述导线绕组从内绕组向外以以下顺序围绕所述铁氧体磁芯的中心部分同心地布置：
所述次级绕组中的一个，
所述屏蔽件绕组中的一个，
所述初级绕组，
所述屏蔽件绕组中的另一个，和
所述次级绕组中的另一个。


7.根据权利要求1-4中的任一项所述的屏蔽式电力变压器，其中，在使用堆叠的基板层上的线迹来实现所述绕组的情况下，使用平面磁性装置来实现所述屏蔽式电力变压器。


8.根据权利要求7所述的屏蔽式电力变压器，其中，所述堆叠的基板层从上到下以以下顺序沿着轴线布置：所述次级绕组中的一个、所述屏蔽件绕组中的一个、所述初级绕组、所述屏蔽件绕组中的另一个和所述次级绕组中的另一个。


9.根据权利要求1-6中的任一项所述的屏蔽式电力变压器，其中，所述屏蔽式电力变压器包括四个次级绕组，每个所述次级绕组具有大致相等的匝数；
其中，所述屏蔽式电力变压器包括围绕芯的导线绕组；
其中，所述导线绕组从内部绕组向外以以下顺序围绕芯同心地布置：
所述四个次级绕组中的第一个，
所述四个次级绕组中的第二个，
所述屏蔽件绕组中的一个，
所述初级绕组，
所述屏蔽件绕组中的另一个，
所述四个次级绕组中的第三个，和
所述四个次级绕组中的第四个，
其中，所述四个次级绕组中的所述第一个或者所述四个次级绕组中的所述第二个是所述第一次级绕组或所述第二次级绕组中的一个；并且
所述四个次级绕组中的所述第三个或者所述四个次级绕组中的所述第四个是所述第一次级绕组或所述第二次级绕组中的另一个。


10.根据权利要求1-4和7-8中的任一项所述的屏蔽式电力变压器，其中，所述屏蔽式电力变压器包括第三次级绕组和第四次级绕组，其中所述第一次级绕组、所述第二次级绕组、所述第三次级绕组和所述第四次级绕组每一个具有大致相等的匝数；
其中，在所述绕组被布置为基本平面的线圈的情况下，所述屏蔽式电力变压器包括平面磁性元件；
其中，所述基本平面的线圈从上到下以以下顺序沿着轴线堆叠：
所述四个次级绕组中的第一个，
所述四个次级绕组中...

【专利技术属性】
技术研发人员：费超，盛洪刚，道格拉斯·奥斯特胡特，贾靓，斯里坎斯·拉克石米坎萨，
申请(专利权)人：谷歌有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US