一种提高输出电压精确度的变压器制造技术

本发明专利技术一种提高输出电压精确度的变压器，包括磁芯、与磁芯配套的骨架，所述磁芯包括若干个边柱、一个中心柱，所述若干个边柱分别设于中心柱四周，所述若干个边柱的截面积分别相等且若干个边柱的截面积之和等于所述中心柱的截面积，且每一边柱与中心柱的连接部分的截面积等于每一边柱的截面积，所述中心柱上设有初级绕组和次级整数倍绕组，所述若干个边柱上分别设有不满一匝的次级绕组，所述不满一匝的次级绕组按输出电流平均分布在若干个边柱上。本发明专利技术无需增加额外的线性稳压电路或磁放大器即可实现低电压、大电流、多路输出，提高了变压器的输出电压的精确度。本发明专利技术可靠性强，也没有增加变压器的体积和损耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种新型开关电源变压器，特别涉及一种具备超低电压、大电 流、多路输出且后级不需要采用线性稳压的开关电源变压器。
技术介绍
现代集成电路为了适应后备电源(电池)供电工作，工作电压越来越低，很多芯片现在采用超低的工作电压，如1.8伏，甚至为1.2伏。然而现在的开关 电源为了减小体积，工作频率越来越高，现在大部分开关电源的工作频率也超 过了 100KHz，甚至有部分厂家采用了 lMHz的工作频率。这样变压器的绕组压 数就变得很少，对于低电压输出的次级为一匝多，或者不到一匝，如果将其取 整，变压器的体积将变大，同时变压器的铜损也增加了；此外，如果变压器为 多路输出，只有其中一路闭环调节，而其它各路需要较精确的臣比来获得满意 的输出电压精度。如果次级绕组在理论计算的结果上取整，则输出的电压误差 十分大，为了得到精确的电压，在后级不得不加线性稳压，开关调节或磁放大 器，但这样做增大了变压器体积及损耗，使电路更复杂，可靠性变差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种新型的电源变压器，在不增加后级稳压电路的 情况下使输出电压满足低电压需求。为达到上述目的，本专利技术采取如下技术方案一种提高输出电压精确度的变压器，包括磁芯、与磁芯配套的骨架，所述 磁芯包括若干个边柱、 一个中心柱，所述若干个边柱分别设于中心柱四周，所 述若干个边柱的截面积分别相等且若干个边柱的截面积之和等于所述中心柱的 截面积，且每一边柱与中心柱的连接部分的截面积等于每一边柱的截面积，所 述中心柱上设有初级绕组和次级整数倍绕组，所述若干个边柱上分别设有不满3一匪的次级绕组，所述不满一叵的次级绕組按输出电流平均分布在若干个边柱 上。所述初级和次级紧密耦合。所述每一边柱之间还设有平衡绕组。所述中心柱上还设有气隙，所述气隙 的长度小于中心柱截面的二十分之一，所述气隙设于中心柱的上分段，还可用 较低磁导率材料代替气隙。本专利技术无需增加额外的线性稳压电路或》兹放大器即可实现低电压、大电流、 多路输出，提高了变压器的输出电压的精确度。本专利技术可靠性强，也没有增加 变压器的体积和损耗。附图说明图l是本专利技术的变压器的磁芯的结构示意图。图2是本专利技术的变压器的配套骨架的立体图。图3是本专利技术的变压器的磁芯与骨架装配后的立体图。具体实施例下面结合附图对本专利技术作进一步描述如图1、图2、图3所示， 一种提高输出电压精确度的变压器，包括^f兹芯10、 与磁芯配套的骨架20,所述^f兹芯包括若干个边柱(图中未标注)、 一个中心柱 10D,所述若千个边柱分别设于中心柱IOD四周，所述若干个边柱的截面积分别 相等且若干个边柱的截面积之和等于所述中心柱10D的截面积，且每一边柱与 中心柱10D的连接部分的截面积等于每一边柱的截面积，所述中心柱10D上设 有初级绕组和次级整数倍绕组，所述若干个边柱上分别设有不满一臣的次级绕 组，所述不满一匝的次级绕组按输出电流平均分布在若干个边柱上。优选的，所述i兹芯包括四个边柱IOA、 IOB、 IOC、 IOD和一个中心柱10E, 所述四个边柱10A、 IOB、 IOC、 10D分别i殳于中心柱10E的四周，所述每一边柱 IOA、 IOB、 IOC、 10D的截面积分别相等且四个边柱IOA、 IOB、 IOC、 IOD的截面 积之和等于所述中心柱10E的截面积。所述每一边柱10A、 IOB、 IOC、 IOD与中 心柱10E的连接部分的截面积等于每一边柱的截面积。 、具体得讲，假设一变压器，初级绕组为Np匝，绕于中心柱10E上，根据电磁感应定律可以得到每匝的磁通变化量—=^e*—— (式一)冲 7b"公式中符号说明如下Ton为电压Ui加栽初级绕组上的时间S (秒)； △ B为在Ton时间里，磁芯中磁通密度的增量T (特斯拉)； Ae为-兹芯中心柱的有效截面积M2 (平方米)； AcD为在Ton时间里，,兹芯中》兹通量的增量。因每一边柱10A、 IOB、 IOC、 10D的截面积Al等于中心柱10E Ae的四分之 一，如果在一边柱上绕一匝，则由电^f兹感应定律得到输出电压为f/o =——=^1*—— (式一)由于 爿1 =丄血 (式三)4则有 [/0 =丄*^*兰 (式四)4 7bw将(式一)带入(式四)中，得到^ =丄*^ (式五) 4由(式一)可知，在中心柱IOE上绕一匝式，两端感应电压为Ui/Np，而由 式五可知，在任一边柱上绕一匝得到的电压为中心柱10E的四分之一，从等效 上来说，每一边柱10A、 IOB、 IOC、 IOD上一匝绕组等于中心柱IOE上四分之 一匝绕组，即这种结构比传统只绕在中心柱10E上的结构得到电压的精度提高 了四倍。由此可见，边柱越多，输出电压精度越高，可以在不需要后级稳压电 路的基础上使输出电压满足要求。这种磁芯有四个边柱IOA、 IOB、 IOC、 10D 和一个中心柱10E，四个边柱IOA、 IOB、 IOC、 10D的截面积相等且之和严格 等于中心柱10E截面积，即R-2r。同时每一边柱10A、 IOB、 IOC、 IOD与中心 柱10E的连接部分截面积等于每一边柱IOA、 IOB、 IOC、 10D的截面积。所述中心柱10E上设有初级绕组和次级整数倍绕组。所述初级和次级紧密 耦合。所述每一边柱10A、 IOB、 IOC、 10D上还i殳有不满一匣的次级绕组，所述 不满一匪的次级绕组按输出电流平均分布在每一边柱IOA、 IOB、 IOC、 IOD上。 这是因为磁芯的磁导率不是无穷大，变压器不可避免的存在散磁与漏磁，所以 应将次级的整数匪尽量绕在中心柱10E上，且与初级紧密耦合；同时在边柱上的绕组匝数尽量按电流平均分配到所有边柱上去，以尽量减小漏感，提高负载 交叉调整率。所述每一边柱10A、 IOB、 IOC、 IOD之间还设有平衡绕组。因为变压器在工 作的过程中，如果各边柱之间存在磁通不平衡，严重影响了电源的交叉调整率， 可以在各边柱之间加平衡绕组，以减小磁通不平衡度。所述中心柱10E上还设有气隙，所述气隙的长度小于中心柱10E截面的二 十分之一。所述中心柱IOE上还设有气隙，所述气隙设于中心柱10E的上分段。 即如果磁芯要磨气隙，要尽量放在中心柱10E上，且尽量短。在一般情况下， 气隙长度小于中心柱10E截面几何尺寸的二十分之一，如果气隙尺寸超出这一 范围，气隙最好在中心柱10E上分段，或者用较低磁导率材料代替气隙。采用 这些方法可以减小漏石兹、散石兹及边纟彖/磁通。如图3所示， 一个完整的变压器是由两个相同的磁芯IO和一个配套的骨架 20组合而成。将初级绕组绕于中心柱10E绕线柱上，将次级的整数匝数也绕于 中心柱10E绕线柱上，最好采用三明治绕法，或者多段绕线法(适应于200KHz 以上的工作频率，以降低邻近效应损耗)；次级不满一匝的各绕组按输出电流平 均绕于绕线柱上，以提高电源的负载交叉调整率。当变压器绕好之后，两块磁 芯人人骨架的两端插入，并加以固定。普通技术人员可在不脱离本专利技术思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或 变化，因而本专利技术的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求 书提到的创新性特征的最大范围。权利要求1、一种提高输出电压精确度的变压器，包括磁芯、与磁芯配套的骨架，其特征本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高输出电压精确度的变压器，包括磁芯、与磁芯配套的骨架，其特征是：所述磁芯包括若干个边柱、一个中心柱，所述若干个边柱分别设于中心柱四周，所述若干个边柱的截面积分别相等且若干个边柱的截面积之和等于所述中心柱的截面积，且每一边柱与中心柱的连接部分的截面积等于每一边柱的截面积，所述中心柱上设有初级绕组和次级整数倍绕组，所述若干个边柱上分别设有不满一匝的次级绕组，所述不满一匝的次级绕组按输出电流平均分布在若干个边柱上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒲文旭，
申请(专利权)人：上海力申科学仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]