CN112233888B 一种变压器装置、开关电源和电源适配器（珠海格力电器股份有限公司）

(19)国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号CN1122338(65)同一申请的已公布的文献号(73)专利权人珠海格力电器股份有限公司孙家文梁思焯专利代理师朱清娟梁永芳HO2M7/06(2006.01)HO2M1/12(2006.01)1初级绕组(第1初级绕组(第一部分)2初级绕组(第本发明公开了一种变压器装置、开关电源和第一部分和初级绕组第二部分；其中，所述初级绕组第一部分、所述次级绕组、所述屏蔽层和所述初级绕组第二部分，按设定方向依次设置；所述初级绕组第一部分，被配置为连接直流母线；所述初级绕组第二部分，被配置为连接开关电源的主功率器件。本发明的方案，可以解决高频变2模块、次级绕组和屏蔽层；所述初级绕组模块，包括：初级绕组第一部分和初级绕组第二部所述初级绕组第一部分、所述次级绕组、所述屏蔽层和所述初级绕组第二部分，按设定方向依次设置；所述初级绕组第一部分，被配置为连接直流母线；所述初级绕组第二部分，被配置为连接开关电源的主功率器件；所述初级绕组第一部分只绕一层、且采用密绕或疏绕的方式铺满整层；所述初级绕组第二部分，采用与所述初级绕组第一部分相同的线材，绕两层，绕满行绕制，绕满一层，能够采用多股并绕方式绕制；所述屏蔽绕组，被配置为连接直流母线正极，且所述屏蔽绕组的首末端进行防短路设置；通过使主功率器件的控制电路从直流母线或漏极取电，设置无辅助绕组的高频变压器。2.根据权利要求1所述的变压器装置，其特征在于，还包括：变压器骨架(1);所述初级绕组第一部分、所述次级绕组、所述屏蔽层和所述初级绕组第二部分，绕制在所述变压器骨架(1)上；且所述初级绕组第一部分、所述次级绕组、所述屏蔽层和所述初级绕组第二部分中的相邻部分之间，设置有绝缘层。3.根据权利要求1或2所述的变压器装置，其特征在于，所述初级绕组第一部分的第一端，被配置为连接直流母线正极；所述初级绕组第一部分的第二端，被配置为连接所述变压器装置的中间节点。4.根据权利要求1或2所述的变压器装置，其特征在于，所述次级绕组，能够根据目标输出路数、目标输出电流、目标输出电压中的至少之一，确定绕组股数、线径和匝数中的至少之一。5.根据权利要求1或2所述的变压器装置，其特征在于，所述初级绕组第二部分的第一端，被配置为连接所述变压器装置的中间节点；所述初级绕组第二部分的第二端，被配置为连接开关电源的主功率器件的漏极。抗旁路电路、续流及其吸收电路和输出滤波电路；所述主控单元，包括：主开关器件和控制所述整流滤波电路，连接至所述变压器装置的初级绕组、以及所述主控单元；所述变压器装置的次级绕组，经所述续流及其吸收电路后连接至所述输出滤波电路；所述控制系统，在第一输出电压下，自所述变压器装置的副边取电；在第二输出电压下，自所述变压器装置的原边取电；所述第一输出电压的输出精度，大于所述第二输出电压的输出精度。7.根据权利要求6所述的开关电源，其特征在于，所述整流滤波电路，包括：整流桥和滤波电路；所述整流桥与所述滤波电路配合设置；所述滤波电路，包括：两个差模电感和两个电容；所述两个差模电感并行设置，所述两个电容并行设置在所述两个差模电感的端部。8.根据权利要求7所述的开关电源，其特征在于，所述整流桥，设置在所述两个电容之间、且位于所述两个差模电感的任一侧，或者，所述整流桥设置在两个电容的同一侧；所述3两个电容中，位于交流侧的电容选用薄膜电容，位于直流侧的电容选用电解电容。9.一种电源适配器，其特征在于，包括：如权利要求6至8中任一项所述的开关电源。4一种变压器装置、开关电源和电源适配器技术领域[0001]本发明属于电子电路技术领域，具体涉及一种变压器装置、开关电源和电源适配器，尤其涉及一种高频变压器、开关电源电路及应用其的电源适配器。背景技术[0002]一些开关电源和电源适配器的高频变压器有辅助绕组，辅助绕组及其回路增加了电路复杂性。[0003]上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。发明内容[0004]本发明的目的在于，提供一种变压器装置、开关电源和电源适配器，以解决高频变压器带有辅助绕组增加了电路复杂性的问题，达到简化高频变压器的电路结构的效果。[0005]本发明提供一种变压器装置，包括：初级绕组模块、次级绕组和屏蔽层；所述初级述次级绕组、所述屏蔽层和所述初级绕组第二部分，按设定方向依次设置；所述初级绕组第一部分，被配置为连接直流母线；所述初级绕组第二部分，被配置为连接开关电源的主功率所述屏蔽层和所述初级绕组第二部分，绕制在所述变压器骨架上；且所述初级绕组第一部分、所述次级绕组、所述屏蔽层和所述初级绕组第二部分中的相邻部分之间，采用绝缘胶带[0007]在一些实施方式中，所述初级绕组第一部分只绕一层、且采用密绕或疏绕的方式铺满整层；所述初级绕组第一部分的第一端，被配置为连接直流母线正极；所述初级绕组第一部分的第二端，被配置为连接所述变压器装置的中间节点。[0008]在一些实施方式中，所述次级绕组，能够根据目标输出路数、目标输出电流、目标输出电压中的至少之一，确定绕组股数、线径和匝数中的至少之一。配置为连接直流母线正极，且所述屏蔽绕组的首末端进行防短路设置。[0010]在一些实施方式中，所述初级绕组第二部分，采用与所述初级绕组第一部分相同的线材，绕两层，绕满整层；所述初级绕组第二部分的第一端，被配置为连接所述变压器装置的中间节点；所述初级绕组第二部分的第二端，被配置为连接开关电源的主功率器件的[0011]与上述装置相匹配，本发明再一方面提供一种开关电源，包括：整流滤波电路、高频变压器、主控单元、交流低阻抗旁路电路、续流及其吸收电路和输出滤波电路；所述主控5单元，包括：主开关器件和控制系统；所述高频变压器，采用以上所述的变压器装置；其中，所述整流滤波电路，连接至所述变压器装置的初级绕组、以及所述主控单元；所述变压器装置的次级绕组，经所述续流及其吸收电路后连接至输出滤波电路；所述控制系统，在第一输出电压下，自所述变压器装置的副边取电；在第二输出电压下，自所述变压器装置的原边取电；所述第一输出电压的输出精度，大于所述第二输出电压的输出精度。[0012]在一些实施方式中，所述整流滤波电路，包括：整流桥和滤波电路；所述整流桥与所述滤波电路配合设置；所述滤波电路，包括：两个差模电感和两个电容；所述两个差模电感并行设置，所述两个电容并行设置在所述两个差模电感的端部。[0013]在一些实施方式中，所述整流桥，设置在所述两个电容之间、且位于所述两个差模电感的任一侧，或者，所述整流桥设置在两个电容的同一侧；所述两个电容中，位于交流侧的电容选用薄膜电容，位于直流侧的电容选用电解电容。[0014]与上述开关电源相匹配，本发明再一方面提供一种电源适配器，包括：以上所述的开关电源。[0015]由此，本发明的方案，通过使主功率器件的控制电路从直流母线或漏极取电，设置无辅助绕组的高频变压器，解决高频变压器带有辅助绕组增加了电路复杂性的问题，达到简化高频变压器的电路结构的效果。[0016]本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。[0017]下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。附图说明[0018]图1为整流滤波电路的一实施例的结构示意图；[0019]图2为本发明的变压器装置的一实施例的结构示意图；[0020]图3为开关电源电路的一实施例的结构示意图；[0021]图4为变压器绕组的一实施例的结构示意图；[0022]图5为传导EMI的第一测试结果示意图。[0023]结合附图，本发明实施例中附图标记如下：[0024]1-变压器骨架；2-绝缘胶带。具体实施方式[0025]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0026]根据本发明的实施例，提供了一种变压器装置。参见图1所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。该变压器装置初级绕组模块、次级绕组(即输出绕组)和屏蔽层。所述初级绕组模块，包括：初级绕组第一部分和初级绕组第二部分。[0027]其中，所述初级绕组第一部分、所述次级绕组、所述屏蔽层和所述初级绕组第二部分，按设定方向依次设置，例如可以由外向内依次设置。所述初级绕组第一部分，被配置为6连接直流母线的正极，即电路的静点；所述初级绕组第二部分，被配置为连接开关电源的主功率器件，如连接开关电源的主功率器件的漏极。[0028]例如：高频变压器无辅助绕组，只有初级绕组和输出绕组。变压器最外层为初级绕蔽层和初级绕组第二部分。初级绕组第二部分接主功率器件。[0029]由此，通过使变压器结构无辅助绕组，简化了变压器结构，生产更方便并且成本更[0030]在一些实施方式中，还包括：变压器骨架1。所述初级绕组第一部分、所述次级绕组、所述屏蔽层和所述初级绕组第二部分，绕制在所述变压器骨架1上。且所述初级绕组第一部分、所述次级绕组、所述屏蔽层和所述初级绕组第二部分中的相邻部分之间，设置有绝[0031]例如：初级绕组即原边绕组，次级绕组即副边绕组。在变压器绕组结构中，由外至内依次为初级绕组第一部分、次级绕组、屏蔽绕组、初级绕组第二部分，绕组绕制在变压器骨架1上，各绕组间采用绝缘胶带2绝缘，通常胶带圈数为1-3圈。将初级绕组分为两个部分，这种结构能够一定程度上降低变压器漏感。[0032]在一些实施方式中，所述初级绕组第一部分只绕一层、且采用密绕或疏绕的方式铺满整层。所述初级绕组第一部分的第一端，被配置为连接直流母线正极。所述初级绕组第一部分的第二端，被配置为连接所述变压器装置的中间节点。[0033]也就是说，初级绕组第一部分只绕一层，采用密绕或疏绕的方式铺满整层，初级绕组第一部分一端连接直流母线正极，另一端连接变压器中间节点。初级绕组第一部分在变压器最外层，层数比初级绕组第二部分少，相当于将初级绕组的大部分干扰通过中间的次[0034]在一些实施方式中，所述次级绕组，能够根据目标输出路数、目标输出电流、目标输出电压中的至少之一，确定绕组股数、线径和匝数中的至少之一。要根据实际电路确定。其中，次级绕组的绕组股数，即次级绕组采用几根绕线进行并行绕配置为连接直流母线正极，且所述屏蔽绕组的首末端进行防短路设置。[0037]例如：屏蔽绕组采用金属箔、金属带或者金属线绕制，绕满一层，可采用多股并绕耦合的干扰泄放，首尾短路无法形成有效屏蔽。[0038]在一些实施方式中，所述初级绕组第二部分，采用与所述初级绕组第一部分相同的线材，绕两层，绕满整层。所述初级绕组第二部分的第一端，被配置为连接所述变压器装置的中间节点。所述初级绕组第二部分的第二端，被配置为连接开关电源的主功率器件的[0039]例如：初级绕组第二部分与第一部分采用同样的线材，通常绕满整数层，第二部分7的层数、匝数不必与第一部分接近或相等。初级绕组第二部分一端连接变压器中间节点，另一端连接主功率器件。初级绕组第二部分在变压器最内侧，连接电路上du/dt较大的点，外层的绕组可以有效屏蔽这些干扰。[0040]经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过使主功率器件的控制电路从直流母线或漏极取电，设置无辅助绕组的高频变压器，可以采用差模电感就能满足电磁兼容相关测试，并且差模电感便于自动化生产，提[0041]根据本发明的实施例，还提供了对应于变压器装置的一种开关电源。该开关电源所述的变压器装置。[0042]其中，所述整流滤波电路，连接至所述变压器装置的初级绕组、以及所述主控单元。所述变压器装置的次级绕组，经所述续流及其吸收电路后连接至输出滤波电路。交流低阻抗旁路电路、主开关器件及其控制电路、以及输出滤波电路。交流电源输入连接至所述整流滤波电路，整流滤波电路连接高频变压器初级绕组和主开关器件串联组成的电路，高频变压器次级绕组连接续流及其吸收电路，续流及其吸收电路连接输出滤波电路，输出滤波电路连接负载。交流低阻抗旁路电路作用是为共模干扰提供旁路路径，一般采用一个或多个串联电容组成。[0044]所述控制系统，在第一输出电压下，自所述变压器装置的副边取电。在第二输出电压下，自所述变压器装置的原边取电。所述第一输出电压的输出精度，大于所述第二输出电压的输出精度。第一输出电压，是对输出精度要求较高的输出电压。第二输出电压，是对输出精度要求较低的输出电压。[0045]例如：变压器无辅助绕组。控制电路可通过直流母线或漏极电压供电。取电方式有两种，即直流母线取电和漏极取电。反馈方式有两种，即对输出电压精度要求高，采用副边[0046]由此，通过使主功率器件的控制电路从直流母线或漏极取电，变压器无辅助绕组，可以解决变压器带辅助绕组而使电路复杂、回路元器件多、成本高的问题，使得电路结构得以简化。[0047]在一些实施方式中，所述整流滤波电路，包括：整流桥和滤波电路；所述整流桥与所述滤波电路配合设置。所述滤波电路，包括：两个差模电感和两个电容。所述两个差模电感并行设置，所述两个电容并行设置在所述两个差模电感的端部。[0048]例如：所述整流滤波电路由整流桥和滤波电路组成，滤波电路由两个差模电感与两个电容组成，两个差模电感的感值可以相同或不同，两个电容的容值也可以相同或不同。采用共模电感，但共模电感不能机插，本发明的方案采用差模电感代替共模电感，可以实现自动化生产。位于交流侧的电容选用薄膜电容，位于直流侧的电容选用电解电容。整个结构起到整流滤波的作用，整流桥起到交流转直流的作用。每个位置处，第一电容C1、第二电容[0049]在一些实施方式中，所述整流桥，设置在所述两个电容之间、且位于所述两个差模电感的任一侧，或者，所述整流桥设置在两个电容的同一侧。所述两个电容中，位于交流侧8的电容选用薄膜电容，位于直流侧的电容选用电解电容。[0050]例如：所述整流滤波电路根据滤波元器件位于交流或直流侧可分为4种结构，其中位于交流侧的电容选用薄膜电容，位于直流侧的电容选用电解电容。交流侧电容的作用是滤除差模干扰，直流侧电容的作用是通过充放电提供而稳定直流电压。作用不一样，根据电容特点选取。[0051]由于本实施例的开关电源所实现的处理及功能基本相应于前述装置的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做[0052]经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过使驱动和控制电路从直流母线[0053]根据本发明的实施例，还提供了对应于开关电源的一种电源适配器。该电源适配[0054]开关电源及电源适配器将电网强电转换为电子设备使用的弱电，是众多电子设备的关键核心零部件。为了满足电磁兼容测试要求，一些方案中绝大多数开关电源和电源适配器采用共模电感作为滤波器件，但共模电感无法采用机器插装，不利于自动化生产，增加人工成本和工时。一些方案中绝大多数开关电源和电源适配器的高频变压器有辅助绕组，用于主功率器件的控制以及输出电压反馈，辅助绕组及其回路增加了电路复杂性，提高了产品成本，还使得变压器体积、漏感增大，主功率器件电压应力增加，降低了开关电源及电源适配器的可靠性。[0055]在一些实施方式中，本发明的方案提出一种可以采用两个差模电感代替共模电感、高频变压器无辅助绕组的开关电源电路，可应用于电源适配器。[0057]本发明的方案，通过对变压器绕组的特殊设计，使得采用差模电感取代共模电感也能满足电磁兼容测试，可以解决共模电感在无法机器插装而不利于自动化生产的问题，从而便于自动化生产而提高生产效率。也就是说，本发明的方案，通过对变压器绕组的特殊设计，解决了传统滤波电路采用共模电感无法机插的问题，采用差模电感就能满足电磁兼容相关测试，并且差模电感便于自动化生产，提高生产效率。[0058]在本发明的方案中，使驱动和控制电路从直流母线或漏极取电，变压器无辅助绕组。具体地，在本发明的方案中，高频变压器只有初级绕组和输出绕组；变压器最外层为初级绕组第一部分，只绕一层，接直流母线静点；由外向内依次为初级绕组第一部分、输出绕组、屏蔽层和初级绕组第二部分；初级绕组第二部分接主功率器件。[0059]本发明的方案，使主功率器件的控制电路从直流母线或漏极取电，变压器无辅助绕组，可以解决变压器带辅助绕组而使电路复杂、回路元器件多、成本高的问题，使得电路结构得以简化。也就是说，本发明的方案中，主功率器件的控制电路采用的是直流母线取电或者漏极取电，解决了传统变压器需要辅助绕组，电路结构复杂的问题，使得变压器体积更[0060]在一些具体实施方式中，可以结合图1至图5所示的例子，对本发明的方案的具体实现过程进行示例性说明。[0061]图2为开关电源电路的一实施例的结构示意图。如图2所示，所述开关电源电路，包9控制电路、以及输出滤波电路。交流电源输入连接至所述整流滤波电路，整流滤波电路连接高频变压器初级绕组和主开关器件串联组成的电路，高频变压器次级绕组连接续流及其吸收电路，续流及其吸收电路连接输出滤波电路，输出滤波电路连接负载。[0062]在图2所示的例子中，变压器无辅助绕组。取电方式有两种，即直流母线取电和漏极取电。反馈方式有两种，即对输出电压精度要求高，采用副边反馈，通过变压器或光耦隔[0063]在图2所示的例子中，交流低阻抗旁路电路作用是为共模干扰提供旁路路径，一般采用一个或多个串联电容组成。特别地，本实施例中采用2个2.2nF陶瓷电容串联。[0064]在图2所示的例子中，所述主功率器件及其控制电路可以是集成在一块芯片内，也可以采用分立器件。如图2所示，控制电路可通过直流母线或漏极电压供电。输出电压有两种反馈方式，常用为副边反馈，通过变压器或光耦隔离；如果对输出电压精度要求不高，也可以采用原边反馈。[0065]图3为整流滤波电路的一实施例的结构示意图。如图3所示，所述整流滤波电路由整流桥和滤波电路组成，滤波电路由两个差模电感与两个电容组成，两个差模电感的感值可以相同或不同，两个电容的容值也可以相同或不同。[0066]在图3所示的例子中，采用共模电感，但共模电感不能机插，本发明的方案采用差模电感代替共模电感，可以实现自动化生产。位于交流侧的电容选用薄膜电容，位于直流侧的电容选用电解电容，整流桥可以放在如图3所示的任意位置。整个结构起到整流滤波的作二电感L2,可以起到抑制电网的电磁干扰的作用。[0067]一般地，本发明的方案中，所述整流滤波电路根据滤波元器件位于交流或直流侧可分为如图3所示的4种结构，其中位于交流侧的电容选用薄膜电容，位于直流侧的电容选用电解电容。[0068]其中，采用图3中的第4种结构，其中，2个差模电感均为220uH的工字电感，第一电[0069]在一些实施方式中，所述变压器绕组结构如图1所示。初级绕组即原边绕组，次级绕组即副边绕组。在变压器绕组结构中，由外至内依次为初级绕组第一部分、次级绕组、屏蔽绕组、初级绕组第二部分，绕组绕制在变压器骨架1上，各绕组间采用绝缘胶带2绝缘，通常胶带圈数为1-3圈。[0070]其中，初级绕组第一部分只绕一层，采用密绕或疏绕的方式铺满整层，初级绕组第一部分一端连接直流母线正极，另一端连接变压器中间节点。[0072]屏蔽绕组采用金属箔、金属带或者金属线绕制，绕满一层，可采用多股并绕的形式；屏蔽绕组接直流母线正端，屏蔽绕组首末[0073]初级绕组第二部分与第一部分采用同样的线材，通常绕满整数层，第二部分的层数、匝数不必与第一部分接近或相等；初级绕组第二部分一端连接变压器中间节点，另一端连接主功率器件。层；初级绕组第一部分线径为0.3mm,单股绕满一层；初级绕组第二部分线径为0.3mm,单股绕满2层；屏