开关电源、反激式变换器及变压器制造技术

本发明专利技术公开了一种开关电源、反激式变换器及变压器，通过将原边绕组划分为第一原边绕组和第二原边绕组两部分，将功率开关连接在第一原边绕组和第二原边绕组之间，同时在变压器中将副边绕组在磁芯径向方向上设置于第一原边绕组与第二原边绕组之间，可以使得第一原边绕组与副边绕组之间的电流与第二原边绕组与副边绕组之间的电流方向相反，从而减小原副边之间的共模传导电流。由此，可以在不使用屏蔽绕组和Y电容的前提下实现对于EMI的优化，并在减少器件数量的同时增加变压器的填充系数和耦合效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力电子技术，具体涉及一种开关电源、反激式变换器及变压器。
技术介绍
对功率变换器的功率密度和体积要求越来越高，它的广泛应用也不可避免地带来 了电磁兼容问题。功率变换器中功率开关的开关过程产生的电流跳变和电压跳变，会引起 严重的传导型电磁干扰、谐波干扰、以及强电磁场辐射。 传导干扰以电压或电流的共模（不对称）和差模（对称）形式出现。共模（CM) 传导干扰和差模（DM)传导干扰产生的内部机理有所不同，共模干扰是指通过相线、对地寄 生电容，再由地形成的回路干扰，它主要是由较高的电压跳变与寄生电容间的相互作用而 产生的高频振荡。差模干扰则是指相线之间的干扰，直接通过相线与电源形成回路，它主要 是由电力电子设备产生的脉动电流引起的。现有技术中，一般通过增加 Y电容和在变压器 中增加屏蔽线圈来减小电磁干扰（EMI)中的共模传导干扰。 如图1所示，在现有技术中，部分反激式变换器通过在原边接地端和副边接地端 之间增加 Y电容来减小造成EMI (Electro Magnetic Interference,电磁干扰）的共模电 流。图中，两端连接虚线的电容C9-C11为原副边耦合电容。增加 Y电容C14后，会使原来 的噪声通过原副边耦合电容再流入大地的路径改变，直接从变压器的副边绕组传递到原边 地再到D点处，减小了由接地端通过相线流回开关电源的电流，从而可以优化EMI。但是实 际中Y电容会存在漏电流的问题，使其不能在一些对漏电流敏感的电路系统中使用。 如图2所示，在现有技术中，部分反激式变换器通过在变压器中增加屏蔽绕组来 减小EMI中的共模电流。屏蔽线圈被设置在原边绕组和副边绕组之间，以减小两者之间的 耦合电容，从而减小从原边绕组流入副边绕组的共模传导电流。但是，屏蔽绕组会与副边绕 组存在耦合电容，由于屏蔽绕组的存在，会使得变压器中原副边绕组的耦合系数降低，从而 降低了电路的转换效率。而且，多增加一层屏蔽后，减小了变压器的有效填充系数，不利于 电路的小型化。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种开关电源、反激式变换器及变压器，可以在不使用屏蔽 绕组和Y电容的前提下实现对于EMI的优化，并在减少器件数量的同时增加变压器的填充 系数和耦合效率。 第一方面，提供一种反激式变换器，包括： 功率开关，受控地导通和关断以控制流过原边侧的电流； 第一原边绕组，连接在输入端和所述功率开关之间； 第二原边绕组，连接在所述功率开关的第二端和原边接地端之间； 副边绕组； 副边整流滤波电路，与所述副边绕组连接，用于输出稳定的电流/电压； 其中，所述第一原边绕组的同名端与所述功率开关的第一端连接，所述第二原边 绕组的同名端与所述原边接地端连接接； 其中，所述第一原边绕组、所述第二原边绕组和所述副边绕组围绕同一磁芯卷绕， 所述副边绕组在所述磁芯的径向方向上设置于所述第一原边绕组和第二原边绕组之间。 优选地，所述第一原边绕组与所述副边绕组具有第一匝比，所述第二原边绕组与 所述副边绕组具有第二匝比，所述第一匝比和所述第二匝比具有预定关系以使得从第一原 边绕组流入副边绕组的位移电流接近于从所述副边绕组流入所述第二原边绕组的位移电 流。 优选地，所述第一原边绕组具有第一电感值，所述第二原边绕组具有第二电感值， 所述第一电感值和所述第二电感值具有预定关系以使得从第一原边绕组流入副边绕组的 位移电流接近于从所述副边绕组流入所述第二原边绕组的位移电流。 优选地，所述副边整流滤波电路包括： 整流二极管，阳极与所述副边绕组的同名端连接，阴极与输出端连接； 滤波电容，连接在所述输出端和副边接地端之间。 优选地，在所述磁芯的径向方向上，所述第一原边绕组、所述副边绕组和所述第二 原边绕组由内到外依次设置，或者由外到内依次设置。 优选地，在所述磁芯的径向方向上，所述第一原边绕组的非同名端和所述第二原 边绕组的同名端与所述副边绕组相邻设置。 第二方面，提供一种变压器，应用于反激式变换器，所述变压器包括： 第一原边绕组； 第二原边绕组； 副边绕组；以及 磁芯； 所述第一原边绕组、所述第二原边绕组和所述副边绕组围绕所述磁芯卷绕，所述 副边绕组在所述磁芯的径向方向上设置于所述第一原边绕组和第二原边绕组之间。 优选地，在所述磁芯的径向方向上，所述第一原边绕组、所述副边绕组和所述第二 原边绕组由内到外依次设置，或者由外到内依次设置。 优选地，在所述磁芯的径向方向上，所述第一原边绕组的非同名端和所述第二原 边绕组的同名端与所述副边绕组相邻设置。 第三方面，提供一种开关电源，包括： 整流器； 电容；以及 如上所述的反激式变换器。 通过将原边绕组划分为第一原边绕组和第二原边绕组两部分，将功率开关连接在 第一原边绕组和第二原边绕组之间，同时在变压器中将副边绕组在磁芯径向方向上设置于 第一原边绕组和第二原边绕组之间，可以使得第一原边绕组与副边绕组之间的电流与第二 原边绕组与副边绕组之间的电流方向相反，从而减小共模电流。由此，可以在不使用屏蔽绕 组和Y电容的前提下实现对于EMI的优化，并在减少器件数量的同时增加变压器的填充系 数和耦合效率。【附图说明】 通过以下参照附图对本专利技术实施例的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和 优点将更为清楚，在附图中： 图1是现有技术中具有Y电容的反激式变换器的电路示意图； 图2是现有技术中设置有屏蔽绕组的变压器的截面示意图； 图3a是用于分析反激式变换器的共模传导电流的电路模型示意图； 图3b是图3a所示的电路模型中变压器的截面示意图； 图3c是图3b所示的变压器的电压变化等效示意图； 图4a是本专利技术实施例的反激式变换器的电路示意图； 图4b是本专利技术实施例的反激式变换器的电路模型示意图； 图4c是本专利技术实施例的反激式变换器的变压器截面示意图； 图4d是本专利技术实施例的变压器的电压变化等效示意图。【具体实施方式】 以下基于实施例对本专利技术进行描述，但是本专利技术并不仅仅限于这些实施例。在下 文对本专利技术的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有 这些细节部分的描述也可以完全理解本专利技术。为了避免混淆本专利技术的实质，公知的方法、过 程、流程、元件和电路并没有详细叙述。 此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且 附图不一定是按比例绘制的。 同时，应当理解，在以下的描述中，"电路"是指由至少一个元件或子电路通过电气 连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路"连接到"另一元件或称元件/电路"连 接在"两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件 之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件"直接耦接到"或"直 接连接到"另一元件时，意味着两者当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反激式变换器，包括：功率开关，受控地导通和关断以控制流过原边侧的电流；第一原边绕组，连接在输入端和所述功率开关之间；第二原边绕组，连接在所述功率开关的第二端和原边接地端之间；副边绕组；副边整流滤波电路，与所述副边绕组连接，用于输出稳定的电流/电压；其中，所述第一原边绕组的同名端与所述功率开关的第一端连接，所述第二原边绕组的同名端与所述原边接地端连接；其中，所述第一原边绕组、所述第二原边绕组和所述副边绕组围绕同一磁芯卷绕，所述副边绕组在所述磁芯的径向方向上设置于所述第一原边绕组和第二原边绕组之间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄秋凯，李新磊，胡志亮，金超鹏，
申请(专利权)人：矽力杰半导体技术杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33