电源装置及其平面变压器 |
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| 申请号 | CN201610165108.5 | 申请日 | 2016-03-22 | 公开(公告)号 | CN105634265A | 公开(公告)日 | 2016-06-01 |
| 申请人 | 深圳市京泉华科技股份有限公司; | 发明人 | 谢春华; 刘建飞; 蔡广金; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种电源装置及其平面 变压器 ，所述平面变压器包括一磁芯组及一变压器 电路 板，所述磁芯组具有相对设置的上磁芯及下磁芯，所述变压器 电路板 设置于所述上磁芯及下磁芯之间，所述变压器电路板上设有第一及第二电感线圈、形成变压器的初级绕组及次级绕组；所述第一电感线圈的一端连接所述初级绕组的一端，所述第二电感线圈的一端连接所述初级绕组的另一端，所述第一、第二电感线圈的另一端及所述初级绕组的另一端用于连接所述平面变压器的外部电源，所述次级绕组的两端输出经变压器变压后的 电压 。所述平面变压器具有EMI屏蔽功能。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种平面变压器，包括： |
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| 说明书全文 | 电源装置及其平面变压器技术领域背景技术[0002] 变压器是一种常用的电子元件，主要用于电源供应器或电源转换电路中以提升或降低电路上的电压。随着电子产品朝向小型化、轻薄化、高功率等的发展趋势下，为适应电子产品的发展趋势，变压器也需朝体积小、轻薄化发展，平面变压器因与常规变压器相比，显著降低磁性器件的高度、减小磁性器件的体积和重量、提高磁性器件的功率密度，更适用于具有轻薄要求的电源装置。但是，现有的平面变压器容易产生电磁干扰，尤其在高频的使用下，电磁干扰的情形更是严重，使得电子产品的性能下降。 发明内容[0003] 有鉴于此，有必要提供一种能够降低EMI的平面变压器及使用该平面变压器的电源装置。 [0004] 本发明的实施例提供一种平面变压器，包括：一磁芯组，具有相对设置的上磁芯及下磁芯； 一变压器电路板，设置于所述上磁芯及下磁芯之间，所述变压器电路板上设有第一及第二电感线圈、形成变压器的初级绕组及次级绕组；所述第一电感线圈及第二电感线圈形成共模电感，所述变压器的初级绕组与所述第一及第二电感线圈连接形成差模电感，所述次级绕组输出经变压器变压后的电压。 [0005] 作为一种优选方案，所述第一电感线圈的一端连接所述初级绕组的一端，所述第二电感线圈的一端连接所述初级绕组的另一端，所述第一、第二电感线圈的另一端及所述初级绕组的另一端用于连接所述平面变压器的外部电源。 [0006] 作为一种优选方案，所述第一及第二电感线圈、变压器的初级绕组及次级绕组为印制于变压器电路板上的线圈状的铜箔。 [0007] 作为一种优选方案，所述第一及第二电感线圈、变压器的初级绕组及次级绕组为印制于变压器电路板的不同层上的铜箔。 [0009] 作为一种优选方案，所述变压器的初级绕组在电路板上的走线形成第一及第二虚拟电容，第一虚拟电容连接于变压器初级绕组两端，第二虚拟电容连接于变压器初级绕组的一端及第二电感线圈的一端之间，所述第一及第二虚拟电容用于所述平面变压器开关频率的噪音消除。 [0010] 作为一种优选方案，所述上磁芯包括一个四边形平板和设在所述四边形平板的四边上的四个同厚度、同材质的三角形平板；所述下磁芯的形状与上磁芯的形状一致，所述下磁芯上设有一环形槽，所述环形槽中央设有一个凸起的圆形柱，所述变压器电路板的中央设有通孔，所述圆形柱穿过所述通孔，所述第一及第二电感线圈、变压器的初级绕组及次级绕组围绕所述通孔绕置。 [0012] 本发明的实施例还提供一种电源装置，包括如上任一项所述的平面变压器。 [0013] 作为一种优选方案，所述电源装置包括一主电路板，所述变压器电路板为所述主电路板的一部分；或所述变压器电路板与所述主电路板为分离的电路板，包括所述变压器电路板的所述平面变压器安装于所述主电路板上。 [0014] 作为一种优选方案，所述电源装置包括整流电路，所述整流电路包括第一、第二二极管及第一和第二电容，所述第一电感线圈的一端连接所述初级绕组的一端，所述第二电感线圈的一端连接所述初级绕组的另一端，所述第一二极管的阳极连接外部电源，所述第一二极管的阴极通过第一电容及第二电容连接第二电感线圈的另一端，所述变压器初级绕组的另一端连接所述第一电容及第二电容的连接节点及外部电源，所述第二二极管的阴极连接第一二极管的阳极，所述第二二极管的阳极连接所述变压器初级绕组的另一端。 [0015] 作为一种优选方案，所述电源装置包括DC/DC电路，所述DC/DC电路连接于整流电路与所述平面变压器之间，用于将整流电路整流之后的直流高压变换成直流低压。 [0016] 作为一种优选方案，所述电源装置还包括一谐振电路，所述谐振电路包括第一MOS管及第二MOS管，所述第一MOS管连接于变压器初级绕组的两端，所述第二MOS管连接于初级绕组的另一端与地之间。 [0017] 本发明实施例所示的平面变压器采用一个平面变压器磁芯作为磁体，在一个平面变压器里面集成了共模电感、差模电感和开关频率噪音滤除电路，抑制EMI，避免了在高频使用下精密的电子器件受到EMI干扰。附图说明 [0018] 附图中：图1示出本发明实施方式的电源装置的立体图。 [0019] 图2示出本发明实施方式的电源装置的立体分解图。 [0020] 图3示出图1所示电源装置的电路原理图。 [0021] 主要元件符号说明电源装置 100 主电路板 30 平面变压器 10 上磁芯 12 下磁芯 14 变压器电路板 16 三角形平板 122 间隙 125 环形槽 142 圆形柱 144 凹槽 146 缺口 147 通孔 162 延伸部 164 凸块 166 第一电感线圈 Tb 第二电感线圈 Tc 初级绕组 Ta 次级绕组 Td 整流电路 35 谐振电路 37 开关频率噪音滤除电路 39 电源端 32、34 第一二极管 D1 第二二极管 D2 第一电容 C1 第二电容 C2 第一MOS管 Q1 第二MOS管 Q2 第一虚拟电容 Cr1 第二虚拟电容 Cr2 如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。 具体实施方式[0022] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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。可以理解，附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。附图中显示的尺寸仅仅是为便于清晰描述，而并不限定比例关系。 [0023] 需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。 [0024] 请参考图1及图2，本发明电源装置100的实施例包括一主电路板30及一平面变压器10。 [0025] 所述平面变压器10包括上磁芯12、下磁芯14和一变压器电路板16，所述上磁芯12包括一个铁氧体材料制成的四边形平板（图未示），围绕所述四边形平板的四边设有四个厚度材质相同的三角形平板122和一个母板123。四边形平板和三角形平板122通过拼接粘贴在母板123上形成一个方形或矩形的上磁芯12。四个三角形平板122两两相接触的地方留有间隙125，使所述三角形平板122之间互相不触碰，且三角形平板122与四边形平板之间也有间隙。 [0026] 所述变压器的下磁芯14为一个整体结构，形状与上磁芯12形状一致，为方形或矩形。所述下磁芯14可通过模具浇铸而成或通过数控加工形成。所述下磁芯14上有一环形槽142；环形槽142中央有一个凸起的圆形柱144，在圆形柱144的侧壁上设有两个凹槽146。下磁芯14的四边对称设置有四个缺口147。其形成的结构类似于公路上十字路口的环岛设计。 四边对称的四个缺口147的作用是为了定位上下磁芯12、14及变压器电路板16的位置。 [0027] 请一并参阅图3，所述变压器电路板16为多层印刷电路板，所述变压器电路板16与所述下磁芯14的环岛设计的形状对应成圆环形，其中部设有一贯穿变压器电路板16的通孔162，所述变压器电路板16的外缘向外延伸出四个与所述下磁芯14的四个缺口147对应的延伸部164。所述变压器电路板16上设有第一电感线圈Tb、第二电感线圈Tc及用以形成变压器的初级绕组及次级绕组Ta、Td，第一、第二电感线圈Tb、Tc及初级绕组及次级绕组Ta、Td由印制在所述变压器电路板16不同层上的铜箔绕所述通孔162成环形线圈状绕置而成。第一、第二电感线圈Tb、Tc及变压器的初级绕组Ta之间通过设置于变压器电路板16上的铜箔走线或/及过孔（via）形成相应的电连接。所述通孔162的内壁上向通孔中央凸设两个与所述圆形柱144上的两个凹槽146配合的凸块166。其他实施方式中，每一形成第一、第二电感线圈Tb、Tc及变压器的初级绕组及次级绕组Ta、Td的铜箔也可分别形成于变压器电路板16的不同层上。 [0028] 所述变压器电路板16设置于上、下磁芯12、14之间，装配时，先将下磁芯14的圆形柱144插入变压器电路板16的通孔162中，并使凸块166卡人凹槽146，然后再将上磁芯12盖在下磁芯14上，可使用点胶的方式将上、下磁芯12、14相互粘合。本发明实施例中的平面变压器10中，上下磁芯12、14作为磁体，变压器电路板16上的第一、第二线圈Tb、Tc及变压器的初级及次级绕组Ta、Td均绕置于该磁体上。 [0029] 本实施方式中，所述平面变压器电路板16作为所述电源装置100的主电路板30的一部分，将变压器的初级绕组及次级绕组Ta、Td印刷在主电路板30用于安装平面变压器10的区域上，然后再将上下磁芯12、14装在主电路板30上形成一个平面变压器。所述平面变压器10的其中至少一个延伸部164用于与主电路板30连接。其他实施方式中，所述平面变压器电路板16可与所述主电路板30为分离的两个独立的电路板，将平面变压器制作好之后，再通过如SMT焊接的方式将所述平面变压器安装到主电路板30上的变压器安装位置。 [0030] 所述第一电感线圈Tb、第二电感线圈Tc及变压器的初级绕组及次级绕组Ta、Td在所述变压器电路板16上按如图3所示的电路进行布设，所述第一电感线圈Tb的一端连接所述初级绕组Ta的一端，所述第二电感线圈Tc的一端连接所述初级绕组Ta的另一端，所述第一、第二电感线圈Tb、Tc的另一端及所述初级绕组Ta的另一端用于连接所述平面变压器10的外部电源，所述次级绕组Td的两端输出经所述平面变压器10变压后的电压。所述变压器电路板16上所述第一及第二电感线圈Tb、Tc的匝数和相位相同形成共模电感。 [0031] 所述电源装置的主电路板30上还设有整流电路35及谐振电路（LLC电路）37。所述整流电路35用于将电源装置电源端32、34接收的交流电转换为直流电。所述整流电路35包括第一、第二二极管D1、D2及第一、第二电容C1、C2，所述第一二极管D1的阳极连接外部电源，所述第一二极管D1的阴极通过第一电容C1及第二电容C2连接第二电感线圈Tc的另一端，所述变压器初级绕组Ta的另一端连接所述第一电容C1及第二电容C2的连接节点及外部电源，所述第二二极管D2的阴极连接第一二极管D1的阳极，所述第二二极管D2的阳极连接所述变压器初级绕组Ta的另一端。 [0032] 本领域技术人员可以理解，其他实施方式中，所述电源装置100还可以进一步包括DC/DC电路，所述DC/DC电路可连接于所述整流电路35及所述平面变压器10之间，用于指将所述整流电路35整流之后的直流高压变换成直流低压以输入至平面变压器10。 [0033] 所述谐振电路37包括第一MOS管Q1及第二MOS管Q2，所述第一MOS管Q1连接于变压器初级绕组Ta的两端，所述第二MOS管Q2连接于初级绕组Ta的另一端与地之间，通过控制第一及第二MOS管Q1及Q2的开关频率来实现平面变压器10输出电压的恒定。形成所述平面变压器初级绕组Ta的铜箔在平面变压器电路板16上的走线还形成第一及第二虚拟电容Cr1 和Cr2，第一虚拟电容Cr1连接于变压器初级绕组两端，第二虚拟电容Cr2连接于变压器初级绕组Ta的一端及第二电感线圈Tc的一端之间，所述第一及第二虚拟电容Cr1 和Cr2组成开关频率噪音滤除电路39用于所述平面变压器10开关频率的噪音消除。所述平面变压器10装设于主电路板30上时与所述整流电路35及谐振电路（LLC电路）37共同作用以对接入的电源电压进行升压或降压处理并提供给后续的用电器件。所述第一及第二MOS管Q1及Q2未集成于所述平面变压器10的内部，其是设置于主电路板30上。 [0034] 所述第一电感线圈Tb及第二电感线圈Tc绕在平面变压器10的上磁芯12及下磁芯14上，匝数和相位都相同形成共模电感。这样，当电路中的正常电流流经共模电感时，电流在同相位绕制的第一及第二电感线圈Tb、Tc中产生反向的磁场而相互抵消，此时正常信号电流主要受线圈电阻的影响；当有共模电流流经所述共模电感时，由于共模电流的同向性，会在第一及第二电感线圈Tb、Tc内产生同向的磁场而增大线圈的感抗，使线圈表现为高阻抗，产生较强的阻尼效果，以此衰减共模电流，达到滤波的目的。而且所述共模电感还可以使线路上的共模EMI信号被控制在很低的电平上。该共模电感既可以抑制外部的EMI信号传入，又可以衰减线路自身工作时产生的EMI信号，能有效地降低EMI干扰强度。 [0035] 所述变压器的初级绕组Ta连接于整流电路和DC/DC电路，形成差模电感，也就是说，所述平面变压器10中还集成有差模电感，所述差模电感复用了平面变压器中的初级绕组Ta。所述差模电感可将差模干扰噪声滤除，使噪声不能加到后面的电路中，达到抑制差模干扰噪声的目的。 [0036] 本发明实施例所示的平面变压器采用一个平面变压器磁芯作为磁体，在一个平面变压器里面集成了共模电感、差模电感和开关频率噪音滤除电路，抑制EMI，改善电磁辐射干扰，避免了变压器在高频使用下使精密的电子器件受到干扰，所述平面变压器节约了系统成本和空间，更适用于具有轻薄要求的电源装置中。 [0037] 本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，因此，不能理解为对发明的限制。 [0038] 在本说明书的描述中，术语 “本实施方式”、“其他实施方式”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。 |
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