变压器

发明领域

本发明涉及用于各种电子设备的变压器。

技术背景

举例来说，变压器用于交流适配器。通常，便携式电子设备，包括 蓄电池，通过交流适配器从商业电源获得必要的直流电流，所述的交 流适配器作为外部电源来为蓄电池充电并驱动主体设备。

通常，备有变压器的交流适配器具有各种箱式外形，其大小依所需 电功率的不同而不同，开关稳压器方法专门用来构成适配器的电路，以 获得电功率转换的高效率。在该方法中，采用一种大型环形线圈，将输 出电路与商业电源分离和绝缘开来，采用多种线圈进行能量积累，以便 具有开关稳压器的功能。

虽然开关稳压器方法是电流电子技术中实现高效小型交流适配器的 主要手段，但是制造适配器的薄的外壳必然受到具有环形铁芯的线圈和 作为电路不可缺少的部件的其它几种类型线圈的限制。

通常，在开关稳压器方法的交流适配器中，由于所用部件的物理配 置，外壳的厚度不可避免地很大，为使体积最小化，外壳的形状必须是 箱式的，因而当适配器带在便携设备上时，就会带来不便和不合适。

发明概述

考虑到上述情形，本发明，例如安装在用于便携式和其它类型电子 设备的交流适配器中的变压器，的目的是提供具有小型扁平线圈的变 压器，而不是带有使设备厚度无法减小的环形铁芯的线圈，该变压器 形状非常薄，却具有必要的性能。

根据本发明，这一目的通过包括权利要求1的特征的变压器来实 现。更详细的实施方案在从属权利要求2中描述。

附图简述

下面参考附图对本发明加以描述。其中：

图1是表示本发明的原边线圈实施例的顶视图；

图2是表示本发明的副边线圈实施例的顶视图；

图3是表示本发明的屏蔽层实施例的顶视图；

图4是变压器剖面侧面图；

图5是表示通过孔接线端部分的示意图；

图6是表示用于线圈屏蔽的通过孔部分的示意图；

图7是表示用于屏蔽层屏蔽的通过孔部分的示意图；

图8是其中使用本发明的变压器的一种具体电路图；

图9是表示图8所示电路中各部分波形的示意图；

图10是另一种具体的电路图；以及

图11是表示图10所示电路中各部分波形的示意图；

发明详述

举例来说，本发明涉及一种变压器，安装在交流适配器中，该交流 适配器作为某种形式的电源，从商业电源获得直流电流。虽然该交流 适配器依照其功能不同可以具有不同的内部构造，但是在用小型、轻 便的适配器处理大量电功率的情况下，大部分时候采用开关稳压器方 法。利用该方法，虽然可以用小型、轻便的适配器获得电功率转换的 很高效率，但外壳的体积由于物理配置构成电路的带环形铁芯的线 圈，因而无法做得很薄。本发明通过实现用一种高频线圈代替作为关 键部件的带环形铁芯的线圈的功能，发明了一种技术，可以提供非常 薄的交流适配器，虽然电功率转换的效率稍微有所下降。

具体而言，从50Hz或60Hz的商业电源输入的电功率首先被转换 成高频交流电流，然后，在高频电位上，电压被具有一定结构的超薄 高频变压器改变。在该高频变压器中，直接与商业电源连接的原边和 与设备连接的副边完全被动态隔离和绝缘。

该高频变压器具有超薄线圈，该线圈由多层薄片结构构成，以适应 其处理高频的特征。在该高频变压器中，还提供有屏蔽层，用于屏蔽 向外辐射多余的电磁，在屏蔽层的上下表面和作为屏蔽部分安排在变 压器的外围部分和中心部分的通过孔的内部，涂有或蒸镀有具有良好 高频特性和很小磁损耗的铁氧体材料，以提高总的电能传输效率和磁 屏蔽能力。

图1是构成本发明一种实施例的主要部分的一种超薄高频线圈的 顶视图(每一部分的结构图)。图1示出了用作原边线圈1的一种图 案。本实施例中一共用三个原边线圈。

图2示出用作副边线圈2的一种图案。本实施例中一共用三个副边 线圈。

图3是分别安装在本实施例中的变压器上端和下端的的上屏蔽层3 和下屏蔽层4的顶视图。

本实施例中，如图4所示，三个原边线圈1a、1b、1c和三个副边 线圈2a、2b、2c依次叠放，以形成多层结构B，在该多层结构中，上 屏蔽层(上屏蔽盘)3安装在上端，下屏蔽层(下屏蔽盘)4安装在下 端，从而构成8层结构的高频线圈7。

图5示出通过孔接线端部分5，用来连接(导通)从上屏蔽层3到 下屏蔽层4的所有层中每层的线圈(屏蔽层3和4)。图6示出通过孔 部分6，用于多层结构B的全部层间的屏蔽。图7示出通过孔部分6， 用于位于高频线圈7的最上层和最下层的上屏蔽层3和下屏蔽层4的 屏蔽(带图案的部分用于屏蔽)。在图5-7中安排有许多互不连接的 独立环形图案，当单个环形图案中产生涡流时，彼此不会汇合。

图4是本实施例的8层结构的剖面图的侧视图，包括作为屏蔽层的 第一层(上屏蔽层3)、作为原边线圈层1a的第二层、作为副边线圈 层2a的第三层、作为原边线圈层1b的第四层、作为副边线圈层2b的 第五层、作为原边线圈层1c的第六层、作为副边线圈层2c的第七层、 以及作为屏蔽层的第八层(下屏蔽层4)。作为屏蔽层的第一层(上屏 蔽层3)、作为屏蔽层的第八层(下屏蔽层4)、以及多层结构B的外 围和中间部分上的屏蔽通过孔部分6表示为黑色，其中在多层结构B 的外围和中间部分上的屏蔽通过孔部分6上具有铁氧体材料(涂覆或 蒸镀)。也就是说，铁氧体材料附在这些通过孔表面上，形成屏蔽通 过孔部分6，其上涂覆或蒸镀铁氧体材料的部分形成一个EI铁芯结 构，其中组合有一个E芯和一个I芯，即一个完整的电磁封闭结构。

更详细地说，本发明的变压器中，由印刷图案组成的薄片螺线形原 边线圈1和由印刷图案组成的薄片螺线形副边线圈2依次叠放，形成 多层结构B。通过将连接引线插入通过孔接线端部分5，原边线圈1a、 1b和1c彼此连接(电气连接)，通过将连接引线插入通过孔接线端部 分5，副边线圈2a、2b和2c彼此连接(电气连接)，薄片螺线形原边 线圈1和薄片螺线形副边线圈2分别作为多层结构B的最上层和最下 层。原边线圈和副边线圈可以如上所述用连接引线连接，因为图1中 作为原边线圈1的螺线形线圈的尾部连接到右侧通过孔接线端部分 5a，图2中作为副边线圈2的螺线形线圈的尾部连接到左侧通过孔接 线端部分5b。

进一步叙述屏蔽通过孔6，具有良好的高频特性和小磁损耗的铁氧 体材料处理在上屏蔽层3表面、下屏蔽层4表面、多层结构B的外围 部分(即，高频线圈7的外侧部分)、以及原边线圈1和副边线圈2 内侧的外围部分(中央部分)。由于在这些部分涂覆或蒸镀铁氧体材 料，变压器的结构可以更严格地限制所生成地磁场，以提高电功率传 输地总体效率。

由于有上述结构，最上层和最下层、高频线圈7的外围部分、以及 螺线形线圈的中央部分由屏蔽通过孔6(其表面处理有铁氧体材料的通 过孔)完美地连接起来，每个原边线圈和副边线圈都被围绕起来，可 以屏蔽高频电场。因此，该高频变压器能够有效传输转换为高频的电 功率。

图8是一种具体的电路图，其中用到了本发明的超薄高频线圈。商 业交流电源通过低速整流器电路10整流，并通过平波电路11变成包 含纹波的直流电流。该电流用图9中(a)波形A表示。由稳定的低压 电路13驱动的高频发生电路14产生有序的高频。该高频用图9中(b) 的波形B表示。该输出驱动高频开关电路12，并作为由波形A调制的 高频信号施加到超薄高频线圈的原边线圈1，该高频信号用图9中(c) 的波形C表示。超薄高频线圈的原边线圈1经过电路处理，以便在工 作状态下以开关驱动高频发生谐振。

在超薄高频线圈中与原边线圈1紧密接合的副边线圈2中，生成由 原边和副边线圈的匝数比确定的降低了的高频电压。该电压由高速整 流电路20检测并整流，并由平波电路21平波，以获得由图9中(d) 的波形D表示的包含纹波的低压直流电流。所要求的稳定直流输出通 过由DC-DC开关电路22组成的DC-DC开关稳压器电路从直流功率获 得。如图9中(e)的波形E所示，在稳定的输出中包括由比较错误引 起的几种纹波。

图10是一种具体的电路，其中用到本发明的超薄线圈。虽然该电 路的基本结构与图8中的电路类似，但是DC-DC开关稳压器电路的控 制方法不同，其中由光敏二极管25和光电三极管16组成的光耦合器 消除了原边和副边之间的隔离，故障电压控制电路的信号被引至原边 的开关控制电路15，高频开关电路12本身被直接控制，以稳定副边的 直流输出电压。

故障电压控制电路24的输出波形用图11中(h)的波形F表示， 由图11中(i)的波形G表示本方法中的高频开关电路12的工作波形， 该波形跟随原边调制电压的状态和副边输出功率的变化，并改变发送 到原边线圈1的高频电能以获得所需的副边输出的稳定性。但是，在 该方法中，如图11中(j)的波形H所示，由电路的控制时间响应所 引起的残留纹波可能比图8所示电路结构要差。

根据本发明的变压器，采用超薄高频线圈代替带环形铁芯的线圈可 以构成小型适配器，虽然功率转换的效率稍微有所降低。

此外，由于涂覆或蒸镀在预定部分的铁氧体材料的作用，所生成的 磁场被进一步严格限制，以提高功率传输的总体效率。

虽然本说明书中描述了本发明的优选实施例，但是应当理解，说明 书只是说明性的而不是限制型的，因为在本发明的主旨和必要特征的范 畴之内，可以做各种改动。