專利名稱：一種開關(guān)電源變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種新型開關(guān)電源變壓器，特別涉及一種具備超低電壓、 大電流、多路輸出且后級不需要采用線性穩(wěn)壓的開關(guān)電源變壓器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代集成電路為了適應(yīng)后備電源(電池)供電工作，工作電壓越來越低，
很多芯片現(xiàn)在釆用超低的工作電壓，如1.8伏，甚至為1.2伏。然而現(xiàn)在的開關(guān) 電源為了減小體積，工作頻率越來越高，現(xiàn)在大部分開關(guān)電源的工作頻率也超 過了 100KHz,甚至有部分廠家采用了 lMHz的工作頻率。這樣變壓器的繞組匝 數(shù)就變得很少，對于低電壓輸出的次級為一匝多，或者不到一匝，如果將其取 整，變壓器的體積將變大，同時變壓器的銅損也增加了；此外，如果變壓器為 多路輸出，只有其中一路閉環(huán)調(diào)節(jié)，而其它各路需要較精確的匝比來獲得滿意 的輸出電壓精度。如果次級繞組在理論計算的結(jié)果上取整，則輸出的電壓誤差 十分大，為了得到精確的電壓，在后級不得不加線性穩(wěn)壓，開關(guān)調(diào)節(jié)或磁放大 器，但這樣做增大了變壓器體積及損耗，使電路更復(fù)雜，可靠性變差。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提出一種新型的電源變壓器，在不增加后級穩(wěn)壓電 路的情況下使輸出電壓滿足低電壓需求。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采取如下技術(shù)方案
一種開關(guān)電源變壓器，包括磁芯、與磁芯配套的骨架，所述磁芯包括若干 個邊柱、 一個中心柱，所述若干個邊柱分別設(shè)于中心柱四周，所述若干個邊柱 的截面積分別相等且若干個邊柱的截面積之和等于所述中心柱的截面積。所述 若干個邊柱的每一邊柱與中心柱的連接部分的截面積等于每一邊柱的截面積。優(yōu)選的，所述;茲芯包:fe四個邊柱， 一個中心柱。
所述中心柱上設(shè)有初級繞組和次級整數(shù)倍繞組。所述初級和次級緊密耦合。 所述每一邊柱上還設(shè)有不滿 一匝的次級繞組，所述不滿一 匝的次級繞組按輸出 電流平均分布在每一邊柱上。
所述每一邊柱之間還設(shè)有平衡繞組。所述中心柱上還設(shè)有氣隙，所述氣隙 的長度小于中心柱截面的二十分之一，所述氣隙設(shè)于中心柱的上分段。
本實(shí)用新型無需增加額外的線性穩(wěn)壓電路或磁放大器即可實(shí)現(xiàn)低電壓、大 電流、多路輸出，提高了變壓器的輸出電壓的精確度。本實(shí)用新型可靠性強(qiáng)， 也沒有增加變壓器的體積和損耗。


圖l(a)至圖l(c)是本實(shí)用新型的磁芯結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型的配套骨架的立體圖。
圖3是本實(shí)用新型的磁芯與骨架裝配后的立體圖。
具體實(shí)施例
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述
如圖l(a)、圖l(b)、圖l(c)、圖2、圖3所示， 一種開關(guān)電源變壓器，包括 磁芯10、與磁芯配套的骨架20,所述^f茲芯包括若干個邊柱、 一個中心柱，所述 若干個邊柱分別設(shè)于中心柱四周，所述若干個邊柱的截面積分別相等且若干個 邊柱的截面積之和等于所述中心柱的截面積，所述若干個邊柱的每一邊柱與中 心柱的連接部分的截面積等于每一邊柱的截面積。
優(yōu)選的，所述f茲芯包括四個邊柱IOA、 IOB、 IOC、 10D和一個中心柱10E, 所述四個邊柱10A、 IOB、 IOC、 10D分別i殳于中心柱10E的四周，所述每一邊柱 IOA、 IOB、 IOC、 10D的截面積分別相等且四個邊柱IOA、 IOB、 IOC、 IOD的截面 積之和等于所述中心柱10E的截面積。所述每一邊柱10A、 IOB、 IOC、 IOD與中 心柱10E的連接部分的截面積等于每一邊柱的截面積。
具體得講，假設(shè)一變壓器，初級繞組為Np匝，繞于中心柱10E上，根據(jù)電 磁感應(yīng)定律可以得到每匝的磁通變化量=^4e*—— (式一)
卸 To" 公式中符號說明如下
Ton為電壓Ui加載初級繞組上的時間S (秒)；
△ B為在Ton時間里，磁芯中磁通密度的增量T(特斯拉)；
Ae為磁芯中心柱的有效截面積M2 (平方米)；
△①為在Ton時間里，i茲芯中》茲通量的增量。
因每一邊柱10A、 10B、 10C、 10D的截面積Al等于中心柱10E Ae的四分之
一，如果在一邊柱上繞一匝，則由電磁感應(yīng)定律得到輸出電壓為
C/o =—=爿1*—— (式一) <^ 7b"
由于 ^1 =丄血 (式三)
4
則有 ^/。=丄*^*^" (式四)
4 7b
將(式一)帶入(式四)中，得到
[/0 =丄*！ (式五) 4邱
由(式一)可知，在中心柱IOE上繞一匝式，兩端感應(yīng)電壓為Ui/Np,而由 式五可知，在任一邊柱上繞一匝得到的電壓為中心柱10E的四分之一，從等效 上來說，每一邊柱10A、 10B、 10C、 IOD上一匝繞組等于中心柱IOE上四分之 一匝繞組，即這種結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)只繞在中心柱10E上的結(jié)構(gòu)得到電壓的精度提高 了四倍。由此可見，邊柱越多，輸出電壓精度越高，可以在不需要后級穩(wěn)壓電 路的基礎(chǔ)上使輸出電壓滿足要求。這種磁芯有四個邊柱10A、 10B、 10C、 10D 和一個中心柱10E,四個邊柱10A、 10B、 10C、 10D的截面積相等且之和嚴(yán)才各 等于中心柱10E截面積，即R-2r。同時每一邊柱10A、 10B、 10C、 IOD與中心 柱10E的連接部分截面積等于每一邊柱10A、 10B、 10C、 10D的截面積。
所述中心柱10E上設(shè)有初級繞組和次級整數(shù)倍繞組。所述初級和次級緊密 耦合。所述每一邊柱10A、 10B、 10C、 IOD上還設(shè)有不滿一匝的次級繞組，所述 不滿一匝的次級繞組按輸出電流平均分布在每一邊柱10A、 10B、 10C、 IOD上。 這是因為磁芯的磁導(dǎo)率不是無窮大，變壓器不可避免的存在散磁與漏磁，所以 應(yīng)將次級的整數(shù)匝盡量繞在中心柱10E上，且與初級緊密耦合；同時在邊柱上 的繞組匝數(shù)盡量按電流平均分配到所有邊柱上去，以盡量減小漏感，提高負(fù)載交叉調(diào)整率。
所述每一邊柱10A、 IOB、 IOC、 10D之間還設(shè)有平纟軒繞組。因為變壓器在工 作的過程中，如果各邊柱之間存在磁通不平衡，嚴(yán)重影響了電源的交叉調(diào)整率， 可以在各邊柱之間加平衡繞組，以減小磁通不平衡度。
所述中心柱10E上還"&有氣隙，所述氣隙的長度小于中心柱10E截面的二 十分之一，所述氣隙設(shè)于中心柱10E的上分段。即如果磁芯要磨氣隙，要盡量 放在中心柱10E上，且盡量短。在一般情況下，氣隙長度小于中心柱10E截面 幾何尺寸的二十分之一，如果氣隙尺寸超出這一范圍，氣隙最好在中心柱10E 上分段，或者用較低^F茲導(dǎo)率材料代替氣隙。釆用這些方法可以減小漏一磁、散f茲 及邊纟純通。
如圖3所示， 一個完整的變壓器是由兩個相同的磁芯IO和一個配套的骨架 20組合而成。將初級繞組繞于中心柱繞線柱上，將次級的整數(shù)匝數(shù)也繞于中心 柱繞線柱上，最好采用三明治繞法，或者多段繞線法(適應(yīng)于200KHz以上的工 作頻率，以降低鄰近效應(yīng)損耗)；次級不滿一匝的各繞組按輸出電流平均繞于繞 線柱上，以提高電源的負(fù)載交叉調(diào)整率。當(dāng)變壓器繞好之后，兩塊磁芯從骨架 的兩端插入，并加以固定。
觀^賞迎儀個八貝盡失現(xiàn)我KW個炎川wrs日"，本 領(lǐng)域普通技術(shù)人員可在不脫離本實(shí)用新型思想的情況下，對上述實(shí)施例做出種 種修改或變化，因而本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不被上述實(shí)施例所限，而應(yīng)該是 符合權(quán)利要求書提到的創(chuàng)新性特征的最大范圍。
權(quán)利要求1、一種開關(guān)電源變壓器，包括磁芯、與磁芯配套的骨架，其特征是所述磁芯包括若干個邊柱、一個中心柱，所述若干個邊柱分別設(shè)于中心柱四周，所述若干個邊柱的截面積分別相等且若干個邊柱的截面積之和等于所述中心柱的截面積。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種開關(guān)電源變壓器，其特征是所述若干個 邊柱的每一邊柱與中心柱的連接部分的截面積等于每一邊柱的截面 積。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種開關(guān)電源變壓器，其特征是所述磁芯包 括四個邊柱。
4、 沖艮據(jù)權(quán)利要求l所述的一種開關(guān)電源變壓器，其特征是所述中心柱 上設(shè)有初級繞組和次級整數(shù)倍繞組。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種開關(guān)電源變壓器，其特征是所述每一邊 柱上還設(shè)有不滿 一 臣的次級繞組，所述不滿 一 匪的次級繞組按輸出電 流平均分布在每一邊柱上。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種開關(guān)電源變壓器，其特征是所述每一邊 柱之間還設(shè)有平衡繞組。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種開關(guān)電源變壓器，其特征是所述中心柱 上還設(shè)有氣隙，所述氣隙的長度小于中心柱截面幾何尺寸的二十分之
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種開關(guān)電源變壓器，其特征是所述中心柱 上還設(shè)有氣隙，所述氣隙設(shè)于中心柱的上分段。
專利摘要本實(shí)用新型一種開關(guān)電源變壓器，包括磁芯、與磁芯配套的骨架，所述磁芯包括若干個邊柱、一個中心柱，所述若干個邊柱分別設(shè)于中心柱四周，所述若干個邊柱的截面積分別相等且若干個邊柱的截面積之和等于所述中心柱的截面積。本實(shí)用新型無需增加額外的線性穩(wěn)壓電路或磁放大器即可實(shí)現(xiàn)低電壓、大電流、多路輸出，提高了變壓器的輸出電壓的精確度。本實(shí)用新型可靠性強(qiáng)，也沒有增加變壓器的體積和損耗。
文檔編號H01F27/28GK201374233SQ20082015788
公開日2009年12月30日 申請日期2008年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月26日
發(fā)明者蒲文旭 申請人:上海力申科學(xué)儀器有限公司