專利名稱：用于隔離放大器的變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子元件，尤其是一種適用于隔離放大器上的變壓器。
背景技術(shù)：
隔離放大器是ー種連接于輸入電路和輸出電路之間電氣絕緣的放大器，采用變壓器或光耦合傳遞信號，在エ業(yè)控制、信號測量和醫(yī)療器械，信號放大等各個方面獲得廣泛應(yīng)用。隔離放大器作用是對模擬信號進行隔離，并按照一定的比例放大，要求輸出的信號失真要小，線性度、精度、帶寬、隔離耐壓等參數(shù)都要達到使用要求。一般情況下，變壓器作為單一功能來使用一種功能是傳輸功率，歸類為電源變壓器；另ー種功能是傳輸信號，并實現(xiàn)電氣隔離?，F(xiàn)有變壓器耦合類隔離放大器中，使用兩個變壓器來實現(xiàn)上述兩種功能，ー個是傳輸功率的電源變壓器，另ー個是實現(xiàn)傳輸信號或電氣隔離功能的變壓器。由于兩種變壓器分別帶有各自的磁芯，對單獨傳輸信號或電氣隔離功能的變壓器，每個繞組之間的隔離電壓或耦合電容要求不高，采用雙線并繞的結(jié)構(gòu)即可。本專利申請人在試制變壓器耦合類隔離放大器工作中，遇到了變壓器制作難題，因為本專利申請人試制的變壓器耦合類隔離放大器，用戶要求大幅度減小其體積，只能夠使用一個變壓器，該變壓器必須同時完成功率以及信號的傳輸，要求傳輸信號的變壓器中的解調(diào)繞組対稱性和一致性好，若采用現(xiàn)有雙線并繞結(jié)構(gòu)，繞組之間的對稱性和一致性達到要求，但兩個繞組間的耦合電容太大，而且隔離電壓太小，不能滿足產(chǎn)品電性能要求，因此普通雙線并繞的結(jié)構(gòu)不能達到上述使用ー個變壓器的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本申請人針對上述大幅度減小變壓器耦合類隔離放大器體積、只能夠使用ー個變壓器的用戶要求，提供一種用于隔離放大器的變壓器，其既能夠傳輸功率，又能夠傳輸信號，并實現(xiàn)電氣隔離，以及具有漏感小、解調(diào)繞組対稱性與一致性好的優(yōu)點。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下
一種用于隔離放大器的變壓器，
包括環(huán)形磁芯，環(huán)形磁芯上繞有原邊繞組Wl以及副邊繞組
原邊繞組W1，其同名端連接一直流電壓源，原邊繞組Wl的異名端與開關(guān)三極管T的集電極連接，開關(guān)三極管T的基極輸入ー脈沖電壓，開關(guān)三極管T的發(fā)射極接地；
副邊繞組，包括供電繞組W2 供電繞組W5、解調(diào)繞組W6及解調(diào)繞組W7以及調(diào)制繞組
W8 ；
所述供電繞組W2 供電繞組W5分別連接整流電路；
所述解調(diào)繞組W6的連接結(jié)構(gòu)為解調(diào)繞組W6的異名端連接電平移位電路的輸入端，所述電平移位電路的輸出端Voutl與輸入解調(diào)器連接，解調(diào)繞組W6的同名端與所述電平移位電路的接地端連接；解調(diào)繞組W6的異名端與ニ極管D6的負極連接，ニ極管D6的正極通過連接的電容C6接地；
所述解調(diào)繞組W7的連接結(jié)構(gòu)為解調(diào)繞組W7的異名端連接電平移位電路的輸入端，所述電平移位電路的輸出端Vout2與輸出解調(diào)器連接，解調(diào)繞組W7的同名端與所述電平移位電路的接地端連接；解調(diào)繞組W7的異名端與ニ極管D7的負極連接，ニ極管D7的正極通過連接的電容C7接地；
所述調(diào)制繞組W8的連接結(jié)構(gòu)為調(diào)制繞組W8的同名端與ニ極管D8的負極連接，ニ極管D8的正極連接調(diào)制器的輸出端，調(diào)制繞組W8的異名端與所述調(diào)制器的接地端連接。作為上述技術(shù)方案的進ー步改進
所述供電繞組W2以及供電繞組W5分別連接的整流電路為供電繞組W2的同名端以及供電繞組W5的同名端分別與ニ極管D2、ニ極管D5的正極連接，ニ極管D2、ニ極管D5的負極分別為供電輸出端，所述供電輸出端分別連接濾波電容器C2、濾波電容器C5 ;所述供電 繞組W3以及供電繞組W4分別連接的整流電路為供電繞組W3的異名端以及供電繞組W4的異名端分別與ニ極管D3、ニ極管D4的負極連接，ニ極管D3、ニ極管D4的正極分別為供電輸出端，所述供電輸出端分別連接濾波電容器C3、濾波電容器C4 ；
所述解調(diào)繞組W6及解調(diào)繞組W7的匝數(shù)及電感量相同，解調(diào)繞組W6及解調(diào)繞組W7的同名端位置以通過環(huán)形磁芯中心的軸線為鏡像對稱；
所述供電繞組W2與供電繞組W4以及供電繞組W3與供電繞組W5分別位于環(huán)形磁芯的兩夂而，并分別為雙線并繞結(jié)構(gòu)；
所述各線圈繞組的起始端與終止端通過絕緣外表層絞合。本發(fā)明的有益效果如下
(1)本發(fā)明將原邊繞組以及副邊繞組繞于同一環(huán)形磁芯上，原邊繞組連接開關(guān)三極管電路，開關(guān)三極管導通時為本發(fā)明傳輸功率的周期，開關(guān)三極管截止時為傳輸信號的周期，使得本發(fā)明實現(xiàn)傳輸功率和傳輸信號兩種功能；其中原邊繞組與供電繞組的耦合實現(xiàn)傳輸功率的功能，原邊繞組與調(diào)制繞組以及解調(diào)繞組的耦合實現(xiàn)傳輸信號的功能；
(2)供電繞組采用整流ニ極管與濾波電容器構(gòu)成的L型濾波器，電路結(jié)構(gòu)簡單，成本
低；
(3)解調(diào)繞組W6與解調(diào)繞組W7的匝數(shù)及電感量相同，并采用鏡像對稱的繞線結(jié)構(gòu)，相比于現(xiàn)有技術(shù)中普通變壓器的繞線結(jié)構(gòu)，其一致性與対稱性(電感量)高出3-5倍，從而滿足產(chǎn)品電性能的使用要求；
(4)供電繞組W2與供電繞組W4以及供電繞組W3與供電繞組W5分別位于環(huán)形磁芯I的兩端，井分別為雙線并繞結(jié)構(gòu)，容易使并繞的兩個線圈電氣特性達成一致；
(5)各線圈繞組的起始端與終止端通過絕緣外表層絞合，提高各線圈閉合性能，減少漏磁，有利于滿足解調(diào)繞組W6與解調(diào)繞組W7的平衡對稱性能。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的電路圖。圖3為本發(fā)明開關(guān)三極管工作狀態(tài)圖。其中環(huán)形磁芯-I ;開關(guān)三極管-T ;原邊繞組-Wl ;供電繞組_W2、W3、W4、W5 ;解調(diào)繞組 _W6、W7 ;調(diào)制繞組-W8 ;ニ極管-D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8 ;濾波電容器 _C2、C3、C4、C5、C6、C7 ;電平移位電路的輸出端-Voutl ;電平移位電路的輸出端-Vout2 ;接地-GNDI、GND2。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，說明本發(fā)明的具體實施方式
。如圖I所示，本發(fā)明包括環(huán)形磁芯1，環(huán)形磁芯I上繞有原邊繞組Wl以及副邊繞組
見圖2，原邊繞組W1，其同名端連接一直流電壓源(15V)，原邊繞組Wl的異名端與開關(guān)三極管T的集電極連接，開關(guān)三極管T的基極輸入ー脈沖電壓，開關(guān)三極管T的發(fā)射極接地； 副邊繞組，包括供電繞組W2 供電繞組W5、解調(diào)繞組W6及解調(diào)繞組W7以及調(diào)制繞組
W8 ；
供電繞組W2 供電繞組W5分別連接整流電路；供電繞組W2以及供電繞組W5分別連接的整流電路為供電繞組W2的同名端以及供電繞組W5的同名端分別與ニ極管D2、ニ極管D5的正極連接，ニ極管D2、ニ極管D5的負極分別為供電輸出端，供電輸出端分別連接濾波電容器C2、濾波電容器C5 ;供電繞組W3以及供電繞組W4分別連接的整流電路為供電繞組W3的異名端以及供電繞組W4的異名端分別與ニ極管D3、ニ極管D4的負極連接，ニ極管D3、ニ極管D4的正極分別為供電輸出端，供電輸出端分別連接濾波電容器C3、濾波電容器C4。解調(diào)繞組W6的連接結(jié)構(gòu)為解調(diào)繞組W6的異名端連接電平移位電路的輸入端，電平移位電路的輸出端Voutl與輸入解調(diào)器連接，解調(diào)繞組W6的同名端與電平移位電路的接地端連接；解調(diào)繞組W6的異名端與ニ極管D6的負極連接，ニ極管D6的正極通過連接的電容C6接地；
解調(diào)繞組W7的連接結(jié)構(gòu)為解調(diào)繞組W7的異名端連接電平移位電路的輸入端，電平移位電路的輸出端Vout2與輸出解調(diào)器連接，解調(diào)繞組W7的同名端與電平移位電路的接地端連接；解調(diào)繞組W7的異名端與ニ極管D7的負極連接，ニ極管D7的正極通過連接的電容C7接地；
調(diào)制繞組W8的連接結(jié)構(gòu)為調(diào)制繞組W8的同名端與ニ極管D8的負極連接，ニ極管D8的正極連接調(diào)制器的輸出端，調(diào)制繞組W8的異名端與調(diào)制器的接地端連接。供電繞組W2與供電繞組W4以及供電繞組W3與供電繞組W5分別位于環(huán)形磁芯I的兩ゑ而，并分別為雙線并繞結(jié)構(gòu)。解調(diào)繞組W6及解調(diào)繞組W7的匝數(shù)及電感量相同，解調(diào)繞組W6及解調(diào)繞組W7的同名端位置以通過環(huán)形磁芯I中心的軸線為鏡像對稱。上述電平移位電路、輸入解調(diào)器、輸出解調(diào)器皆為現(xiàn)有技木。解調(diào)繞組W6及解調(diào)繞組W7的一致性與対稱性要求極高(電感量相同)。見圖I，解調(diào)繞組W6和解調(diào)繞組W7分布于環(huán)形磁芯I水平軸線的上下兩邊，解調(diào)繞組W6和解調(diào)繞組W7的同名端關(guān)于環(huán)形磁芯I水平軸線鏡像對稱，解調(diào)繞組W6和解調(diào)繞組W7繞組距離原邊繞組Wl的磁路長度Ie相等，保證解調(diào)繞組W6和解調(diào)繞組W7保持一致、對稱。
原邊繞組W1、解調(diào)繞組W6和解調(diào)繞組W7其匝間應(yīng)均勻、緊密，各線圈繞組的起始端與終止端通過絕緣外表層絞合，以便提高各線圈閉合性能，減少漏磁，有利于解調(diào)繞組W6與解調(diào)繞組W7的平衡對稱性能。原邊繞組W1、解調(diào)繞組W6和解調(diào)繞組W7線圈匝數(shù)均為8圈，供電繞組W2 供電繞組W5的線圈匝數(shù)均為5圈，調(diào)制繞組W8的線圈匝數(shù)為3圈。經(jīng)測試，解調(diào)繞組W6和解調(diào)繞組W7的電感量誤差小于O. 15%，比現(xiàn)有技術(shù)中分別在兩個磁芯上采用雙線并繞結(jié)構(gòu)電感量的精度提高4倍，原邊繞組Wl的漏感小于1.8%，隔離電壓大，完全滿足使用要求。本發(fā)明的工作原理如下
本發(fā)明可以同時傳輸功率與傳輸信號。見圖2和圖3，當開關(guān)三極管T導通時為功率傳輸周期
供電繞組W2 W5感應(yīng)出上正下負的電壓極性，通過二極管D2 D5整流，并通過濾波·電容器C2 C5的濾波給負載供電，完成傳輸功率功能；同時，解調(diào)繞組W6與解調(diào)繞組W7電壓極性為上負下正，二極管D6、二極管D7處于導通狀態(tài)，提供-15V下拉電平；調(diào)制繞組W8電壓極性為上正下負，二極管D8處于截止狀態(tài)，調(diào)制器不工作。見圖2和圖3，當開關(guān)三極管T截止時為信號傳輸周期
供電繞組W2 W5感應(yīng)出上負下正的電壓極性，此時，二極管D2 D5處于截止狀態(tài)，供電整流回路(功率傳輸)不工作；調(diào)制繞組W8的電壓極性為上負下正，二極管D8處于導通狀態(tài)，調(diào)制器開始工作，通過控制調(diào)制繞組W8中流過的電流大小來控制變壓器中的峰值電壓的大?。淮藭r變壓器原邊繞組Wl產(chǎn)生的峰值電壓分別在解調(diào)繞組W6和解調(diào)繞組W7上感應(yīng)出上正下負的電壓，二極管D6、二極管D7處于截止狀態(tài)，給電平移位電路提供信號，電平移位電路的輸出端Voutl為解調(diào)輸入，電平移位電路的輸出端Vout2為解調(diào)輸出，這樣完成信號傳輸功能。本發(fā)明耦合電容小，隔離電壓大，能滿足產(chǎn)品電性能使用要求。以上描述是對本發(fā)明的解釋，不是對發(fā)明的限定，本發(fā)明所限定的范圍參見權(quán)利要求，在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)，可以作任何形式的修改。
權(quán)利要求
1.一種用于隔離放大器的變壓器，其特征在干 包括環(huán)形磁芯(I)，環(huán)形磁芯(I)上繞有原邊繞組(Wl)以及副邊繞組 原邊繞組(W1)，其同名端連接一直流電壓源，原邊繞組(Wl)的異名端與開關(guān)三極管(T)的集電極連接，開關(guān)三極管(T)的基極輸入ー脈沖電壓，開關(guān)三極管(T)的發(fā)射極接地； 副邊繞組，包括供電繞組(W2) 供電繞組(W5)、解調(diào)繞組(W6)及解調(diào)繞組(W7)以及調(diào)制繞組(W8)； 所述供電繞組(W2 ) 供電繞組(W5 )分別連接整流電路； 所述解調(diào)繞組(W6)的連接結(jié)構(gòu)為解調(diào)繞組(W6)的異名端連接電平移位電路的輸入端，所述電平移位電路的輸出端(Voutl)與輸入解調(diào)器連接，解調(diào)繞組(W6)的同名端與所述電平移位電路的接地端連接；解調(diào)繞組(W6)的異名端并與ニ極管(D6)的負極連接，ニ極 管(D6)的正極通過連接的電容(C6)接地； 所述解調(diào)繞組(W7)的連接結(jié)構(gòu)為解調(diào)繞組(W7)的異名端連接電平移位電路的輸入端，所述電平移位電路的輸出端(Vout2)與輸出解調(diào)器連接，解調(diào)繞組(W7)的同名端與所述電平移位電路的接地端連接；解調(diào)繞組(W7)的異名端并與ニ極管(D7)的負極連接，ニ極管(D7)的正極通過連接的電容(C7)接地； 所述調(diào)制繞組(W8)的連接結(jié)構(gòu)為調(diào)制繞組(W8)的同名端與ニ極管(D8)的負極連接，ニ極管(D8)的正極連接調(diào)制器的輸出端，調(diào)制繞組(W8)的異名端與所述調(diào)制器的接地端連接。
2.如權(quán)利要求I所述的用于隔離放大器的變壓器，其特征在于所述供電繞組(W2)以及供電繞組(W5)分別連接的整流電路為供電繞組(W2)的同名端以及供電繞組(W5)的同名端分別與ニ極管(D2)以及ニ極管(D5)的正極連接，ニ極管(D2)以及ニ極管(D5)的負極分別為供電輸出端，所述供電輸出端分別連接濾波電容器(C2)以及濾波電容器(C5);所述供電繞組(W3)以及供電繞組(W4)分別連接的整流電路為供電繞組(W3)的異名端以及供電繞組(W4)的異名端分別與ニ極管(D3)以及ニ極管(D4)的負極連接，ニ極管(D3)以及ニ極管(D4)的正極分別為供電輸出端，所述供電輸出端分別連接濾波電容器(C3)以及濾波電容器(C4)。
3.如權(quán)利要求I所述的用于隔離放大器的變壓器，其特征在于所述解調(diào)繞組(W6)及解調(diào)繞組(W7)的匝數(shù)及電感量相同，解調(diào)繞組(W6)及解調(diào)繞組(W7)的同名端位置以通過環(huán)形磁芯(I)中心的軸線為鏡像對稱。
4.如權(quán)利要求I所述的用于隔離放大器的變壓器，其特征在于所述供電繞組(W2)與供電繞組(W4)以及供電繞組(W3)與供電繞組(W5)分別位于環(huán)形磁芯(I)的兩端，并分別為雙線并繞結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求I所述的用于隔離放大器的變壓器，其特征在于所述各線圈繞組的起始端與終止端通過絕緣外表層絞合。
全文摘要
本發(fā)明所述的一種用于隔離放大器的變壓器，包括環(huán)形磁芯，環(huán)形磁芯上繞有原邊繞組以及副邊繞組原邊繞組，其同名端連接一直流電壓源，異名端連接開關(guān)三極管；副邊繞組包括四個供電繞組、兩個解調(diào)繞組以及一個調(diào)制繞組；四個供電繞組分別連接整流電路；開關(guān)三極管導通時為功率傳輸周期，開關(guān)三極管截止時為信號傳輸周期，使得本發(fā)明實現(xiàn)傳輸功率和傳輸信號兩種功能；其中原邊繞組與供電繞組的耦合實現(xiàn)傳輸功率的功能，原邊繞組與調(diào)制繞組以及解調(diào)繞組的耦合實現(xiàn)傳輸信號的功能。本發(fā)明具有耦合電容小，隔離電壓大，漏感小以及體積小等優(yōu)點。
文檔編號H01F27/40GK102856063SQ201210335249
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月12日
發(fā)明者劉盤泉, 陳文卿, 奚建勇, 梁繼遠, 張愛學 申請人:無錫天和電子有限公司, 中國運載火箭技術(shù)研究院