[實用新型]液態(tài)磁填充式高頻變壓器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920050121.1
• 申請日: 2009-01-14
• 公開（公告）號: CN201359903Y
• 公開（公告）日: 2009-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高均
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州乾新電子有限公司
• 主分類號: H01F27/26
• 分類號: H01F27/26;H01F27/24;H01F1/44;H01F30/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及電子設(shè)備領(lǐng)域，具體地說是一種變壓器。

背景技術(shù)

近年來，開關(guān)電源技術(shù)正朝著高效、節(jié)能、安全、環(huán)保、短、小、輕、薄的方面發(fā)展。在無工頻變壓器的開關(guān)電源中，高頻變壓器是核心部件之一，而高頻變壓器的設(shè)計是開關(guān)電源的關(guān)鍵技術(shù)，高頻變壓器設(shè)計的是否合理，會影響到開關(guān)電源的成本、體積、穩(wěn)定性、電磁干擾、輻射噪聲、EMI濾波、輸出功率、轉(zhuǎn)換效率等。

在單功率管輸出時，為防止磁芯飽和，磁芯要留有一定的空氣間隙(簡稱氣隙)。開關(guān)電源常用的EI、EE和POT型磁芯的磁通路徑如圖1～3中所示，因氣隙附近的磁通密度很高，會產(chǎn)生磁通噪聲，故磁通不能跨過氣隙到達(dá)磁芯的其它位置，因此，在設(shè)計高頻變壓器時，即要解決磁芯飽和問題，又需解決磁通不能跨過氣隙到達(dá)磁芯的其它位置的問題。現(xiàn)有技術(shù)中在推挽、半橋、全橋、復(fù)合等電路中，雖然磁芯可以對接，但由于磁芯對接時磁阻的存在，同樣會產(chǎn)生磁通噪聲，同時也會影響電感量和轉(zhuǎn)換效率。

早期的開關(guān)電源一般稱為“硬開關(guān)”技術(shù)，為了解決“硬開關(guān)”的技術(shù)不足，又研制了準(zhǔn)諧振式開關(guān)電源(又稱軟開關(guān)電源)。準(zhǔn)諧振開關(guān)電源的工作頻率是固定不變的，其頻率取決于變壓器的電感量L和變壓器初級線圈的分布電容C，改變分布電容C可以如圖4那樣，在MOSFET上并接電容，但電感量L，則取決于變壓器的初級繞組匝數(shù)和磁芯的磁通密度BS。但是，由于磁芯在制造時受溫度、濕度、材料質(zhì)量、材料攪拌均勻度等影響，其技術(shù)參數(shù)如磁通量、磁導(dǎo)率等很難做到一致，這就給生產(chǎn)開關(guān)電源的廠家在批量生產(chǎn)時帶來了麻煩。

實用新型內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型提供一種可降低磁通噪聲、節(jié)電、穩(wěn)定、可靠、壽命長的液態(tài)磁填充式高頻變壓器。

本實用新型是這樣實現(xiàn)的：

一種液態(tài)磁填充式高頻變壓器，包括上磁芯、下磁芯和線圈，所述上磁芯和下磁芯之間設(shè)置線圈，所述上磁芯和下磁芯之間的磁隙填充有由液態(tài)磁和壓電材料制成的液態(tài)磁填充劑。

可選的，所述液態(tài)磁填充劑內(nèi)含有強(qiáng)力膠，采用強(qiáng)力膠將上磁芯和下磁芯粘結(jié)在一起。

傳統(tǒng)的高頻變壓器，當(dāng)磁場強(qiáng)度H從零開始增加時，每增加0.5奧斯特，相應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B增大1000高斯，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度上升到5000高斯時，磁芯突然飽和；當(dāng)H再增大0.5奧斯特，B只增加幾高斯；當(dāng)磁場強(qiáng)度H繼續(xù)增大時，H每增加1奧斯特，磁感應(yīng)強(qiáng)度B只增大1高斯，就是磁導(dǎo)率＝1，此時磁芯已經(jīng)完全飽和(如圖7所示)。而對于液態(tài)磁來說，其H/B曲線如圖8所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨磁場強(qiáng)度增加，當(dāng)磁場強(qiáng)度H增加到9奧斯特時，磁感應(yīng)強(qiáng)度還再增加，磁芯沒有達(dá)到飽和。如圖9所示，本實用新型磁芯磁隙之間的液態(tài)磁填充劑中，由于壓電材料可產(chǎn)生壓電效應(yīng)，所以，在磁場強(qiáng)度增加時，壓電效應(yīng)增強(qiáng)，液態(tài)磁的磁分子單位面積增大，磁隙增大，磁感應(yīng)強(qiáng)度減弱；在磁場強(qiáng)度減弱時，壓電效應(yīng)減弱，液態(tài)磁的磁分子單位面積減小，磁感應(yīng)強(qiáng)度增強(qiáng)，從而解決了磁芯飽和的問題，降低了磁通噪聲。

另一方面，液態(tài)磁填充劑可自動調(diào)節(jié)電感量，其特性曲線如圖10所示，當(dāng)電感量減小時，頻率增高，從而壓電效應(yīng)的振幅減小，液態(tài)磁的磁分子單位面積減小，磁隙減小，電感量增大，頻率降低；當(dāng)電感量增大時，頻率降低，從而壓電效應(yīng)振幅增大，液態(tài)磁的磁分子單位面積增大，磁隙增大，電感量減小，頻率增高，從而實現(xiàn)了液態(tài)磁填充劑對電感量的自動調(diào)節(jié)。

本實用新型提供的液態(tài)磁填充式高頻變壓器不但降低了因漏磁、漏感而產(chǎn)生的輻射噪聲，還能起到自動調(diào)節(jié)電感量的作用，電感量準(zhǔn)確。本實用新型可以與功率管很好的匹配，降低了功率管的耐壓，降低了功率管的耐壓就等于降低了開關(guān)電源的成本；同時也提高了產(chǎn)品的可靠性，因此，也提高了開關(guān)電源的轉(zhuǎn)換效率與輸出功率，更節(jié)電、更穩(wěn)定、更可靠、壽命更長；再一方面解決了開關(guān)電源因高頻變壓器電感量不準(zhǔn)而帶來的調(diào)試?yán)щy的難題。

本實用新型不但可以用在普通開關(guān)電源上，也可以用在電子變壓器、諧振式開關(guān)電源和準(zhǔn)諧振開關(guān)電源上。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本實用新型的不當(dāng)限定，在附圖中：

圖1為傳統(tǒng)技術(shù)變壓器磁芯的磁通路徑示意圖；

圖2為另一種傳統(tǒng)技術(shù)變壓器磁芯的磁通路徑示意圖；

圖3為再一種傳統(tǒng)技術(shù)變壓器磁芯的磁通路徑示意圖；

圖4為準(zhǔn)諧振正激變換器電路圖；

圖5為本實用新型實施例提供的液態(tài)磁填充式高頻變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本實用新型實施例提供的液態(tài)磁填充式高頻變壓器的組裝示意圖；