[發(fā)明專利]非焊接低損耗集成電流采樣變壓器設(shè)計(jì)方法及其變壓器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010219122.5
• 申請(qǐng)日: 2020-03-25
• 公開（公告）號(hào): CN111292936A
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張龍;侯濤濤;賓文武;王菲;王勇江;張明輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 石家莊通合電子科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H01F27/28
• 分類號(hào): H01F27/28;H01F27/30;H01F27/34;H01F27/40
• 代理公司: 石家莊開言知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 13127
• 代理人: 李志民

本發(fā)明公開了一種非焊接低損耗集成電流采樣變壓器設(shè)計(jì)方法及其變壓器，屬于變壓器設(shè)計(jì)領(lǐng)域，包含步驟：根據(jù)客戶指定的輸入輸出電壓，設(shè)計(jì)電路結(jié)構(gòu)，調(diào)整輸入側(cè)電壓利用率，以實(shí)現(xiàn)滿足所需輸入、輸出電壓的變比時(shí)，次級(jí)線圈匝數(shù)為1圈；將所述的次級(jí)線圈采用定型銅排進(jìn)行設(shè)計(jì)。該變壓器,主要可應(yīng)用于車載DC/DC，實(shí)現(xiàn)了功率變換變壓器次級(jí)采用銅排設(shè)計(jì)，并能借此在次級(jí)中集成采樣環(huán)，所述變壓器次級(jí)可耐受的溫度更高，次級(jí)采樣損耗更小，同時(shí)還可以減少器件數(shù)量，便于物料管控。另外，由于本發(fā)明所述變壓器采用銅排后可采用固定螺釘固定，從而免除了焊接，便于操作，并可規(guī)避出現(xiàn)虛焊冷焊的風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及變壓器領(lǐng)域，尤指一種非焊接低損耗集成電流采樣變壓器設(shè)計(jì)方法及其變壓器。

背景技術(shù)

如圖1及圖2所示，其為現(xiàn)有變壓器及采樣電路的兩種示意圖。現(xiàn)有的變壓器的線圈的傳統(tǒng)方式一般是采用絲包線和多層印制板，其適合應(yīng)用在電流較小場(chǎng)合下，但在電流較大大場(chǎng)合下，如果仍然采用絲包線和多層印制板，此時(shí)，為滿足通流量，通常線包會(huì)很大，線徑會(huì)很粗或需采用多股繞制，其進(jìn)行焊接時(shí)，線徑粘焊錫后會(huì)很硬，從而導(dǎo)致不便成型，同時(shí)也不利于散熱；而一些特殊變壓器，如電焊機(jī)，其是采用了定型銅排，能適合于大電流輸出應(yīng)用場(chǎng)合，且便于繞制和利于散熱，但不適合次級(jí)匝數(shù)較多的場(chǎng)合(主要是銅排定型難度大)。

目前，隨著新能源汽車的發(fā)展，車載DC/DC產(chǎn)品需求量越來越大，然而由于車載DC/DC產(chǎn)品輸出多為低壓大電流(有些電流可達(dá)130A)，由于上述技術(shù)的限制，目前其所用的變壓器次級(jí)多是采用絲包線或多層印制板，并且因受所述述材質(zhì)的影響，該些產(chǎn)品耐高溫性較差，不能應(yīng)用于溫度較高的工作環(huán)境，上述變壓器次級(jí)采用多股絲包線繞制時(shí)，目前采用的絲包線耐溫多為150℃和180℃，在此使用情況和電流境況下，經(jīng)測(cè)試，次級(jí)線包溫度，最高可達(dá)135℃，相對(duì)絲包線的耐溫，余量較小。同時(shí)，如圖1及圖2所示，由于上述現(xiàn)有的產(chǎn)品的輸出電流采樣，多是采用借助采樣電阻(圖2)或者是直接通過電流的電流變壓器(圖1)的方式進(jìn)行，并且由于此類采樣方式因?yàn)槠渖嫌写箅娏魍ㄟ^，從而會(huì)使所述產(chǎn)品上產(chǎn)生較大的損耗。

具體來說，如圖2所示，由于其是直接在輸出回路中串入采樣電阻，一般來說此電阻多為貼片電阻，例如如果在輸出130A的回路中，采用4個(gè)0.5mΩ電阻并聯(lián)，則其等效電阻為0.125mΩ，而其產(chǎn)生的損耗應(yīng)為I*I*R＝2.1125W，由此，該損耗將導(dǎo)致在貼片上會(huì)產(chǎn)生較高的熱量，因而會(huì)影響可靠性。同時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)為了減少損耗，通常選定的阻值很小(因阻值越大，損耗越大)，所以其上面產(chǎn)生的電壓降很小U＝IR＝0.01625V，導(dǎo)致此電壓不能被直接采用，仍需要額外增加與之匹配的放大電路，以對(duì)此信號(hào)進(jìn)行放大處理；同時(shí)，對(duì)放大電路的放大倍數(shù)和響應(yīng)速度和精度均需有較高要求，否則會(huì)導(dǎo)致電流顯示和電流保護(hù)異常。而如圖1所示，在使用采樣電流變壓器時(shí)，由于其是直接串聯(lián)在次級(jí)回路中，由此在回路的一次側(cè)會(huì)直接流過電流，因此，在電流變壓器中會(huì)產(chǎn)生損耗，會(huì)導(dǎo)致器件溫升過高，影響可靠性。并且因上述方案的主變壓器外部需額外增加采樣變壓器或采樣電阻，也增加了物料數(shù)量和管理成本。

另外，所述現(xiàn)有產(chǎn)品的元器件安裝基本還是那采用焊接的連接方式進(jìn)行，其安裝過程不但不便于操作，而且也會(huì)存在產(chǎn)生虛焊或冷焊缺陷的風(fēng)險(xiǎn)。為此發(fā)明人針對(duì)上述問題及其弊端，進(jìn)行了進(jìn)一步研發(fā)。

上述變壓器次級(jí)采用多股絲包線繞制，目前采用的絲包線耐溫多為150℃和180℃，在此使用情況和電流境況下，經(jīng)測(cè)試，次級(jí)線包溫度，最高可達(dá)135℃，相對(duì)絲包線的耐溫，余量較小。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明主要目的在于，提供一種非焊接低損耗集成電流采樣變壓器設(shè)計(jì)方法及其變壓器。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種非焊接低損耗集成電流采樣變壓器設(shè)計(jì)方法，其包含步驟：