[發明專利]開關電源用平面變壓器最優繞法

在審

• 申請號: 202011158766.4
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN114496549A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 屠俊杰;陳意輝;華潔
• 申請（專利權）人: 上海航空電器有限公司
• 主分類號: H01F41/04
• 分類號: H01F41/04;H01F27/28;H01F27/34
• 代理公司: 上海世圓知識產權代理有限公司 31320
• 代理人: 顧俊超

本發明公開開關電源用平面變壓器最優繞法，包含有步驟，獲得原副邊的電流值；根據PCB層數確定原副邊分別做幾層并聯繞組，并由此確定每層流過的電流值；反復迭代匝數選擇，使相鄰普遍層與原邊層的電流乘以該層匝數之和盡量接近0；經過以上迭代計算便可由此可以獲得繞組結構。本發明的有益效果在于：1.減小變壓器體積；2.保證最優漏感或銅損。

技術領域

本發明涉及開關電源用平面變壓器最優繞法。

背景技術

變壓器是開關電源中的關鍵器件，起著隔離和提供變比或充當耦合電感進行電與磁的能連轉換和充放功能。平面變壓器采用PCB銅箔走線代替傳統漆包線作為繞組，這大大減小了變壓器的體積和重量。即使如此，傳統變壓器所存在的問題，即漏感和銅損，在平面變壓器中將顯得尤其重要值得優化。這是因為，漏感和銅損直接與變壓器的損耗相關，由于平面變壓器散熱面積也相應地小，熱累計的問題將顯得比較嚴重。

發明內容

本發明目的是解決現有技術中的問題，而提供一種新型的開關電源用平面變壓器最優繞法。

為了實現這一目的，本發明的技術方案如下：開關電源用平面變壓器最優繞法，包含有，

獲得原副邊的電流值；

根據PCB層數確定原副邊分別做幾層并聯繞組，并由此確定每層流過的電流值；

反復迭代匝數選擇，使相鄰普遍層與原邊層的電流乘以該層匝數之和盡量接近0；

經過以上迭代計算便可由此可以獲得繞組結構。

與現有技術相比，本發明的有益效果至少在于：1.減小變壓器體積；2.保證最優漏感或銅損。

附圖說明

圖1為本發明中6：8層PCB板原邊6匝副邊3匝的設計的結構示意圖。

具體實施方式

下面通過具體的實施方式連接附圖對本發明作進一步詳細說明。在此需要說明的是，對于這些實施方式的說明用于幫助理解本發明，但不構成對本發明的限定。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。

請參見圖1，圖中示出的是開關電源用平面變壓器最優繞法。

分別從漏感和銅損角度列舉常用匝數設計分別適用于6層PCB板與8層PCB板的最優繞組排布。本專利設計的匝數設計有：原邊2匝副邊1匝，原邊4匝副邊2匝，原邊6匝副邊3匝，原邊3匝副邊2匝，原邊6匝副邊4匝，原邊3匝副邊1匝，原邊6匝副邊2匝。此專利只涉及繞組的排布順序和方式，其他參數例如層間距匝間距等應由實際應用而定。

漏感是由變壓器兩邊繞組不完全耦合造成的能量累積而在電路中等效表現出的電路參數，假設原副邊流過的電流會產生相反方向的磁場。由于磁芯中磁路完全耦合，方向相反的磁場會互相抵消幾乎為0，因此只需要考察磁芯窗口中所累積的磁場能量以等效考察漏感。因此，將漏感降低的原則就是采用所謂的三明治繞組，使原副邊相互交錯，同時使得相鄰繞組間的磁勢（可以用安匝乘積表示）盡量相近已達到減小繞組間所儲存的磁能。通過簡單的計算公式便可以獲得繞組設計：

步驟1：獲得原副邊的電流值

步驟2：根據PCB層數確定原副邊分別做幾層并聯繞組，并由此確定每層流過的電流值

步驟3：反復迭代匝數選擇，使相鄰普遍層與原邊層的電流乘以該層匝數之和盡量接近0

經過以上迭代計算便可由此可以獲得如下繞組結構。

注：2p1s意為原邊（用p表示）2匝副邊（用s表示）1匝，以此類推。

1：6層PCB板原邊2匝副邊1匝的設計：2p1s2p1s2p1s（其中第1、3、5層并聯，第2、4、6層并聯）

2：8層PCB板原邊2匝副邊1匝的設計：2p1s2p1s2p1s2p1s（其中第1、3、5、7層并聯，第2、4、6、8層并聯）