專(zhuān)利名稱(chēng)：電源轉(zhuǎn)換裝置及其變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種電源轉(zhuǎn)換裝置及其變壓器。
背景技術(shù)：
近年來(lái)電子電路應(yīng)用于電子裝置，例如電源轉(zhuǎn)換裝置，即電源供應(yīng)器或 電能轉(zhuǎn)換器愈漸廣泛。然而，由于此類(lèi)的電路常操作于高頻切換，因此容易
產(chǎn)生電磁干擾(Electro-Magnetic Interference, EMI),進(jìn)而影響電子裝置，其 中依據(jù)傳遞方式的不同，電^l干擾可區(qū)分為輻射性(Radianted)與傳導(dǎo)性
(Conducted)兩類(lèi)，輻射性電磁干擾系直接由開(kāi)放空間傳遞，傳導(dǎo)性電磁 干擾經(jīng)由導(dǎo)線來(lái)傳遞。
傳導(dǎo)性電磁干擾依據(jù)噪聲電流傳導(dǎo)路徑的不同，又可區(qū)分為共模噪聲
(Common-mode noise )與差模噪聲(Differential-mode noise ), 其中差才莫噪 聲是當(dāng)兩條導(dǎo)線的電流方向互為相反時(shí)發(fā)生的；而共模噪聲是當(dāng)所有的導(dǎo)線 的電流方向相同時(shí)發(fā)生的。
為了有效消除電磁干擾，通常依據(jù)需要消除的噪聲種類(lèi)，而在電子裝置 中對(duì)應(yīng)裝設(shè)消除此種噪聲的電感器，例如欲消除共模噪聲，則是在電子裝置 中設(shè)置一共模電感器及一電容器，以消除共模噪聲，若欲同時(shí)消除差模噪聲， 則需再于電子裝置中，增設(shè)一差模電感器及另一電容器，以消除差模噪聲。 然而，隨著電子技術(shù)發(fā)展，各種電子裝置的功能要求越來(lái)越高，且功率密度 越來(lái)越大，相對(duì)的則要求電感器的體積盡可能的小，而減少電感器的體積及 成本最有效的方法即為減少電子裝置的原始噪聲。就共^t電感器而言，因市
面上的共模電感器的制作工藝復(fù)雜且體積大，故目前則以減少共模噪聲為提 升電源轉(zhuǎn)換裝置的重要項(xiàng)目之一。
請(qǐng)參照?qǐng)D1所示，為一種傳統(tǒng)的電源轉(zhuǎn)換裝置1的等效電路圖，該電源 轉(zhuǎn)換裝置1包括一變壓器11、 一橋式整流器12、 一電容器13以及一晶體管 14,并相互電性連接，而該變壓器11的結(jié)構(gòu)為一次側(cè)繞組111繞設(shè)于一磁 性組件(圖未顯示)的外側(cè)，而二次側(cè)繞組112繞設(shè)在于一次側(cè)繞組111的
外側(cè)所構(gòu)成；該電源轉(zhuǎn)換裝置1接收外部輸入的交流電壓VI至該橋式整流 器12，并經(jīng)由整流后的整流電壓送至該晶體管14,該晶體管14借由一外部 輸入的脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation, PWM )信號(hào)PI以作切換開(kāi)關(guān) 的動(dòng)作，將該整流電壓送至該變壓器11,以產(chǎn)生一直流電壓V2輸出。就共 模噪聲而言，通常由該變壓器11的該二次側(cè)繞組112或該一次側(cè)繞組111 產(chǎn)生的電壓跳變或寄生參數(shù)的耦合造成。
請(qǐng)參照?qǐng)D2所示，是自該電源轉(zhuǎn)換裝置1取得的共模噪聲測(cè)量結(jié)果，目 前標(biāo)準(zhǔn)電磁干擾的頻率范圍為0.15 MHz至30 MHz之間，而由圖中所示系 可得知該電源轉(zhuǎn)換裝置1的共模噪聲值約為76 dB。
傳統(tǒng)技術(shù)主要是以下列二種方式消除共模噪聲。請(qǐng)參照?qǐng)D3所示， 一種 消除共模噪聲的方式是在該變壓器11中增加一繞組113于該一次側(cè)繞組111 與該二次側(cè)繞組112之間，且該繞組113并與一電容器15電性連接，以于 該一次側(cè)繞組111與該二次側(cè)繞組112之間產(chǎn)生一相位互補(bǔ)電壓，并利用該 相位互補(bǔ)電壓產(chǎn)生一共^^莫電流，以^氏消該變壓器11的共才莫電流。然而，此 種方式不僅該變壓器11的設(shè)計(jì)亦因增設(shè)該繞組113而更加復(fù)雜，同時(shí)亦提 升制作成本。
請(qǐng)參照?qǐng)D4所示，另一種消除共模噪聲的方式是在該電源轉(zhuǎn)換裝置1的 該變壓器11中增加一法拉第屏蔽層M，其包覆于該二次側(cè)繞組112外且電 性連4妄至該一次側(cè)繞組111,以減少該一次側(cè)繞組111流向該二次側(cè)繞組112 的共模電流。然而，此種方式卻增加該二次側(cè)繞組112對(duì)該一次側(cè)繞組111 的電容值，故對(duì)于抑制共模噪音還是十分困難。
因此，如何提供一種能夠消除共模噪聲，以減少體積及制作成本，并同 時(shí)提升功率密度的電源轉(zhuǎn)換裝置及其變壓器，已成為重要課題之一。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于上述課題，本發(fā)明的目的為提供一種能夠消除共模噪聲，以減少 體積及制作成本，并同時(shí)提升功率密度的電源轉(zhuǎn)換裝置及其變壓器。
緣是，為達(dá)上述目的，依據(jù)本發(fā)明的一種變壓器包括一磁性組件、 一第 一繞組、 一第二繞組以及一屏蔽組件。該第一繞組繞設(shè)在該^磁性組件之外， 該第二繞組繞設(shè)在該第一繞組之外，該屏蔽組件設(shè)置在該第一繞組與該第二 繞組之間。
為達(dá)上述目的，依據(jù)本發(fā)明的一種電源轉(zhuǎn)換裝置包括一變壓器以及一第 一電容器。該變壓器系包括一磁性組件、 一第一繞組、 一第二繞組及一屏蔽
組件；該第一繞組繞設(shè)該磁性組件之外，該第二繞組繞設(shè)該第一繞組之外， 該屏蔽組件設(shè)置在該第一繞組與該第二繞組之間，該第一電容器與該屏蔽組 件電性連接。
承上所述，因依據(jù)本發(fā)明的 一種變壓器是借由 一屏蔽組件設(shè)置在一第一 繞組與一第二繞組之間，而依據(jù)本發(fā)明的一種電源轉(zhuǎn)換裝置更借由該屏蔽組 件與該第一繞組之間串接一第一電容器，且該第一電容器并與該第一繞組電 性連接。與傳統(tǒng)技術(shù)相較，本發(fā)明借由該屏蔽組件與該第一電容器相配合， 以平衡該第一繞組及該第二繞組之間的共模電流，以降低共模噪聲，更能夠 減少該電源轉(zhuǎn)換裝置中所需額外加入的共模濾波器的體積及成本，以改善損 耗并同時(shí)提升功率密度，進(jìn)而達(dá)到提升使用效能的功效。


圖1為一種傳統(tǒng)的電源轉(zhuǎn)換裝置的等效電路圖2為圖1的電源轉(zhuǎn)換裝置的共模噪聲及標(biāo)準(zhǔn)電磁干擾的頻率范圍關(guān)系 的示意圖3為一種傳統(tǒng)消除共模噪聲的電源轉(zhuǎn)換裝置的示意圖4為另一種傳統(tǒng)消除共模噪聲的電源轉(zhuǎn)換裝置的示意圖5為依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的一種變壓器的示意圖6為圖5的變壓器沿著A-A'線段的剖面圖7為依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的一種電源轉(zhuǎn)換裝置的等效電路圖8為圖7的電源轉(zhuǎn)換裝置連接一電源傳輸阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)的示意圖；以
及
圖9為圖7的電源轉(zhuǎn)換裝置的共模噪聲及標(biāo)準(zhǔn)電磁干擾的頻率范圍關(guān)系 的示意圖。
組件符號(hào)說(shuō)明 1、 3 電源轉(zhuǎn)換裝置 111 一次側(cè)繞組 113 繞組 13、 15 電容器
11、 2 、 31 變壓器 112 二次側(cè)繞組 12 橋式整流器
14、 Q 晶體管
21;茲性組件22、 311第一繞組
23、 312第二繞組24、 313屏蔽組件
32整流器
A-A'線段Cl第一電容器
C2第二電容器C3第三電容器
D漏極Dl二極管
G柵極S源極
VI輸入電壓VO輸出電壓
VI交流電壓V2直流電壓
M法拉第屏蔽層
電源傳輸阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)
Pl、 P2脈沖寬度調(diào)制信號(hào)
具體實(shí)施例方式
以下將參照相關(guān)附圖，說(shuō)明依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的一種電源轉(zhuǎn)換裝置 及其變壓器，其中相同的組件將以相同的參照符號(hào)加以說(shuō)明。
請(qǐng)參照?qǐng)D5與圖6所示，依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的一種變壓器2包括一 磁性組件21、 一第一繞組22、 一第二繞組23以及一屏蔽組件24,該變壓器 2可應(yīng)用于一開(kāi)關(guān)電源裝置或一逆變器。在本實(shí)施例中，該^磁性組件21的材 質(zhì)并無(wú)限制，例如》茲鐵、f茲石或f茲帶，而該》茲性組件21形狀亦無(wú)限制，在 此是以一圓柱形為例。
該第一繞組22繞設(shè)在該;茲性組件21之外，而該第二繞組23繞設(shè)在該 第一繞組22之外；該第一繞組22及該第二繞組23可以單一導(dǎo)電線材繞設(shè) 而成，或分別以一導(dǎo)電線材繞設(shè)而成。在此是以該第一繞組22為一次側(cè)繞 組，而該第二繞組23則為二次側(cè)繞組為例；該第二繞組23亦可為 一次側(cè)繞 組，而該第一繞組22則為二次側(cè)繞組。
該屏蔽組件24設(shè)置在該第一繞組22與該第二繞組23之間，并使該第 一繞組22與該第二繞組23并不互相接觸，而該屏蔽組件24的材質(zhì)并無(wú)限 制，但須為導(dǎo)電材質(zhì)，例如為銅。
以下將以該變壓器2應(yīng)用于電源轉(zhuǎn)換裝置為例加以說(shuō)明。請(qǐng)參照?qǐng)D7所 示，為依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的一種電源轉(zhuǎn)換裝置3的等效電路圖，該電源
轉(zhuǎn)換裝置3包括一變壓器31以及一第一電容器C1。本實(shí)施例的該電源轉(zhuǎn)換 裝置3的應(yīng)用并無(wú)限制，在實(shí)施上可應(yīng)用在電路拓樸(Topology),例如一 正激變換器、 一半橋變換器或一全橋變換器。
于本實(shí)施例中，該變壓器31包括一磁性組件(未示出)、 一第一繞組311、 一第二繞組312以及一屏蔽組件313,而本實(shí)施例的該變壓器31與上述實(shí)施 例中的該變壓器2(如圖5及圖6所示)具有相同構(gòu)成、特征、功能及態(tài)樣， 故在此不再贅述。
該第一電容器C1的一端與該屏蔽組件313電性連4矣，而該第一電容器 Cl的另一端與該第一繞組311電性連接。另外，該第一電容器C1亦可與該 第二繞組312電性連接(未示出)。
該電源轉(zhuǎn)換裝置3還包括一整流器32、一第二電容器C2及一晶體管Q。 該整流器32的二端分別與該第一繞組22的一端及該第一電容器Cl的該另 端電性連接，而該整流器32接收外部的一輸入電壓VI,該輸入電壓VI在 此是以一交流電壓為例；本實(shí)施例的該整流器32為橋式整流器，而該橋式 整流器可為全橋式電路或一半橋式電路，在此是以一全橋式電路為例。
該第二電容器C2的一端與該第一繞組311的該端電性連接，該第二電 容器C2的另一端與該第一電容器Cl的該另端電性連接，本實(shí)施例的該第 二電容器C2在此具有濾波及穩(wěn)定該直流電壓的功效。
另外，該晶體管Q設(shè)置在該第一繞組311及該第一電容器C1之間，即 該晶體管Q的漏極D與該第一繞組311的該另端電性連接，該晶體管Q的 源極S與該第一電容器Cl的該另端電性連接，該晶體管Q的柵極G接收外 部的一脈沖寬度調(diào)制信號(hào)P2;本實(shí)施例的該晶體管Q并無(wú)限制，在實(shí)施上 可為金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管(MOSFET)。
當(dāng)該脈沖寬度調(diào)制信號(hào)P2控制該晶體管Q作切換開(kāi)關(guān)的動(dòng)作時(shí)，則該 直流電壓借由該晶體管Q的導(dǎo)通及不導(dǎo)通，而轉(zhuǎn)變?yōu)橐淮妷好}波并輸出至 該第一繞組311;此時(shí)，該第一繞組311接收該電壓脈波，并利用該磁性組 件產(chǎn)生電流》茲效應(yīng)，使該第二繞組312產(chǎn)生感應(yīng)，再借由電^f茲感應(yīng)原理及電 流磁效應(yīng)，而輸出一感應(yīng)電壓。故本實(shí)施例中的該變壓器31，在實(shí)施上具有 借由該脈波寬度調(diào)制信號(hào)P2以調(diào)整輸入的功率大小，進(jìn)而達(dá)到供應(yīng)適當(dāng)?shù)?負(fù)載所需的功效。
該電源轉(zhuǎn)換裝置3還包括一二極管Dl及一第三電容器C3。該二極管
Dl設(shè)置在該第二繞組312與該第三電容器C3之間，即該二極管Dl的一端 與該第三電容器C3的一端電性連接，該二極管Dl的另一端與該第二繞組 312的一端電性連接；在本實(shí)施例中，該二極管Dl并無(wú)限制，在實(shí)施上為 整流二極管或 一快速二極管。而該第三電容器C3的另 一端與該第二繞組312 的另一端電性連接，本實(shí)施例的該第三電容器C3用以濾除該轉(zhuǎn)換直流電壓
的紋波成分，以#r出 一直流輸出電壓vo。
另外，該電源轉(zhuǎn)換裝置3中的共模噪聲由該晶體管Q、該二極管D1及 該變壓器31上的寄生電容和雜散電容所造成。故請(qǐng)參照?qǐng)D8所示，是在該 電源轉(zhuǎn)換裝置3的該輸入電壓VI與該整流器32之間電性連接一電源傳輸阻 抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)(LISN) L,以作為傳導(dǎo)性電磁干擾的測(cè)量工具，并可借由該電 源傳輸阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)L取得該電源轉(zhuǎn)換裝置3的共模噪聲值與頻率的關(guān)系。
請(qǐng)參照?qǐng)D9所示，當(dāng)利用該電源傳輸阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)L測(cè)量該電源轉(zhuǎn)換裝 置3時(shí)，可測(cè)量得知該電源轉(zhuǎn)換裝置3的共模噪聲測(cè)量結(jié)果，并取得該電源 轉(zhuǎn)換裝置3的共模噪聲值約為60 dB。與傳統(tǒng)的該電源轉(zhuǎn)換裝置1 (如圖1 所示)的共模噪聲測(cè)量結(jié)果(如圖2所示)比較，本實(shí)施例的該電源轉(zhuǎn)換裝 置3能夠有效減少共模噪聲值約16dB。
綜上所述，因依據(jù)本發(fā)明的一種變壓器是借由一屏蔽組件設(shè)置在一第一 繞組與一第二繞組之間，而依據(jù)本發(fā)明的一種電源轉(zhuǎn)換裝置是更借由該屏蔽 組件與該第一繞組之間串接一第一電容器，且該第一電容器并與該第一繞組 電性連接。與傳統(tǒng)技術(shù)相較，本發(fā)明借由該屏蔽組件與該第一電容器相配合， 以平衡該第一繞組及該第二繞組之間的共模電流，以降低共模噪聲，更能夠 減少該電源轉(zhuǎn)換裝置中所需額外加入的共模濾波器的體積及成本，以改善損 耗并同時(shí)提升功率密度，進(jìn)而達(dá)到提升使用效能的功效。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發(fā)明的精神與范 疇，而對(duì)其進(jìn)行的等效修改或變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明范圍中。
權(quán)利要求
1、一種變壓器，包括一磁性組件；一第一繞組，繞設(shè)在該磁性組件之外；一第二繞組，繞設(shè)在該第一繞組之外；以及一屏蔽組件，設(shè)置在該第一繞組與該第二繞組之間。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器，其特征在于，該石茲性組件的材質(zhì)為 磁鐵、磁石或磁帶。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器，其特征在于，該磁性組件的形狀為 圓柱形。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器，其特征在于，該屏蔽組件的材質(zhì)為 導(dǎo)電材質(zhì)或?yàn)殂~。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器，其特征在于，該第一繞組為一次側(cè) 繞組，該第二繞組為二次側(cè)繞組，或者該第一繞組為二次側(cè)繞組而該第二繞 組為一次側(cè)繞組。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器，其特征在于，其應(yīng)用于一開(kāi)關(guān)電源 裝置或一逆變器。
7、 一種電源轉(zhuǎn)換裝置，包括一變壓器，包括一磁性組件、 一第一繞組、 一第二繞組及一屏蔽組件， 該第一繞組繞設(shè)在該磁性組件之外，該第二繞組繞設(shè)在該第一繞組之外，該 屏蔽組件設(shè)置在該第一繞組與該第二繞組之間；以及一第一電容器，與該屏蔽組件電性連接。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電源轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，該第一繞組為 一次側(cè)繞組，該第二繞組為二次側(cè)繞組，或者該第一繞組為二次側(cè)繞組而該 第二繞組為一次側(cè)繞組。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電源轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，該第一電容器 與該第一繞組電性連接。
10、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電源轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，該屏蔽組件的材質(zhì)為導(dǎo)電材質(zhì)或?yàn)殂~。
11、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電源轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，還包括一整流器，該整流器的二端分別與該第一電容器及該第一繞組電性連接。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的電源轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，還包括一電 源傳輸阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)(LISN)，該電源傳輸阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)電性連接于一輸入 電壓與該整流器之間。
13、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的電源轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，該整流器為 橋式整流器、 一全橋式電路或一半橋式電路。
14、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電源轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，還包括一第二 電容器，該第二電容器的二端與該第一繞組及第一電容器電性連接。
15、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電源轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，還包括一晶體 管或一金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管(MOSFET),設(shè)置在該第一繞組與該 第一電容器之間。
16、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電源轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，還包括一第三 電容器，與該第二繞組的二端電性連接。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的電源轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，還包括一二 極管、 一整流二極管或一快速二極管，設(shè)置在該第二繞組其中一端與該第三 電容器一端之間。
18、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電源轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，該變壓器應(yīng)用 于一開(kāi)關(guān)電源裝置或一逆變器。
19、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電源轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，應(yīng)用于一正激 變換器、 一半橋變換器或一全橋變換器。
20、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電源轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，該第一電容器 與該第二繞組電性連接。
全文摘要
一種變壓器，包括一磁性組件、一第一繞組、一第二繞組以及一屏蔽組件。該第一繞組繞設(shè)在該磁性組件之外，該第二繞組繞設(shè)在該第一繞組之外，該屏蔽組件設(shè)置在該第一繞組與該第二繞組之間。
文檔編號(hào)H02M7/537GK101114541SQ20061011001
公開(kāi)日2008年1月30日 申請(qǐng)日期2006年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月28日
發(fā)明者盧增藝, 為 陳 申請(qǐng)人:臺(tái)達(dá)電子工業(yè)股份有限公司