绕组、变压器和开关电源的制作方法

1.本公开涉及电气领域，更具体地涉及一种具有灵活绕组布置的绕组和包括这种绕组的变压器和开关电源。


背景技术：

2.在变压器领域中，变压器的原边和副边的匝数比是至关重要的参数。在输出电流较大的应用中，副边的绕组匝数往往仅为一匝。在这种情况下，原边和副边的匝数比被限制在n:1，其中n为正整数。然而，理想的匝数比应该是与原边的输入电流及副边的输出电流有关。例如在输入电压为54v且输出电压为12.2v的使用场景中，较为理想的匝数比应该是54v/12.2v≈4.5:1。而现有的方式难以实现这样的非整数的匝数比。因此，亟需一种能够灵活调节变压器中的匝数比的方案。


技术实现要素：

3.本公开的实施例提供了一种用于灵活可靠且低成本地实现预定匝数比的技术方案，旨在解决现有的方案中存在上述和/或其他潜在问题。
4.在第一方面，本公开的实施例涉及一种用于变压器的绕组。该绕组包括：一个或多个第一磁柱，具有彼此相等的第一截面积并且分别缠绕有第一原边绕组和第一副边绕组，其中所述第一原边绕组具有彼此相等的第一原边匝数并且所述第一副边绕组具有彼此相等的第一副边匝数；以及一个或多个第二磁柱，具有彼此相等的第二截面积并且分别缠绕有第二原边绕组和第二副边绕组，其中所述第二原边绕组具有彼此相等的第二原边匝数并且所述第二副边绕组具有彼此相等的第二副边匝数，所述第二截面积不等于所述第一截面积。
5.根据本公开的实施例，可以用简单易行且成本较低的方式灵活地实现绕组的预期匝数比。
6.在一些实施例中，所述第一原边匝数不等于所述第二原边匝数，和/或所述第一副边匝数不等于所述第二副边匝数。利用这种方式，可以根据需求灵活地设置原边绕组与副边绕组的匝数。
7.在一些实施例中，所述第一截面积是所述第二截面积的n倍，n为大于1的正整数。利用这种方式，可以用稳定可靠的方式第二绕组的绕线。
8.在一些实施例中，所述第二原边匝数是所述第二副边匝数的n倍，n为大于1的正整数。
9.在一些实施例中，所述第一原边匝数等于所述第一副边匝数。利用这种方式，可以用稳定可靠的方式第一绕组的绕线。
10.在一些实施例中，所述第一磁柱设置在u型磁芯的两个边柱上，或者所述第一磁柱设置在e型磁芯的中柱上。利用这种方式，可以采用多样的方式来实现第一绕组。
11.在一些实施例中，所述第二磁柱设置在u型磁芯的两个边柱上，或者所述第二磁柱
设置在e型磁芯的中柱上。利用这种方式，可以采用多样的方式来实现第二绕组。
12.在第二方面，本公开的实施例涉及一种变压器。该变压器包括根据本公开的第一方面的绕组。
13.在第三方面，本公开的实施例涉及一种开关电源。该开关电源包括根据本公开的第二方面的变压器。
14.本公开的这些和其它方面在以下(多个)实施例的描述中会更加简明易懂。
附图说明
15.通过参照附图的以下详细描述，本公开实施例的上述和其他目的、特征和优点将变得更容易理解。在附图中，将以示例以及非限制性的方式对本公开的多个实施例进行说明，其中：
16.图1是示出了根据本公开的一个实施例的变压器绕组的示意图；
17.图2示出了图1的变压器绕组的一种可行的示意性绕线方式；
18.图3是示出了根据本公开的另一个实施例的变压器绕组的示意图；
19.图4是示出了根据本公开的又一个实施例的变压器绕组的示意图；以及
20.图5是示出了根据本公开的再一个实施例的变压器绕组的示意图。
具体实施方式
21.现在将参照附图中所示的各种示例性实施例对本公开的原理进行说明。应当理解，这些实施例的描述仅仅为了使得本领域的技术人员能够更好地理解并进一步实现本公开，而并不意在以任何方式限制本公开的范围。应当注意的是，在可行情况下可以在图中使用类似或相同的附图标记，并且类似或相同的附图标记可以表示类似或相同的功能。本领域的技术人员将容易地认识到，从下面的描述中，本文中所说明的结构和方法的替代实施例可以被采用而不脱离通过本文描述的本公开的原理。
22.在本公开内容的实施例的描述中，术语“包括”及其类似用语应当理解为开放性包含，即“包括但不限于”。术语“基于”应当理解为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”或“该实施例”应当理解为“至少一个实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
23.本公开的实施例涉及一种改进的变压器绕组。下面将参照图1至图5描述根据本公开的实施例的一些示意性实现方式。
24.图1是示出了根据本公开的一个实施例的变压器绕组10的示意图。如图所示，变压器绕组10中设置有5个绕组，每个绕组都由相应的磁柱来实现，线材可以缠绕在相应的磁柱上，以实现预定的匝数比。具体来说，在这5个绕组中，4个绕组(第一绕组)w1是彼此相同的，这4个第一绕组w1是由面积都为a1的第一磁柱l1来实现的，第5个绕组(第二绕组)w2是由面积为a2的第二磁柱l2来实现。根据图1所示的实施例，a2＝a1/2。
25.在图示的实施例中，4个第一绕组w1的原边和副边可以用1匝绕线来缠绕，而第二绕组w2的原边匝数np2为1匝，而其副边匝数ns2为2匝。
26.在图1所示的实施例中，第一绕组w1中的原边匝数np1和副边匝数ns1可以设置为1，这样可以在确保实现预定的匝数比的同时尽量减小绕线的成本。在其他实施例中，第一
绕组w1中的原边匝数np1和副边匝数ns1也可以设置为其他整数，这样的实施例也落入本公开的范围中。
27.图2示出了图1的变压器绕组的一种示意性的绕线方式。图2中用带箭头的实线表示原边的绕线方式，用带箭头的虚线表示副边的绕线方式。参考图2的实线，图上的4个第一磁柱l1和1个第二磁柱l2的原边被串联联接。参考图2的虚线，这些磁柱中的每个磁柱都单独绕有副边绕线。如图所示，4个第一磁柱l1的绕线的原边匝数np1和副边匝数ns1是相同的，都为1匝。第二磁柱l2的副边匝数ns2是2匝。由于这些磁柱的原边绕线是串联的，因此，4个磁柱l1可以实现4:1的匝数比。由于又串联有第二磁柱l2(即第5个磁柱)，并且其面积a2是前4个第一磁柱l1的面积a1的一半，因此第二磁柱l2可以实现0.5:1的匝数比。因此，根据图2的变压器的绕线方式最终可以得到4.5:1的匝数比。
28.可以调整第一绕组w1的数目来实现不同的匝数比。例如，在一些实施例中，如果将第一绕组w1的数目减少为3个，便可以实现3.5:1的匝数比。在另一些实施例中，如果将第一绕组w1的数目增加为6个，便可以实现6.5:1的匝数比。
29.在更多的实施例中，可以通过调整第二绕组w2中的副边匝数ns2，来实现更加灵活的匝数比。例如参考图3，其是示出了根据本公开的另一个实施例的变压器绕组的示意图。在图3所示的实施例中，与图1一样，第一绕组w1的数目为4个，但第二绕组w2的副边匝数ns2为n，其中n》2。相应地，第二磁柱l2的面积a1与第二磁柱l2的面积a2满足：a2＝a1/n。根据图3所示的实施例，第二磁柱l2上可以实现(1/n):1的匝数比。由此，图3的实施例可以实现(4 1/n):1的匝数比。通过控制不同的n，可以实现粒度更加精细的调节。例如，在一些实施例中，当n＝4时，可以实现4.25:1的匝数比。再如，在另一些实施例中，当n＝5时，可以实现4.2:1的匝数比。
30.类似于图1，根据图3的实施例，通过调节图3中的第一绕组w1的数目m，来实现更为灵活多样的匝数比，即(m 1/n):1的匝数比。例如当第一绕组w1的数目m＝6且第二绕组w2的数目为3时，可以实现6.33:1的匝数比。
31.图4是示出了根据本公开的又一个实施例的变压器绕组的示意图。在图4所示的实施例中，第二绕组w2的原边匝数np2和副边匝数ns2可以都大于1的，并且可以是相同的。根据图4的实施例，3个第一绕组w1可以实现3:1的匝数比。由于第4个绕组(即第二绕组w2)中的原边匝数np2和副边匝数ns2都是2，因此结合第4个绕组，通过3 2/2＝4，图4所示的实施例最终能够实现4:1的匝数比。
32.图5是示出了根据本公开的再一个实施例的变压器绕组的示意图。在图4所示的实施例中，第二绕组w2的原边匝数np2和副边匝数ns2可以都大于1的，并且可以是不同的。根据图5的实施例，3个第一绕组w1可以实现3:1的匝数比。由于第4个绕组(即第二绕组w2)中的原边匝数np2和副边匝数ns2分别是3匝和2匝，因此结合第4个绕组，图4所示的实施例最终能够实现3 3/2＝4.5:1的匝数比。
33.由于任意一个非整数都可以被拆分成正整数与分数(包括真分数和带分数)，因此根据本公开的实施例可以实现各种期望的匝数比。例如，想要实现6.75的匝数比，可以将6.75拆分为6 3/4，那么可以将第一绕组w1的数目设为6个，而将第二绕组w2的原边匝数np2和副边匝数ns2分别设置为3匝和4匝。此外，还可以将6.75拆分为5 7/4，那么可以将第一绕组w1的数目设为5个，而将第二绕组w2的原边匝数np2和副边匝数ns2分别设置为7匝和4匝。
用户可以根据成本等方面的考虑，通过调节绕组的数目和绕线的匝数，来灵活地实现期望的匝数比。
34.应该理解的是，根据本公开的实施例的磁柱对于磁芯的具体形式不做特别限定。举例来说，在一些实施例中，第一磁柱l1可以被设置在u型磁芯的两个边柱上，或者被设置在e型磁芯的中柱上。利用这种方式，可以采用多样的方式来实现第一绕组。在另一些实施例中，第二磁柱l2可以被设置在u型磁芯的两个边柱上，或者被设置在e型磁芯的中柱上。利用这种方式，可以采用多样的方式来实现第二绕组。返回参考图2，右侧的两个第二磁柱l2可以是u型磁芯的两个边柱。在图2所示的实施例中，仅上方的第二磁柱l2绕有绕线，而下方的第二磁柱l2并没有绕线。需要说明的是，这仅仅是一种可行的绕线方式。在其他实施例中，可以将线材缠绕在下方的第二磁柱l2上，而上方的第二磁柱l2不设置有绕线。这样的方式同样可以得到期望的匝数比。
35.当然，这里列出的仅仅是几种可行的磁芯形式，本领域技术人员还可以设想其他形式的磁芯，从而实现本公开的实施例的绕线。
36.相比于现有的设计，本公开的实施例巧妙地提出了一种通过改变磁柱的面积和绕线的匝数来灵活且用较低的成本实现预期的匝数比的绕组。本公开的实施例还涉及包括这种绕组结构的变压器。这种变压器可以是用于开关电源中的主变压器，当然也可以是实现其他功能的主变压器。本公开对变压器的使用场景不做特别限制。通过实现预期的匝数比，可以使变压器的输入和输出电流达到预定的数值。
37.需要理解的是，虽然本公开的实施例以变压器为例进行描述，但本公开的构思也适用于其他形式的电气装置。本公开对此不做特别限制。
38.尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。此外，虽然在本技术中权利要求书已针对特征的特定组合而制定，但是应当理解，本公开的范围还包括本文所公开的明确或隐含或对其任何概括的任何新颖特征或特征的任何新颖的组合，不论它是否涉及目前所要求保护的任何权利要求中的相同方案。