开关电源、EMI滤波器、共模电感器及其绕线方法

摘要

本发明提供了一种开关电源、EMI滤波器、共模电感器及其绕线方法。所述共模电感器包括一第一线圈绕组和一第二线圈绕组，所述共模电感器的绕线方法包括：设置两个隔离挡片于一磁芯的不同位置；绕制所述第一线圈绕组于所述磁芯，所述第一线圈绕组被其中的一个隔离挡片分隔为两个绕线区域；绕制所述第二线圈绕组于所述磁芯，所述第二线圈绕组被其中的另一个隔离挡片分隔为两个绕线区域，其中，所述第二线圈绕组与所述第一线圈绕组对称绕制。

说明书

技术领域

本公开涉及电磁干扰抑制技术领域，具体涉及一种共模电感器的绕线方 法、利用该共模电感器的绕线方法制备的共模电感器、应用该共模电感器的 EMI滤波器以及开关电源。

背景技术

开关电源是一种通过控制开关管导通和关断的时间比率，维持稳定输出 电压的电源。目前开关电源产品正在朝着小型化、高频化的方向发展，而这 也导致开关电源产品的EMI(ElectroMagneticInterference电磁干扰)噪声越 来越难以改善。共模电感器作为开关电源中抑制EMI噪声的主要元件之一， 其自身特性对于EMI噪声抑制具有显著影响。

如图1中所示，为共模电感器的等效电路图。如图2中所示，为现有技 术中一种共模电感器的结构示意图；该共模电感器主要包括闭合磁芯102 以及在该闭合磁芯上对称绕制两个线圈绕组101。然而，该共模电感器抑制 EMI噪声能力仍有待增强，妨碍了开关电源朝着小型化、高频化的方向发展。

发明内容

本公开提供一种共模电感器的绕线方法，用于更好的在线圈绕组之中形 成隔离间隙；进一步的，本公开还提供了一种利用该共模电感器的绕线方法 制备的共模电感器、应用该共模电感器的EMI滤波器以及开关电源。

本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通 过本公开的实践而习得。

根据本公开的第一方面，一种共模电感器的绕线方法，所述共模电感器 包括一第一线圈绕组和一第二线圈绕组，所述方法包括：

设置两个隔离挡片于一磁芯的不同位置；

绕制所述第一线圈绕组于所述磁芯，所述第一线圈绕组被其中的一个隔 离挡片分隔为两个绕线区域；

绕制所述第二线圈绕组于所述磁芯，所述第二线圈绕组被其中的另一个 隔离挡片分隔为两个绕线区域，其中，所述第二线圈绕组与所述第一线圈绕 组对称绕制。

在本公开的一种实施方式中，在所述磁芯上对称绕制两个线圈绕组之后 还包括：取下所述隔离挡片。

在本公开的一种实施方式中，所述隔离挡片具备磁性或者包含铁磁性材 料；所述隔离挡片与所述磁芯之间存在磁吸引力。

在本公开的一种实施方式中，所述隔离挡片为非磁性材料，所述隔离挡 片卡合或粘合至所述磁芯。

在本公开的一种实施方式中，所述隔离挡片呈“凵”形或“L”形。

在本公开的一种实施方式中，所述隔离挡片为一体式结构或者由若干个 薄片结构堆叠组成。

在本公开的一种实施方式中，所述隔离挡片的厚度依据所要形成的隔离 间隙的大小而设定。

在本公开的一种实施方式中，所述隔离挡片的厚度为0.5mm-5mm。

在本公开的一种实施方式中，所述磁芯为一闭合环形磁芯或者闭合多边 形磁芯。

根据本公开的第二方面，一种利用本公开第一方面的共模电感器的绕线 方法制备的共模电感器。

根据本公开的第三方面，一种EMI滤波器，包括电阻串/并联、电感器 和电容组合成的抗电磁干扰滤波电路；所述电感器包括本公开第二方面的共 模电感器。

根据本公开的第四方面，一种开关电源，包括本公开第二方面的共模电 感器。

本公开的实施例所提供的共模电感器的绕线方法中，主要通过预先在磁 芯的两个不同位置分别设一隔离挡片，在绕线过程中，利用该隔离挡片在每 个线圈绕组中形成隔离间隙，将每个线圈绕组分隔为两个绕线区域。

一方面，在绕线过程中，隔离挡片可以维持隔离间隙的形状，使隔离间 隙不会发生形变，且隔离间隙的大小可以通过选择隔离挡片的厚度而被稳定 控制；这样不但提高了共模电感器的EMI噪声抑制能力，并且产品特性稳 定。另一方面，在隔离挡片的引导辅助下，绕线作业更加方便，有利于提升 生产效率；且该隔离挡片可被重复使用，可以降低共模电感器的生产成本。

此外，由于利用上述共模电感器的绕线方法制备的共模电感器具备更强 的EMI噪声抑制能力，因此可以为开关电源或者EMI滤波器提供更好的 EMI抑制能力，从而可以减少对其他EMI抑制元件的依赖，使开关电源或 者EMI滤波器的结构设计更简洁，节省了空间占用以及生产成本。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本公开的上述和其它特征及优 点将变得更加明显。

图1是共模电感器的等效电路图；

图2是现有技术中一种共模电感器的结构示意图；

图3是本公开中欲实现的一种共模电感器的结构示意图；

图4是本公开示例实施方式中一种共模电感器的绕线方法的流程示意 图；

图5是本公开示例实施方式中一种隔离挡片的结构示意图；

图6是图5中隔离挡片与闭合磁芯结合后的结构示意图；

图7是图6中闭合磁芯在绕线后的结构示意图；

图8是利用本公开中共模电感器的绕线方法制备的一种共模电感器的 结构示意图。

附图标记说明：

101：线圈绕组

1011：第一绕线区域

1012：第二绕线区域

101A：第一线圈绕组

101B：第二线圈绕组

102：闭合磁芯

103：隔离间隙

104：隔离挡片

H：隔离挡片厚度

W：隔离挡片开口宽度

S101-S103：步骤

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够 以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这 些实施方式使得本公开将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达 给本领域的技术人员。在图中，为了清晰，夸大了区域和层的厚度。在图中 相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或 更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实 施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术 方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、 材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免 模糊本公开的各方面。

为了提高共模电感器的EMI噪声抑制能力，一实施方式是在每个线圈 绕组中形成一个隔离间隙，即将一个线圈绕组分隔成两个绕线区域。即最终 需要实现如图3中所示的共模电感器结构，其中每个线圈绕组101包括由一 隔离间隙103分隔而成的第一绕线区域1011和第二绕线区域1012。

为了实现图3中所示的共模电感器结构，其只能是在绕制第一绕线区域 1011之后，凭工作人员的经验，预留一隔离间隙，接着绕制第二绕线区域 1012。

然而，由于在绕线过程中，线会垮下，因此预留的这一隔离间隙会随着 绕线过程的进行而不断变形，直至最终消失不见，这样则只会徒增操作步骤 而对提高共模电感器的EMI噪声抑制能力没有裨益。或者，即使在绕线完 成后，预留的这一隔离间隙仍然被保留了下来，然而该隔离间隙大小也很难 与初始大小(该初始大小也是凭借经验预留，无法精确设定)一致，即该隔 离间隙的大小无法被控制，这样则会造成产品特性的不稳定

本示例实施方式中，首先提供了一种共模电感器的绕线方法。如图4- 图8中所示，该共模电感器的绕线方法主要包括：

步骤S101.设置两个隔离挡片于一磁芯的不同位置。本示例实施方式中 下面以该磁芯是闭合磁芯为例进行说明；但是其也可以是非闭合磁芯，本公 开并不以此为限。

步骤S102.绕制所述第一线圈绕组101A于所述磁芯102，所述第一线 圈绕组101A被其中的一个隔离挡片分隔为两个绕线区域；绕制所述第二线 圈绕组101B于所述磁芯102，所述第二线圈绕组101B被其中的另一个隔离 挡片分隔为两个绕线区域，其中，所述第二线圈绕组101B与所述第一线圈 绕组101A对称绕制；需要说明的是，本公开中对于第一线圈绕组101A和 第二线圈绕组101B的绕制顺序并无特殊限定。

除此之外，还可以包括：

步骤S103.取下所述隔离挡片。注意，也可以不取下所述隔离挡片，视 实际情况而定。

下面结合图5-图8对上述各步骤加以详细说明。

图5为本示例实施方式中隔离挡片的结构示意图。如图5中所示，隔离 挡片104呈“凵”形或者其他类似的形状，比如“U”形、“C”形或者燕尾 形等等。隔离挡片开口宽度W与闭合磁芯的厚度基本相同，这样隔离挡片 104即可卡合在闭合磁芯之上。如图6中所示，为所述隔离挡片104与所述 闭合磁芯102卡合后的结构示意图。需要指出的是，虽然图中闭合磁芯102 为一闭合环形磁芯，但是本公开并不以此为限，其也可以为闭合多边形磁芯 (如矩形)或者其他各种形状的闭合磁芯102。

隔离挡片104的材质可以为有机材料或者合金材料等非磁性材料，其可 以通过卡合或粘合方式连接至至所述闭合磁芯102。另外，考虑到闭合磁芯 102为磁性材质，所以所述隔离挡片104也可以由磁性材料形成，即所述隔 离挡片104具备磁性，当然，所述隔离挡片104也可以由铁磁性材料制备。 因此，所述隔离挡片104与所述闭合磁芯102之间会存在磁吸引力，从而可 以利用该磁吸引力将所述隔离挡片104固定在闭合磁芯102上。这样一来， 所述隔离挡片104的形状则可以不局限于上述的“凵”形，其也可以为“L” 形等等。例如，在隔离挡片厚度H较大时，由于与闭合磁芯102的接触面 积较大，受力更加充分，因此，可以选用L形；在隔离挡片厚度H较小时， 则可以选用U形，利于卡合力和磁吸引力一起来固定隔离挡片104。

所述隔离挡片厚度H需要依据所要形成的隔离间隙的大小而设定，例 如，可以设定隔离间隙的宽度为0.5mm～5mm。比如，所要形成的隔离间隙 的宽度为1mm，则隔离挡片厚度H需要设定为1mm；所要形成的隔离间隙 的宽度为2mm，则隔离挡片厚度H需要设定为2mm等等。

隔离挡片104可以为一体式结构，其厚度在成型时即确定；或者，为了 方便调整所述隔离挡片104的厚度，所述隔离挡片104也可以由若干个薄片 结构堆叠组成。例如，每个所述薄片结构的厚度为0.5mm，则需要2mm隔 离挡片104时，只需要选择4个这样的薄片结构堆叠在一起即可。这些薄片 结构之间是连接方式可以是粘接，也可以是磁性连接，在此不作特殊限定。

在将隔离挡片104设置在闭合磁芯102的预设位置之后，即可在闭合磁 芯102的两个半环上，分别绕制一个线圈绕组，而且这两个线圈绕组的线径 和绕制匝数均相同。如图7中所示，为绕线之后的结构示意图。可以看出， 在绕线过程中，隔离挡片104可以维持隔离间隙的形状，使隔离间隙不会发 生形变，且隔离间隙的大小可以通过选择隔离挡片104的厚度而被稳定控制。 此外，在隔离挡片104的引导辅助下，绕线作业更加方便，有利于提升生产 效率。

如图8中所示，在绕线完成后，则可以取下所述隔离挡片104，最终留 下形状稳定且大小为预设大小的隔离间隙103，这样不但提高了共模电感器 的EMI噪声抑制能力，并且得到的产品特性稳定。当然，在绕线完成后， 所述隔离挡片104也可以不从闭合磁芯102上取下，从而在所述共模电感器 的使用过程中，进一步保证形成的隔离间隙103不会发生形变，增加产品性 能的可靠性。

在本示例实施方式中，还提供了一种利用上述的共模电感器的绕线方法 制备的共模电感器。根据针对上述的共模电感器的绕线方法的描述，可以得 知，该共模电感器的每个线圈绕组中形成有一隔离间隙，并且所述隔离间隙 的形状以及大小均与预设大小一致。因此，通过该共模电感器，可以提高共 模电感器的EMI噪声抑制能力，并且产品特性稳定。

在本示例实施方式中，还提供了一种EMI滤波器。该EMI滤波器包括 电感器、电容和电阻串/并联组合成的抗电磁干扰滤波电路；所述电感器包 括上述的共模电感器。由于上述的共模电感器具备更强的EMI噪声抑制能 力，因此可以为EMI滤波器提供更好的EMI抑制能力，从而可以减少对其 他EMI抑制元件的依赖(例如能够减少集成后的滤波电路的电容数量和降 低电容量)，使EMI滤波器的结构设计更简洁，节省了空间占用以及生产成 本，有利于EMI滤波器朝小型化、高频化的方向发展。

在本示例实施方式中，还提供了一种开关电源。该开关电源可以为任何 通过控制开关管导通和关断实现的电源，例如可以为UPS(Uninterruptible PowerSystem，不间断电源)、通信电源、焊机电源等等。其与现有技术的 最大区别之一在于包括上述的共模电感器。由于上述的共模电感器具备更强 的EMI噪声抑制能力，因此可以为开关电源提供更好的EMI抑制能力，从 而可以减少对其他EMI抑制元件的依赖(例如能够减少集成后的开关电源 的电容数量和降低电容量)，使开关电源的结构设计更简洁，节省了空间占 用以及生产成本，有利于开关电源朝小型化、高频化的方向发展。

本公开已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本公开 的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本公开的范围。相反地， 在不脱离本公开的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本公开的专利保护 范围。