[发明专利]边绕式的绕线变压器及其绕线方法

说明书

技术领域

本发明是有关一种绕线变压器及其绕线方法，特别是一种边绕式的绕线变压器的构造及其绕线方法。

背景技术

对于功率变换器而言（例如：计算机电源供应器或是切换式电源供应器），如何增加功率密度，缩小尺寸以及提高开关频率（切换频率），是功率变换器的设计者所关心的问题。提高开关频率虽然可以减少例如变压器和滤波器的尺寸，但是开关损耗会对高频工作造成不利的影响，为了减少开关损耗，遂有谐振切换技术被提出使用。

一般而言，LLC谐振式功率变换器包括：一个具有金属氧化物半导体场效晶体管（MOSFET）的控制器、一个LLC谐振网络和一个整流器网络。控制器透过脉冲频率调制（PFM）的方式，交替切换两个MOSFET，并随负载变化而改变工作频率，调节输出电压Vout。LLC谐振网络包括：两个谐振电感（Lr和Lm）和一个谐振电容（Cr）。LLC谐振式功率变换器有着零电压开关（ZVS）、器件的电压应力低等特点，非常适合在要求高效率和大功率电源的应用。随着LLC谐振式功率变换器的广泛应用，应用于LLC谐振式功率变换器的LLC变压器的设计也愈来愈受到重视。已知应用于LLC谐振式功率变换器的LLC变压器，通常会把磁性组件Lr和Lm集成在一个变压器内，利用变压器的漏感（漏磁电感）作为Lr，利用变压器的磁感（激磁电感）作为Lm，可以减少磁性组件的数目。

传统的绕组变压器都具有一固定的铁芯，其上绕有初级（又称一次）与次级（又称二次）的线圈，线圈的绕线方式通常是将初级线圈和次级线圈以同轴的关系绕在同一个铁芯，其中一者位于内圈另一者位于外圈，初级与次级的线圈在电力方面互相分离且互相绝缘，以这种方式绕线的绕组变压器，初级线圈和次级线圈之间具有较佳的耦合密度，因此具有较小的漏感。一般而言LLC的磁感量（激磁电感量）是漏感量（漏磁电感量）的3到7倍，通常要求漏感值较大，换言之，应用于LLC谐振式功率变换器的LLC变压器应减少变压器初级侧和次级侧的耦合密度，才能获得较大的漏感。

另一方面，传统采用内外两圈绕线方式的绕组变压器在运作时，位于内圈的线圈也会有散热不易的问题。因此，设计应用于LLC谐振式功率变换器的LLC变压器，需着重于设计变压器的漏感与磁感，以及设计变压器初级侧和次级侧的绕线方式。

发明内容

本发明提出了一种边绕式的绕线变压器及其绕线方法，具有方便调整漏感，散热效果佳，节省空间，可降低铜损和铁损，并能提高电性及效率的功效。

为了实现上述的功效，本发明边绕式的绕线变压器的绕线方法的一种实施例步骤，包括：

准备直立并列的一左侧铁芯和一右侧铁芯；

绕设至少一第一绕组于该左侧铁芯；

绕设一第二绕组于该右侧铁芯，该第二绕组和该第一绕组分别为不同次侧的线圈；以及

设置一绝缘层在该第一绕组和该第二绕组之间。

本发明的绕线方法的一实施例，还包括在左侧铁芯的第一绕组的外层绕设有一第二绕组，在内层的第一绕组和在外层的第二绕组之间设有一绝缘层，绕设于左侧铁芯的外层的第二绕组和绕设于右侧铁芯的第二绕组彼此可以是串联或并联的关系。

为了实现上述的功效，本发明边绕式的绕线变压器的绕线方法的一种实施例步骤，包括：

准备直立并列的一左侧铁芯、一中间铁芯和一右侧铁芯；

绕设至少一第一绕组于该中间铁芯；

绕设一第二绕组于该左侧铁芯和该右侧铁芯中的至少一者，该第二绕组和该第一绕组分别为不同次侧的线圈；以及

设置一绝缘层在该第一绕组和该第二绕组之间。

依据本发明上述方法的一实施例，其中左侧铁芯和右侧铁芯分别绕设有第二绕组，绕设在左侧铁芯和右侧铁芯的第二绕组可以是彼此串联或并联的关系。

依据本发明上述方法的一实施例，还包括在该中间铁芯的该第一绕组的外层绕设有一第二绕组，在内层的该第一绕组和在外层的该第二绕组之间设有一绝缘层，其中该左侧铁芯和该右侧铁芯分别绕设有该第二绕组，绕设在该左侧铁芯、该中间铁芯和该右侧铁芯的该第二绕组可以是彼此串联或并联的关系。

依据本发明上述方法的一实施例，还包括在该中间铁芯的该第一绕组的外层绕设有一第二绕组，在内层的该第一绕组和在外层的该第二绕组之间设有一绝缘层，其中该左侧铁芯和该右侧铁芯分别绕设有该第二绕组，绕设在该左侧铁芯和该右侧铁芯的该第二绕组彼此并联然后再和绕设于该中间铁芯的该第二绕组串联。