[发明专利]强化绝缘变压器以及其设计方法

说明书

本发明提供强化绝缘变压器以及其设计方法。在本发明一实施例的强化绝缘变压器中，二次线圈卷曲在一次线圈上，由此一次线圈和二次线圈形成层叠结构，并且满足强化绝缘(reinforced insulation)基准，所述一次线圈和所述二次线圈包括导线和包围该导线的绝缘表皮层，所述二次线圈的绝缘表皮层数量多于所述一次线圈的绝缘表皮层数量，或者所述二次线圈的绝缘表皮层的厚度大于所述一次线圈的绝缘表皮层的厚度。

技术领域

本发明涉及强化绝缘变压器以及其设计方法，更详细地说，涉及能够以最小的体积实现一次电源和二次电源之间的强化绝缘结构的变压器以及其设计方法。

背景技术

各种电子设备以及装置需要多种电源。因此，在各个电子设备以及装置设置有将从外部接收到的交流电源转换为该电子设备以及装置所需的电源的电源供给装置。

作为这种电源供给装置的类型有串联稳压(series regulator)方式和开关模式(witching mode)方式。

串联稳压方式是通过使用变压器(transformer)来转换交流电源的方式，主要用于TV接收器或CRT显示器等。这种串联稳压方式，虽然外围电路简单并且价格低廉，但是存在产生大量的热、电源效率低以及体积大的缺点。

开关模式方式是通过利用开关元件来转换交流电源的方式，与串联稳压方式相比，具有几乎不产生热，电力效率高且体积小的优点。通常，将这种开关模式方式的电源供给装置称作SMPS(witching mode power supply：开关电源)。尤其，SMPS效率高、耐久性强并且有利于小型化和轻量化，从而作为通信用、工业用、PC用、OA设备用、家电用等的大部分电子设备、装备以及系统的电源供给装置使用。

SMPS基本上设置有变压器(transformer)。此时，SMPS用变压器包括作为磁体的铁芯(Core)、作为用于绝缘以及绕线的框架的绕线架(bobbin)、卷曲于绕线架并传递一次电源和二次电源的一次线圈和二次线圈。由此，SMPS可利用在一次线圈和二次线圈产生的电磁感应现象来转换电源。

另一方面，逆变器是将直流转换为交流的装置，通过根据PWM(Pulse WidthModulation)信号而导通/关断(on/off)的开关元件，来开关直流电压、产生交流电压，并向负载输出所生成的交流电压。SMPS是为了这种逆变器的控制器和向其他周边设备的电源供给而设置。即，在逆变器中，SMPS所产生的低电压电源通过被加工为与运转、保护、控制等的目的相匹配来使用。

在逆变器的SMPS中，各个电源(或各个线圈)彼此电绝缘(以下，称作“绝缘”)。此时，各个电源之间(例如，一次电源之间、二次电源之间、或一次电源与二次电源之间)的绝缘等级根据各个电源的使用位置来决定。此时，绝缘等级是用于安全的绝缘基准，可划分为功能绝缘(functional insulation)、基本绝缘(basic insulation)以及强化绝缘(reinforced insulation)三种。

尤其，在二次电源为位于使用者能够直接接触的外部的电源(例如，I/O电源等)的情况下，必须实现强化绝缘。但是，作为现有的用于实现强化绝缘的方法，仅提出了单纯增加一次电源与二次电源之间的绝缘距离。因此，当应用现有方法时，存在逆变器SMPS用变压器的体积随着该绝缘距离的增加而变大的问题点。

发明内容

本发明为了解决上问题而提出，其目的在于，提供一种能够以最小的体积实现一次电源和二次电源之间的强化绝缘结构的变压器以及其设计方法。

但是，本发明要解决的问题不限定于在上面提及到的问题，本领域的普通技术人员可从以下的记载明确地理解未提及到的其他问题。