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TW201628031A - 電源裝置、磁性元件及其繞組單元 - Google Patents

電源裝置、磁性元件及其繞組單元 Download PDF

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Publication number
TW201628031A
TW201628031A TW104117139A TW104117139A TW201628031A TW 201628031 A TW201628031 A TW 201628031A TW 104117139 A TW104117139 A TW 104117139A TW 104117139 A TW104117139 A TW 104117139A TW 201628031 A TW201628031 A TW 201628031A
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TW
Taiwan
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winding
layer
coil
windings
item
Prior art date
Application number
TW104117139A
Other languages
English (en)
Inventor
程瑋
傅琦
焦德智
Original Assignee
台達電子工業股份有限公司
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Publication date
Application filed by 台達電子工業股份有限公司 filed Critical 台達電子工業股份有限公司
Publication of TW201628031A publication Critical patent/TW201628031A/zh

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/288Shielding
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/42Circuits specially adapted for the purpose of modifying, or compensating for, electric characteristics of transformers, reactors, or choke coils

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)

Abstract

本發明提供了一種電源裝置、磁性元件及繞組單元。該繞組單元包括平行設置的多層繞組,每層繞組包括至少一匝線圈;其中,至少一層繞組中至少一線圈的寬度與其相鄰層繞組中至少一線圈的寬度不同。本案可以有效的減少繞組單元的寄生電容,進而提升電源裝置的效率。

Description

電源裝置、磁性元件及其繞組單元 【0001】
本案涉及磁性元件技術領域,特別涉及一種繞組單元,應用該繞組單元的磁性元件以及應用該磁性元件的電源裝置。
【0002】
磁性元件是應用於各式電子產品的重要元件。隨著電子產品朝著小尺寸、大電流與多功能性的方向發展,電源裝置也朝著小型化及高功率密度的方向發展。隨著電源裝置對功率密度以及小型化的追求,工作頻率更高、體積更小的磁性元件應用越來越廣泛。
【0003】
對於高頻電源裝置而言,開關元件Sw的導通時刻損耗為電源裝置損耗的一個重要部分,其導通時刻損耗 ,其中 Ceq 為開關元件Sw兩端的等效電容,其為影響導通時刻損耗Pturnon 的一個重要因素,Ceq 的大小和電源裝置中與開關元件相連的元器件有關,如磁性元件。因此減小磁性元件的繞組單元的寄生電容,以減小Ceq ,進而減小導通時刻損耗Pturnon 以提升電源效率成為業界需要解決的問題。
【0004】
本案的目的在於提供一種繞組單元,應用該繞組單元的磁性元件以及應用該磁性元件的電源裝置,用於減少繞組單元的寄生電容。
【0005】
本案的其他特性和優點將通過下面的詳細描述變得顯然,或部分地通過本案的實踐而習得。
【0006】
根據本案的第一方面,提供一種繞組單元,包括:
【0007】
平行設置的多層繞組,每層繞組包括至少一匝線圈;
【0008】
其中,至少一層繞組中至少一匝該線圈的寬度與其相鄰層繞組中至少一匝該線圈的寬度不同。
【0009】
在本案一種示例實施方式中,該多層繞組包括:
【0010】
一第一層繞組,包括至少一匝線圈;
【0011】
一第二層繞組,包括至少一匝線圈,且該第一層繞組與該第二層繞組相對設置;
【0012】
其中,該第一層繞組中至少一匝該線圈的寬度與該第二層繞組中至少一匝該線圈的寬度不同。
【0013】
在本案一種示例實施方式中,該第一層繞組中至少一匝該線圈的投影至少部分位於該第二層繞組中該線圈之外。
【0014】
在本案一種示例實施方式中,該第一層繞組中至少一匝該線圈的投影完全位於該第二層繞組中與之相對的該線圈之內,且該第一層繞組中至少一匝該線圈的寬度小於該第二層繞組中與之相對的該線圈的寬度。
【0015】
在本案一種示例實施方式中,該線圈包括依次連接的N匝該線圈;
【0016】
該第一層繞組包括第1匝至第N/2匝該線圈,第1匝該線圈用於連接至一母線電容;
【0017】
該第二層繞組包括第N/2+1匝至第N匝該線圈,第N匝該線圈用於連接至一開關元件。
【0018】
在本案一種示例實施方式中,該線圈包括依次連接的N匝線圈;
【0019】
第1匝該線圈用於連接至一母線電容,且包含於一第三層繞組;
【0020】
第2匝該線圈包含於一第四層繞組;
【0021】
第3匝至第N/2+1匝該線圈包含於該第一層繞組;
【0022】
第N/2+2匝至第N匝該線圈包含於該第二層繞組,該第N匝線圈用於連接至一開關元件。
【0023】
在本案一種示例實施方式中,相鄰各層繞組中,相對的線圈之間的相對壓差按一預設規則分布。
【0024】
在本案一種示例實施方式中,該第一層繞組及第二層繞組位於該第三層繞組及第四層繞組之間,且該第一層繞組與該第三層繞組相鄰,該第二層繞組與該第四層繞組相鄰。
【0025】
在本案一種示例實施方式中,該多層繞組中該線圈的布設位置偏向繞組層間壓差最小的線圈所在方向。
【0026】
在本案一種示例實施方式中,該第一層繞組中該線圈的布設位置偏向該第一層繞組中分布電壓最高的線圈所在方向。
【0027】
在本案一種示例實施方式中,該第二層繞組中該線圈的布設位置偏向該第二層繞組中分布電壓最低的線圈所在方向。
【0028】
在本案一種示例實施方式中,該第一層繞組中該線圈的布設位置偏向該第一層繞組中分布電壓最高的線圈所在方向,該第二層繞組中該線圈的布設位置偏向該第二層繞組中分布電壓最低的線圈所在方向。
【0029】
在本案一種示例實施方式中,該第3至N匝線圈的繞線方式為C型繞法。
【0030】
根據本案的第二方面,提供一種磁性元件,包括:
【0031】
至少一繞組單元,包括:
【0032】
平行設置的多層繞組,每層繞組包括至少一匝線圈;
【0033】
其中,至少一層繞組中至少一匝該線圈的寬度與其相鄰層繞組中至少一匝該線圈的寬度不同。
【0034】
在本案一種示例實施方式中,該多層繞組包括:
【0035】
一第一層繞組,包括至少一匝線圈;
【0036】
一第二層繞組,包括至少一匝線圈,且該第一層繞組與該第二層繞組相對設置;
【0037】
其中,該第一層繞組中至少一匝該線圈的寬度與該第二層繞組中至少一匝該線圈的寬度不同。
【0038】
在本案一種示例實施方式中,該第一層繞組中至少一匝該線圈的投影至少部分位於該第二層繞組中該線圈之外。
【0039】
在本案一種示例實施方式中,該第一層繞組中至少一匝該線圈的投影完全位於該第二層繞組中與之相對的該線圈之內,且該第一層繞組中至少一匝該線圈的寬度小於該第二層繞組中與之相對的該線圈的寬度。
【0040】
在本案一種示例實施方式中,該線圈包括依次連接的N匝該線圈;
【0041】
該第一層繞組包括第1匝至第N/2匝該線圈,第1匝該線圈用於連接至一母線電容;
【0042】
該第二層繞組包括第N/2+1匝至第N匝該線圈,第N匝該線圈用於連接至一開關元件。
【0043】
在本案一種示例實施方式中,該線圈包括依次連接的N匝線圈;
【0044】
第1匝該線圈用於連接至一母線電容,且包含於一第三層繞組;
【0045】
第2匝該線圈包含於一第四層繞組;
【0046】
第3匝至第N/2+1匝線圈包含於該第一層繞組;
【0047】
第N/2+2匝至第N匝線圈包含於該第二層繞組,該第N匝線圈用於連接至一開關元件。
【0048】
在本案一種示例實施方式中,該第一層繞組及第二層繞組位於該第三層繞組及第四層繞組之間,且該第一層繞組與該第三層繞組相鄰,該第二層繞組與該第四層繞組相鄰。
【0049】
在本案一種示例實施方式中,該多層繞組中該線圈的布設位置偏向繞組層間壓差最小的線圈所在方向。
【0050】
在本案一種示例實施方式中,該第一層繞組中該線圈的布設位置偏向該第一層繞組中分布電壓最高的線圈所在方向。
【0051】
在本案一種示例實施方式中,該第二層繞組中該線圈的布設位置偏向該第二層繞組中分布電壓最低的線圈所在方向。
【0052】
在本案一種示例實施方式中,該第一層繞組中該線圈的布設位置偏向該第一層繞組中分布電壓最高的線圈所在方向,該第二層繞組中該線圈的布設位置偏向該第二層繞組中分布電壓最低的線圈所在方向。
【0053】
在本案一種示例實施方式中,該磁性元件還包括:
【0054】
至少一副邊繞組,位於該磁性元件的副邊側;
【0055】
其中該至少一繞組單元位於該磁性元件的原邊側。
【0056】
在本案一種示例實施方式中,該磁性元件還包括:
【0057】
至少一副邊繞組,位於該磁性元件的副邊側;
【0058】
其中該至少一繞組單元位於該磁性元件的原邊側,該第三層繞組及第四層繞組分別用作該繞組單元與副邊繞組之間的屏蔽層。
【0059】
在本案一種示例實施方式中,該磁性元件為一電感。
【0060】
在本案一種示例實施方式中,該第3至N匝線圈的繞線方式為C型繞法。
【0061】
根據本案的第三方面,提供一種電源裝置,包括上述的任意一種繞組單元。
【0062】
在本案的一種示例實施方式中,一方面通過減少繞組單元各層繞組之間的相對面積,更進一步通過對各層繞組中線圈的布設進行了優化,減小各層繞組層之間的壓差;從而最終可以有效的減少繞組單元的寄生電容,進而提升電源裝置的效率。
【0091】
1‧‧‧繞組單元
111‧‧‧第一層繞組
112‧‧‧第二層繞組
113‧‧‧第三層繞組
114‧‧‧第四層繞組
121、122‧‧‧屏蔽層
131、132‧‧‧副邊繞組
Lp‧‧‧繞組單元
Ls‧‧‧副邊繞組
Sw‧‧‧開關元件
Ds‧‧‧肖特基二極體
Cbus‧‧‧母線電容
Cout‧‧‧輸出電容
【0063】

圖1為習知技術中一種磁性元件結構示意圖。
圖2為本案示例實施方式中一種繞組單元的示意圖。
圖3為本案示例實施方式中又一種繞組單元的示意圖。
圖4為本案示例實施方式中又一種繞組單元的示意圖。
圖5為習知技術中又一種磁性元件結構示意圖。
圖6為本案示例實施方式中又一種繞組單元的示意圖。
圖7為本案示例實施方式中又一種繞組單元的示意圖。
圖8為本案示例實施方式中又一種繞組單元的示意圖。
圖9為一種典型的反激式變換器的電路示意圖。
圖10為一種典型的升壓變換器的電路示意圖。
【0064】
現在將參考圖式更全面地描述示例實施方式。然而,示例實施方式能夠以多種形式實施,且不應被理解為限於在此闡述的實施方式;相反,提供這些實施方式使得本案將全面和完整,並將示例實施方式的構思全面地傳達給本領域的技術人員。在圖中,為了清晰,誇大了區域和層的厚度。在圖中相同的元件符號表示相同或類似的結構,因而將省略它們的詳細描述。
【0065】
此外,所描述的特徵、結構或特性可以以任何合適的方式結合在一個或更多實施例中。在下面的描述中,提供許多具體細節從而給出對本案的實施例的充分理解。然而,本領域技術人員將意識到,可以實踐本案的技術方案而沒有該特定細節中的一個或更多,或者可以採用其它的結構、方法、組元、材料等。在其它情況下,不詳細示出或描述公知結構、材料或者操作以避免模糊本案的各方面。
【0066】
參考圖1中所示,在習知技術應用的磁性元件的繞組單元1的兩層繞組中,各匝線圈的寬度基本相同,而且兩層繞組中各匝線圈完全正對。這種常規的佈線,由於繞組間的相對面積較大,造成繞組單元的寄生電容偏大,在高頻工作的開關元件上會產生較大的導通時刻損耗,降低電源效率。
【0067】
因此,本示例實施方式中首先提供了一種繞組單元。該繞組單元包括平行設置的多層繞組,每層繞組包括至少一匝線圈;其中,至少一層繞組中至少一匝該線圈的寬度與其相鄰層繞組中至少一匝該線圈的寬度不同,從而可以通過減小繞組間的相對面積來降低寄生電容。例如:
【0068】
如圖2中所示,該繞組單元1包括一相對設置的第一層繞組111以及一第二層繞組112。該第一層繞組111以及第二層繞組112均包括至少一匝線圈,例如,在本示例實施方式中,該線圈可以包括依次連接的N匝(圖中以10匝為例)該線圈,該線圈分別布設在該第一層繞組111以及第二層繞組112。當然,在本案的其他示例實施方式中,該繞組單元也可以包括更多層繞組,並不以本示例實施方式中為限。
【0069】
在本示例實施方式中,該第二層繞組112中至少一該線圈的寬度與該第一層繞組111中該線圈的寬度不同,例如使得該第二層繞組112中至少一匝線圈的投影至少部分位於該第一層繞組111中該線圈之外,即使得該第一層繞組111中線圈和第二層繞組112中線圈不是完全正對重疊,或該第二層繞組112中至少一匝線圈的投影完全位於該第一層繞組111中與之相對的線圈之內,且該第二層繞組112中該至少一匝線圈的寬度小於該第一層繞組111中與之相對的該線圈的寬度,從而減少該第一層繞組111與第二層繞組112之間的相對面積,進而減少了第一層繞組111和第二層繞組112之間的寄生電容。下面對其進行進一步的說明。
【0070】
例如,如圖2中所示,該第一層繞組111可以包括第1匝至第5匝該線圈,該第二層繞組112可以包括第6匝至第10匝該線圈。第1匝該線圈可用於連接至一母線電容(可參考圖9或10中所示的Cbus ),第10匝該線圈可用於連接至一開關元件(可參考圖9或10中所示的Sw)。該第一層繞組111中,各匝線圈的寬度一致;該第二層繞組112中,各線圈的寬度均小於該第一層繞組111中各匝線圈的寬度,且如第6匝線圈的投影完全位於與之相對的第5匝線圈之內,第8匝線圈的投影部分位於第3匝線圈之外。對比圖1可知,圖2中通過調整第二層繞組112中各匝線圈的寬度,使得第一層繞組111和第二層繞組112之間的相對面積降低,進而減少了第一層繞組111和第二層繞組112之間的寄生電容。
【0071】
進一步的,在第二層繞組112中,各匝線圈的寬度可以都不相同、不完全相同或都相同。只要該第二層繞組112中至少一匝該線圈的寬度與該第一層繞組111中該線圈的寬度不同,從而使得第一層繞組111和第二層繞組112之間的相對面積降低,進而減少了第一層繞組111和第二層繞組112之間的寄生電容即可。
【0072】
又例如,如圖3中所示,該第一層繞組111可以包括第1匝至第5匝該線圈,該第二層繞組112可以包括第6匝至第10匝該線圈。第1匝該線圈可用於連接至一母線電容(可參考圖9或10中所示的Cbus ),第10匝該線圈可用於連接至一開關元件(可參考圖9或10中所示的Sw)。該第二層繞組112中,各匝線圈的寬度一致;該第一層繞組111中各線圈的寬度均小於該第二層繞組112中各匝線圈的寬度。對比圖1可知,圖3中通過調整第一層繞組111中各匝線圈的寬度,使得第一層繞組111和第二層繞組112之間的相對面積降低,進而減少了第一層繞組111和第二層繞組112之間的寄生電容。
【0073】
進一步的,在第一層繞組111中,各匝線圈的寬度可以都不相同、不完全相同或都相同。
【0074】
再例如,如圖4中所示,該第一層繞組111可以包括第1匝至第5匝該線圈,該第二層繞組112可以包括第6匝至第10匝該線圈。第1匝該線圈可用於連接至一母線電容(可參考圖9或10中所示的Cbus ),第10匝該線圈可用於連接至一開關元件(可參考圖9或10中所示的Sw)。該第一層繞組111中,部分線圈的寬度小於該第二層繞組112中線圈的寬度,部分線圈的寬度大於該第二層繞組112中線圈的寬度;相應的,該第二層繞組112中,部分線圈的寬度小於該第一層繞組111中線圈的寬度,部分線圈的寬度大於該第一層繞組111中線圈的寬度。對比圖1可知,圖4中通過分別調整第一層繞組111和第二層繞組112中各匝線圈的寬度,使得第一層繞組111和第二層繞組112之間的相對面積降低,進而減少了第一層繞組111和第二層繞組112之間的寄生電容。
【0075】
需要注意的是,在本發明一實施例中,可以根據實際工程的需要選擇需要減小寬度的線圈寬度的個數,如也可以為其中一層繞組中的一個線圈的寬度小於其相鄰層線圈的寬度,即可達到減小寄生電容的目的。另外,根據各匝線圈的電壓分布,可以首先考慮減小分布電壓較高的線圈的寬度,如在圖2中,第二層繞組112中各匝線圈的寬度從第6匝至第10匝依次減小。在圖3中,第一層繞組111中各匝線圈的寬度從第1匝至第5匝依次減小。在圖4中,第一層繞組111中各匝線圈的寬度從第1匝至第5匝依次減小,第二層繞組112中各匝線圈的寬度從第6匝至第10匝依次減小。從而進一步減少第一層繞組111和第二層繞組112之間的寄生電容。在調整各匝線圈寬度的同時,還需要考量其對線圈寬度阻抗的影響以及相鄰線圈之間的安規距離,避免顧此失彼。此外,該第一層繞組111以及第二層繞組112也可以包括其他匝數的該線圈,並不以上述實施例為限。
【0076】
本示例實施方式中還提供了一種包含上述繞組單元1的磁性元件,如圖2和4中所示為包含至少一上述繞組單元1的變壓器,其中至少一上述繞組單元1位於該磁性元件的原邊側,作為該變壓器的原邊繞組;該變壓器還包含至少一副邊繞組131、132,位於該磁性元件的副邊側。在本案的一種示例實施方式中,該變壓器還可以包括一遮罩層121、122,分別位於該繞組單元與副邊繞組131、132之間。如圖4中所示為包含至少一上述繞組單元1的電感。該繞組單元均包括平行設置的多層繞組,每層繞組包括至少一匝線圈;其中,至少一層繞組中至少一該線圈的寬度與其相鄰層繞組中至少一該線圈的寬度不同。舉例而言,該繞組單元可以包括:一第一層繞組111,包括至少一匝線圈;一第二層繞組112,包括至少一匝線圈,且該第一層繞組111與該第二層繞組112相對設置;其中,該第一層繞組111中至少一該線圈的寬度與該第二層繞組112中該線圈的寬度不同,使得在本案的一種示例實施方式中,該第一層繞組111中至少一該線圈的投影至少部分位於該第二層繞組112中線圈之外,或第一層繞組111中至少一該線圈的投影完全位於該第二層繞組112中與之相對的線圈之內。在本發明一實施例中,上述變壓器為平面變壓器,例如上述變壓器的繞組單元可印製在一PCB板中。在本發明一實施例中,上述電感的繞組單元可印製在一PCB板中。
【0077】
在本案的一種示例實施方式中,該繞組單元包括依次連接的N匝該線圈;該第一層繞組111包括第1匝至第N/2匝該線圈,第1匝該線圈可用於連接至一母線電容;該第二層繞組112包括第N/2+1匝至第N匝該線圈,第N匝該線圈可用於連接至一開關元件。或者,該第一層繞組111包括第N/2+1匝至第N匝該線圈,第N匝該線圈用於連接至一開關元件;該第二層繞組112包括第1匝至第N/2匝該線圈,第1匝該線圈可用於連接至一母線電容。
【0078】
關於上述的磁性元件,其具體實施方式已經在有關繞組單元的示例實施方式中進行了詳細描述,此處將不做詳細闡述說明。
【0079】
對於多層繞組來說,繞組層與繞組層之間相對的線圈之間的壓差越大,則各層繞組間總的寄生電容就越大。因此減小各層繞組之間相對的線圈之間的相對壓差也能夠有效地減小各層繞組間總的寄生電容。因此,如圖2中,在減小第二層繞組112中線圈的寬度的同時可考慮將其向分佈電壓低的線圈所在的位置移動,即向第6匝的線圈所在的位置移動,因第6匝線圈所在位置的線圈和第一層繞組111線圈之間的壓差較小,因此向第6匝的線圈所在的位置移動可減小各層繞組之間相對的線圈之間的相對壓差也能夠有效地減小各層繞組間總的寄生電容。如圖4中,將第一層繞組111中的線圈向分佈電壓高的線圈所在的位置移動,即向第5匝的線圈所在的位置移動,將第二層繞組112中的線圈向分佈電壓低的線圈所在的位置移動,即向第6匝的線圈所在的位置移動。同時,如圖3中,也可以考慮將第一層繞組111中的線圈向第5匝的線圈所在的位置移動。如此可減小各層繞組之間相對的線圈之間的相對壓差,進而進一步減小繞組單元間的寄生電容。另,在一示例實施方式中,繞組層與繞組層之間相對的線圈之間的相對壓差優選按一預設規則分佈,從而使各層繞組間的寄生電容較小。下面對其進行進一步的說明。
【0080】
參考圖5中所示,該繞組單元包括第1匝至第N匝線圈(圖示中為N為12)線圈。其中,第1匝線圈可用於連接至一母線電容(可參考圖9或10中所示的Cbus ),第12匝該線圈可用於連接至一開關元件(可參考圖9或10中所示的Sw)。因母線電容的電壓可以認為是穩定的,因此在實際工程中,也可以把繞組單元中連接母線電容的第1匝、第2匝線圈作為遮罩層,即圖示中的第三層繞組113以及第四層繞組114。鄰近原邊側開關元件的線圈的分佈電壓均較高,以圖中的第12匝線圈為例,其直接連接原邊側開關元件,分佈電壓最高,從第12匝到第1匝,線圈上的分佈電壓依次減弱。圖5中所示為習知技術中各層繞組的佈設方式,第3匝至第7匝線圈佈設在第一層繞組111,第8至第12匝線圈佈設在第二層繞組112,第一層繞組111與第四層繞組114相鄰,第二層繞組112與第三層繞組113相鄰。因第二層繞組112的分佈電壓最高,第三層繞組113的分佈電壓最低,因此第二層繞組112與第三層繞組113之間的壓差較大,因此繞組間的分佈電容較大。
【0081】
如圖6所示,在本示例實施方式中,可以將第一層繞組111和第二層繞組112位置相對於圖5對調,即第一層繞組111與第三層繞組113相鄰,第二層繞組112與第四層繞組114相鄰。這種佈設方式減小了各層繞組間的相對壓差,因此可以減小繞組單元的寄生電容。
【0082】
在一較佳示例實施方式中,可以在上述示例實施方式減小繞組間的相對面積的基礎上,同時如圖6中所示優化線圈的布設,即如圖7中所示,在優化線圈的布設的同時減小繞組間的相對面積。另在一實施例中,如圖7中所示,第12匝線圈的分布電壓最高,與它對應的是第2匝線圈和第3匝線圈,它們之間的相對壓差也很高,如果減小第12匝線圈的寬度,則能夠有效的減小繞組單元的寄生電容。在對線圈阻抗影響不大的情況下,可以調整每個線圈的寬度,減小繞組單元的寄生電容。
【0083】
此外,在保證線圈間的安規距離的同時,該第二層繞組112中各線圈的布設位置可以偏向該第二層繞組112中分布電壓較低的線圈所在方向調整。或該第一層繞組111中各線圈的布設位置可以偏向該第一層繞組111中分布電壓較高的線圈所在方向調整。即各層繞組的線圈向可以減小繞組層間壓差的方向調整。例如,如圖8所示,在減小繞組單元1的繞組層間相對面積的同時,又可以減小各層繞組間的相對壓差,從而更能有效的減小繞組單元的寄生電容。經過試驗驗證,圖8中繞組單元的寄生電容比圖5中繞組單元的寄生電容能夠減小3倍以上。
【0084】
當然,在上述示例實施方式中,該第3匝至第N匝線圈的繞線方式為C型繞法,在其他示例實施方式中,其還可以為Z型繞法、累進式繞法、分段式繞法等等,但最終可以減小繞組單元的寄生電容。
【0085】
進一步的,本示例實施方式中還提供了包含上述繞組單元1的一種變壓器,如圖6至圖8中所示,其包括至少一繞組單元1,位於該磁性元件的原邊側,作為變壓器的原邊繞組;以及至少一副邊繞組,位於該磁性元件的副邊側。該繞組單元包括平行設置的多層繞組,例如包括第一至第四層繞組,每層繞組包括至少一匝線圈;其中,至少一層繞組中至少一匝該線圈的寬度與其相鄰層繞組中至少一匝該線圈的寬度不同。例如,該線圈包括依次連接的N匝線圈;第1匝該線圈可用於連接至一母線電容,且包含於第三層繞組113;第2匝該線圈包含於第四層繞組114;該第一層繞組111包括第3匝至第N/2+1匝線圈;該第二層繞組112包括第N/2+2匝至第N匝線圈,該第N匝線圈可用於連接至一開關元件,該第三層繞組113及第四層繞組114分別用作該繞組單元與副邊繞組131、132之間的屏蔽層。相鄰各層繞組中,相對的線圈之間的相對壓差按一預設規則分布。例如,在本案一種示例實施方式中,該第一層繞組111及第二層繞組112位於該第三層繞組113及第四層繞組114之間,且該第一層繞組111與該第三層繞組113相鄰,該第二層繞組112與該第四層繞組114相鄰。又例如,在本案又一種示例實施方式中,該第二層繞組中各線圈的布設位置偏向該第二層繞組中分布電壓較低的線圈所在方向等等。
【0086】
在本發明一實施方式中,上述繞組單元1還可應用於一電感繞組中,即在減小繞組層間相對面積的同時,又減小各層繞組間的相對壓差,從而更能有效的減小繞組單元的寄生電容。
【0087】
關於上述的磁性元件,其具體實施方式已經在有關繞組單元的示例實施方式中進行了詳細描述,此處將不做詳細闡述說明。
【0088】
本示例實施方式中還提供一種電源裝置,該電源裝置包括上述的任意一種繞組單元或者磁性元件。例如,該電源裝置可以為如圖9中所示的反激式變換器,或其它的隔離變換器,該電源裝置中的變壓器由於應用的繞組單元的寄生電容得到了有效的減少,因此該電源裝置的效率可以得到進一步的提升。另例如,該電源裝置可以為如圖10中所示的升壓變換器,或其它變換器,該電源裝置中的電感由於應用的繞組單元的寄生電容得到了有效的減少,因此該電源裝置的效率可以得到進一步的提升。
【0089】
綜上所述,本案示例實施方式中,一方面通過減少繞組單元各層繞組之間的相對面積,更進一步的對各層繞組中線圈的布設進行了優化,減小各層繞組層之間的壓差;因此,本案示例實施方式中可以有效的減少繞組單元的寄生電容,進而提升電源裝置的效率。
【0090】
本案已由上述相關實施例加以描述,然而上述實施例僅為實施本案的範例。必需指出的是,已揭露的實施例並未限制本案的範圍。相反地,在不脫離本案的精神和範圍內所作的更動與潤飾,均屬本案的專利保護範圍。
 
1‧‧‧繞組單元
111‧‧‧第一層繞組
112‧‧‧第二層繞組
113‧‧‧第三層繞組
114‧‧‧第四層繞組
131、132‧‧‧副邊繞組

Claims (29)

  1. 【第1項】
    一種繞組單元,其特徵在於,包括:
      平行設置的多層繞組,每層繞組包括至少一匝線圈;
      其中,至少一層繞組中至少一匝該線圈的寬度與其相鄰層繞組中至少一匝該線圈的寬度不同。
  2. 【第2項】
    根據申請專利範圍第1項所述之繞組單元,其特徵在於,該多層繞組包括:
      一第一層繞組,包括至少一匝線圈;
      一第二層繞組,包括至少一匝線圈,且該第一層繞組與該第二層繞組相對設置;
      其中,該第一層繞組中至少一匝該線圈的寬度與該第二層繞組中至少一匝該線圈的寬度不同。
  3. 【第3項】
    根據申請專利範圍第2項所述之繞組單元,其特徵在於,該第一層繞組中至少一匝該線圈的投影至少部分位於該第二層繞組中該線圈之外。
  4. 【第4項】
    根據申請專利範圍第2項所述之繞組單元,其特徵在於,該第一層繞組中至少一匝該線圈的投影完全位於該第二層繞組中與之相對的該線圈之內,且該第一層繞組中至少一匝該線圈的寬度小於該第二層繞組中與之相對的該線圈的寬度。
  5. 【第5項】
    根據申請專利範圍第2項所述之繞組單元,其特徵在於,該線圈包括依次連接的N匝該線圈;
      該第一層繞組包括第1匝至第N/2匝該線圈,第1匝該線圈用於連接至一母線電容;
      該第二層繞組包括第N/2+1匝至第N匝該線圈,第N匝該線圈用於連接至一開關元件。
  6. 【第6項】
    根據申請專利範圍第2項所述之繞組單元,其特徵在於,該線圈包括依次連接的N匝線圈;
      第1匝該線圈用於連接至一母線電容,且包含於一第三層繞組;
      第2匝該線圈包含於一第四層繞組;
      第3匝至第N/2+1匝該線圈包含於該第一層繞組;
      第N/2+2匝至第N匝該線圈包含於該第二層繞組,該第N匝線圈用於連接至一開關元件。
  7. 【第7項】
    根據申請專利範圍第6項所述之繞組單元,其特徵在於,相鄰各層繞組中相對的線圈之間的相對壓差按一預設規則分佈。
  8. 【第8項】
    根據申請專利範圍第6項所述之繞組單元,其特徵在於,該第一層繞組及第二層繞組位於該第三層繞組及第四層繞組之間,且該第一層繞組與該第三層繞組相鄰,該第二層繞組與該第四層繞組相鄰。
  9. 【第9項】
    根據申請專利範圍第2項至第8項中任意一項所述之繞組單元,其特徵在於,該多層繞組中該線圈的佈設位置偏向繞組層間壓差最小的線圈所在方向。
  10. 【第10項】
    根據申請專利範圍第9項所述之繞組單元,其特徵在於,該第一層繞組中該線圈的佈設位置偏向該第一層繞組中分佈電壓最高的線圈所在方向。
  11. 【第11項】
    根據申請專利範圍第9項所述之繞組單元,其特徵在於,該第二層繞組中該線圈的佈設位置偏向該第二層繞組中分佈電壓最低的線圈所在方向。
  12. 【第12項】
    根據申請專利範圍第9項所述之繞組單元,其特徵在於,該第一層繞組中該線圈的佈設位置偏向該第一層繞組中分佈電壓最高的線圈所在方向,該第二層繞組中該線圈的佈設位置偏向該第二層繞組中分佈電壓最低的線圈所在方向。
  13. 【第13項】
    根據申請專利範圍第6項所述之繞組單元,其特徵在於,該第3匝至N匝線圈的繞線方式為C型繞法。
  14. 【第14項】
    一種磁性元件,其特徵在於,包括:
      至少一繞組單元,包括:
      平行設置的多層繞組,每層繞組包括至少一匝線圈;
      其中,至少一層繞組中至少一匝該線圈的寬度與其相鄰層繞組中至少一匝該線圈的寬度不同。
  15. 【第15項】
    根據申請專利範圍第14項所述之磁性元件,其特徵在於,該多層繞組包括:
      一第一層繞組,包括至少一匝線圈;
      一第二層繞組,包括至少一匝線圈,且該第一層繞組與該第二層繞組相對設置;
      其中,該第一層繞組中至少一匝該線圈的寬度與該第二層繞組中至少一匝該線圈的寬度不同。
  16. 【第16項】
    根據申請專利範圍第15項所述之磁性元件,其特徵在於,該第一層繞組中至少一匝該線圈的投影至少部分位於該第二層繞組中該線圈之外。
  17. 【第17項】
    根據申請專利範圍第15項所述之磁性元件,其特徵在於,該第一層繞組中至少一匝該線圈的投影完全位於該第二層繞組中與之相對的該線圈之內,且該第一層繞組中至少一匝該線圈的寬度小於該第二層繞組中與之相對的該線圈的寬度。
  18. 【第18項】
    根據申請專利範圍第15項所述之磁性元件,其特徵在於,該線圈包括依次連接的N匝該線圈;
      該第一層繞組包括第1匝至第N/2匝該線圈,第1匝該線圈用於連接至一母線電容;
      該第二層繞組包括第N/2+1匝至第N匝該線圈,第N匝該線圈用於連接至一開關元件。
  19. 【第19項】
    根據申請專利範圍第15項所述之磁性元件,其特徵在於,該線圈包括依次連接的N匝線圈;
      第1匝該線圈用於連接至一母線電容,且包含於一第三層繞組;
      第2匝該線圈包含於一第四層繞組;
      第3匝至第N/2+1匝線圈包含於該第一層繞組;
      第N/2+2匝至第N匝線圈包含於該第二層繞組,該第N匝線圈用於連接至一開關元件。
  20. 【第20項】
    根據申請專利範圍第19項所述之磁性元件,其特徵在於,該第一層繞組及第二層繞組位於該第三層繞組及第四層繞組之間,且該第一層繞組與該第三層繞組相鄰,該第二層繞組與該第四層繞組相鄰。
  21. 【第21項】
    根據申請專利範圍第15項至第19項中任意一項所述之磁性元件,其特徵在於,該多層繞組中該線圈的佈設位置偏向繞組層間壓差最小的線圈所在方向。
  22. 【第22項】
    根據申請專利範圍第21項所述之磁性元件,其特徵在於,該第一層繞組中該線圈的佈設位置偏向該第一層繞組中分佈電壓最高的線圈所在方向。
  23. 【第23項】
    根據申請專利範圍第21項所述之磁性元件,其特徵在於,該第二層繞組中該線圈的佈設位置偏向該第二層繞組中分佈電壓最低的線圈所在方向。
  24. 【第24項】
    根據申請專利範圍第21項所述之磁性元件,其特徵在於,該第一層繞組中該線圈的佈設位置偏向該第一層繞組中分佈電壓最高的線圈所在方向,該第二層繞組中該線圈的佈設位置偏向該第二層繞組中分佈電壓最低的線圈所在方向。
  25. 【第25項】
    根據申請專利範圍第14項所述之磁性元件,其特徵在於,還包括:
      至少一副邊繞組,位於該磁性元件的副邊側;
      其中該至少一繞組單元位於該磁性元件的原邊側。
  26. 【第26項】
    根據申請專利範圍第19項所述之磁性元件,其特徵在於,還包括:
      至少一副邊繞組,位於該磁性元件的副邊側;
      其中該至少一繞組單元位於該磁性元件的原邊側,該第三層繞組及第四層繞組分別用作該繞組單元與副邊繞組之間的遮罩層。
  27. 【第27項】
    根據申請專利範圍第14項所述之磁性元件,其特徵在於,該磁性元件為一電感。
  28. 【第28項】
    根據申請專利範圍第19項所述之磁性元件,其特徵在於,該第3匝至N匝線圈的繞線方式為C型繞法。
  29. 【第29項】
    一種電源裝置,其特徵在於,包括根據申請專利範圍第1項至第13項中任意一項所述之繞組單元。
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