一般地，本發(fā)明涉及一種功率轉(zhuǎn)換器和包括該功率轉(zhuǎn)換器的電子設(shè)備充電器。更具體地，本發(fā)明涉及功率轉(zhuǎn)換器中的共模噪聲消除。

背景技術(shù)：

1、功率轉(zhuǎn)換器是用于通過提供直流(dc)電源來為許多家用和工業(yè)機(jī)器供電的必需的裝置，該直流(dc)電源已經(jīng)從由交流(ac)源提供的交流(ac)電源整流。典型地，功率轉(zhuǎn)換器包括變壓器并且傾向于產(chǎn)生共模噪聲。

2、已經(jīng)提出了幾種架構(gòu)來消除功率轉(zhuǎn)換器的變壓器中的共模噪聲。如圖1所示，通過在具有初級(jí)繞組140和次級(jí)繞組150的變壓器135中采用多股繞組作為噪聲消除繞組180，可以在滿足vp*cps＝vs*css的條件下實(shí)現(xiàn)噪聲消除，其中vp是初級(jí)繞組140和次級(jí)繞組150之間的感應(yīng)電壓，vs是噪聲消除繞組180和次級(jí)繞組150之間的感應(yīng)電壓，cps是初級(jí)繞組140和次級(jí)繞組150之間的寄生電容，css是噪聲消除繞組180和次級(jí)繞組150之間的耦合電容。然而，初級(jí)繞組和次級(jí)繞組的線徑通常比噪聲消除繞組的線徑大得多，所以由于以下情形，批量生產(chǎn)的不同產(chǎn)品的噪聲消除效果可能不一致。

3、具體地，在如圖2a所示的第一種情形中，當(dāng)噪聲消除繞組180的繞線力度太小時(shí)，噪聲消除繞組的排布平坦。最終，噪聲消除繞組被均勻地布置，但是噪聲消除繞組和初級(jí)繞組140之間的距離較大。在如圖2b所示的第二種情形中，當(dāng)噪聲消除繞組180的繞線力度適中時(shí)，噪聲消除繞組180的排布不均勻，并且噪聲消除繞組與初級(jí)繞組140之間的距離減小。在如圖2c所示的第三種情形中，當(dāng)噪聲消除繞組180的繞線力度較大時(shí)，噪聲消除繞組的排布不平坦，而且噪聲消除繞組的一些匝會(huì)嵌入初級(jí)繞組140的間隙中。最終，噪聲消除繞組180和初級(jí)繞組140之間的距離較小?；谝陨纤?，噪聲消除繞組和初級(jí)繞組之間的耦合電容會(huì)發(fā)生變化，從而難以用相同的變壓器設(shè)計(jì)來滿足共模噪聲消除條件。

4、為了滿足功率轉(zhuǎn)換器中共模噪聲消除的要求，亟需開發(fā)一種功率轉(zhuǎn)換器，以為本領(lǐng)域中的某些應(yīng)用改善噪聲消除，并且為批量生產(chǎn)的不同產(chǎn)品提供一致的emi屏蔽性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、在一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種功率轉(zhuǎn)換器以解決上述問題。該功率轉(zhuǎn)換器包括：輸入端口，其配置成電耦合到ac電源；輸出端口，其配置成電耦合到負(fù)載；以及變壓器，其被配置成將dc電壓變換為輸出電壓。變壓器包括初級(jí)繞組和與初級(jí)繞組磁耦合的次級(jí)繞組。變壓器進(jìn)一步包括噪聲消除模塊，噪聲消除模塊設(shè)置在初級(jí)繞組與次級(jí)繞組之間并且配置成消除在功率轉(zhuǎn)換期間產(chǎn)生的共模噪聲電流。噪聲消除模塊包括：噪聲消除繞組，其具有電連接到初級(jí)繞組的第一端子的第一端；以及噪聲消除箔，其電連接到噪聲消除繞組的第二端。噪聲消除繞組具有多匝線圈，并且噪聲消除箔的面積被設(shè)置成使得噪聲消除繞組的第二端處的感應(yīng)電壓與次級(jí)繞組和噪聲消除箔之間的耦合電容的乘積等于初級(jí)繞組的第二端處的感應(yīng)電壓與初級(jí)繞組和次級(jí)繞組之間的寄生電容的乘積。

2、通過本發(fā)明提供的噪聲消除模塊設(shè)計(jì)，可以為批量生產(chǎn)的不同產(chǎn)品提供有效的噪聲消除和一致的emi屏蔽性能。首先，噪聲消除箔的使用可以解決嵌入在內(nèi)部繞組(例如，初級(jí)和/或次級(jí)繞組)的繞線之間的間隙中的問題。其次，噪聲消除繞組需要較少的匝數(shù)，因?yàn)樗鼉H需要提供用于噪聲消除的感應(yīng)電壓(在其端子和噪聲消除箔之間的連接節(jié)點(diǎn)處)，而噪聲消除箔用于提供用于噪聲消除的耦合電容(在其自身和次級(jí)繞組之間)?？梢允褂酶值睦@線來形成噪聲消除繞組，以防止其嵌入在內(nèi)部繞組的繞線之間的間隙中。因此，可以實(shí)現(xiàn)并保持不同產(chǎn)品的變壓器中共模噪聲消除的一致性和有效性。

技術(shù)特征：

1.一種功率轉(zhuǎn)換器，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換器，還包括線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)(lisn)，其中所述線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)電耦合到所述輸入端口并且配置成穩(wěn)定所述功率轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率轉(zhuǎn)換器，還包括整流器，其中所述整流器電耦合到所述lisn并且配置成將來自所述ac電源的ac輸入電壓轉(zhuǎn)換為所述dc電壓。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的功率轉(zhuǎn)換器，還包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中所述初級(jí)繞組的第一端子進(jìn)一步耦合到所述開關(guān)元件，并且所述初級(jí)繞組的第二端子耦合到所述整流器的第一端子；以及

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中所述噪聲消除繞組的第二端電耦合到所述初級(jí)繞組的所述第二端子。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中所述初級(jí)繞組，所述次級(jí)繞組和所述噪聲消除繞組圍繞縱軸同心地纏繞。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中所述噪聲消除繞組的第二端接地。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中所述初級(jí)繞組，所述次級(jí)繞組和所述噪聲消除繞組圍繞縱軸同心地纏繞。

10.根據(jù)權(quán)利要求4至9中任一權(quán)利要求所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中所述開關(guān)元件是晶體管，并且所述晶體管具有耦合到所述整流器的第二端子的源極，電耦合到所述初級(jí)繞組的所述第二端子的漏極以及電耦合到控制器的控制引腳以從所述控制器接收控制信號(hào)的柵極。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中所述晶體管是algan/gan增強(qiáng)型高電子遷移率場效應(yīng)晶體管。

12.根據(jù)權(quán)利要求4至9中任一權(quán)利要求所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中所述同步整流元件是具有電耦合到所述負(fù)載的第二端子的陽極和電耦合到所述次級(jí)繞組的所述第二端子的陰極的二極管。

13.根據(jù)權(quán)利要求14所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中所述二極管是具有短接在一起以充當(dāng)所述陽極的源極和柵極以及充當(dāng)所述陰極的漏極的algan/gan晶體管。

14.一種電子設(shè)備充電器，包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換器。

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的功率轉(zhuǎn)換器，還包括電耦合到所述輸入端口并且配置成穩(wěn)定所述功率轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗的線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)(lisn)。

16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電子設(shè)備充電器，還包含整流器，其中所述整流器電耦合到所述lisn并且配置成將來自所述ac電源的ac輸入電壓轉(zhuǎn)換為所述dc電壓。

17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電子設(shè)備充電器，還包括：

18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電子設(shè)備充電器，其中所述初級(jí)繞組的第一端子進(jìn)一步耦合到所述開關(guān)元件，并且所述初級(jí)繞組的第二端子耦合到所述整流器的第一端子；以及

19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的電子設(shè)備充電器，其中所述噪聲消除繞組的第二端電耦合到所述初級(jí)繞組的所述第二端子。

20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電子設(shè)備充電器，其中所述初級(jí)繞組，所述次級(jí)繞組和所述噪聲消除繞組圍繞縱軸同心地纏繞。

21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的電子設(shè)備充電器，其中所述噪聲消除繞組的第二端接地。

22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電子設(shè)備充電器，其中所述初級(jí)繞組，所述次級(jí)繞組和所述噪聲消除繞組圍繞縱軸同心地纏繞。

23.根據(jù)權(quán)利要求17至22中任一權(quán)利要求所述的電子設(shè)備充電器，其中所述開關(guān)元件是晶體管，并且所述晶體管具有耦合到所述整流器的第二端子的源極，電耦合到所述初級(jí)繞組的所述第二端子的漏極以及電耦合到控制器的控制引腳以從所述控制器接收控制信號(hào)的柵極。

24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電子設(shè)備充電器，其中所述晶體管是algan/gan增強(qiáng)型高電子遷移率場效應(yīng)晶體管。

25.根據(jù)權(quán)利要求17至22中任一權(quán)利要求所述的電子設(shè)備充電器，其中所述同步整流元件是具有電耦合到所述負(fù)載的第二端子的陽極和電耦合到所述次級(jí)繞組的所述第二端子的陰極的二極管。

26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電子設(shè)備充電器，其中所述二極管是具有短接在一起以充當(dāng)所述陽極的源極和柵極以及充當(dāng)所述陰極的漏極的algan/gan晶體管。

技術(shù)總結(jié)
一種功率轉(zhuǎn)換器(200)，包括：輸入端口(211)，其配置成電耦合到AC電源(210)；輸出端口(299)，其配置成電耦合到負(fù)載(295,296)；以及變壓器(235)，其配置成將DC電壓變換為輸出電壓，變壓器(235)包括初級(jí)繞組(240)和與初級(jí)繞組磁耦合的次級(jí)繞組(250)。變壓器(235)還包括噪聲消除模塊(285)，噪聲消除模塊(285)設(shè)置在初級(jí)繞組(240)與次級(jí)繞組(250)之間并且配置成消除在功率轉(zhuǎn)換期間產(chǎn)生的共模噪聲電流。噪聲消除模塊(285)包括：噪聲消除繞組(280)，其具有電連接到初級(jí)繞組(240)的第一端子(241)的第一端(281)；以及噪聲消除箔(290)，其電連接到噪聲消除繞組(280)的第二端(282)。

技術(shù)研發(fā)人員：楊小村,鄒艷波
受保護(hù)的技術(shù)使用者：英諾賽科（蘇州）半導(dǎo)體有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10