专利名称：具有非整数线圈的变压器的制作方法
技术领域：
本发明关于一种变压器，尤指一种具有非整数线圈的变压器。
背景技术：
变压器(transformer)为一种可将交流电压大小加以改变的装置，由两组以上具有共通磁气回路的线圈所组合而成，其运作原理为利用电磁感应作用来施行交流电压的升压或是降压的功能，即将主线圈(primary winding)的能量经电磁交换作用转移到与负载连接的副线圈组(secondary windings)，使得副线圈端输出多组不同的电压以供负载使用。
请参阅图1，其为一公知变压器的部分结构示意图，如图所示，变压器10包含初次侧线圈组11、第一次级侧线圈组12、第二次级侧线圈组13、第三次级侧线圈组14以及控制芯片15。
其中，初次侧线圈组11包含电压源111、直流交流转换器(DC-ACConverter)112以及主线圈Np”，第一次级侧线圈组12包含副线圈Ns1”以及滤波整流电路121，第二次级侧线圈组13包含副线圈Ns2”、滤波整流电路131、磁放大稳压器(Mag-AMP regulator)132以及控制芯片133，至于，第三次级侧线圈组14包含副线圈Ns3”、滤波整流电路141以及线性稳压器(linear regulator)142。
直流交流转换器112接收电压源111所输出的直流电压，并将直流电压转换成交流电压Vp后传送至变压器10的主线圈Np”，而交流电压Vp将使得流经主线圈Np”的电流持续产生变化，使得主线圈Np”周围的磁场亦不断的变化，如此的变化将使得主线圈Np”的能量经电磁交换作用而转移到第一次级侧线圈组12的副线圈Ns1”、第二次级侧线圈组13的副线圈Ns2”及第三次级侧线圈14组的副线圈Ns3”，即副线圈Ns1”、副线圈Ns2”及副线圈Ns3”将根据其绕线圈数各自感应出电压，用以提供其所连接的负载运作所需的能量。
至于副线圈Ns1”、副线圈Ns2”及副线圈Ns3”所感应的电压为交流电压，需分别经由滤波整流电路121、131及141转换为直流电压，才能输出给第一负载161、第二负载162及第三负载163使用。
其中，副线圈Ns1”、副线圈Ns2”及副线圈Ns3”三者的中以副线圈Ns1”为主，即要使副线圈Ns1”所感应的电压能够充分满足第一负载161运作所需的电源，因此需要通过控制芯片15来动态检测副线圈Ns1”端的输出电压Vout1是否符合第一负载161的需求，一旦发生输出电压Vout1不符合要求的情形，控制芯片15将调整直流交流转换器112的工作周期(duty cycle)，使输出电压Vout1满足第一负载161的需求，例如第一负载161需要的操作电压为12V，当输出电压Vout1偏离12V时，控制芯片15将调整直流交流转换器112的工作周期，使输出电压Vout1维持在12V。
虽然通过调整直流交流转换器112的工作周期可使得输出电压Vout1满足第一负载161的需求，但是，这种方式将会连带的影响副线圈Ns2”及副线圈Ns3”的感应电压大小，且变压器10的主线圈Np”、副线圈Ns1”、副线圈Ns2”以及副线圈Ns3”的绕线圈数比需为整数比例，因此副线圈Ns2”以及副线圈Ns3”所感应的电压很容易会超过第二负载162及第三负载163的需求，因此，副线圈Ns2”端需通过控制芯片133来动态检测输出电压Vout2是否符合第二负载162所要求的运作电压，一旦发生输出电压Vout2不符合要求的情形，控制芯片133将产生控制信号来调整磁放大稳压器(Mag-AMPregulator)132的开关时间，用以稳定输出电压Vout2，例如第二负载162需要的电压为5V，而实际输出电压Vout2为6V时，控制芯片133将调整磁放大稳压器132的开关时间，使输出电压Vout2由6V降至5V。
至于副线圈Ns3”端所采用的方式是通过线性稳压器142来消除多余的电压，进而使输出电压Vout3符合第三负载163的需求，线性稳压器142通过控制其内部电路的阻抗大小，使多余的电压以热能的形式损耗掉，如此一来，输出电压Vout3将可符合第三负载163的需求，例如线性稳压器142检测副线圈Ns3”所感应出的电压为6V，而第三负载163需要的电压为3.3V，线性稳压器142会将其内部的阻抗加大使多余的电源损耗掉，即P＝V*I＝(6V-3.3V)*I3，其中I3为流经线性稳压器142的电流，可调整输出电压Vout3为3.3V进而符合第三负载163的需求。
虽然通过磁放大稳压器132、控制芯片133以及线性稳压器142可达到稳定输出电压Vout2及Vout3，以符合第二负载162及第三负载163的需求，但是磁放大稳压器132的成本高且需另外搭配控制芯片133，对于致力于降低生产成本，以提升产品竞争力的制造厂商而言，这将是急需改善的问题。而且，使用线性稳压器142会造成很大的功率损耗，不仅无形中浪费过多的能源且线性稳压器142也可能因温度过高而造成损毁。
因此，如何发展一种可改善上述公知技术缺失的具有非整数线圈的变压器，实为目前迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种具有非整数线圈的变压器，其通过一非整数线圈来调整次级侧线圈组的输出电压，来解决传统变压器使用磁放大稳压器及线性稳压器来稳定输出电压，因磁放大稳压器售价昂贵且需另外搭配控制芯片，会使得整个产品的生产成本过高，且线性稳压器需损耗掉的电源过多，将会造成能源的浪费且可能因温度过高而造成线性稳压器损毁等缺点。
为达上述目的，本发明的一较广义实施方式为提供一种变压器，该变压器包含一初级侧线圈组；一第一次级侧线圈组，其与该初级侧线圈组进行电磁感应，用以产生一第一感应电压并输出；一第二次级侧线圈组，其包含一第一副线圈及一第二副线圈，该第一副线圈及该第二副线圈与该初级侧线圈组进行电磁感应，用以产生一第二感应电压及一第三感应电压；其中，该第一副线圈的线圈匝数为整数，而该第二副线圈的线圈匝数为非整数，该第二副线圈所产生的该第三感应电压用以调整该第二次级侧线圈组的输出电压。
根据本发明的构想，其中该初级侧线圈组包含一电压源及一直流交流转换器，该电压源用以提供一直流电压，该直流交流转换器用以将该直流电压转换成一交流电压。
根据本发明的构想，其中该初级侧线圈组还包含一主线圈(primarywinding)，该主线圈用以将该直流交流转换器所输出的该交流电压经电磁交换作用转移到该第一次级侧线圈组及该第二次级侧线圈组。
根据本发明的构想，其中该第一次级侧线圈组包含一副线圈，用以与该初级侧线圈组进行电磁感应，以产生该第一感应电压。
根据本发明的构想，其中该副线圈所产生的该第一感应电压为一交流电压。
根据本发明的构想，其中该第一次级侧线圈组还包含一滤波整流电路，其与该副线圈电连接，用以将该副线圈所产生的该第一感应电压转换为一直流电压，以提供给与该第一次级侧线圈组连接的一负载使用。
根据本发明的构想，其中该变压器还包含一控制芯片，其与该滤波整流电路及该直流交流转换器连接，用以检测该滤波整流电路所输出的该直流电压是否符合该负载的需求，并于检测结果为否时，产生一控制信号，用以控制该直流交流转换器的工作周期。
根据本发明的构想，其中该第二次级侧线圈组的该第一副线圈及该第二副线圈所分别产生的该第二感应电压及该第三感应电压为一交流电压。
根据本发明的构想，其中该第二次级侧线圈组包含一滤波整流电路，其与该第一副线圈及该第二副线圈连接，用以将其所接收的交流电压转换为一直流电压，以提供给与该第二次级侧线圈组连接的一负载使用。
根据本发明的构想，其中该第二次级侧线圈组还包括另一滤波整流电路，其与该第二副线圈并联，用以将其所接收的交流电压转换为一直流电压，以提供给与该第二次级侧线圈组连接的另一负载使用。
根据本发明的构想，其中该变压器还包含一铁芯，用以供卷绕该初级侧线圈组的主线圈、该第一次级侧线圈组的副线圈及该第二次级侧线圈组的该第一副线圈及该第二副线圈，其中该铁芯为一EE型铁芯。
利用本发明，可调整次级侧线圈组的输出电压，使输出电压满足所连接负载的需求，且不需额外于铁芯上卷绕一组线圈即可产生另一组输出电压，以提供给另一负载使用，可降低生产成本。
图1为公知变压器的结构示意图。
图2为本发明第一较佳实施例的具有非整数线圈的变压器的电路结构示意图。
图3为本发明第二较佳实施例的具有非整数线圈的变压器的电路结构示意图。
图4(a)为EE型铁芯上圈绕线圈匝数为0.5圈的副线圈Ns3的切面示意图。
图4(b)为EE型铁芯上圈绕线圈匝数为0.5圈的副线圈Ns3的立体示意图。
其中，附图标记说明如下变压器10、20电压源111、211直流交流转换器112、212滤波整流电路121、131、141、221、231、232控制芯片133、15、24磁放大稳压器132线性稳压器142第一负载161、25第二负载162、26第三负载163、27初级侧线圈组11、21第一次级侧线圈组12、22第二次级侧线圈组13、23第三次级侧线圈组14主线圈Np”副线圈Ns1”、Ns2”、Ns3”主线圈Np副线圈Ns1第一副线圈Ns2第二副线圈Ns3铁芯40中柱41侧柱42、43
线圈421、431输出电压Vout1、Vout2、Vout3电压Vp第一感应电压V1第二感应电压V2第三感应电压V具体实施方式
体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图标在本质上当作说明的用，而非用以限制本发明。
请参阅图2，其为本发明第一较佳实施例的具有非整数线圈的变压器的电路结构示意图。如图2所示，变压器20包含初级侧线圈组21、第一次级侧线圈组22、第二次级侧线圈组23以及控制芯片24，主要通过初级侧线圈组21与第一次级侧线圈组22与第二次级侧线圈组23进行电磁感应作用，使初级侧线圈组21的交流电压经电磁交换作用转移到第一次级侧线圈组22及第二次级侧线圈组23，进而使第一次级侧线圈组22与第二次级侧线圈组23分别产生感应电压，用以提供第一负载25及第二负载26运作所需的电压。
初级侧线圈组21由电压源211、直流交流转换器212以及主线圈(primarywinding)Np所组成，电压源211将提供变压器20运作所需的一直流电压，并经由直流交流转换器212将该直流电压转换成一交流电压。而交流电压将使得流经主线圈Np的电流持续产生变化，使得主线圈Np周围的磁场亦不断的变化，如此的变化将使得主线圈Np的能量经电磁交换作用而转移到第一次级侧线圈组22的副线圈Ns1、第二次级侧线圈组23的第一副线圈Ns2及第二副线圈Ns3，即副线圈Ns1、第一副线圈Ns2及第二副线圈Ns3将各自感应出电压，进而提供第一次级侧线圈组22及第二次级侧线圈组23所分别连接的第一负载25及第二负载26运作所需的能量。
至于第一次级侧线圈组22包含副线圈Ns1及滤波整流电路221，副线圈Ns1与初级侧线圈组21的主线圈Np进行电磁感应，以产生第一感应电压V1，由于第一感应电压V1为交流电压，因此需再经由滤波整流电路221转换为直流电压，才能输出给第一负载25使用。
由于变压器20的次级侧以第一次级侧线圈组22为主要的电源输出端，副线圈Ns1所感应的电压必须要能够充分满足第一负载25运作所需的电源，因此需通过控制芯片24来动态检测副线圈Ns1端的输出电压Vout1是否符合第一负载25的需求，一旦发生输出电压Vout1不符合要求的情形时，控制芯片24将调整直流交流转换器212的工作周期(duty cycle)，使输出电压Vout1满足第一负载25的需求。
第二次级侧线圈组23用以产生输出电压Vout2，以提供第二负载26运作所需的能量，第二次级侧线圈组23由两组副线圈所构成，即第一副线圈Ns2及第二副线圈Ns3，第二次级侧线圈组23的第一副线圈Ns2及第二副线圈Ns3同样与初级侧线圈组21的主线圈Np进行电磁感应，以分别产生第二感应电压V2及第三感应电压V3，同理，第二次级侧线圈组23需经由滤波整流电路231转换为直流电压，才能输出给第二负载26使用。
一般变压器20的主线圈Np、副线圈Ns1、第一副线圈Ns2的绕线圈数比为整数比例，因此第二次级侧线圈组23的第一副线圈Ns2所感应的电压V2很容易会超过第二负载26的需求许多，因此，本发明于第二次级侧线圈组23中另外设置一组绕线匝数为非整数且线圈匝数小于1的第二副线圈Ns3，用以调整第二次级侧线圈组23的输出电压，如此一来，只需控制第二副线圈Ns3的极性即可控制输出电压Vout2，以满足第二负载26的需求，例如初级侧线圈组21的电压源211所提供的电压经过直流交流转换器212转换后所输出的电压Vp为40V，而主线圈Np的绕线匝数N为40，根据副线圈绕线1圈所能感应的电压为Vp/N的关式可知，次级侧线圈组的副线圈绕线1圈可产生40V/40＝1V的电压，而第一负载25需要的运作电压为12V，因此第一次级侧线圈组22的副线圈Ns1的绕线匝数为12圈，第二负载26所需的电压为6.5V，在本实施例中，第二次级侧线圈组23的第一副线圈Ns2需绕线7圈，将产生7V的感应电压V2，但是由于感应电压V2超过第二负载26的需求，因此需通过第二次级侧线圈组23的第二副线圈Ns3来调降输出电压Vout2，即将第二副线圈Ns3的线圈数控制为0.5圈，且其绕线的方向与第一副线圈Ns2相反，相较于第一副线圈Ns2，第二副线圈Ns3将产生相当于0.5V的电压，如此来，第二次级侧线圈组23的输出电压Vout2为V2-V3＝7V-0.5V＝6.5V，即可满足第二负载26的需求。
同理，在一些实施例中，第二二次级侧线圈组23的第一副线圈Ns2可绕线6圈，将产生6V的感应电压V2，但是由于感应电压V2将低于第二负载26的需求，因此需通过第二次级侧线圈组23的第二副线圈Ns3来调升输出电压Vout2，即将第二副线圈Ns3的线圈数同样控制为0.5圈，但是，其绕线的方向与第一副线圈Ns2相同，如此一来，第二副线圈Ns3将产生0.5V的能量，而第二次级侧线圈组23的输出电压Vout2为V2+V3＝6V+0.5V＝6.5V，同样可满足第二负载26的需求。
请参阅图3，其为本发明第二二较佳实施例的具有非整数线圈的变压器的电路结构示意图。如图3所示，变压器20包含初级侧线圈组21、第一次级侧线圈组22、第二次级侧线圈组23以及控制芯片24。其中，初级侧线圈组21的电压源211、直流交流转换器212、主线圈Np，第一次级侧线圈组22的副线圈Ns1、滤波整流电路221以及控制芯片24的电路设计原理及所能达成的目的及功效已详述于第一较佳实施例中，因此不再赘述。
在本实施例的第二次级侧线圈组23可产生二组输出电压Vout2及Vout3，用以分别提供第二负载26及第三负载27运作所需的能量。
第二次级侧线圈组23的第一副线圈Ns2产生感应电压V2，而第二副线圈Ns3产生感应电压V3，其中，第一副线圈Ns2的绕线线圈数为整数，而第二副线圈Ns3的绕线线圈数为非整数且小于1，用以调整第二次级侧线圈组23的输出电压Vout2，当第二副线圈Ns3的极性与第一副线圈Ns2相同时，滤波整流电路231所接收到的电压为V2+V3，即输出电压Vout2为V2+V3，反之，当第二副线圈Ns3的极性与第一副线圈Ns2相反时，滤波整流电路231所接收到的电压为V2-V3，即在每个工作周期中输出电压Vout2将输出的电压为(V2-V3)。
另外，在本实施例中，第一副线圈Ns2的两端另外并联一滤波整流电路232，主要用以将第一副线圈Ns2的感应电压V2转换成为直流输出电压Vout3，以提供第三负载27运作所需的能量。
举例而言，第二负载26所需的电压为6.5V，而第三负载27所需的电压为7V，第一副线圈Ns2的绕线线圈数为7圈，第二副线圈Ns3的绕线线圈数为0.5圈，第二副线圈Ns3的极性与第一副线圈Ns2相反，滤波整流电路231所接收到的电压通过第二副线圈Ns3调整为V2-V3＝7V-0.5V＝6.5V，故输出电压Vout2可满足第二负载25所需的6.5V，而滤波整流电路232所接收到的电压为V2＝7V，故输出电压Vout3满足第三负载27所需的7V。
另外，第一较佳实施例及第二二较佳实施例所述的初级侧线圈组21的主线圈Np、第一次级侧线圈组22的副线圈Ns1及第二次级侧线圈组23的第一副线圈Ns2及第二副线圈Ns3卷绕于一铁芯上，且在本实施例中，该铁芯为一EE型铁芯但不以此为限，任何一种可卷绕线圈的铁芯均为本发明的保护范围，请参阅图4(a)及(b)，其于EE型铁芯上圈绕线圈匝数为0.5圈的副线圈Ns3的切面示意图以及立体示意图，如图所示，EE型铁芯40包含中柱41以及两侧柱42及43，本实施例的绕线方式为于铁芯40的侧柱42卷绕线圈1圈421(以实线表示)，及于侧柱42同样卷绕线圈1圈431(以虚线表示)，由于线圈421与线圈431并联，因此总绕线数为1/(1+1)＝0.5，即可于铁芯40上卷绕出绕线线圈数为0.5圈的副线圈，而且，由于铁芯40的两侧柱42及43分别卷绕线圈421与431，因此，铁芯40内部的磁通能够达到平衡。
然而，上述的第二次级侧线圈组23的第二副线圈Ns3的绕线线圈并不只局限于上述实施例所示的0.5圈的方式，只要副线圈Ns3的绕线匝数为非整数均为本发明所保护的范围，而且变压器的次级侧的线圈组亦不限于上述实施例所述的两组，产品制造业者可依实际需求加以调整。
综上所述，本发明的具有非整数线圈的变压器，通过于变压器的次级侧线圈组中设置具有非整数线圈的副线圈，可用来调整次级侧线圈组的输出电压，用以使输出电压满足所连接负载的需求。另外，于设置非整数线圈的次级侧线圈组并联一滤波整流电路，不需额外于铁芯上卷绕一组线圈即可产生另一组输出电压，以提供给另一负载使用，可降低生产成本。而且，由于本发明不需使用磁放大稳压器及线性稳压器来稳定输出电压，因此，可解决公知技术的生产成本过高，且损耗掉过多电源的缺点。
本发明得由本领域技术人员做各种修改或变更，然皆不脱如权利要求书所欲保护的范围。
权利要求
1.一种变压器，其特征在于该变压器包含一初级侧线圈组；一第一次级侧线圈组，其与该初级侧线圈组进行电磁感应，用以产生一第一感应电压并输出；一第二次级侧线圈组，其包含一第一副线圈及一第二副线圈，该第一副线圈及该第二副线圈与该初级侧线圈组进行电磁感应，用以产生一第二感应电压及一第三感应电压；其中，该第一副线圈的线圈匝数为整数，而该第二副线圈的线圈匝数为非整数，该第二副线圈所产生的该第三感应电压用以调整该第二次级侧线圈组的输出电压。
2.如权利要求1所述的变压器，其中该初级侧线圈组包含一电压源及一直流交流转换器，该电压源用以提供一直流电压，该直流交流转换器用以将该直流电压转换成一交流电压。
3.如权利要求2所述的变压器，其中该初级侧线圈组还包含一主线圈，该主线圈用以将该直流交流转换器所输出的该交流电压经电磁交换作用转移到该第一次级侧线圈组及该第二次级侧线圈组。
4.如权利要求1所述的变压器，其中该第一次级侧线圈组包含一副线圈，用以与该初级侧线圈组进行电磁感应，以产生该第一感应电压。
5.如权利要求4所述的变压器，其中该副线圈所产生的该第一感应电压为一交流电压。
6.如权利要求5所述的变压器，其中该第一次级侧线圈组还包含一滤波整流电路，其与该副线圈连接，用以将该副线圈所产生的该第一感应电压转换为一直流电压，以提供给与该第一次级侧线圈组连接的一负载使用。
7.如权利要求6所述的变压器，其中该变压器还包含一控制芯片，其与该滤波整流电路及该直流交流转换器连接，用以检测该滤波整流电路所输出的该直流电压是否符合该负载的需求，并于检测结果为否时，产生一控制信号，用以控制该直流交流转换器的工作周期。
8.如权利要求1所述的变压器，其中该第二次级侧线圈组的该第一副线圈及该第二副线圈所分别产生的该第二感应电压及该第三感应电压为一交流电压。
9.如权利要求8所述的变压器，其中该第二次级侧线圈组包含一滤波整流电路，其与该第一副线圈及该第二副线圈连接，用以将其所接收的交流电压转换为一直流电压，以提供给与该第二次级侧线圈组连接的一负载使用。
10.如权利要求9所述的变压器，其中该第二次级侧线圈组还包括另一滤波整流电路，其与该第二副线圈并联，用以将其所接收的交流电压转换为一直流电压，以提供给与该第二次级侧线圈组连接的另一负载使用。
11.如权利要求1所述的变压器，其中该变压器还包含一铁芯，用以供卷绕该初级侧线圈组的一主线圈、该第一次级侧线圈组的一副线圈及该第二次级侧线圈组的该第一副线圈及该第二副线圈。
12.如权利要求11所述的变压器，其中该铁芯为一EE型铁芯。
全文摘要
本发明提供一种变压器，该变压器包含一初级侧线圈组；一第一次级侧线圈组，其与该初级侧线圈组进行电磁感应，用以产生一第一感应电压并输出；一第二次级侧线圈组，其包含一第一副线圈及一第二副线圈，该第一副线圈及该第二副线圈与该初级侧线圈组进行电磁感应，用以产生一第二感应电压及一第三感应电压。其中，该第一副线圈的线圈匝数为整数，而该第二副线圈的线圈匝数为非整数，该第二副线圈所产生的该第三感应电压用以调整该第二次级侧线圈组的输出电压。利用本发明，可调整次级侧线圈组的输出电压，使输出电压满足所连接负载的需求，且不需额外于铁芯上卷绕一组线圈即可产生另一组输出电压，以提供给另一负载使用，可降低生产成本。
文档编号H01F27/24GK1812015SQ200510006278
公开日2006年8月2日 申请日期2005年1月27日 优先权日2005年1月27日
发明者王致翔 申请人:新达电源有限公司