阅读说明：本技术 变压器测试方法以及相关装置 (transformer testing method and related device ) 是由 王庆海 赵为阳 赵龙 戴勇军 于 2018-05-30 设计创作，主要内容包括：本发明实施例公开了变压器测试方法及相关装置,所述变压器承载在PCB主板上进行辐射干扰RE的测试,所述变压器由相互耦合的初级线圈和次级线圈组成,所述方法包括：通过网络分析仪获取第一端口和第二端口之间的散射参数,所述第一端口为所述初级线圈中主绕组的两个端口中的任一端口,所述第二端口为所述次级线圈中主绕组的两个端口中的任一端口；在所述散射参数大于或等于预设阈值的情况下,确定所述变压器为次品变压器。采用本发明实施例,能够解决现有技术中受限于变压器制造工艺导致RE特性测试不通过等问题。(The embodiment of the invention discloses a method and a related device for testing a transformer, wherein the transformer is loaded on a PCB mainboard for testing radiation interference RE, the transformer consists of a primary coil and a secondary coil which are mutually coupled, and the method comprises the following steps: acquiring scattering parameters between a first port and a second port through a network analyzer, wherein the first port is any one of two ports of a main winding in the primary coil, and the second port is any one of two ports of a main winding in the secondary coil; and determining the transformer to be a defective transformer under the condition that the scattering parameter is greater than or equal to a preset threshold value. By adopting the embodiment of the invention, the problems that the RE characteristic test fails due to the limitation of a transformer manufacturing process in the prior art can be solved.)

变压器测试方法以及相关装置

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，尤其涉及变压器测试方法以及相关装置。

背景技术

随着快充技术的发展，开关电源的功率参数要求越来越高导致变压器的设计结构越来越复杂。特别是，针对高频电源的变压器，变压器绕组结构复杂、加工工序较多、且部分工序由人工完成。其中，变压器绕组中漆包线的平整度、线槽的铺满以及偏位等因素对电磁兼容性(electro magnetic compatibility，EMC)中的辐射干扰(radiation emission，RE)特性影响较大，且这些因素是人工无法避免的，这将导致对变压器的RE特性测试时无法通过的问题，对变压器的产品质量存在一定的影响。其中，如图1和图2分别示出两种变压器测试的电路示意图。

如图1，变压器由三个电感L1、L2以及L3组成。L1和L2为初级线圈侧的电感，L3为次级线圈侧的电感，初级线圈和次级线圈相互磁耦合。如图1所示，L2的3引脚以及L3的7引脚悬空，L1的2引脚以及L2的3引脚接地。L3的6引脚通过一个电阻R与地连接，其中电阻R的取值可为100千欧姆(KΩ)。在变压器L1的1引脚处施加一个三角波。该三角波的频率可为100KHz，电压峰值为20V。进一步地，利用电阻R两端的电压来对变压器进行RE特性测试，以拦截不良的变压器。然而在实践中发现，该电路支持低频变压器的拦截，对高频变压器的拦截作用偏差较大。

如图2，示出对变压器单体测试的电路示意图。其中，变压器由三个电感L1、L2以及L3组成。L1和L2为初级线圈侧的电感，L3为次级线圈侧的电感，初级线圈和次级线圈相互磁耦合。如图2所示，L1的1引脚、L2的3引脚以及4引脚、L3的7引脚均与地连接。将L1的2引脚以及L3的6引脚分别作为测试点1和2。通过网络分析仪直接获得测试点1和测试点2之间的散射参数(S参数)，进而通过S参数筛选出不良的变压器。但在该方案中仅支持对变压器单体进行测试，不能适用到具有变压器的真实电路/产品中，例如包括有变压器的充电器中等。测试准确率较低、达不到变压器筛选的真实目的。

因此，在变压器制造工艺无法解决上述问题的情况下，如何管控变压器的RE特性以实现变压器的筛选，是一个热点研究问题。

发明内容

本发明实施例公开了变压器测试方法以及相关装置，能够解决现有技术中受限于制造工艺导致变压器的RE特性测试时不通过的问题，可实现不良变压器的自动拦截，保证变压器的产品质量。

第一方面，本发明实施例公开提供了一种变压器测试方法，所述变压器承载在PCB主板上进行辐射干扰RE的测试，所述PCB主板用于提供与所述变压器配合工作的***电路，以在所述***电路的配合下对所述变压器进行RE的测试，所述变压器由相互耦合的初级线圈和次级线圈组成，所述方法包括：

通过网络分析仪获取第一端口和第二端口之间的散射参数，所述第一端口为所述初级线圈中主绕组的两个端口中的任一端口，所述第二端口为所述次级线圈中主绕组的两个端口中的任一端口；

在所述散射参数大于或等于预设阈值的情况下，确定所述变压器为次品变压器。

在一些可能的实施方式中，所述网络分析仪包括第三端口以及第四端口，所述第三端口通过第一射频电缆的芯线与所述第一端口连接，所述第四端口通过第二射频电缆的芯线与所述第二端口连接；所述第一射频线缆的皮线以及所述第二射频电缆的皮线各自与大地连接。

在一些可能的实施方式中，所述PCB主板包括第一端点、第二端点以及第三端点，所述第一射频线缆的芯线通过所述第一端点与所述第一端口连接，所述第一射频线缆的皮线通过所述第二端点与大地连接，所述第二射频线缆的芯线通过所述第三端点与所述第二端口连接，所述第二射频线缆的皮线通过所述第二端点与大地连接。

在一些可能的实施方式中，所述网络分析仪包括第三端口以及第四端口，所述第三端口通过第一射频电缆的芯线与所述第一端口连接，所述第四端口通过第二射频电缆与电流钳连接；

其中，所述电流钳夹扣在所述次级线圈的两个端口上，所述次级线圈的两个端口包括所述第二端口，所述第一射频电缆的皮线与大地连接，所述第二射频电缆的芯线和所述电流钳的芯线连接，所述第二射频电缆的皮线和所述电流钳的皮线连接。

在一些可能的实施方式中，所述PCB主板包括第一端点以及第二端点，所述第一射频线缆的芯线通过所述第一端点与所述第一端口连接，所述第一射频线缆的皮线通过所述第二端点与大地连接。

在一些可能的实施方式中，所述通过网络分析仪获取第一端口和第二端口之间的散射参数之前，还包括：

将所述PCB主板中的电磁干扰EMI器件进行短路处理，所述EMI器件为所述PCB主板中具有电磁干扰抑制功能的器件。

在一些可能的实施方式中，所述EMI器件包括共模电感以及组成整流电路的器件。

第二方面，本发明实施例提供了一种变压器测试装置，所述装置包括变压器，所述变压器承载在PCB主板上进行辐射干扰RE的测试，所述PCB主板用于提供与所述变压器配合工作的***电路，以在所述***电路的配合下对所述变压器进行RE的测试，所述变压器由相互耦合的初级线圈和次级线圈组成，

通过网络分析仪获取第一端口和第二端口之间的散射参数，在所述散射参数大于或等于预设阈值的情况下所述变压器为次品变压器；

其中，所述第一端口为所述初级线圈中主绕组的两个端口中的任一端口，所述第二端口为所述次级线圈中主绕组的两个端口中的任一端口。

在一些可能的实施方式中，所述变压测试装置还包括所述PCB主板。

在一些可能的实施方式中，所述网络分析仪包括第三端口以及第四端口，所述第三端口通过第一射频电缆的芯线与所述第一端口连接，所述第四端口通过第二射频电缆的芯线与所述第二端口连接；所述第一射频线缆的皮线以及所述第二射频电缆的皮线各自与大地连接。

在一些可能的实施方式中，所述PCB主板包括第一端点、第二端点以及第三端点，所述第一射频线缆的芯线通过所述第一端点与所述第一端口连接，所述第一射频线缆的皮线通过所述第二端点与大地连接，所述第二射频线缆的芯线通过所述第三端点与所述第二端口连接，所述第二射频线缆的皮线通过所述第二端点与大地连接。

在一些可能的实施方式中，所述网络分析仪包括第三端口以及第四端口，所述第三端口通过第一射频电缆的芯线与所述第一端口连接，所述第四端口通过第二射频电缆与电流钳连接；

其中，所述电流钳夹扣在所述次级线圈的两个端口上，所述次级线圈的两个端口包括所述第二端口，所述第一射频电缆的皮线与大地连接，所述第二射频电缆的芯线和所述电流钳的芯线连接，所述第二射频电缆的皮线和所述电流钳的皮线连接。

在一些可能的实施方式中，所述PCB主板包括第一端点以及第二端点，所述第一射频线缆的芯线通过所述第一端点与所述第一端口连接，所述第一射频线缆的皮线通过所述第二端点与大地连接。

在一些可能的实施方式中，所述通过网络分析仪获取第一端口和第二端口之间的散射参数之前，所述PCB主板中的电磁干扰EMI器件被进行短路处理，所述EMI器件为所述PCB主板中具有电磁干扰抑制功能的器件。

在一些可能的实施方式中，所述EMI器件包括共模电感以及组成整流电路的器件。

通过实施本发明实施例，能够解决现有技术中受限于制造工艺导致变压器的RE特性测试时不通过的问题，可实现不良变压器的自动拦截，保证变压器的产品质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是现有技术提供的一种变压器测试的电路示意图。

图2是现有技术提供的又一种变压器测试的电路示意图。

图3是本发明实施例提供的一种变压器测试的场景示意图。

图4是本发明实施例提供的一种变压器测试方法的流程示意图。

图5是本发明实施例提供的一种散射参数变化的曲线示意图。

图6A-图6B是本发明实施例提供的两种变压器的结构示意图。

图7A-图7B是本发明实施例提供的两种变压器测试的电路示意图。

图8A-图8B是本发明实施例提供的另两种变压器测试的电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细描述。

申请人在提出本申请的过程中发现：现有技术中由于受变压器制造工艺的影响将导致在RE测试时，变压器无法通过的问题。为解决该问题，本申请提出一种变压器测试方法以及所述方法适用的装置。具体的，本申请可利用配合变压器工作的***电路，来对变压器的RE特性进行管控，以拦截不符合规格的变压器(即次品变压器)。首先参见图3，是本发明实施例提供的一种可能的变压器测试的场景示意图。

如图3所示的场景示意图中包括有PCB主板(或测试平台)。该PCB主板中包括有配合变压器测试的***电路、两个接口，图示为两个表面安装板(surface mount board，SMB)头、多个插拔孔。其中，变压器通过图示的插拔孔可将待测试变压器安装/承载在PCB主板上，以便后续实现该变压器的RE测试。可选的，本申请机器自动插拔变压器，以实现变压器的智能筛选。网络分析仪的两个端口分别与图示中的两个接口(两个SMB头)连接，以获得对应两个接口之间的散射参数，实现变压器的筛选。

其中，图示中的两个SMB头，其中一个SMB头可分别和第一端点(D端点)以及第二端点(S端点)连接，另一个SMB头可分别和第二端点(S端点)以及第三端点(接地端点)连接，具体将在下文进行阐述，这里不做详述。

请参见图4，是本发明实施例提供的一种变压器测试方法的流程示意图。其中，所述变压器由相互耦合的初级线圈以及次级线圈构成。所述变压器承载在PCB主板上进行RE特性测试，以获得所述变压器反映在PCB主板上的散射参数(或RE特性)。如图4所示的方法包括如下实施步骤：

步骤S102、通过网络分析仪获取第一端口和第二端口之间的散射参数，所述第一端口为所述初级线圈中主绕组的两个端口中的任一端口，所述第二端口为所述次级线圈中主绕组的两个端口中的任一端口。

步骤S104、在所述散射参数大于或等于预设阈值的情况下，确定所述变压器为次品变压器。

下面阐述本申请涉及的一些具体实施例以及可选实施例。

具体的，变压器由相互耦合的初级线圈以及次级线圈组成。其中，所述初级线圈可由一个或多个绕组组成，所述次级线圈也可由一个或多个绕组组成。当线圈由多个绕组组成时，其包括一个主绕组，剩余的绕组为副绕组。

在变压器测试过程中，网络分析仪的两个端口可分别与变压器的两个端口(具体可为第一端口以及第二端口)电性连接，以获得这两个端口之间的散射参数。其中，所述第一端口(port1)可为所述初级线圈中绕组的任一端口，所述第二端口(port2)可为所述次级线圈中绕组的任一端口。假设网络分析仪获得第一端口的电压信号为V₁，获得第二端口的电压信号为V₂，则可采用如下公式(1)获得所述第一端口和所述第二端口之间的散射参数S₂₁。

在获得所述散射参数后，将所述散射参数和预设阈值进行比较，来识别所述变压器的优劣。例如，在所述散射参数大于或等于预设阈值时，可确定所述变压器为次品变压器(劣质变压器、不良变压器)。反之，在所述散射参数小于预设阈值时，可确定所述变压器为优质变压器，从而可筛选出符合规格的变压器，提升变压器的产品质量。

所述预设阈值为用户侧或系统侧自定义设置的。可选的，由于频率不同，其对应设置的阈值可不同。具体如图5示出一种散射参数和预设阈值之间的关系示意图。如图5中，不同测试频率对应不同的散射参数以及不同的预设阈值。当散射参数的曲线均在阈值曲线下方时，则表示该变压器的测试结果为优质变压器，否则为次品变压器。

在可选实施例中，所述第一端口为所述初级线圈中主绕组的两个端口中的任一个端口。所述第二端口为所述次级线圈中主绕组的两个端口中的任一个端口。

示例性地，请参见图6A和图6B示出两种可能的变压器测试的电路示意图。如图6A中，初级线圈和次级线圈均由一个绕组(即主绕组)构成。此时所述第一端口具体可为图示中的A₁或C₁端口。所述第二端口可具体为图示中的B₁或D₁端口。

如图6B中，初始线圈和次级线圈中均由两个绕组构成。其中，绕组(电感)L1以及L2组成初级线圈、绕组(电感)L3以及L4组成次级线圈。L1为初级线圈的主绕组，L2为初级线圈中你的副绕组。L3为次级线圈中的主绕组，L4为次级线圈中的副绕组。此时所述第一端口具体可为图示中的A₂和C₂端口。所述第二端口具体可为图示中的B₂或D₂端口。

在可选实施例中，所述网络分析仪包括第三端口(port3)以及第四端口(port4)。所述网络分析仪的两个端口分别通过两个射频线缆与所述第一端口以及所述第二端口连接。其中，所述射频电缆包括芯线以及皮线。具体的，所述网络分析仪的第三端口通过第一射频电缆的芯线与所述第一端口连接。所述第一射频电缆的皮线与大地连接。所述网络分析仪的第四端口通过第二射频线缆的芯线与所述第二端口连接。所述第二射频电缆的皮线与大地连接。

在可选实施例中，所述PCB主板提供(包括)三个端点，分别为第一端点(D端点)、第二端点(S端点)以及第三端点(次级接地端点)。具体的，所述第一射频电缆的芯片与所述第一端点(D端点)连接，以通过第一端点与所述变压器的第一端口连接。所述第一射频电缆的皮线与第二端点(S端点)连接，以通过第二端点与大地连接。所述第二射频电缆的芯线与第三端口(次级接地点)连接，以通过第三端点与所述变压器的第二端口连接。所述第二射频电缆的皮线与第二端点(S端点)连接，以通过第二端点与大地连接。

在可选实施例中，所述网络分析仪包括第三端口(port3)以及第四端口(port4)。所述第三端口以及第四端口分别用两个射频线缆引出。所述网络分析仪的第三端口通过第一射频电缆的芯线与所述变压器的第一端口电性连接。所述第一射频电缆的皮线与大地连接。所述网络分析仪的第四端口通过第二射频线缆与电流钳电性连接。所述电流钳夹扣在所述变压器中次级线圈的两个端口上，所述次级线圈的两个端口至少包括所述变压器的第二端口。

其中，所述电流钳包括射频线缆，即包括芯线和皮线。具体的，所述第二射频线缆的芯线与所述电流钳的芯线连接，所述第二射频线缆的皮线与所述电流钳的皮线连接。

在可选实施例中，所述PCB主板提供(包括)第一端点(D端点)以及第二端点(S端点)。所述第一射频电缆的芯片与所述第一端点(D端点)连接，以通过第一端点与所述变压器的第一端口连接。所述第一射频电缆的皮线与第二端点(S端点)连接，以通过第二端点与大地连接。

在可选实施例中，所述通过网络分析仪获取第一端口和第二端口之间的散射参数之前，还包括：将所述PCB主板中的电磁干扰(electro magnetic interferce，EMI)器件进行短路处理。所述EMI器件为所述PCB主板中具有电磁干扰抑制功能的器件。

具体的，为更好地测试变压器的RE特性，在测试之前需将PCB主板中的EMI器件进行短路，以更好地测试变压器的RE特性，进而识别变压器的优劣。所述EMI器件是指具有电磁干扰抑制功能的器件，例如共模电感、整流电路(整流桥)中的元器件等等。

在可选实施例中，所述PCB主板中包括有***电路，以配合所述变压器测试RE特性，进而识别所述变压器的优劣。关于所述***电路的具体电路结构，本申请不做限定和详述。

为更好地帮助用户理解，下面示例性给出两个具体实施例。

第一个实施例：

如图7A示出一种变压器测试电路示意图。如图7A，该电路包括两个共模电感L3以及L4、由四个二极管形成的整流桥(整流电路)、由相互耦合电感(绕组)L1和L2组成的变压器、与L1并联的电容C1以及电阻R1、与L1一端连接的二极管、与L2并联的电容C2、与L2一端连接的二极管、与L1一端连接的场效应MOS管以及跨接在整流桥两端的电容C3。其中，除变压器之外的其他器件均为视为***电路中的器件，其可被焊接在PCB主板上，由PCB主板提供。

在测试变压器之前，需将电路中涉及的EMI器件进行短路处理。这里，具体可将两个共模电感以及整流桥进行短路。进一步地，还需去除MOS管，图示仅示出将MOS管的G极悬空。S极以及D极可视为S端点以及D端点。相应地，在EMI器件短路后，可形成图7B所示的变压器测试电路示意图。

相应地，网络分析仪的两个端口port3以及port4分别各自由一条屏蔽射频线缆(RF线缆)引出。RF线缆分芯线和皮线，其中皮线接地可减小对芯线的干扰。如图7B所示，可将port3的芯线连接(或焊接)到MOS管位置的D端点，以连接到变压器的port1端口，将port3的皮线连接(或焊接)到MOS管位置的S端点，以连接到大地。将port4的芯线连接到低压输出信号的地上，即变压器的port2端口。将port4的皮线与port3的皮线短接，以连接到S端点，与地连接。

上述操作准备就绪后，可将待测变压器(图示由L1和L2磁耦合形成)插在PCB主板上，启动网络分析仪测量获得变压器port1和port2之间的散射参数。进一步地，将该散射参数与预设阈值进行对比，如果大于或等于预设阈值，则拦截该变压器，认为是不合格、次品变压器。

本实施例中，PCB主板提供的MOS管位置(S、D端点)以及图示获取散射参数的port1以及port2端口位置均可根据实际需求进行调整和变动，本申请图示仅为示例，并不构成限定。

第二个实施例：

如图8A示出又一种变压器测试电路示意图。如图8A中，该电路包括变压器以及配合变压器工作的***电路，所述***电路可由PCB主板提供，例如焊接在PCB主板上。关于***电路所包括的器件以及器件的连接关系，可如图所示或参见第一个实施例中的相关阐述，这里不做详述。

同样地，在测试变压器之前，需将***电路中涉及的EMI器件进行短路，图示即为共模电感以及整流桥。将***电路中初级线圈侧的MOS管去掉，剩余MOS管连接的三个端点(图示为G、S以及D端点)。相应地，在EMI器件短路后，可形成图8B所示的变压器测试电路示意图。

进一步地，网络分析仪的两个端口port3以及port4分别各自由一条屏蔽射频线缆(RF线缆)引出。RF线缆分芯线和皮线，其中皮线接地可减小对芯线的干扰。如图8B所示，可将port3的芯线连接(或焊接)到MOS管位置的D端点，以连接到变压器的port1端口，将port3的皮线连接(或焊接)到MOS管位置的S端点，以连接到大地。将port4连接到电流钳上，该电流钳夹扣在***电路输出端的USB线缆上，图示中为次级线圈两端口所对应的输出线。

上述操作准备就绪后，可将待测变压器(图示由L1和L2磁耦合形成)插在PCB主板上，启动网络分析仪测量获得变压器port1和port2之间的散射参数。进一步地，将该散射参数与预设阈值进行对比，如果大于或等于预设阈值，则拦截该变压器，认为是不合格、次品变压器。

本实施例中，PCB主板提供的MOS管位置(S、D端点)以及图示获取散射参数的port1以及port2端口位置均可根据实际需求进行调整和变动，本申请图示仅为示例，并不构成限定。

通过实施本发明实施例，能够解决现有技术中受限于制造工艺导致变压器的RE特性测试时不通过的问题，可实现不良变压器的自动拦截，保证变压器的产品质量。

本申请还可提供一种变压器测试装置，所述装置包括变压器，所述变压器承载在PCB主板上进行RE特性的测试。所述变压器由相互耦合的初级线圈和次级线圈组成，

通过网络分析仪获取第一端口和第二端口之间的散射参数，在所述散射参数大于或等于预设阈值的情况下所述变压器为次品变压器；

其中，所述第一端口为所述初级线圈中主绕组的两个端口中的任一端口，所述第二端口为所述次级线圈中主绕组的两个端口中的任一端口。

在可选实施例中，所述装置还可包括所述PCB主板。

本实施例中未示出或未描述的部分可参见前述所述方法实施例中的相关阐述，这里不再赘述。

本发明实施例装置中的器件或电路可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。本发明实施例中的器件或电路，可以通过通用集成电路，例如CPU(Central ProcessingUnit，中央处理器)，或通过ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)等来实现。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。