具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例提供的变压器、电路基板及开关电源进行详细地描述。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

本申请的说明书以及附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，或者用于区别对同一对象的不同处理，而不是用于描述对象的特定顺序。

此外，本申请的描述中所提到的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选的还包括其他没有列出的步骤或单元，或可选的还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要说明的是，本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。

如图1所示，相关技术中提供的一种空调的供电系统图。在图1中空调的控制装置包括整流滤波电路01，开关电源02，控制电路03，压缩机功率模块04，风机驱动电路05。其中，整流滤波电路01的输入端与电源连接。开关电源02的输入端与整流滤波电路01的输出端连接，开关电源02的输出端与控制电路03连接。开关电源02用于输出多路电源，经控制电路03驱动压缩机功率模块04中的第一控制器件101、第二控制器件102、第三控制器件111、第四控制器件112、第五控制器件121、第六控制器件122，以及风机驱动电路05。

在如图1所示的供电系统中，压缩机功率模块04的驱动电源和风机驱动电路05的电源均由开关电源提供，从而实现一体化集成的电源供电方案，缩小空调的控制装置的体积。如图2所示，压缩机功率模块04的电源示意图，压缩机功率模块04中控制器件第一控制器件101、、第三控制器件111、第五控制器件121各需要一路电源，第二控制器件102、第四控制器件112、第六控制器件122共用一路电源。为了实现对于压缩机的控制，正压15V和负压8V需要一起驱动控制元件，因此，压缩机功率模块04需要8路电源。在风机驱动电路05中，风机的电流较小，仅需一路电源。此外，对于一体化集成的电源供电方案，电路基板和开关电源芯片各需1路电源。因此，空调的控制装置需要开关电源提供11路电源。

但是，在空调的运行过程中，也即开关电源在工作状态下，由于压缩机功率模块04中驱动器件的驱动电流一般较大，导致开关电源的多路输出电压存在电压升高现象，可能导致开关电源的输出电压超过电路中元器件的极限电压，进而导致电路中器件损坏。例如，风机对应的电源的电压可能升高到额定电压的1.5倍或者更高，导致风机驱动电路05中的器件损坏。

如图1所示，开关电源02包括变压器21和调制电路22。变压器21用于将输入电源转换为多路输出电源.调制电路用于对多路输出电源进行调制。其中，变压器21是开关电源02中的重要组成部分，变压器21的输出电压的稳定性直接关系到开关电源02中多路输出电压的稳定性。

如表1所示，相关技术中提供了一种变压器的绕组的绕制方法。在表1中，第一初级绕组P1和第二初级绕组P2分别绕制于骨架上的最内层和最外层。第一次级绕组S1、第二次级绕组S2、第三次级绕组S3、第四次级绕组S4、第五次级绕组S5绕制于第一初级绕组P1和第二初级绕组P2之间。

表1

基于表1所示的绕制方法，如图3所示，第一初级绕组P1密绕2层，绕制于骨架上的最内层。第二初级绕组P2密绕1层，绕制于骨架上最外层。在初级绕组P1和P2之间，按绕制于骨架上自内向外的顺序分别为第一次级绕组S1、第二次级绕组S2、第三次级绕组S3、第四次级绕组S4、第五次级绕组S5。

基于图3所示的实施例，绕制于骨架上多个绕组之间的漏磁的磁场强度如图4所示。由于第一次级绕组S1、第二次级绕组S2、第三次级绕组S3、第四次级绕组S4、第五次级绕组S5相邻绕制，五个次级绕组的漏磁的磁场强度同向叠加，从而导致绕制于骨架上多个绕组的漏磁的磁场强度的绝对值为20A/m。而绕制于骨架上多个绕组的漏磁的磁场强度不为零(20A/m)，直接影响变压器工作过程中多路输出电压的稳定性。因此，减小绕制于骨架上多个绕组的漏磁的磁场强度，即可提高变压器工作过程中多路输出电压的稳定性。

为此，如图5所示，本申请实施例提供了一种变压器30，该变压器30包括：骨架31，以及自内向外依次绕制于骨架31上的多个绕组；多个绕组包括多个初级绕组和多个次级绕组；其中，任意相邻的两个初级绕组之间设置有一个或两个次级绕组。

其中，骨架31，又称变压器30的线架，是变压器30中的重要组成部分，用于为绕组提供绕制的空间，使得变压器30的多个绕组可以绕制于骨架上。示例性的，如图6所示，骨架31上包括骨架顶部311，绕线部312和骨架底座313，其中，骨架顶部311和骨架底座313之间形成绕制空间，变压器30的多个绕组可以绕制于绕线部312上的绕制空间内。

可选的，如图6所示，骨架31具有磁芯槽314；变压器30还包括：安装在磁芯槽314内的磁芯。

可选的，骨架31可以为非导磁材料和绝缘材料，示例性的，骨架31的材质可以为尼龙，塑料，环氧板，玻璃纤维，聚四氟乙烯等。

可选的，如图6所示，骨架31具有骨架底座313，用于将变压器30固定于电路基板上。示例性的，变压器30可以通过骨架底座313焊接于电路基板上。例如，变压器30可以通过骨架底座313上的金属探针焊接(如锡焊)于电路基板上，如此便于变压器的批量生产。又一示例性的，变压器30可以通过骨架底座313插接于电路基板上。例如，电路基板上设置有插接槽，变压器30可以通过骨架底座313的金属探针插接于电路基板的插接槽上，如此便于变压器拆卸与维护。

需要说明的是，初级绕组，又称初级线圈，原线圈，一次侧绕组，与变压器的电源连接，用于接收电源的电能，激发变压器的磁场。次级绕组，又称次级线圈，副线圈，二次侧绕组，与变压器的负载连接，用于受变压器磁场影响，为负载提供电能。

在一些实施例中，为了增加初级绕组与次级绕组之间的耦合程度，可以将初级绕组设置为多个初级绕组，次级绕组设置为多个次级绕组，任意相邻的两个初级绕组之间设置有一个或两个次级绕组。

示例性的，如图7所示，两个初级绕组51和一个次级绕组52绕制于骨架的绕线部312上，其中，两个初级绕组51之间设置有一个次级绕组52。初级绕组51和次级绕组52之间分别设置有绝缘薄膜53，用于实现电气隔离。

相比于在骨架上内层绕制初级绕组，外层绕制次级绕组的技术方案，本申请实施例提供的技术方案，将初级绕组分为多个初级绕组，次级绕组分为多个次级绕组，并在多个初级绕组中的相邻两个初级绕组之间设置有一个或两个次级绕组，使得多个初级绕组可以间隔设置，多个次级绕组也可以间隔设置，增大了初级绕组与初级绕组之间，次级绕组与次级绕组之间的间距。应理解，变压器工作过程中多路输出电压的稳定性与变压器工作过程中漏磁的磁场强度直接相关，而变压器工作过程中漏磁的磁场强度受变压器的绕组之间的干扰影响，与绕组导线之间的间距直接相关。因此，本申请实施例提供的技术方案，可以通过在多个初级绕组中的相邻两个初级绕组之间设置有一个或两个次级绕组，增大初级绕组与初级绕组之间，次级绕组与次级绕组之间的间距，减小变压器工作工程中漏磁的磁场强度，提高了变压器工作过程中多路输出电压的稳定性，从而提高了一体化集成的开关电源中多路输出电压的稳定性。

在一些实施例中，为了提高初级绕组与次级绕组之间的耦合程度，减小多个初级绕组之间的漏磁影响，绕制于骨架上的最内层的绕组为初级绕组，绕制于骨架上的最外层的绕组为初级绕组。如此，本申请实施例可以最大限度的增加多个初级绕组之间的间距，减小多个初级绕组之间的干扰。

在一些实施例中，多个绕组包括：三个初级绕组，以及设置在任意相邻的两个初级绕组之间的两个次级绕组。示例性的，多个绕组按照绕制于骨架上自内向外的顺序分别为：第一初级绕组，第一次级绕组，第二次级绕组，第二初级绕组，第三次级绕组，第四次级绕组，第三初级绕组。

例如，多个绕组按照绕制于骨架上自内向外的顺序如表2所示。

表2

基于表2所示的绕制方法，如图8和图9所示，按照绕制于骨架上自内向外的顺序分别为：第一初级绕组为P1密绕1层，第一次级绕组S1并绕1层，第二次级绕组S2并绕1层，第二初级绕组P2疏绕2层，第三次级绕组S3疏绕1层，第四次级绕组S4并绕1层，第三初级绕组P3密绕1层。多个绕组按表2所示的顺序绕制于骨架顶部311和骨架底座313中间的绕制空间内。

如此一来，第一初级绕组P1与第二初级绕组P2之间设置有第一次级绕组S1、第二次级绕组S2。第二初级绕组P2与第三初级绕组P3之间设置有第三次级绕组S3、第四次级绕组S4。其中，第二初级绕组P2疏绕2层，可以增大第二次级绕组S2与第三次级绕组S3之间的间距。从而，减小多个次级绕组中相邻次级绕组的数量，增大次级绕组之间的间距，减小多个次级绕组之间的漏磁的磁场强度。

需要说明的是，增大绕组与绕组之间的间距可以减小绕组与绕组之间漏磁的磁场强度。如图10所示，当相邻绕组导线的中心线之间的间距大于3W时，即，相邻绕组导线的导线边缘之间的间距大于2W时，则相邻绕组之间的干扰将降低70％，其中W为绕组导线的线宽。

基于图8和图9所示的实施例，如图11所示，第一初级绕组P1与第二初级绕组P2之间设置有两个次级绕组，导线边缘间距大于2W。第二初级绕组P2与第三初级绕组P3之间设置有两个次级绕组，导线边缘间距大于2W。第二次级绕组S2与第三次级绕组S3之间设置有两层初级绕组，导线边缘间距大于2W，从而大大降低了多个绕组中绕组与绕组之间漏磁的磁场强度。

基于图8和图9所示的实施例，如图12所示，本申请实施例提供的变压器30的多个绕组之间漏磁的磁场强度示意图。相比于图4所示的漏磁的磁场强度，图12所示的漏磁的磁场强度的绝对值，由20A/m减小为10A/m。因此，本申请实施例通过多个初级绕组与多个次级绕组分层交错绕制，减小了变压器工作过程中漏磁的磁场强度，从而提高了变压器工作过程中多路输出电压的稳定性。

在另一些实施例中，按照自内向外的顺序，多个绕组中，奇数层的绕组可以为初级绕组，偶数层的绕组可以为次级绕组。

示例性的，如图13所示，多个绕组按照绕制于骨架上自内向外的顺序分别为第一初级绕组P1、第一次级绕组S1、第二初级绕组P2、第二次级绕组S2、第三初级绕组P3、第三次级绕组S3、第四初级绕组P4、第四次级绕组S4。从而任意相邻的两个初级绕组之间设置有一个次级绕组，实现了变压器多个初级绕组与多个次级绕组的全交错绕组，减小变压器工作过程中漏磁的磁场强度，从而提高了变压器工作过程中多路输出电压的稳定性。

在一些实施例中，按照自内向外的顺序，多个绕组中，奇数层的绕组还可以为次级绕组，偶数层的绕组还可以为初级绕组，对此不作限定。

在一些实施例中，初级绕组的导线为漆包线，次级绕组的导线为三重绝缘线。相比于漆包线，三重绝缘线的绝缘性能更好，从而减小绕组之间绝缘薄膜的厚度，减小变压器的体积，进一步提高次级绕组与初级绕组的耦合性能。

可以理解的是，在上述实施例中，通过改变变压器的绕组的绕制方式，以减小变压器的漏磁的磁场强度，从而提高变压器工作过程中多路输出电压的稳定性。本申请实施例中，还可以通过改变变压器的磁芯结构以减小变压器的漏磁磁场强度。

在一些实施例中，变压器的磁芯的结构可以设置为EE型结构或UU型结构，EE型结构或UU型结构的磁芯可以安装在变压器的骨架的磁芯槽内。示例性的，如图5和图6所示，磁芯32通过骨架31的磁芯槽314固定在骨架上。

可以理解的是，变压器的漏磁的磁场强度可以根据公式H＝NI/L计算得到。其中，N为绕组的有效匝数，I为变压器的绕组的电流的取值，L为测试点对应的有效磁路长度。

如图14中的(a)所示，本申请实施例提供的UI型结构的磁芯示意图。在图14中的(a)所示的UI型结构中，A点对应的有效磁路长度为0.5*π*R，则相应的，A点对应的变压器的漏磁的磁场强度为H_A＝NI/(0.5*π*R)。

如图14中的(b)所示，本申请实施例提供的UU型结构的磁芯示意图。在图14中的(b)所示的UU型结构中，B点对应的有效磁路长度为π*R，则相应的，B点对应的变压器的漏磁的磁场强度为H_B＝NI/(π*R)。

本申请实施例中，对于变压器仅改变磁芯结构的情况下，变压器的励磁电流的取值和变压器的初级绕组的有效匝数均不变，仅造成测试点对应的有效磁路长度发生变化，也即由图14中的(a)中的H_A变为图14中的(b)中H_B，采用UU型结构的磁芯的变压器的漏磁的磁场强度降低为原有的50％。因此，本申请实施例将磁芯的结构由EI结构和UI结构改变为EE型结构或UU型结构，有效降低了变压器的漏磁的磁场强度，从而提高了变压器工作过程中多路输出电压的稳定性，从而提高了一体化集成的开关电源中多路输出电压的稳定性。

在一些实施例中，还可以通过增加变压器的气隙数量以减小变压器漏磁的磁场强度，从而提高了变压器工作过程中多路输出电压的稳定性。

在一些实施例中，如图15中的(b)所示，变压器的磁芯32包括并列设置的第一磁柱323和第二磁柱324，在第一磁柱323和/或第二磁柱324上设置有多个气隙。变压器还包括：填充在多个气隙内的非导磁材料。示例性的，如图15中的(b)所示，第一磁柱323设置有两个气隙3231和3232。应理解，变压器的漏磁产生的磁场强度，根据公式H＝NI/L计算得到。

如图15中的(a)所示，基于图14中的(b)所示的实施例，磁柱321上的气隙附近B点的漏磁的磁场强度H_B＝NI/(π*R)。

在图15中的(b)中，由于在第一磁柱323上设置了两个气隙，因此，变压器的漏磁在两个气隙均匀分布，但是变压器的漏磁不变，因此，对于两个气隙中的单个气隙而言，变压器的漏磁变为原来的一半，即NI/2，相对应的，第一磁柱323上气隙3231附近C点的漏磁的磁场强度为H_C＝NI/(2π*R)。

可以理解的是，相比于磁柱321上的气隙附近B点的漏磁的磁场强度，第一磁柱323上气隙3231附近C点的漏磁的磁场强度降低50％，有效降低了变压器的漏磁的磁场强度。

如此一来，本申请实施例可以通过增加变压器的磁芯上气隙的数量，可以减小变压器的漏磁的磁场强度，例如，将变压器的磁芯上气隙设置为4个，变压器的漏磁的磁场强度降低为原来的25％。因此，通过增加变压器的磁芯上气隙的数量，可有效降低了变压器的漏磁的磁场强度，从而提高了变压器工作过程中多路输出电压的稳定性，从而提高了一体化集成的开关电源中多路输出电压的稳定性。

然而，变压器的磁芯上气隙的数量增加，可能导致变压器的磁芯的生产过程变得复杂，变压器的装配过程也变得较为繁琐，提高了变压器的生产工艺复杂度。因此，本领域技术人员可以在兼顾变压器的输出电压稳定精度和变压器的生产工艺复杂度的基础上，综合确定变压器的磁芯的数量。

基于上述实施例中的变压器，本申请还提供了对变压器改进前后的测试数据。表3示出相关技术中变压器多路输出电源的输出电压的测试数据。

表3

当15V主负载的电流为由0逐渐增大时，变压器的多路输出电源的电压也逐渐增大。例如，当15V主负载的电流为0A时，风机驱动电路05供电电压UF为23.12V。当15V主负载的电流为0.6A时，风机驱动电路05供电电压UF为26.11V。

当15V主负载的电流为0.6A时，风机驱动电路05供电电压为26.11V，相比于风机驱动电路05的额定电压15V，超限(26.11-15)/15＝74％，也即，15V主负载的电流为0.6A时，风机驱动电路05供电电压为其额定电压的1.74倍，容易导致风机驱动电路05中的器件损坏。

表4所示本申请实施例提供的变压器多路输出电源的输出电压的测试数据。

表4

当15V主负载的电流为由0逐渐增大时，变压器的多路输出电源的电压基本不变。例如，当15V主负载的电流为0A时，风机驱动电路05供电电压UF为19.01V。当15V主负载的电流为0.3A时，风机驱动电路05供电电压UF为19.50V。相比于变压器改进前的测试数据，风机驱动电路05供电电压UF的增加值减小，提高了变压器的多路输出电压的稳定性。

当15V主负载的电流为0.3A时，风机驱动电路05供电电压为19.5V，相比于风机驱动电路05的额定电压15V，超限(19.5-15)/15＝30％，也即，改进后的变压器减小了风机驱动电路05供电电压，使得风机驱动电路05可以正常工作，保证了开关电源的安全运行。

可选的，本申请实施例还提供一种电路基板，该电路基板包括上述实施例中所述的变压器。

可选的，本申请实施例还提供一种开关电源，该开关电源包括上述实施例中所述的电路基板。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。