赵德琦 (中国广东省深圳市南山区西丽镇红花岭工业北区A4栋东座六楼, Guangdong 5, 518055, CN)
深圳市欣锐特科技有限公司 (中国广东省深圳市南山区西丽镇红花岭工业北区A4栋东, Guangdong 5, 518055, CN)
ZHAO, Deqi (6/F East Block, A4 Building Honghualing North Industrial Park Xili Town Nanshan Distric, Shenzhen Guangdong 5, 518055, CN)
| 权 利 要 求 1、 一种变压器， 包括骨架（1)、 磁芯 （2)和绕组（3), 其特征在于， 所述骨架（1 ) 的脊骨 （10)为两端开口的中空柱状结构， 其侧壁在两端开 口处垂直延伸， 形成环状槽体结构 （11 ); 所述绕组（3)缠绕于所述环状槽体结构 （11 ) 中； 所述磁芯 （2) 为两端开口的 "曰" 字型盒体结构， 其外围从四面包裹脊骨 ( 10)和绕组（3), 磁芯 （2) 的中间部分套设在中空的脊骨 （10) 中。 2、 如权利要求 1所述的变压器， 其特征在于， 脊骨 （10) 为扁平的、 两端 开口的中空柱状结构。 3、如权利要求 1所述的变压器，其特征在于，所述变压器还包括引脚（ 12), 引脚（12) 固定在脊骨 （10) 的一端， 从磁芯 （2)形成的盒体结构的开口处引 出； 所述引脚（12) 与绕组（3)连接。 4、 如权利要求 1 所述的变压器， 其特征在于， 所述磁芯 (2) 由两块截面 为 "E" 字型的磁体构成， 两块磁体的中间部分分别从所述脊骨（10)的两个开 口端套入、 对接， 构成两端开口的、 截面为 "曰" 字型盒体结构。 5、 如权利要求 4所述的变压器， 其特征在于， 两端开口的 "曰" 字型盒体 结构的磁芯 （2), 在其两端开口处向内收紧， 缩小两端开口的面积。 6、 如权利要求 2至 5中任一项所述的变压器， 其特征在于， 所述骨架（1 ) 为绝缘材料， 包括： 电木、 橡皮、 塑料、 玻璃、 陶瓷、 波纤、 尼龙等。 7、 如权利要求 2至 5中任一项所述的变压器， 其特征在于， 组成磁芯（2) 的两块磁体间通过粘性物质粘合、 或介质绑扎， 固定在骨架（1 )上。 8、 如权利要求 2至 5中任一项所述的变压器， 其特征在于， 所述绕组（3) 通过粘合物质粘合， 缠绕固定在环状槽体结构 （11 ) 中。 9、 一种 LED日光灯的开关电源， 所述开关电源容置于所述 LED日光灯的 灯管内， 其特征在于， 所述开关电源上设置有如权利要求 1至 8中任一项所述 的变压器。 10、 一种 LED日光灯， 其特征在于， 所述 LED日光灯中包括如权利要求 9 所述的开关电源。 |
本发明涉及电子应用领域， 尤其涉及一种变压器， 以及应用该变压器的开 关电源和 LED日光灯。 背景技术
电磁干扰 ( EMI, Electromagnetic Interference )是干扰电信号并降氐信号完 好性的电子噪音， EMI通常由电磁辐射发生源如马达、 变压器产生的。 自从电子 系统降噪技术在 70年代中期出现以来， 主要由于美国联邦通讯委员会在 1990年 和欧盟在 1992提出了对电子产品的有关规章， 要求各个公司确保它们的产品符 合严格的磁化系数和发射准则。 符合这些规章的产品称为具有电磁兼容性 EMC ( Electromagnetic Compatibility ) 。
EMI有传导干扰和辐射干扰两种。传导干扰是指 通过导电介质把一个电网络 上的信号耦合（干扰）到另一个电网络， 其干扰频率约为 9K一 30M。 辐射干扰 是指干扰源通过空间把其信号耦合（干扰）到 另一个电网络， 其干扰频率约为 30M— 300M。
在 PCB及系统设计中， 高频信号线、 集成电路的引脚、 各类接插件等都可能 成为具有天线特性的辐射干扰源， 能发射电磁波并影响其它系统或本系统内其 他子系统的正常工作。在上述这些可能会对其 它设备、 电网造成 EMI干扰的因素 中， 变压器是不可忽视的一个。
本发明人在实施本发明的过程中发现， 现有的各种带有变压器的电子设备， 由于受体积、 功率等方面的限制， 变压器的 EMC往往达不到要求的标准， 对其 它设备、 电网造成较大 EMI干扰。 发明内容
有鉴于此， 本发明实施例提供一种变压器， 以及应用该变压器的开关电源 和 LED日光灯， 可以在最小的体积下提供最大的功率， 而且具有更好的电磁兼 容性， 使用该变压器的电路和设备基本不会对其它设 备、 电网造成 EMI干扰。
为解决上述技术问题， 本发明提供一种变压器， 该变压器包括：
骨架 1、 磁芯 2和绕组 3,
所述骨架 1的脊骨 10为两端开口的中空柱状结构， 其侧壁在两端开口处垂 直延伸， 形成环状槽体结构 11;
所述绕组 3缠绕于所述环状槽体结构 11中；
所述磁芯 2为两端开口的 "曰" 字型盒体结构， 其外围从四面包裹脊骨 10 和绕组 3 , 磁芯 2的中间部分套设在中空的脊骨 10中。
其中， 脊骨 10为扁平的、 两端开口的中空柱状结构。
其中， 所述变压器还包括引脚 12, 引脚 12固定在脊骨 10的一端， 从磁芯 2形成的盒体结构的开口处引出； 所述引脚 12与绕组 3连接。
其中， 所述磁芯 2由两块截面为 "E" 字型的磁体构成， 两块磁体的中间部 分分别从所述脊骨 10的两个开口端套入、对接， 构成两端开口的、 截面为 "曰" 字型盒体结构。
其中， 所述两端开口的 "曰" 字型盒体结构的磁芯 2, 在其两端开口处向内 收紧， 缩小两端开口的面积。
其中， 所述骨架 1 为绝缘材料， 包括： 电木、 橡皮、 塑料、 玻璃、 陶瓷、 波纤、 尼龙等。
其中， 组成磁芯 2 的两块磁体间通过粘性物质粘合、 或介质绑扎， 固定在 骨架 1上。
其中， 所述绕组 3通过粘合物质粘合， 缠绕固定在环状槽体结构 11中。 同时， 本发明提供一种 LED日光灯的开关电源， 所述开关电源容置于所述
LED日光灯的灯管内， 所述开关电源上设置有上述变压器。
同时， 本发明提供一种 LED日光灯， 其特征在于， 所述 LED日光灯中包括 上述开关电源。
实施本发明提供的变压器， 以及应用该变压器的开关电源和 LED日光灯， 该变压器可以在最小的体积下提供最大的功率 。 同时， 该变压器由于磁芯外包 骨架和绕组线圈， 形成类似火柴盒结构， 这样绕组流过高频电流所产生的干扰 就被 "火柴盒" 式的磁芯所束缚， 从而在有效的空间内解决电磁干扰问题， 尤 其是在 LED日光灯这种需要两端进线的这种场合， 使用该变压器具有更好的电 磁兼容性， 大大降低了对其它设备、 电网造成 EMI干扰。 附图说明
图 1为传统的变压器结构示意图；
图 2为本发明提供的变压器（分解后） 的立体结构示意图；
图 3为本发明提供的变压器立体结构示意图；
图 4为本发明提供的变压器（分解后） 的多面视图；
图 5为本发明提供的 LED日光灯示意图；
图 6为一般的开关电源的结构示意图；
图 7为 LED日光灯的开光电源结构示意图。 具体实施方式
为使本发明的目的、 技术方案及优点更加清楚明白， 以下参照附图对本发 明实施例进一步详细说明。
参见图 1 , 为传统的变压器结构示意图， 图 la为组装图， 图 lb为分解图， 如图所示， 传统的变压器中， 大部分的绕组是棵露在外的， 变压器工作时的电 磁波无遮挡的向外辐射， 这是产生 EMI干扰重要因素。 同时， 我们可以看到， 在传统的变压器中， 真正被绕组缠绕的磁芯部分的截面积较小， 这就限制了该 变压器的功率不会很高。
而本发明提供的变压器则可以很好的解决上述 问题。 参见图 2, 为本发明提 供的变压器分解后的立体结构示意图， 如图 2所示， 该变压器包括：
骨架 1、 磁芯 2和绕组 3, 其特征在于，
所述骨架 1的脊骨 10为两端开口的中空柱状结构， 其侧壁在两端开口处垂 直延伸， 形成环状槽体结构 11;
所述绕组 3缠绕于所述环状槽体结构 11中；
所述磁芯 2为两端开口的 "曰" 字型盒体结构， 其外围从四面包裹脊骨 10 和绕组 3, 磁芯 2的中间部分套设在中空的脊骨 10中。 磁芯 2在其两端开口处 向内收紧， 缩小两端开口的面积， 进一步减少绕组 3 的棵露面积， 达到更好的 屏蔽效果。
进一步的， 脊骨 10为扁平的、 两端开口的中空柱状结构。 例如， 脊骨 10 为中空圆柱形， 则该中空圆柱的高应当小于其直径； 脊骨 10为中空立方柱形， 则该中空立方柱的高应当小于其底面的长度。
以下结合图 3和图 4, 更为详细的描述本发明实施例提供的变压器结 构， 图 3为本发明提供的变压器立体结构示意图，图 4为本发明提供的变压器分解后的 多面视图。 如图所示：
该变压器包括骨架 1、 磁芯 2和绕组 3, 所述骨架 1的脊骨 10为两端开口 的中空柱状结构， 其侧壁在两端开口处垂直延伸， 形成环状槽体结构 11; 所述 绕组 3缠绕于所述环状槽体结构 11中； 所述磁芯 2为两端开口的、截面为 "曰" 字型盒体结构， 其外围从四面包裹脊骨 10和绕组 3, 磁芯 2的中间部分套设在 中空的脊骨 10中。
更进一步的， 脊骨 10为两端开口的中空柱状结构， 包括中空的圆柱和多棱 柱。 但需要说明的是， 在本发明中， 各种中空柱状结构的高度都小于其宽度或 直径。 这样， 保证了本实施例提供的变压器中， 从脊骨 10中穿过的磁芯截面积 远大于传统变压器磁芯的面积， 使得在变压器体积相同的情况下， 本发明提供 的变压器功率高于现有变压器。
优选的， 本实施例提供的变压器还包括引脚 12, 引脚 12固定在脊骨 10的 一端， 从磁芯 2形成的盒体结构的开口处引出， 引脚 12与绕组 3连接。
更为具体的， 在本实施例中， 磁芯 2由两块截面为 "E" 字型的磁体构成， 两块磁体的中间部分分别从所述脊骨 10的两个开口端套入、 对接， 构成闭合盒 体结构的磁芯 2。
磁芯 的外壳接近于两端开口的矩形， 内部一条与脊骨 10中空部分形状契 合的磁体从脊骨 10中穿过。 由于磁芯 2外包骨架 1和绕组 3, 形成类似火柴盒 的结构， 只在二端留出了很少的开放空间供骨架延伸和 绕组进出线， 这样绕组 流过高频电流所产生的干扰就被 "火柴盒" 式的磁芯所屏蔽， 不能继续向外界 发射， 有效降低了电磁干扰。
更为具体的， 所述骨架 1 为绝缘材料， 包括： 电木、 橡皮、 塑料、 玻璃、 陶瓷、 波纤、 尼龙等。 组成磁芯 2 的两块磁体间通过粘性物质粘合、 或介质绑 扎， 固定在骨架 1上。 绕组 3通过粘合物质粘合， 缠绕固定在环状槽体结构 11 中。
实施本发明提供的变压器， 不仅可以在最小的体积下提供最大的功率。 其 独特的结构， 使该变压器磁芯外包骨架和绕组线圈， 只在二端留出了很少的开 放空间供骨架延伸和绕组进出线， 形成类似火柴盒结构， 这样绕组流过高频电 流所产生的干扰就被 "火柴盒" 式的磁芯所束缚， 从而在有效的空间内解决电 磁干扰问题， 使用该变压器具有更好的电磁兼容性， 大大减少了对其它设备、 电网造成 EMI干扰。
本发明提供的变压器特别适应于在 LED日光灯的开关电源上使用。 参见图 5, 为本发明提供的 LED日光灯示意图。
发光二极管 LED, Lighting Emitting Diode日光灯现在已经开始逐渐替代现有 的日光灯。 为了能够兼容替代现有的水银管日光灯， LED日光灯的尺寸尽量与 现有水银管日光灯接近， 但是 LED日光灯原理与水银管日光灯原理却完全不同 。 图 5示出了现有的 LED日光灯灯管结构示意图， 该 LED日光灯灯管主要由一根半 圆形的铝挤压型材 5和一根半圆形的透明或半透明的 PC材质管 6咬合而成， 以及 装有 200-300颗 LED灯珠的 PCB板 7。 该半圆形的铝挤压型材 5和一根半圆形的透 明或半透明的 PC材质管 6可以咬合在一起，通过该两个部件咬合形成 与现有水 银管日光灯一样的圆管， 而 PCB板就贴在铝挤压型材上， 位于圆管的正中。 由于 LED灯珠需要直流供电，因此该类 LED日光灯需要装有一个开关电源把交流电转 化为直流电供给 LED灯珠。
为了与现有的水银管日光灯兼容， LED日光灯的尺寸与之尽量接近。 如日 关灯管直径是 30mm, 按照此规格设计的 LED日光灯也是 30mm, 但该类 LED日 光灯减去其外壳的厚度还有中间隔层的厚度， 留给开关电源的位置就只有一个 高度为 10mm的半圆空间了。 而本发明上一实施例中提供的变压器体积小、 功率 大， 在 LED日光灯开关电源中可以得到 4艮好的应用。
当然空间小的问题只是此开关电源的一个难点 ， 开关电源的另一个难点在 于电磁兼容设计。对于一般的开关电源， 常用的结构如图 6所示。 AC交流电输入 经过电源的 EMI滤波部分， 再到开关电源的主拓朴部分， 经过高频的开关变换， 形成直流输出供给负载。 而 LED日光灯用的开光电源， 其使用结构如图 7所示。 由于要替代传统的日光灯， 所以通常要求 AC交流电必须从日光灯管的两端 进入， 这样就必然有一根输入线从开关电源上走过， 由于空间有限， 这根线就 必然紧贴变压器穿过， 这样开关电源的干扰， 特别是变压器在高频开关时的干 扰， 就会绕过电源 EMI滤波部分， 直接干扰到 AC输入线上。 正因为如此， 此类 电源的 EMI特别难处理。
目前， 在 LED日光灯上使用最多的电源是采用非隔离式电 源， 即交流电通 过整流桥整流后形成一个将近 400V的直流电， 在通过降压恒流电路降低电压， 提供一个恒定电流给 LED灯珠。 非隔离式电源采用的器件较少， 而所用器件个 头也不大， 因此可以比较容易放进 LED日光灯电源中。 但是， 这种模式的电源 却又以下几个主要的缺点： 由于采用非隔离模式， 一旦电源发生故障， 就将导 致 AC整流过来的高压直接通过 LED灯珠， 从而导致 LED日光灯被烧毁， 这样就 很难通过相关的安规认证， 例如 UL。
目前的 LED日光灯也可以使用隔离式电源对 LED灯珠进行供电，但是该 LED 日光灯可以供电源的容置空间实在太小了。 这类变压器又往往体积偏大， 不符 合安装要求， 这样就带来了以下问题， 小的变压器磁芯尺寸无法做到大的功率， 而能做到大的功率的磁芯尺寸又无法直接容置 在 LED日光灯管中。 在加上其空 间和使用方法带来的电磁干扰 EMI问题，使得市面上很多隔离式开关电源都因 此 而过不了相关认证。
本发明提供的变压器， 因为体积小、 功率大， 所以可以 4艮好的应用于 LED 日光灯的开关电源中， 同时， 本发明提供的变压器， 具有良好的电气兼容性， 应用在 LED日光灯的开关电源， 可以有效的降低开关电源的 EMI。
当然， 应用上述开关电源的 LED日光灯， 同样可以获得良好的电气兼容性， 有效的降低开关电源的 EMI。
以上所列举的仅为本发明的较佳实施例而已， 当然不能以此来限定本发明 之权利范围， 因此依本发明权利要求所作的等同变化， 仍属本发明所涵盖的范 围。
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