CN110581008A - 射频变压器及电器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及变压器技术领域，提供一种射频变压器及电器，包括磁芯、初级线圈、第一次级线圈和第二次级线圈，初级线圈由第一导线卷绕而成，第一次级线圈由第二导线卷绕而成，第二次级线圈由第三导线卷绕而成；第一导线包括第一卷绕段和与第一卷绕段相连的第二卷绕段，第一卷绕段和第二卷绕段沿相反方向交错卷绕于磁芯上，第二导线沿第一卷绕段卷绕方向卷绕于磁芯上，第三导线沿第二卷绕段卷绕方向卷绕于磁芯上。本发明提供的射频变压器及电器，采用第二导线和第三导线分别随第一卷绕段和第二卷绕段沿反向交错卷绕在磁芯上，这样第一卷绕段和第二卷绕段的相似性较高，从而能够在降低传输损耗的同时使信号强度实现平均分配。
Description
技术领域
本发明属于变压器技术领域，更具体地说，是涉及一种射频变压器及电器。
背景技术
射频变压器利用电磁感应原理与传输线原理相结合的方式进行工作。现有的线绕变压器的绕制方式中一种是初、次级之间分开绕制，另一种是初、次级之间采用双线并绕的方式进行绕制。第一种绕制方式绕制的变压器，其杂散电容大，使得插入损耗值大，影响产品的传输效率；第二种绕制方式绕制的变压器，其输出端之间的电阻差异大、电容差异大，幅度平衡度值及相位平衡度值大，导致信号强度不能进行平均分配，并导致信号在输出端口之间相对于输入端口之间的相移量出现较大的起伏，从而影响信号能的传输。这两种变压器无法在降低传输损耗的同时使信号强度平均分配。
发明内容
本发明的目的在于提供一种射频变压器，包括但不限于解决现有技术中的变压器无法在降低传输损耗的同时使信号强度平均分配的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种射频变压器，包括磁芯、初级线圈、第一次级线圈和第二次级线圈，所述初级线圈由第一导线卷绕而成，所述第一次级线圈由第二导线卷绕而成，所述第二次级线圈由第三导线卷绕而成；所述第一导线包括第一卷绕段和与所述第一卷绕段相连的第二卷绕段，所述第一卷绕段和所述第二卷绕段沿相反方向交错卷绕于所述磁芯上，所述第二导线沿所述第一卷绕段卷绕方向卷绕于所述磁芯上，所述第三导线沿所述第二卷绕段卷绕方向卷绕于所述磁芯上。
进一步地，所述第一卷绕段与所述第二导线形成双绞线结构，所述第二卷绕段与所述第三导线形成双绞线结构。
进一步地，所述磁芯上设有供所述第一卷绕段和所述第二卷绕段交替穿过的两个绕线孔，所述第一卷绕段与所述第二卷绕段相连位置位于两个所述绕线孔之间的对称面上。
进一步地，所述磁芯外设有绝缘涂层，所述磁芯的边缘设有倒角。
进一步地，所述磁芯为锰锌铁氧体。
进一步地，所述射频变压器还包括支撑所述磁芯的壳体，所述壳体上设有分别连接所述初级线圈两端、所述第一次级线圈两端和所述第二次级线圈两端的多个端电极。
可选地，所述第一次级线圈靠近所述第一卷绕段与所述第二卷绕段相连位置的一端向外伸出形成第一引线，所述第一次级线圈的另一端向外伸出形成第二引线；所述第二次级线圈靠近所述第一卷绕段与所述第二卷绕段相连位置的一端向外伸出形成第三引线，所述第二次级线圈的另一端向外伸出形成第四引线；所述第二引线和所述第四引线与同一所述端电极连接。
可选地，所述第一次级线圈靠近所述第一卷绕段与所述第二卷绕段相连位置的一端向外伸出形成第一引线，所述第一次级线圈的另一端向外伸出形成第二引线；所述第二次级线圈靠近所述第一卷绕段与所述第二卷绕段相连位置的一端向外伸出形成第三引线，所述第二次级线圈的另一端向外伸出形成第四引线；所述第一引线和所述第三引线与同一所述端电极连接。
进一步地，所述端电极外层镀金。
本发明还提供一种电器，包括所述的射频变压器。
本发明提供的射频变压器及电器，采用第一卷绕段和第二卷绕段反向交错卷绕在磁芯上，第一次级线圈沿第一卷绕段卷绕方向卷绕在磁芯上，第二次级线圈沿第二卷绕段卷绕方向卷绕在磁芯上，这样第一卷绕段和第二卷绕段的相似性较高，第一次级线圈和第二次级线圈同时与初级线圈的第一卷绕段和第二卷绕段进行双线并绕，使得同一匝第一次级线圈、第一卷绕段、第二次级线圈和第二卷绕段在磁芯上卷绕的位置、尺寸和形状基本一致，从而能够在降低传输损耗的同时使信号强度实现平均分配。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的射频变压器的电路结构示意图；
图2为本发明实施例提供的第一导线与第二导线形成绞线结构的示意图；
图3为本发明实施例提供的第一导线与第二导线和第三导线形成绞线结构的示意图；
图4为本发明实施例提供的线圈卷绕第1-2匝时的示意图；
图5为本发明实施例提供的线圈卷绕第2-3匝时的示意图；
图6为本发明实施例提供的线圈和磁芯的示意图；
图7为本发明实施例提供的磁芯的正视图；
图8为本发明实施例提供的射频变压器的仰视图；
图9为本发明实施例提供的射频变压器的俯视图；
图10为本发明实施例提供的射频变压器的测试图谱；
图11为现有产品中的射频变压器的测试图谱。
其中，图中各附图标记：
10—磁芯、101—绕线孔、21—初级线圈、210—第一导线、211—第一卷绕段、212—第二卷绕段、22—第一次级线圈、220—第二导线、2211—第一引线、2212—第二引线、23—第二次级线圈、230—第三导线、2311—第三引线、2312—第四引线、31—壳体、32—端电极。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请一并参阅图4至图6，现对本发明提供的射频变压器进行说明。所述射频变压器，包括磁芯10(请一并参阅图7)、初级线圈21、第一次级线圈22和第二次级线圈23。初级线圈21由第一导线210(请一并参阅图2)卷绕而成，第一次级线圈22由第二导线220(请一并参阅图2)卷绕而成，第二次级线圈23由第三导线230(请一并参与图3)卷绕而成。第一导线210包括第一卷绕段211和第二卷绕段212，第一卷绕段211和第二卷绕段212相连，第一卷绕段211和第二卷绕段212沿相反方向交错卷绕在磁芯10上。第二导线220沿第一卷绕段211卷绕方向卷绕在磁芯10上，第三导线230沿第二卷绕段212卷绕方向卷绕在磁芯10上。即：第一卷绕段211卷绕半匝时，第二卷绕段212沿反向卷绕半匝，第一卷绕段211的未卷绕部分与第二卷绕段212的未卷绕部分相交；继续卷绕至第一卷绕段211卷绕一匝时，第二卷绕段212反向卷绕一匝，二者未卷绕部分再次相交；按照该次序逐层卷绕，直至初级线圈21和次级线圈卷绕完成。这样能够使得第一次级线圈22的每一匝大小和位置与第二次级线圈23对应的一匝接近，使得第一初级线圈21和第二初级线圈21具有较高的均匀性和对称性。现有技术中的初级线圈与次级线圈双线并绕时，初级线圈和次级线圈由内至外转圈变大，这使得一个次级线圈位于另一个次级线圈的内侧，导致两个次级线圈的卷径差异大，其内外两个次级线圈中的磁通等不一致，进而导致信号能量分配不均匀。而本申请中的射频变压器，由于将初级线圈21分成第一卷绕段211和第二卷绕段212，第一导线210由中间至两端逐圈卷绕，即第一卷绕段211和第二卷绕段212同时卷绕，两部分的卷径同时扩大，从而实现保障了初级线圈21两段的对称性较好。而第一次级线圈22与第一卷绕段211采用双线并绕，第二次级线圈23和第二卷绕段212采用双线并绕，使得第一次级线圈22和第一卷绕段211形成近似一样的线圈结构，第二次级线圈23和第二卷绕段212也形成近似一样的线圈结构，从而使得第一次级线圈22和第二次级线圈23的结构大小相近(近似镜像对称)，第一次级线圈22和第二次级线圈23中的电阻、电容接近一致，使得幅度平衡值和相位平衡值较小，信号能够在射频变压器中平均分配，由于第一初级线圈21和第二初级线圈21之间相同匝对应在一起，继而降低了信号在输出端口之间相对输入端口之间的相移量波动幅度。这样就使得该射频变压器在降低传输损耗的同时，确保了信号分配较均衡。
进一步地，请一并参阅图2及图3，作为本发明实施例提供的射频变压器的一种具体实施方式，第一卷绕段211与第二导线220形成双绞线结构，第二卷绕段212与第三导线230形成双绞线结构，采用双绞线结构能够使得第一卷绕段211和第二卷绕段212卷绕过程中，第二导线220与第一卷绕段211保持一致，第三导线230与第二卷绕段212保持一致，一方面确保了第二导线220与第一卷绕段211位置和尺寸的一致性、以及第三导线230与第二卷绕段212位置和尺寸的一致性，另一方面方便第一导线210、第二导线220和第三导线230的卷绕，避免卷绕过程中第二导线220与第一卷绕段211分开或第三导线230与第二卷绕段212分开。
当然地，第一卷绕段211与第二导线220形成双排线结构，第二卷绕段212与第三导线230形成双排线结构，采用双排线结构的好处在于能够减小第一导线210、第二导线220和第三导线230的长度，降低匝间间隙。
更进一步地，在该双绞线结构或双排线结构之间可以通过胶层或者漆包层将第一导线210分别与第二导线220和第三导线230固定在一起，避免卷绕过程中卷绕过程中第二导线220与第一卷绕段211分开或第三导线230与第二卷绕段212分开。
优选地，第一导线210、第二导线220和第三导线230为H级的聚氨酯漆包铜线，采用H级的聚氨酯漆包铜线一方面绝缘性能优异，能够避免各匝之间漏电或断路。同时，能够使得第一导线210、第二导线220和第三导线230表层的漆层均匀，使得第一次级线圈22与第一卷绕段211的电容和第二次级线圈23与第二卷绕段212之间的电容差异较小。
进一步地，请一并参阅图4至图6，作为本发明实施例提供的射频变压器的一种具体实施方式，磁芯10上设有两个绕线孔101(请一并参阅图7)，第一卷绕段211和第二卷绕段212沿反向交替穿过两个绕线孔101，第一卷绕段211和第二卷绕段212相连的位置位于两个绕线孔101之间的对称面上。采用两个绕线孔101，便于在卷绕过程中定位第一卷绕段211和第二卷绕段212的位置，从而能够保障第一卷绕段211与第二卷绕段212位置和尺寸接近。将第一卷绕段211和第二卷绕段212连接位置设置在两个绕线孔101的对称面上，一方面便于初级线圈21和次级线圈的引线，另一方面便于第一卷绕段211和第二卷绕段212连接位置(即起始位置)的控制，确保第一卷绕段211和第二卷绕段212的定位。
优选地，磁芯10为对称结构，磁芯10采用对称结构，可避免初级线圈21的两端位置不对称，或第一次级线圈22的两端与第二次级线圈23的两端位置不对称，而影响射频变压器的幅度平衡值和相位平衡值。
进步地，磁芯10外设有绝缘涂层，采用绝缘涂层能够起到阻隔第一导线210、第二导线220和第三导线230，避免线圈在高频电流作用下与磁芯10导通，致使线圈短路。
优选地，磁芯10的边缘设于倒角，采用倒角能够避免第一导线210、第二导线220和第三导线230卷绕过程中，被磁芯10刮伤，防止其绝缘层破损影响线圈性能。
优选地，第二导线220和第三导线230在磁芯10上的卷绕长度和匝数均相等。采用相同的匝数和长度，能够避免由于第一次级线圈22和第二次级线圈23的匝数差异，或第二导线220与第三导线230长度差异影响第一次级线圈22和第二次级线圈23的相似程度，使得第一次级线圈22和第二次级线圈23的电阻完全一致，电容差异小(仅与各匝之间的位置差异相关)。
优选地，第一卷绕段211和第二卷绕段212的长度和在磁芯10上的卷绕匝数相等。这样能够减小初级线圈21上第一卷绕段211和第二卷绕段212之间的差异，减小其对第一次级线圈22和第二次级线圈23与初级线圈21之间电容造成的差异，同时，能够使得第一次级线圈22和第二次级线圈23集中在初级线圈21上，且具有较好的对称性，减小射频变压器的杂散电容和插入损耗。
优选地，磁芯10为锰锌铁氧体。采用锰锌铁氧体使得磁芯10具有较高的居里温度，从而能够较为有效地避免外部磁场的干扰，保障射频变压器的可靠性。
进一步地，请一并参阅图8及图9，作为本发明实施例提供的射频变压器的一种具体实施方式，射频变压器还包括支撑磁芯10的壳体31，壳体31上设有多个端电极32，多个端电极32分别连接初级线圈21两端、第一次级线圈22两端和第二次级线圈23两端，以实现各线圈与外部电路的连通。
更进一步地，壳体31罩设在磁芯10、初级线圈21、第一次级线圈22和第二次级线圈23外部，这样壳体31能够起到保护初级线圈21、第一次级线圈22和第二次级线圈23的作用，避免在射频变压器安装过程中损伤线圈，影响射频变压器的使用寿命。
进一步地，请一并参阅图4、图6及图9，作为本发明实施例提供的射频变压器的一种具体实施方式，第一次级线圈22靠近第一卷绕段211与第二卷绕段212相连位置的一端向外伸出形成第一引线2211，第一次级线圈22的另一端向外伸出形成第二引线2212；第二次级线圈23靠近第一卷绕段211与第二卷绕段212相连位置的一端向外伸出形成第三引线2311，第二次级线圈23的另一端向外伸出形成第四引线2312。采用四个向外伸出形成的引线，便于对第一次级线圈22和第二次级线圈23的整理，使得两个次级线圈的位置保持对应，且各匝的紧密程度相当，以便减小由于各匝形状位置差异影响相位平衡度或幅度平衡度。
更进一步地，第二引线2212和第四引线2312与同一端电极32连接；或者，第一引线2211和第三引线2311与同一端电极32连接。即，第一次级线圈22和第二次级线圈23卷绕于内侧的两端连接，或者卷绕于外侧的两端连接，这样可以通过与之连接的端电极32连接电路中的负极，形成一个公用的负极。
更进一步地，端电极32外层镀金。采用端电极32镀金，可以减少产品在高频段的传输损耗。
具体地，端电极32嵌入壳体31上，采用嵌入式固定端电极32，有利于端电极32与外部电路(如电路板)的焊接固定，便于实现射频变压器的模块化安装。
优选地，壳体31采用电木材质制成，采用电木材质，具由较好的耐高温性能、绝缘性能和阻燃性能，能够提升产品的安全性能和稳定性。
更进一步地，壳体31与线圈和磁芯10之间通过粘结胶固定，采用粘结胶固定能提高射频变压器的抗震动、抗冲击性能，防止射频变压器失效。优选地，粘结胶为环氧树脂胶。采用环氧树脂胶具有较好的绝缘、阻燃、防潮和防水作用，能够提高射频变压器的安全性能和稳定性能。
请一并参阅图10及图11，下面对本发明实施例提供的射频变压器的测试图结果进行说明，其中，Trc1-Sds21表示插入损耗与频率之间的曲线关系，Trc3-Imb21表示幅度平衡度与频率之间的曲线关系，Trc3-Imb21Phase表示相位平衡度与频率之间的曲线关系，Trc4-Sss11表示回波损耗与频率之间的曲线关系。显然地，本发明实施例提供的射频变压器的测试图谱(图10)与现有射频变压器产品的测试图谱(图11)比较，可以发现频率在400kHz-1.0MHz内时，二者插入损耗值相差不大，但频率在400MHz-800MHz内时，现有的射频变压器产品的插入损耗迅速增加并大幅度超过本发明提供实施例提供的射频变压器的插入损耗，可见，本发明实施例提供的射频变压器在高频时，插入损耗较小，且较为稳定。相似地，在高频时，现有射频变压器产品中的幅度平衡值和相位平衡值会明显增大，并超过本发明实施例提供的射频变压器的测试结果，其增长幅度显著大于本发明提供射频变压器测试结果的增长幅度，本发明实施例提供的射频变压器在高频段的相位平衡度和幅度平衡度更为稳定。频率在400MHz-800MHz内时，本发明实施例提供的射频变压器回波损耗的测试结果要明显大于现有产品中的射频变压器的测试结果，也说明该产品在高频时性能更加优异。现有的射频变压器存在的传输损耗和信号强度分配不均是在频率越高时越为突出，本申请中的射频变压器主要是减小了高频情况下频率增高时对射频变压器产生的影响，如趋肤效应等，使得射频变压器在频率升高时性能也较为稳定。
本发明还提供一种电器，包括上述的射频变压器。采用该射频变压器能够降低第一次级线圈和第二次级线圈的电阻和电容差异，使得信号分配更加平衡，优化产品的幅度平衡度和相位平衡度，减小杂散电压和插入损耗。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种射频变压器，其特征在于：包括磁芯、初级线圈、第一次级线圈和第二次级线圈，所述初级线圈由第一导线卷绕而成，所述第一次级线圈由第二导线卷绕而成，所述第二次级线圈由第三导线卷绕而成；所述第一导线包括第一卷绕段和与所述第一卷绕段相连的第二卷绕段，所述第一卷绕段和所述第二卷绕段沿相反方向交错卷绕于所述磁芯上，所述第二导线沿所述第一卷绕段卷绕方向卷绕于所述磁芯上，所述第三导线沿所述第二卷绕段卷绕方向卷绕于所述磁芯上。
2.根据权利要求1所述的射频变压器，其特征在于：所述第一卷绕段与所述第二导线形成双绞线结构，所述第二卷绕段与所述第三导线形成双绞线结构。
3.根据权利要求1所述的射频变压器，其特征在于：所述磁芯上设有供所述第一卷绕段和所述第二卷绕段交替穿过的两个绕线孔，所述第一卷绕段与所述第二卷绕段相连位置位于两个所述绕线孔之间的对称面上。
4.根据权利要求1所述的射频变压器，其特征在于：所述磁芯外设有绝缘涂层，所述磁芯的边缘设有倒角。
5.根据权利要求1所述的射频变压器，其特征在于：所述磁芯为锰锌铁氧体。
6.根据权利要求1至5任一项所述的射频变压器，其特征在于：所述射频变压器还包括支撑所述磁芯的壳体，所述壳体上设有分别连接所述初级线圈两端、所述第一次级线圈两端和所述第二次级线圈两端的多个端电极。
7.根据权利要求6所述的射频变压器，其特征在于：所述第一次级线圈靠近所述第一卷绕段与所述第二卷绕段相连位置的一端向外伸出形成第一引线，所述第一次级线圈的另一端向外伸出形成第二引线；所述第二次级线圈靠近所述第一卷绕段与所述第二卷绕段相连位置的一端向外伸出形成第三引线，所述第二次级线圈的另一端向外伸出形成第四引线；所述第二引线和所述第四引线与同一所述端电极连接。
8.根据权利要求6所述的射频变压器，其特征在于：所述第一次级线圈靠近所述第一卷绕段与所述第二卷绕段相连位置的一端向外伸出形成第一引线，所述第一次级线圈的另一端向外伸出形成第二引线；所述第二次级线圈靠近所述第一卷绕段与所述第二卷绕段相连位置的一端向外伸出形成第三引线，所述第二次级线圈的另一端向外伸出形成第四引线；所述第一引线和所述第三引线与同一所述端电极连接。
9.根据权利要求6所述的射频变压器，其特征在于：所述端电极外层镀金。
10.一种电器，其特征在于：包括如权利要求1至9任一项所述的射频变压器。
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