ITAN20100074A1

ITAN20100074A1 - BOBBIN FOR RESONANT TRANSFORMERS

Info

Publication number: ITAN20100074A1
Application number: IT000074A
Authority: IT
Inventors: Roberto Volpini
Original assignee: Magnetica Di Roberto Volpini
Priority date: 2010-05-12
Filing date: 2010-05-12
Publication date: 2011-11-13

Description

Descrizione avente per titolo: Rocchetto per trasformatori risonanti Description entitled: Spool for resonant transformers

La presente invenzione ha per oggetto un rocchetto per trasformatori di alimentatori a commutazione risonanti. The present invention relates to a spool for resonant switching power supply transformers.

I rocchetti per questo tipo di applicazione sono noti per la realizzazione del valore di induttanza dispersa intrinseca, tramite un separatore plastico tra lato primario e lato secondario. The reels for this type of application are known for the realization of the intrinsic dispersed inductance value, by means of a plastic separator between the primary side and the secondary side.

La soluzione prevista nell'arte nota è quella di posizionare uno o più avvolgimenti primari su una delle due cavità del rocchetto e sull'altra posizionare uno o più avvolgimenti secondari. The solution envisaged in the known art is to position one or more primary windings on one of the two cavities of the reel and on the other to position one or more secondary windings.

Ovviamente, per garantire l'isolamento dielettrico richiesto normativamente, la dimensione degli avvolgimenti deve essere tale da realizzare in aria le distanze superficiali richieste. Obviously, to ensure the dielectric insulation required by law, the size of the windings must be such as to achieve the required surface distances in the air.

Secondo l'arte nota la disposizione del nucleo rispetto al piano di appoggio dei terminali può essere indifferentemente verticale o orizzontale. According to the known art, the arrangement of the core with respect to the support plane of the terminals can be indifferently vertical or horizontal.

L'inconveniente di questa soluzione è che, per garantire l'isolamento dielettrico richiesto dalle norme di sicurezza, è necessario utilizzare delle geometrie di nuclei e rocchetti di dimensioni maggiori rispetto a quelle effettivamente richieste dalla potenza da trasferire. The drawback of this solution is that, in order to guarantee the dielectric isolation required by the safety standards, it is necessary to use core and reel geometries that are larger than those actually required by the power to be transferred.

Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un rocchetto per alimentatori a commutazione molto compatto, realizzato altresì nel rispetto delle norme di sicurezza. The object of the present invention is to provide a very compact reel for switching power supplies, also made in compliance with safety standards.

L'invenzione consegue il suddetto scopo con un rocchetto disegnato per alloggiare gli avvolgimenti primari e gli avvolgimenti secondari, nelle due cavità realizzate, rispettando l'isolamento dielettrico tramite due gusci di protezione, appositamente disegnati per rispettare le distanze superficiali, tra gli avvolgimenti ed il nucleo, realizzando con la terza cavità il valore di induttanza dispersa. The invention achieves the above purpose with a spool designed to house the primary windings and the secondary windings, in the two cavities made, respecting the dielectric insulation by means of two protection shells, specially designed to respect the surface distances, between the windings and the core, realizing with the third cavity the value of dispersed inductance.

Il vantaggio di questa invenzione risiede nella presenza di una terza cavità realizzata nella parte centrale del rocchetto, tramite la quale si evita che il flusso disperso del traferro, realizzato nel nucleo, possa incrementare la temperatura di lavoro degli avvolgimenti. The advantage of this invention lies in the presence of a third cavity made in the central part of the reel, through which the dispersed flux of the air gap, made in the core, is prevented from increasing the working temperature of the windings.

Un altro vantaggio di questa invenzione risiede nel fatto che, modificando la dimensione della terza cavità, si può regolare e controllare il valore dell'induttanza dispersa. Another advantage of this invention lies in the fact that, by modifying the size of the third cavity, the value of the dispersed inductance can be adjusted and controlled.

Una questione importante nella realizzazione di alimentatori a commutazione risonanti che non sempre ha facile soluzione, riguarda l'alimentazione dei dispositivi di controllo integrati, spesso indicata come auto alimentazione. Lo scopo è quello di fornire a questi dispositivi l'energia opportuna per il loro funzionamento. An important issue in the realization of resonant switching power supplies that does not always have an easy solution, concerns the power supply of integrated control devices, often referred to as self-supply. The purpose is to provide these devices with the appropriate energy for their operation.

Usualmente in letteratura si interviene introducendo sul lato primario un avvolgimento ausiliario. Usually in the literature one intervenes by introducing an auxiliary winding on the primary side.

Il segnale in uscita a tale avvolgimento dipenderà fortemente sia dalla tensione applicata sul primario, sia dal valore che assume il carico al secondario. Infatti il segnale in ingresso al primario è ripartito tra l'induttanza magnetizzante e quella dispersa. Forti variazioni di carico producono altrettanto ampie variazioni delle energie possedute dalle due induttanze e dunque ampie variazioni del flusso magnetico che si concatena con l'avvolgimento ausiliario. Il risultato finale sarà un segnale ausiliario fortemente variabile in tensione. The output signal to this winding will strongly depend both on the voltage applied to the primary and on the value assumed by the load on the secondary. In fact, the input signal to the primary is divided between the magnetizing inductance and the dispersed one. Strong variations in load produce equally large variations in the energies possessed by the two inductances and therefore large variations in the magnetic flux that links up with the auxiliary winding. The final result will be a highly variable auxiliary signal in voltage.

E' evidente che un tale segnale per poter essere utilizzato, dovrà essere raddrizzato, stabilizzato ed infine regolato al valore desiderato. Questo ultimo processo viene usualmente realizzato con un regolatore lineare. L'insieme dei dispositivi appena elencati fanno parte di quello che è usualmente conosciuto come circuito di alimentazione ausiliaria. It is evident that in order for such a signal to be used, it must be rectified, stabilized and finally adjusted to the desired value. This last process is usually carried out with a linear regulator. The set of devices listed above are part of what is usually known as an auxiliary power supply circuit.

Un modo per poter ridurre drasticamente la complessità dei circuiti di alimentazione ausiliaria nei convertitori risonanti può essere quello di spostare l'avvolgimento ausiliario sul lato secondario. Infatti in questo modo, grazie alla regolazione portata a termine dal controllore stesso, la tensione di auto alimentazione può essere mantenuta al livello desiderato senza la necessità di utilizzare un regolatore lineare ausiliario. One way to drastically reduce the complexity of auxiliary power circuits in resonant converters can be to move the auxiliary winding to the secondary side. In fact in this way, thanks to the regulation carried out by the controller itself, the self-supply voltage can be maintained at the desired level without the need to use an auxiliary linear regulator.

Le caratteristiche ed i vantaggi dell'invenzione risultano più evidenti nelle figure (1) - (9) presenti nell'allegato 01. The characteristics and advantages of the invention are more evident in figures (1) - (9) present in attachment 01.

Claims

Claims Spool (7) for resonant switching power supplies, characterized in that said spool (7) is used in conjunction with a core and which can be both smaller and larger than the one shown in the figures in attachment 01. Spool (7) according to the preceding claim, characterized in that the central cavity (4) can be empty or filled with plastic material. Reel (7) according to one or more of the preceding claims, characterized in that the arrangement of the reel, with respect to the supporting surface, can be either vertical or horizontal. Spool (7) according to one or more of the preceding claims, characterized in that three or more cavities (4) can be made for housing the windings. Spool (7) according to one or more of the preceding claims, characterized in that the insulation shells (1) (2) (3) can be made of both rigid and semi-rigid or flexible material. Spool (7) according to one or more of the preceding claims, characterized in that the two shells (1) (2) (3) can be replaced by a shell made in a single solution. Spool (7) according to one or more of the preceding claims, characterized in that the size of the central cavity can be varied to control the value of the dispersed inductance. Spool (7) according to one or more of the preceding claims, characterized in that the presence of the third cavity, located in the area where the air gap is present, which can be positioned differently from the center, contributes to the reduction of the working temperature. Spool (7) according to one or more of the preceding claims, used in resonant converters with intrinsic dispersed inductance and auxiliary winding, which can be used for self-supply and simultaneously for primary regulation, located on the secondary side. Spool (7) according to one or more of the preceding claims, consisting of three delimited cavities by two disks A and B, as shown in figures 8, 9, which respectively delimit the cavity A primary, A - B the intermediate cavity and B the secondary cavity. Disc B can be equipped with a V notch visible in figure 9, which allows to position the auxiliary winding underneath the secondary winding, thus ensuring a better heat exchange of the winding secondary, while maintaining a correct coupling between the two.