具有调谐漏电感和共模噪声补偿的能量传递组件

摘要

公开了具有调谐漏电感和共模噪声补偿的能量传递组件。供用于谐振功率变换器的示例性能量传递组件包括绕安装在磁芯上的绕线管卷绕的第一绕组。第一绕组在沿绕线管长度最接近第一末端处具有第一数目的层，在沿绕线管长度最接近第二末端处具有第二数目的层。能量传递组件还包括绕绕线管卷绕的第二绕组。第二绕组在沿绕线管长度最接近第一末端处具有第三数目的层，在沿绕线管长度最接近第二末端处具有第四数目的层。第一和第二绕组被绕绕线管卷绕，使得它们中的一个的至少一部分与它们中的另一个的至少一部分绕绕线管交叠。第一和第二绕组之间的交叠度沿绕线管长度在第一和第二末端之间不均匀，使得第一与第三数目之比和第二与第四数目之比不相等。

权利要求

1.一种供用于谐振功率变换器的能量传递组件，包括：

第一绕组，其绕一个绕线管卷绕，该绕线管被安装在一个磁芯上，所述第一绕组在沿着所述绕线管的长度最接近于第一末端处具有第一数目的层，所述第一绕组在沿着所述绕线管的长度最接近于第二末端处具有第二数目的层；以及第二绕组，其绕所述绕线管卷绕，所述第二绕组在沿着所述绕线管的长度最接近于所述第一末端处具有第三数目的层，所述第二绕组在沿着所述绕线管的长度最接近于所述第二末端处具有第四数目的层，其中所述第一绕组和第二绕组中的一个的至少一部分与所述第一绕组和第二绕组中的另一个的至少一部分绕所述绕线管交叠，其中所述第一绕组和第二绕组之间的交叠度沿着所述绕线管的长度在所述第一末端和第二末端之间是不均匀的，使得所述第一数目与所述第三数目的比率和所述第二数目与所述第四数目的比率不相等。

2.根据权利要求1所述的能量传递组件，还包括一个隔离障壁，该隔离障壁位于所述第一绕组和第二绕组之间且环绕着所述绕线管，其中在所述隔离障壁与所述绕线管的轴线之间的距离沿着所述绕线管的长度而变化，所述第一绕组和第二绕组绕所述绕线管卷绕。

3.根据权利要求1所述的能量传递组件，其中所述第一绕组和第二绕组中的一个包括初级绕组，以及其中所述第一绕组和第二绕组中的另一个包括次级绕组。

4.根据权利要求1所述的能量传递组件，其中所述第一绕组和第二绕组中的至少一个包括多条金属线。

5.根据权利要求1所述的能量传递组件，其中所述第一绕组和第二绕组中的至少一个包括一个中心抽头。

6.根据权利要求1所述的能量传递组件，还包括一个共模噪声消除电路，该共模噪声消除电路耦合在所述第一绕组和第二绕组之间。

7.根据权利要求1所述的能量传递组件，还包括一个共模噪声消除电路，该共模噪声消除电路包括：第一电容耦合，其位于耦合至所述第一绕组的一个输入返回端子和耦合至所述第二绕组的一个次级返回端子之间；以及第二电容耦合，其位于耦合至所述第一绕组的所述输入返回端子和耦合至所述第二绕组的一个输出端子之间。

8.根据权利要求7所述的能量传递组件，其中耦合至所述第二绕组的所述输出端子是一个与耦合至所述第一绕组的一个输入端子同相的同相输出端子。

9.根据权利要求7所述的能量传递组件，其中耦合至所述第二绕组的所述次级返回端子是一个耦合至所述第二绕组的中心抽头端子。

10.根据权利要求7所述的能量传递组件，其中所述第一电容耦合包括具有第一电容的第一Y-cap电容器，所述第二电容耦合包括具有第二电容的第二Y-cap电容器，其中所述第一电容大于所述第二电容。

11.根据权利要求7所述的能量传递组件，其中所述第一电容耦合包括第一Y-cap电容器和第一非Y-cap电容器，其中所述第一Y-cap电容器和所述第一非Y-cap电容器在所述输入返回端子和耦合至所述第二绕组的所述次级返回端子之间提供第一总电容，以及其中所述第二电容耦合包括所述第一Y-cap电容器和一个第二非Y-cap电容器，其中所述第一Y-cap电容器和所述第二非Y-cap电容器在所述输入返回端子和耦合至所述第二绕组的所述输出端子之间提供第二总电容，其中所述第一总电容大于所述第二总电容。

12.根据权利要求11所述的能量传递组件，其中所述第一Y-cap电容器耦合至一个耦合在所述第一非Y-cap电容器和所述第二非Y-cap电容器之间的节点。

13.根据权利要求12所述的能量传递组件，还包括一个衰减元件，该衰减元件耦合至所述第一非Y-cap电容器和所述第二非Y-cap电容器。

14.根据权利要求13所述的能量传递组件，其中所述衰减元件包括一个耦合至所述第一非Y-cap电容器和所述第二非Y-cap电容器的阻抗。

15.根据权利要求1所述的能量传递组件，其中所述能量传递组件的内部磁电感被用作所述谐振功率变换器的第一电感，其中所述第一绕组的漏电感被用作所述谐振功率变换器的第二电感，以及其中耦合至所述第一绕组的一个电容器被用作所述谐振功率变换器的电容器。

16.一种功率变换器，包括：

开关电路，耦合至所述功率变换器的输入；

能量传递组件，耦合至所述开关电路，所述能量传递组件包括：

第一绕组，其耦合至所述开关电路并且绕一个绕线管卷绕，该绕线管被安装在一个磁芯上，所述第一绕组在沿着所述绕线管的长度最接近于第一末端处具有第一数目的层，所述第一绕组在沿着所述绕线管的长度最接近于第二末端处具有第二数目的层；以及第二绕组，其耦合至所述功率变换器的输出并且绕所述绕线管卷绕，所述第二绕组在沿着所述绕线管的长度最接近于所述第一末端处具有第三数目的层，所述第二绕组在沿着所述绕线管的长度最接近于所述第二末端处具有第四数目的层，其中所述第一绕组和第二绕组中的一个的至少一部分与所述第一绕组和第二绕组中的另一个的至少一部分绕所述绕线管交叠，其中所述第一绕组和第二绕组之间的交叠度沿着所述绕线管的长度在所述第一末端和第二末端之间是不均匀的，使得所述第一数目与所述第三数目的比率和所述第二数目与所述第四数目的比率不相等；以及谐振电路，其耦合至所述开关电路，所述谐振电路包括耦合至所述开关电路的第一电感和第二电感，其中所述第一电感是所述能量传递组件的内部磁电感，以及其中所述第二电感是所述第一绕组的漏电感。

17.根据权利要求16所述的功率变换器，其中所述谐振电路还包括一个耦合在所述开关电路和所述能量传递组件之间的电容器。

18.根据权利要求16所述的功率变换器，其中所述开关电路包括一个半桥电路，该半桥电路耦合在所述功率变换器的输入和所述能量传递组件之间。

19.根据权利要求16所述的功率变换器，其中所述能量传递组件还包括一个共模噪声消除电路，该共模噪声消除电路耦合在所述第一绕组和第二绕组之间。

20.根据权利要求16所述的功率变换器，其中所述能量传递组件还包括一个共模噪声消除电路，该共模噪声消除电路包括：第一电容耦合，其位于耦合至所述第一绕组的一个输入返回端子和耦合至所述第二绕组的一个次级返回端子之间；以及第二电容耦合，其位于耦合至所述第一绕组的所述输入返回端子和耦合至所述第二绕组的一个输出端子之间。

21.根据权利要求20所述的功率变换器，其中耦合至所述第二绕组的所述输出端子是一个与耦合至所述第一绕组的一个输入端子同相的同相输出端子。

22.根据权利要求20所述的功率变换器，其中耦合至所述第二绕组的所述次级返回端子是一个耦合至所述第二绕组的中心抽头端子。

23.根据权利要求20所述的功率变换器，其中所述第一电容耦合包括具有第一电容的第一Y-cap电容器，所述第二电容耦合包括具有第二电容的第二Y-cap电容器，其中所述第一电容大于所述第二电容。

24.根据权利要求20所述的功率变换器，其中所述第一电容耦合包括第一Y-cap电容器和第一非Y-cap电容器，其中所述第一Y-cap电容器和所述第一非Y-cap电容器在所述输入返回端子和耦合至所述第二绕组的所述次级返回端子之间提供第一总电容，以及其中所述第二电容耦合包括所述第一Y-cap电容器和一个第二非Y-cap电容器，其中所述第一Y-cap电容器和所述第二非Y-cap电容器在所述输入返回端子和耦合至所述第二绕组的所述输出端子之间提供第二总电容，其中所述第一总电容大于所述第二总电容。

25.根据权利要求24所述的功率变换器，其中所述第一Y-cap电容器耦合至一个耦合在所述第一非Y-cap电容器和所述第二非Y-cap电容器之间的节点。

26.根据权利要求25所述的功率变换器，还包括一个衰减元件，该衰减元件耦合至所述第一非Y-cap电容器和所述第二非Y-cap电容器。

27.根据权利要求26所述的功率变换器，其中所述衰减元件包括一个耦合至所述第一非Y-cap电容器和所述第二非Y-cap电容器的阻抗。

28.根据权利要求16所述的功率变换器，其中所述能量传递组件还包括一个隔离障壁，该隔离障壁位于所述第一绕组和第二绕组之间且环绕着所述绕线管，其中在所述隔离障壁与所述绕线管的轴线之间的距离沿着所述绕线管的长度而变化，所述第一绕组和第二绕组绕所述绕线管卷绕。

29.一种供用于谐振功率变换器的能量传递组件，包括：

第一绕组，其具有绕一个绕线管卷绕的第一数目的层，该绕线管被安装在一个磁芯上；

以及

第二绕组，其具有绕所述绕线管卷绕的第二数目的层，其中绕所述绕线管卷绕的所述第一绕组的所述第一数目的层和所述第二绕组的所述第二数目的层沿着所述绕线管的长度而变化，其中所述第一绕组和第二绕组中的一个的至少一部分与所述第一绕组和第二绕组中的另一个的至少一部分绕所述绕线管交叠；以及共模噪声消除电路，其耦合在所述第一绕组和第二绕组之间。

30.根据权利要求29所述的能量传递组件，还包括一个隔离障壁，该隔离障壁位于所述第一绕组和第二绕组之间且环绕着所述绕线管，其中在所述隔离障壁与所述绕线管的轴线之间的距离沿着所述绕线管的长度而变化，所述第一绕组和第二绕组绕所述绕线管卷绕。

31.根据权利要求29所述的能量传递组件，其中所述第一绕组和第二绕组中的一个包括初级绕组，以及其中所述第一绕组和第二绕组中的另一个包括次级绕组。

32.根据权利要求29所述的能量传递组件，其中所述第一绕组和第二绕组中的至少一个包括多条金属线。

33.根据权利要求29所述的能量传递组件，其中所述第一绕组和第二绕组中的至少一个包括一个中心抽头。

34.根据权利要求29所述的能量传递组件，其中所述共模噪声消除电路包括：

第一电容耦合，其位于耦合至所述第一绕组的一个输入返回端子和耦合至所述第二绕组的一个次级返回端子之间；以及第二电容耦合，其位于耦合至所述第一绕组的所述输入返回端子和耦合至所述第二绕组的一个输出端子之间。

35.根据权利要求34所述的能量传递组件，其中耦合至所述第二绕组的所述输出端子是一个与耦合至所述第一绕组的一个输入端子同相的同相输出端子。

36.根据权利要求34所述的能量传递组件，其中耦合至所述第二绕组的所述次级返回端子是一个耦合至所述第二绕组的中心抽头端子。

37.根据权利要求34所述的能量传递组件，其中所述第一电容耦合包括具有第一电容的第一Y-cap电容器，所述第二电容耦合包括具有第二电容的第二Y-cap电容器，其中所述第一电容大于所述第二电容。

38.根据权利要求34所述的能量传递组件，其中所述第一电容耦合包括第一Y-cap电容器和第一非Y-cap电容器，其中所述第一Y-cap电容器和所述第一非Y-cap电容器在所述输入返回端子和耦合至所述第二绕组的所述次级返回端子之间提供第一总电容，以及其中所述第二电容耦合包括所述第一Y-cap电容器和一个第二非Y-cap电容器，其中所述第一Y-cap电容器和所述第二非Y-cap电容器在所述输入返回端子和耦合至所述第二绕组的所述输出端子之间提供第二总电容，其中所述第一总电容大于所述第二总电容。

39.根据权利要求38所述的能量传递组件，其中所述第一Y-cap电容器耦合至一个耦合在所述第一非Y-cap电容器和所述第二非Y-cap电容器之间的节点。

40.根据权利要求39所述的能量传递组件，还包括一个衰减元件，该衰减元件耦合至所述第一非Y-cap电容器和所述第二非Y-cap电容器。

41.根据权利要求40所述的能量传递组件，其中所述衰减元件包括一个耦合至所述第一非Y-cap电容器和所述第二非Y-cap电容器的阻抗。

42.根据权利要求29所述的能量传递组件，其中所述能量传递组件的内部磁电感被用作所述谐振功率变换器的第一电感，其中所述第一绕组的漏电感被用作所述谐振功率变换器的第二电感，以及其中耦合至所述第一绕组的一个电容器被用作所述谐振功率变换器的电容器。

说明书

具有调谐漏电感和共模噪声补偿的能量传递组件

技术领域

[0001] 本发明总体涉及能量传递(energy transfer)。更具体而言，本发明涉及可用于谐振功率变换器(resonant power converter)中的能量传递组件。

背景技术

[0002] 变压器在电路中被用作能量传递元件，以将来自输入电路的能量通过磁场以电气隔离的方式传递至输出电路。通常，电压器包括初级绕组和次级绕组。初级绕组连接至输入电路，次级绕组连接至输出电路。初级绕组和次级绕组被卷绕在公共绕线管的整个长度上，该绕线管被安装在一个磁芯上。由于磁芯材料的导磁率比周围空气高得多，因此在变压器中传输能量的主磁通量穿过磁芯中的磁场。然而，每个绕组的磁通量的一部分还穿过该同一绕组周围的空气，这通常被称为漏磁通量，并且导致被称为漏电感的自感。在一些情形中，变压器的漏电感被认为是不希望出现的寄生电感，但在另一些情形中，变压器的漏电感实际上被用作电路设计的所需电感的一部分。

[0003] 在已知的变压器中，初级绕组和次级绕组一般被完全交叠地一个叠一个地卷绕，并且初级绕组和次级绕组中的每一个都基本上覆盖整个绕线管长度，如果需要的话包括任何边缘隔离(marginal isolation)。在其他已知的变压器中，初级绕组和次级绕组被沿着绕线管的长度并排卷绕，初级绕组和次级绕组中的每一个覆盖某一百分比的绕线管长度，如果需要的话包括任何边缘隔离。

[0004] 当初级绕组和次级绕组被以完全交叠结构卷绕时，每个绕组产生的磁通量的大部分共同位于绕组之间，由此使漏电感最小化。另外，当初级绕组和次级绕组完全交叠时，由于在绕组的相邻层之间或邻近层之间的电势差，在初级绕组和次级绕组之间形成寄生电容(Cparasitic)耦合路径，该寄生电容耦合路径在初级绕组和次级绕组之间形成共模(CM)噪声的低阻抗路径，所述共模噪声一般具有处于较高的MHz量级的噪声频率(1/Cparasitic＊ωnoise，其中ωnoise＝2πFnoise是CM噪声频率的角速度)。CM噪声同时沿两条输入线(input line)传播，且供所述CM噪声返回源的路径通过地。在初级线圈和次级线圈之间的电容耦合为CM噪声提供了从初级绕组到次级绕组并且从次级线圈通过次级线圈的寄生电容到地的路径，通过该路径，CM噪声返回至输入源。这引起电磁干扰(EMI)问题，并且可导致电磁兼容性(EMC)调节测试(regulatory testing)方面的故障。

[0005] 在具有以并排结构卷绕的初级绕组和次级绕组的变压器中，与具有以完全交叠结构卷绕的初级绕组和次级绕组的变压器相比，在每个绕组周围产生的穿过空气的磁通量的相对量较大，且漏磁通量增加。另一方面，初级绕组和次级绕组之间的电容耦合被最小化，这由此使得CM噪声和EMI问题被最小化。

[0006] 开关式变换器通常使用变压器或其他类型的能量传递元件。在HF开关式变换器中，变压器设计通常是一项复杂的任务，因为随着开关脉冲的频率增加，诸如在数百kHz的范围内，变压器漏泄阻抗变得越来越起主导作用(Lleakage＊ωswitch，其中ωswitch是开关频率的角速度)。

[0007] 另外，CM噪声在具有HF输入方波脉冲的开关式变换器中也是一个关注点。被发现存在于HF输入方波脉冲中的锐沿可导致初级绕组中的甚高频(VHF)噪声(角速度为ωnoise)，所述甚高频噪声通过地形成返回路径。例如，在HF变压器隔离的电源中，绕组层之间的寄生电容耦合形成低阻抗路径(1/Cparasitic＊ωnoise)。带有VHF噪声的CM噪声通过该路径被从初级绕组传导到次级绕组。此外，来自次级绕组的噪声通过次级绕组对地的寄生电容返回至输入地，这产生EMI噪声问题——所述EMI噪声问题在EMI扫描中呈现为开关频率谐波处的高振幅尖峰，并且是导致EMC调节测试方面的故障的一个常见原因。

发明内容

[0008] 根据本发明的一方面，提供一种供用于谐振功率变换器的能量传递组件，该能量传递组件包括：

[0009] 第一绕组，其绕一个绕线管卷绕，该绕线管被安装在一个磁芯上，所述第一绕组在沿着所述绕线管的长度最接近于第一末端处具有第一数目的层，所述第一绕组在沿着所述绕线管的长度最接近于第二末端处具有第二数目的层；以及

[0010] 第二绕组，其绕所述绕线管卷绕，所述第二绕组在沿着所述绕线管的长度最接近于所述第一末端处具有第三数目的层，所述第二绕组在沿着所述绕线管的长度最接近于所述第二末端处具有第四数目的层，其中所述第一绕组和第二绕组中的一个的至少一部分与所述第一绕组和第二绕组中的另一个的至少一部分绕所述绕线管交叠，其中所述第一绕组和第二绕组之间的交叠度沿着所述绕线管的长度在所述第一末端和第二末端之间是不均匀的，使得所述第一数目与所述第三数目的比率和所述第二数目与所述第四数目的比率不相等。

[0011] 根据本发明的另一方面，提供一种功率变换器，该功率变换器包括：

[0012] 开关电路，耦合至所述功率变换器的输入；

[0013] 能量传递组件，耦合至所述开关电路，所述能量传递组件包括：

[0014] 第一绕组，其耦合至所述开关电路并且绕一个绕线管卷绕，该绕线管被安装在一个磁芯上，所述第一绕组在沿着所述绕线管的长度最接近于第一末端处具有第一数目的层，所述第一绕组在沿着所述绕线管的长度最接近于第二末端处具有第二数目的层；以及[0015] 第二绕组，其耦合至所述功率变换器的输出并且绕所述绕线管卷绕，所述第二绕组在沿着所述绕线管的长度最接近于所述第一末端处具有第三数目的层，所述第二绕组在沿着所述绕线管的长度最接近于所述第二末端处具有第四数目的层，其中所述第一绕组和第二绕组中的一个的至少一部分与所述第一绕组和第二绕组中的另一个的至少一部分绕所述绕线管交叠，其中所述第一绕组和第二绕组之间的交叠度沿着所述绕线管的长度在所述第一末端和第二末端之间是不均匀的，使得所述第一数目与所述第三数目的比率和所述第二数目与所述第四数目的比率不相等；以及

[0016] 谐振电路，其耦合至所述开关电路，所述谐振电路包括耦合至所述开关电路的第一电感和第二电感，其中所述第一电感是所述能量传递组件的内部磁电感，以及其中所述第二电感是所述第一绕组的漏电感。

[0017] 根据本发明的又一方面，提供一种供用于谐振功率变换器的能量传递组件，该能量传递组件包括：

[0018] 第一绕组，其具有绕一个绕线管卷绕的第一数目的层，该绕线管被安装在一个磁芯上；以及

[0019] 第二绕组，其具有绕所述绕线管卷绕的第二数目的层，其中绕所述绕线管卷绕的所述第一绕组的所述第一数目的层和所述第二绕组的所述第二数目的层沿着所述绕线管的长度而变化，其中所述第一绕组和第二绕组中的一个的至少一部分与所述第一绕组和第二绕组中的另一个的至少一部分绕所述绕线管交叠；以及

[0020] 共模噪声消除电路，其耦合在所述第一绕组和第二绕组之间。

附图说明

[0021] 参照以下附图描述本发明的非限制性和非穷举性实施方案，除非另有说明，在所有各个视图中，相似的参考数字指代相似的部分。

[0022] 图1A总体示出根据本发明教导的一个示例性变压器的横截面，该变压器包括绕绕线管卷绕的第一绕组和第二绕组，该绕线管被安装在磁芯上。

[0023] 图1B总体示出根据本发明教导的绕变压器的绕线管卷绕的示例性第一绕组和第二绕组的横截面。

[0024] 图2总体示出根据本发明教导的绕变压器的绕线管卷绕的第一绕组和第二绕组的另一实施例的横截面。

[0025] 图3总体示出根据本发明教导的绕变压器的绕线管卷绕的第一绕组和第二绕组的又一实施例的横截面。

[0026] 图4总体示出根据本发明教导的绕变压器的绕线管卷绕的第一绕组和第二绕组的再一实施例的横截面。

[0027] 图5总体示出根据本发明教导的绕变压器的绕线管卷绕的第一绕组和第二绕组的还一实施例的横截面。

[0028] 图6总体示出根据本发明教导的绕变压器的绕线管卷绕的第一绕组和第二绕组的又一实施例的横截面。

[0029] 图7是示出根据本发明教导的一个示例性功率变换器的示意图，该功率变换器包括能量传递组件和共模噪声消除电路。

[0030] 图8是示出根据本发明教导的功率变换器的另一实施例的示意图，该功率变换器包括能量传递组件和共模噪声消除。

[0031] 图9是示出根据本发明教导的功率变换器的又一实施例的示意图，该功率变换器包括能量传递组件和共模噪声消除。

具体实施方式

[0032] 描述了用于在功率变换器中实现能量传递组件以及共模噪声消除电路系统的方法和装置。在下文的描述中，阐明了多个具体细节，以提供对本发明的透彻理解。然而，对于本领域普通技术人员来说明显的是，实施本发明不必使用所述具体细节。在另一些情况下，没有详细描述众所周知的材料或方法，以避免使本发明模糊。

[0033] 在该说明书全文中提到“一个实施方案”、“一实施方案”、“一个实施例”或“一实施例”意指关于该实施方案或实施例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明的至少一个实施方案中。因此，在该说明书全文中各个地方出现的短语“在一个实施方案中”、“在一实施方案中”、“一个实施例”或“一实施例”未必全都指相同的实施方案或实施例。再者，所述特定特征、结构或特性可以在一个或多个实施方案或实施例中以任何合适的组合和/或子组合结合。特定特征、结构或特性可以被包括在集成电路、电子电路、组合逻辑电路或提供所描述的功能性的其他合适部件中。此外，应理解，本文中提供的图意在向本领域普通技术人员进行解释，并且附图未必按比例绘制。

[0034] 如将要讨论的，公开了一种具有部分交叠的绕组的能量传递组件。在一个实施例中，根据本发明的教导，在能量传递组件中包括CM噪声消除电路系统，该CM噪声消除电路系统补偿由于绕组的部分交叠的结果而引入的CM噪声。由于本文中公开的绕组的部分交叠，绕组之间的交叠度是不一致的，并且能量传递组件的漏电感可被设计或调谐为期望量。在一些电气设计中，诸如具有变压器隔离的谐振电路中，调谐漏电感被用作谐振电感以节省部件和电路板上的空间。如将要公开的，根据本发明的教导，一示例性能量传递组件的调谐漏电感被用作谐振LLC功率变换器的一部分。

[0035] LLC变换器是使用如下谐振电路的开关式功率变换器，所述谐振电路包括一个电容和两个电感。通过LLC变换器中的HF变压器的谐振电流被传递至一个负载，该负载耦合至位于次级侧的LLC变换器的输出。谐振电路的电容器和变压器的低值漏电感限定一个较高频率的串联谐振，而谐振电路的上述电容器和高值磁电感限定一个较低频率的并联谐振。谐振电路——其有时可被称为储能电路——的输入电压脉冲是如下的方波脉冲，所述方波脉冲由位于谐振电路的输入处的开关电路——诸如像半桥电路——斩波。在工作中，谐振电流是在谐振电路的电容器和谐振电感器之间的正弦振荡。LLC变换器的工作频率在串联谐振频率和并联谐振频率之间变化。

[0036] 在根据本发明的教导的LLC变换器的一个有成本效益的设计中，能量传递组件的变压器中的初级绕组的磁化电感被用于将负载功率传递至次级线圈的并联谐振，以减少部件数、降低成本和减小尺寸。在一个实施例中，LLC变换器的串联谐振电感器利用初级绕组的漏电感。在一个实施例中，根据本发明的教导，通过将初级绕组和次级绕组部分交叠，所述能量传递组件的初级绕组的该漏电感被调谐至期望量。在本文中所示的实施例中，根据本发明的教导，所描述的变压器是具有部分交叠的绕组结构的HF多层变压器，其使得能够利用初级绕组和次级绕组之间的不同式样的部分交叠来微调谐所述漏电感。

[0037] 举例说明，图1A总体示出根据本发明教导的一个示例性变压器100的横截面，该变压器包括绕绕线管卷绕的第一绕组和第二绕组，所述绕线管被安装在能量传递组件的磁芯上。如示出的，变压器100包括安装在一个磁芯上的绕线管130，所述磁芯包括两个半部110和120，在两个半部110和120之间具有界面115。

[0038] 图1B更加详细地示出绕线管130和绕绕线管130卷绕的绕组的一个实施例的横截面。如描述的该实施例中所示，一个实施例中的绕线管130是具有轴线170的圆柱形绕线管。应理解，在另一些实施例中，绕线管130可具有其他形状，诸如像方形或其他合适类型的轴向(axial)绕线管。在一个实施例中，第一绕组140和第二绕组150被绕绕线管130卷绕，该绕线管130被安装在磁芯上。如所示的，沿着绕线管130的轴线170存在至少一交叠部分142，在该至少一交叠部分142中所述第一绕组140和第二绕组150中的一个与所述第一绕组140和第二绕组150中的另一个的至少一部分绕绕线管130交叠。另外，图1B示出，绕绕线管130卷绕的第一绕组140和第二绕组150的层的相对数目沿着绕线管130的轴线170的长度是不均匀的。举例说明，图1B的实施例示出，第一绕组140在沿着绕线管130的长度最接近于轴线170的第一末端172之处具有第一数目的层145。在图示的该实施例中，第一绕组140在沿着绕线管130的长度最接近于轴线170的第二末端174之处具有第二数目的层145。类似地，第二绕组150在沿着绕线管130的长度最接近于轴线170的第一末端172之处具有第三数目的层155，并在沿着绕线管130的长度最接近于轴线170的第二末端174之处具有第四数目的层155。在一个实施例中，第一绕组140和第二绕组150中的一个是初级绕组，第一绕组140和第二绕组150中的另一个是次级绕组。应注意，在第二绕组150具有较低电压和较高电流的一实施例中，第二绕组150通过较粗的金属线引入(introduce)，并且具有较高电压和较低电流的第一绕组140通过较细的金属线引入。

[0039] 尤其，应注意，在图1B的具体实施例中，在最接近于绕线管130的轴线170的第一末端172之处，存在第一绕组140的十二个层145和第二绕组150的零个层155。另外，应注意，在最接近于绕线管130的轴线170的第二末端174之处，存在第一绕组140的一个层145和第二绕组150的五个层155。如此，在最接近于第一末端172处的第一绕组140的层
145的数目与第二绕组150的层155的数目的比率为十二比零。然而，在最接近于第二末端174处的该比率为一比五。由此，在第一绕组140和第二绕组150之间存在部分交叠，因为第一绕组140和第二绕组150之间的交叠度或者层145和155的相对数目沿着第一末端
172和第二末端174之间的绕线管130的长度是不均匀的。确实，第一绕组140的层145的数目与第二绕组150的层155的数目的比率沿着绕线管130的长度变化。例如，根据本发明的教导，在最接近于第一末端172处的第一绕组140的层145的数目与第二绕组150的层155的数目的比率和在最接近于第二末端174处的第一绕组140的层145的数目与第二绕组150的层155的数目的比率不相等。

[0040] 当然应理解，实际的层数可与示出的那些层数不同，并且附图中所示的层数是为了解释的目的。另外，匝数并未被按任何具体次序示出，并且将视具体设计应用而变化。此外，应注意，出于解释的目的，第一绕组140和第二绕组150被示为实心的，具有较细和较粗的横截面。然而，在另一些实施例中，根据本发明的教导，每个绕组可包括多条金属线，和/或还可使用多股金属线。另外，在另一些实施例中，根据本发明的教导，所述绕组可包括多个部分，并且可包括中心抽头等。

[0041] 再参考图1B中示出的实施例，应注意，如所示的，在第一绕组140和第二绕组150之间还包括一个隔离障壁(isolation barrier)160，并且该隔离障壁环绕着绕线管130。在示出的该实施例中，应注意，隔离障壁160环绕着绕线管130将第一绕组140的绕组与第二绕组150的绕组分隔开。在一个实施例中，隔离障壁160的横截面包括至少一个相对于轴线170倾斜的部分。换言之，在一个实施例中，根据本发明的教导，在隔离障壁160和轴线170之间的层145或155的数目沿着绕线管130的长度变化，使得隔离障壁160和轴线170之间的距离沿着第一末端172和第二末端174之间的绕线管130的长度变化。

[0042] 图2总体示出根据本发明教导的绕变压器200的绕线管230卷绕的第一绕组和第二绕组的另一个实施例的横截面。应注意，变压器200的绕线管230与图1A和图1B中示出的变压器100的绕线管130具有许多类似之处。例如，在一个实施例中，绕线管230是具有轴线270的圆柱形绕线管。应理解，在另一些实施例中，绕线管230可具有其他形状，诸如像方形或其他合适类型的轴向绕线管。在一个实施例中，第一绕组240和第二绕组250被绕绕线管230卷绕，该绕线管230被安装在磁芯上。如示出的，沿着绕线管230的轴线270存在至少一交叠部分242，在该至少一交叠部分242中所述第一绕组240和第二绕组250中的一个与所述第一绕组240和第二绕组250中的另一个的至少一部分绕绕线管230交叠。另外，图2示出，绕绕线管230卷绕的第一绕组240和第二绕组250的层的相对数目沿着绕线管230的轴线270的长度是不均匀的。举例说明，图2中描绘的该实施例示出，第一绕组
240在沿着绕线管230的长度最接近于轴线270的第一末端272和第二末端274之处分别具有第一数目和第二数目的层245。类似地，第二绕组230在沿着绕线管230的长度最接近于轴线270的第一末端272和第二末端274之处分别具有第三数目和第四数目的层255。

[0043] 尤其，应注意，在图2的具体实施例中，在最接近于绕线管230的轴线270的第一末端272之处，存在第一绕组240的八个层245和第二绕组250的一个层255。另外，应注意，在最接近于绕线管230的轴线270的第二末端274之处，存在第一绕组240的两个层245和第二绕组250的四个层255。如此，在最接近于第一末端272处的第一绕组240的层245的数目与第二绕组250的层255的数目的比率为八比一。然而，在最接近于第二末端274处的该比率为二比四。由此，在第一绕组240和第二绕组250之间存在部分交叠，因为第一绕组240和第二绕组250之间的交叠度或者层245和255的相对数目沿着第一末端272和第二末端274之间的绕线管230的长度是不均匀的。确实，第一绕组240的层245的数目与第二绕组250的层255的数目的比率沿着绕线管230的长度而变化。例如，根据本发明的教导，在最接近于第一末端272处的第一绕组240的层245的数目与第二绕组250的层255的数目的比率和在最接近于第二末端274处的第一绕组240的层245的数目与第二绕组250的层255的数目的比率不相等。

[0044] 在图2示出的该实施例中，应注意，如所示的，在第一绕组240和第二绕组250之间还包括一个隔离障壁260，并且该隔离障壁260环绕着绕线管230。在示出的该实施例中，应注意，隔离障壁260环绕着绕线管230将第一绕组240的绕组与第二绕组250的绕组分隔开。在一个实施例中，隔离障壁260的横截面包括至少一个相对于轴线270倾斜的部分。换言之，在一个实施例中，根据本发明的教导，在隔离障壁260和轴线270之间的层245或
255的数目沿着绕线管230的长度而变化，使得隔离障壁260和轴线270之间的距离沿着第一末端272和第二末端274之间的绕线管230的长度而变化。

[0045] 图3总体示出根据本发明教导的绕变压器300的绕线管330卷绕的第一绕组和第二绕组的又一实施例的横截面。应注意，变压器300的绕线管330与图1-2中分别示出的变压器100和200的绕线管130和230具有许多类似之处。例如，在一个实施例中，绕线管330是具有轴线370的圆柱形绕线管。应理解，在另一些实施例中，绕线管330可具有其他形状，诸如像方形或其他合适类型的轴向绕线管。在一个实施例中，第一绕组340和第二绕组350被绕绕线管330卷绕，该绕线管330被安装在磁芯上。如示出的，沿着绕线管330的轴线370存在至少一交叠部分342，在该至少一交叠部分342中所述第一绕组340和第二绕组350中的一个与所述第一绕组340和第二绕组350中的另一个的至少一部分绕绕线管
330交叠。另外，图3示出，绕绕线管330卷绕的第一绕组340和第二绕组350的层的相对数目沿着绕线管330的轴线370的长度是不均匀的。举例说明，图3中描绘的该实施例示出，第一绕组340在沿着绕线管330的长度最接近于轴线370的第一末端372和第二末端
374之处分别具有第一数目和第二数目的层345。类似地，第二绕组350在沿着绕线管330的长度最接近于轴线370的第一末端372和第二末端374之处分别具有第三数目和第四数目的层355。

[0046] 尤其，应注意，在图3的具体实施例中，在最接近于绕线管330的轴线370的第一末端372之处，存在第一绕组340的十个层345和第二绕组350的零个层355。另外，应注意，在最接近于绕线管330的轴线370的第二末端374之处，存在第一绕组340的两个层345和第二绕组350的四个层355。如此，在最接近于第一末端372处的第一绕组340的层345的数目与第二绕组350的层355的数目的比率为十比零。然而，在最接近于第二末端374处的该比率为二比四。由此，在第一绕组340和第二绕组350之间存在部分交叠，因为第一绕组340和第二绕组350之间的交叠度或者层345和355的相对数目沿着第一末端372和第二末端374之间的绕线管330的长度是不均匀的。确实，第一绕组340的层345的数目与第二绕组350的层355的数目的比率沿着绕线管330的长度而变化。例如，根据本发明的教导，在最接近于第一末端372处的第一绕组340的层345的数目与第二绕组350的层355的数目的比率和在最接近于第二末端374处的第一绕组340的层345的数目和第二绕组350的层355的数目的比率不相等。

[0047] 在图3示出的该实施例中，应注意，如所示的，在第一绕组340和第二绕组350之间还包括一个隔离障壁360，并且该隔离障壁360环绕着绕线管330。在示出的该实施例中，应注意，隔离障壁360环绕着绕线管330将第一绕组340的绕组与第二绕组350的绕组分隔开。在一个实施例中，隔离障壁360的横截面包括至少一个相对于轴线370倾斜的部分。换言之，在一个实施例中，根据本发明的教导，在隔离障壁360和轴线370之间的层345或
355的数目沿着绕线管330的长度而变化，使得隔离障壁360和轴线370之间的距离沿着第一末端372和第二末端374之间的绕线管330的长度而变化。

[0048] 图4总体示出根据本发明教导的绕一个变压器的绕线管430卷绕的第一绕组和第二绕组的再一实施例的横截面。应注意，变压器400的绕线管430与图1-3中分别示出的变压器100、200和300的绕线管130、230和330具有许多类似之处。例如，在一个实施例中，绕线管430是具有轴线470的圆柱形绕线管。应理解，在另一些实施例中，绕线管430可具有其他形状，诸如像方形或其他合适类型的轴向绕线管。在一个实施例中，第一绕组440和第二绕组450被绕绕线管430卷绕，该绕线管430被安装在一个磁芯上。如示出的，沿着绕线管430的轴线470存在至少一交叠部分442，在该至少一交叠部分442中所述第一绕组440和第二绕组450中的一个与所述第一绕组440和第二绕组450中的另一个的至少一部分绕绕线管430交叠。另外，图4示出，绕绕线管430卷绕的第一绕组440和第二绕组450的层的相对数目沿着绕线管430的轴线470的长度是不均匀的。举例说明，图4中描绘的该实施例示出，第一绕组440在沿着绕线管430的长度最接近于轴线470的第一末端472和第二末端474之处分别具有第一数目和第二数目的层445。类似地，第二绕组450在沿着绕线管430的长度最接近于轴线470的第一末端472和第二末端474之处分别具有第三数目和第四数目的层455。

[0049] 尤其，应注意，在图4的具体实施例中，在最接近于绕线管430的轴线470的第一末端472之处，存在第一绕组440的十一个层445和第二绕组450的一个层455。另外，应注意，在最接近于绕线管430的轴线470的第二末端474之处，存在第一绕组440的一个层445和第二绕组450的五个层455。如此，在最接近于第一末端472处的第一绕组440的层
445的数目与第二绕组450的层455的数目的比率为十一比一。然而，在最接近于第二末端
474处的该比率为一比五。由此，在第一绕组440和第二绕组450之间存在部分交叠，因为第一绕组440和第二绕组450之间的交叠度沿着第一末端472和第二末端474之间的绕线管430的长度是不均匀的。确实，第一绕组440的层445的数目与第二绕组450的层455的数目的比率或者层445和455的相对数目沿着第一末端445和第二末端455之间的绕线管430的长度是不均匀的。例如，根据本发明的教导，在最接近于第一末端472处的第一绕组440的层445的数目与第二绕组450的层455的数目的比率和在最接近于第二末端474处的第一绕组440的层445的数目与第二绕组450的层455的数目的比率不相等。

[0050] 在图4示出的实施例中，应注意，如所示的，在第一绕组440和第二绕组450之间还包括一个隔离障壁460，并且该隔离障壁460环绕着绕线管430。在示出的该实施例中，应注意，隔离障壁460环绕着绕线管430将第一绕组440的绕组与第二绕组450的绕组分隔开。在一个实施例中，隔离障壁460的横截面包括至少一个相对于轴线470倾斜的部分。换言之，在一个实施例中，根据本发明的教导，在隔离障壁460和轴线470之间的层445或
455的数目沿着绕线管430的长度而变化，使得隔离障壁460和轴线470之间的距离沿着第一末端472和第二末端474之间的绕线管430的长度而变化。事实上，在图4示出的具体实施例中，隔离障壁460形成第一绕组450和第二绕组460之间的圆锥形界面，因为整个隔离障壁460的横截面相对于轴线470倾斜。

[0051] 图5总体示出根据本发明教导的绕一个变压器的绕线管530卷绕的第一绕组和第二绕组的还一实施例的横截面。应注意，变压器500的绕线管530与图1-4中分别示出的变压器100、200、300和400的绕线管130、230、330和430具有许多类似之处。例如，在一个实施例中，绕线管530是具有轴线570的圆柱形绕线管。应理解，在另一些实施例中，绕线管530可具有其他形状，诸如像方形或其他合适类型的轴向绕线管。在一个实施例中，第一绕组540和第二绕组550被绕绕线管530卷绕，该绕线管530被安装在一个磁芯上。如示出的，沿着绕线管530的轴线570存在至少一交叠部分542，在该至少一交叠部分542中所述第一绕组540和第二绕组550中的一个与所述第一绕组540和第二绕组550中的另一个的至少一部分绕绕线管530交叠。另外，图5示出，绕绕线管540卷绕的第一绕组540和第二绕组550的层的相对数目沿着绕线管530的轴线570的长度是不均匀的。举例说明，图5中描绘的该实施例示出，第一绕组540在沿着绕线管530的长度最接近于轴线570的第一末端572和第二末端574之处分别具有第一数目和第二数目的层545。类似地，第二绕组550在沿着绕线管530的长度最接近于轴线570的第一末端572和第二末端574之处分别具有第三数目和第四数目的层555。

[0052] 尤其，应注意，在图5的具体实施例中，在最接近于绕线管530的轴线570的第一末端572之处，存在第一绕组540的五个层545和第二绕组550的零个层555。另外，应注意，在最接近于绕线管530的轴线570的第二末端574之处，存在第一绕组540的零个层545和第二绕组550的三个层555。如此，在最接近于第一末端572处的第一绕组540的层
545的数目与第二绕组550的层555的数目的比率为五比零。然而，在最接近于第二末端
574处的该比率为零比三。由此，在第一绕组540和第二绕组550之间存在部分交叠，因为第一绕组540和第二绕组550之间的交叠度沿着第一末端572和第二末端574之间的绕线管530的长度是不均匀的。确实，第一绕组540的层545的数目与第二绕组550的层555的数目的比率或者层545和555的相对数目沿着第一末端545和第二末端555之间的绕线管530的长度是不均匀的。例如，根据本发明的教导，在最接近于第一末端572处的第一绕组540的层545的数目与第二绕组550的层555的数目的比率和在最接近于第二末端574处的第一绕组540的层545的数目与第二绕组550的层555的数目的比率不相等。

[0053] 在图5示出的该实施例中，应注意，一个隔离障壁565环绕着绕线管530将第一绕组540的绕组与第二绕组550的绕组分隔开，如所示的。在示出的该实施例中，应注意，在相对末端处包括隔离障壁560，且该隔离障壁560还用于为每个绕组提供漏电(creepage)。在示出的该实施例中，应注意，如所示的，第一绕组540和第二绕组550部分交叠，使得在绕线管的内侧，从绕线管530的第二末端574开始的所有第二绕组550层555占用固定百分比的绕线管长度，并且绕线管长度的剩余部分充满最接近于第一末端572的隔离障壁560。
类似地，如所示的，从绕线管530的第一末端572开始的、位于绕线管530的外侧的第一绕组545层545占用固定百分比的绕线管长度，使得在中部处在第一绕组540和第二绕组550之间存在部分交叠，并且绕线管530的未被占用的长度充满最接近于第一末端572和第二末端574的隔离障壁560。

[0054] 图6总体示出根据本发明教导的绕一个变压器的绕线管630卷绕的第一绕组和第二绕组的另一实施例的横截面。应注意，变压器600的绕线管630与图1-5中分别示出的变压器100、200、300、400和500的绕线管130、230、330、430和530具有许多类似之处。例如，在一个实施例中，绕线管630是具有轴线670的圆柱形绕线管。应理解，在另一些实施例中，绕线管630可具有其他形状，诸如像方形或其他合适类型的轴向绕线管。在一个实施例中，第一绕组640和第二绕组650被绕绕线管630卷绕，该绕线管630被安装在一个磁芯上。如示出的，沿着绕线管630的轴线670存在至少一交叠部分642，在该至少一交叠部分642中所述第一绕组640和第二绕组650中的一个与所述第一绕组640和第二绕组650中的另一个的至少一部分绕绕线管4630交叠。另外，图6示出，绕绕线管630卷绕的第一绕组640和第二绕组650的层的相对数目沿着绕线管630的轴线670的长度而变化。举例说明，图6中描绘的该实施例示出，第一绕组640在沿着绕线管630的长度最接近于轴线670的第一末端672和第二末端674之处各具有一数目的层645。类似地，第二绕组650在沿着第一末端672和第二末端674之间的绕线管630的长度最接近于轴线670的中心之处具有一数目的层655。

[0055] 尤其，应注意，在图6的具体实施例中，在最接近于绕线管630的轴线670的第一末端672和第二末端674之处，各存在第一绕组640的十一个层645和第二绕组650的零个层655。然而，应注意，在最接近于第一末端672和第二末端674之间的绕线管630的轴线670的中心之处，存在第一绕组640的大约两个层645和第二绕组650的六个层655。如此，第一绕组640的层645的数目与第二绕组650的层655的数目的比率沿着第一末端672和第二末端674之间的轴线670的长度而变化。从而，在第一绕组640和第二绕组650之间存在部分交叠，因为第一绕组640和第二绕组650之间的交叠度沿着第一末端672和第二末端674之间的绕线管630的长度是不均匀的。确实，第一绕组640的层645的数目与第二绕组650的层655的数目的比率或者层645和655的相对数目沿着第一末端645和第二末端655之间的绕线管630的长度是不均匀的。例如，根据本发明的教导，在第一末端672和第二末端674处的第一绕组640的层645的数目与第二绕组650的层655的数目的比率和在沿着第一末端672和第二末端674之间的绕线管630的长度最接近于轴线670的中心处的第一绕组640的层645的数目与第二绕组650的层655的数目的比率不相等。

[0056] 在图6示出的该实施例中，应注意，如所示的，在第一绕组640和第二绕组650之间还包括一个隔离障壁660，该隔离障壁660环绕着绕线管630。在示出的该实施例中，应注意，隔离障壁660环绕着绕线管630将第一绕组640的绕组与第二绕组650的绕组分隔开。在一个实施例中，隔离障壁660的横截面包括至少一个相对于轴线670倾斜的部分。换言之，在一个实施例中，根据本发明的教导，在隔离障壁660和轴线670之间的层645或655的数目沿着绕线管630的长度而变化，使得隔离障壁660和轴线670之间的距离沿着第一末端672和第二末端674之间的绕线管630的长度而变化。

[0057] 如所述的，本文中所描述的具有部分交叠的第一绕组和第二绕组的变压器实施例可被包括在供用于如下LLC谐振变换器的能量传递组件中，所述LLC谐振变换器使用具有中心抽头次级线圈的多层绕组。应理解，上文在图1-6中讨论的实施例通过示例非限制性地说明了本发明的教导，并且本发明不应限于本文中所讨论的具体实施例，并且可包括根据本发明教导的具有部分交叠的其他结构。

[0058] 在上述实施例中，通过使用如所述的结构和技术将初级绕组和次级绕组部分交叠，将能量传递组件的初级绕组的漏电感调谐至期望量。在本文中所示的实施例中，所描绘的变压器是具有部分交叠的绕组结构的HF多层变压器，其使得能够根据本发明的教导微调谐初级绕组或次级绕组的漏电感。

[0059] 然而，应注意，由于绕组的邻近交叠层之间的电势差，在第一绕组和第二绕组之间还会形成一些额外的电容耦合，这可能导致传输至次级绕组的CM噪声增加。另外，噪声还可通过对地的次级寄生电容传输回输入，这影响变换器的EMI性能。

[0060] 如下文将讨论的，在本发明的新的能量传递组件中包括了CM噪声消除电路系统，以补偿由于部分交叠的绕组而引起的额外的CM噪声。本文中公开的CM噪声消除电路系统的实施例提供了有成本效益的新解决方案，该新解决方案利用从次级线圈到输入回路(return)的旁通电容阻抗。在一个实施例中，根据本发明的教导，CM噪声消除电路系统将反相噪声电流注入回输入回路，这补偿由于变压器的部分交叠的初级绕组和次级绕组而引起的被传输的CM噪声。

[0061] 举例说明，图7是示出根据本发明教导的示例性功率变换器700的示意图，该功率变换器包括能量传递组件和共模噪声消除电路。在示出的该实施例中，功率变换器700是一个包括能量传递元件701的LLC谐振变换器，该能量传递元件701耦合在功率变换器700的输入702和输出790之间。在一个实施例中，开关电路705——其被示为半桥电路——耦合在输入702和能量传递组件701之间。如示出的该实施例中所示，开关电路705包括耦合至下开关S2715的上开关S1710，同时在上开关S1710和下开关S2715之间具有中心节点720。在一个实施例中，开关电路705接收输入702处的输入电压Vin，并从中心节点720向耦合至开关电路705的谐振电路729施加HF方波电压脉冲。

[0062] 在图7所示的实施例中，能量传递组件701包括变压器750，该变压器包括初级绕组725和次级绕组733，所述次级绕组具有位于次级绕组部分735和745之间的一个中心抽头740。在一个实施例中，根据本发明的教导，可使用图1-6中的带有部分交叠的绕组、具有调谐漏电感的变压器100、200、300、400、500或600中的任一个来代替变压器750。如示出的该实施例中所示，谐振电路729包括电容器Cres 730和由变压器750提供的两个电感，这两个电感包括变压器750的内部磁电感和初级绕组725的漏电感。具体而言，第一电感是由初级绕组725和磁芯形成的高值磁电感，该高值磁电感与Cres 730形成并联谐振，并将负载电流传递至次级侧。限定HF串联谐振的低值第二电感是穿过空气的变压器750的初级漏电感，通过变压器750的初级绕组725和次级绕组733的部分交叠，该初级漏电感具有微调谐，如上文在图1-6中所述。在示出的该实施例中，如所示的，功率变换器700还包括耦合至次级绕组部分735的输出端子737的二极管770，以及耦合至次级绕组部分745的二极管775。电容器780还被耦合在功率变换器700的输出790和耦合至次级绕组733的中心抽头740的次级返回端子(return terminal)之间。

[0063] 如图7中所示，功率变换器700还包括一个CM噪声消除电路753，该CM噪声消除电路耦合在变压器750的次级绕组733和输入返回端子757之间，所述输入返回端子耦合至开关电路705并通过电容器Cres730耦合至变压器750的初级绕组725。在图7示出的具体实施例中，CM噪声消除电路753包括第一电容耦合760——被示为Y-cap 1，该第一电容耦合760耦合在输入返回端子757和耦合至次级绕组733的中心抽头740的次级返回端子之间。CM噪声消除电路753还包括第二电容耦合755——被示为Y-cap 2，该第二电容耦合755耦合在输入返回端子757和次级绕组部分735的输出端子737之间。在示出的该实施例中，输出端子737是次级绕组部分735的与初级绕组725的初级输入端子同相的同相输出端子，所述初级输入端子被耦合以从开关电路705的中心节点720接收方波。

[0064] 应理解，在图7示出的实施例中，两个并联的CM旁通阻抗路径通过第一和第二电容耦合760和755被引入。在一个实施例中，第一电容耦合760的Y-cap 1具有较高电容值，第二电容耦合755的Y-cap 2具有较小电容值，在一个实施例中，该较小电容值是220pF至2.2nF。应理解，由于具有较小电容值，Y-cap 2具有较低成本。在一个实施例中，较小Y-cap 2电容器755的值被调谐以抵消在输入处的CM噪声。在工作中，由于变压器750的部分交叠的层的寄生电容而引起的CM噪声耦合通过如下噪声的反相分量补偿，所述噪声从次级绕组733通过第一和第二电容耦合760和755所提供的两个旁通阻抗被旁通到输入返回端子757。第一旁通阻抗是从中心抽头740耦合至与开关电路705耦合的输入返回757的第一电容耦合760，第二旁通阻抗是从与方波同相的输出端子737耦合至与开关电路705耦合的输入返回757的第二电容耦合755。第二电容耦合755所提供的第二旁通阻抗为额外的CM噪声传递提供了第二旁通路径，所述额外的CM噪声传递是由于为了漏调谐变压器750中的绕组部分交叠而引起的。

[0065] 图8是示出根据本发明教导的功率变换器800的另一实施例的示意图，该功率变换器包括能量传递组件和共模噪声消除。应理解，功率变换器800与图7的功率转换器700具有许多相似之处。例如，功率变换器800是一个包括能量传递元件801的LLC谐振变换器，所述能量传递元件801耦合在功率变换器800的输入802和输出890之间。在一个实施例中，开关电路805——其被示为半桥电路——耦合在输入802和能量传递组件801之间。如示出的该实施例中所示，开关电路805包括耦合至下开关S2815的上开关S 1810，同时在上开关S 1810和下开关S2815之间具有中心节点820。在一个实施例中，开关电路805接收输入802处的输入电压Vin，并从中心节点820向耦合至开关电路805的谐振电路
829施加HF方波电压脉冲。

[0066] 在图8所示的实施例中，能量传递组件801包括变压器850，该变压器包括初级绕组825和次级绕组833，所述次级绕组具有位于次级绕组部分835和845之间的一个中心抽头840。在一个实施例中，根据本发明的教导，可使用图1-6中的具有部分交叠的绕组、具有调谐漏电感的变压器100、200、300、400、500或600中的任一个来代替变压器850。如示出的该实施例中所示，谐振电路829包括电容器Cres 830和由变压器850提供的两个电感，这两个电感包括变压器850的内部磁电感和初级绕组825的漏电感。具体而言，第一电感是由初级绕组825和磁芯形成的高值磁电感，该高值磁电感与Cres 830形成并联谐振，并将负载电流传递至次级侧。限定HF串联谐振的低值第二电感是是穿过空气的变压器850的初级漏电感，通过变压器850的初级绕组825和次级绕组833的部分交叠，该初级漏电感具有微调谐，如上文在图1-6中所述。在示出的该实施例中，如所示的，功率变换器800还包括耦合至次级绕组部分835的输出端子837的二极管870，以及耦合至次级绕组部分845的二极管875。电容器880还被耦合在功率变换器800的输出890和耦合至次级绕组833的中心抽头840的次级返回端子之间。

[0067] 如图8中所示，功率变换器800还包括一个CM噪声消除电路853，该CM噪声消除电路耦合在变压器850的次级绕组833和输入返回端子857之间，所述输入返回端子857耦合至开关电路805并通过电容器Cres 830耦合至变压器850的初级绕组825。在图8示出的具体实施例中，CM噪声消除电路853包括第一电容耦合，该第一电容耦合包括耦合在输入返回端子857和与次级绕组833的中心抽头840耦合的次级返回端子之间的Y-cap电容器860和非Y-cap电容器858。CM噪声消除电路853还包括第二电容耦合，该第二电容耦合包括耦合在输入返回端子857和次级绕组部分835的输出端子837之间的Y-cap电容器860和非Y-cap电容器855。在示出的该实施例中，输出端子837是次级绕组部分835的与初级绕组825的初级输入端子同相的同相输出端子，所述初级输入端子被耦合以从开关电路805的中心节点820接收方波脉冲。应理解，如所示出的，图8的非Y-cap电容器855和858被堆叠在输出端子837和中心抽头端子840之间，Y-cap电容器860耦合至耦合在非Y-cap电容器855和858之间的节点856。在所示的该实施例中，在次级线圈上引入的阻抗或者从次级线圈引入到初级线圈的阻抗非常高，对工作没有影响，然而在甚高频率的噪声下，它们变成用于噪声传输的传导路径。

[0068] 应理解，在图8示出的实施例中，CM噪声消除电路853使用耦合在次级绕组部分835两端的两个廉价的非Y-cap电容器855和858，以及耦合至输入返回端子857的旁通Y-cap电容器860，而非像图7的功率变换器700中所包括的那样，使用从次级绕组部分835到输入返回的两个较高成本的Y-cap电容器。如示出的，两个小的非Y-cap电容器855和858耦合在次级绕组部分845两端。两个小的非Y-cap电容器855和858形成分压器(divider)，同时中心节点856耦合至较高值的CM噪声旁通Y-cap电容器860。

[0069] 如图8示出的实施例中所示，自次级绕组部分835的输出端子837和中心抽头840的CM噪声旁通路径通过由耦合至Y-cap电容器860的非Y-cap电容器855形成的以及通过耦合至Y-cap电容器860的非Y-cap电容器858形成的两个电容耦合。每个电容耦合路径中的等效电容会是比电容器855和Y-cap电容器860更小的值，或者具有比电容器858和Y-cap电容器860更小的值。另外，包括Y-cap电容器860和非Y-cap电容器858的电容耦合的阻抗会小于包括Y-cap电容器860和非Y-cap电容器855的电容耦合的阻抗。

[0070] 根据本发明的教导，尽管该结构使用了仅一个Y-cap电容器860，但它提供了改进的CM噪声消除，以符合EMC要求。然而，CM噪声消除电路853结构的潜在劣势在于，在次级绕组部分835两端的两个小的非Y-cap电容器855和858之间发生高频振铃(ringing)的风险以及出现处于EMI带宽中且可潜在地导致EMC 障的次级绕组泄漏的风险。

[0071] 为了解决该潜在劣势，图9是示出根据本发明教导的功率变换器900的又一实施例的示意图，该功率变换器包括能量传递组件和共模噪声消除。应理解，功率变换器900与图7和图8的功率转换器700和800具有许多相似之处。例如，功率变换器900是一个包括能量传递元件901的LLC谐振变换器，所述能量传递元件901耦合在功率变换器900的输入902和输出990之间。在一个实施例中，开关电路905——其被示为半桥电路——耦合在输902和能量传递组件901之间。如示出的该实施例中所示，开关电路905包括耦合至下开关S2915的上开关S1910，同时在上开关S1910和下开关S2915之间具有中心节点920。在一个实施例中，开关电路905接收输902处的输入电压Vin，并从中心节点920向耦合至开关电路905的谐振电路929施加HF方波电压脉冲。

[0072] 在图9所示的实施例中，能量传递组件901包括变压器950，该变压器包括初级绕组925和次级绕组933，所述次级绕组933具有位于次级绕组部分935和945之间的一个中心抽头940。在一个实施例中，根据本发明的教导，可使用图1-6中的具有部分交叠的绕组、具有调谐漏电感的变压器100、200、300、400、500或600中的任一个来代替变压器950。如示出的该实施例中所示，谐振电路929包括电容器Cres 930和由变压器950提供的两个电感，这两个电感包括变压器950的内部磁电感和初级绕组925的漏电感。具体而言，第一电感是由初级绕组925和磁芯形成的高值磁电感，该电感与Cres 930形成并联谐振，并将负载电流传递至次级侧。限定HF串联谐振的低值第二电感是穿过空气的变压器950的初级漏电感，通过变压器950的初级绕组925和次级绕组933的部分交叠，该初级漏电感具有微调谐，如上文在图1-6中所述。在示出的该实施例中，如所示的，功率变换器900还包括耦合至次级绕组部分935的输出端子937的二极管970，以及耦合至次级绕组部分945的二极管975。电容器980还被耦合在功率变换器900的输出990和与次级绕组933的中心抽头940耦合的次级返回端子之间。

[0073] 如图9中所示，功率变换器900还包括一个CM噪声消除电路953，该CM噪声消除电路耦合在变压器950的次级绕组933和输入返回端子957之间，所述输入返回端子957耦合至开关电路905，并通过电容器Cres 930耦合至变压器950的初级绕组925。在图9示出的具体实施例中，CM噪声消除电路953包括第一电容耦合，该第一电容耦合包括耦合在输入返回端子957和与次级绕组933的中心抽头940耦合的次级返回端子之间的Y-cap电容器960和非Y-cap电容器958。CM噪声消除电路953还包括第二电容耦合路径，该第二电容耦合路径包括耦合在输入返回端子957和次级绕组部分935的输出端子937之间的Y-cap电容器960和非Y-cap电容器955。

[0074] 在示出的该实施例中，CM噪声消除电路953进一步包括一个衰减元件952，该衰减元件耦合至小的非Y-cap电容器955和958的网络。在示出的该实施例中，衰减元件952包括一个阻抗，该阻抗例如由一个电阻器提供——如所示的，该阻抗耦合至非Y-cap电容器955和958的网络，以通过增加一个极(pole)以及调整该极在EMI谱上的位置来抑制和调整在EMI谱的不同频率处的EMI响应的形状。在图9所示的具体实施例中，如所示的，衰减元件952耦合在次级绕组部分953的输出端子937和小的非Y-cap电容器955和958的网络之间。在一个实施例中，输出端子937是次级绕组部分935的与初级绕组925的初级输入端子同相的同相输出端子，所述初级输入端子被耦合以从开关电路905的中心节点920接收方波。在另一实施例(未示出)中，应理解，衰减元件952可耦合在中心抽头端子940和小的非Y-cap电容器955和958的网络之间。应理解，如所示的，图9的电容器955和958堆叠在输出937和中心抽头端子940之间，并且Y-cap电容器960耦合至耦合在非Y-cap电容器955和958之间的节点956。在示出的该实施例中，在次级线圈上引入的阻抗或者从次级线圈引入到初级线圈的阻抗非常高，对工作没有影响，然而在甚高频率的噪声下，它们变成用于噪声传输的传导路径。

[0075] 应理解，在图9示出的实施例中，CM噪声消除电路953与图8的CM噪声消除电路853的类似之处在于，CM噪声消除电路953使用耦合在次级绕组部分935两端的两个廉价的非Y-cap电容器955和958，以及耦合至输入返回端子957的旁通Y-cap电容器960，而非如图7的功率变换器700中所包括的那样，使用从次级端子到输入返回的两个较高成本的Y-cap电容器。然而，如上文简要概述的，图9的CM噪声消除电路953和图8的CM噪声消除电路853之间的一个区别是，图9的CM噪声消除电路953还包括耦合至小的非Y-cap电容器955和958的网络的衰减元件952，作为用于抑制次级电路处的HF振铃的一个解决方案。尤其是，如所示出的，衰减元件952——诸如像如在图9示出的具体实施例中所示的电阻器所提供的阻抗——被增加为与较小的非Y-cap电容器955串联在次级绕组部分935两端之间，该衰减元件952在振铃频率下表现出损耗(阻尼)效应。在一个实施例中，根据本发明的教导，在接近于开关频率的频率下，衰减元件952和非Y-cap电容器955以及非Y-cap电容器958和Y-cap电容器960呈现出高得多的阻抗，并且对功率变换器900的正常工作没有影响。

[0076] 以上对本发明的所示出的实施例的描述，包括在摘要中所描述的，不意在是穷举的，或者是对所公开的准确形式的限制。尽管为了说明的目的在本文中描述了本发明的具体实施方案和实施例，但在不偏离本发明的更宽泛主旨和范围的情况下，各种等同修改是可能的。毫无疑问，应理解，具体的电压、电流、频率、功率范围值、时间等是为了解释的目的而提供的，并且根据本发明的教导，在其他实施方案和实施例中也可以采用其他值。

[0077] 可以根据以上详细说明而对本发明的实施例进行上述修改。以下权利要求中所使用的术语不应被解释为将本发明限制为说明书和权利要求中所公开的具体实施方案。而是，所述范围完全由下列权利要求确定，所述权利要求应按照权利要求解释的既定原则进行解释。因此，本说明书和附图应被视为示例性的而非限制性的。