專利名稱：高速數(shù)據(jù)總線用隔離變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
高速數(shù)據(jù)總線用隔離變壓器技術(shù)領(lǐng)域[0001]本發(fā)明涉及一種高速數(shù)據(jù)總線用的隔離變壓器，本發(fā)明中，高速數(shù)據(jù)總線主要是指1553總線，但是，不排除在此之外的數(shù)據(jù)總線中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
[0002]隨著1553總線的應(yīng)用和推廣，我所研制了頻率為4-10Mbit/S的總線系統(tǒng)，但是市場上只能買到按照IMbit/S的美軍MIL-STD-1553A/B標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計生產(chǎn)的隔離變壓器，在 4-10Mbit/S數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)中使用，性能大幅下降，無法滿足總線系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的要求。[0003]隔離變壓器是高速數(shù)據(jù)總線中的關(guān)鍵元件，它把各設(shè)備與高速數(shù)據(jù)總線進(jìn)行雙向連接。起到信號雙向傳輸、阻抗匹配、故障隔離、改善總線頻率響應(yīng)特性、提高共模抑制比等作用。[0004]為此航天8357研究所研制了適用于4-10Mbit/S數(shù)據(jù)總線的隔離變壓器。實現(xiàn)了高頻條件下的高電感量、低電容量、高交流阻抗、高共模抑制比等性能，并在_55°C -125°C 溫度范圍內(nèi)參數(shù)變化滿足上述要求。[0005]在國外有些權(quán)威機構(gòu)如(ASSC)和相關(guān)專業(yè)人員一直致力于高速1553總線的研究。但由于對我國的技術(shù)封鎖，國內(nèi)技術(shù)人員一直無法查到相關(guān)資料，直到2005年 2006年才由ASSC陸續(xù)公布了部分研究報告，而有些現(xiàn)在仍無法獲得(如SAE草案報告 AIR5591)，但從已查到的研究報告中可以明確的得出結(jié)論，國外也采用在原有1553B總線基礎(chǔ)上提速，由此可見，我們進(jìn)行的4-lOMbit/s數(shù)據(jù)總線研制工作，從理論研究、實現(xiàn)方法和最終結(jié)論等方面都和國外相關(guān)研究一致，符合國際軍用總線的發(fā)展趨勢。[0006]隨著高速1553總線技術(shù)的不斷推廣，能夠帶來空軍、海軍、陸軍及其它國防裝備或者民用設(shè)施的更新?lián)Q代的變化，為提高我軍的裝備水平與作戰(zhàn)能力創(chuàng)造了重要的條件。發(fā)明內(nèi)容[0007]本發(fā)明的目的是設(shè)計一種隔離變壓器，用于4-10Mbit/S的高速數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)中， 雙向傳輸數(shù)據(jù)，并起到電氣隔離、阻抗匹配的作用。[0008]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種高速數(shù)據(jù)總線用隔離變壓器，是在磁環(huán)上繞制初級、次級線圈得到的隔離變壓器，其中，在磁環(huán)上首先繞制上的是次級線圈，然后是初級線圈，然后再次是次級線圈；內(nèi)外兩層次級線圈繞制方向相同，與初級線圈繞制方向成20 40度的夾角。[0009]本發(fā)明的優(yōu)點是可以應(yīng)用在數(shù)據(jù)傳輸率為4-10Mbit/S的數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)中，減小分布電容、提高互感，實現(xiàn)電氣隔離、阻抗匹配、信號傳輸?shù)裙δ?。[0010]在具體的實施過程中，使用本發(fā)明所述結(jié)構(gòu)的隔離變壓器，經(jīng)過試驗優(yōu)化，定型后，可以達(dá)到如下效果[0011]1.次級電感量大于IOmH;[0012]2.初級漏感小于IOuH ；[0013]3.層間電容小于25pF，[0014]4.在4-10Mbit/S高頻狀態(tài)下，使傳輸?shù)牟ㄐ芜_(dá)到波形完整性的要求，過充電壓小于10%，共模抑制比大于50dB，交流阻抗大于4kQ，達(dá)到了數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)對隔離變壓器的傳輸要求；同比的進(jìn)口隔離變壓器，過充電壓大于15 %，共模抑制比小于35dB，交流阻抗小于業(yè)Ω ；對比兩者，可以看到參數(shù)明顯提高，并且在實際使用中，完全改善了進(jìn)口隔離變壓器造成的信號衰減和畸變，解決了高速數(shù)據(jù)總線物理介質(zhì)的制約瓶頸；[0015]5.絕緣電阻大于1000ΜΩ、介質(zhì)耐電壓大于200V ；極限溫度范圍為_65°C -140°C ； 耐濕熱、鹽霧、霉菌、振動、沖擊等性能完全達(dá)到美軍標(biāo)的要求。


[0016]圖1為本發(fā)明電路示意圖；[0017]圖2為本發(fā)明物理尺寸和外形圖；[0018]圖3為本發(fā)明結(jié)構(gòu)剖面圖；[0019]圖4為本發(fā)明應(yīng)用實例。
具體實施方式
[0020]
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明[0021]如圖1所示，一種高速數(shù)據(jù)總線用隔離變壓器，是在磁環(huán)上繞制初級、次級線圈得到的隔離變壓器，外形如圖2所示，其中，在磁環(huán)上首先繞制上的是次級線圈，然后是初級線圈，然后再次是次級線圈；內(nèi)外兩層次級線圈繞制方向相同，與初級線圈繞制方向成 20 40度的夾角，實際應(yīng)用中，繞線方式為人工繞線，所以夾角為一范圍，在30度附近均可，不需要精確到度。[0022]因為電感量決定了低頻狀態(tài)下的交流阻抗，分布電容決定了高頻狀態(tài)下的交流阻抗，為了保證隔離變壓器在300kHz-4MHz的頻帶范圍內(nèi)，具有合格的阻抗特性，必須找到優(yōu)化方案，以兼顧高低頻兩種矛盾的需求。減小分布電容的方法是初次級疊層交叉繞制，見圖 3 ；為了減小漏電感，初級線圈包裹在次級線圈之中，緊密繞制，以增加互感，減小電磁場的泄露；[0023]為了進(jìn)一步提高性能，縮小體積，本實施例中，隔離變壓器使用了磁導(dǎo)率為 6000 9000之間，脈沖磁導(dǎo)率為3000 4000錳鋅鐵氧體作為變壓器的導(dǎo)磁體；選取高脈沖磁導(dǎo)率的磁性材料實現(xiàn)高電感量的要求；得到小體積磁芯，減小了磁路長度，進(jìn)一步提高電感量；經(jīng)過優(yōu)化后，脈沖磁導(dǎo)率為4000，磁環(huán)直徑由IOmm減小為6mm，飽和磁化強度為 400mTo[0024]進(jìn)一步的，采用提高變壓器各方面性能的設(shè)計和考慮，例如使用聚酰亞胺漆包線，可耐受230°C高溫，具有非常強的抗腐蝕特性；[0025]在市面上常見的封裝材料中，按照設(shè)計需要進(jìn)行選擇，一般盡量采用適用溫度較廣的環(huán)氧樹脂作為灌封材料；避免在高低溫條件下的內(nèi)應(yīng)力損壞線圈和焊點，保證自身不開裂變形；上述選擇本領(lǐng)域技術(shù)人員可以按照設(shè)計需要自行進(jìn)行選擇。[0026]進(jìn)一步的，例如使用鍍錫銅針作為變壓器的引出電極。[0027]在應(yīng)用時，如圖4所示，隔離變壓器的初級和數(shù)據(jù)總線控制電路的收發(fā)器相連，中間抽頭接地；次級和高速數(shù)據(jù)總線的短截線相連。當(dāng)此路設(shè)備作為發(fā)送單元時，負(fù)責(zé)把收發(fā)器發(fā)出的曼徹斯特編碼信號，傳送到短截線上，信號經(jīng)過主總線，傳送到其他短截線，并通過連接在其他短截線上的變壓器次級，傳送到初級，再傳送到收發(fā)器的信號接收芯片，形成一次完整的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。如上所述，本發(fā)明通過對高頻脈沖變壓器的原理分析，通過在結(jié)構(gòu)上和繞線方式的優(yōu)化設(shè)計，同時選擇適合的磁性材料，實現(xiàn)了最終的優(yōu)良性能。該產(chǎn)品具有高性能、高可靠性，適用于最新的軍用高速數(shù)據(jù)總線，填補了高頻隔離變壓器的市場空白。
權(quán)利要求1. 一種高速數(shù)據(jù)總線用隔離變壓器，是在磁環(huán)上繞制初級、次級線圈得到的隔離變壓器，其特征在于在磁環(huán)上首先繞制上的是次級線圈，然后是初級線圈，然后再次是次級線圈；內(nèi)外兩層次級線圈繞制方向相同，與初級線圈繞制方向成20 40度的夾角。
專利摘要本實用新型屬于數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高速數(shù)據(jù)總線用隔離變壓器。用于4-10Mbit/S的高速數(shù)據(jù)總線(1553總線)系統(tǒng)。它是在磁環(huán)上繞制初級、次級線圈得到的隔離變壓器，其中，在磁環(huán)上首先繞制上的是次級線圈，然后是初級線圈，然后再次是次級線圈；內(nèi)外兩層次級線圈繞制方向相同，與初級線圈繞制方向成20～40度的夾角。本實用新型的優(yōu)點是減小分布電容、提高互感，該產(chǎn)品具有高性能、高可靠性，適用于最新的軍用高速數(shù)據(jù)總線，填補了高頻隔離變壓器的市場空白。
文檔編號H01F27/30GK202307472SQ20112041754
公開日2012年7月4日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者楊印晟, 殷光, 王剛, 茍俊峰, 雷哲毅 申請人:中國航天科工集團第三研究院第八三五七研究所