CN103021638A - 高效llc恒流电源谐振变压器线圈的绕制方法 - Google Patents

高效llc恒流电源谐振变压器线圈的绕制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高效LLC恒流电源谐振变压器线圈的绕制方法，包括缠绕在骨架的左侧骨架轴上的初级线圈N1，其特征在于：还包括缠绕在骨架的右侧骨架轴上的第一、二次级线圈N2、N3，第一、二次级线圈N2、N3的匝数、长度相等，第一、二次级线圈N2、N3采用并绕的方式缠绕。本发明将第一、二次级线圈N2、N3采用双线并绕来绕制，采用这种绕法，提高了次级双绕组的一致性，消除了整流管导通的差异，从而降低了损耗，更重要的是对变压器漏感可以进行精确的调节。本发明中控制漏感的手段方便准确，降低了产品成本，便于产品设计，优化产品性能，有较强的实用价值。

Description

高效LLC恒流电源谐振变压器线圈的绕制方法
技术领域
本发明涉及LLC恒流电源谐振变压器领域，尤其是一种高效LLC恒流电源谐振变压器线圈的绕制方法。 
背景技术
目前,LLC谐振变压器的绕制方法比较多，但大都采用分槽型骨架结构，分槽骨架将初级与次级分开绕线，主要作用是提高漏感。而漏感在LLC谐振变换器中起到非常关键的作用，在变换器的工作过程中，漏感是参与到整个谐振过程的，这就要求漏感要做得足够大，足够精确。 
传统绕线方法采用的一个绕组接着一个绕组的绕线，在次级侧绕线时，先绕次级线圈N2，加绝缘胶带，再绕次级线圈N3。由于N2线圈绕在骨架内层，N3线圈绕在外层，N3线圈要比N2线圈的长度长。N2、N3同为次级绕组，原则上说，N2、N3两绕组要完全一致，包括长度、绕线次序、方向等。可见，传统的这种N2、N3分开绕线的方法存在两个弊端：第一，两个线圈的长度不一样，N3线圈要长很多；第二，无法保证两线圈的绕制方向一致，绕线的疏密程度也无法保证相同。基于以上缺点，无法保证次级两个整流二极管能够同时动作，这无形中又多了一部分损耗；同时，这种绕线方法也无法满足谐振对漏感的要求，对LLC谐振变换器的工作也带来了不利的影响。 
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高次级双绕组的一致性、降低损耗、便于对变压器漏感进行精确调节的高效LLC恒流电源谐振变压器线圈的绕制方法。 
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种高效LLC恒流电源谐振变压器线圈的绕制方法，包括缠绕在骨架的左侧骨架轴上的初级线圈N1，还包括缠绕在骨架的右侧骨架轴上的第一、二次级线圈N2、N3，第一、二次级线圈N2、N3的匝数、长度相等，第一、二次级线圈N2、N3采用并绕的方式缠绕。 
所述的左侧骨架轴、右侧骨架轴中间设置绝缘挡墙。 
在第一、二次级线圈N2、N3并成两股缠绕在右侧骨架轴上之后，再在第一、二次级线圈N2、N3的外表面缠绕第一绝缘胶带，第一绝缘胶带的外表面缠绕初级VCC辅助绕组N4，初级VCC辅助绕组N4的外表面缠绕第二绝缘胶带，第二绝缘胶带的外表面缠绕次级VCC辅助绕组N5，次级VCC辅助绕组N5的外表面缠绕第三绝缘胶带。 
匝比n、初级匝数最小值 的公式如下 
                   (1)
Figure 2012105543306100002DEST_PATH_IMAGE003
                      (2)
其中，
Figure 842345DEST_PATH_IMAGE004
为初级匝数，
Figure 2012105543306100002DEST_PATH_IMAGE005
为次级匝数，
Figure 86244DEST_PATH_IMAGE006
为输入最小电压值，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
为最小电压增益，
Figure 338234DEST_PATH_IMAGE008
为输出电压，
Figure 2012105543306100002DEST_PATH_IMAGE009
为次级整流二极管的压降，
Figure 300374DEST_PATH_IMAGE010
为最小开关频率，
Figure 2012105543306100002DEST_PATH_IMAGE011
为磁通密度的最大摆幅，为变压器磁芯的横截面积；
通过公式(1)、(2)计算出匝比n和初级匝数最小值
Figure 230469DEST_PATH_IMAGE001
，设定初级匝数
Figure 2012105543306100002DEST_PATH_IMAGE013
，为大于初级匝数最小值
Figure 40479DEST_PATH_IMAGE001
的整数，根据n= 
Figure 472598DEST_PATH_IMAGE013
/
Figure 2012105543306100002DEST_PATH_IMAGE015
，计算出，对
Figure 276093DEST_PATH_IMAGE016
取整，若取整之后的
Figure 884929DEST_PATH_IMAGE016
比取整之前的
Figure 120738DEST_PATH_IMAGE016
小，则第一、二次级线圈N2、N3采用逆时针绕线，反之第一、二次级线圈N2、N3采用顺时针绕线。
所述的第一绝缘胶带、第二绝缘胶带、第三绝缘胶带的厚度一致。 
所述的初级VCC辅助绕组N4的两端引线由次级侧引回到初级侧。 
由上述技术方案可知，本发明将第一、二次级线圈N2、N3采用双线并绕来绕制，采用这种绕法，提高了次级双绕组的一致性，消除了整流管导通的差异，从而降低了损耗，更重要的是对变压器漏感可以进行精确的调节。本发明中控制漏感的手段方便准确，降低了产品成本，便于产品设计，优化产品性能，有较强的实用价值。 
附图说明
图1是本发明的电路图； 
图2是本发明中骨架的结构示意图；
图3是本发明的剖视图；
图4、5均是本发明中次级线圈的绕线示意图。
具体实施方式
一种高效LLC恒流电源谐振变压器线圈的绕制方法，包括缠绕在骨架1的左侧骨架轴1a上的初级线圈N1，还包括缠绕在骨架1的右侧骨架轴1b上的第一、二次级线圈N2、N3，第一、二次级线圈N2、N3的匝数、长度相等，第一、二次级线圈N2、N3采用并绕的方式缠绕。所述的左侧骨架轴1a、右侧骨架轴1b中间设置绝缘挡墙1c。如图1、2、3所示。将第一、二次级线圈N2、N3同时绕线，副边两绕组线圈基本上达到一致，这样在磁场中就不会产生延迟，电流能同时流过次级整流管，使得变压器本身损耗降低，大大提高了电源的工作效率，此外，第一、二次级线圈N2、N3双绕组并绕，变压器漏感也更符合设计要求，对前级谐振也起了有效的帮助。 
如图1、2、3所示，在第一、二次级线圈N2、N3并成两股缠绕在右侧骨架轴1b上之后，再在第一、二次级线圈N2、N3的外表面缠绕第一绝缘胶带2，第一绝缘胶带2的外表面缠绕初级VCC辅助绕组N4，初级VCC辅助绕组N4的外表面缠绕第二绝缘胶带3，第二绝缘胶带3的外表面缠绕次级VCC辅助绕组N5，次级VCC辅助绕组N5的外表面缠绕第三绝缘胶带4。所述的第一绝缘胶带2、第二绝缘胶带3、第三绝缘胶带4的厚度一致。所述的初级VCC辅助绕组N4的两端引线由次级侧引回到初级侧。 
匝比n、初级匝数最小值
Figure 131419DEST_PATH_IMAGE001
的公式如下 
Figure 161692DEST_PATH_IMAGE002
                   (1)
Figure 257824DEST_PATH_IMAGE003
                      (2)
其中，
Figure 31745DEST_PATH_IMAGE004
为初级匝数，
Figure 896933DEST_PATH_IMAGE005
为次级匝数，
Figure 98107DEST_PATH_IMAGE006
为输入最小电压值，
Figure 681535DEST_PATH_IMAGE007
为最小电压增益，
Figure 993568DEST_PATH_IMAGE008
为输出电压，
Figure 978841DEST_PATH_IMAGE009
为次级整流二极管的压降，
Figure 350917DEST_PATH_IMAGE010
为最小开关频率，为磁通密度的最大摆幅，
Figure 540294DEST_PATH_IMAGE012
为变压器磁芯的横截面积；
通过公式(1)、(2)计算出匝比n和初级匝数最小值
Figure 380074DEST_PATH_IMAGE001
，设定初级匝数，
Figure 215492DEST_PATH_IMAGE014
为大于初级匝数最小值
Figure 134907DEST_PATH_IMAGE001
的整数，根据n= 
Figure 829193DEST_PATH_IMAGE013
/
Figure 543071DEST_PATH_IMAGE015
，计算出，对
Figure 45914DEST_PATH_IMAGE016
取整，若取整之后的比取整之前的小，则第一、二次级线圈N2、N3采用逆时针绕线，反之第一、二次级线圈N2、N3采用顺时针绕线。
如图4、5所示，在对第一、二次级线圈N2、N3进行缠绕时，首先将第一、二次级线圈N2、N3绞在一起，要保证线与线之间能够紧密交叉在一起；然后，将第一、二次级线圈N2、N3起点都从10脚开始，然后按照顺时针，或逆时针绕线，逆时针方向缠绕如图4所示，顺时针方向缠绕如图5所示，绕到所需要圈数之后，第一次级线圈N2末端接到8脚，第二次级线圈N3末端接到9脚。 
综上所述，本发明将第一、二次级线圈N2、N3采用双线并绕来绕制，采用这种绕法，提高了次级双绕组的一致性，消除了整流管导通的差异，从而降低了损耗，更重要的是对变压器漏感可以进行精确的调节。本发明中控制漏感的手段方便准确，降低了产品成本，便于产品设计，优化产品性能，有较强的实用价值。 

Claims (6)

1.一种高效LLC恒流电源谐振变压器线圈的绕制方法，包括缠绕在骨架（1）的左侧骨架轴（1a）上的初级线圈N1，其特征在于：还包括缠绕在骨架（1）的右侧骨架轴（1b）上的第一、二次级线圈N2、N3，第一、二次级线圈N2、N3的匝数、长度相等，第一、二次级线圈N2、N3采用并绕的方式缠绕。
2.根据权利要求1所述的高效LLC恒流电源谐振变压器线圈的绕制方法，其特征在于：所述的左侧骨架轴（1a）、右侧骨架轴（1b）中间设置绝缘挡墙（1c）。
3.根据权利要求1所述的高效LLC恒流电源谐振变压器线圈的绕制方法，其特征在于：在第一、二次级线圈N2、N3并成两股缠绕在右侧骨架轴（1b）上之后，再在第一、二次级线圈N2、N3的外表面缠绕第一绝缘胶带（2），第一绝缘胶带（2）的外表面缠绕初级VCC辅助绕组N4，初级VCC辅助绕组N4的外表面缠绕第二绝缘胶带（3），第二绝缘胶带（3）的外表面缠绕次级VCC辅助绕组N5，次级VCC辅助绕组N5的外表面缠绕第三绝缘胶带（4）。
4.根据权利要求1所述的高效LLC恒流电源谐振变压器线圈的绕制方法，其特征在于：匝比n、初级匝数最小值                                               
Figure 2012105543306100001DEST_PATH_IMAGE002
的公式如下
Figure 2012105543306100001DEST_PATH_IMAGE004
                   (1)
Figure 2012105543306100001DEST_PATH_IMAGE006
                      (2)
其中，
Figure 2012105543306100001DEST_PATH_IMAGE008
为初级匝数，
Figure 2012105543306100001DEST_PATH_IMAGE010
为次级匝数，
Figure 2012105543306100001DEST_PATH_IMAGE012
为输入最小电压值，
Figure 2012105543306100001DEST_PATH_IMAGE014
为最小电压增益，为输出电压，
Figure 2012105543306100001DEST_PATH_IMAGE018
为次级整流二极管的压降，
Figure 2012105543306100001DEST_PATH_IMAGE020
为最小开关频率，
Figure 2012105543306100001DEST_PATH_IMAGE022
为磁通密度的最大摆幅，
Figure 2012105543306100001DEST_PATH_IMAGE024
为变压器磁芯的横截面积；
通过公式(1)、(2)计算出匝比n和初级匝数最小值
Figure 987835DEST_PATH_IMAGE002
，设定初级匝数
Figure 2012105543306100001DEST_PATH_IMAGE026
，
Figure 2012105543306100001DEST_PATH_IMAGE028
为大于初级匝数最小值
Figure 29609DEST_PATH_IMAGE002
的整数，根据n= 
Figure 809346DEST_PATH_IMAGE026
/
Figure 2012105543306100001DEST_PATH_IMAGE030
，计算出，对
Figure 343838DEST_PATH_IMAGE032
取整，若取整之后的
Figure 158210DEST_PATH_IMAGE032
比取整之前的小，则第一、二次级线圈N2、N3采用逆时针绕线，反之第一、二次级线圈N2、N3采用顺时针绕线。
5.根据权利要求3所述的高效LLC恒流电源谐振变压器线圈的绕制方法，其特征在于：所述的第一绝缘胶带（2）、第二绝缘胶带（3）、第三绝缘胶带（4）的厚度一致。
6.根据权利要求3所述的高效LLC恒流电源谐振变压器线圈的绕制方法，其特征在于：所述的初级VCC辅助绕组N4的两端引线由次级侧引回到初级侧。
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