CN105048812A - 一种llc谐振电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种LLC谐振电路，旨在提高整机效率少变压器损耗。谐振电路中的变压器所述的变压器是一个有串并联结构的组合变压器，组合变压器由N(1<N)个部件级变压器构成，每个部件级变压器包括N个相同的高频变压器，各高频变压器的原边串联构成对应部件级变压器的原边，副边相并联构成对应部件级变压器的副边，N个部件级变压器的原边相并联连接输入端，副边相串联连接输出端。使得输入的整体功率由串并联结构产生的各路变压器分担，各路变压器分担的功率为整体功率的1/N，组合变压器结构体积变小，同时降低单个变压器的温度，从而在LLC谐振电源中提升单位功率密度,并在开关电源待机时减少开关电源系统的能量损耗和空载损耗。
Description
技术领域
本发明涉及开关电源领域，具体涉及一种LLC谐振电路中高频开关变压器的串并联结构。
背景技术
在当前全球电子产品中,LLC谐振电路因高频率，高效率，高功率密度的特点备受青睐。高频变压器是LLC谐振电路的核心组件之一，是电路中实现能量传递、升降压及电气隔离的磁性元件，在开关电源中非常重要，其性能好坏不仅关系到变压器本身的效率、发热等问题，而且将决定着整个逆变器的技术性能，甚至导致功率管的损坏和逆变失败。同时高频变压器又是LLC谐振电路中发热源、体积、重量的主要占有者，如果谐振电路的功率加大，高频变压器对体积的要求就会相应变大，但由于有电源尺寸的限制，磁性元件的体积不可能做的太大，这就在很大程度上限制了磁性元件的设计，增加了很大的困难，从而导致LLC谐振电路整体设计困难性几何倍的增加，很难达到系统设计要求。因此，针对高频变压器的优化设计也是对LLC谐振变换器的优化设计。
发明内容
本发明的目的是提供一种LLC谐振电路，用以解决基于LLC谐振电路的开关电源因变压器功率提高而导致变压器体积过大的问题。
为实现上述目的，本发明的方案包括：
一种LLC谐振电路，包括变压器，所述的变压器是一个有串并联结构的组合变压器，组合变压器由N(1<N)个部件级变压器构成，每个部件级变压器包括N个相同的高频变压器，各高频变压器的原边串联构成对应部件级变压器的原边，副边相并联构成对应部件级变压器的副边，N个部件级变压器的原边相并联连接输入端，副边相串联连接输出端。
进一步的，N＝2。
进一步的，N＝3。
本发明采用交错并联技术，由N路变压器分担总功率，每一路功率会减小到总功率的1/N，从而每一路磁性元件的高度和体积也会大大减小，整个电路的体积相对单相LLC在相同输出功率情况下要小很多，这样就提高了电源的功率密度，降低了电源成本。LLC技术与交错并联技术结合在一起后，就使得总体性能有了很大改善。在大功率开关电源中高频变压器因系统限制要求，往往采用多个变压器进行原边并联副边串联结构满足使用要求，该结构占用空间小，使整体功率平均分配在单个独立变压器上。
附图说明
图1谐振电路结构图；
图2是实施例1的组合变压器结构图；
图3是实施例2的组合变压器结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
实施例1
如图1所示，一种LLC谐振电路，包括方波发生器、LLC谐振腔和整流网络三部分组成，其中LLC谐振腔由谐振电容Cr、谐振电感Lr、激励电感Lm以及变压器Tn构成，传统谐振变压器的磁性元件在输入功率增大的情况下体积会变得很大，因此对变压器结构做出了创新和改变，具体结构如图2所示，将传统变压器改成组合变压器，以减小磁性元件的体积。
在图2中，组合变压器由T1、T2、T3、T4四个高频变压器组成，其中高频变压器T1、T2的原边相串联、副边相并联构成部件级变压器A，高频变压器T3、T4的原边相串联、副边相并联构成部件级变压器B。部件级变压器A和部件级变压器B的原边相并联、副边相串联构成上述组合变压器。
四个高频变压器结构相同，构成的组合变压器特性，从外部来看，整体网络属性与原单一变压器相同，没有变化。这样整体变压器的输入输出功率不变，变压器变比不变，但输入功率由部件级变压器A和部件级变压器B两路分担，每一路功率会减小，从而每一路磁性元件的体积也会大大减小，整个电路的体积相对单相LLC在相同输出功率情况下要小很多，这样就提高了电源的功率密度，降低了电源成本。
实施例2
与实施例1不同在于，本实施例中，组合变压器由三组部件级变压器构成，具体的来讲就是每三个高频变压器构成一个部件级变压器，三个部件级变压器构成组合变压器的整体，如图3所示：整体组合变压器由变压器A、变压器B和变压器C三个部件变级压器构成，每个部件级变压器由三个高频变压器组成：变压器T1、T2、T3三个高频变压器的原边相串联、副边相并联从而构成部件级变压器A，变压器T4、T5、T6三个高频变压器的原边相串联、副边相并联构成部件级变压器B，变压器T7、T8、T9三个高频变压器的原边相串联、副边相并联构成部件级变压器C；然后A、B、C三个部件级变压器的原边相并联，副边相串联构成组合变压器的整体。九个高频变压器结构相同，构成的组合变压器特性，从外部来看，整体网络属性与原单一变压器相同，没有变化。
从以上两个实施例可以看出，设置N个部件级变压器，每个部件级变压器又由N个高频变压器构成，这样在整个电路输入功率不变的情况下，输出功率也不会发生变化，通过变比换算可知在输入电压不变的情况下输出电压和输出电流也不发生变化。实施例2中，输入功率由部件级变压器A、部件级变压器B和部件级变压器C共同分担，每一路功率会减小到总功率的三分之一，从而每一路磁性元件的体积会大大减小，整个电路的体积相对单相LLC电路在相同输出功率情况下会小很多，从而提高电源的功率密度，降低电源成本。
以上给出了本发明涉及主题的两种具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。在本发明给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的发明目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。
Claims (3)
1.一种LLC谐振电路，包括变压器，其特征在于，所述的变压器是一个有串并联结构的组合变压器，组合变压器由N(1<N)个部件级变压器构成，每个部件级变压器包括N个相同的高频变压器，各高频变压器的原边串联构成对应部件级变压器的原边，副边相并联构成对应部件级变压器的副边，N个部件级变压器的原边相并联连接输入端，副边相串联连接输出端。
2.根据权利要求1所述的谐振电路，其特征在于，N＝2。
3.根据权利要求1所述的谐振电路，其特征在于，N＝3。
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