CN116612960B - 一种llc磁集成高频变压器 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种LLC磁集成高频变压器，通过调节高压绕组和低压绕组的耦合程度来完成调节漏感的大小，从而实现磁集成。本申请利用高频变压器的漏感充当LLC电路中的谐振电感，从而减少了磁性元器件的数量，降低了成本。同时通过采用多槽骨架稳定绕组和增加漏感，解决磁集成高频变压器的不方便绕制和漏感不一致性问题，最后对于低压绕组采用环形铜带绕组，增加散热，解决绕组的发热问题。

Description

一种LLC磁集成高频变压器
技术领域
本申请涉及高频变压器技术领域，具体涉及一种LLC磁集成高频变压器。
背景技术
高频变压器是指工作频率超过10kHz的一种开关电源变压器，主要用于开关电源产品中，实现输入输出电压，电流和阻抗的匹配转换，也可以实现初次级的物理隔离。高频变压器主要用于开关电源中，而开关电源典型的拓扑结构有很多，其中LLC作为主流的一种拓扑结构，主要由谐振电容，谐振电感，高频变压器组成，结构简单。通过控制开关频率来实现全负载范围内的MOSFET的ZVS和整流器二极管的ZCS，能够降低整个电路的开关损耗，提高电源的效率和功率密度。
目前，随着各类器件的集成技术不断提高，电源产品朝着高效率，高功率密度，高可靠性和低成本的方向不断发展，从而越来越多的产品将LLC电路中的谐振电感和高频变压器集成在一起，发明了LLC磁集成变压器。通过磁集成的方式减少了开关电源的磁性元器件数量，减小了开关电源的体积和重量，提高了功率密度，同时减小了损耗，提高了效率。然而，现有的利用变压器漏感来进行磁集成的LLC变压器存在漏感量一致性差，并且集成之后变压器损耗高，对于散热条件不好的开关电源产品容易造成器件温升过高，导致器件失效。比如对于较大功率的开关电源产品，基本都是使用分立谐振电感，从而保证产品的稳定性和可靠性。
发明内容
针对上述缺点，本申请提出了一种LLC磁集成高频变压器，通过调节高压绕组和低压绕组的耦合程度来完成调节漏感的大小，从而实现磁集成。与其他磁集成高频变压器相比，利用固定挡墙骨架解决了一致性差的问题，同时采用环形铜带绕组增加散热，解决了高频变压器发热严重问题。本发明所采用的技术方案如下：
一种LLC磁集成高频变压器，该高频变压器包括铁氧体磁芯、固定挡墙骨架、高压绕组以及低压绕组；
所述固定挡墙骨架将高压绕组和低压绕组分为多个槽绕制，通过调节挡墙的厚度和位置来达到目标漏感量；
低压绕组采用环形铜带绕制，每匝绕组出线部分通过PCB走线连接。
进一步的，所述低压绕组采用厚度为0.8mm的铜片绕制。
进一步的，所述高压绕组采用多股利兹线绕制。
进一步的，所述固定挡墙将骨架分为两个绕线槽，其中所述两个绕线槽中的上槽采用高压绕组和低压绕组交错绕制。
进一步的，所述低压绕组共有6匝，每匝之间绕制3至6匝所述高压绕组。
进一步的，每匝之间绕制3至6匝所述高压绕组，具体为：每匝低压绕组之间分别绕制3匝、3匝、3匝、6匝、6匝高压绕组。
进一步的，所述固定挡墙骨架的厚度为2mm。
进一步的，所述两个绕线槽中的下槽绕制剩余的27匝高压绕组。
进一步的，所述铁氧体磁芯的气隙为0.8mm。
进一步的，所述高压绕组和所述低压绕组之间设有绝缘件。
通过本申请实施例，可以获得如下技术效果：本申请的LLC磁集成高频变压器漏感一致性更好，散热能力强，能够适用于较大功率产品。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为LLC磁集成高频变压器的平面绕制图；
图2为LLC磁集成高频变压器的正面结构示意图；
图3为LLC磁集成高频变压器的3D结构图示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的全部其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的LLC磁集成高频变压器包括铁氧体磁芯、固定挡墙骨架、高压绕组以及低压绕组；所述固定挡墙骨架将高压绕组和低压绕组分为多个槽绕制，通过调节挡墙的厚度和位置来达到目标漏感量；低压绕组采用环形铜带绕制，每匝绕组出线部分通过PCB走线连接。
图1为LLC磁集成高频变压器的平面绕制图，在该实施方式中，LLC磁集成高频变压器由PQ4040，材质为PC40的铁氧体磁芯，固定挡墙骨架，高压绕组，低压绕组构成。其中低压绕组采用厚度为0.8mm的铜片绕制，单匝绕组之间采用PCB走线连接；高压绕组采用多股利兹线绕制。固定挡墙将骨架分为两个绕线槽，其中上槽采用高压绕组和低压绕组交错绕制，高压绕组和低压绕组之间设有绝缘件，低压绕组共有6匝，每匝之间绕制3至6匝高压绕组，具体分别为3匝，3匝，3匝，6匝，6匝。中间固定挡墙的厚度为2mm，然后下面的绕线槽绕制剩余的27匝高压绕组，一共48匝，研磨磁芯气隙至0.8mm，如此结构下能够得到目标漏感量以及增加高频变压器的散热能力。
由此可见，本申请中利用固定挡墙骨架将高压绕组和低压绕组分为多个槽绕制，固定挡墙的厚度和位置影响漏感的大小，可以通过调节挡墙的厚度和位置来达到目标漏感量，同时固定挡墙使得高压绕组和低压绕组的绕制过程更加方便快捷，绕制后的结构更加稳定，漏感量的一致性更好。其次低压绕组采用环形铜带绕制，每匝绕组出线部分通过PCB走线连接，增加高频变压器的散热能力。
图2为LLC磁集成高频变压器的正面结构示意图，图3为LLC磁集成高频变压器的3D结构图示意图。
综上所述，本申请利用高频变压器的漏感充当LLC电路中的谐振电感，从而减少了磁性元器件的数量，降低了成本。同时通过采用多槽骨架稳定绕组和增加漏感，解决磁集成高频变压器的不方便绕制和漏感不一致性问题，最后对于低压绕组采用环形铜带绕组，增加散热，解决绕组的发热问题。
专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置和设备的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的方法和装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本发明实施例方案的目的。
另外，在本发明实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
应理解，本发明的发明内容及实施例中各步骤的序号的大小并不绝对意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

Claims (3)

1.一种LLC磁集成高频变压器，其特征在于，该高频变压器包括铁氧体磁芯、固定挡墙骨架、高压绕组以及低压绕组；
所述固定挡墙骨架将高压绕组和低压绕组分为多个槽绕制，通过调节挡墙的厚度和位置来达到目标漏感量；
低压绕组采用环形铜带绕制，每匝绕组出线部分通过PCB走线连接;
所述低压绕组采用厚度为0.8mm的铜片绕制；
所述高压绕组采用多股利兹线绕制；
所述固定挡墙将骨架分为两个绕线槽，其中所述两个绕线槽中的上槽采用高压绕组和低压绕组交错绕制；
所述低压绕组共有6匝，每2匝之间绕制3至6匝所述高压绕组；
每2匝低压绕组之间分别绕制3匝、3匝、3匝、6匝、6匝高压绕组；
所述固定挡墙骨架的厚度为2mm；
所述两个绕线槽中的下槽绕制剩余的27匝高压绕组。
2.根据权利要求1所述的高频变压器，其特征在于，所述铁氧体磁芯的气隙为0.8mm。
3.根据权利要求1所述的高频变压器，其特征在于，所述高压绕组和所述低压绕组之间设有绝缘件。
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