CN204271918U - 一种llc电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种LLC电路，本实用新型采用两个变压器代替原来的一个变压器，两个变压器的原边绕组并联等效于单变压器原边绕组分成两个并联的原边绕组，由于两个并联的原边绕组具有均分电流的作用，所以使得原来流经一个原边绕组的电流分开流入两个绕组，因此流入一个原边绕组的电流变小，所以现有原边绕组的线径变小，同时，原来单变压器的热量分散到两个变压器，由于两个变压器相对于一个变压器而言增大了散热面积，所以可有效降低变压器的温度。并且，由于流经原边绕组的电流减小，所以磁芯的窗口面积变小，使得LLC变压器的高度降低。所以本实用新型能够实现降低LLC电路温度和高度的目的。

Description

一种LLC电路
技术领域
本实用新型涉及变压器技术领域，尤其涉及一种LLC电路。
背景技术
目前大功率的电源都会选择LLC电路结构，如图1所示为现有的LLC电路，由图1中可看出传统LLC电路中的变压器采用单变压器设计，单变压器的原边一个绕组，副边两个绕组，原边绕组和副边绕组之间采用单磁芯设计。
现有LLC变压器采用单变压器设计，由于电源的功率较大，流经原边绕组和副边绕组的电流也较大，导致单变压器的原边绕组需要采用线径较大的铜线以及窗口面积较大的磁芯来承载较大的电流，较大的线径和较大的窗口面积增加了LLC变压器的高度及漏感，导致LLC变压器难于应用在高度受限的场合。此外，LLC变压器在工作时温度较高，这限制了LLC电路在大功率电源中的使用。
所以现在需要一种LLC电路来降低现有技术中LLC变压器在工作时温度较高的问题并且降低LLC变压器高度。
实用新型内容
本实用新型提供了一种LLC电路，本申请能够降低现有技术中LLC变压器在工作时温度较高的问题并且降低LLC变压器高度，使LLC电路能够在大功率电源中的使用。
为了实现上述目的，本申请采用以下技术手段：
一种LLC电路，包括：
相互并联的第一变压器和第二变压器，第一开关管，第二开关管，谐振电容，谐振电感，第一二极管和第二二极管；
所述第一开关管的漏极与电源正极相连，所述第一开关管的源极与所述第二开关管的漏极相连，所述第二开关管的源极与电源负极相连，所述谐振电感的第一端与所述第一开关管和所述第二开关管的公共连接点相连，所述谐振电容的第一端与所述电源负极相连，所述谐振电感的第二端与所述第一变压器和所述第二变压器的原边绕组的第一端相连，所述谐振电容的第二端与所述第一变压器和所述第二变压器的原边绕组的第二端相连，所述第一变压器和所述第二变压器的副边绕组采用中心抽头方式连接，所述第一二极管与所述第一变压器的副边绕组的第一端相连，所述第二二极管与所述第二变压器副边绕组的第二端相连。
优选的，所述第一变压器和所述第二变压器的原边绕组的第一端为同名端，所述第一变压器和所述第二变压器的原边绕组的第二端为异名端，所述第一变压器的副边绕组的第一端为同名端，所述第二变压器副边绕组的第二端为异名端；或
所述第一变压器和所述第二变压器的原边绕组的第一端为异名端，所述第一变压器和所述第二变压器的原边绕组的第二端为同名端，所述第一变压器的副边绕组的第一端为异名端，所述第二变压器副边绕组的第二端为同名端。
优选的，所述第一二极管与所述第一变压器的副边绕组的同名端相连，所述第二二极管与所述第二变压器的异名端相连包括：
所述第一二极管的正极与所述第一变压器副边绕组的同名端相连；
所述第二二极管的正极与所述第二变压器副边绕组的异名端相连；
所述第一二极管的负极和所述第二二极管的负极相连；
两个副边绕组的公共连接点与所述第一二极管的负极之间连接负载。
优选的，还包括：
电解电容；
所述电解电容的正极与所述第一二极管的负极相连，所述电解电容的负极与两个副边绕组的公共连接点相连。
优选的，所述第一二极管与所述第一变压器的副边绕组的同名端相连，所述第二二极管与所述第二变压器的异名端相连包括：
所述第一二极管的负极与所述第一变压器副边绕组的同名端相连；
所述第二二极管的负极与所述第二变压器副边绕组的异名端相连；
所述第一二极管的正极和所述第二二极管的正极相连；
两个副边绕组的公共连接点与所述第二二极管的正极之间连接负载。
优选的，还包括：
电解电容；
所述电解电容的正极与两个副边绕组的公共连接点相连，所述电解电容的负极与所述第二二极管的正极相连。
优选的，还包括：
与所述第一开关管和所述第二开关管的栅极相连的驱动电路。
优选的，所述第一开关管和所述第二开关管为MOS管。
优选的，所述第一变压器和所述第二变压器匝数相同，且与副边绕组的匝比相同。
本实用新型提供了一种LLC电路，本实用新型采用两个变压器代替原来的一个变压器，两个变压器的原边绕组并联等效于单变压器原边绕组分成两个并联的原边绕组，由于两个并联的原边绕组具有均分电流的作用，所以使得原来流经一个原边绕组的电流分开流入两个绕组，因此流入一个原边绕组的电流变变小，所以现有原边绕组的线径变小，同时，原来单变压器的热量分散到两个变压器，由于两个变压器相对于一个变压器而言增大了散热面积，所以可有效降低变压器的温度，进而降低LLC电路的温度。并且，由于流经原边绕组的电流减小，所以磁芯的窗口面积变小，使得LLC变压器的高度降低。
此外，由于本实用新型降低了流经原边绕组的电流，所以还可以有效减小趋肤效应和邻近效应引起的损耗，从而可以降低LLC电路的总损耗。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中公开的一种LLC电路电路图；
图2a-2b为本实用新型实施例公开的一种LLC电路电路图；
图3为本实用新型实施例公开的又一种LLC电路电路图；
图4为本实用新型实施例公开的又一种LLC电路电路图；
图5为本实用新型实施例公开的一种LLC电路中变压器的原边绕组的电流示意图；
图6为本实用新型实施例公开的又一种LLC电路中变压器的原边绕组的电流示意图；
图7为现有技术中LLC电路中变压器的原边绕组的电流示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图2所示，本实用新型提供了一种LLC变压器，包括：
相互并联的第一变压器B1和第二变压器B2，第一开关管Q1，第二开关管Q2，谐振电容C，谐振电感L，第一二极管D1和第二二极管D2；
所述第一开关管Q1的漏极与电源正极相连，所述第一开关管Q1的源极与所述第二开关管Q2的漏极相连，所述第二开关管Q2的源极与电源负极相连，所述谐振电感L的第一端与所述第一开关管Q1和所述第二开关管Q2的公共连接点相连，所述谐振电容C的第一端与所述电源负极相连，所述谐振电感L的第二端与所述第一变压器B1和所述第二变压器B2的原边绕组的第一端相连，所述谐振电容C的第二端与所述第一变压器B1和所述第二变压器B2的原边绕组的第二端相连，所述第一变压器B1和所述第二变压器B2的副边绕组采用中心抽头方式连接，所述第一二极管D1与所述第一变压器B1的副边绕组的第一端相连，所述第二二极管D2与所述第二变压器B2的第二端相连。
其中，如图2a所示，所述第一变压器B1和所述第二变压器B2的原边绕组的第一端为同名端，所述第一变压器B1和所述第二变压器B2的原边绕组的第二端为异名端，所述第一变压器B1的副边绕组的第一端为同名端，所述第二变压器B2副边绕组的第二端为异名端；
还可以采用另外一种方式，如图2b所示，所述第一变压器B1和所述第二变压器B2的原边绕组的第一端为异名端，所述第一变压器B1和所述第二变压器B2的原边绕组的第二端为同名端，所述第一变压器B1的副边绕组的第一端为异名端，所述第二变压器B2副边绕组的第二端为同名端。
其中，第一变压器B1中的磁芯为T1，第二变压器B2的磁芯为T2，第一变压器B1的原边绕组和第二变压器B2的原边绕组匝数相同，且与现有技术单变压器设计时的原边绕组的匝数相同，且两个变压器原边绕组与副边绕组的匝比不变，不会改变副边绕组的输出电压，能够实现原有LLC电路的功能。
由于并联的两个原边绕组具有分流作用，所以能够将流经原来一个原边绕组的电流均为至两个原边绕组，使得每个原边绕组的电流变小，流经原边绕组的电流变小，随之原边绕组的线径变小，发热量降低，散热面积增大，所以能够有效地降低变压器的温度。并且随着原边绕组的电流降低，磁芯的窗口面积变小，变压器的高度也随之降低。
本实用新型提供了一种LLC电路，本实用新型采用两个变压器代替原来的一个变压器，两个变压器的原边绕组并联等效于单变压器原边绕组分成两个并联的原边绕组，由于两个并联的原边绕组具有均分电流的作用，所以使得原来流经一个原边绕组的电流分开流入两个绕组，因此流入一个原边绕组的电流变小，所以现有原边绕组的线径变小，同时，原来单变压器的热量分散到两个变压器，由于两个变压器相对于一个变压器而言增大了散热面积，所以可有效降低变压器的温度，进而降低LLC电路的温度。并且，由于流经原边绕组的电流减小，所以磁芯的窗口面积变小，使得LLC变压器的高度降低，进而降低LLC电路的高度。
此外，由于本实用新型降低了流经原边绕组的电流，所以还可以有效减小趋肤效应和邻近效应引起的损耗，从而可以降低LLC电路的总损耗。
由于本实用新型中将原来的单变压器改为并联的两个变压器，也由原来的一根磁芯变为两个磁芯，从散热上来讲，由原来的一根磁芯散热改为两根磁芯散热，所以能够提高散热效率。下面介绍第一变压器B1和第二变压器B2的副边绕组的结构。
如图3所示，为副边绕组的一种情况，包括：
所述第一二极管D1的正极与所述第一变压器B1副边绕组的同名端相连；
所述第二二极管D2的正极与所述第二变压器B2副边绕组的异名端相连；
所述第一二极管D1的负极和所述第二二极管D2的负极相连；
两个副边绕组的公共连接点与所述第一二极管D1的负极之间连接负载。
正极与所述第一二极管的负极相连，负极与两个副边绕组的公共连接点相连的电解电容C1。
本实用新型中的电源为交流电源，所以流经第一变压器B1和第二变压器B2的电压有正有负，当流经第一变压器B1和第二变压器B2的原边绕组的电压上端为正下端为负时，第一二极管D1导通，当电压上端为负下端为正时，第一二极管D1截止，由于负载连接在第一二极管的输出端，所以只有在第一二极管导通时，才会输出电压至负载，第一二极管D1截止时，不能有效输出电压至负载。
电解电容的作用为滤波，能够对输出至负载的电压进行滤波，以滤除高次谐波。
如图4所示，为副边绕组的另外一种情况，包括：
所述第一二极管D1的负极与所述第一变压器B1副边绕组的同名端相连；
所述第二二极管D2的负极与所述第二变压器B2副边绕组的异名端相连；
所述第一二极管D1的正极和所述第二二极管D2的正极相连；
两个副边绕组的公共连接点与所述第二二极管D2的正极之间连接负载。
正极与两个副边绕组的公共连接点相连，负极与所述第二二极管D2的正极相连的电解电容C1。
图4中的方式与图3中的结构方式相反，所以处理方式也是相反的，当流经第一变压器B1和第二变压器B2的原边绕组的电压上端为正下端为负时，第二二极管D2导通，当电压上端为负下端为正时，第一二极管D2截止，由于负载连接在第二二极管D2的输出端，所以只有在第二二极管导通时，才会输出电压至负载，第二二极管D1截止时，不能有效输出电压至负载。
优选的，本实用新型的所述第一开关管和所述第二开关管为MOS管，此外，本实用新型提供的LLC变压器还包括：与所述第一开关管和所述第二开关管的栅极相连的驱动电路(未在图示中标出)，驱动电路为现有常用的驱动电路，主要作用为驱Q1和Q2正常工作，从而实现LLC电路的稳压作用。
如图5和图6所示，为本申请在图2的提供的结构基础上，第一变压器B1和第二变压器B2原边绕组的电流示意图，如图7所示为现有技术中单变压器的原边绕组的电流示意图，图5、图6和图7所采用的坐标系相同，其中横轴为时间，纵轴为电压幅值。
从图5、图6和图7中可以看出，就单个原边绕组而言，本实用新型中一个原边绕组中的电流比现有技术中的原边绕组电流小，所以能够减小原边绕组的线径和磁芯的窗口面积，进而降低LLC变压器的温度和降低LLC变压器的高度，从而降低LLC电路的温度和高度。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种LLC电路，其特征在于，包括：
相互并联的第一变压器和第二变压器，第一开关管，第二开关管，谐振电容，谐振电感，第一二极管和第二二极管；
所述第一开关管的漏极与电源正极相连，所述第一开关管的源极与所述第二开关管的漏极相连，所述第二开关管的源极与电源负极相连，所述谐振电感的第一端与所述第一开关管和所述第二开关管的公共连接点相连，所述谐振电容的第一端与所述电源负极相连，所述谐振电感的第二端与所述第一变压器和所述第二变压器的原边绕组的第一端相连，所述谐振电容的第二端与所述第一变压器和所述第二变压器的原边绕组的第二端相连，所述第一变压器和所述第二变压器的副边绕组采用中心抽头方式连接，所述第一二极管与所述第一变压器的副边绕组的第一端相连，所述第二二极管与所述第二变压器副边绕组的第二端相连。
2.权利要求1所述的LLC电路，其特征在于，所述第一变压器和所述第二变压器的原边绕组的第一端为同名端，所述第一变压器和所述第二变压器的原边绕组的第二端为异名端，所述第一变压器的副边绕组的第一端为同名端，所述第二变压器副边绕组的第二端为异名端；或
所述第一变压器和所述第二变压器的原边绕组的第一端为异名端，所述第一变压器和所述第二变压器的原边绕组的第二端为同名端，所述第一变压器的副边绕组的第一端为异名端，所述第二变压器副边绕组的第二端为同名端。
3.如权利要求1所述的LLC电路，其特征在于，所述第一二极管与所述第一变压器的副边绕组的同名端相连，所述第二二极管与所述第二变压器的异名端相连包括：
所述第一二极管的正极与所述第一变压器副边绕组的同名端相连；
所述第二二极管的正极与所述第二变压器副边绕组的异名端相连；
所述第一二极管的负极和所述第二二极管的负极相连；
两个副边绕组的公共连接点与所述第一二极管的负极之间连接负载。
4.如权利要求3所述的LLC电路，其特征在于，还包括：
电解电容；
所述电解电容的正极与所述第一二极管的负极相连，所述电解电容的负极与两个副边绕组的公共连接点相连。
5.如权利要求1所述的LLC电路，其特征在于，所述第一二极管与所述第一变压器的副边绕组的同名端相连，所述第二二极管与所述第二变压器的异名端相连包括：
所述第一二极管的负极与所述第一变压器副边绕组的同名端相连；
所述第二二极管的负极与所述第二变压器副边绕组的异名端相连；
所述第一二极管的正极和所述第二二极管的正极相连；
两个副边绕组的公共连接点与所述第二二极管的正极之间连接负载。
6.如权利要求5所述的LLC电路，其特征在于，还包括：
电解电容；
所述电解电容的正极与两个副边绕组的公共连接点相连，所述电解电容的负极与所述第二二极管的正极相连。
7.如权利要求1所述的LLC电路，其特征在于，还包括：
与所述第一开关管和所述第二开关管的栅极相连的驱动电路。
8.如权利要求1所述的LLC电路，其特征在于，所述第一开关管和所述第二开关管为MOS管。
9.如权利要求1所述的LLC电路，其特征在于，所述第一变压器和所述第二变压器匝数相同，且与副边绕组的匝比相同。
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