CN207068607U - 一种磁集成的平面变压器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种磁集成的平面变压器,属于电子直流变换技术领域。本实用新型包括磁芯Ⅰ、磁芯Ⅱ、原边线圈、副边线圈Ⅰ、副边线圈Ⅱ、C形磁芯的磁柱Ⅰ、C形磁芯的磁柱Ⅱ;磁芯Ⅰ和磁芯Ⅱ,形成主磁路的通道,原边线圈分别绕制在磁芯Ⅰ的C形磁芯的磁柱Ⅰ、C形磁芯的磁柱Ⅱ上,副边线圈Ⅰ绕制在C形磁芯的磁柱Ⅰ上,是变压器的输出侧,输出半个周期的电流,另外半个周期没有输出;副边线圈Ⅱ绕制在C形磁芯的磁柱Ⅱ上。本实用新型减少了磁芯的数目,提高了磁芯的利用率。同时实现了平面变压器的副边线圈的并联输出,减小了变压器的铜耗,提高了效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种磁集成的平面变压器,属于电子直流变换技术领域。
背景技术
随着近年来电子技术的发展,电源行业也迅速发展,“短、小、轻、薄”成为了如今的发展趋势,平面变压器具有体积小,功率密度大,磁芯薄有利于散热,漏感小,磁芯损耗小,高频特性好等特点,因此,近年来大量运用于开关电源中。在LLC谐振变换器中,为了减少磁芯的数量,提高磁芯的利用率,因此需要利用漏感作为谐振电感,在变压器中采用磁集成技术,这有利于提高LLC谐振变换器的功率密度,磁件间的接线变短,减小了损耗。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是:本实用新型提供一种磁集成的平面变压器,解决平面变压器在LLC谐振变换器中,因漏感小难以磁集成的问题;
本实用新型在CI形状的磁芯上绕制原边线圈和副边线圈形成变压器,实现高电压到低电压的转换,同时此变压器也提供LLC电路的谐振电感,不需要外接电感,减少了磁芯的数目,实现了平面变压器的磁集成。此变压器还实现多个副边线圈的并联输出,对副边电流进行了分流,减少了副边线圈的铜损,提高了开关电源的效率。
本实用新型技术方案是:一种磁集成的平面变压器,包括磁芯Ⅰ1、磁芯Ⅱ2、原边线圈3、副边线圈Ⅰ4、副边线圈Ⅱ5、C形磁芯的磁柱Ⅰ8、C形磁芯的磁柱Ⅱ9;
所述磁芯Ⅰ1和磁芯Ⅱ2,形成主磁路的通道,是变压器主磁通的通道;
所述原边线圈3,分别绕制在磁芯Ⅰ1的C形磁芯的磁柱Ⅰ8、C形磁芯的磁柱Ⅱ9上,输入侧的电流流经该线圈,该线圈形成的电感既作变压器的励磁电感,又有部分电感作为LLC电路的谐振电感;
所述副边线圈Ⅰ4绕制在C形磁芯的磁柱Ⅰ8上,是变压器的输出侧,输出半个周期的电流,另外半个周期没有输出;
所述副边线圈Ⅱ5绕制在C形磁芯的磁柱Ⅱ9上,是变压器的输出侧,和副边线圈Ⅰ4交替导通,当副边线圈Ⅰ4关断的半个周期内该线圈导通,当副边线圈Ⅰ4导通时,该线圈没有输出。
还包括副边线圈Ⅲ6、副边线圈Ⅳ7;所述副边线圈Ⅲ6绕制在C形磁芯的磁柱Ⅰ8上,是变压器的输出侧,和副边线圈Ⅰ4同时导通输出,即和副边线圈Ⅰ4并联输出;
所述副边线圈Ⅳ7绕制在C形磁芯的磁柱Ⅱ9上,是变压器的输出侧,和副边线圈Ⅱ5同时导通输出,即和副边线圈Ⅱ5并联输出。
所述磁芯Ⅰ1为C形状的磁芯、磁芯Ⅱ2为I形状的磁芯或磁芯Ⅰ1为U形状的磁芯、磁芯Ⅱ2为I形状的磁芯或磁芯Ⅰ1为U形状的磁芯、磁芯Ⅱ2为U形状的磁芯。
所述副边线圈Ⅰ4、副边线圈Ⅱ5、副边线圈Ⅲ6、副边线圈Ⅳ7的绕向相同,即通电后形成的磁场方向相同;由于原边电流前后半周期电流相反,磁场方向相反,同时C形磁芯的磁柱Ⅰ8、C形磁芯的磁柱Ⅱ9上绕制的原边线圈3形成的磁场方向也相反,使得副边线圈Ⅰ4、副边线圈Ⅱ5、副边线圈Ⅲ6、副边线圈Ⅳ7各导通半个周期(不计死区)。
本实用新型的工作原理是:
当磁芯Ⅰ1为C形状的磁芯、磁芯Ⅱ2为I形状的磁芯时,原边电流的正半个周期流经原边线圈3时,C形磁芯的磁柱Ⅰ8、C形磁芯的磁柱Ⅱ9上的线圈感应方向相反的交变磁场,磁场的大部磁通(主磁通)沿C形磁芯和I形磁芯所形成的的磁路交链了原边和副边线圈,副边线圈就会感应出感应电流。根据楞次定理,原副边线圈形成的磁场方向相反,但由于C形磁芯的磁柱Ⅰ8、C形磁芯的磁柱Ⅱ9上原边线圈形成的磁场方向相反,而副边线圈的绕向相同,所以只有其中一个磁柱上的两个线圈同时有感应电流产生(副边线圈Ⅰ4和副边线圈Ⅲ6或者副边线圈Ⅱ5和副边线圈Ⅳ7),没有输出的磁柱的原边线圈所形成的电感作为LLC谐振电路的电感,由于原副边磁场方向相反,故工作时磁密较小,磁芯损耗小。原边线圈的负半个周期流经原边时,原理与之相同,另一个磁柱的磁芯产生输出。
所述原边线圈3均分后,绕制在C形状的磁芯的C形磁芯的磁柱Ⅰ8、C形磁芯的磁柱Ⅱ9上,使得变压器左右对称,C形磁芯的磁柱Ⅰ8、C形磁芯的磁柱Ⅱ9上的线圈通电后形成的磁场方向相反,相互增强。
本实用新型的有益效果是:在平面变压器里集成了LLC电路的谐振电感,减少了磁芯的数目,提高了磁芯的利用率。同时实现了平面变压器的副边线圈的并联输出,减小了变压器的铜耗,提高了效率。
附图说明
图1为磁集成变压器的拆分后的示意图。
图中各标号:1-C形状的磁芯,2-I形状的磁芯,3-原边线圈,4-副边线圈Ⅰ,5-副边线圈Ⅱ,6-副边线圈Ⅲ,7-副边线圈Ⅳ,8- C形磁芯的磁柱Ⅰ,9- C形磁芯的磁柱Ⅱ。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例,对本实用新型作进一步说明。
实施例1:如图1所示,一种磁集成的平面变压器,包括磁芯Ⅰ1、磁芯Ⅱ2、原边线圈3、副边线圈Ⅰ4、副边线圈Ⅱ5、C形磁芯的磁柱Ⅰ8、C形磁芯的磁柱Ⅱ9;
所述磁芯Ⅰ1和磁芯Ⅱ2,形成主磁路的通道,是变压器主磁通的通道;
所述原边线圈3,分别绕制在磁芯Ⅰ1的C形磁芯的磁柱Ⅰ8、C形磁芯的磁柱Ⅱ9上,输入侧的电流流经该线圈,该线圈形成的电感既作变压器的励磁电感,又有部分电感作为LLC电路的谐振电感;
所述副边线圈Ⅰ4绕制在C形磁芯的磁柱Ⅰ8上,是变压器的输出侧,输出半个周期的电流,另外半个周期没有输出;
所述副边线圈Ⅱ5绕制在C形磁芯的磁柱Ⅱ9上,是变压器的输出侧,和副边线圈Ⅰ4交替导通,当副边线圈Ⅰ4关断的半个周期内该线圈导通,当副边线圈Ⅰ4导通时,该线圈没有输出。
本实施例1副边只有两个线圈,当外接整流电路时,副边线圈各输出半个周期,即两个磁柱的线圈各工作半个周期,结构简单,适用于输出电流较小的电路中。
实施例2:如图1所示,一种磁集成的平面变压器,本实施例和实施例1相同,其中:
还包括副边线圈Ⅲ6、副边线圈Ⅳ7;所述副边线圈Ⅲ6绕制在C形磁芯的磁柱Ⅰ8上,是变压器的输出侧,和副边线圈Ⅰ4同时导通输出,即和副边线圈Ⅰ4并联输出;
所述副边线圈Ⅳ7绕制在C形磁芯的磁柱Ⅱ9上,是变压器的输出侧,和副边线圈Ⅱ5同时导通输出,即和副边线圈Ⅱ5并联输出。
本实施例由4个副边线圈组成,绕制在同一个磁柱上的两个线圈同时输出,相当于两个副边线圈并联输出,即两个磁柱的线圈各工作半个周期。此时,适用于输出电流较大的电路中。
实施例3:如图1所示,一种磁集成的平面变压器,包括磁芯Ⅰ1、磁芯Ⅱ2、原边线圈3、副边线圈Ⅰ4、副边线圈Ⅱ5、副边线圈Ⅲ6、副边线圈Ⅳ7、C形磁芯的磁柱Ⅰ8、C形磁芯的磁柱Ⅱ9;
所述磁芯Ⅰ1和磁芯Ⅱ2,形成主磁路的通道,是变压器主磁通的通道;
所述原边线圈3,分别绕制在磁芯Ⅰ1的C形磁芯的磁柱Ⅰ8、C形磁芯的磁柱Ⅱ9上,输入侧的电流流经该线圈,该线圈形成的电感作变压器的励磁电感,
所述副边线圈Ⅰ4绕制在C形磁芯的磁柱Ⅰ8上,是变压器的输出侧;
所述副边线圈Ⅱ5绕制在C形磁芯的磁柱Ⅱ9上,是变压器的输出侧;
所述副边线圈Ⅲ6绕制在C形磁芯的磁柱Ⅰ8上,是变压器的输出侧;
所述副边线圈Ⅳ7绕制在C形磁芯的磁柱Ⅱ9上,是变压器的输出侧。
运行时,副边线圈Ⅰ4、副边线圈Ⅱ5同时输出半个周期,副边线圈Ⅲ6、副边线圈Ⅳ7同时输出另外半个周期,即半个周期内,磁芯Ⅰ1、磁芯Ⅱ2上各有一个副边线圈同时输出,即同一个磁柱上的上下两个线圈交替导通,此种情况下漏感较小,适应于频率较高所需谐振电感较小的LLC电路中或者其他不需要谐振电感的电路中。
当变比需求较小时,所述磁芯Ⅰ1采用C形状的磁芯、磁芯Ⅱ2采用I形状的磁芯;
当变比需求较大时,磁芯Ⅰ1采用U形状的磁芯、磁芯Ⅱ2采用I形状的磁芯或磁芯Ⅰ1采用U形状的磁芯、磁芯Ⅱ2采用U形状的磁芯。
上面结合附图对本实用新型的具体实施例作了详细说明,但是本实用新型并不限于上述实施例,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (4)
1.一种磁集成的平面变压器,其特征在于:包括磁芯Ⅰ(1)、磁芯Ⅱ(2)、原边线圈(3)、副边线圈Ⅰ(4)、副边线圈Ⅱ(5)、C形磁芯的磁柱Ⅰ(8)、C形磁芯的磁柱Ⅱ(9);
所述磁芯Ⅰ(1)和磁芯Ⅱ(2),形成主磁路的通道,是变压器主磁通的通道;
所述原边线圈(3),分别绕制在磁芯Ⅰ(1)的C形磁芯的磁柱Ⅰ(8)、C形磁芯的磁柱Ⅱ(9)上,输入侧的电流流经该线圈,该线圈形成的电感既作变压器的励磁电感,又有部分电感作为LLC电路的谐振电感;
所述副边线圈Ⅰ(4)绕制在C形磁芯的磁柱Ⅰ(8)上,是变压器的输出侧,输出半个周期的电流,另外半个周期没有输出;
所述副边线圈Ⅱ(5)绕制在C形磁芯的磁柱Ⅱ(9)上,是变压器的输出侧,和副边线圈Ⅰ(4)交替导通,当副边线圈Ⅰ(4)关断的半个周期内该线圈导通,当副边线圈Ⅰ(4)导通时,该线圈没有输出。
2.根据权利要求1所述的磁集成的平面变压器,其特征在于:还包括副边线圈Ⅲ(6)、副边线圈Ⅳ(7);所述副边线圈Ⅲ(6)绕制在C形磁芯的磁柱Ⅰ(8)上,是变压器的输出侧,和副边线圈Ⅰ(4)同时导通输出,即和副边线圈Ⅰ(4)并联输出;
所述副边线圈Ⅳ(7)绕制在C形磁芯的磁柱Ⅱ(9)上,是变压器的输出侧,和副边线圈Ⅱ(5)同时导通输出,即和副边线圈Ⅱ(5)并联输出。
3.根据权利要求1或2所述的磁集成的平面变压器,其特征在于:所述磁芯Ⅰ(1)为C形状的磁芯、磁芯Ⅱ(2)为I形状的磁芯或磁芯Ⅰ(1)为U形状的磁芯、磁芯Ⅱ(2)为I形状的磁芯或磁芯Ⅰ(1)为U形状的磁芯、磁芯Ⅱ(2)为U形状的磁芯。
4.根据权利要求2所述的磁集成的平面变压器,其特征在于:所述副边线圈Ⅰ(4)、副边线圈Ⅱ(5)、副边线圈Ⅲ(6)、副边线圈Ⅳ(7)的绕向相同,即通电后形成的磁场方向相同;由于原边电流前后半周期电流相反,磁场方向相反,同时C形磁芯的磁柱Ⅰ(8)、C形磁芯的磁柱Ⅱ(9)上绕制的原边线圈(3)形成的磁场方向也相反,使得副边线圈Ⅰ(4)、副边线圈Ⅱ(5)、副边线圈Ⅲ(6)、副边线圈Ⅳ(7)各导通半个周期。
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WO2023098280A1 (zh) * | 2021-12-03 | 2023-06-08 | 华为技术有限公司 | 一种平面变压器、电源转换电路以及适配器 |
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