CN207801741U - 谐振转换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种能提高电路基板的空间利用率、并能避免对电路基板上的周围元器件产生电磁干扰的谐振转换器。包括：收纳于绝缘外壳(4)内的功率电感器(1)；初级侧线圈通过连接导体与功率电感器(1)电连接的变压器(2)；以及检测部通过固定部固定于绝缘外壳(4)、对穿过检测部的连接功率电感器(1)与变压器(2)的初级侧线圈的连接导体中所流过的电流进行检测的电流互感器(3)。

Description

谐振转换器

技术领域

本实用新型涉及谐振转换器，特别涉及开关电源装置中所使用的谐振转换器。

背景技术

以往，使用开关元件的开关电源装置中通常包括由功率电感器和变压器所构成的谐振转换器，该开关电源装置通过控制开关电源装置的开关元件的开关状态并配合功率电感器等元器件的充放电，来达到升压或降压效果。为了对开关元件的开关状态进行控制，通常使用环路控制来进行调频 (PFM：Pulse Frequency Modulation(脉冲频率调制))或调宽(PWM：Pulse Width Modulation(脉宽调制))，使开关的占空比或频率对应于电路中各参数的变化而发生变化。因此，如何获得用于实现环路控制的电路运行参数成为了一个课题。

对此，在专利文献1中公开了一种开关电源装置，如图8所示，该开关电源装置采用包含LLC半桥的拓扑的DC-DC转换器103，由输入部101将交流电源所提供的交流电转换为直流电，并经由PFC部102提供给DC-DC转换器103。然后，通过电流互感器(也称为CT：currenttransformer(变流器))对 DC-DC转换器103的谐振部分的电流进行取电、采样，根据经处理后的采样电流以及输出端Vo的电压等参数，来形成LLC半桥中的两个开关元件Q102、 Q103的驱动信号。换言之，上述采样电流的变化会对开关元件Q102、Q103 的开关频率或占空比等的状态产生影响。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4672504号公报

实用新型内容

实用新型所要解决的技术问题

在专利文献1所记载的包括由功率电感器和变压器所构成的谐振转换器的开关电源装置中，为了获取谐振部分的电流，需要在基板上设置电流互感器。以往，通常将电流互感器与功率电感器和变压器分开而单独设置于电路基板上，但由于功率电感器和变压器的实际体积巨大，本身就已占据电路基板上的大部分面积，因此，若要维持电路基板大小不变，就会因进一步在电路基板上单独设置电流互感器而导致电路基板上的布局变得极为拥挤。此外，由于电流互感器上电流变化速度极快，因此，会对其周围的元器件产生很大的电磁干扰。

本实用新型是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，提供一种能提高电路基板的空间利用率、并能避免对电路基板上的周围元器件产生电磁干扰的谐振转换器。

解决技术问题的技术方案

本实用新型的一个方面所涉及的谐振转换器的特征在于，包括：功率电感器，该功率电感器收纳于绝缘外壳内；变压器，该变压器的初级侧线圈通过连接导体与所述功率电感器电连接；以及电流互感器，该电流互感器的检测部通过固定部固定于所述绝缘外壳，对穿过所述检测部的、连接所述功率电感器与所述变压器的初级侧线圈的所述连接导体中所流过的电流进行检测。

另外，本实用新型的另一个方面所涉及的谐振转换器的特征在于，包括：功率电感器，该功率电感器收纳于绝缘外壳内；变压器，该变压器的初级侧线圈通过连接导体与所述功率电感器电连接；以及电流互感器，该电流互感器的检测部通过固定部固定于所述变压器的外表面，对穿过所述检测部的、连接所述功率电感器与所述变压器的初级侧线圈的所述连接导体中所流过的电流进行检测。

实用新型效果

根据本实用新型，能提高电路基板的空间利用率，并能避免对电路基板上的周围元器件产生电磁干扰。

附图说明

图1是具备本实用新型的实施方式1所涉及的谐振转换器的开关电源装置的电路图。

图2是本实用新型的实施方式1所涉及的谐振转换器的主视图。

图3是从左侧对图2所示的功率电感器和电流互感器进行观察的侧视图。

图4是从右侧对图2所示的功率电感器和电流互感器进行观察的侧视图。

图5是本实用新型的实施方式2所涉及的谐振转换器的主视图。

图6是本实用新型的实施方式3所涉及的谐振转换器的主视图。

图7是用于对本实用新型所涉及的变压器的结构进行说明的分解立体图。

图8是专利文献1所记载的开关电源装置的电路结构图。

具体实施方式

下面，参照附图，对用于实施本实用新型的优选方式进行说明。各图中，对相同的构件标注相同的标号，并省略重复说明。

实施方式1.

图1是具备本实施方式1所涉及的谐振转换器100的开关电源装置的电路图，图2是本实施方式1所涉及的谐振转换器100的主视图，图3是从左侧对图2所示的功率电感器1和电流互感器3进行观察的侧视图，图4是从右侧对图2所示的功率电感器1和电流互感器3进行观察的侧视图。

如图1所示，开关电源装置中，在直流电源Vin上，并联有由第一开关元件Q1和第一续流二极管D1的并联电路、以及第二开关元件Q2和第二续流二极管D2的并联电路串联连接而成的串联电路。另外，开关电源装置还包括变压器2，该变压器2包括一端与直流电源Vin的负极侧相连接初级侧线圈 21、以及第一、第二次级侧线圈22、23。在变压器2的初级侧具有串联谐振电路，该串联谐振电路由串联连接于第一、第二开关元件Q1、Q2的共通点与初级侧线圈的另一端之间的第一电容器C1和谐振扼流圈11、以及并联连接于初级侧线圈21两端的磁化扼流圈12构成。另外，在变压器2的次级侧具有以变压器2的次级侧线圈为输入来对其电流进行整流的第一、第二整流二极管D3、D4、以及对第一、第二整流二极管D3、D4的输出进行滤波的第二电容器C2。经过整流和滤波后的输出被施加于负载R。

另外，将谐振扼流圈11和磁化扼流圈12的连接点与变压器2的初级侧线圈21的另一端之间的连接线称为线路A，将磁化扼流圈12与初级侧线圈21 的一端之间的连接线称为线路B。本实用新型通过后述的电流互感器来对线路A或线路B上的电流进行检测，利用检测到的电流来形成第一、第二开关元件Q1、Q2的开关驱动信号。其中，上述“线路A”或“线路B”相当于权利要求中的“连接导体”。

下面对谐振转换器100的结构进行说明。

如图2、3所示，谐振转换器100包括功率电感器1、变压器2和电流互感器3。功率电感器1收纳于绝缘外壳4，在绝缘外壳4的一侧(图2中的正面侧) 的外表面上设有定位部9。绝缘外壳4上有一个斜切出来的开口41，功率电感器1从该开口41露出，从而能便于安装和散热。该功率电感器1包括谐振扼流圈11和磁化扼流圈12，谐振扼流圈11的一端与磁化扼流圈12的一端电连接，两者的连接点经由线路A连接至变压器2的初级侧线圈的一端。磁化扼流圈12的另一端经由线路B连接至变压器2的初级侧线圈的另一端。通过定位部9来将线路B固定于绝缘外壳4的一侧的外表面。

功率电感器1通过多个引脚5安装于未图示的电路基板上。如图2、3所示，谐振扼流圈11的另一端、以及磁化扼流圈12的另一端与线路B之间的连接点分别经由引脚5而连接至未图示的电路基板。

另外，在本实施方式中，通过例如焊接等方式将谐振扼流圈11的一端与磁化扼流圈12的一端进行电连接，从而形成焊接点7，并在焊接点7外设置热收缩管来进行绝缘，但连接方式并不局限于此，只要能实现电连接的目的，可以采用任何已知的电连接方式。

如图4所示，电流互感器3包括检测部31和次级线圈32。检测部31通过固定部33固定于绝缘外壳4，该固定部33与该绝缘外壳4一体成形。在本实施方式中，连接谐振扼流圈11与变压器2的初级侧线圈的线路A穿过检测部 31，检测部31对线路A中所流过的电流进行检测。如图4所示，次级线圈32 卷绕于检测部31，使得次级线圈32环绕于线路A的周围。通过线路A与次级线圈32之间的磁耦合来将流过线路A的电流转换为次级线圈32两端间的感应电压，从而对流过线路A的电流进行检测。在绝缘外壳4的另一侧(图2中的右侧)的外表面上设有多个销钉6。次级线圈32的两端沿绝缘外壳4的外表面进行配置，分别绕过多个销钉6而固定于绝缘外壳4的另一侧的外表面。并且，次级线圈32的两端缠绕于多个引脚5中的两个对应引脚5来进行电连接，以将电流互感器3所检测到的流过线路A的电流提供至电路基板。

在本实施方式中，通过多个销钉6来对次级线圈32的两端进行固定，但本实用新型的结构并不局限于此，例如，也可以通过绝缘粘接剂来将次级线圈32的两端固定于绝缘外壳4的外表面。

另外，本实施方式中通过将次级线圈32的两端缠绕于两个对应引脚5 来实现电连接，但本实用新型的结构并不局限于此，例如，也可以通过焊接等方式来实现电连接。

另外，本实施方式的固定部33与绝缘外壳4一体成形，但本实用新型的结构并不局限于此，也可以将固定部33与绝缘外壳4分开形成，并且例如像戴帽子那样将其固定于绝缘外壳4。

根据实施方式1的结构，由于将电流互感器的检测部通过固定部固定于功率电感器的绝缘外壳而非直接设置于电路基板上，并对穿过检测部的线路A中所流过的电流进行检测，因此，能避免电流互感器进一步在电路基板上占据过大的面积。因而，能在使电路基板维持较小的面积的同时，提高电路基板的空间利用率，提高设计性。另外，由于电流互感器未直接设置于电路基板而远离电路基板上的周围元器件，因此，能避免对周围元器件产生电磁干扰。

实施方式2.

下面对本实用新型的一个变形例进行说明。

图5是本实施方式2所涉及的谐振转换器100’的主视图。与实施方式1的谐振转换器100的不同之处在于，谐振转换器100’中穿过电流互感器3’的检测部31’的是连接磁化扼流圈12与初级侧线圈21的一端的线路B，而非线路 A。其它结构与实施方式1相同，因此，省略说明。

根据实施方式2的结构，也能获得与实施方式1相同的技术效果。

实施方式3.

下面对本实用新型的另一个变形例进行说明。

图6是本实施方式3所涉及的谐振转换器100”的主视图。与实施方式1 的谐振转换器100的不同之处在于，在谐振转换器100”中，电流互感器3”的检测部31”通过固定部33”固定于变压器2的外表面，而非收纳有功率电感器1的绝缘外壳4。其它结构与实施方式1相同，因此，省略说明。

根据实施方式3的结构，也能获得与实施方式1相同的技术效果。

[变压器的结构]

下面参照附图，对变压器2的结构进行说明。

图7是用于对变压器2的结构进行说明的分解立体图。如图7所示，变压器2包括初级侧线圈21、第一次级侧线圈22、第二次级侧线圈23及磁芯24。初级侧线圈21由两个卷绕方向相反的螺旋形的初级侧绕组21a、21b串联连接而成，两个初级侧绕组21a、21b的内螺旋侧的端子相连。其中，图7中的初级侧线圈21、第一初级侧线圈22和第二初级侧线圈23分别与图1中的初级侧线圈21、第一初级侧线圈22和第二初级侧线圈23相对应。

第一次级侧线圈22隔着第一辅助绕组25a配置于初级侧线圈21的一侧 (图中为左侧)，由两个卷绕方向相反的螺旋形的第一次级侧绕组22b、22a 沿层叠方向从左到右依次串联连接而成。两个第一次级侧绕组22a、22b的内螺旋侧的端子相连，并且，在两个第一次级侧绕组22a、22b之间配置有第二辅助绕组25b。

第二次级侧线圈23隔着第三辅助绕组25c配置于初级侧线圈21的另一侧(图中为右侧)，由两个卷绕方向相反的螺旋形的第二次级侧绕组23a、23b 沿层叠方向从左到右依次串联连接而成。两个第二次级侧绕组23a、23b的内螺旋侧的端子相连，并且，在两个第二次级侧绕组23a、23b之间配置有第四辅助绕组25d。

磁芯24由底部24a和盖部24b构成。如图7所示，底部24a隔着第五辅助绕组25e配置于第一次级侧绕组22b的左侧。盖部24b隔着第六辅助绕组25f 配置于第二次级侧绕组23b的右侧。在底部24a的中心，设有沿层叠方向从左到右依次贯穿第五辅助绕组25e、第一次级侧绕组22b、第二辅助绕组25b、第一次级侧绕组22a、第一辅助绕组25a、初级侧绕组21a、初级侧绕组21b、第三辅助绕组25c、第二次级侧绕组23a、第四辅助绕组25d、第二次级侧绕组23b以及第六辅助绕组25f的内螺旋内侧的铁芯24c。另外，在底部24a与第五辅助绕组25e之间、以及盖部24b与第六辅助绕组25f之间，还分别设有近似环形的绝缘膜26a和绝缘膜26b。上述铁芯25f同样贯穿绝缘膜26a和绝缘膜 26b内环。

通过采用具有上述结构的变压器，可在大电流下使变压器保持小型化，能节约空间，因此较为优选。

以上对本实用新型的优选实施方式进行了说明，但本实用新型并不限于上述各实施方式，在权利要求所示的范围内可以做各种变更，对不同实施方式中分别揭示的技术手段进行适当组合而获得的实施方式也包括在本实用新型的技术范围内。

标号说明

1 功率电感器

2 变压器

3、3’、3” 电流互感器

4 绝缘外壳

5 引脚

6 销钉

7 焊接点

8 热收缩管

9 定位部

11 谐振扼流圈

12 磁化扼流圈

21 初级侧线圈

21a、21b 初级侧绕组

22 第一次级侧线圈

22a、22b 第一次级侧绕组

23 第二次级侧线圈

23a、23b 第二次级侧绕组

24 磁芯

24a 底部

24b 盖部

24c 铁芯

25a～25f 第一～第六辅助绕组

26a、26b 绝缘膜

31、31’、31” 检测部

32 次级线圈

33、33’、33” 固定部

41 开口

100、100’、100” 谐振转换器

Vin 直流电源

Q1 第一开关元件

Q2 第二开关元件

D1 第一续流二极管

D2 第二续流二极管

D3 第一整流二极管

D4 第二整流二极管

C1 第一电容器

C2 第二电容器

R 负载。

Claims (11)

1.一种谐振转换器，其特征在于，包括：

功率电感器，该功率电感器收纳于绝缘外壳内；

变压器，该变压器的初级侧线圈通过连接导体与所述功率电感器电连接；以及

电流互感器，该电流互感器的检测部通过固定部固定于所述绝缘外壳，对穿过所述检测部的、连接所述功率电感器与所述变压器的初级侧线圈的所述连接导体中所流过的电流进行检测。

2.如权利要求1所述的谐振转换器，其特征在于，

所述功率电感器通过多个引脚安装于电路基板，

所述电流互感器的所述检测部上卷绕有次级线圈，所述次级线圈的两端沿所述绝缘外壳的外表面进行配置，并电连接至所述多个引脚中的两个引脚，以将所述电流互感器所检测到的所述电流提供至所述电路基板。

3.如权利要求2所述的谐振转换器，其特征在于，

所述绝缘外壳的所述外表面配置有多个销钉，

所述次级线圈的两端分别绕过所述多个销钉而固定于所述绝缘外壳的所述外表面。

4.如权利要求2所述的谐振转换器，其特征在于，

所述次级线圈的两端通过绝缘粘接剂固定于所述绝缘外壳的所述外表面。

5.如权利要求1或2所述的谐振转换器，其特征在于，

所述功率电感器包括谐振扼流圈和磁化扼流圈，

所述谐振扼流圈的一端与所述磁化扼流圈的一端电连接，并经由所述连接导体与所述变压器的初级侧线圈的一端电连接，

所述磁化扼流圈的另一端与所述变压器的初级侧线圈的另一端电连接。

6.如权利要求1或2所述的谐振转换器，其特征在于，

所述功率电感器包括谐振扼流圈和磁化扼流圈，

所述谐振扼流圈的一端与所述磁化扼流圈的一端电连接，并与所述变压器的初级侧线圈的一端电连接，

所述磁化扼流圈的另一端经由所述连接导体与所述变压器的初级侧线圈的另一端电连接。

7.如权利要求1或2所述的谐振转换器，其特征在于，

所述变压器包括：

所述初级侧线圈，该初级侧线圈由两个卷绕方向相反的螺旋形的初级侧绕组串联连接而成，所述两个初级侧绕组的内螺旋侧的端子相连；

第一次级侧线圈，该第一次级侧线圈隔着第一辅助绕组配置于所述初级侧线圈的一侧，由两个卷绕方向相反的螺旋形的第一次级侧绕组串联连接而成，两个所述第一次级侧绕组的内螺旋侧的端子相连，在两个所述第一次级侧绕组之间配置有第二辅助绕组；

第二次级侧线圈，该第二次级侧线圈隔着第三辅助绕组配置于所述初级侧线圈的另一侧，由两个卷绕方向相反的螺旋形的第二次级侧绕组串联连接而成，两个所述第二次级侧绕组的内螺旋侧的端子相连，在两个所述第二次级侧绕组之间配置有第四辅助绕组；以及

磁芯，该磁芯由底部和盖部构成，所述底部的中心设有沿层叠方向贯穿所述初级侧线圈、所述第一次级侧线圈和所述第二次级侧线圈的内螺旋内侧的铁芯，所述底部隔着第五辅助绕组配置于所述第一次级侧线圈的所述初级侧线圈的相反侧，所述盖部隔着第六辅助绕组配置于所述第二次级侧线圈的所述初级侧线圈的相反侧。

8.一种谐振转换器，其特征在于，包括：

功率电感器，该功率电感器收纳于绝缘外壳内；

变压器，该变压器的初级侧线圈通过连接导体与所述功率电感器电连接；以及

电流互感器，该电流互感器的检测部通过固定部固定于所述变压器的外表面，对穿过所述检测部的、连接所述功率电感器与所述变压器的初级侧线圈的所述连接导体中所流过的电流进行检测。

9.如权利要求8所述的谐振转换器，其特征在于，

所述功率电感器包括谐振扼流圈和磁化扼流圈，

所述谐振扼流圈的一端与所述磁化扼流圈的一端电连接，并经由所述连接导体与所述变压器的初级侧线圈的一端电连接，

所述磁化扼流圈的另一端与所述变压器的初级侧线圈的另一端电连接。

10.如权利要求8所述的谐振转换器，其特征在于，

所述功率电感器包括谐振扼流圈和磁化扼流圈，

所述谐振扼流圈的一端与所述磁化扼流圈的一端电连接，并与所述变压器的初级侧线圈的一端电连接，

所述磁化扼流圈的另一端经由所述连接导体与所述变压器的初级侧线圈的另一端电连接。

11.如权利要求9或10所述的谐振转换器，其特征在于，

所述变压器包括：

所述初级侧线圈，该初级侧线圈由两个卷绕方向相反的螺旋形的初级侧绕组串联连接而成，所述两个初级侧绕组的内螺旋侧的端子相连；

第一次级侧线圈，该第一次级侧线圈隔着第一辅助绕组配置于所述初级侧线圈的一侧，由两个卷绕方向相反的螺旋形的第一次级侧绕组串联连接而成，两个所述第一次级侧绕组的内螺旋侧的端子相连，在两个所述第一次级侧绕组之间配置有第二辅助绕组；

第二次级侧线圈，该第二次级侧线圈隔着第三辅助绕组配置于所述初级侧线圈的另一侧，由两个卷绕方向相反的螺旋形的第二次级侧绕组串联连接而成，两个所述第二次级侧绕组的内螺旋侧的端子相连，在两个所述第二次级侧绕组之间配置有第四辅助绕组；以及

磁芯，该磁芯由底部和盖部构成，所述底部的中心设有沿层叠方向贯穿所述初级侧线圈、所述第一次级侧线圈和所述第二次级侧线圈的内螺旋内侧的铁芯，所述底部隔着第五辅助绕组配置于所述第一次级侧线圈的所述初级侧线圈的相反侧，所述盖部隔着第六辅助绕组配置于所述第二次级侧线圈的所述初级侧线圈的相反侧。