CN210325449U - Llc半桥电路磁集成型高功率密度串并联平面变压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了LLC半桥电路磁集成型高功率密度串并联平面变压器，包括ER13型铁氧体软磁磁芯、ER17.5型铁氧体软磁磁芯和I型铁氧体软磁磁芯，所述ER13型铁氧体软磁磁芯和ER17.5型铁氧体软磁磁芯插接在I型铁氧体软磁磁芯上，使变压器的漏感量和磁集成电感器的电感量达到指定要求，本LLC半桥电路磁集成型高功率密度串并联平面变压器使用两个变压器组成，初级并联次级串联；变压器次级采用引针形式安装可以保证变压器的载流能力。同时也起到了散热的作用，便于批量生产；变压器次级绕组与磁芯接触面采用加厚绝缘膜，增加绕组与磁芯间的绝缘耐压强度；采用变压器电感器一体集成化，减少占用PCB的面积。

Description

LLC半桥电路磁集成型高功率密度串并联平面变压器

技术领域

本实用新型属于变压器设备技术领域，具体涉及LLC半桥电路磁集成型高功率密度串并联平面变压器。

背景技术

随着电子电路，大功率开关电源向高频化、高功率、高可靠性、高集成度发展，输出电压可调，对直流电源提出了更高的要求。高开关频率、低损耗、高功率、模块化、高集成化、低成本是直流电源的发展趋势。

为了能够更好的满足上面对用高功率直流开关电源要求，一般采用LLC半桥电路的方式，为了方便使整个电源的体积做的更小，高度更低，而本专利采用了变压器和电感器一体集成化的平面变压器，占用PCB的面积只是一个器件的面积，平面变压器的高度本来就很低，所以达到使整个电源的体积做的更小，高度更低的要求。变压器无骨架绕指，初级次级紧密结合。

但是一般传统变压器的漏感和分布电容，很难控制其批次一致性和安装体积、温升限制，这样就给实际的高功率直流源批产调试带来了很大的难度，另外传统变压器的结构已经不利于散热，所以很难实现高频化、低损耗、高功率密、模块化的发展趋势。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供LLC半桥电路磁集成型高功率密度串并联平面变压器，以解决传统变压器的漏感和分布电容，很难控制其批次一致性和安装体积、温升限制，这样就给实际的高功率直流源批产调试带来了很大的难度，另外传统变压器的结构已经不利于散热的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：LLC半桥电路磁集成型高功率密度串并联平面变压器，包括ER13型铁氧体软磁磁芯、ER17.5型铁氧体软磁磁芯和I型铁氧体软磁磁芯，所述ER13型铁氧体软磁磁芯和ER17.5型铁氧体软磁磁芯插接在I型铁氧体软磁磁芯上，所述ER13型铁氧体软磁磁芯和I型铁氧体软磁磁芯上缠绕有变压器初级绕组，所述ER17.5型铁氧体软磁磁芯和I型铁氧体软磁磁芯上缠绕有变压器次级绕组，所述ER13型铁氧体软磁磁芯和ER17.5型铁氧体软磁磁芯上设置有引针，所述ER13型铁氧体软磁磁芯、ER17.5型铁氧体软磁磁芯和I型铁氧体软磁磁芯的下表面通过螺栓固定安装有底板，所述变压器次级绕组和变压器初级绕组的外表面上包裹有变压器绝缘膜。

优选的，所述ER13型铁氧体软磁磁芯和I型铁氧体软磁磁芯对接而成变压器，所述ER17.5型铁氧体软磁磁芯和I型铁氧体软磁磁芯对接而成磁集成谐振电感器。

优选的，所述I型铁氧体软磁磁芯的中柱上绕制有绕组，所述变压器初级绕组分为两个部分并联起来，所述变压器次级绕组分为三个部分并联起来。

优选的，所述变压器次级绕组采用引针形式安装。

优选的，所述变压器次级绕组和ER13型铁氧体软磁磁芯、ER17.5型铁氧体软磁磁芯或I型铁氧体软磁磁芯的接触面之间填充有加厚变压器绝缘膜。

优选的，所述磁集成谐振电感器采用一体集成化。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、其ER13型铁氧体软磁磁芯、ER17.5型铁氧体软磁磁芯和I型铁氧体软磁磁芯采用软磁铁氧体磁芯，具有频率特性好、高频损耗低，性价比高，通用型强，市场应用比较广泛；采用一类是ER(13)型+一类是I型磁芯磁芯，能够有较好的磁屏蔽效果，减少变压器漏磁和分布电容对其他电路元器件的影响；采用一类是ER(17.5)型+一类是I型磁芯磁芯，中心柱开气隙，能够通过调整磁芯中柱的气隙，使变压器的漏感量和磁集成电感器的电感量达到指定要求，以满足软开关电源谐振电路的需要，本实用新型使用两个变压器组成，初级并联次级串联。

2、变压器所有绕组都绕制在一类ER(13)型磁芯的中柱上，初级绕组分为两个部分并联起来，次级绕组分为三个部分并联起来；绕指结构为次级；初级；次级；初级；次级。初级绕组采用利兹线或多股三层绝缘线、次级绕组材料采用覆绝缘膜铜箔或漆包扁铜线制作，引出端初级本线引出，次级引针引出；磁集成谐振电感器为一类是ER(17.5)型+一类是I型磁芯磁芯对接而成；绕组绕制在一类是ER(17.5)型磁芯的中柱；通过调整磁芯中柱的气隙，使变压器的漏感量和磁集成电感器的电感量达到指定要求，以满足软开关电源谐振电路的需要。本LLC半桥电路磁集成型高功率密度串并联平面变压器使用两个变压器组成，初级并联次级串联。

3、该变压器初级为多股三层绝缘线，用来减少趋肤效应，绕组加工成线饼形式，无骨架结构，提升了窗口利用率，次级为铜箔绕组，依靠磨具来保证批量生产，人为因素很小，一致性好，初次级紧密耦合漏感很小；磁集成电感器也是多股三层绝缘线，但是线径更细，减少发热量，通过调整磁芯中柱的气隙，使变压器的漏感量和磁集成电感器的电感量达到指定要求，以满足软开关电源谐振电路的需要。本LLC半桥电路磁集成型高功率密度串并联平面变压器使用两个变压器组成，初级并联次级串联。

4、变压器次级采用引针形式安装可以保证变压器的载流能力。同时也起到了散热的作用，便于批量生产。

5、变压器次级绕组与磁芯接触面采用加厚绝缘膜，增加绕组与磁芯间的绝缘耐压强度。

6、采用变压器电感器一体集成化，减少占用PCB的面积。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的俯视图；

图3为本实用新型的左视图；

图4为本实用新型ER13型铁氧体软磁磁芯的结构示意图；

图5为本实用新型ER13型铁氧体软磁磁芯的俯视图；

图6为本实用新型ER17.5型铁氧体软磁磁芯的结构示意图；

图7为本实用新型I型铁氧体软磁磁芯的结构示意图；

图8为本实用新型I型铁氧体软磁磁芯的俯视图；

图9为本实用新型变压器次级绕组的结构示意图；

图10为本实用新型变压器绝缘膜的结构示意图；

图11为本实用新型引针的结构示意图；

图12为本实用新型引针的俯视图；

图13为本实用新型底板的结构示意图。

图中：1、ER13型铁氧体软磁磁芯；2、引针；3、变压器次级绕组；4、底板；5、变压器初级绕组；6、变压器绝缘膜；7、ER17.5型铁氧体软磁磁芯；8、I型铁氧体软磁磁芯。

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。

请参阅图1-13，本实用新型提供一种技术方案：LLC半桥电路磁集成型高功率密度串并联平面变压器，包括ER13型铁氧体软磁磁芯1、ER17.5型铁氧体软磁磁芯7和I型铁氧体软磁磁芯8，ER13型铁氧体软磁磁芯1和ER17.5型铁氧体软磁磁芯7插接在I型铁氧体软磁磁芯8上，ER13型铁氧体软磁磁芯1和I型铁氧体软磁磁芯8上缠绕有变压器初级绕组5，ER17.5型铁氧体软磁磁芯7和I型铁氧体软磁磁芯8上缠绕有变压器次级绕组3，ER13型铁氧体软磁磁芯1和ER17.5型铁氧体软磁磁芯7上设置有引针2，ER13型铁氧体软磁磁芯1、ER17.5型铁氧体软磁磁芯7和I型铁氧体软磁磁芯8的下表面通过螺栓固定安装有底板4，变压器次级绕组3和变压器初级绕组5的外表面上包裹有变压器绝缘膜6。

具体的，ER13型铁氧体软磁磁芯1和I型铁氧体软磁磁芯8对接而成变压器，ER17.5型铁氧体软磁磁芯7和I型铁氧体软磁磁芯8对接而成磁集成谐振电感器，ER13型铁氧体软磁磁芯1、ER17.5型铁氧体软磁磁芯7和I型铁氧体软磁磁芯8具有频率特性好、高频损耗低，性价比高，通用性强，市场应用比较广泛，ER13型铁氧体软磁磁芯1和I型铁氧体软磁磁芯8能够有较好的磁屏蔽效果，减少变压器漏磁和分布电容对其他电路元器件的影响；ER17.5型铁氧体软磁磁芯7和I型铁氧体软磁磁芯8，中心柱开气隙，能够通过调整磁芯中柱的气隙，使变压器的漏感量和磁集成电感器的电感量达到指定要求，以满足软开关电源谐振电路的需要。本LLC半桥电路磁集成型高功率密度串并联平面变压器使用两个变压器组成，初级并联次级串联。

具体的，I型铁氧体软磁磁芯8的中柱上绕制有绕组，变压器初级绕组5分为两个部分并联起来，变压器次级绕组3分为三个部分并联起来；变压器初级绕组5采用利兹线或多股三层绝缘线、变压器次级绕组3材料采用覆绝缘膜铜箔或漆包扁铜线制作，引出端变压器初级绕组5引出，变压器次级绕组3由引针2引出。

具体的，变压器次级绕组3采用引针2形式安装，可以保证变压器的载流能力，同时也起到了散热的作用，便于批量生产。

具体的，变压器次级绕组3和ER13型铁氧体软磁磁芯1、ER17.5型铁氧体软磁磁芯7或I型铁氧体软磁磁芯8的接触面之间填充有加厚变压器绝缘膜6，用来减少趋肤效应，绕组加工成线饼形式，无骨架结构，提升了窗口利用率，变压器次级绕组3为铜箔绕组，依靠磨具俩保证批量生产，认为因素很小，一致性好，变压器次级绕组3密耦合漏感很小。

具体的，磁集成谐振电感器采用一体集成化，大大的减少了占用PCB的面积。

工作原理：首先按照设计要求，将多股丝包线或多股三层绝缘线绕制在ER13型铁氧体软磁磁芯1中柱上，并将引出线加绝缘管；由变压器次级绕组3冲压铜片进行覆膜绝缘或扁平漆包铜线分别按照设计的匝数制作，然后将变压器初级绕组5根据设计要求进行装配，测试变压器的电感、抗电强度及是否符合要求，如果不符合要求，把ER13型铁氧体软磁磁芯1、ER17.5型铁氧体软磁磁芯7和I型铁氧体软磁磁芯8拆下，看是否有异物，去除后重新组装，磁集成谐振电感器通过ER17.5型铁氧体软磁磁芯7的中柱进行感量的调节，满足要求后，要将磁芯对接处，使用环氧树脂等粘接胶进行粘接。最后将底板4与两个变压器底部粘合，其设计更加适用大功率开关电源特性需求、体积小，散热好、功率密度大、效率高、分布参数一致性好、漏感一致性好，输出电压可调节，可以不同电网，变压器电感器高度集成化、工作频率可达500KHz；使用该变压器做成的大功率LLC桥电路电源便于调试生产，一致性好，生产效率高，性能稳定。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.LLC半桥电路磁集成型高功率密度串并联平面变压器，包括ER13型铁氧体软磁磁芯(1)、ER17.5型铁氧体软磁磁芯(7)和I型铁氧体软磁磁芯(8)，其特征在于：所述ER13型铁氧体软磁磁芯(1)和ER17.5型铁氧体软磁磁芯(7)插接在I型铁氧体软磁磁芯(8)上，所述ER13型铁氧体软磁磁芯(1)和I型铁氧体软磁磁芯(8)上缠绕有变压器初级绕组(5)，所述ER17.5型铁氧体软磁磁芯(7)和I型铁氧体软磁磁芯(8)上缠绕有变压器次级绕组(3)，所述ER13型铁氧体软磁磁芯(1)和ER17.5型铁氧体软磁磁芯(7)上设置有引针(2)，所述ER13型铁氧体软磁磁芯(1)、ER17.5型铁氧体软磁磁芯(7)和I型铁氧体软磁磁芯(8)的下表面通过螺栓固定安装有底板(4)，所述变压器次级绕组(3)和变压器初级绕组(5)的外表面上包裹有变压器绝缘膜(6)。

2.根据权利要求1所述的LLC半桥电路磁集成型高功率密度串并联平面变压器，其特征在于：所述ER13型铁氧体软磁磁芯(1)和I型铁氧体软磁磁芯(8)对接而成变压器，所述ER17.5型铁氧体软磁磁芯(7)和I型铁氧体软磁磁芯(8)对接而成磁集成谐振电感器。

3.根据权利要求1所述的LLC半桥电路磁集成型高功率密度串并联平面变压器，其特征在于：所述I型铁氧体软磁磁芯(8)的中柱上绕制有绕组，所述变压器初级绕组(5)分为两个部分并联起来，所述变压器次级绕组(3)分为三个部分并联起来。

4.根据权利要求1所述的LLC半桥电路磁集成型高功率密度串并联平面变压器，其特征在于：所述变压器次级绕组(3)采用引针(2)形式安装。

5.根据权利要求1所述的LLC半桥电路磁集成型高功率密度串并联平面变压器，其特征在于：所述变压器次级绕组(3)和ER13型铁氧体软磁磁芯(1)、ER17.5型铁氧体软磁磁芯(7)或I型铁氧体软磁磁芯(8)的接触面之间填充有加厚变压器绝缘膜(6)。

6.根据权利要求2所述的LLC半桥电路磁集成型高功率密度串并联平面变压器，其特征在于：所述磁集成谐振电感器采用一体集成化。

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