CN212570666U - 一种用于输出低压大电流的llc谐振变压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于输出低压大电流的LLC谐振变压器，包含磁芯结构、初级绕组、次级绕组、第一底板和第二底板；本实用新型增加了变压器骨架和磁芯的利用率，减小了LLC变压器的体积；变压器次级绕组使用扁平铜片绕制，降低了绕组阻抗，提高了效率；次级侧两个绕组使用交替组装方式，使次级侧两个绕组和初级绕组距离完全一致，解决了变压器偏磁问题；变压器制作完成后，安装简单可靠。

Description

一种用于输出低压大电流的LLC谐振变压器

技术领域

本实用新型涉及谐振变压器领域，具体涉及一种用于输出低压大电流的LLC谐振变压器。

背景技术

随着电子技术的发展，开关电源逐渐向大功率、高效率、高功率密度和良好的电磁兼容方向发展；在这个背景下LLC谐振拓扑由于它的软开关特性；逐渐被开关电源厂家在中大功率应用场合中大量使用；在虚拟矿机行业、PC电源行业往往需要电源输出5～15V电压，20～150A的大电流；超大的电流给变压器的设计制作带来很多的困难：

1、由于输出绕组上面超大的电流，使用漆包线绕制输出绕组时，需要的变压器体积很大，绕组不平整，变压器利用率低，不利于控制成本和提高功率密度；

2、次级大电流绕组导线截面积较大，难以挂脚，安装困难；

3、绕组不平整导致输出侧两个绕组和初级侧耦合程度不一致，造成变压器偏磁，引起线包发热。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提供了一种用于输出低压大电流的LLC谐振变压器，以解决变压器制作困难，安装困难，发热量大的问题。

本实用新型解决其技术问题，所提供的用于输出低压大电流的LLC谐振变压器，包含磁芯结构、初级绕组、次级绕组、第一底板和第二底板；

所述磁芯结构由两个相同的磁芯组成，所述磁芯包含一基底，基底的正中间向上凸起形成一圆柱形的磁芯中柱，基底的两边向上凸起，分别形成磁芯侧部，磁芯侧部与磁芯中柱等高，磁芯侧部的内壁为与所述圆柱形同轴的圆弧段状，磁芯两侧的磁芯侧部形状相同且对称设置；两个磁芯抵接在一起后形成所述磁芯结构，抵接时两个磁芯的磁芯侧部与磁芯侧部相抵接，磁芯中柱与磁芯中柱相抵接；

初级绕组包含骨架以及初级绕组线圈，骨架包含中空的圆柱体，圆柱体中空的部分的横截面为圆形，且圆形的半径与磁芯中柱的半径相适配，所述骨架两端分别设有阻挡部，初级绕组线圈绕制在所述圆柱体上，所述阻挡部用于限制初级绕组线圈，使得初级绕组线圈不会从所述圆柱体上脱落；

次级绕组为扁平铜片制成，扁平铜片包含具有开口的圆环部以及两个连接部，圆环部在所述开口处的两端各自连接一个连接部，连接部为长条状，一端在所述开口处连接圆环部，多个扁平铜片交替叠放在一起，即以一个扁平铜片A为基准，扁平铜片B叠放在扁平铜片A上，扁平铜片B的一个连接部与扁平铜片A的一个连接部重叠，扁平铜片B的另一个连接部与扁平铜片A的另一个连接部分别位于重叠连接部的左右两边，扁平铜片C叠放在扁平铜片B上，扁平铜片C的一个连接部与扁平铜片B的一个连接部重叠，扁平铜片C 的另一个连接部与扁平铜片A的另一个连接部重叠，两边其他的扁平铜片也采用相同的方式交替进行叠放，最终具有3组连接部，即左边的一组连接部、右边的一组连接部以及中间的一组连接部，且相邻的两个扁平铜片之间通过绝缘胶片进行隔离；

初级绕组通过骨架上的中空部分套在设相抵接的磁芯中柱的中间部分，次级绕组为2 组，这2组次级绕组通过圆环部分别套在设相抵接的磁芯中柱的两侧，这2组次级绕组的连接部均位于所述磁芯结构的一侧；

第一底板中部为镂空，镂空部分的大小不小于初级绕组超出所述磁芯结构的部分以及所述2组次级绕组的连接部的形状大小，厚度不小于初级绕组超出所述磁芯结构的部分的长度；第二底板上开始有2组共6个开孔，每组的3个开孔的形状大小以及位置与每组次级绕组的3组连接部相适应；第一底板连接在所述磁芯结构上，所述2组次级绕组的连接部第一底板上的镂空，初级绕组超出所述磁芯结构的部分不超出第一底板，第二底板连接在第一底板上，每组次级绕组的3组连接部相分别穿过第二底板上的1组开孔。

在本实用新型的用于输出低压大电流的LLC谐振变压器中，所述初级绕组的至少一个阻挡部上设置有一个缺口，初级线圈的抽头部分的飞线从所述缺口中穿过以与初级绕组外的组件连接。

在本实用新型的用于输出低压大电流的LLC谐振变压器中，所述圆环部上浸有一层绝缘漆。

在本实用新型的用于输出低压大电流的LLC谐振变压器中，所述磁芯为PQ或POT类磁芯。

在本实用新型的用于输出低压大电流的LLC谐振变压器中，初级绕组的抽头部分的飞线与次级绕组上连接部分别位于磁芯结构的两相对侧。

在本实用新型的用于输出低压大电流的LLC谐振变压器中，连接部的另一端上浸有一层锡，以便于后续的焊接处理。

在本实用新型的用于输出低压大电流的LLC谐振变压器中，第一底板中部的镂空部分为一矩形。

在本实用新型的用于输出低压大电流的LLC谐振变压器中，第一底板和第二底板通过玛拉胶带固定在所述磁芯结构上，或者通过第一底板、第二底板以及所述磁芯结构通过粘接的方式进行固定。

在本实用新型的用于输出低压大电流的LLC谐振变压器中，所述第二底板上开孔的形状和大小对应的与穿过的一组连接部相适应，以限制各组连接部的移动。

在本实用新型的用于输出低压大电流的LLC谐振变压器中，初级绕组两侧的次级绕组距离初级绕组的位置一样，两侧的次级绕组中扁平铜片的个数相同，连接方式一致。

实施本实用新型的一种用于输出低压大电流的LLC谐振变压器，具有以下有益效果：增加了变压器骨架和磁芯的利用率，减小了LLC变压器的体积；变压器次级绕组使用扁平铜片绕制，降低了绕组阻抗，提高了效率；次级侧两个绕组使用交替组装方式，使次级侧两个绕组和初级绕组距离完全一致，解决了变压器偏磁问题；变压器制作完成后，安装简单可靠。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是LLC谐振变压器的结构示意图；

图2是磁芯结构的俯视图；

图3是初级绕组的骨架的结构图；

图4是扁平铜片的结构示意图；

图5是次级绕组的俯视图；

图6是LLC谐振变压器的电路原理图；

图7是底板的示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

参考图1，图1是LLC谐振变压器的结构示意图，其中左边为主视图，右边为俯视图。本实施例的用于输出低压大电流的LLC谐振变压器，包含磁芯结构1、初级绕组2、次级绕组3、第一底板4和第二底板5。

参考图2，图2是磁芯结构的俯视图。磁芯结构1由两个相同的磁芯组成，磁芯为PQ或POT类磁芯。磁芯包含一基底12，基底12的正中间向上凸起形成一圆柱形的磁芯中柱 13，基底的两边向上凸起，分别形成磁芯侧部11(图中仅标识出一处)，磁芯侧部11与磁芯中柱13等高。基底12的呈现一个大致为长方形的结构，但在两个磁芯侧部11之间为两个相同的扇环加磁芯中柱13，磁芯中柱13位于两个扇环之间。磁芯侧部11的内壁为与上述圆柱形同轴的圆弧段状，磁芯两侧的磁芯侧部11形状相同且对称设置；两个磁芯抵接在一起后形成磁芯结构1，抵接时两个磁芯的磁芯侧部11与磁芯侧部11相抵接，磁芯中柱 13与磁芯中柱13相抵接。

参考图3，图3是初级绕组的骨架的结构图，其中图2的下部为主视视图，上部为俯视图。初级绕组2包含骨架以及初级绕组线圈，骨架包含中空的圆柱体21，圆柱体21中空的部分的横截面为圆形，且圆形的半径与磁芯中柱13的半径相适配，骨架两端分别设有阻挡部22(图中仅标识出一处)，初级绕组线圈绕制在所述圆柱体21上，阻挡部22用于限制初级绕组线圈，使得初级绕组线圈不会从圆柱体21上脱落。初级绕组的至少一个阻挡部22上设置有一个缺口23，初级线圈的抽头部分的飞线24从缺口23中穿过以与初级绕组外的组件连接，即初级线圈从缺口23处起头收尾。

参考图4，图4是扁平铜片的结构示意图。次级绕组3为扁平铜片制成，扁平铜片包含具有开口(即圆环部31与两个连接部32、33相交的位置之间)的圆环部31以及两个连接部32、33，圆环部31在开口处的两端各自连接一个连接部32、33，连接部32、33为长条状(片状)，一端在所述开口处连接圆环部31，圆环部31上浸有一层绝缘漆，连接部32、 33的另一端上浸有一层锡34(图中仅标识出了一个连接部上的锡)，以便于后续的焊接处理，一方面是扁平铜片之间的焊接，另一方面是扁平铜片与次级绕组外部焊接，具体可参考下述的图6。

参考图5，图5是次级绕组的俯视图。多个扁平铜片交替叠放在一起，即以一个扁平铜片A为基准，扁平铜片B叠放在扁平铜片A上，扁平铜片B的一个连接部与扁平铜片A 的一个连接部重叠，扁平铜片B的另一个连接部与扁平铜片A的另一个连接部分别位于重叠连接部的左右两边，扁平铜片C叠放在扁平铜片B上，扁平铜片C的一个连接部与扁平铜片B的一个连接部重叠，扁平铜片C的另一个连接部与扁平铜片A的另一个连接部重叠，两边其他的扁平铜片也采用相同的方式交替进行叠放，最终具有3组连接部，即左边的一组连接部II、右边的一组连接部III以及中间的一组连接部I，且相邻的两个扁平铜片之间通过绝缘胶片35进行隔离。次级绕组3中扁平铜片个数和厚度可根据实际电流大小进行调整。

初级绕组2通过骨架上的中空部分套在设相抵接的磁芯中柱13的中间部分，次级绕组 3为2组，这2组次级绕组3通过圆环部31分别套在设相抵接的磁芯中柱13的两侧，这2组次级绕组2的连接部均位于磁芯结构1的一侧。初级绕组2的抽头部分的飞线与次级绕组3上连接部分别位于磁芯1结构的两相对侧。初级绕组2两侧的次级绕组3距离初级绕组2的位置一样，两侧的次级绕组3中扁平铜片的个数相同，连接方式一致。参考图6，图6是LLC谐振变压器的电路原理图，图中Np为初级绕组2，T为磁芯结构1，Ns1A、Ns1B、 Ns2A为一个次级绕组3，Ns1C、Ns2B、Ns2C为一个次级绕组3，该部分的电路为本领域的常规设计，这里不展开说明。

参考图7，图7为底板的示意图，左边为第一底板4，右边为第二底板5，第一底板4，右边为第二底板5为环氧树脂板。第一底板4中部为镂空，镂空部分为一矩形，以避开线包和骨架上的圆环部分，保证平整。具体的，镂空部分的大小不小于初级绕组2超出磁芯结构1的部分以及所述2组次级绕组3的连接部的形状大小，厚度不小于初级绕组2超出磁芯结构1的部分的长度；第二底板5上开始有2组共6个开孔，每组的3个开孔的形状大小以及位置与每组次级绕组3的3组连接部相适应；第一底板4连接在磁芯结构1上，所述2组次级绕组3的连接部第一底板4上的镂空，初级绕组2超出磁芯结构1的部分不超出第一底板4，第二底板5连接在第一底板4上，每组次级绕组3的3组连接部相分别穿过第二底板5上的1组开孔，第一底4板和第二底板5通过玛拉胶带固定在磁芯结,1上，或者通过第一底板4、第二底板5以及磁芯结构1通过粘接的方式进行固定。第二底板5 上开孔的形状和大小对应的与穿过的一组连接部相适应，以限制各组连接部的移动。在本实施例中，第一底板4、第二底板5右边的开口用于电源板上的贴片导流条。

本实用新型的制作方式是：先分别制作初级绕组2、次级绕组3、第一底板4和第二底板5，然后将初级绕组2、次级绕组3安装在磁芯结构1的磁芯的磁芯中柱13(两个磁芯事先不抵接，在安装绕组时才抵接)上，用胶带沿磁芯外侧包两层，固定磁芯，然后先后安装第一底板4和第二底板5，再采用粘接或者胶带将磁芯结构1、初级绕组2、次级绕组 3、第一底板4和第二底板5等紧固在一起，或者采用其他方式进行紧固。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (10)

1.一种用于输出低压大电流的LLC谐振变压器，其特征在于，包含磁芯结构、初级绕组、次级绕组、第一底板和第二底板；

所述磁芯结构由两个相同的磁芯组成，所述磁芯包含一基底，基底的正中间向上凸起形成一圆柱形的磁芯中柱，基底的两边向上凸起，分别形成磁芯侧部，磁芯侧部与磁芯中柱等高，磁芯侧部的内壁为与所述圆柱形同轴的圆弧段状，磁芯两侧的磁芯侧部形状相同且对称设置；两个磁芯抵接在一起后形成所述磁芯结构，抵接时两个磁芯的磁芯侧部与磁芯侧部相抵接，磁芯中柱与磁芯中柱相抵接；

初级绕组包含骨架以及初级绕组线圈，骨架包含中空的圆柱体，圆柱体中空的部分的横截面为圆形，且圆形的半径与磁芯中柱的半径相适配，所述骨架两端分别设有阻挡部，初级绕组线圈绕制在所述圆柱体上，所述阻挡部用于限制初级绕组线圈，使得初级绕组线圈不会从所述圆柱体上脱落；

次级绕组为扁平铜片制成，扁平铜片包含具有开口的圆环部以及两个连接部，圆环部在所述开口处的两端各自连接一个连接部，连接部为长条状，一端在所述开口处连接圆环部，多个扁平铜片交替叠放在一起，即以一个扁平铜片A为基准，扁平铜片B叠放在扁平铜片A上，扁平铜片B的一个连接部与扁平铜片A的一个连接部重叠，扁平铜片B的另一个连接部与扁平铜片A的另一个连接部分别位于重叠连接部的左右两边，扁平铜片C叠放在扁平铜片B上，扁平铜片C的一个连接部与扁平铜片B的一个连接部重叠，扁平铜片C的另一个连接部与扁平铜片A的另一个连接部重叠，两边其他的扁平铜片也采用相同的方式交替进行叠放，最终具有3组连接部，即左边的一组连接部、右边的一组连接部以及中间的一组连接部，且相邻的两个扁平铜片之间通过绝缘胶片进行隔离；

初级绕组通过骨架上的中空部分套在设相抵接的磁芯中柱的中间部分，次级绕组为2组，这2组次级绕组通过圆环部分别套在设相抵接的磁芯中柱的两侧，这2组次级绕组的连接部均位于所述磁芯结构的一侧；

第一底板中部为镂空，镂空部分的大小不小于初级绕组超出所述磁芯结构的部分以及所述2组次级绕组的连接部的形状大小，厚度不小于初级绕组超出所述磁芯结构的部分的长度；第二底板上开始有2组共6个开孔，每组的3个开孔的形状大小以及位置与每组次级绕组的3组连接部相适应；第一底板连接在所述磁芯结构上，所述2组次级绕组的连接部第一底板上的镂空，初级绕组超出所述磁芯结构的部分不超出第一底板，第二底板连接在第一底板上，每组次级绕组的3组连接部相分别穿过第二底板上的1组开孔。

2.根据权利要求1所述的用于输出低压大电流的LLC谐振变压器，其特征在于，所述初级绕组的至少一个阻挡部上设置有一个缺口，初级线圈的抽头部分的飞线从所述缺口中穿过以与初级绕组外的组件连接。

3.根据权利要求1所述的用于输出低压大电流的LLC谐振变压器，其特征在于，所述圆环部上浸有一层绝缘漆。

4.根据权利要求1所述的用于输出低压大电流的LLC谐振变压器，其特征在于，所述磁芯为PQ或POT类磁芯。

5.根据权利要求1所述的用于输出低压大电流的LLC谐振变压器，其特征在于，初级绕组的抽头部分的飞线与次级绕组上连接部分别位于磁芯结构的两相对侧。

6.根据权利要求1所述的用于输出低压大电流的LLC谐振变压器，其特征在于，连接部的另一端上浸有一层锡，以便于后续的焊接处理。

7.根据权利要求1所述的用于输出低压大电流的LLC谐振变压器，其特征在于，第一底板中部的镂空部分为一矩形。

8.根据权利要求1所述的用于输出低压大电流的LLC谐振变压器，其特征在于，第一底板和第二底板通过玛拉胶带固定在所述磁芯结构上，或者通过第一底板、第二底板以及所述磁芯结构通过粘接的方式进行固定。

9.根据权利要求1所述的用于输出低压大电流的LLC谐振变压器，其特征在于，所述第二底板上开孔的形状和大小对应的与穿过的一组连接部相适应，以限制各组连接部的移动。

10.根据权利要求1所述的用于输出低压大电流的LLC谐振变压器，其特征在于，初级绕组两侧的次级绕组距离初级绕组的位置一样，两侧的次级绕组中扁平铜片的个数相同，连接方式一致。

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