CN215377149U - 一种谐振变压器与开关电源电路 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种谐振变压器与开关电源电路，涉及高频变压器技术领域。该谐振变压器包括支撑骨架、线圈护套，第一绕组、第二绕组、第一主磁芯、第二主磁芯以及分路磁芯，支撑骨架的内部设置有绝缘筒，第一绕组安装于第一绕线区，第二绕组安装于第二绕线区，分路磁芯安装于磁分路磁芯容纳区，线圈护套安装于支撑骨架并设置于第一绕组外，第一主磁芯与第二主磁芯均包括中柱；第一主磁芯与第二主磁芯分别设置于支撑骨架的两侧，第一主磁芯与第二主磁芯的中柱穿设于绝缘筒与分路磁芯内并连接，第一主磁芯、第二主磁芯的中柱均与分路磁芯间隔设置，以增加谐振变压器的漏感。本申请具有结构简单，利于小型化，同时增大了谐振变压器的漏感的优点。

Description

一种谐振变压器与开关电源电路

技术领域

本申请涉及高频变压器技术领域，具体而言，涉及一种谐振变压器与开关电源电路。

背景技术

高频开关电源电路中，特别是谐振拓扑电路中的LLC谐振网络，包括变压器的励磁电感Lm、漏感Lk和谐振电容Cr。

目前常用的设计方法包括两种，其中一种为使用1个传统的变压器加1个独立的谐振电感，但这样占用PCB空间大，电源成本高。另一种是在一个双槽的骨架上分别绕制初级线圈和次级线圈，通过调整线圈圈数和初次级间的距离大小来调节漏感，但会造成变压器体积加大、漏磁大、效率低，而且在一定条件限制下，其漏感能够增加的范围十分有限。

综上，现有技术中存在谐振变压器的体积大，漏感增加的范围有限的问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种谐振变压器与开关电源电路，以解决现有技术中存在的谐振变压器的体积大，漏感增加的范围有限的问题。

为了实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

一方面，本申请实施例提供了一种谐振变压器，所述谐振变压器包括支撑骨架、线圈护套，第一绕组、第二绕组、第一主磁芯、第二主磁芯以及分路磁芯，所述支撑骨架的外壁依次设置第一绕线区、磁分路磁芯容纳区、嵌合区以及第二绕线区，所述支撑骨架的内部设置有绝缘筒，所述第一绕组安装于所述第一绕线区，所述第二绕组安装于所述第二绕线区，所述分路磁芯安装于所述磁分路磁芯容纳区，所述线圈护套安装于所述支撑骨架并设置于所述第一绕组外，所述第一主磁芯与所述第二主磁芯均包括中柱；其中，

所述第一主磁芯与所述第二主磁芯分别设置于所述支撑骨架的两侧，所述第一主磁芯与所述第二主磁芯的中柱穿设于所述绝缘筒与所述分路磁芯内并连接，所述第一主磁芯、所述第二主磁芯的中柱均与所述分路磁芯间隔设置，以增加所述谐振变压器的漏感。

可选地，所述分路磁芯的形状设置为口字型，所述分路磁芯的中间位置设置有穿孔，所述中柱的形状与所述穿孔的形状相同，以使所述中柱穿过所述穿孔。

可选地，所述分路磁芯的形状设置为U型或C型，所述分路磁芯的中间位置设置有穿槽，所述中柱穿过所述穿槽。

可选地，所述分路磁芯包括第一磁芯条与第二磁芯条，第一磁芯条与所述第二磁芯条平行安装于所述磁分路磁芯容纳区，所述中柱沿第一磁芯条与第二磁芯条之间穿过。

可选地，所述磁分路磁芯容纳区内设置有定位孔，所述分路磁芯安装于所述定位孔。

可选地，所述中柱与所述绝缘筒、所述分路磁芯的内壁之间间隔0.1～0.3mm。

可选地，所述第一主磁芯与所述第二主磁芯均设置为E字型，所述第一主磁芯与所述第二主磁芯还包括第一边柱与第二边柱，所述第一边柱、所述第二边柱均与所述分路磁芯的外侧间隔设置。

可选地，所述支撑骨架包括底座与引线端子，所述底座的两端设置有连线区，所述连线区设置有多个凸起，每个所述凸起的外侧均设置有引线槽，所述引线端子设置于所述凸起上；其中，

所述第一绕组、所述第二绕组的引线经过所述引线槽与所述凸起后与所述引线端子连接。

可选地，所述线圈护套的形状设置为U字型，所述线圈护套的两侧设置有固定部，所述线圈护套通过所述固定部与所述支撑骨架连接。

另一方面，本申请实施例还提供了一种开关电源电路，所述开关电源电路包括上述的谐振变压器。

相对于现有技术，本申请具有以下有益效果：

本申请提供了一种谐振变压器与的开关电源电路，该谐振变压器包括支撑骨架、线圈护套，第一绕组、第二绕组、第一主磁芯、第二主磁芯以及分路磁芯，支撑骨架的外壁依次设置第一绕线区、磁分路磁芯容纳区、嵌合区以及第二绕线区，支撑骨架的内部设置有绝缘筒，第一绕组安装于第一绕线区，第二绕组安装于第二绕线区，分路磁芯安装于磁分路磁芯容纳区，线圈护套安装于支撑骨架并设置于第一绕组外，第一主磁芯与第二主磁芯均包括中柱；其中，第一主磁芯与第二主磁芯分别设置于支撑骨架的两侧，第一主磁芯与第二主磁芯的中柱穿设于绝缘筒与分路磁芯内并连接，第一主磁芯、第二主磁芯的中柱均与分路磁芯间隔设置，以增加谐振变压器的漏感。本申请提供的谐振变压器的结构简单，通过支撑骨架连接各个组件，利于小型化，同时增大了谐振变压器的漏感。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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它相关的附图。

图1是本申请实施例提供的谐振变压器的立体结构示意图。

图2是本申请实施例提供的谐振变压器的第一种结构分解示意图。

图3是本申请实施例提供的谐振变压器的第二种结构分解示意图。

图4是本申请实施例提供的支撑骨架的结构示意图。

图5是本申请实施例提供的谐振变压器的第三种结构分解示意图。

图6是本申请实施例提供的谐振变压器的第四种结构分解示意图。

图7是本申请实施例提供的支撑骨架的底部结构示意图。

图8是本申请实施例提供的线圈护套的结构示意图。

图中：100-谐振变压器；110-支撑骨架；120-线圈护套；130-第一主磁芯；140-第二主磁芯；150-分路磁芯；151-第一磁芯条；152-第二磁芯条；111-第一绕线区；112-磁分路磁芯容纳区；113-嵌合区；114-第二绕线区；115-底座；116-引线端子。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

正如背景技术中所述，目前针对谐振变压器的设计存在体积大、漏感能够增加的范围有限的问题。

有鉴于此，为了解决上述问题，本申请提供了一种谐振变压器，通过调整支撑骨架结构，同时增设分路磁芯的方式，达到减小体积，增加漏感的效果。

下面对本申请提供的谐振变压器进行示例性说明：

作为一种可选的实现方式，请参阅图1-图4，该谐振变压器100包括支撑骨架110、线圈护套120，第一绕组、第二绕组、第一主磁芯130、第二主磁芯140以及分路磁芯150，支撑骨架110的外壁依次设置第一绕线区111、磁分路磁芯容纳区112、嵌合区113以及第二绕线区114，支撑骨架110的内部设置有绝缘筒，第一绕组安装于第一绕线区111，第二绕组安装于第二绕线区114，分路磁芯150安装于磁分路磁芯容纳区112，线圈护套120安装于支撑骨架110并设置于第一绕组外，第一主磁芯130与第二主磁芯140均包括中柱。且第一主磁芯130与第二主磁芯140分别设置于支撑骨架110的两侧，第一主磁芯130与第二主磁芯140的中柱穿设于绝缘筒与分路磁芯150内并连接，第一主磁芯130、第二主磁芯140的中柱均与分路磁芯150间隔设置，以增加谐振变压器的漏感。

通过调整支撑骨架110，同时增设分路磁芯150的方式，对变压器中第一绕组产生的磁通进行分流，减少进入第二绕组的磁通量，从而增大了变压器第一绕组的漏感。

并且，在做谐振式电源时，不用额外设置独立的电感，可降低电源材料成本及生产成本。本申请提供的支撑骨架110中磁分路磁芯容纳区112通过结构的巧妙设计，既可解决变压器小型化后的安规距离不足问题，也使变压器生产工艺大大简化，且可以通过调节磁分路磁芯150尺寸(即调节磁分路磁芯150与主磁路磁芯间的气隙大小)来调节漏磁分量大小，从而调节漏感大小。

此外，本申请提供的结构在第一绕组与第二绕组的圈数、线径相同时也可以作为差共模一体化电感使用。

需要说明的是，本申请提供的支撑骨架110采用绝缘材料制作而成，例如采用热固性酚醛树脂，由模具注塑成型。

可选地，本申请提供的磁分路磁芯容纳区112两边隔板四周通过多个0.5～1mm厚的绝缘板连接，形成磁分路磁芯150容纳部，并将第一绕组、第二绕组的绕线区等支撑骨架110连接为一个整体，在特定位置留有开口供分路磁芯150插入。同时，通过设置绝缘板，能够在口供分路磁芯150插入后，对第一绕组、第二绕组以及分路磁芯150起到一定的隔离作用。当然地，在实际应用中，绝缘板的数量可能更多，例如，在绝缘筒的外壁上设有多个绝缘板，所述第一绕线区111、磁分路磁芯容纳区112、嵌合区113以及第二绕线区114由多个绝缘隔板分割。

其中，本申请并不对磁芯的形状与材料进行限定，例如，针对第一主磁芯130、第二主磁芯140以及分路磁芯150的材料，可以选用软磁铁氧体材料，可选地，谐振变压器可以选择功率铁氧体材料，而当需要制作差共模一体化电感时，可选择高导磁率铁氧体材料。

针对及分路磁芯150的形状，作为第一种可选的实现方式，分路磁芯150的形状设置为口字型，分路磁芯150的中间位置设置有穿孔，中柱的形状与穿孔的形状相同，以使中柱穿过穿孔。

需要说明的是，本申请所述的口字型，指中间位置设置有穿孔的图形，其包括标准的口字型，也包括其对应的变形结构，例如，标准的口字型为分路磁芯150的外框为一四边形，穿孔的形状也为四边形，如均为正方形。其变形结构包扣外框与穿孔形状的变形，例如，外框为四边形，穿孔的形状为圆形或多边形，或者，外框为圆形或多边形，穿孔为四边形。

此外，一般而言，述中柱的形状与穿孔的形状相同，以使得中柱与分路磁芯150之间的间距保证在不同位置上均一致，例如，当穿孔的形状设置为圆形时，中柱的形状也设置为圆形；当穿孔的形状设置为四边形时，中柱的形状也设置为四边形。

作为第二种实现方式，请参阅图5，分路磁芯150的形状设置为U型或C型，分路磁芯150的中间位置设置有穿槽，中柱穿过穿槽。换言之，在上述分路磁芯150的边框为四边形的基础上，当其中一条边缺失时，即为本申请所述的U型或C型，或者，分路磁芯150的形状为弧形的U型或C型。

作为第三种实现方式，请参阅图6，分路磁芯150包括第一磁芯条151与第二磁芯条152，第一磁芯条151与第二磁芯条152平行安装于磁分路磁芯容纳区112，中柱沿第一磁芯条151与第二磁芯条152之间穿过。在此基础上，可选的，中柱的形状为四边形。

并且，需要说明的是，可选地，绝缘筒的壁厚为0.5～1mm，且筒的内孔形状与主磁芯中柱形状尺寸相配，且四周单边留0.1～0.3mm的间隙。换言之，本申请中，绝缘筒、分路磁芯150的过孔以及中柱的形状均对应，例如，三者的横截面均为圆形。

作为一种实现方式，第一主磁芯130与第二主磁芯140均设置为E字型，第一主磁芯130与第二主磁芯140还包括第一边柱与第二边柱，第一边柱、第二边柱均与分路磁芯150的外侧间隔设置。其中，支撑骨架110上设置有第一边柱容纳槽与第二边柱容纳槽，其中，在将第一主磁芯130与第二主磁芯140插入绝缘筒后，第一边柱置于第一边柱容纳槽中，第二边柱置于第二边柱容纳槽中。

因此，本申请中提供的谐振变压器在安装时，先将分路磁芯150安装于磁分路磁芯容纳区112，其中，磁分路磁芯容纳区112可以设置为方形，使得将直接将分路磁芯150放置于磁分路磁芯容纳区112即可。然后将第一主磁芯130与第二主磁芯140分别沿支撑骨架110的左右两端插入绝缘筒，并且第一主磁芯130与第二主磁芯140的中柱在绝缘筒的内部接触，以实现连接。此外，由于分路磁芯150设置于第一绕组与第二绕组之间，因此当中柱穿过的绝缘筒时，会同时穿过分路磁芯150。

作为一种实现方式，第一主磁芯130与第二主磁芯140中的其中一个穿过分路磁芯150，另一个磁芯的中柱未到达分路磁芯150处，使得二者的中柱在绝缘筒内连接。作为另一种实现方式，第一主磁芯130与第二主磁芯140的中柱于分路磁芯150内连接。

并且，还需要说明的是，磁分路磁芯容纳区112的内部，设有磁分路磁芯150定位孔等装置，先将单个口字型磁分路磁芯150插入磁分路磁芯150容纳部，主磁芯的中柱穿过口字型磁芯的中间方孔与之嵌合，两者之间留有气隙；口字型磁芯两外侧则与主磁芯的第一边柱与第二边柱相邻，也留有气隙；可以通过控制口字型磁芯内方孔的尺寸来调节磁分路磁芯150与主磁芯的气隙大小从而调节漏感大小；也可以通过调节口字型磁芯的厚度来调节漏磁通大小。

当分路磁芯150的形状设置为U型或C型，其内凹与主磁芯的中柱嵌合，并留有气隙；其两腿外侧与主磁芯的两边柱相邻，也留有气隙；可以通过控制U型或C型分路磁芯150两腿长度、宽度等尺寸来调节分路磁芯150与主磁芯的气隙大小从而调节漏感大小。

当分路磁芯150包括第一磁芯条151与第二磁芯条152时，磁分路磁芯容纳区112的定位置也可以装入两个磁芯条，两个磁芯条插入主磁芯的中柱与边腿中间的磁分路磁芯容纳区112定位孔中，磁芯条与主磁路磁芯间设有气隙，可通过控制磁芯条尺寸来调节分路磁芯150与主磁芯的气隙大小从而调节漏感。

并且，作为一种可选的实现方式，请参阅图7，支撑骨架110包括底座115与引线端子116，底座115的两端设置有连线区，连线区设置有多个凸起，每个凸起的外侧均设置有引线槽，引线端子116设置于凸起上；其中，第一绕组、第二绕组的引线经过引线槽与凸起后与引线端子116连接。

并且，磁分路磁芯容纳区112的底部曲面部分中间，设有凹槽，用于跨第一绕组与第二绕组的引线走槽或减胶等。在两绕线区外侧的隔板外设有两矩形座体，两座体上设有多个引线端子116，引线端子116设于座体的下端。

通过绕组引线经引线槽且绕于凸起后再接接线端子的方式，可以增加爬锡距离，减少线圈短路几率。

此外，作为一种实现方式，请参阅图8，线圈护套120的形状设置为U字型，线圈护套120的两侧设置有固定部，线圈护套120通过固定部与支撑骨架110的嵌合区113连接。护套插入绕好线的支撑骨架110对应位置，固定部与支撑骨架110的相互嵌合，保证此绕组的线圈与磁芯及另一级绕组的线圈的安全距离。

其中，U字型线圈护套120开口方向与磁分路磁芯容纳区112的开口方向相反，以增加爬电距离及电气间隙。

基于上述实现方式，本申请实施例还提供了一种开关电源电路，该开关电源电路包括上述的谐振变压器。

综上所述，本申请提供了一种谐振变压器与的开关电源电路，该谐振变压器包括支撑骨架、线圈护套，第一绕组、第二绕组、第一主磁芯、第二主磁芯以及分路磁芯，支撑骨架的外壁依次设置第一绕线区、磁分路磁芯容纳区、嵌合区以及第二绕线区，支撑骨架的内部设置有绝缘筒，第一绕组安装于第一绕线区，第二绕组安装于第二绕线区，分路磁芯安装于磁分路磁芯容纳区，线圈护套安装于支撑骨架并设置于第一绕组外，第一主磁芯与第二主磁芯均包括中柱；其中，第一主磁芯与第二主磁芯分别设置于支撑骨架的两侧，第一主磁芯与第二主磁芯的中柱穿设于绝缘筒与分路磁芯内并连接，第一主磁芯、第二主磁芯的中柱均与分路磁芯间隔设置，以增加谐振变压器的漏感。本提供的谐振变压器的结构简单，通过支撑骨架连接各个组件，利于小型化，同时增大了谐振变压器的漏感。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种谐振变压器，其特征在于，所述谐振变压器包括支撑骨架、线圈护套，第一绕组、第二绕组、第一主磁芯、第二主磁芯以及分路磁芯，所述支撑骨架的外壁依次设置第一绕线区、磁分路磁芯容纳区、嵌合区以及第二绕线区，所述支撑骨架的内部设置有绝缘筒，所述第一绕组安装于所述第一绕线区，所述第二绕组安装于所述第二绕线区，所述分路磁芯安装于所述磁分路磁芯容纳区，所述线圈护套安装于所述支撑骨架并设置于所述第一绕组外，所述第一主磁芯与所述第二主磁芯均包括中柱；其中，

所述第一主磁芯与所述第二主磁芯分别设置于所述支撑骨架的两侧，所述第一主磁芯与所述第二主磁芯的中柱穿设于所述绝缘筒与所述分路磁芯内并连接，所述第一主磁芯、所述第二主磁芯的中柱均与所述分路磁芯间隔设置，以增加所述谐振变压器的漏感。

2.如权利要求1所述的谐振变压器，其特征在于，所述分路磁芯的形状设置为口字型，所述分路磁芯的中间位置设置有穿孔，所述中柱的形状与所述穿孔的形状相同，以使所述中柱穿过所述穿孔。

3.如权利要求1所述的谐振变压器，其特征在于，所述分路磁芯的形状设置为U型或C型，所述分路磁芯的中间位置设置有穿槽，所述中柱穿过所述穿槽。

4.如权利要求1所述的谐振变压器，其特征在于，所述分路磁芯包括第一磁芯条与第二磁芯条，第一磁芯条与所述第二磁芯条平行安装于所述磁分路磁芯容纳区，所述中柱沿第一磁芯条与第二磁芯条之间穿过。

5.如权利要求3或4所述的谐振变压器，其特征在于，所述磁分路磁芯容纳区内设置有定位孔，所述分路磁芯安装于所述定位孔。

6.如权利要求1所述的谐振变压器，其特征在于，所述中柱与所述绝缘筒、所述分路磁芯的内壁之间间隔0.1～0.3mm。

7.如权利要求1所述的谐振变压器，其特征在于，所述第一主磁芯与所述第二主磁芯均设置为E字型，所述第一主磁芯与所述第二主磁芯还包括第一边柱与第二边柱，所述第一边柱、所述第二边柱均与所述分路磁芯的外侧间隔设置。

8.如权利要求1所述的谐振变压器，其特征在于，所述支撑骨架包括底座与引线端子，所述底座的两端设置有连线区，所述连线区设置有多个凸起，每个所述凸起的外侧均设置有引线槽，所述引线端子设置于所述凸起上；其中，

所述第一绕组、所述第二绕组的引线经过所述引线槽与所述凸起后与所述引线端子连接。

9.如权利要求1所述的谐振变压器，其特征在于，所述线圈护套的形状设置为U字型，所述线圈护套的两侧设置有固定部，所述线圈护套通过所述固定部与所述支撑骨架连接。

10.一种开关电源电路，其特征在于，所述开关电源电路包括如权利要求1至9任一项所述的谐振变压器。

Images