CN216749574U - 适用于低压输入的磁集成llc变压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种适用于低压输入的磁集成LLC变压器，包括骨架、磁芯、初级绕组和次级绕组，骨架包括绕线部、设置在绕线部两端的第一挡板和第二挡板，绕线部设有用于放置磁芯的磁芯孔，磁芯穿设于磁芯孔，初级绕组和次级绕组分别绕制在绕线部上，骨架还包括用于避免初级绕组和次级绕组接触的隔离件；隔离件设置在初级绕组和次级绕组之间；适用于低压输入的磁集成LLC变压器的绕组结构为双绕组分布结构、次级绕组夹绕初级绕组结构或平面绕组结构。本实用新型所采用的绕组结构初次级绕组间留有一定的距离，利用变压器漏感实现谐振电感的功能。

Description

适用于低压输入的磁集成LLC变压器

技术领域

本实用新型涉及高频变压器领域，尤其涉及一种适用于低压输入的磁集成 LLC变压器。

背景技术

相对于传统的PWM变压器，由于谐振变压器具有更高的效率和更低的 EMI污染，因此电源市场对谐振拓扑的兴趣不断增长。目前最流行的谐振拓扑之一是半桥式LLC谐振拓扑，它直接源自LC串联谐振变压器，通过添加与负载并联的并联电感实现。

目前磁集成变压器主要分为两种，一种是利用独立绕组实现变压器漏感的磁集成变压器，但在绕组结构的选择和变压器的小型化存在限制；另一种是利用变压器漏感实现磁集成的磁集成变压器，但在确定漏感及绕组结构时往往需要反复迭代，现有变压器存在磁集成漏感不易控制，绕组结构选择不灵活，不便于工程应用等缺点。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种绕组结构选取灵活，漏感可控，适用于绝大多数对称磁芯骨架结构的适用于低压输入的磁集成LLC变压器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种适用于低压输入的磁集成LLC变压器，包括骨架、磁芯、初级绕组和次级绕组，

所述骨架包括绕线部、设置在所述绕线部两端的第一挡板和第二挡板，所述绕线部设有用于放置磁芯的磁芯孔，

所述磁芯穿设于所述磁芯孔，所述初级绕组和次级绕组分别绕制在所述绕线部上，

所述骨架还包括用于避免初级绕组和次级绕组接触的隔离件；所述隔离件设置在所述初级绕组和次级绕组之间；

所述适用于低压输入的磁集成LLC变压器的绕组结构为双绕组分布结构、次级绕组夹绕初级绕组结构或平面绕组结构。

优选地，所述适用于低压输入的磁集成LLC变压器的绕组结构为双绕组分布结构；

所述隔离件将所述绕线部分为初级绕线空间和次级绕线空间，所述初级绕组绕制于所述初级绕线空间中，所述次级绕组绕制于所述次级绕线空间中。

优选地，所述适用于低压输入的磁集成LLC变压器的绕组结构为次级绕组夹绕初级绕组结构，

所述隔离件将所述绕线部依次分为第一次级绕线空间、初级绕线空间和第二次级绕线空间，所述次级绕组包括第一次级绕组和第二次级绕组；所述第一次级绕组绕制于所述第一次级绕线空间中，所述初级绕组绕制于所述初级绕线空间中，所述第二次级绕组绕制于所述第二次级绕线空间中。

优选地，所述磁芯为对称的磁芯结构。

优选地，所述第一挡板和第二挡板均设有开槽，用于限制所述磁芯位置；所述磁芯穿设于所述磁芯孔并安装在所述开槽中。

优选地，所述初级绕组的宽度d_wp和所述次级绕组的宽度d_ws均为4毫米；所述隔离件的宽度d_s为6毫米；

其中，所述次级绕组的第一次级绕组的宽度d_ws1和第二次级绕组的宽度 d_ws2分别为2毫米。

优选地，所述适用于低压输入的磁集成LLC变压器的绕组结构是由平面式PCB绕组组成的平面绕组结构，所述磁芯为平面磁芯；

所述隔离件将所述绕线部依次分为第一次级绕线空间、初级绕线空间和第二次级绕线空间，所述次级绕组包括第一次级绕组和第二次级绕组；所述第一次级绕组设置在所述第一次级绕线空间中，所述初级绕组设置在所述初级绕线空间中，所述第二次级绕组设置在所述第二次级绕线空间中。

优选地，所述初级绕组的宽度d_wp、所述第一次级绕组的宽度d_ws1和所述第二次级绕组的宽度d_ws2均为0.8毫米，所述隔离件的宽度d_s为6毫米。

优选地，所述初级绕组的线圈之间和/或所述次级绕组的线圈之间设置有绝缘件。

优选地，所述初级绕组由线圈与所述绝缘件叠合缠绕而成，所述次级绕组由线圈与所述绝缘件叠合缠绕而成。

实施本实用新型具有以下有益效果：本实用新型将谐振回路中的谐振电感通过变压器漏感实现，所采用的绕组结构使得初次级绕组间留有一定的距离，通过调整初次级绕组间隔离部件的厚度，可以调整漏感的大小，实现了漏感的可控，实现了利用变压器漏感实现LLC谐振电感的功能。同时优化的副边夹绕原边的绕组结构和平面绕组结构，保证了漏感更加均匀。

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是本实用新型的适用于低压输入的磁集成LLC变压器第一实施例的结构示意图；

图2是本实用新型的适用于低压输入的磁集成LLC变压器的等效模型原理图；

图3是本实用新型的适用于低压输入的磁集成LLC变压器第二实施例的主视图；

图4是本实用新型的适用于低压输入的磁集成LLC变压器第二实施例的俯视截面图；

图5是本实用新型的适用于低压输入的磁集成LLC变压器第三实施例的结构示意图。

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。以下描述中，需要理解的是，“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“纵”、“横”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”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、以特定的方位构造和操作，仅是为了便于描述本技术方案，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本实用新型的限制。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。当一个元件被称为在另一元件“上”或“下”时，该元件能够“直接地”或“间接地”位于另一元件之上，或者也可能存在一个或更多个居间元件。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅是为了便于描述本技术方案，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本实用新型实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本实用新型。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本实用新型的描述。

第一实施例

如图1所示，在本实用新型的适用于低压输入的磁集成LLC变压器第一实施例中，包括骨架1、磁芯2、初级绕组3和次级绕组4，

骨架1包括绕线部、设置在绕线部两端的第一挡板和第二挡板，绕线部设有用于放置磁芯2的磁芯孔，

磁芯2穿设于磁芯孔，初级绕组3和次级绕组4分别绕制在绕线部上，

骨架1还包括用于避免初级绕组3和次级绕组4接触的隔离件5；此隔离件可以集成到骨架上，或用其他绝缘介质如变压器挡墙胶带实现；隔离件5 设置在初级绕组3和次级绕组4之间；

具体的，该适用于低压输入的磁集成LLC变压器的绕组结构为双绕组分布结构；

隔离件5将绕线部分为初级绕线空间和次级绕线空间，其中，次级绕组4 包括第一次级绕组41和第二次级绕组42，初级绕组3绕制于初级绕线空间中，第一次级绕组41和第二次级绕组42交叉叠加绕制于次级绕线空间中。

进一步地，磁芯2为对称的磁芯结构，如罐型磁芯、E型磁芯、EC型磁芯、ETD型磁芯或PQ型磁芯等。

在本实施例中，磁芯2具体型号为ETD29，骨架1为7+7骨架；初级绕组3匝数为4匝，次级绕组4匝数为2匝；次级绕组4结构为中心抽头；初级绕线采用多股线，具体为0.2mm*60股；次级绕线采用多股线，具体为0.2mm*50 股；初级绕组3宽度d_wp为4mm；次级绕组宽度d_ws为4mm；初次级绕组间距离即隔离件宽度d_s为6mm，绕组高度d_H为6mm。可理解的，该初次级绕组间距离即隔离件宽度d_s可根据实际情况调整，以实现漏感可控，上述其余参数也可以根据实际情况相应调整。

进一步地，隔离件5为挡墙，也可以采用其它一些具有隔离作用的部件或结构。

第一挡板和第二挡板均设有开槽，用于限制磁芯位置；磁芯穿设于磁芯孔并安装在开槽中。具体的，ETD型磁芯截面呈E型，其包括一中柱位于中间位置，在中柱的两侧分别设有第一侧边和第二侧边，在中柱的后侧设有后本体。该中柱穿设于该磁芯孔中，中柱的两侧的第一侧边和第二侧边分别位于绕线部的两侧，后本体安装在开槽中。

进一步地，初级绕组的线圈之间和/或次级绕组的线圈之间设置有绝缘件。

进一步地，初级绕组由线圈与绝缘件叠合缠绕而成，次级绕组由线圈与绝缘件叠合缠绕而成。

如图2所示，为适用于低压输入的磁集成LLC变压器等效模型，磁集成变压器电感参数：

谐振电感L_r＝1.545μH；电感比

规格具体包括：

输入电压V_{in_nom}＝48V，输出电压V_{o_nom}＝12V，额定输出功率P_r＝180W，输出电流I_o＝15A，期望效率η₁＝92％。

变压器参数包括：变压器匝比n＝2，

初级端口电压V_p＝40V，

次级端口电压V_s＝30V，

初级绕组额定电流I_pw＝15A，

次级绕组额定电流I_sw＝12A。

本实施例变压器漏感可调整初次级绕组距离，漏感可控可计算，利用变压器漏感实现谐振电感的功能，与分立式磁元件的结构相比减小了磁芯元件的整体尺寸。

第二实施例

如图3-4所示，在本实用新型的适用于低压输入的磁集成LLC变压器第二实施例中，包括骨架1、磁芯2、初级绕组3和次级绕组4，

骨架1包括绕线部、设置在绕线部两端的第一挡板和第二挡板，绕线部设有用于放置磁芯2的磁芯孔，

磁芯2穿设于磁芯孔，初级绕组3和次级绕组4分别绕制在绕线部上，

骨架1还包括用于避免初级绕组3和次级绕组4接触的隔离件5；此隔离件可以集成到骨架上，或用其他绝缘介质如变压器挡墙胶带实现；隔离件5 设置在初级绕组3和次级绕组4之间；

具体的，该适用于低压输入的磁集成LLC变压器的绕组结构为次级绕组夹绕初级绕组结构；

隔离件5将绕线部依次分为第一次级绕线空间、初级绕线空间和第二次级绕线空间，次级绕组4包括第一次级绕组41和第二次级绕组42；第一次级绕组41绕制于第一次级绕线空间中，初级绕组3绕制于初级绕线空间中，第二次级绕组42绕制于第二次级绕线空间中。即第一次级绕组41和第二次级绕组 42分别设置在两侧最外层，初级绕组3设置在该两侧第一次级绕组41和第二次级绕组42之间，形成次级绕组夹绕初级绕组结构。

进一步地，磁芯2为对称的磁芯结构，如罐型磁芯、E型磁芯、EC型磁芯、ETD型磁芯或PQ型磁芯等。

在本实施例中，磁芯2具体型号为ETD34，骨架1为7+7骨架；初级绕组3匝数为4匝，次级绕组匝数为2匝；次级绕组结构为中心抽头；初级绕线采用多股线，具体为0.2mm*60股；次级绕线采用多股线，具体为0.2mm*50 股；初级绕组3宽度d_wp为4mm；次级绕组宽度d_ws为4mm；其中，次级绕组的第一次级绕组41的宽度d_ws1为2mm，第二次级绕组42的宽度d_ws2分别为2mm，初次级绕组间距离即隔离件宽度d_s为6mm，绕组高度d_H为6mm。可理解的，该初次级绕组间距离即隔离件宽度d_s可根据实际情况调整，以实现漏感可控，上述其余参数也可以根据实际情况相应调整。

进一步地，隔离件5为挡墙，也可以采用其它一些具有隔离作用的部件或结构。

第一挡板和第二挡板均设有开槽，用于限制磁芯位置；磁芯2穿设于磁芯孔并安装在开槽中。具体的，ETD型磁芯截面呈E型，其包括一中柱位于中间位置，在中柱的两侧分别设有第一侧边和第二侧边，在中柱的后侧设有后本体。该中柱穿设于该磁芯孔中，中柱的两侧的第一侧边和第二侧边分别位于绕线部的两侧，后本体安装在开槽中。

进一步地，初级绕组的线圈之间和/或次级绕组的线圈之间设置有绝缘件。

进一步地，初级绕组由线圈与绝缘件叠合缠绕而成，次级绕组由线圈与绝缘件叠合缠绕而成。

本实施例变压器的结构保证了漏感更加均匀，变压器漏感可通过计算初次级绕组距离调整，实现漏感可控，磁集成变压器绕组结构选取灵活，磁集成结构同样减少了变换器的整体体积。

第三实施例

如图5所示，在本实用新型的适用于低压输入的磁集成LLC变压器第一实施例中，包括骨架1、磁芯2、初级绕组3和次级绕组4，

骨架1包括绕线部、设置在绕线部两端的第一挡板和第二挡板，绕线部设有用于放置磁芯2的磁芯孔，

磁芯2穿设于磁芯孔，初级绕组3和次级绕组4分别绕制在绕线部上，

骨架1还包括用于避免初级绕组3和次级绕组4接触的隔离件5；此隔离件可以集成到骨架上，或用其他绝缘介质如变压器挡墙胶带实现；隔离件5 设置在初级绕组3和次级绕组4之间；

具体的，该适用于低压输入的磁集成LLC变压器的绕组结构是由平面式 PCB绕组组成的平面绕组结构，且采用次级绕组夹绕初级绕组结构。绕组采用多层印刷电路板迭绕而成，绕组或铜片迭在平面的高频铁芯上构成变压器的磁回路。

隔离件5将绕线部依次分为第一次级绕线空间、初级绕线空间和第二次级绕线空间，次级绕组4包括第一次级绕组41和第二次级绕组42；第一次级绕组41设置在第一次级绕线空间中，初级绕组3设置在初级绕线空间中，第二次级绕组42设置在第二次级绕线空间中。导电电路与隔离件互相重叠构成，从而保证绕组之间、初级及次级间可达绝缘隔离。

进一步地，磁芯2可以为小尺寸的平面磁芯为E型、RM型或环型铁氧体磁芯，通常是由高频功率铁氧体材料制成，在高频下有较低的磁芯损耗。

在本实施例中，磁芯2为对称的磁芯结构，如平面磁芯等；初级绕组3 匝数为4匝，次级绕组匝数为2匝；次级绕组结构为中心抽头；初级绕线采用平面式PCB绕组，绕组各层厚度为3oz；次级绕线采用平面式PCB绕组，绕组各层厚度为3oz；初级绕组3宽度d_wp为0.8mm；第一次级绕组41宽度d_ws1为 0.8mm，第二次级绕组42宽度d_ws2为0.8mm；初次级绕组间距离即隔离件宽度d_s为6mm，平面绕组高度d_H为7mm。可理解的，该初次级绕组间距离即隔离件宽度d_s可根据实际情况调整，以实现漏感可控，上述其余参数也可以根据实际情况相应调整。

进一步地，隔离件5为挡墙，也可以采用其它一些具有隔离、绝缘作用的部件或结构。

进一步地，初级绕组的线圈之间和/或次级绕组的线圈之间设置有绝缘件。

进一步地，初级绕组由线圈与绝缘件叠合缠绕而成，次级绕组由线圈与绝缘件叠合缠绕而成。

本实施例变压器的平面绕组结构保证了漏感更加均匀，平面绕组结构使得漏感控制更为精确，变压器漏感可通过计算初次级绕组距离调整，实现漏感可控，磁集成结构同样减少了变换器的整体体积。绕线匝数大大少于传统的变压器，结构更紧凑，磁耦合大大优于传统的变压器，平面变压器的体积、重量大大降低，而效率更高。

以上三个实施例的变压器绕组结构和磁芯选择灵活，可以根据不同应用灵活选择和不同的磁芯和绕组结构，可实现输入电压48V至输出电压12V。

可以理解的，以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种适用于低压输入的磁集成LLC变压器，其特征在于，包括骨架、磁芯、初级绕组和次级绕组，

所述骨架包括绕线部、设置在所述绕线部两端的第一挡板和第二挡板，所述绕线部设有用于放置磁芯的磁芯孔，

所述磁芯穿设于所述磁芯孔，所述初级绕组和次级绕组分别绕制在所述绕线部上，

所述骨架还包括用于避免初级绕组和次级绕组接触的隔离件；所述隔离件设置在所述初级绕组和次级绕组之间；

所述适用于低压输入的磁集成LLC变压器的绕组结构为双绕组分布结构、次级绕组夹绕初级绕组结构或平面绕组结构。

2.根据权利要求1所述的适用于低压输入的磁集成LLC变压器，其特征在于，所述适用于低压输入的磁集成LLC变压器的绕组结构为双绕组分布结构；

所述隔离件将所述绕线部分为初级绕线空间和次级绕线空间，所述初级绕组绕制于所述初级绕线空间中，所述次级绕组绕制于所述次级绕线空间中。

3.根据权利要求1所述的适用于低压输入的磁集成LLC变压器，其特征在于，所述适用于低压输入的磁集成LLC变压器的绕组结构为次级绕组夹绕初级绕组结构，

所述隔离件将所述绕线部依次分为第一次级绕线空间、初级绕线空间和第二次级绕线空间，所述次级绕组包括第一次级绕组和第二次级绕组；所述第一次级绕组绕制于所述第一次级绕线空间中，所述初级绕组绕制于所述初级绕线空间中，所述第二次级绕组绕制于所述第二次级绕线空间中。

4.根据权利要求2或3所述的适用于低压输入的磁集成LLC变压器，其特征在于，所述磁芯为对称的磁芯结构。

5.根据权利要求4所述的适用于低压输入的磁集成LLC变压器，其特征在于，所述第一挡板和第二挡板均设有开槽，用于限制所述磁芯位置；所述磁芯穿设于所述磁芯孔并安装在所述开槽中。

6.根据权利要求4所述的适用于低压输入的磁集成LLC变压器，其特征在于，所述初级绕组的宽度d_wp和所述次级绕组的宽度d_ws均为4毫米；所述隔离件的宽度d_s为6毫米；

其中，所述次级绕组的第一次级绕组的宽度d_ws1和第二次级绕组的宽度d_ws2分别为2毫米。

7.根据权利要求1所述的适用于低压输入的磁集成LLC变压器，其特征在于，所述适用于低压输入的磁集成LLC变压器的绕组结构是由平面式PCB绕组组成的平面绕组结构，所述磁芯为平面磁芯；

所述隔离件将所述绕线部依次分为第一次级绕线空间、初级绕线空间和第二次级绕线空间，所述次级绕组包括第一次级绕组和第二次级绕组；所述第一次级绕组设置在所述第一次级绕线空间中，所述初级绕组设置在所述初级绕线空间中，所述第二次级绕组设置在所述第二次级绕线空间中。

8.根据权利要求7所述的适用于低压输入的磁集成LLC变压器，其特征在于，所述初级绕组的宽度d_wp为0.8毫米，所述第一次级绕组的宽度d_ws1和所述第二次级绕组的宽度d_ws2均为0.8毫米，所述隔离件的宽度d_s为6毫米。

9.根据权利要求1所述的适用于低压输入的磁集成LLC变压器，其特征在于，所述初级绕组的线圈之间和/或所述次级绕组的线圈之间设置有绝缘件。

10.根据权利要求9所述的适用于低压输入的磁集成LLC变压器，其特征在于，所述初级绕组由线圈与所述绝缘件叠合缠绕而成，所述次级绕组由线圈与所述绝缘件叠合缠绕而成。

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