CN220651795U - 一种llc变压器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种LLC变压器，涉及电子元件技术领域。该变压器包括变压器绕组、谐振线圈和磁集成磁芯，变压器绕组包括原边绕组和副边绕组，所述谐振线圈包括前端谐振线圈和后端谐振线圈；前端谐振线圈和后端谐振线圈采用连绕的绕线方式分别设置在原边绕组的前端和后端，磁集成磁芯分别与前端谐振线圈和后端谐振线圈构成不同的谐振电感器，所述磁集成磁芯与变压器绕组构成变压器。本实用新型采用将串联在原边前端的谐振电感拆分为两个均分感量的谐振电感并分别串联在原边前端以及原边后端的串联集成方式，形成谐振、原边、谐振的三绕组连绕方式，实现变压器高效率、低交流损耗、高功率密度的要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子元件技术领域，特别是涉及一种LLC变压器。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
目前较多LLC电路拓扑的电子变压器，采用集成谐振电感串联在原边绕组前端的方式，其整体结构如图1所示，电路结构如图2所示，替代了PCB板上一颗谐振电感+一颗变压器的磁器件模式，由两个磁器件变成一个磁器件，大大降低了变压器和谐振电感总占地面积，也方便了PCB的LYOUT。
但是，在高开关频率以及原边电流较大，并且需要谐振感量较高的应用背景下，串联在原边前端的谐振电感会体现出来较大的高频交流损耗使器件的温升更高、更慢的响应速率使磁器件效率更低。具体表现为当需求电感量较大时，使得动态响应较差，导致电感动态响应速率变低，直接影响LLC变压器的工作效率。同时，为满足大电流的饱和性能，同时要满足高感量，需要将谐振电感的绕组匝数增多，而更多的绕组匝数，使磁芯气隙增长，并集中在同一绕组内，气隙位置的散磁通切割线，使线圈发热剧增，进一步影响了磁器件效率。因此，现急需一种能够降低高频交流损耗，实现高效率以及高功率密度的磁集成LLC变压器。
实用新型内容
为了解决现有技术的不足，本实用新型提供了一种LLC变压器，采用将串联在原边前端的谐振电感拆分为两个均分感量的谐振电感并分别串联在原边前端以及原边后端的串联集成方式，形成谐振、原边、谐振的三绕组连绕方式，实现变压器高效率、低交流损耗、高功率密度的要求。
本实用新型采用如下技术方案：
一种LLC变压器，包括变压器绕组和谐振线圈，所述变压器绕组、谐振线圈和磁集成磁芯，所述谐振线圈包括前端谐振线圈和后端谐振线圈；所述前端谐振线圈和后端谐振线圈采用连绕的绕线方式分别设置在原边绕组的前端和后端，所述磁集成磁芯分别与前端谐振线圈和后端谐振线圈构成不同的谐振电感器，所述磁集成磁芯与变压器绕组构成变压器。
进一步的，所述谐振线圈采用漆包铜线、利兹线、丝包线或膜包线中的一种材料制成。
进一步的，所述变压器绕组采用漆包铜线、利兹线、丝包线或膜包线中的一种材料制成。
进一步的，所述LLC变压器还包括磁集成磁芯，所述磁集成磁芯通过第三磁芯部件、第二磁芯部件、第一磁芯部件和第四磁芯部件的依次连接形成。
更进一步的，所述第一磁芯部件、第二磁芯部件、第三磁芯部件和第四磁芯部件均包括磁柱结构，所述第三磁芯部件、第二磁芯部件、第一磁芯部件和第四磁芯部件通过磁柱依次连接组成磁集成磁芯。
更进一步的，所述磁集成磁芯采用锰锌功率类材质制成。
更进一步的，所述第二磁芯部件和第三磁芯部件形成一个完整的闭合磁回路。
更进一步的，所述第二磁芯部件、第三磁芯部件与变压器绕组形成一个完整的变压器。
更进一步的，所述第一磁芯部件和第二磁芯部件形成一个完整的闭合磁回路，所述第一磁芯部件、第二磁芯部件与前端谐振线圈形成一个完整的谐振电感器。
更进一步的，所述第一磁芯部件和第四磁芯部件形成一个完整的闭合磁回路，所述第一磁芯部件、第四磁芯部件与后端谐振线圈形成一个完整的谐振电感器。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型公开了一种LLC变压器结构，将串联在原边前端的谐振电感拆分为两个均分感量的谐振电感并分别串联在原边前端以及原边后端的串联集成方式，形成谐振、原边、谐振的三绕组连绕方式。一方面，当电感量较大时，可以将感量均分给原边前后两端的谐振电感，使每段谐振电感只有需求感量的一半，将大感量切换成小感量，提升了谐振电感的响应速率，从而提高LLC变压器的效率。另一方面，在同等的电流饱和性能下，感量只有原感量的一半，单绕组的匝数也只需要一半，降低了绕组匝数，极大的降低高频交流损耗。将谐振电感拆分之后，分了两个绕组，每个绕组的匝数降低，气隙长度也相应变小，因气隙位置的散磁通切割线圈导致的发热也变小。
附图说明
构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
图1为现有LLC变压器整体结构图；
图2为现有LLC变压器电路结构图；
图3为本实用新型LLC变压器整体结构图；
图4为本实用新型LLC变压器电路结构图；
图5为本实用新型LLC变压器爆炸图；
图中：1、磁芯，1-1、第一磁芯部件，1-2、第二磁芯部件，1-3、第三磁芯部件，1-4、第四磁芯部件，2、谐振线圈，2-1、前端谐振线圈，2-2、后端谐振线圈，3、变压器绕组，3-1原边绕组，3-2副边绕组。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
术语解释部分:本实用新型中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”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，或为一体；可以是机械连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解术语在本实用新型的具体含义。
实施例
本实用新型在现有技术的基础上为解决背景技术中的技术问题提出一种LLC变压器，其整体结构图如图3、图5所示，其电路结构如图4所示。该LLC变压器包括变压器绕组3、谐振线圈2和磁集成磁芯1，变压器绕组3包括原边绕组3-1和副边绕组3-2，所述谐振线圈2包括前端谐振线圈2-1和后端谐振线圈2-2；磁集成磁芯1分别与前端谐振线圈2-1和后端谐振线圈2-2构成不同的谐振电感器，磁集成磁芯1与变压器绕组3构成变压器。所述前端谐振线圈2-1和后端谐振线圈2-2采用连绕的绕线方式分别设置在原边绕组3-1的前端和后端。磁集成磁芯1通过第三磁芯部件1-3、第二磁芯部件1-2、第一磁芯部件1-1和第四磁芯部件1-4的依次连接形成。第一磁芯部件1-1、第二磁芯部件1-2、第三磁芯部件1-3和第四磁芯1-4部件均包括磁柱和磁柱周围用于绕制线圈的窗口，磁集成磁芯1通过窗口与变压器绕组3、谐振线圈2连接。第三磁芯部件1-3、第二磁芯部件1-2、第一磁芯部件1-1和第四磁芯部件1-4通过磁柱依次连接组成磁集成磁芯。
本实施例中磁集成磁芯由现有E形磁芯构成，根据产品的磁通等性能也可以采用I形磁芯、c形磁芯以及U形磁芯等。
在一种具体的实施方式中，第二磁芯部件和第三磁芯部件形成一个完整的闭合磁回路。第二磁芯部件、第三磁芯部件与变压器绕组形成一个完整的变压器。
在一种具体的实施方式中，谐振线圈和变压器绕组均采用漆包铜线、利兹线、丝包线或膜包线中的一种材料制成。
在一种具体的实施方式中，磁集成磁芯采用锰锌功率类材质制成。
在一种具体的实施方式中，第一磁芯部件与第二磁芯部件，共用第二磁芯部件的磁柱部分，配合前端谐振线圈与原边绕组的串联关系，使前端谐振线圈与原边绕组在第三磁芯部件的磁柱部分形成方向相反的磁通，使第一磁芯部件和第二磁芯部件形成一个完整的闭合磁回路，第一磁芯部件、第二磁芯部件与前端谐振线圈形成一个完整的谐振电感器。共用第二磁芯部件的磁柱部分，以达到磁集成的目标，节省了与第三磁芯部件的磁柱部分同等的体积空间。
第一磁芯部件与第四磁芯部件，共用第一磁芯部件的磁柱部分，配合前端谐振线圈与后端谐振线圈的串联关系，在第一磁芯部件的磁柱部分，形成方向相反的磁通，使述第一磁芯部件和第四磁芯部件形成一个完整的闭合磁回路，第一磁芯部件、第四磁芯部件与后端谐振线圈形成一个完整的谐振电感器。共用第一磁芯部件的磁柱部分，以达到磁集成的目标，节省了与第一磁芯部件的磁柱部分同等的体积空间。
使用连绕的绕线方式，将前端谐振线圈与原边绕组串联，原边绕组与部件后端谐振线圈串联，在整个磁器件中，完成谐振-原边-谐振的串联模型，完成将谐振电感均分到串联到原边绕组两端的机理，从而达成高效率，降低高频交流损耗的目的。
综上，经过磁集成磁芯与变压器绕组以及谐振线圈的结合，得到由谐振-变压器-谐振的磁集成小体积高功率密度LLC变压器。经过初步的样机测试，在频率同等，电流同等的条件下，本实施例的LLC变压器交流铜损下降了超40％。
最后应说明的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种LLC变压器，其特征在于，包括变压器绕组、谐振线圈和磁集成磁芯，所述变压器绕组包括原边绕组和副边绕组，所述谐振线圈包括前端谐振线圈和后端谐振线圈；所述前端谐振线圈和后端谐振线圈采用连绕的绕线方式分别设置在原边绕组的前端和后端，所述磁集成磁芯分别与前端谐振线圈和后端谐振线圈构成不同的谐振电感器，所述磁集成磁芯与变压器绕组构成变压器。
2.如权利要求1所述的一种LLC变压器，其特征在于，所述谐振线圈采用漆包铜线、利兹线、丝包线或膜包线中的一种材料制成。
3.如权利要求1所述的一种LLC变压器，其特征在于，所述变压器绕组采用漆包铜线、利兹线、丝包线或膜包线中的一种材料制成。
4.如权利要求1所述的一种LLC变压器，其特征在于，所述磁集成磁芯通过第三磁芯部件、第二磁芯部件、第一磁芯部件和第四磁芯部件的依次连接形成。
5.如权利要求4所述的一种LLC变压器，其特征在于，所述第一磁芯部件、第二磁芯部件、第三磁芯部件和第四磁芯部件均包括磁柱结构，所述第三磁芯部件、第二磁芯部件、第一磁芯部件和第四磁芯部件通过磁柱依次连接组成磁集成磁芯。
6.如权利要求4所述的一种LLC变压器，其特征在于，所述磁集成磁芯采用锰锌功率类材质制成。
7.如权利要求4所述的一种LLC变压器，其特征在于，所述第二磁芯部件和第三磁芯部件形成一个完整的闭合磁回路。
8.如权利要求4所述的一种LLC变压器，其特征在于，所述第二磁芯部件、第三磁芯部件与变压器绕组形成一个完整的变压器。
9.如权利要求4所述的一种LLC变压器，其特征在于，所述第一磁芯部件和第二磁芯部件形成一个完整的闭合磁回路，所述第一磁芯部件、第二磁芯部件与前端谐振线圈形成一个完整的谐振电感器。
10.如权利要求4所述的一种LLC变压器，其特征在于，所述第一磁芯部件和第四磁芯部件形成一个完整的闭合磁回路，所述第一磁芯部件、第四磁芯部件与后端谐振线圈形成一个完整的谐振电感器。
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