CN220822919U - 一种变压器绕组总成及dcdc变换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于DCDC变换器器件技术领域，具体涉及一种变压器绕组总成及DCDC变换器。所述变压器绕组总成包括：变压器，包括第一环形磁芯、原边绕组、以及副边绕组；第二环形磁芯，与所述第一环形磁芯固定连接，且所述第二环形磁芯与所述第一环形磁芯装配形成有一个共用臂；谐振电感绕组，缠绕在所述第二环形磁芯上；其中，所述谐振电感绕组与所述原边绕组之间相串联。本实用新型通过集成变压器和其谐振电感，将三个器件集成为一个器件，减少了器件个数，降低了工艺复杂性，很大程度上节省了产品空间和成本，具有更好的实用性和可靠性。

Description

一种变压器绕组总成及DCDC变换器

技术领域

本实用新型属于DCDC变换器器件技术领域，具体涉及一种变压器绕组总成及DCDC变换器。

背景技术

随着各国对环境保护的要求越来越多，在汽车行业中，新能源汽车发展也越来越迅速；而在新能源汽车中，车载充电机的重要程度也越来越大，技术要求也越来越严越来越多。在新能源汽车中车载充电机输入来自于电网，电网的交流电输入往往需要经过整流电路添加功率因素校正电路来减小谐波，再送入后级DCDC电路中，通过该DCDC电路给车内高压电池进行充电。

在车载充电机中的后级DCDC电路通常采用效率较高的LLC谐振变换器，如图1所示。LLC谐振变换器的具有更高的变换效率，在小功率输出的情况下更加明显。同时，LLC谐振电路的特性能够保证其电路中所有开关管的软开通与二极管的软关断。

然而，在实际调试过程中，在小功率输出的情况下，发现原边两个桥臂的MOS管发热不一致，第一个桥臂的S1和S2发热比第二个桥臂的S3和S4发热更严重，通过实际分析，第一个桥臂中点A，和第二个桥臂中点B，A点是直接与谐振电感Lr串联，而B点是不与谐振电感串联的，这样就导致A点到功率地(机壳)的阻抗特性和B点到功率地(机壳)的阻抗特性不一致，这会影响到MOS管的开通关断时的特性，从而导热S1与S2发热更严重。

因此，为了保持A点和B点的阻抗特性的一致，即把谐振电感分裂成两个感量一致的Lr1和Lr2(如图2所示)，Lr1与A点串联，Lr2与B点串联。而这种做法，对于LLC谐振变换器的磁件就变成3个，一个主变压器，2个分立的谐振电感。进一步导致磁件整体体积较大，绕组与外部电路的连接点较多，相应增加了所需的成本。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种变压器绕组总成，将主变压器和谐振电感三个器件集成为一个，减少器件个数，且绕组不断线，减少与外部电路的连接点，相应减少了磁件的体积和成本。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种变压器绕组总成，包括：变压器，包括第一环形磁芯、原边绕组、以及副边绕组；第二环形磁芯，与所述第一环形磁芯固定连接，且所述第二环形磁芯与所述第一环形磁芯装配形成有一个共用臂；谐振电感绕组，缠绕在所述第二环形磁芯上；其中，所述谐振电感绕组与所述原边绕组之间相串联。

根据本实用新型一具体实施例，所述谐振电感绕组和所述原边绕组由一条连续的导线绕制而成。

根据本实用新型一具体实施例，所述谐振电感绕组至少包括第一电感绕组和第二电感绕组。

根据本实用新型一具体实施例，所述第一电感绕组和所述第二电感绕组的线圈匝数相同或不同。

根据本实用新型一具体实施例，所述第一电感绕组和所述第二电感绕组分别位于所述原边绕组的两端。

根据本实用新型一具体实施例，所述第二环形磁芯由一个U型磁芯和所述共用臂组成，且U型磁芯开口端的两臂分别用于缠绕所述第一电感绕组和第二电感绕组。

根据本实用新型一具体实施例，所述第一环形磁芯呈口字形，由两个U型磁芯开口端的两臂对接组成。

根据本实用新型一具体实施例，两个U型磁芯同方向的一臂组合形成为所述第一环形磁芯的侧臂，所述原边绕组和所述副边绕组沿所述侧臂的长度方向缠绕设置；两个U型磁芯连接两臂的横梁分别形成为所述第一环形磁芯的端臂，且任一所述端臂作为所述共用臂。

根据本实用新型一具体实施例，所述原边绕组的线圈与所述副边绕组的线圈交错设置，且缠绕方向一致。

一种DCDC变换器，包括上述任一项所述的变压器绕组总成。

本实用新型通过集成变压器和其谐振电感，将三个器件集成为一个器件，减少了器件个数，且变压器和谐振电感设有共用磁芯，减少了磁芯的体积，增大了磁芯的利用率。并且从绕制结构上，以一根导线不断线的方式实现了三个绕组的功能，减少每次断线部分所使用端子的空间，以及与外部电路的连接点，相应也降低了工艺复杂性，很大程度上节省了产品空间和成本，具有更好的实用性和可靠性。

附图说明

图1为本实用新型所提供的一种DCDC变换器一具体实施例的电路拓扑图；

图2为本实用新型所提供的一种DCDC变换器另一具体实施例的电路拓扑图；

图3为本实用新型所提供的一种变压器绕组总成的一具体实施例的结构示意图。

图中：10，变压器；11，第一环形磁芯；12，原边绕组；13，副边绕组；20，第二环形磁芯；30，谐振电感绕组；31，第一电感绕组；32，第二电感绕组。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图示中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例1

请参见图3所示，一种变压器绕组总成，包括：变压器10，第二环形磁芯20，以及谐振电感绕组30，通过将谐振电感和变压器集成式设置，减少器件个数，以使整体结构简易，体积小，相应减少了所需的成本。其中，变压器10由第一环形磁芯11、原边绕组12和副边绕组13组成，且第二环形磁芯20与第一环形磁芯11固定连接，且装配形成有一个共用臂，以形成磁集成。两个磁芯的磁通都经过这个共用臂，减少了磁芯的占用体积，增大磁芯的利用率。同时，谐振电感绕组30缠绕在第二环形磁芯20，构成谐振电感。

在本实施例中，谐振电感绕组30的线圈和原边绕组12的线圈之间可通过焊接的方式串联在一起。优选地，可由一条连续的导线沿预设方向缠绕出原边绕组12和谐振电感绕组30，以将变压器和谐振电感集成设置，减少与外部电路的连接点。具体的，在应用中，所述谐振电感绕组30包括第一电感绕组31和第二电感绕组32，且感量一致，以使图2中变压器原边绕组两端的阻抗特性相同，避免S1和S2 MOS管发热严重，进而影响MOS管通断时的特性。因此，通过一条导线构成原边绕组12，第一电感绕组31和第二电感绕组32，大大降低了工艺复杂性。

需要说明的是，在本实施例为使图2中DCDC变换器的变压器原边绕组两端的阻抗特性相同，将谐振电感绕组分断为两个感量相同的电感绕组。具体根据实际应用环境和需求，谐振电感绕组可包括一个或多个电感绕组，且电感绕组之间的感量相同或不同设置，即线圈匝数相同或不同，均属于本申请的保护范围之内。本申请的目的在于将谐振电感和变压器集成设置，以减小磁芯的体积，并通过一条导线缠绕出谐振电感绕组和变压器绕组，以减少与外部电路的连接点，本领域技术人员在不脱离本实用新型之精神的情况下，对本实用新型之实施例所进行的修改与润饰依旧落入本实用新型之实用新型申请专利范围。

在一具体实施例中，所述第一环形磁芯11可由两个U型磁芯开口端的两臂对接组成，形成口字型。且两个U型磁芯同方向的一臂组合形成第一环形磁芯11的侧臂，原边绕组12和副边绕组13沿侧臂的长度方向缠绕在两个侧臂上，构成变压器10。而两个U型磁芯连接两臂的横梁分别形成第一环形磁芯11的端臂，且任一端臂可作为上述的共用臂。同时，第一环形磁芯11的侧臂和端臂之间的作用可相互调换，例如端臂用于缠绕原边绕组12和副边绕组13，侧臂用于作为所述共用臂，均属于本申请的保护范围之内，且在本实施例中，第一环形磁芯11通过两个U型磁芯组合构成仅作为一优选实施例。

在另一具体实施例中，所述第一环形磁芯11可由两个E型磁芯开口端的三臂对接组成，形成环形；或P型磁芯、Q型磁芯等其他形式的磁芯均可，通过不同的组合方式形成环形磁芯，并且未缠绕原边绕组和副边绕组的区域可作为共用臂，构成第二环形磁芯20。

因此，在本实施例中，优选的，所述第二环形磁芯20可由一个U型磁芯和第一环形磁芯11的共用臂组成，且第一电感绕组31和第二电感绕组32可分别缠绕在U型磁芯的两臂上。具体的，在应用中，如图3所示，U型磁芯的两臂分别平行于第一环形磁芯11的侧臂，并固定在第一环形磁芯11的端臂上，构成所述第二环形磁芯20，第一环形磁芯11的磁通和第二环形磁芯20的磁通均可经过该共用臂。其中，如图3所示，优选的，第一电感绕组31和第二电感绕组32可分别缠绕在U型磁芯的两臂上；或者第一电感绕组31缠绕在任一一臂上，第二电感绕组32可缠绕在U型磁芯连接两臂的横梁上，同理，第二电感绕组32缠绕在任一一臂上，第一电感绕组31可缠绕在U型磁芯连接两臂的横梁上。此外，若U型磁芯的两臂足够长，第一电感绕组31和第二电感绕组32可缠绕在同方向的一臂上。

需要说明的是，第二环形磁芯20的结构也不限于本实施例所提到的U型磁芯组成，例如E型、P型、Q型等，通过共用臂可形成闭合磁通的磁芯均属于本申请的保护范围之内，且谐振电感绕组30的缠绕位置可根据实际应用环境和需求所布置，导线沿预设好的方向缠绕出变压器10的原边绕组12和谐振电感绕组30。本领域技术人员在不脱离本实用新型之精神的情况下，对本实用新型之实施例所进行的修改与润饰依旧落入本实用新型的申请专利范围。

进一步，于上述所述中，共用臂由变压器10的第一环形磁芯11形成，在另一具体实施例中，也可由第二环形磁芯20形成共用臂。例如，第二环形磁芯20可采用O型磁芯，且第二环形磁芯20的任意一臂可作为所述共用臂，而变压器10的第一环形磁芯可采用U型磁芯，并与共用臂形成第一环形磁芯11，也可实现上述所述的效果和作用。因此，具体的结构可根据实际需求进行调整，不限于本实施例中所提到的。

此外，如图3所示的一优选实施例，原边绕组12和副边绕组依次沿第一环形磁芯11的侧臂缠绕，从一根侧臂上绕制出原边绕组12/副边绕组13所使用的匝数线圈，并延伸至另一根侧臂上缠绕所使用的匝数线圈，直至绕制完成。其中，原边绕组12的线圈和副边绕组13的线圈进行交错并绕，且缠绕方向一致。在一具体实施例中，可由一根导线依次缠绕出第一电感绕组31，原边绕组12，和第二电感绕组32；或者先缠绕第二电感绕组32，紧接缠绕原边绕组12，最后缠绕第一电感绕组31；又或者先缠绕原边绕组12，且先缠绕原边绕组12的线圈两端预留一定的长度，再分别缠绕出第一电感绕组31和第二电感绕组32，实现不断线绕制，以集成如图2所示的变压器和谐振电感，且只有一个输入端子和一个输出端子，和图2中两个分段谐振电感和变压器形成一一对应。

仍需说明的是，本实施例为集成设置出如图2所示的变压器和谐振电感，以进行相应的设置，而不局限于该种方式，可根据实际应用需求布置。例如，先缠绕出谐振电感绕组30，再缠绕变压器10的原边绕组12等，均属于本申请的保护范围之内。

实施例2

此外，本实施例还提供一种DCDC变换器，包括上述所述的变压器绕组总成。

综上所述，本实用新型通过集成变压器和其谐振电感，将三个器件集成为一个器件，减少了器件个数，且变压器和谐振电感设有共用磁芯，减少了磁芯的体积，增大了磁芯的利用率。并且从绕制结构上，以一根导线不断线的方式实现了三个绕组的功能，减少每次断线部分所使用端子的空间，以及与外部电路的连接点，相应也降低了工艺复杂性，很大程度上节省了产品空间和成本，具有更好的实用性和可靠性。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

在本文的描述中，提供了许多特定细节，诸如部件和/或方法的实例，以提供对本实用新型实施例的完全理解。然而，本领域技术人员将认识到可以在没有一项或多项具体细节的情况下或通过其他设备、系统、组件、方法、部件、材料、零件等等来实践本实用新型的实施例。在其他情况下，未具体示出或详细描述公知的结构、材料或操作，以避免使本实用新型实施例的方面变模糊。

在整篇说明书中提到“一个实施例”、“实施例”或“具体实施例”意指与结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本实用新型的至少一个实施例中，并且不一定在所有实施例中。因而，在整篇说明书中不同地方的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”或“在具体实施例中”的各个表象不一定是指相同的实施例。此外，本实用新型的任何具体实施例的特定特征、结构或特性可以按任何合适的方式与一个或多个其他实施例结合。应当理解本文所述和所示的实用新型实施例的其他变型和修改可能是根据本文教导的，并将被视作本实用新型精神和范围的一部分。

还应当理解还可以以更分离或更整合的方式实施附图所示元件中的一个或多个，或者甚至因为在某些情况下不能操作而被移除或因为可以根据特定应用是有用的而被提供。

另外，除非另外明确指明，附图中的任何标志箭头应当仅被视为示例性的，而并非限制。此外，除非另外指明，本文所用的术语“或”一般意在表示“和/或”。在术语因提供分离或组合能力是不清楚的而被预见的情况下，部件或步骤的组合也将视为已被指明。

如在本文的描述和在下面整篇权利要求书中所用，除非另外指明，“一个”、和“该”包括复数参考物。同样，如在本文的描述和在下面整篇权利要求书中所用，除非另外指明，“在…中”的意思包括“在…中”和“在…上”。

本实用新型所示实施例的上述描述(包括在说明书摘要中所述的内容)并非意在详尽列举或将本实用新型限制到本文所公开的精确形式。尽管在本文仅为说明的目的而描述了本实用新型的具体实施例和本实用新型的实例，但是正如本领域技术人员将认识和理解的，各种等效修改是可以在本实用新型的精神和范围内的。如所指出的，可以按照本实用新型所述实施例的上述描述来对本实用新型进行这些修改，并且这些修改将在本实用新型的精神和范围内。

本文已经在总体上将系统和方法描述为有助于理解本实用新型的细节。此外，已经给出了各种具体细节以提供本实用新型实施例的总体理解。然而，相关领域的技术人员将会认识到，本实用新型的实施例可以在没有一个或多个具体细节的情况下进行实践，或者利用其它装置、系统、配件、方法、组件、材料、部分等进行实践。在其它情况下，并未特别示出或详细描述公知结构、材料和/或操作以避免对本实用新型实施例的各方面造成混淆。

因而，尽管本实用新型在本文已参照其具体实施例进行描述，但是修改自由、各种改变和替换亦在上述公开内，并且应当理解，在某些情况下，在未背离所提出实用新型的范围和精神的前提下，在没有对应使用其他特征的情况下将采用本实用新型的一些特征。因此，可以进行许多修改，以使特定环境或材料适应本实用新型的实质范围和精神。本实用新型并非意在限制到在下面权利要求书中使用的特定术语和/或作为设想用以执行本实用新型的最佳方式公开的具体实施例，但是本实用新型将包括落入所附权利要求书范围内的任何和所有实施例及等同物。因而，本实用新型的范围将只由所附的权利要求书进行确定。

Claims (10)

1.一种变压器绕组总成，其特征在于，包括：

变压器，包括第一环形磁芯、原边绕组、以及副边绕组；

第二环形磁芯，与所述第一环形磁芯固定连接，且所述第二环形磁芯与所述第一环形磁芯装配形成有一个共用臂；

谐振电感绕组，缠绕在所述第二环形磁芯上；

其中，所述谐振电感绕组与所述原边绕组之间相串联。

2.根据权利要求1所述的变压器绕组总成，其特征在于，所述谐振电感绕组和所述原边绕组由一条连续的导线绕制而成。

3.根据权利要求2所述的变压器绕组总成，其特征在于，所述谐振电感绕组至少包括第一电感绕组和第二电感绕组。

4.根据权利要求3所述的变压器绕组总成，其特征在于，所述第一电感绕组和所述第二电感绕组的线圈匝数相同或不同。

5.根据权利要求3所述的变压器绕组总成，其特征在于，所述第一电感绕组和所述第二电感绕组分别位于所述原边绕组的两端。

6.根据权利要求3所述的变压器绕组总成，其特征在于，所述第二环形磁芯由一个U型磁芯和所述共用臂组成，且U型磁芯开口端的两臂分别用于缠绕所述第一电感绕组和第二电感绕组。

7.根据权利要求1所述的变压器绕组总成，其特征在于，所述第一环形磁芯呈口字形，由两个U型磁芯开口端的两臂对接组成。

8.根据权利要求7所述的变压器绕组总成，其特征在于，两个U型磁芯同方向的一臂组合形成为所述第一环形磁芯的侧臂，所述原边绕组和所述副边绕组沿所述侧臂的长度方向缠绕设置；两个U型磁芯连接两臂的横梁分别形成为所述第一环形磁芯的端臂，且任一所述端臂作为所述共用臂。

9.根据权利要求1所述的变压器绕组总成，其特征在于，所述原边绕组的线圈与所述副边绕组的线圈交错设置，且缠绕方向一致。

10.一种DCDC变换器，其特征在于，包括上述权利要求1至9任一项所述的变压器绕组总成。