CN2833827Y - 一种用于谐振式不对称半桥开关变换器的变压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于谐振式不对称半桥开关变换器的变压器，包括变压器骨架，在变压器骨架上配置磁芯，，磁芯的两边分别用铜线绕制变压器的原边和副边，在不增加其他元件的基础上，利用一种新型的绕制结构增大变压器的漏电感，并使之和电容进行谐振，从而克服了现有变压器的一些缺点，完善了谐振式不对称半桥开关变换器的功能。

Description

一种用于谐振式不对称半桥开关变换器的变压器

技术领域

本实用新型涉及一种变压器，特别涉及一种用于谐振式不对称半桥开关变换器的变压器。

背景技术

传统的桥式PWM变换器适用于输出低电压、大功率的情况，以及电源电压和负载电流变化大的场合，其特点是开关频率固定，便于控制。然而在实现电源小型化、轻量化、高密度、低成本的过程中，要求把工作频率提高到500KHZ甚至更高，这时如果继续用常规的方波PWM工作，会遇到开关转换时功率损耗高的难题。为避免开关过程中的损耗随频率增加而急剧上升，人们在移相控制的基础上，利用开关管的寄生电容，寄生二极管以及变压器的漏感作为谐振元件，使开关管依次在零电压下导通，实现了软开关。这种变换器称为ZVS-PWM变换器。

不对称半桥变换器具有结构简单，控制方便和无需辅助器件就可以实现软开关等优点，所以在中小功率的应用场合很有优势。但是这种不对称的控制方法却导致变换器中的隔离变压器励磁电流具有直流分量，这就要求变压器必须有足够能力承受直流偏磁，通常对于铁氧体磁芯要开一定的气隙以防止饱和。但是变压器开气隙，会令变压器的励磁电感减小，从而增加励磁电流和损耗。

半桥变换器一般采用电感与电容谐振实现零电压开通与关断，由于变压器自身的漏电感不会很大，要想达到很大的漏电感就需要增大气隙，而在上文中提到过大的气隙会使变压器的损耗增大，对电路产生不利影响。所以在不加大气隙的前提下达到所需要的电感值通常要串入一个磁环电感以满足要求。但这样一来就会增大产品的成本以及电路占用的面积。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提出一种用于谐振式不对称半桥开关变换器的变压器，在不增加其他元件的基础上，利用一种新型的绕制结构增大了变压器的漏电感，使之足够大以便和电容进行谐振，从而在节约成本和节省空间的前提下达到设计需要的功能。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：绕制变压器过程中在变压器的原边3线圈和副边4线圈中间加入磁芯增大变压器的漏感，使之满足谐振电路需要的电感值，所增加的磁芯为普通铁氧体磁材，形状为空心矩形或圆形，具体视应用变压器的骨架而定，可制为一体或应用四个EI磁芯的“I”部分来围成，从而在不加入其他元件的情况下使变压器适用于桥式谐振变换电路的应用。

附图说明

图1是本实用新型的变压器结构图，其中(a)是变压器的正视图；(b)是变压器的左视图；(c)是变压器的俯视图；(d)是变压器的立体结构视图。

图2是本实用新型的变压器磁力线的变化示意图

图3是本实用新型的变压器应用于谐振式不对称半桥开关变换器的原理图。

具体实施方式

下面结合附图对实用新型的结构原理和工作原理作详细说明。

参见图1，本实用新型包括变压器骨架1以及附加的磁芯2，为了固定的需要，用绝缘胶把磁芯2按矩形粘在骨架上，磁芯2的两边分别用铜线绕制变压器的原边3副边4，磁芯2具体位置视原副边匝数以及所用铜线的线径而定，匝数多、线径粗的占用的空间大，磁芯2的位置需要向匝数少、线径细的方向移动，从而使绕好后原副边的线包的高度大致相同。

下面阐述本实用新型的工作原理，变压器是一个耦合电感。通过主线圈过副线圈的磁通称为主磁通。变压器主线圈磁通全部通过副线圈，称为全耦合。如果部分磁通不通过副线圈，此部分磁通称为漏磁通，对应漏磁通的电感为漏感。广义上说，输入到空间磁场，不参与能量传输的磁场能量称为漏感能量。

参见图2，一般电路中应用的变压器都希望漏感尽量小，而谐振式变换器正是利用这部分漏感，通常漏感的大小不能满足设计的需要，经常是远小于需要的电感量，一般的解决方法是在变压器上串联电感，这无疑增加了成本和所占空间，本发明是通过单纯增加变压器的漏电感来实现电路功能的，如果想要增加变压器的漏电感，就要想方法使通过原边3线圈的磁力线不通过副边4的线圈，即改变磁力线的走向。一种方法是增大磁芯2的气隙，过大的气隙会使变压器的损耗增大，对电路产生不利影响，所以不推荐使用。由于磁性材料中的磁阻比空气中的磁阻低得多。可以在绕制变压器时严格将变压器的原边3副边4分为互不相邻的两部分，在变压器的原边3副边4的线圈中间增加隔离的空白区域，并在此空白区域中按线圈方向加入一圈磁条从而改变原磁芯中的磁力线的走向，由于磁条中的磁阻小，一部分磁力线通过磁条辐射到空间中去，所以使通过原边3的磁力线不通过副边4，从而增大了变压器的漏电感。通过改变空白区域以及磁条的宽度，可以调整变压器漏电感的大小。且变压器漏电感的大小非线性正比于空白区域以及磁条的宽度。

参见图3，应用本实用新型的谐振式不对称半桥开关变换器包括两个主开关管S1及S2，主开关管上的寄生电容Cs1、Cs2及反并二极管Ds1、Ds2，两开关管S1、S2连接处接谐振电容Cb，和变压器原边Np接地，漏感Lm。副边Ns1、Ns2的一边接整流二极管D1、D2后接到一起经LC滤波器L、Cr后接负载RL到地。副边Ns1、Ns2的另一边直接接地。由于应用本实用新型漏感值能够满足设计需要，谐振电容Cb和变压器之间不需要再另外加谐振电感Lb。虚线框内的部分可以采用本实用新型变压器，其中变压器原边为Np，变压器副边为Ns1、Ns2。虚线框外部分与普通谐振式不对称半桥开关变换器相同。

应用本实用新型的谐振式不对称半桥开关变换器的工作原理是，设占空比为D，开关周期为T，可将变换器的工作过程分为4个阶段。

阶段1；主开关管S1开通，S2关断。此时励磁电流增加；

阶段2；主开关管S1及S2都关断，S2的ZVS过程开始；

阶段3；主开关管S2开通，S1关断。此时励磁电流减小；

阶段4；主开关管S1及S2都关断，S1的ZVS过程开始。

应用了本实用新型的变压器的变换器，其工作过程与其他谐振式开关变换器相似，但电路不需要外加电感Lb，在不改变电路原有工作状态的情况下减少了电路所需的空间和成本。

Claims (2)

1、一种用于谐振式不对称半桥开关变换器的变压器，包括变压器骨架(1)，其特征在于，在变压器骨架(1)上配置磁芯(2)，，磁芯(2)的两边分别用铜线绕制变压器的原边(3)和副边(4)。

2、根据权利要求1所述的一种用于谐振式不对称半桥开关变换器的变压器，其特征在于，用绝缘胶把磁条(2)按矩形粘在骨架(1)上。

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