[發明專利]一種磁集成諧振變換器

在審

• 申請號: 201410040351.5
• 申請日: 2014-01-27
• 公開（公告）號: CN103762846A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 陶順祝
• 申請（專利權）人: 陶順祝
• 主分類號: H02M3/28
• 分類號: H02M3/28;H01F27/30
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 巴曉艷

技術領域:

本發明屬于電力電子技術領域，涉及一種諧振變換器，具體涉及LLC諧振變換器、DC/DC直流變換器及開關電源。

技術背景：

傳統的LLC串聯諧振變換器如圖1所示，LC并聯諧振變換器如圖2所示，三相諧振變換器如圖3所示，諧振電路均設計獨立的電感Lr，諧振電路包括串接在主變壓器原邊繞組一端的一個諧振電感Lr，傳統的諧振電路采用電感和諧振變壓器串聯的設計方案，存在三個缺陷；其一；兩個組件的體積大；其二；電能－磁能－電能變換過程中，磁能的轉換效率不能被充分利用；其三；諧振電感Lr和主變壓器T兩個獨立的磁路系統，需要獨立設計。

在專利號為ZL200710192354.0的文獻中，一對相對設置的EE鐵心，部分原邊繞組和全部副邊繞組繞在中心柱上，另一部分原邊繞組繞在邊柱上，由于原邊繞組分成了兩個繞組，工業化量產繞線工藝復雜。

在“ArkadiyKats,GregoryIvensky,SamBen-Yakov”“Application?of?interated?magnetics?in?resonant?converters”“IEEE-APEC,1997:925-930”的文獻中，采用兩副磁芯組合使用，能夠解決體積大的問題；但是，諧振電感Lr和主變壓器T是兩個獨立的磁路系統，磁路系統的變換效率，即變換功率/磁體重量比不能達到最大值。

發明內容：

本發明的目的就是解決現有技術中的問題，提供一種磁集成諧振變換器，該變換器將原有電路中的主變壓器和電感兩個分立的磁件，設計成集成磁件；該變換器既能減小諧振電感和變壓器的體積，又能使磁件的變換效率達到最大值。

此外，本發明的目的還在于，提供采用該諧振變換器的DC/DC變換器及開關電源。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種磁集成諧振變換器，包括諧振電路和集成磁件，所述諧振電路的輸出端與所述集成磁件的原邊繞組相耦合，其特征在于該變換器采用集成磁件作為磁集成變壓器；該集成磁件包括一對相對設置，并不少于3個磁柱的磁芯，磁芯上分別繞有原邊繞組（Np）和副邊繞組（Ns），副邊繞組（Ns）全部繞在中心磁柱上，原邊繞組（Np）全部繞在中心磁柱和邊柱上；

進一步地，所述集成磁件適合于原邊或付邊串聯諧振電感的諧振變換器；

進一步地，所述集成磁件至少有3個分支磁路；

進一步地，所述磁集成諧振變壓器是原邊繞組全部繞在兩個分支磁柱上；

進一步地，所述磁集成諧振變壓器是副邊繞組全部繞在一個分支磁路上；

進一步地，所述磁集成諧振變壓器副邊繞組磁路的磁隙，小于無副邊繞組磁路的磁隙；

進一步地，所述諧振電路為串聯諧振或并聯諧振拓撲。

本發明還提供一種DC/DC變換器,包括開關電路和磁集成諧振變換器，所述開關電路的輸出端與所述磁集成諧振變換器的輸入端相耦合，所述磁集成諧振變換器為前述的諧振變換器；

進一步地，所述開關電路為半橋或全橋開關電路；

進一步地，所述諧振變換器為單相諧振變換器或三相諧振變換器；

本發明還提供一種開關電源，包括交流輸入模塊、DC/DC變換器和直流輸出模塊，其特征在于，所述變換器為如前所述的DC/DC變換器。

本發明有益的技術效果是：

相比于傳統設計方案，本發明將原有電路中的變壓器和電感兩個分立的磁件，設計成一個集成磁件，一個閉環磁路，在初級交變電流的作用下，初級交變磁場同時穿過次級繞組磁路和無繞組磁路；兩個并聯的獨立磁路在相同的初級交變磁壓IN作用下，通過調整兩個分支磁路的截面積和磁阻（磁隙），得到兩個分支磁路需要的磁通量；達到兩個磁路的磁密Br相同的目的，由于原邊繞組和付邊繞組的兩個分支磁路共用一個閉合磁路，導致主變換器的勵磁電感增加，開關電路的勵磁電流降低，電能變換效率提高；同時，集成磁件在諧振變換器電子開關關閉期間，是一個呈電感性質釋放能量的整體部件，釋放的剩余能量電流特征經典，諧波分量極小，開關管迅速進入零電壓狀態。