[發明專利]磁集成器件、N相LLC諧振轉換電路和電源轉換裝置

有效

• 申請號: 201610495413.0
• 申請日: 2016-06-28
• 公開（公告）號: CN106057433B
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 楊和錢;朱勇發;駱孝龍
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: H01F27/24
• 分類號: H01F27/24;H01F27/26;H01F27/30;H02M3/335
• 代理公司: 北京中博世達專利商標代理有限公司11274
• 代理人: 申健

技術領域

本發明涉及磁集成技術領域，尤其涉及磁集成器件、N相LLC諧振轉換電路和電源轉換裝置；其中，N是大于或等于2的整數。

背景技術

LLC諧振變換器因其結構簡單，能在全負載范圍內實現ZVS(zero voltage switch，軟開關技術)等優點，得到廣泛應用，并成為目前研究的熱點。

經典的三相LLC諧振變換器的電路拓撲如圖1所示，其是通過三路工作電路完全相同，電流相位相差120°的半橋LLC電路并聯構成。圖1所示的電路包括：開關電路(包括M_UP1、M_DN1、M_UP2、M_DN2、M_UP3、M_DN3)，諧振電容C_R1、C_R2、C_R3，諧振電感L_R1、L_R2、L_R3，3個N1：N2：N2的變壓器(其中L_M1、L_M2、L_M3表示勵磁電感)，整流電路(包括6個二極管)，濾波電容C_OUT。其中，輸入電壓為V_IN，輸出電壓為V_OUT。

在圖1所示的電路中，諧振電感L_R1、L_R2、L_R3，以及3個N1：N2：N2的變壓器是獨立的磁性元件，彼此獨立工作。這樣，一方面這6個磁性元件所占的體積較大；另一方面，需要對這6個磁性器件進行獨立加工，獨立組裝生產，因此所需的成本較高。

發明內容

本發明的實施例提供一種磁集成器件、N相LLC諧振轉換電路和電源轉換裝置，用以減小LLC諧振變換器的體積和降低成本。

為達到上述目的，本發明的實施例采用如下技術方案：

第一方面，提供一種磁集成器件，包括：N個磁性元件，每一磁性元件包括一個組合磁芯和繞制在組合磁芯上的原邊繞組，每一組合磁芯包括一個主磁芯、一個副磁芯和繞制在主磁芯上的副邊繞組，其中，N個磁性元件是實質相同的，N為大于或等于2的整數。在N個磁性元件中每一磁性元件接入N相LLC諧振轉換電路的一相支路的情況下，N個磁性元件被通入的電流大小相同，且N個磁性元件中每兩個磁性元件被通入的電流相位相差為Q，其中Q＝360°/N；且在N個磁性元件中每一磁性元件接入N相LLC諧振轉換電路的一相支路的情況下，每一原邊繞組繞制在對應組合磁芯的主磁芯的部分作為對應支路的變壓器的原邊電感，每一原邊繞組繞制在對應組合磁芯的副磁芯的部分作為對應支路的諧振電感，每一副邊繞組作為對應支路的變壓器的副邊電感。每一磁性元件包括的主磁芯和副磁芯均是柱狀的；每一主磁芯的第一端設有第一磁芯底座，與第一端相對的第二端設有第二磁芯底座，第一磁芯底座和第二磁芯底座用于使N個主磁芯中的每一主磁芯產生的磁通經其他N-1個主磁芯中的每一主磁芯形成閉合回路；每一副磁芯的第三端設有第三磁芯底座，與第三端相對的第四端設有第四磁芯底座，第三磁芯底座和第四磁芯底座用于使N個副磁芯中的每一副磁芯產生的磁通經其他N-1個副磁芯中的每一副磁芯形成閉合回路。其中，本申請中主要以N＝3為例進行說明。

本發明實施例提供的磁集成器件，可以實現將諧振電感和變壓器集成在一起，當N＝3時，且該磁集成器件連接三相LLC諧振轉換電路時，磁集成器件可以集成該三相LLC諧振轉換電路中的3個變壓器和3個諧振電感共6個磁性器件，這樣，與現有技術中獨立設置該6個磁性器件相比，能夠減小該6個磁性器件的總體積并節省成本。

可選的，在N個磁性元件中每一磁性元件接入N相LLC諧振轉換電路的一相支路的情況下，N個磁性元件中每一磁性元件中的主磁芯產生的磁通和副磁芯產生的磁通之間存在耦合關系。其中，每一磁性元件中的主磁芯產生的磁通和副磁芯產生的磁通之間存在耦合關系，可以理解為：每一磁性元件中的主磁芯產生的部分或全部磁通會通過副磁芯，和/或，副磁芯產生的部分或全部磁通會通過主磁芯。

基于上述任一種實現方式中，可選的，在N個磁性元件中每一磁性元件接入N相LLC諧振轉換電路的一相支路的情況下，任意兩個磁性元件內的主磁芯之間的耦合系數小于或等于20％；任意兩個磁元件內的副磁芯之間的耦合系數小于或等于10％。較優地，任意兩個磁性元件內的主磁芯之間的耦合系數為5％～10％范圍內的一個值。