[實用新型]一種磁集成的平面變壓器

有效

• 申請號: 201720867553.6
• 申請日: 2017-07-18
• 公開（公告）號: CN207068607U
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發明（設計）人: 閔青云;李思奇;杜肖;張瑞;榮恩國;竹立巖
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: H01F27/24
• 分類號: H01F27/24;H01F27/28;H02M3/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種磁集成的平面變壓器，屬于電子直流變換技術領域。

背景技術

隨著近年來電子技術的發展，電源行業也迅速發展，“短、小、輕、薄”成為了如今的發展趨勢，平面變壓器具有體積小，功率密度大，磁芯薄有利于散熱，漏感小，磁芯損耗小，高頻特性好等特點，因此，近年來大量運用于開關電源中。在LLC諧振變換器中，為了減少磁芯的數量，提高磁芯的利用率，因此需要利用漏感作為諧振電感，在變壓器中采用磁集成技術，這有利于提高LLC諧振變換器的功率密度，磁件間的接線變短，減小了損耗。

發明內容

本實用新型要解決的技術問題是：本實用新型提供一種磁集成的平面變壓器，解決平面變壓器在LLC諧振變換器中，因漏感小難以磁集成的問題；

本實用新型在CI形狀的磁芯上繞制原邊線圈和副邊線圈形成變壓器，實現高電壓到低電壓的轉換，同時此變壓器也提供LLC電路的諧振電感，不需要外接電感，減少了磁芯的數目，實現了平面變壓器的磁集成。此變壓器還實現多個副邊線圈的并聯輸出，對副邊電流進行了分流，減少了副邊線圈的銅損，提高了開關電源的效率。

本實用新型技術方案是：一種磁集成的平面變壓器，包括磁芯Ⅰ1、磁芯Ⅱ2、原邊線圈3、副邊線圈Ⅰ4、副邊線圈Ⅱ5、C形磁芯的磁柱Ⅰ8、C形磁芯的磁柱Ⅱ9；

所述磁芯Ⅰ1和磁芯Ⅱ2，形成主磁路的通道，是變壓器主磁通的通道；

所述原邊線圈3，分別繞制在磁芯Ⅰ1的C形磁芯的磁柱Ⅰ8、C形磁芯的磁柱Ⅱ9上，輸入側的電流流經該線圈，該線圈形成的電感既作變壓器的勵磁電感，又有部分電感作為LLC電路的諧振電感；

所述副邊線圈Ⅰ4繞制在C形磁芯的磁柱Ⅰ8上，是變壓器的輸出側，輸出半個周期的電流，另外半個周期沒有輸出；

所述副邊線圈Ⅱ5繞制在C形磁芯的磁柱Ⅱ9上，是變壓器的輸出側，和副邊線圈Ⅰ4交替導通，當副邊線圈Ⅰ4關斷的半個周期內該線圈導通，當副邊線圈Ⅰ4導通時，該線圈沒有輸出。

還包括副邊線圈Ⅲ6、副邊線圈Ⅳ7；所述副邊線圈Ⅲ6繞制在C形磁芯的磁柱Ⅰ8上，是變壓器的輸出側，和副邊線圈Ⅰ4同時導通輸出，即和副邊線圈Ⅰ4并聯輸出；

所述副邊線圈Ⅳ7繞制在C形磁芯的磁柱Ⅱ9上，是變壓器的輸出側，和副邊線圈Ⅱ5同時導通輸出，即和副邊線圈Ⅱ5并聯輸出。

所述磁芯Ⅰ1為C形狀的磁芯、磁芯Ⅱ2為I形狀的磁芯或磁芯Ⅰ1為U形狀的磁芯、磁芯Ⅱ2為I形狀的磁芯或磁芯Ⅰ1為U形狀的磁芯、磁芯Ⅱ2為U形狀的磁芯。

所述副邊線圈Ⅰ4、副邊線圈Ⅱ5、副邊線圈Ⅲ6、副邊線圈Ⅳ7的繞向相同，即通電后形成的磁場方向相同；由于原邊電流前后半周期電流相反，磁場方向相反，同時C形磁芯的磁柱Ⅰ8、C形磁芯的磁柱Ⅱ9上繞制的原邊線圈3形成的磁場方向也相反，使得副邊線圈Ⅰ4、副邊線圈Ⅱ5、副邊線圈Ⅲ6、副邊線圈Ⅳ7各導通半個周期（不計死區）。

本實用新型的工作原理是：

當磁芯Ⅰ1為C形狀的磁芯、磁芯Ⅱ2為I形狀的磁芯時，原邊電流的正半個周期流經原邊線圈3時，C形磁芯的磁柱Ⅰ8、C形磁芯的磁柱Ⅱ9上的線圈感應方向相反的交變磁場，磁場的大部磁通（主磁通）沿C形磁芯和I形磁芯所形成的的磁路交鏈了原邊和副邊線圈，副邊線圈就會感應出感應電流。根據楞次定理，原副邊線圈形成的磁場方向相反，但由于C形磁芯的磁柱Ⅰ8、C形磁芯的磁柱Ⅱ9上原邊線圈形成的磁場方向相反，而副邊線圈的繞向相同，所以只有其中一個磁柱上的兩個線圈同時有感應電流產生（副邊線圈Ⅰ4和副邊線圈Ⅲ6或者副邊線圈Ⅱ5和副邊線圈Ⅳ7），沒有輸出的磁柱的原邊線圈所形成的電感作為LLC諧振電路的電感，由于原副邊磁場方向相反，故工作時磁密較小，磁芯損耗小。原邊線圈的負半個周期流經原邊時，原理與之相同，另一個磁柱的磁芯產生輸出。

所述原邊線圈3均分后，繞制在C形狀的磁芯的C形磁芯的磁柱Ⅰ8、C形磁芯的磁柱Ⅱ9上，使得變壓器左右對稱，C形磁芯的磁柱Ⅰ8、C形磁芯的磁柱Ⅱ9上的線圈通電后形成的磁場方向相反，相互增強。

本實用新型的有益效果是：在平面變壓器里集成了LLC電路的諧振電感，減少了磁芯的數目，提高了磁芯的利用率。同時實現了平面變壓器的副邊線圈的并聯輸出，減小了變壓器的銅耗，提高了效率。

附圖說明

圖1為磁集成變壓器的拆分后的示意圖。

圖中各標號：1-C形狀的磁芯，2-I形狀的磁芯，3-原邊線圈，4-副邊線圈Ⅰ，5-副邊線圈Ⅱ，6-副邊線圈Ⅲ，7-副邊線圈Ⅳ，8- C形磁芯的磁柱Ⅰ，9- C形磁芯的磁柱Ⅱ。