[發明專利]基于矩陣變壓器的LCLCL諧振變換器及其制造方法

在審

• 申請號: 202011260833.3
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN114499193A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 戴明聰;季金虎;劉博禹;王浩宇
• 申請（專利權）人: 北京機械設備研究所
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H01F38/00;H01F27/28;H01F27/34;H01F41/00
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 竇艷鵬

本發明涉及一種基于矩陣變壓器的LCLCL諧振變換器，屬于直流變換器控制技術領域，解決了現有技術中雙變壓器副邊損耗大、效率低、功率密度低及散熱性差的問題。一種基于矩陣變壓器的LCLCL諧振變換器，其特征在于，包括第一變壓器和第二變壓器；其中，所述第一變壓器的原邊和第二變壓器的原邊串聯；所述第一變壓器副邊的第一端依次通過開關管SR1、電容C1與中間抽頭相連，所述第一變壓器副邊的第二端依次通過開關管SR2、電容C2與中間抽頭相連；所述第二變壓器副邊的第一端依次通過開關管SR3、電容C3與中間抽頭相連，所述第二變壓器副邊的第二端依次通過開關管SR4、電容C4與中間抽頭相連。集成的矩陣變壓器體積小、散熱好、同時也提升了功率密度和效率。

技術領域

本發明涉及直流變換器控制技術領域，尤其涉及一種基于矩陣變壓器的LCLCL諧振變換器及其制造方法。

背景技術

在DC/DC功率變換器領域，電源的功率密度和效率是評價其性能優劣的兩項重要指標，提高變換器的開關頻率可以提高開關電源的效率，但是由于開關頻率的上升導致開關損耗大幅增加，其效率也會隨著頻率的提升大幅降低。

目前，高頻化的DC/DC功率變換器多采用LC諧振的方式來實現軟開關的工作狀態，從而消除開關損耗，提高功率變換器的工作效率。LCLCL諧振變換器可以通過三次諧波的注入，來降低次級整流二極管的損耗。但是對于高功率的LCLCL諧振變換器則需要雙變壓器進行能量傳遞。

如何降低傳統的雙變壓器副邊損耗，提升效率的同時提升功率密度，并提升變壓器的散熱性能，進一步提升變換器整機系統的效率，是目前迫切需要解決的問題。

發明內容

鑒于上述的分析，本發明實施例旨在提供一種基于矩陣變壓器的LCLCL諧振變換器，用以解決現有雙變壓器副邊損耗大、效率低、功率密度低及散熱性差的問題。

一方面，本發明實施例提供了一種基于矩陣變壓器的LCLCL諧振變換器，包括第一變壓器和第二變壓器；其中，

所述第一變壓器的原邊和第二變壓器的原邊串聯；所述第一變壓器副邊的第一端依次通過開關管SR1、電容C1與中間抽頭相連，所述第一變壓器副邊的第二端依次通過開關管SR2、電容C2與中間抽頭相連；所述第二變壓器副邊的第一端依次通過開關管SR3、電容C3與中間抽頭相連，所述第二變壓器副邊的第二端依次通過開關管SR4、電容C4與中間抽頭相連。

進一步地，所述第一變壓器和第二變壓器包括共用的E型磁芯和I型磁芯，所述E型磁芯和I型磁芯組成完整磁回路；所述E型磁芯包括左支腿、右支腿、中柱和后本體；

對應設置于所述E型磁芯左支腿和右支腿的4組繞組分別為所述第一變壓器的原邊、副邊和所述第二變壓器的副邊和原邊。

進一步地，設置于所述E型磁芯左支腿的繞組包括沿遠離所述后本體方向的第一繞組、第二繞組、第三繞組和第四繞組；設置于所述E型磁芯右支腿的繞組包括沿遠離所述后本體方向的第五繞組、第六繞組、第七繞組和第八繞組；

所述第一繞組和第五繞組為所述第一變壓器的副邊；

所述第二繞組和第六繞組為所述第一變壓器的原邊；

所述第三繞組和第七繞組為所述第二變壓器的原邊；

所述第四繞組和第八繞組為所述第二變壓器的副邊。

進一步地，所述第一～第八繞組為PCB板；所述PCB板為4層結構，對應左支腿、右支腿和中柱的位置設置有通孔；

第一層結構包括第一繞組和第五繞組；

第二層結構包括第二繞組和第六繞組；

第三層結構包括第三繞組和第七繞組；

第四層結構包括第四繞組和第八繞組；