CN207068607U - 一种磁集成的平面变压器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种磁集成的平面变压器，属于电子直流变换技术领域。本实用新型包括磁芯Ⅰ、磁芯Ⅱ、原边线圈、副边线圈Ⅰ、副边线圈Ⅱ、C形磁芯的磁柱Ⅰ、C形磁芯的磁柱Ⅱ；磁芯Ⅰ和磁芯Ⅱ，形成主磁路的通道，原边线圈分别绕制在磁芯Ⅰ的C形磁芯的磁柱Ⅰ、C形磁芯的磁柱Ⅱ上，副边线圈Ⅰ绕制在C形磁芯的磁柱Ⅰ上，是变压器的输出侧，输出半个周期的电流，另外半个周期没有输出；副边线圈Ⅱ绕制在C形磁芯的磁柱Ⅱ上。本实用新型减少了磁芯的数目，提高了磁芯的利用率。同时实现了平面变压器的副边线圈的并联输出，减小了变压器的铜耗，提高了效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种磁集成的平面变压器，属于电子直流变换技术领域。
背景技术
随着近年来电子技术的发展，电源行业也迅速发展，“短、小、轻、薄”成为了如今的发展趋势，平面变压器具有体积小，功率密度大，磁芯薄有利于散热，漏感小，磁芯损耗小，高频特性好等特点，因此，近年来大量运用于开关电源中。在LLC谐振变换器中，为了减少磁芯的数量，提高磁芯的利用率，因此需要利用漏感作为谐振电感，在变压器中采用磁集成技术，这有利于提高LLC谐振变换器的功率密度，磁件间的接线变短，减小了损耗。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是：本实用新型提供一种磁集成的平面变压器，解决平面变压器在LLC谐振变换器中，因漏感小难以磁集成的问题；
本实用新型在CI形状的磁芯上绕制原边线圈和副边线圈形成变压器，实现高电压到低电压的转换，同时此变压器也提供LLC电路的谐振电感，不需要外接电感，减少了磁芯的数目，实现了平面变压器的磁集成。此变压器还实现多个副边线圈的并联输出，对副边电流进行了分流，减少了副边线圈的铜损，提高了开关电源的效率。
本实用新型技术方案是：一种磁集成的平面变压器，包括磁芯Ⅰ1、磁芯Ⅱ2、原边线圈3、副边线圈Ⅰ4、副边线圈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，是变压器主磁通的通道；
所述原边线圈3，分别绕制在磁芯Ⅰ1的C形磁芯的磁柱Ⅰ8、C形磁芯的磁柱Ⅱ9上，输入侧的电流流经该线圈，该线圈形成的电感既作变压器的励磁电感，又有部分电感作为LLC电路的谐振电感；
所述副边线圈Ⅰ4绕制在C形磁芯的磁柱Ⅰ8上，是变压器的输出侧，输出半个周期的电流，另外半个周期没有输出；
所述副边线圈Ⅱ5绕制在C形磁芯的磁柱Ⅱ9上，是变压器的输出侧，和副边线圈Ⅰ4交替导通，当副边线圈Ⅰ4关断的半个周期内该线圈导通，当副边线圈Ⅰ4导通时，该线圈没有输出。
还包括副边线圈Ⅲ6、副边线圈Ⅳ7；所述副边线圈Ⅲ6绕制在C形磁芯的磁柱Ⅰ8上，是变压器的输出侧，和副边线圈Ⅰ4同时导通输出，即和副边线圈Ⅰ4并联输出；
所述副边线圈Ⅳ7绕制在C形磁芯的磁柱Ⅱ9上，是变压器的输出侧，和副边线圈Ⅱ5同时导通输出，即和副边线圈Ⅱ5并联输出。
所述磁芯Ⅰ1为C形状的磁芯、磁芯Ⅱ2为I形状的磁芯或磁芯Ⅰ1为U形状的磁芯、磁芯Ⅱ2为I形状的磁芯或磁芯Ⅰ1为U形状的磁芯、磁芯Ⅱ2为U形状的磁芯。
所述副边线圈Ⅰ4、副边线圈Ⅱ5、副边线圈Ⅲ6、副边线圈Ⅳ7的绕向相同，即通电后形成的磁场方向相同；由于原边电流前后半周期电流相反，磁场方向相反，同时C形磁芯的磁柱Ⅰ8、C形磁芯的磁柱Ⅱ9上绕制的原边线圈3形成的磁场方向也相反，使得副边线圈Ⅰ4、副边线圈Ⅱ5、副边线圈Ⅲ6、副边线圈Ⅳ7各导通半个周期（不计死区）。
本实用新型的工作原理是：
当磁芯Ⅰ1为C形状的磁芯、磁芯Ⅱ2为I形状的磁芯时，原边电流的正半个周期流经原边线圈3时，C形磁芯的磁柱Ⅰ8、C形磁芯的磁柱Ⅱ9上的线圈感应方向相反的交变磁场，磁场的大部磁通（主磁通）沿C形磁芯和I形磁芯所形成的的磁路交链了原边和副边线圈，副边线圈就会感应出感应电流。根据楞次定理，原副边线圈形成的磁场方向相反，但由于C形磁芯的磁柱Ⅰ8、C形磁芯的磁柱Ⅱ9上原边线圈形成的磁场方向相反，而副边线圈的绕向相同，所以只有其中一个磁柱上的两个线圈同时有感应电流产生（副边线圈Ⅰ4和副边线圈Ⅲ6或者副边线圈Ⅱ5和副边线圈Ⅳ7），没有输出的磁柱的原边线圈所形成的电感作为LLC谐振电路的电感，由于原副边磁场方向相反，故工作时磁密较小，磁芯损耗小。原边线圈的负半个周期流经原边时，原理与之相同，另一个磁柱的磁芯产生输出。
所述原边线圈3均分后，绕制在C形状的磁芯的C形磁芯的磁柱Ⅰ8、C形磁芯的磁柱Ⅱ9上，使得变压器左右对称，C形磁芯的磁柱Ⅰ8、C形磁芯的磁柱Ⅱ9上的线圈通电后形成的磁场方向相反，相互增强。
本实用新型的有益效果是：在平面变压器里集成了LLC电路的谐振电感，减少了磁芯的数目，提高了磁芯的利用率。同时实现了平面变压器的副边线圈的并联输出，减小了变压器的铜耗，提高了效率。
附图说明
图1为磁集成变压器的拆分后的示意图。
图中各标号：1-C形状的磁芯，2-I形状的磁芯，3-原边线圈，4-副边线圈Ⅰ，5-副边线圈Ⅱ，6-副边线圈Ⅲ，7-副边线圈Ⅳ，8- C形磁芯的磁柱Ⅰ，9- C形磁芯的磁柱Ⅱ。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步说明。
实施例1：如图1所示，一种磁集成的平面变压器，包括磁芯Ⅰ1、磁芯Ⅱ2、原边线圈3、副边线圈Ⅰ4、副边线圈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，是变压器主磁通的通道；
所述原边线圈3，分别绕制在磁芯Ⅰ1的C形磁芯的磁柱Ⅰ8、C形磁芯的磁柱Ⅱ9上，输入侧的电流流经该线圈，该线圈形成的电感既作变压器的励磁电感，又有部分电感作为LLC电路的谐振电感；
所述副边线圈Ⅰ4绕制在C形磁芯的磁柱Ⅰ8上，是变压器的输出侧，输出半个周期的电流，另外半个周期没有输出；
所述副边线圈Ⅱ5绕制在C形磁芯的磁柱Ⅱ9上，是变压器的输出侧，和副边线圈Ⅰ4交替导通，当副边线圈Ⅰ4关断的半个周期内该线圈导通，当副边线圈Ⅰ4导通时，该线圈没有输出。
本实施例1副边只有两个线圈，当外接整流电路时，副边线圈各输出半个周期，即两个磁柱的线圈各工作半个周期，结构简单，适用于输出电流较小的电路中。
实施例2：如图1所示，一种磁集成的平面变压器，本实施例和实施例1相同，其中：
还包括副边线圈Ⅲ6、副边线圈Ⅳ7；所述副边线圈Ⅲ6绕制在C形磁芯的磁柱Ⅰ8上，是变压器的输出侧，和副边线圈Ⅰ4同时导通输出，即和副边线圈Ⅰ4并联输出；
所述副边线圈Ⅳ7绕制在C形磁芯的磁柱Ⅱ9上，是变压器的输出侧，和副边线圈Ⅱ5同时导通输出，即和副边线圈Ⅱ5并联输出。
本实施例由4个副边线圈组成，绕制在同一个磁柱上的两个线圈同时输出，相当于两个副边线圈并联输出，即两个磁柱的线圈各工作半个周期。此时，适用于输出电流较大的电路中。
实施例3：如图1所示，一种磁集成的平面变压器，包括磁芯Ⅰ1、磁芯Ⅱ2、原边线圈3、副边线圈Ⅰ4、副边线圈Ⅱ5、副边线圈Ⅲ6、副边线圈Ⅳ7、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，是变压器主磁通的通道；
所述原边线圈3，分别绕制在磁芯Ⅰ1的C形磁芯的磁柱Ⅰ8、C形磁芯的磁柱Ⅱ9上，输入侧的电流流经该线圈，该线圈形成的电感作变压器的励磁电感，
所述副边线圈Ⅰ4绕制在C形磁芯的磁柱Ⅰ8上，是变压器的输出侧；
所述副边线圈Ⅱ5绕制在C形磁芯的磁柱Ⅱ9上，是变压器的输出侧；
所述副边线圈Ⅲ6绕制在C形磁芯的磁柱Ⅰ8上，是变压器的输出侧；
所述副边线圈Ⅳ7绕制在C形磁芯的磁柱Ⅱ9上，是变压器的输出侧。
运行时，副边线圈Ⅰ4、副边线圈Ⅱ5同时输出半个周期，副边线圈Ⅲ6、副边线圈Ⅳ7同时输出另外半个周期，即半个周期内，磁芯Ⅰ1、磁芯Ⅱ2上各有一个副边线圈同时输出，即同一个磁柱上的上下两个线圈交替导通，此种情况下漏感较小，适应于频率较高所需谐振电感较小的LLC电路中或者其他不需要谐振电感的电路中。
当变比需求较小时，所述磁芯Ⅰ1采用C形状的磁芯、磁芯Ⅱ2采用I形状的磁芯；
当变比需求较大时，磁芯Ⅰ1采用U形状的磁芯、磁芯Ⅱ2采用I形状的磁芯或磁芯Ⅰ1采用U形状的磁芯、磁芯Ⅱ2采用U形状的磁芯。
上面结合附图对本实用新型的具体实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (4)
1.一种磁集成的平面变压器，其特征在于：包括磁芯Ⅰ（1）、磁芯Ⅱ（2）、原边线圈（3）、副边线圈Ⅰ（4）、副边线圈Ⅱ（5）、C形磁芯的磁柱Ⅰ（8）、C形磁芯的磁柱Ⅱ（9）；
所述磁芯Ⅰ（1）和磁芯Ⅱ（2），形成主磁路的通道，是变压器主磁通的通道；
所述原边线圈（3），分别绕制在磁芯Ⅰ（1）的C形磁芯的磁柱Ⅰ（8）、C形磁芯的磁柱Ⅱ（9）上，输入侧的电流流经该线圈，该线圈形成的电感既作变压器的励磁电感，又有部分电感作为LLC电路的谐振电感；
所述副边线圈Ⅰ（4）绕制在C形磁芯的磁柱Ⅰ（8）上，是变压器的输出侧，输出半个周期的电流，另外半个周期没有输出；
所述副边线圈Ⅱ（5）绕制在C形磁芯的磁柱Ⅱ（9）上，是变压器的输出侧，和副边线圈Ⅰ（4）交替导通，当副边线圈Ⅰ（4）关断的半个周期内该线圈导通，当副边线圈Ⅰ（4）导通时，该线圈没有输出。
2.根据权利要求1所述的磁集成的平面变压器，其特征在于：还包括副边线圈Ⅲ（6）、副边线圈Ⅳ（7）；所述副边线圈Ⅲ（6）绕制在C形磁芯的磁柱Ⅰ（8）上，是变压器的输出侧，和副边线圈Ⅰ（4）同时导通输出，即和副边线圈Ⅰ（4）并联输出；
所述副边线圈Ⅳ（7）绕制在C形磁芯的磁柱Ⅱ（9）上，是变压器的输出侧，和副边线圈Ⅱ（5）同时导通输出，即和副边线圈Ⅱ（5）并联输出。
3.根据权利要求1或2所述的磁集成的平面变压器，其特征在于：所述磁芯Ⅰ（1）为C形状的磁芯、磁芯Ⅱ（2）为I形状的磁芯或磁芯Ⅰ（1）为U形状的磁芯、磁芯Ⅱ（2）为I形状的磁芯或磁芯Ⅰ（1）为U形状的磁芯、磁芯Ⅱ（2）为U形状的磁芯。
4.根据权利要求2所述的磁集成的平面变压器，其特征在于：所述副边线圈Ⅰ（4）、副边线圈Ⅱ（5）、副边线圈Ⅲ（6）、副边线圈Ⅳ（7）的绕向相同，即通电后形成的磁场方向相同；由于原边电流前后半周期电流相反，磁场方向相反，同时C形磁芯的磁柱Ⅰ（8）、C形磁芯的磁柱Ⅱ（9）上绕制的原边线圈（3）形成的磁场方向也相反，使得副边线圈Ⅰ（4）、副边线圈Ⅱ（5）、副边线圈Ⅲ（6）、副边线圈Ⅳ（7）各导通半个周期。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023098280A1 (zh) * | 2021-12-03 | 2023-06-08 | 华为技术有限公司 | 一种平面变压器、电源转换电路以及适配器 |
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2017
- 2017-07-18 CN CN201720867553.6U patent/CN207068607U/zh active Active
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