專利名稱：一種用于諧振式不對稱半橋開關(guān)變換器的變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種變壓器，特別涉及一種用于諧振式不對稱半橋開關(guān)變換器的變壓器。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的橋式PWM變換器適用于輸出低電壓、大功率的情況，以及電源電壓和負(fù)載電流變化大的場合，其特點(diǎn)是開關(guān)頻率固定，便于控制。然而在實(shí)現(xiàn)電源小型化、輕量化、高密度、低成本的過程中，要求把工作頻率提高到500KHZ甚至更高，這時如果繼續(xù)用常規(guī)的方波PWM工作，會遇到開關(guān)轉(zhuǎn)換時功率損耗高的難題。為避免開關(guān)過程中的損耗隨頻率增加而急劇上升，人們在移相控制的基礎(chǔ)上，利用開關(guān)管的寄生電容，寄生二極管以及變壓器的漏感作為諧振元件，使開關(guān)管依次在零電壓下導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)了軟開關(guān)。這種變換器稱為ZVS-PWM變換器。
不對稱半橋變換器具有結(jié)構(gòu)簡單，控制方便和無需輔助器件就可以實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)等優(yōu)點(diǎn)，所以在中小功率的應(yīng)用場合很有優(yōu)勢。但是這種不對稱的控制方法卻導(dǎo)致變換器中的隔離變壓器勵磁電流具有直流分量，這就要求變壓器必須有足夠能力承受直流偏磁，通常對于鐵氧體磁芯要開一定的氣隙以防止飽和。但是變壓器開氣隙，會令變壓器的勵磁電感減小，從而增加勵磁電流和損耗。
半橋變換器一般采用電感與電容諧振實(shí)現(xiàn)零電壓開通與關(guān)斷，由于變壓器自身的漏電感不會很大，要想達(dá)到很大的漏電感就需要增大氣隙，而在上文中提到過大的氣隙會使變壓器的損耗增大，對電路產(chǎn)生不利影響。所以在不加大氣隙的前提下達(dá)到所需要的電感值通常要串入一個磁環(huán)電感以滿足要求。但這樣一來就會增大產(chǎn)品的成本以及電路占用的面積。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提出一種用于諧振式不對稱半橋開關(guān)變換器的變壓器，在不增加其他元件的基礎(chǔ)上，利用一種新型的繞制結(jié)構(gòu)增大了變壓器的漏電感，使之足夠大以便和電容進(jìn)行諧振，從而在節(jié)約成本和節(jié)省空間的前提下達(dá)到設(shè)計需要的功能。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是繞制變壓器過程中在變壓器的原邊3線圈和副邊4線圈中間加入磁芯增大變壓器的漏感，使之滿足諧振電路需要的電感值，所增加的磁芯為普通鐵氧體磁材，形狀為空心矩形或圓形，具體視應(yīng)用變壓器的骨架而定，可制為一體或應(yīng)用四個EI磁芯的“I”部分來圍成，從而在不加入其他元件的情況下使變壓器適用于橋式諧振變換電路的應(yīng)用。


圖1是本實(shí)用新型的變壓器結(jié)構(gòu)圖，其中(a)是變壓器的正視圖；(b)是變壓器的左視圖；(c)是變壓器的俯視圖；(d)是變壓器的立體結(jié)構(gòu)視圖。
圖2是本實(shí)用新型的變壓器磁力線的變化示意圖圖3是本實(shí)用新型的變壓器應(yīng)用于諧振式不對稱半橋開關(guān)變換器的原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作詳細(xì)說明。
參見圖1，本實(shí)用新型包括變壓器骨架1以及附加的磁芯2，為了固定的需要，用絕緣膠把磁芯2按矩形粘在骨架上，磁芯2的兩邊分別用銅線繞制變壓器的原邊3副邊4，磁芯2具體位置視原副邊匝數(shù)以及所用銅線的線徑而定，匝數(shù)多、線徑粗的占用的空間大，磁芯2的位置需要向匝數(shù)少、線徑細(xì)的方向移動，從而使繞好后原副邊的線包的高度大致相同。
下面闡述本實(shí)用新型的工作原理，變壓器是一個耦合電感。通過主線圈過副線圈的磁通稱為主磁通。變壓器主線圈磁通全部通過副線圈，稱為全耦合。如果部分磁通不通過副線圈，此部分磁通稱為漏磁通，對應(yīng)漏磁通的電感為漏感。廣義上說，輸入到空間磁場，不參與能量傳輸?shù)拇艌瞿芰糠Q為漏感能量。
參見圖2，一般電路中應(yīng)用的變壓器都希望漏感盡量小，而諧振式變換器正是利用這部分漏感，通常漏感的大小不能滿足設(shè)計的需要，經(jīng)常是遠(yuǎn)小于需要的電感量，一般的解決方法是在變壓器上串聯(lián)電感，這無疑增加了成本和所占空間，本發(fā)明是通過單純增加變壓器的漏電感來實(shí)現(xiàn)電路功能的，如果想要增加變壓器的漏電感，就要想方法使通過原邊3線圈的磁力線不通過副邊4的線圈，即改變磁力線的走向。一種方法是增大磁芯2的氣隙，過大的氣隙會使變壓器的損耗增大，對電路產(chǎn)生不利影響，所以不推薦使用。由于磁性材料中的磁阻比空氣中的磁阻低得多?？梢栽诶@制變壓器時嚴(yán)格將變壓器的原邊3副邊4分為互不相鄰的兩部分，在變壓器的原邊3副邊4的線圈中間增加隔離的空白區(qū)域，并在此空白區(qū)域中按線圈方向加入一圈磁條從而改變原磁芯中的磁力線的走向，由于磁條中的磁阻小，一部分磁力線通過磁條輻射到空間中去，所以使通過原邊3的磁力線不通過副邊4，從而增大了變壓器的漏電感。通過改變空白區(qū)域以及磁條的寬度，可以調(diào)整變壓器漏電感的大小。且變壓器漏電感的大小非線性正比于空白區(qū)域以及磁條的寬度。
參見圖3，應(yīng)用本實(shí)用新型的諧振式不對稱半橋開關(guān)變換器包括兩個主開關(guān)管S1及S2，主開關(guān)管上的寄生電容Cs1、Cs2及反并二極管Ds1、Ds2，兩開關(guān)管S1、S2連接處接諧振電容Cb，和變壓器原邊Np接地，漏感Lm。副邊Ns1、Ns2的一邊接整流二極管D1、D2后接到一起經(jīng)LC濾波器L、Cr后接負(fù)載RL到地。副邊Ns1、Ns2的另一邊直接接地。由于應(yīng)用本實(shí)用新型漏感值能夠滿足設(shè)計需要，諧振電容Cb和變壓器之間不需要再另外加諧振電感Lb。虛線框內(nèi)的部分可以采用本實(shí)用新型變壓器，其中變壓器原邊為Np，變壓器副邊為Ns1、Ns2。虛線框外部分與普通諧振式不對稱半橋開關(guān)變換器相同。
應(yīng)用本實(shí)用新型的諧振式不對稱半橋開關(guān)變換器的工作原理是，設(shè)占空比為D，開關(guān)周期為T，可將變換器的工作過程分為4個階段。
階段1；主開關(guān)管S1開通，S2關(guān)斷。此時勵磁電流增加；
階段2；主開關(guān)管S1及S2都關(guān)斷，S2的ZVS過程開始；階段3；主開關(guān)管S2開通，S1關(guān)斷。此時勵磁電流減?。浑A段4；主開關(guān)管S1及S2都關(guān)斷，S1的ZVS過程開始。
應(yīng)用了本實(shí)用新型的變壓器的變換器，其工作過程與其他諧振式開關(guān)變換器相似，但電路不需要外加電感Lb，在不改變電路原有工作狀態(tài)的情況下減少了電路所需的空間和成本。
權(quán)利要求1.一種用于諧振式不對稱半橋開關(guān)變換器的變壓器，包括變壓器骨架(1)，其特征在于，在變壓器骨架(1)上配置磁芯(2)，，磁芯(2)的兩邊分別用銅線繞制變壓器的原邊(3)和副邊(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于諧振式不對稱半橋開關(guān)變換器的變壓器，其特征在于，用絕緣膠把磁條(2)按矩形粘在骨架(1)上。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種用于諧振式不對稱半橋開關(guān)變換器的變壓器，包括變壓器骨架，在變壓器骨架上配置磁芯，，磁芯的兩邊分別用銅線繞制變壓器的原邊和副邊，在不增加其他元件的基礎(chǔ)上，利用一種新型的繞制結(jié)構(gòu)增大變壓器的漏電感，并使之和電容進(jìn)行諧振，從而克服了現(xiàn)有變壓器的一些缺點(diǎn)，完善了諧振式不對稱半橋開關(guān)變換器的功能。
文檔編號H01F27/30GK2833827SQ200520079520
公開日2006年11月1日 申請日期2005年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月14日
發(fā)明者那威 申請人:彩虹集團(tuán)電子股份有限公司