Llc集成變壓器及供電電源的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種LLC集成變壓器及供電電源，該LLC集成變壓器包括帶有繞線軸的骨架及設(shè)置于骨架上的磁芯組件，繞線軸上纏繞有第一初級(jí)線圈，第一初級(jí)線圈上設(shè)置有第一絕緣層；第一絕緣層的外圍對(duì)應(yīng)第一初級(jí)線圈的位置設(shè)置有第一擋墻，第一擋墻將設(shè)置有第一初級(jí)線圈和第一絕緣層的繞線軸分隔為第一繞線部和第二繞線部，第一繞線部和/或第二繞線部上設(shè)置有至少一次級(jí)線圈。本實(shí)用新型能夠提高LLC集成變壓器初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之間的耦合性，使輸出穩(wěn)定。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
LLC集成變壓器及供電電源
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及電源技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種LLC集成變壓器及供電電源。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的帶諧振變換LLC功能的變壓器一般有兩種，一種是通過(guò)變壓器與外接電感 進(jìn)行結(jié)合實(shí)現(xiàn)，此種方式各繞組(線圈）的耦合性可以通過(guò)不同繞制方式進(jìn)行調(diào)整，但需外 接電感，成本高，且占用PCB面積較大，逐漸被淘汰。另一種是，將諧振電感簡(jiǎn)單地集成于變 壓器中，利用變壓器的漏感做諧振電感使用，這種方式通常將是采用將骨架分成兩個(gè)或三 個(gè)槽，其中初級(jí)部分占用一個(gè)槽，處于單邊或中間，其他槽繞制次級(jí)繞組。此種方式可省掉 外接電感，成本較低。但是，由于初級(jí)線圈和次級(jí)線圈的相對(duì)位置距離相對(duì)較近，形成的初 級(jí)漏電感較小，這種結(jié)構(gòu)的變壓器容易受負(fù)載波動(dòng)影響，輸出不穩(wěn)定。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種LLC集成變壓器，旨在提高LLC集成變壓器初 級(jí)線圈的漏電感，使變壓器輸出穩(wěn)定。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提出一種LLC集成變壓器，該LLC集成變壓器包括帶 有繞線軸的骨架及設(shè)置于所述骨架上的磁芯組件，所述繞線軸上纏繞有第一初級(jí)線圈，所 述第一初級(jí)線圈上設(shè)置有第一絕緣層;所述第一絕緣層的外圍對(duì)應(yīng)所述第一初級(jí)線圈的位 置設(shè)置有第一擋墻，所述第一擋墻將設(shè)置有所述第一初級(jí)線圈和所述第一絕緣層的繞線軸 分隔為第一繞線部和第二繞線部，所述第一繞線部和/或第二繞線部上設(shè)置有至少一次級(jí) 線圈。
[0005] 優(yōu)選地，所述第一繞線部和/或所述第二繞線部上分別設(shè)置有兩個(gè)所述次級(jí)線圈， 且兩個(gè)所述次級(jí)線圈分層設(shè)置。
[0006] 優(yōu)選地，所述骨架的繞線軸包括中間段和位于中間段的軸向兩端且對(duì)稱(chēng)設(shè)置的連 接段，所述第一初級(jí)線圈纏繞于所述中間段上。
[0007] 優(yōu)選地，兩個(gè)所述次級(jí)線圈上包覆有第二絕緣層，所述第二絕緣層的外圍且對(duì)應(yīng) 所述中間段的位置纏繞有第二初級(jí)線圈。
[0008] 優(yōu)選地，所述第一繞線部和/或第二繞線部上繞設(shè)有輔助線圈，所述輔助線圈位于 兩個(gè)所述次級(jí)線圈層之間。
[0009] 優(yōu)選地，所述輔助線圈采用三重絕緣線。
[0010] 優(yōu)選地，所述磁芯組件為EE磁芯或EH)磁芯。
[0011] 優(yōu)選地，所述第一絕緣層和/或所述第二絕緣層為絕緣膠帶。
[0012] 優(yōu)選地，所述骨架具有容置所述磁芯組件的容置空間，所述磁芯組件設(shè)置于所述 容置空間內(nèi)。
[0013] 此外，本實(shí)用新型還提供一種供電電源，該供電電源包括如上所述的LLC集成變壓 器;所述LLC集成變壓器包括帶有繞線軸的骨架及設(shè)置于所述骨架上的磁芯組件，所述繞線 軸上纏繞有第一初級(jí)線圈，所述第一初級(jí)線圈上設(shè)置有第一絕緣層;所述第一絕緣層的外 圍對(duì)應(yīng)所述第一初級(jí)線圈的位置設(shè)置有第一擋墻，所述第一擋墻將設(shè)置有所述第一初級(jí)線 圈和所述第一絕緣層的繞線軸分隔為第一繞線部和第二繞線部，所述第一繞線部和/或第 二繞線部上設(shè)置有至少一次級(jí)線圈。
[0014] 本實(shí)用新型通過(guò)設(shè)置帶有繞線軸的骨架及設(shè)置于所述骨架上的磁芯組件，所述繞 線軸上纏繞有第一初級(jí)線圈，所述第一初級(jí)線圈上設(shè)置有第一絕緣層;所述第一絕緣層的 外圍對(duì)應(yīng)所述第一初級(jí)線圈的位置設(shè)置有第一擋墻，所述第一擋墻將設(shè)置有所述第一初級(jí) 線圈和所述第一絕緣層的繞線軸分隔為第一繞線部和第二繞線部，所述第一繞線部和/或 第二繞線部上設(shè)置有至少一次級(jí)線圈。其中，通過(guò)第一擋墻增加了第一初級(jí)線圈和次級(jí)線 圈之間的距離，從而增加了初級(jí)漏電感，進(jìn)而保證輸出穩(wěn)定。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例 或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅 是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提 下，還可以根據(jù)這些附圖示出的結(jié)構(gòu)獲得其他的附圖。
[0016] 圖1為本實(shí)用新型LLC集成變壓器一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖2為本實(shí)用新型LLC集成變壓器另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖3為本實(shí)用新型LLC集成變壓器又一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明：
[0021 ]本實(shí)用新型目的的實(shí)現(xiàn)、功能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實(shí)施例，參照附圖做進(jìn)一步說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部 的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提 下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0023] 需要說(shuō)明，本實(shí)用新型實(shí)施例中所有方向性指示(諸如上、下、左、右、前、后……） 僅用于解釋在某一特定姿態(tài)（如附圖所示）下各部件之間的相對(duì)位置關(guān)系、運(yùn)動(dòng)情況等，如 果該特定姿態(tài)發(fā)生改變時(shí)，則該方向性指示也相應(yīng)地隨之改變。
[0024] 另外，在本實(shí)用新型中涉及"第一"、"第二"等的描述僅用于描述目的，而不能理解 為指示或暗示其相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有"第一"、 "第二"的特征可以明示或者隱含地包括至少一個(gè)該特征。另外，各個(gè)實(shí)施例之間的技術(shù)方 案可以相互結(jié)合，但是必須是以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)為基礎(chǔ)，當(dāng)技術(shù)方案的結(jié)合 出現(xiàn)相互矛盾或無(wú)法實(shí)現(xiàn)時(shí)應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這種技術(shù)方案的結(jié)合不存在，也不在本實(shí)用新型要求 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0025]本實(shí)用新型提出一種LLC集成變壓器。
[0026]參照?qǐng)D1至圖3,在本實(shí)用新型實(shí)施例中，該LLC集成變壓器包括帶有繞線軸的骨架 10及設(shè)置于所述骨架10上的磁芯組件20,所述骨架10具有容置所述磁芯組件20的容置空 間，所述磁芯組件20設(shè)置于所述容置空間內(nèi)，其中骨架10用于支撐磁芯組件20,且對(duì)磁芯組 件20與初、次線圈間形成絕緣作用。其中，磁芯組件20可以是EE磁芯或者是EFD磁芯，當(dāng)然也 可以是其他形狀的磁芯，此處并不限定。
[0027]其中，骨架10的繞線軸上纏繞有第一初級(jí)線圈NP1，優(yōu)選地，骨架10的繞線軸包括 中間段和位于中間段的軸向兩端凸出且對(duì)稱(chēng)設(shè)置的連接段，第一初級(jí)線圈NP1纏繞于中間 段上，上下連接段的橫向截面和接近等于中間段的橫向截面，以增加次級(jí)線圈NS的漏感。所 述第一初級(jí)線圈NP1上設(shè)置有第一絕緣層30,該第一絕緣層30優(yōu)選為絕緣膠帶，絕緣膠帶價(jià) 格便宜，方便纏繞。其中，第一絕緣層30的外圍對(duì)應(yīng)所述第一初級(jí)線圈NP1的中間位置設(shè)置 有第一擋墻40,其中，第一擋墻40的沿繞線軸軸向方向的長(zhǎng)度小于繞線軸中間段的長(zhǎng)度。所 述第一擋墻40將設(shè)置有所述第一初級(jí)線圈NP1和所述第一絕緣層30的繞線軸分隔為第一繞 線部和第二繞線部，所述第一繞線部和/或第二繞線部上設(shè)置有至少一次級(jí)線圈NS，即可在 第一擋墻40的上側(cè)或者下側(cè)設(shè)置次級(jí)線圈NS，或者上下兩側(cè)都設(shè)置次級(jí)線圈NS。
[0028]本實(shí)施例中，第一初級(jí)線圈NP1用于接入交流電，次級(jí)線圈NS與第一初級(jí)線圈NP1 通過(guò)電感耦合，將交流信號(hào)整流濾波后輸出所需電壓。通過(guò)短路次級(jí)線圈NS，可獲得初級(jí)漏 電感，此漏電感即構(gòu)成LLC集成變壓器的諧振電感。可以理解的是，在一定距離范圍內(nèi)，次級(jí) 線圈NS與第一初級(jí)線圈NP1之間的相對(duì)位置距離越遠(yuǎn)，相應(yīng)的初級(jí)漏電感越大。其中，第一 擋墻40增加了第一初級(jí)線圈NP1和次級(jí)線圈NS之間的距離，如此，便能夠合理調(diào)節(jié)初級(jí)漏電 感，保證變壓器輸出穩(wěn)定。可以理解的是，通過(guò)選擇合適寬度的第一擋墻40,以相應(yīng)設(shè)置第 一初級(jí)線圈NP1和次級(jí)線圈NS之間的距離，就能夠在保證次級(jí)線圈NS與第一初級(jí)線圈NP1之 間具有合適的耦合性的同時(shí)，獲得較大的漏感，進(jìn)而保證LLC輸出電路的高效、穩(wěn)定。
[0029] 基于上述實(shí)施例，進(jìn)一步地，所述第一繞線部和/或所述第二繞線部上分別設(shè)置有 兩個(gè)所述次級(jí)線圈NS，兩個(gè)所述次級(jí)線圈NS分層設(shè)置，如圖1至3所示，兩個(gè)所述次級(jí)線圈NS 分別為NS1和NS2。
[0030] 該實(shí)施例中，進(jìn)一步地，兩個(gè)所述次級(jí)線圈NS1和NS2中的最外層線圈NS1上包覆有 第二絕緣層50,所述第二絕緣層50的外圍且對(duì)應(yīng)所述第一初級(jí)線圈NP1的位置設(shè)置有第二 初級(jí)線圈NP2。所述第二絕緣層50的外圍上下各自設(shè)有一第二擋墻60,兩個(gè)第二擋墻60之間 具有供第一初級(jí)線圈NP1安裝的空間，兩個(gè)第二擋墻60對(duì)第二初級(jí)線圈NP2和外層次級(jí)線圈 NS2進(jìn)行隔離，提高漏感。通過(guò)將次級(jí)線圈NS設(shè)置在第二初級(jí)線圈NP2和第一初級(jí)線圈NP1之 間，可以提高次級(jí)線圈NS與第二初級(jí)線圈NP2、第一初級(jí)線圈NP1之間的耦合性。其中，第二 絕緣層50用于對(duì)將次級(jí)線圈NS與第二初級(jí)線圈NP2之間進(jìn)行絕緣。該第二絕緣層50優(yōu)選為 絕緣膠帶，絕緣膠帶價(jià)格便宜，方便纏繞。
[0031]更進(jìn)一步地，參照?qǐng)D3，所述第一繞線部和/或第二繞線部上繞設(shè)有輔助線圈ND，所 述輔助線圈ND位于兩個(gè)所述次級(jí)線圈NS1和NS2層中間。輔助線圈ND與次級(jí)線圈NS進(jìn)行耦 合，輸出穩(wěn)定的電壓供給控制該LLC集成變壓器的控制電路使用，或者這作為待機(jī)電源使 用。由于輔助線圈ND位于兩個(gè)次級(jí)線圈NS之間，與次級(jí)線圈NS之間的耦合度非常好，使得次 級(jí)線圈NS電流在由很小到很大的變換范圍內(nèi)中，該輔助線圈ND的輸出電壓都很穩(wěn)定。
[0032]其中，所述輔助線圈ND優(yōu)選采用三重絕緣線實(shí)現(xiàn)，這種絕緣線有包括三層絕緣材 料，這樣無(wú)需對(duì)其進(jìn)行絕緣處理。
[0033]為了更好地說(shuō)明本實(shí)用新型的發(fā)明思想，以下結(jié)合圖1至圖3對(duì)本實(shí)用新型LLC集 成變壓器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)及功能進(jìn)行整體闡述：
[0034] 如圖1至圖3,其中ND-in表示輔助線圈ND的輸入端，NP-in表示第一初級(jí)線圈NP1和 第二初級(jí)線圈NP2的輸入端，NS-out表示初級(jí)線圈NS的輸出端。本實(shí)用新型實(shí)施例的層繞集 成LLC變壓器，通過(guò)骨架10的合理設(shè)計(jì)，限制第一初級(jí)線圈NP1的繞線位置，并通過(guò)在變壓器 中部增加第一擋墻40,限制次級(jí)線圈NS1、NS2的繞線位置，以獲得合適的漏感。其中，初級(jí)線 圈NP可分為兩個(gè)線圈，分別繞在最內(nèi)層和最外層，對(duì)應(yīng)的兩層次級(jí)線圈NS1、NS2繞在內(nèi)部， 且第一擋墻40的上下側(cè)都設(shè)置兩層次級(jí)線圈NS1、NS2,初級(jí)輔助線圈ND繞在兩次級(jí)線圈 NS1、NS2的中間層。此種方式的LLC集成變壓器，工藝簡(jiǎn)單，例如：一個(gè)400V輸入，24V輸出的 200W變壓器，磁芯EFD50，初級(jí)NP為33匝；次級(jí)NS 1線圈4匝；初級(jí)約300uH，當(dāng)短路NS1時(shí)，初級(jí) 線圈NP的漏感約50-70uH;NSl和NS2都短路時(shí)，初級(jí)線圈NP的漏感約30uH。
[0035] -般的LLC諧振電源所需要的變壓器，諧振初級(jí)漏電感與初級(jí)線圈電感的比值一 般在1:2至1:10之間，本實(shí)用新型實(shí)施例中，通過(guò)將多磁路變壓器設(shè)計(jì)為初級(jí)線圈與次級(jí)線 圈NS1和NS2,包圍不同磁路個(gè)數(shù)，通過(guò)合理設(shè)計(jì)變壓器骨架10中部線圈，即第一初級(jí)線圈 NP1的凹槽寬度，第一擋墻40的寬度，仔細(xì)調(diào)節(jié)磁芯間隙，可獲得所需要的初級(jí)電感量和漏 感。
[0036]此外，調(diào)節(jié)第一擋墻40的寬度，在第一擋墻40上下兩邊分別繞制兩層次級(jí)線圈NS1 和NS2,短路第一擋墻40上側(cè)和/或下側(cè)的NS1或NS2線圈，可獲得初級(jí)漏電感，此漏感構(gòu)成 LLC諧振電路的諧振電感。LLC控制1C所需要的供電電壓，由繞在最中間的輔助線圈ND構(gòu)成， 由于采用層繞方案，與次級(jí)線圈NS間耦合很好，次級(jí)線圈NS電流從很小到很大的變換范圍 中，甚至LLC電路是工作在間歇振蕩模式，輔助線圈ND供電都很穩(wěn)定，在次級(jí)電流大幅變換 時(shí)，保證了該LLC諧振電源控制電路經(jīng)輔助繞組供電的穩(wěn)定工作。
[0037] 本實(shí)用新型還提出一種供電電源，該供電電源包括上述LLC集成變壓器，該供電電 源的具體結(jié)構(gòu)參照上述實(shí)施例，由于本實(shí)用新型供電電源采用了上述所有實(shí)施例的全部技 術(shù)方案，因此至少具有上述實(shí)施例的技術(shù)方案所帶來(lái)的所有有益效果，在此不再一一贅述。
[0038] 以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專(zhuān)利范圍， 凡是在本實(shí)用新型的發(fā)明構(gòu)思下，利用本實(shí)用新型說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變 換，或直接/間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域均包括在本實(shí)用新型的專(zhuān)利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種LLC集成變壓器，包括帶有繞線軸的骨架及設(shè)置于所述骨架上的磁芯組件，其特 征在于，所述繞線軸上纏繞有第一初級(jí)線圈，所述第一初級(jí)線圈上設(shè)置有第一絕緣層;所述 第一絕緣層的外圍對(duì)應(yīng)所述第一初級(jí)線圈的位置設(shè)置有第一擋墻，所述第一擋墻將設(shè)置有 所述第一初級(jí)線圈和所述第一絕緣層的繞線軸分隔為第一繞線部和第二繞線部，所述第一 繞線部和/或第二繞線部上設(shè)置有至少一次級(jí)線圈。2. 如權(quán)利要求1所述的LLC集成變壓器，其特征在于，所述第一繞線部和/或所述第二繞 線部上分別設(shè)置有兩個(gè)所述次級(jí)線圈，且兩個(gè)所述次級(jí)線圈分層設(shè)置。3. 如權(quán)利要求2所述的LLC集成變壓器，其特征在于，所述骨架的繞線軸包括中間段和 位于中間段的軸向兩端且對(duì)稱(chēng)設(shè)置的連接段，所述第一初級(jí)線圈纏繞于所述中間段上。4. 如權(quán)利要求3所述的LLC集成變壓器，其特征在于，兩個(gè)所述次級(jí)線圈上包覆有第二 絕緣層，所述第二絕緣層的外圍且對(duì)應(yīng)所述中間段的位置纏繞有第二初級(jí)線圈。5. 如權(quán)利要求2至4任一項(xiàng)所述的LLC集成變壓器，其特征在于，所述第一繞線部和/或 第二繞線部上繞設(shè)有輔助線圈，所述輔助線圈位于兩個(gè)所述次級(jí)線圈層之間。6. 如權(quán)利要求5所述的LLC集成變壓器，其特征在于，所述輔助線圈采用三重絕緣線。7. 如權(quán)利要求1所述的LLC集成變壓器，其特征在于，所述磁芯組件為EE磁芯或EFD磁 芯。8. 如權(quán)利要求4所述的LLC集成變壓器，其特征在于，所述第一絕緣層和/或所述第二絕 緣層為絕緣膠帶。9. 如權(quán)利要求1所述的LLC集成變壓器，其特征在于，所述骨架具有容置空間，所述磁芯 組件設(shè)置于所述容置空間內(nèi)。10. -種供電電源，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至9任意一項(xiàng)所述的LLC集成變壓器。
【文檔編號(hào)】H01F27/30GK205595191SQ201521133778
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2015年12月30日
【發(fā)明人】何北凱, 李錦樂(lè)
【申請(qǐng)人】深圳Tcl數(shù)字技術(shù)有限公司