一種緊耦合高效llc諧振變壓器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種緊耦合高效LLC諧振變壓器，包括磁芯不帶氣隙的環(huán)形主變壓器，主變壓器的初級線圈一端與輸入輔助電感連接；主變壓器的第二次級線圈兩端分別與輸出輔助電感兩端連接；初級線圈由多股漆包線或扁平銅帶包好絕緣層后均勻纏繞在所述主變壓器的磁芯最里層，主變壓器的第一次級線圈由多股漆包線或扁平銅帶包好絕緣層后均勻纏繞在所述主變壓器的磁芯第二層，第二次級線圈由多股漆包線或扁平銅帶包好絕緣層后均勻纏繞在所述主變壓器的磁芯最外層。本發(fā)明保證了變壓器是緊密耦合，漏磁幾乎可以忽略的同時又能滿足勵磁電感參數(shù)的要求，比傳統(tǒng)LLC變壓器的能量傳遞效率大大提高。
【專利說明】一種緊耦合高效LLC諧振變壓器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于電動汽車充電樁的LLC諧振變壓器，尤其是一種用于大功率 半橋或全橋LLC諧振變換器中的變壓器。

【背景技術(shù)】
[0002] LLC諧振拓?fù)涫悄壳按蠊β书_關(guān)電源中最常用的一種電路拓?fù)渲唬蚱渚哂休^ 好的軟開關(guān)特性，次級整流二極管能實現(xiàn)零電流關(guān)斷（ZCS)，不需要輸出濾波電感，工作電 流波形接近正弦波等特點使其具有其他拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所希望但很難達(dá)到的優(yōu)點：電磁干擾小， 效率高（可超過96%)。變壓器作為LLC諧振拓?fù)渲械年P(guān)鍵器件，對電路的可靠性以及效 率起著關(guān)鍵作用。
[0003] 目前，業(yè)界的LLC諧振變壓器的繞制方式大多采用分槽型骨架結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)有擋 墻將初級和次級分開，通過調(diào)節(jié)擋墻的寬度來調(diào)節(jié)變壓器的漏感，通過調(diào)節(jié)變壓器磁芯氣 隙的長度來調(diào)節(jié)勵磁電感，因而目前業(yè)界的LLC諧振變壓器均屬于一種松耦合。由于工藝 的一致性、磁芯導(dǎo)磁率的偏差等原因，漏感的大小一致性難以保證，因而會影響電源的效率 和可靠性。由于加入氣隙，變壓器在工作過程中漏磁增大，在氣隙處溫升較高，而且漏磁會 使得變壓器的鐵磁材料和銅材產(chǎn)生渦流，使得變壓器的能量傳輸效率大打折扣，同時磁芯 磨氣隙也提高了變壓器加工的復(fù)雜程度和難度。由于初級和次級是一種松耦合，當(dāng)變壓器 次級采用帶中心抽頭結(jié)構(gòu)時會因為正負(fù)半周漏感的不一致而導(dǎo)致LLC諧振電路正負(fù)電流 大小不一致，降低電源的效率和可靠性。
[0004] 發(fā)明專利《高效LLC恒流電源諧振變壓器線圈的繞制方法》（申請?zhí)?201210554330.6)提出了次級線圈采用雙線并繞的繞制方式來減輕變壓器帶中心抽頭結(jié) 構(gòu)時因為正負(fù)半周漏感的不一致而導(dǎo)致LLC諧振電路正負(fù)電流大小不一致現(xiàn)象，但仍采用 的是帶隔離擋墻和加氣隙的松耦合方式來獲得LLC諧振所需的電感參數(shù)。文獻(xiàn)《Design Methodology for Transformers Including Integrated andCenter-tapped Structures for LLC Resonant Converters》表明帶氣隙的變壓器因漏磁在變壓器內(nèi)部造成比較嚴(yán)重的 渦流損耗（包括渦流鐵損和渦流銅損，主要集中在氣隙附件），因為這些損耗而降低了變壓 器傳遞能量的效率。
[0005] 所以，簡化變壓器的生產(chǎn)工藝，提高變壓器生產(chǎn)時參數(shù)的控制精度、提高變壓器的 傳輸效率是需要解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種緊耦合高效 LLC諧振變壓器。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種緊耦合高效LLC諧振變 壓器，包括磁芯不加氣隙的環(huán)形主變壓器，所述主變壓器的初級線圈一端與輸入輔助電感 連接；所述主變壓器的第二次級線圈兩端分別與輸出輔助電感兩端連接；所述初級線圈由 多股漆包線或扁平銅帶包好絕緣層后均勻纏繞在所述主變壓器的磁芯最里層，所述主變壓 器的第一次級線圈由多股漆包線或扁平銅帶包好絕緣層后均勻纏繞在所述主變壓器的磁 芯第二層，所述第二次級線圈由多股漆包線或扁平銅帶包好絕緣層后均勻纏繞在所述主變 壓器的磁芯最外層。
[0008] 所述輸入輔助電感、輸出輔助電感均采用有氣隙的鐵氧體為磁芯，且所述輸入輔 助電感、輸出輔助電感的線圈均由多股漆包線或扁平銅帶包好絕緣層后均勻纏繞在各自的 鐵氧體磁芯上。
[0009] 所述主變壓器初級最小匝數(shù)Nl(min)的公式如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種緊耦合高效LLC諧振變壓器，其特征在于，包括磁芯不加氣隙的環(huán)形主變壓器， 所述主變壓器的初級線圈一端與輸入輔助電感連接；所述主變壓器的第二次級線圈兩端分 別與輸出輔助電感兩端連接；所述初級線圈由多股漆包線或扁平銅帶包好絕緣層后均勻纏 繞在所述主變壓器的磁芯最里層，所述主變壓器的第一次級線圈由多股漆包線或扁平銅帶 包好絕緣層后均勻纏繞在所述主變壓器的磁芯第二層，所述第二次級線圈由多股漆包線或 扁平銅帶包好絕緣層后均勻纏繞在所述主變壓器的磁芯最外層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊耦合高效LLC諧振變壓器，其特征在于，所述輸入輔助電 感、輸出輔助電感均采用有氣隙的鐵氧體為磁芯，且所述輸入輔助電感、輸出輔助電感的線 圈均由多股漆包線或扁平銅帶包好絕緣層后均勻纏繞在各自的鐵氧體磁芯上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊耦合高效LLC諧振變壓器，其特征在于，所述主變壓器初級 最小匝數(shù)Nl(min)的公式如下：
其中，Vin〇MX)為主變壓器初級輸入電壓的最高值，VdGnin)為主變壓器環(huán)形磁芯單匝飽和 壓降的最小值，fs〇Diri為主變壓器工作頻率的最小值，4為測量VdGlliri所對應(yīng)的主變壓器工 作頻率。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的緊耦合高效LLC諧振變壓器，其特征在于，所述主變壓器初級 和第一次級的匝比n的公式為：
其中，N1為初級線圈的匝數(shù)，N2為第一次級線圈的匝數(shù)，Vinta(M)為主變壓器初級輸入電 壓的額定值，Vwt為主變壓器第一次級整流輸出電壓，VD為主變壓器第一次級整流二極管的 導(dǎo)通壓降，L為諧振電感值，Lm為主變壓器的勵磁電感值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的緊耦合高效LLC諧振變壓器，其特征在于，所述主變壓器勵磁 電感Lm的計算公式如下：
其中，N1為初級線圈的匝數(shù)，N3為第二次級線圈的匝數(shù)，L1為輸出輔助電感的電感量。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊耦合高效LLC諧振變壓器，其特征在于，所述主變壓器采用 的環(huán)形磁芯材料為鐵基納米晶。
【文檔編號】H01F27/30GK104409202SQ201410775493
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月15日
【發(fā)明者】戴瑜興, 趙振興, 鄭崇偉, 曾國強, 張正江 申請人:溫州大學(xué)