变压器和具有所述变压器的LLC谐振转换器制造技术

本公开涉及变压器和具有所述变压器的LLC谐振转换器。提供一种变压器和LLC谐振转换器。所述变压器包括：第一芯和第二芯，被配置为包括一对外脚和位于所述一对外脚之间的中脚并且引起磁场形成；第一电感器绕组部件和第二电感器绕组部件，被配置为包括围绕所述第一芯的一对外脚中的每个外脚的外周的导体并且彼此串联连接；第一变压器绕组部件和第二变压器绕组部件，被配置为包括围绕所述第二芯的一对外脚中的每个外脚的外周的导体，其中，所述第一芯的一对外脚面向所述第二芯的一对外脚，所述第一芯的中脚面向所述第二芯的中脚，并且，所述第一芯和所述第二芯被设置为彼此隔开。

【技术实现步骤摘要】
变压器和具有所述变压器的LLC谐振转换器本申请要求于2017年5月26日在韩国知识产权局提交的序列号为10-2017-0065568的韩国专利申请的优先权，其公开通过引用全部合并于此。
与本公开一致的设备涉及一种变压器和具有所述变压器的LLC谐振转换器，更具体地，涉及仅包括一个磁性元件的LLC谐振转换器而无需添加用于LLC谐振转换器中的谐振的外部元件。
技术介绍
为了实现高功率密度的电源，使用可在满载区执行零电压开关(ZVS)操作并且有益于高频驱动的LLC谐振转换器。所述LLC谐振转换器通过变压器的匝数比以及谐振电容器、谐振电感器和磁性电感器的适当设计来允许开关频率和谐振频率工作在同一点，谐振电容器、谐振电感器和磁性电感器是用于谐振操作的必要元件，以最小化针对宽负载变化的操作频率变化，从而确保稳定操作和控制。所述谐振电感器通常被实现为所述变压器的泄漏电感器。随着变压器的尺寸减小并且用于实现高功率密度的功率转换设备的元件被集成，可用作谐振电感器的泄漏电感通常不能被充分保证。具体地，在平面变压器(而不是普通的绕组型变压器)用于进一步减小变压器的物理尺寸的情况下，由于泄漏电感小且范围在几十nH到几百nH，导致需要单独的外部电感器来保证谐振电感器。因此，由于系统的尺寸增大并且零件的个数增多，导致难以实现高功率密度的功率转换设备。
技术实现思路
本公开的示例性实施例克服上述缺点以及上文未描述的其它缺点。此外，本公开不被要求克服上述缺点，并且本公开的示例性实施例可能不克服上面描述的任何问题。本公开提供一种不需要单独的外部电感器的变压器以及具有所述变压器的LLC谐振转换器。根据本公开的一方面，一种变压器包括：第一芯和第二芯，被配置为包括一对外脚和位于所述一对外脚之间的中脚并且引起磁场形成；第一电感器绕组部件和第二电感器绕组部件，被配置为包括围绕所述第一芯的一对外脚中的每个外脚的外周(circumference)的导体并且彼此串联连接；第一变压器绕组部件和第二变压器绕组部件，被配置为包括围绕所述第二芯的一对外脚中的每个外脚的外周的导体，其中，所述第一芯的一对外脚面向所述第二芯的一对外脚，所述第一芯的中脚面向所述第二芯的中脚，并且，所述第一芯和所述第二芯被设置为彼此隔开。当电流被施加到所述第一电感器绕组部件和所述第二电感器绕组部件时，所述第一电感器绕组部件和所述第二电感器绕组部件可以通过在所述第一芯的中脚和所述第二芯的中脚中形成的磁通来产生中脚电感Lc，并且可以通过在所述第一芯的外脚和所述第二芯的外脚中形成的磁通来产生第一外脚电感Lo1和第二外脚电感Lo2。可根据所述第一芯的中脚与所述第二芯的中脚之间隔开的距离、中脚的横截面积、围绕所述第一芯的外脚的所述第一电感器绕组部件的匝数和围绕所述第一芯的外脚的所述第二电感器绕组部件的匝数来确定所述中脚电感，并且，可根据所述第一芯的外脚与所述第二芯的外脚之间隔开的距离、外脚的横截面积、围绕所述第一芯的外脚的所述第一电感器绕组部件的匝数和围绕所述第一芯的外脚的所述第二电感器绕组部件的匝数来确定所述第一外脚电感和所述第二外脚电感。所述第一电感器绕组部件的匝数与所述第二电感器绕组部件的匝数可彼此相等。当电压被施加到所述第一电感器绕组部件和所述第二电感器绕组部件并且所述第二外脚电感和所述中脚电感充当谐振电感器时，所述第一外脚电感可充当磁化电感器，并且，当所述电压未被施加到所述第一电感器绕组部件和所述第二电感器绕组部件并且所述第一外脚电感和所述中脚电感充当所述谐振电感器时，所述第二外脚电感可充当所述磁化电感器。根据本公开的另一方面，一种LLC谐振转换器包括：开关部件，被配置为根据开关控制信号提供电力；变压器，被配置为与连接到所述开关部件的谐振电容器串联连接；整流器，被配置为连接到所述变压器，其中，所述变压器包括：第一芯和第二芯，被配置为包括一对外脚和位于所述一对外脚之间的中脚并且引起磁场形成；第一电感器绕组部件和第二电感器绕组部件，被配置为包括围绕所述第一芯的一对外脚中的每个外脚的外周的导体并且彼此串联连接；第一变压器绕组部件和第二变压器绕组部件，被配置为包括围绕所述第二芯的一对外脚中的每个外脚的外周的导体，其中，所述第一芯的一对外脚面向所述第二芯的一对外脚，所述第一芯的中脚面向所述第二芯的中脚，并且，所述第一芯和所述第二芯被设置为彼此隔开。所述第一电感器绕组部件的匝数与所述第二电感器绕组部件的匝数可彼此相等。所述开关部件可被配置成半桥式或全桥式。根据本公开的多种示例性实施例，当高功率密度的功率转换设备被实现时，不产生泄漏电感。因此，在难以保证泄漏电感器的情况下，可以提供在不添加单独的外部电感器的情况下仅利用一个磁性元件能够执行全部谐振LLC操作的变压器以及具有所述变压器的LLC谐振转换器。此外，由于设计者可对直接参与谐振操作的等效的谐振电感和磁化电感进行设置，因此，在不管输入规范和输出规范如何的情况下确保了零电压开关，从而实现高频驱动并确保足够增益，进而有利于稳定的输出功率控制。附图说明通过以下结合附图描述本公开的特定示例性实施例，本公开的上述方面和/或其它方面将变得更清楚可见，在附图中：图1是示出根据本公开的示例性实施例的变压器的芯与绕组部件之间的耦合关系的电路图；图2是示出根据本公开的示例性实施例的变压器被应用为平面变压器的情况的示图；图3是示出根据本公开的示例性实施例的被实现为包括变压器的LLC谐振转换器的电路图；图4A和图4B是示出根据本公开的示例性实施例的在对变压器施加电压时LLC谐振转换器的电流流动的电路图和等效电路图；图5A和图5B是示出根据本公开的示例性实施例的在未对变压器施加电压时LLC谐振转换器的电流流动的电路图和等效电路图；图6是示出根据本公开的示例性实施例的基于LLC谐振转换器的工作模式的初级电路的电流量、输入电压和次级电路的电流量的曲线图；图7和图8是根据本公开的示例性实施例的变压器被应用于半桥式LLC谐振转换器和全桥式LLC谐振转换器的情况示图。具体实施方式在下文中，将参考附图描述本公开的各种示例性实施例。然而，应理解的是，在本公开中提到的技术不限于特定示例性实施例，而包括根据本公开的示例性实施例的修改、等同物和置换。在整个附图中，相同附图标记表示相同的元件。此外，在本公开中使用的表述“第一”和“第二”等可指示各种元件，而不管元件的顺序和/或重要性如何，并且将仅用于将一个元件与其余元件区分开，而不限制相应的元件。例如，第一用户装置和第二用户装置可指示不同的用户装置，而不管第一用户装置和第二用户装置的顺序和/或重要性如何。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，“第一”元件可以被称为“第二”元件，“第二”元件也可以同样被称为“第一”元件。在本公开中使用的术语可仅被用于描述特定示例性实施例，而不限制其它示例性实施例的范围。除非上下文明确指示，否则单数形式可以包括复数形式。本说明书中使用的术语包括技术术语和科学术语，并且具有与本公开所属领域的技术人员通常理解的含义相同的含义。本公开中使用的术语之中由常用辞典定义的术语可被解释为与相关领域的语境内的含义相同或相似的含义，并且，除非在本公开中明确定义，否则所述术语不应被解释为理想或过于正式的含义。在一些情况下，即使本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变压器，包括：第一芯和第二芯，被配置为包括一对外脚和位于所述一对外脚之间的中脚并且引起磁场形成；第一电感器绕组部件和第二电感器绕组部件，被配置为包括围绕所述第一芯的一对外脚中的每个外脚的外周的导体并且彼此串联连接；第一变压器绕组部件和第二变压器绕组部件，被配置为包括围绕所述第二芯的一对外脚中的每个外脚的外周的导体，其中，所述第一芯的一对外脚面向所述第二芯的一对外脚，所述第一芯的中脚面向所述第二芯的中脚，并且，所述第一芯和所述第二芯被设置为彼此隔开。

【技术特征摘要】
2017.05.26 KR 10-2017-00655681.一种变压器，包括：第一芯和第二芯，被配置为包括一对外脚和位于所述一对外脚之间的中脚并且引起磁场形成；第一电感器绕组部件和第二电感器绕组部件，被配置为包括围绕所述第一芯的一对外脚中的每个外脚的外周的导体并且彼此串联连接；第一变压器绕组部件和第二变压器绕组部件，被配置为包括围绕所述第二芯的一对外脚中的每个外脚的外周的导体，其中，所述第一芯的一对外脚面向所述第二芯的一对外脚，所述第一芯的中脚面向所述第二芯的中脚，并且，所述第一芯和所述第二芯被设置为彼此隔开。2.根据权利要求1所述的变压器，其中，当电流被施加到所述第一电感器绕组部件和所述第二电感器绕组部件时，所述第一电感器绕组部件和所述第二电感器绕组部件通过在所述第一芯的中脚和所述第二芯的中脚中形成的磁通来产生中脚电感，并且通过在所述第一芯的外脚和所述第二芯的外脚中形成的磁通来产生第一外脚电感和第二外脚电感。3.根据权利要求2所述的变压器，其中，根据所述第一芯的中脚与所述第二芯的中脚之间隔开的距离、中脚的横截面积、围绕所述第一芯的外脚的所述第一电感器绕组部件的匝数和围绕所述第一芯的外脚的所述第二电感器绕组部件的匝数来确定所述中脚电感，并且，根据所述第一芯的外脚与所述第二芯的外脚之间隔开的距离、外脚的横截面积、围绕所述第一芯的外脚的所述第一电感器绕组部件的匝数和围绕所述第一芯的外脚的所述第二电感器绕组部件的匝数来确定所述第一外脚电感和所述第二外脚电感。4.根据权利要求3所述的变压器，其中，所述第一电感器绕组部件的匝数与所述第二电感器绕组部件的匝数彼此相等。5.根据权利要求2所述的变压器，其中，当电压被施加到所述第一电感器绕组部件和所述第二电感器绕组部件并且所述第二外脚电感和所述中脚电感充当谐振电感器时，所述第一外脚电感充当磁化电感器，并且，当所述电压未被施...

【专利技术属性】
技术研发人员：池常根，韩上圭，朴哲完，柳东均，崔兴均，
申请(专利权)人：株式会社搜路研，
类型：发明
国别省市：韩国,KR