一种平面变压器制造技术

本申请涉及电力电子技术领域，尤其是一种平面变压器

【技术实现步骤摘要】
一种平面变压器、平面变压器矩阵及LLC电源变换器


[0001]本申请涉及电力电子
，尤其是涉及一种平面变压器
、
平面变压器矩阵及
LLC
电源变换器
。

技术介绍

[0002]随着
LLC
电源变换器的开关频率的不断提升，平面变压器由于高度低，散热性能好，寄生参数容易控制等优点，逐步取代了低频绕线式变压器
。
相关技术中，平面变压器的实现是通过将印刷电路板线圈充当变压器原边和副边线圈并绕制在分立平面磁芯上的方式，如申请号为
CN201110174500.3
的中国专利，公开了一种大电流平面变压器，其初级绕组由环绕两个磁芯的大圈和环绕一个磁芯的小圈串联组成，次级绕组由多个线圈并联组成，各种不同的绕组在
PCB
的各层上循环交错排列，信号绕组与功率绕组绕在不同的磁芯柱上
。
[0003]上述中的相关技术，由于采用上下磁芯夹住
PCB
板的方式，平面变压器实际的水平占地面积是由
PCB
板决定的，这个面积通常比磁芯的水平占地面积大很多；并且磁芯上通常设有竖直的立柱，立柱穿过
PCB
板以起到固定
PCB
板和增大磁感应效果的作用，导致平面变压器实际的高度较高；另外，平面变压器副边绕组实际连接的二极管位于
PCB
板的侧面，连接导线的路径过长
。
因此，申请人认为，相关技术中的平面变压器存在体积较大/>、
连接二极管的导线路径过长
、
导通损耗较大的问题

技术实现思路

本申请的目的是提供一种平面变压器
、
平面变压器矩阵及
LLC
电源变换器，以至少部分解决上述技术问题
。
[0004]第一方面，本申请提供的平面变压器采用如下的技术方案：一种平面变压器，应用于高功率密度电源，所述平面变压器包括：第一绕组
、
第二绕组
、
第三绕组和扁平状的磁芯；所述磁芯设有窗口，位于所述窗口上方的磁芯构成第一磁芯，位于所述窗口下方的磁芯构成第二磁芯，位于所述窗口左方和右方的磁芯构成第三磁芯；所述第一绕组穿过所述窗口绕制于所述第一磁芯上，所述第二绕组穿过所述窗口绕制于所述第二磁芯上，所述第三绕组穿过所述窗口并设置于所述第一绕组和所述第二绕组之间，其中，所述第三绕组构成该平面变压器的第一原边绕组，所述第一绕组和所述第二绕组构成该平面变压器的第一副边绕组
。
[0005]通过采用上述技术方案，扁平状的磁芯能够有效降低变压器的整体高度，以实现能够在水平变压器的上方和下方直接连接整流二极管，以减少导线的导通长度，继而减少导通损耗，并且，扁平状的磁芯使得其开设的窗口也是扁平状，窗口的利用率得到提高；第一磁芯和第二磁芯起到了相关技术中立柱的作用，提高了水平变压器电磁感应效果的强度，第三磁芯则主要填充第一磁芯和第二磁芯之间的间隙，提供了一个完整的低磁阻回路，同时，第三磁芯也起到支撑作用；
第一绕组和第二绕组分别连接一整流二极管后再连接输出电容，即可实现半波整流电路，并且第一绕组和第二绕组能够分别在磁芯的上端和下端连接整流二极管，整个电路的水平占地面积进一步减小，副边绕组连接整流二极管导线路径也得到缩短，导线的导通损耗得到减低，更适合高功率密度电源低压大电流的应用场景，并实现将本申请的平面变压器埋入电路中间；由于能构成二极管
、
绕组和磁芯的垂直三维结构，本申请中平面变压器的水平占地面积主要由磁芯的水平大小决定，远小于相关技术中占地面积由
PCB
线圈大小决定的水平变压器
。
[0006]可选的，所述第一绕组和所述第三绕组之间以及所述第二绕组和所述第三绕组之间均设有绝缘层
。
[0007]通过采用上述技术方案，绝缘层能够提高绕组之间电流击穿的难度，提高平面变压器的安全系数，绝缘层也能起到支撑作用，更好地固定第三绕组
。
[0008]可选的，所述第一绕组
、
所述第二绕组和所述第三绕组均为非闭合片状绕组
。
[0009]通过采用上述技术方案，相比线圈绕组，片状绕组的体积更小，导线的路径更短，进一步降低了导线的导通损，并且，第一绕组的两端位于平面变压器的上端面，便于连接第一整流二极管，第二绕组的两端位于平面变压器的下端面，便于连接第二整流二极管，第三绕组的大小可以根据实际使用需求而定，如，在使用单个本申请的平面变压器时，第三绕组全部位于窗口内，在使用多个本申请的平面变压器时，第三绕组略微外伸出窗口以实现并联
/
串联
。
[0010]可选的，所述磁芯为一体成型的磁芯或分体设置的磁芯
。
[0011]通过采用上述技术方案，一体成型的磁芯和分体设置的磁芯能够应对不同的使用环境，如，一体成型的磁芯能使本申请的平面变压器应用在绝大部分需要使用平面变压器的场景，而分体设置的磁芯能够实现本申请的平面变压器埋入
PCB
板中
。
[0012]可选的，所述磁芯为扁平状的长方体磁芯，所述窗口的延伸方向为所述磁芯的长度方向
。
[0013]通过采用上述技术方案，扁平状的长方体磁芯不仅体积较小，而且在组合使用多个本申请的平面变压器时，能够更好地实现堆叠和排列，提高空间利用率
。
[0014]可选的，分体设置的所述磁芯包括一个第一磁芯
、
一个第二磁芯和至少两个所述第三磁芯，所述第一磁芯和第二磁芯之间通过所述第三磁芯相连，所述第一磁芯
、
所述第二磁芯和所述第三磁芯围成所述窗口，其中，所述第三磁芯的材质为柔性磁体材料
。
[0015]通过采用上述技术方案，能够实现本申请的平面变压器埋入
PCB
板中，并且采用柔性磁体材料作为第三磁芯以起到支撑作用，能够提高本申请中平面变压器的抗压能力，避免磁芯在受到压力时发生破碎
。
[0016]可选的，一体成型的所述磁芯包括磁芯本体，所述磁芯本体设有通槽，所述通槽形成所述窗口
。
[0017]通过采用上述技术方案，能使本申请的平面变压器应用在绝大部分需要使用平面变压器的场景，并实现将本申请的平面变压器埋入电路中间
。
[0018]第二方面，本申请提供的平面变压器矩阵采用如下的技术方案：所述平面变压器矩阵由至少两个第一方面中的任一一种平面变压器组成，所述平面变压器的所述第三绕组外伸出所述窗口，以与相邻平面变压器的所述第三绕组串联
/
并
联
。
[0019]通过采用上述技术方案，能够实现将本申请中的平面变压器进行组合堆叠，包括但不限于串联
/
并联堆叠和层堆叠，继而实现任意匝比的电压变换
。
[0020]可选的，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种平面变压器，其特征在于，应用于高功率密度电源，所述平面变压器包括：第一绕组（1）
、
第二绕组（2）
、
第三绕组（3）和扁平状的磁芯（4）；所述磁芯（4）设有窗口，位于所述窗口上方的磁芯（4）构成第一磁芯（
401
），位于所述窗口下方的磁芯（4）构成第二磁芯（
402
），位于所述窗口左方和右方的磁芯（4）构成第三磁芯（
403
）；所述第一绕组（1）穿过所述窗口绕制于所述第一磁芯（
401
）上，所述第二绕组（2）穿过所述窗口绕制于所述第二磁芯（
402
）上，所述第三绕组（3）穿过所述窗口并设置于所述第一绕组（1）和所述第二绕组（2）之间，其中，所述第三绕组（3）构成该平面变压器的第一原边绕组，所述第一绕组（1）和所述第二绕组（2）构成该平面变压器的第一副边绕组
。2.
根据权利要求1所述的一种平面变压器，其特征在于：所述第一绕组（1）和所述第三绕组（3）之间以及所述第二绕组（2）和所述第三绕组（3）之间均设有绝缘层（5）
。3.
根据权利要求1或2所述的一种平面变压器，其特征在于：所述第一绕组（1）
、
所述第二绕组（2）和所述第三绕组（3）均为非闭合片状绕组
。4.
根据权利要求1所述的一种平面变压器，其特征在于：所述磁芯（4）为一体成型的磁芯（4）或分体设置的磁芯（4）
。5.
根据权利要求1或4所述的一种平面变压器，其特征在于：所述磁芯（4）为扁平状的长方体磁芯（4），所述窗口的延伸方向为所述磁芯（4）的长度方向
。6.
根据权利要求5所述的一种平面变压器，其特征在于：分体设置的所述磁芯（4）包括一个第一磁芯（
401
）
、
...

【专利技术属性】
技术研发人员：董华，
申请(专利权)人：北京泰力控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：