一种变压器及均流电路的制作方法

1.本实用新型属于电力电子产品技术领域，涉及一种变压器及均流电路。


背景技术：

2.在工业应用领域中，特别是电动汽车充电电源应用中，对大功率、宽范围直流输出的需求越来越多。为了适应大功率、宽范围的需求，充电电源中dcdc 多采用多路并联拓扑结构，不仅控制复杂，功率密度也不高；如果采用单一主变的dcdc拓扑中，可以有效提高电源模块功率密度。
3.由于功率器件的限制，主、副边通常需要采用多路并联的拓扑结构，但是传统的单变压器方案并不适应多路输出直接并联的需求。由于电路pcb走线差异、功率器件一致性、变压器绕制不对称等因素限制，特别是变压器原副边绕组不对称绕制的情况，使得单一变压器多路绕组输出经过不控整流电路后并不能直接并联使用，否则副边绕组之间会存在严重不均流现象，从而导致副边不控整流电路器件电流应力严重不均衡，极大降低了模块的可靠性。
4.基于此，如何解决单一变压器多路绕组通过不控整流电路后直接并联的拓扑均流问题是本领域需要解决的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题是：本实用新型提供一种变压器及均流电路，通过变压器绕组的绕制结构，结合电路实现均流作用，以解决传统方式上采用一个变压器接多路整流电路时不能直接并联、存在不均流的问题。
6.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
7.本实用新型提供一种变压器，所述变压器最少包括两路原边绕组，所述变压器最少包括两路相同匝数的副边绕组，所述原边绕组呈同层中心对称绕制、或者不同层时，居中绕制结构；所述副边绕组呈多路并绕、或者同层中心对称绕制结构。
8.作为优选地，所述变压器的原边绕组在同层绕制时，其中一路原边绕组居中绕制，其他原边绕组对半分开绕制于所述居中原边绕组的两侧。
9.作为优选地，对半分开的所述原边绕组匝数为奇数匝n时，对半分开的所述原边绕组在所述居中原边绕组的一侧绕设n/2匝，并跨过居中绕组在所述居中原边绕组的另一侧绕设剩余的n/2匝。
10.一种变压器，采用上述的变压器绕组绕制方法制备而成。
11.一种均流电路，包括上述的变压器，所述均流电路还包括输入端、高频逆变电路、变压器、多路整流电路和输出端；所述输入端连接所述高频逆变电路的输入，所述变压器的副边绕组分别连接所述多路整流电路的输入，所述多路整流电路的输出并联到所述输出端，所述高频逆变电路的输出连接任意一路原边绕组，或者多路原边串联绕组时，用于实现副边绕组电流的均流。
12.作为优选地，所述高频逆变电路包括半桥、全桥、三电平电路等变高频逆变电路。
13.作为优选地，所述整流电路为不控整流电路或者同步整流电路。
14.本实用新型的有益效果在于：本实用新型提供一种变压器及均流电路，通过变压器原边绕组与副边绕组特定的绕制结构，结合电路实现副边绕组均流的作用，以解决传统方式上采用一个变压器接多路整流电路时不能直接并联、存在不均流的问题。
附图说明
15.下面结合附图详述本实用新型的具体结构
16.图1为本实用新型变压器绕组的绕制结构示意图；
17.图2为本实用新型均流电路结构示意图；
18.图3为本实用新型均流电路第一实施方式的电路结构示意图；
19.图4为本实用新型均流电路第二实施方式的电路结构示意图；
20.图5为本实用新型均流电路第三实施方式的电路结构示意图。
具体实施方式
21.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
22.本实用新型第一实施提供一种变压器，所提供的变压器最少包括两路原边绕组，以及最少包括两路相同匝数的副边绕组，其中：
23.原边绕组呈同层中心对称绕制、或者不同层时，居中绕制结构；
24.变压器副边绕组呈多路并绕、或者同层中心对称方式绕制结构。
25.进一步地，在变压器的原边绕组为同层绕制时，其中一路原边绕组居中绕制，其他原边绕组对半分开绕制于该居中原边绕组的两侧。
26.进一步地，在对半分开的原边绕组匝数为奇数匝n时，对半分开的原边绕组先绕制(n-1)/2匝，继续绕制半匝后，跨过居中绕组继续绕制剩余的n/2匝。
27.为了实现副边绕组电流的均流，需要将原副之间绕组耦合对称绕制，以实现副边绕组均流的目的；首先需要副边绕组30多路并绕方式、或者同层中心对称方式绕制，以实现副边绕组30中心对称；原边绕组20同层绕制时，需要将一路绕组居中，另外绕组对半分开绕制，以实现原边绕组20中心对称，如图1 (a)、(c)示意图所示；当原边绕组20不同层绕制时，需要每路原边绕组20 都居中绕制，以实现原边绕组20中心对称，如图1(b)、(d)示意图所示；当原副边绕制都实现了中心对称方式绕制后，能够在均流电路中实现副边绕组30 的均流。其中附图数字标记10表示为磁芯。
28.本实用新型第二实施例提供一种均流电路，如图2所示，包括第一实施例中的变压器t1，该均流电路还包括输入端vin、高频逆变电路201、多路整流电路(附图中包括第一整流电路202和第二整流电路203)和输出端vo；其中，输入端vin连接与于高频逆变电路的输入端，变压器t1的副边绕组分别连接多路整流电路的输入，且多路整流电路的输出并联到输出端vo，此外，高频逆变电路201的输出连接变压器t1的任意一路原边绕组，或者多路原
边串联绕组时，用于实现副边绕组电流的均流。
29.在一些实施方式中，高频逆变电路包括半桥、全桥、三电平电路等变高频逆变电路。
30.在一些实施方式中，整流电路为不控整流电路或者同步整流电路。
31.本实施例所实现的有益效果为：当高频逆变电路输出接变压器原边np1， np2中任意一组绕组，或者接np1和np2串联之后的绕组，变压器副边绕组ns1 接整流电路1，副边绕组ns2接整流电路2，整流电路1和整流电路2输出并联，此时由于原副边主变对称绕制，副边绕组经过各自两个整流电路后，可以实现两路副边绕组电流的均流，不需要做额外均流控制。
32.下面为均流电路的具体实施方式：
33.本实施例的第一实施方式请参阅图3所示，均流电路包括输入端vin，四个开关器件q1～q4，电感l1、电容c1、二选一开关sp1、变压器t1、二极管d1～d8、输出电容c2和输出端vo。
34.其中，输入端vin的正端连接q1、q3一端，输入端vin的负端连接q2、 q4一端，q1另一端与q2另一端连接到电感l1的一端，q3另一端与q4另一端连接到电容c1的一端；电感l1的另一端连接sp1的选通脚，sp1的两个被选通脚分别连接到t1原边绕组np1和np2的同名端，np1的异名端与np2的同名端串联连接；np2的异名端连接电容c1的另一端；d1的阳极与d2阴极连接到主变t1副边绕组ns1的一端；d3的阳极与d4阴极连接到主变t1副边绕组ns1的另一端；d1的阴极与d3的阴极连接到所示输出端vo正端，d2的阳极与所d4的阳极连接到所示输出端vo负端；d5的阳极与d6阴极连接到主变 t1副边绕组ns2的一端；d7的阳极与d8阴极连接到主变t1副边绕组ns2的另一端；d5的阴极与d7的阴极连接到所示输出端vo正端，d6的阳极与d8 的阳极连接到所示输出端vo负端；电容c2并联在输出端vo两侧。
35.当选通开关sp1连接选通np2同名端时，主变t1原边绕组np2接入主功率电路，由于np2绕组相对于副边绕组ns1和ns2中心对称绕制，副边绕组ns1 和ns2电流能够实现均流。
36.当选通开关sp1选通连接np1同名端时，主变t1的np1与np2串联，由于此时原边绕组np1匝数对半分开绕制于np2两侧，np1和np2的串联绕组相对于副边绕组ns1和ns2中心对称绕制，副边绕组ns1和ns2电流能够实现均流。
37.需要说明的是，主变t1可以采用实施例1中附图1所示的(a)、(b)、(c)、 (d)任意一种变压器绕制方法，均可以实现变压器t1副边绕组ns1和ns2电流均流。
38.该电路中q1～q4组成的全桥逆变电路，可以替换为半桥逆变电路，三电平全桥逆变电路，三电平半桥逆变电路等高频逆变电路。
39.该电路中d1～d8组成的不控整流电路，可以替换为开关同步整流电路。
40.该选通开关sp1可以替换成两个独立开关器件控制，实现二选一选通控制。
41.电路中q1～q4开关器件可以为mosfet、igbt等高频开关器件。
42.本实施例的第二实施方式请参阅图4所示，均流电路包括输入端vin、四个开关器件q1～q4，电感l1、电容c1、二选一开关sp1、变压器t1、二极管d1～d8、输出电容c2和输出端vo；输入端正端连接q1、q3一端，输入端负端连接q2、 q4一端，q1另一端与q2另一端连接到电感l1的一端，q3另一端与q4另一端连接到电容c1的一端；电感l1的另一端连接sp1的选通脚，sp2的两个被选通脚分别连接到t1原边绕组np1和np2的同名端，np1的异名端与np2的异
名端连接；np2的异名端连接电容c1的另一端；d1的阳极与d2阴极连接到主变t1副边绕组ns1的一端；d3的阳极与d4阴极连接到主变t1副边绕组 ns1的另一端；d1的阴极与d3的阴极连接到所示输出端vo正端，d2的阳极与d4的阳极连接到所示输出端vo负端；d5的阳极与d6阴极连接到主变t1 副边绕组ns2的一端；d7的阳极与d8阴极连接到主变t1副边绕组ns2的另一端；d5的阴极与d7的阴极连接到所示输出端vo正端，d6的阳极与d8的阳极连接到所示输出端vo负端；电容c2并联在输出端vo两侧。
43.当选通开关sp1连接选通np2同名端时，主变t1原边绕组np2接入主功率电路，由于np2绕组相对于副边绕组ns1和ns2中心对称绕制，副边绕组ns1 和ns2电流能够实现均流。
44.当所当选通开关sp1连接选通np1同名端时，主变t1原边绕组np1接入主功率电路，由于此时原边绕组np1匝数对半分开绕制于np2两侧，np1绕组相对于副边绕组ns1和ns2中心对称绕制，副边绕组ns1和ns2电流能够实现均流。
45.需要说明的是，主变t1可以采用实施例1中附图1所示的(a)、(b)、(c)、 (d)任意一种变压器绕制方法，均可以实现变压器t1副边绕组ns1和ns2电流均流。
46.电路中q1～q4组成的全桥逆变电路，可以替换为半桥逆变电路，三电平全桥逆变电路，三电平半桥逆变电路等高频逆变电路。
47.电路中d1～d8组成的不控整流电路，可以替换为开关同步整流电路。
48.选通开关sp1可以替换成两个独立开关器件控制，实现二选一选通控制。
49.电路中q1～q4开关器件可以为mosfet、igbt等高频开关器件。
50.本实施例的第三实施方式请参阅图5所示，均流电路包括输入端vin、四个开关器件q1～q4，电感l1、电容c1、开关sp1～sp3、变压器t1、二极管d1～d8、输出电容c2和输出端vo；输入端正端连接q1、q3一端，输入端负端连接q2、 q4一端，q1另一端与q2另一端连接到电感l1的一端，q3另一端与q4另一端连接到电容c1的一端；电感l1的另一端连接主变t1原边绕组np1同名端和sp2的一端，sp2的另外一端连接主变t1原边绕组np2同名端；电容c1的另一端连接主变t1原边绕组np2异名端和sp1的一端，sp1的另外一端连接主变t1原边绕组np1异名端；sp3两端分别连接np1异名端和np2同名端；d1 的阳极与d2阴极连接到主变t1副边绕组ns1的一端；d3的阳极与d4阴极连接到主变t1副边绕组ns1的另一端；d1的阴极与d3的阴极连接到所示输出端 vo正端，d2的阳极与d4的阳极连接到所示输出端vo负端；d5的阳极与d6 阴极连接到主变t1副边绕组ns2的一端；d7的阳极与d8阴极连接到主变t1 副边绕组ns2的另一端；d5的阴极与d7的阴极连接到所示输出端vo正端， d6的阳极与d8的阳极连接到所示输出端vo负端；电容c2并联在输出端口两侧。
51.当开关sp1闭合，开关sp2，sp3开路时，主变t1原边绕组np1接入主功率电路，由于此时原边绕组np1匝数对半分开绕制于np2两侧，np1绕组相对于副边绕组ns1和ns2中心对称绕制，副边绕组ns1和ns2电流能够实现均流；
52.当开关sp2闭合，开关sp1，sp3开路时，主变t1原边绕组np2接入主功率电路，由于np2绕组相对于副边绕组ns1和ns2中心对称绕制，副边绕组ns1 和ns2电流能够实现均流。
53.当开关sp3闭合，开关sp1，sp2开路时，主变t1的np1与np2串联，由于此时原边绕组np1匝数对半分开绕制于np2两侧，np1和np2的串联绕组相对于副边绕组ns1和ns2中心对称绕制，副边绕组ns1和ns2电流能够实现均流。
54.需要说明的是，主变t1可以采用实施例1中附图1所示的(a)、(b)、(c)、 (d)任意一
种变压器绕制方法，均可以实现变压器t1副边绕组ns1和ns2电流均流。
55.电路中q1～q4组成的全桥逆变电路，可以替换为半桥逆变电路，三电平全桥逆变电路，三电平半桥逆变电路等高频逆变电路。
56.电路中d1～d8组成的不控整流电路，可以替换为开关同步整流电路。
57.所述电路中q1～q4开关器件可以为mosfet、igbt等高频开关器件。
58.以上所述仅为本实用新型的部分实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。