Llc集成变压器及供电电源的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种LLC集成变压器及供电电源，该LLC集成变压器包括带有绕线轴的骨架及设置于骨架上的磁芯组件，绕线轴上缠绕有第一初级线圈，第一初级线圈上设置有第一绝缘层；第一绝缘层的外围对应第一初级线圈的位置设置有第一挡墙，第一挡墙将设置有第一初级线圈和第一绝缘层的绕线轴分隔为第一绕线部和第二绕线部，第一绕线部和/或第二绕线部上设置有至少一次级线圈。本实用新型能够提高LLC集成变压器初级线圈和次级线圈之间的耦合性，使输出稳定。
【专利说明】
LLC集成变压器及供电电源
技术领域
[0001] 本实用新型涉及电源技术领域，尤其涉及一种LLC集成变压器及供电电源。
【背景技术】
[0002] 传统的带谐振变换LLC功能的变压器一般有两种，一种是通过变压器与外接电感 进行结合实现，此种方式各绕组(线圈）的耦合性可以通过不同绕制方式进行调整，但需外 接电感，成本高，且占用PCB面积较大，逐渐被淘汰。另一种是，将谐振电感简单地集成于变 压器中，利用变压器的漏感做谐振电感使用，这种方式通常将是采用将骨架分成两个或三 个槽，其中初级部分占用一个槽，处于单边或中间，其他槽绕制次级绕组。此种方式可省掉 外接电感，成本较低。但是，由于初级线圈和次级线圈的相对位置距离相对较近，形成的初 级漏电感较小，这种结构的变压器容易受负载波动影响，输出不稳定。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型的主要目的在于提供一种LLC集成变压器，旨在提高LLC集成变压器初 级线圈的漏电感，使变压器输出稳定。
[0004] 为实现上述目的，本实用新型提出一种LLC集成变压器，该LLC集成变压器包括带 有绕线轴的骨架及设置于所述骨架上的磁芯组件，所述绕线轴上缠绕有第一初级线圈，所 述第一初级线圈上设置有第一绝缘层;所述第一绝缘层的外围对应所述第一初级线圈的位 置设置有第一挡墙，所述第一挡墙将设置有所述第一初级线圈和所述第一绝缘层的绕线轴 分隔为第一绕线部和第二绕线部，所述第一绕线部和/或第二绕线部上设置有至少一次级 线圈。
[0005] 优选地，所述第一绕线部和/或所述第二绕线部上分别设置有两个所述次级线圈， 且两个所述次级线圈分层设置。
[0006] 优选地，所述骨架的绕线轴包括中间段和位于中间段的轴向两端且对称设置的连 接段，所述第一初级线圈缠绕于所述中间段上。
[0007] 优选地，两个所述次级线圈上包覆有第二绝缘层，所述第二绝缘层的外围且对应 所述中间段的位置缠绕有第二初级线圈。
[0008] 优选地，所述第一绕线部和/或第二绕线部上绕设有辅助线圈，所述辅助线圈位于 两个所述次级线圈层之间。
[0009] 优选地，所述辅助线圈采用三重绝缘线。
[0010] 优选地，所述磁芯组件为EE磁芯或EH)磁芯。
[0011] 优选地，所述第一绝缘层和/或所述第二绝缘层为绝缘胶带。
[0012] 优选地，所述骨架具有容置所述磁芯组件的容置空间，所述磁芯组件设置于所述 容置空间内。
[0013] 此外，本实用新型还提供一种供电电源，该供电电源包括如上所述的LLC集成变压 器;所述LLC集成变压器包括带有绕线轴的骨架及设置于所述骨架上的磁芯组件，所述绕线 轴上缠绕有第一初级线圈，所述第一初级线圈上设置有第一绝缘层;所述第一绝缘层的外 围对应所述第一初级线圈的位置设置有第一挡墙，所述第一挡墙将设置有所述第一初级线 圈和所述第一绝缘层的绕线轴分隔为第一绕线部和第二绕线部，所述第一绕线部和/或第 二绕线部上设置有至少一次级线圈。
[0014] 本实用新型通过设置带有绕线轴的骨架及设置于所述骨架上的磁芯组件，所述绕 线轴上缠绕有第一初级线圈，所述第一初级线圈上设置有第一绝缘层;所述第一绝缘层的 外围对应所述第一初级线圈的位置设置有第一挡墙，所述第一挡墙将设置有所述第一初级 线圈和所述第一绝缘层的绕线轴分隔为第一绕线部和第二绕线部，所述第一绕线部和/或 第二绕线部上设置有至少一次级线圈。其中，通过第一挡墙增加了第一初级线圈和次级线 圈之间的距离，从而增加了初级漏电感，进而保证输出稳定。
【附图说明】
[0015] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅 是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提 下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0016] 图1为本实用新型LLC集成变压器一实施例的结构示意图；
[0017] 图2为本实用新型LLC集成变压器另一实施例的结构示意图；
[0018] 图3为本实用新型LLC集成变压器又一实施例的结构示意图。
[0019] 附图标号说明：
[0021 ]本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
【具体实施方式】
[0022]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部 的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提 下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0023] 需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……） 仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如 果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0024] 另外，在本实用新型中涉及"第一"、"第二"等的描述仅用于描述目的，而不能理解 为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、 "第二"的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方 案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合 出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求 的保护范围之内。
[0025]本实用新型提出一种LLC集成变压器。
[0026]参照图1至图3,在本实用新型实施例中，该LLC集成变压器包括带有绕线轴的骨架 10及设置于所述骨架10上的磁芯组件20,所述骨架10具有容置所述磁芯组件20的容置空 间，所述磁芯组件20设置于所述容置空间内，其中骨架10用于支撑磁芯组件20,且对磁芯组 件20与初、次线圈间形成绝缘作用。其中，磁芯组件20可以是EE磁芯或者是EFD磁芯，当然也 可以是其他形状的磁芯，此处并不限定。
[0027]其中，骨架10的绕线轴上缠绕有第一初级线圈NP1，优选地，骨架10的绕线轴包括 中间段和位于中间段的轴向两端凸出且对称设置的连接段，第一初级线圈NP1缠绕于中间 段上，上下连接段的横向截面和接近等于中间段的横向截面，以增加次级线圈NS的漏感。所 述第一初级线圈NP1上设置有第一绝缘层30,该第一绝缘层30优选为绝缘胶带，绝缘胶带价 格便宜，方便缠绕。其中，第一绝缘层30的外围对应所述第一初级线圈NP1的中间位置设置 有第一挡墙40,其中，第一挡墙40的沿绕线轴轴向方向的长度小于绕线轴中间段的长度。所 述第一挡墙40将设置有所述第一初级线圈NP1和所述第一绝缘层30的绕线轴分隔为第一绕 线部和第二绕线部，所述第一绕线部和/或第二绕线部上设置有至少一次级线圈NS，即可在 第一挡墙40的上侧或者下侧设置次级线圈NS，或者上下两侧都设置次级线圈NS。
[0028]本实施例中，第一初级线圈NP1用于接入交流电，次级线圈NS与第一初级线圈NP1 通过电感耦合，将交流信号整流滤波后输出所需电压。通过短路次级线圈NS，可获得初级漏 电感，此漏电感即构成LLC集成变压器的谐振电感。可以理解的是，在一定距离范围内，次级 线圈NS与第一初级线圈NP1之间的相对位置距离越远，相应的初级漏电感越大。其中，第一 挡墙40增加了第一初级线圈NP1和次级线圈NS之间的距离，如此，便能够合理调节初级漏电 感，保证变压器输出稳定。可以理解的是，通过选择合适宽度的第一挡墙40,以相应设置第 一初级线圈NP1和次级线圈NS之间的距离，就能够在保证次级线圈NS与第一初级线圈NP1之 间具有合适的耦合性的同时，获得较大的漏感，进而保证LLC输出电路的高效、稳定。
[0029] 基于上述实施例，进一步地，所述第一绕线部和/或所述第二绕线部上分别设置有 两个所述次级线圈NS，两个所述次级线圈NS分层设置，如图1至3所示，两个所述次级线圈NS 分别为NS1和NS2。
[0030] 该实施例中，进一步地，两个所述次级线圈NS1和NS2中的最外层线圈NS1上包覆有 第二绝缘层50,所述第二绝缘层50的外围且对应所述第一初级线圈NP1的位置设置有第二 初级线圈NP2。所述第二绝缘层50的外围上下各自设有一第二挡墙60,两个第二挡墙60之间 具有供第一初级线圈NP1安装的空间，两个第二挡墙60对第二初级线圈NP2和外层次级线圈 NS2进行隔离，提高漏感。通过将次级线圈NS设置在第二初级线圈NP2和第一初级线圈NP1之 间，可以提高次级线圈NS与第二初级线圈NP2、第一初级线圈NP1之间的耦合性。其中，第二 绝缘层50用于对将次级线圈NS与第二初级线圈NP2之间进行绝缘。该第二绝缘层50优选为 绝缘胶带，绝缘胶带价格便宜，方便缠绕。
[0031]更进一步地，参照图3，所述第一绕线部和/或第二绕线部上绕设有辅助线圈ND，所 述辅助线圈ND位于两个所述次级线圈NS1和NS2层中间。辅助线圈ND与次级线圈NS进行耦 合，输出稳定的电压供给控制该LLC集成变压器的控制电路使用，或者这作为待机电源使 用。由于辅助线圈ND位于两个次级线圈NS之间，与次级线圈NS之间的耦合度非常好，使得次 级线圈NS电流在由很小到很大的变换范围内中，该辅助线圈ND的输出电压都很稳定。
[0032]其中，所述辅助线圈ND优选采用三重绝缘线实现，这种绝缘线有包括三层绝缘材 料，这样无需对其进行绝缘处理。
[0033]为了更好地说明本实用新型的发明思想，以下结合图1至图3对本实用新型LLC集 成变压器的详细结构及功能进行整体阐述：
[0034] 如图1至图3,其中ND-in表示辅助线圈ND的输入端，NP-in表示第一初级线圈NP1和 第二初级线圈NP2的输入端，NS-out表示初级线圈NS的输出端。本实用新型实施例的层绕集 成LLC变压器，通过骨架10的合理设计，限制第一初级线圈NP1的绕线位置，并通过在变压器 中部增加第一挡墙40,限制次级线圈NS1、NS2的绕线位置，以获得合适的漏感。其中，初级线 圈NP可分为两个线圈，分别绕在最内层和最外层，对应的两层次级线圈NS1、NS2绕在内部， 且第一挡墙40的上下侧都设置两层次级线圈NS1、NS2,初级辅助线圈ND绕在两次级线圈 NS1、NS2的中间层。此种方式的LLC集成变压器，工艺简单，例如：一个400V输入，24V输出的 200W变压器，磁芯EFD50，初级NP为33匝；次级NS 1线圈4匝；初级约300uH，当短路NS1时，初级 线圈NP的漏感约50-70uH;NSl和NS2都短路时，初级线圈NP的漏感约30uH。
[0035] -般的LLC谐振电源所需要的变压器，谐振初级漏电感与初级线圈电感的比值一 般在1:2至1:10之间，本实用新型实施例中，通过将多磁路变压器设计为初级线圈与次级线 圈NS1和NS2,包围不同磁路个数，通过合理设计变压器骨架10中部线圈，即第一初级线圈 NP1的凹槽宽度，第一挡墙40的宽度，仔细调节磁芯间隙，可获得所需要的初级电感量和漏 感。
[0036]此外，调节第一挡墙40的宽度，在第一挡墙40上下两边分别绕制两层次级线圈NS1 和NS2,短路第一挡墙40上侧和/或下侧的NS1或NS2线圈，可获得初级漏电感，此漏感构成 LLC谐振电路的谐振电感。LLC控制1C所需要的供电电压，由绕在最中间的辅助线圈ND构成， 由于采用层绕方案，与次级线圈NS间耦合很好，次级线圈NS电流从很小到很大的变换范围 中，甚至LLC电路是工作在间歇振荡模式，辅助线圈ND供电都很稳定，在次级电流大幅变换 时，保证了该LLC谐振电源控制电路经辅助绕组供电的稳定工作。
[0037] 本实用新型还提出一种供电电源，该供电电源包括上述LLC集成变压器，该供电电 源的具体结构参照上述实施例，由于本实用新型供电电源采用了上述所有实施例的全部技 术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
[0038] 以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围， 凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变 换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。
【主权项】
1. 一种LLC集成变压器，包括带有绕线轴的骨架及设置于所述骨架上的磁芯组件，其特 征在于，所述绕线轴上缠绕有第一初级线圈，所述第一初级线圈上设置有第一绝缘层;所述 第一绝缘层的外围对应所述第一初级线圈的位置设置有第一挡墙，所述第一挡墙将设置有 所述第一初级线圈和所述第一绝缘层的绕线轴分隔为第一绕线部和第二绕线部，所述第一 绕线部和/或第二绕线部上设置有至少一次级线圈。2. 如权利要求1所述的LLC集成变压器，其特征在于，所述第一绕线部和/或所述第二绕 线部上分别设置有两个所述次级线圈，且两个所述次级线圈分层设置。3. 如权利要求2所述的LLC集成变压器，其特征在于，所述骨架的绕线轴包括中间段和 位于中间段的轴向两端且对称设置的连接段，所述第一初级线圈缠绕于所述中间段上。4. 如权利要求3所述的LLC集成变压器，其特征在于，两个所述次级线圈上包覆有第二 绝缘层，所述第二绝缘层的外围且对应所述中间段的位置缠绕有第二初级线圈。5. 如权利要求2至4任一项所述的LLC集成变压器，其特征在于，所述第一绕线部和/或 第二绕线部上绕设有辅助线圈，所述辅助线圈位于两个所述次级线圈层之间。6. 如权利要求5所述的LLC集成变压器，其特征在于，所述辅助线圈采用三重绝缘线。7. 如权利要求1所述的LLC集成变压器，其特征在于，所述磁芯组件为EE磁芯或EFD磁 芯。8. 如权利要求4所述的LLC集成变压器，其特征在于，所述第一绝缘层和/或所述第二绝 缘层为绝缘胶带。9. 如权利要求1所述的LLC集成变压器，其特征在于，所述骨架具有容置空间，所述磁芯 组件设置于所述容置空间内。10. -种供电电源，其特征在于，包括如权利要求1至9任意一项所述的LLC集成变压器。
【文档编号】H01F27/30GK205595191SQ201521133778
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2015年12月30日
【发明人】何北凯, 李锦乐
【申请人】深圳Tcl数字技术有限公司