[发明专利]一种磁集成谐振变换器

说明书

技术领域:

本发明属于电力电子技术领域，涉及一种谐振变换器，具体涉及LLC谐振变换器、DC/DC直流变换器及开关电源。

技术背景：

传统的LLC串联谐振变换器如图1所示，LC并联谐振变换器如图2所示，三相谐振变换器如图3所示，谐振电路均设计独立的电感Lr，谐振电路包括串接在主变压器原边绕组一端的一个谐振电感Lr，传统的谐振电路采用电感和谐振变压器串联的设计方案，存在三个缺陷；其一；两个组件的体积大；其二；电能－磁能－电能变换过程中，磁能的转换效率不能被充分利用；其三；谐振电感Lr和主变压器T两个独立的磁路系统，需要独立设计。

在专利号为ZL200710192354.0的文献中，一对相对设置的EE铁心，部分原边绕组和全部副边绕组绕在中心柱上，另一部分原边绕组绕在边柱上，由于原边绕组分成了两个绕组，工业化量产绕线工艺复杂。

在“ArkadiyKats,GregoryIvensky,SamBen-Yakov”“Application of interated magnetics in resonant converters”“IEEE-APEC,1997:925-930”的文献中，采用两副磁芯组合使用，能够解决体积大的问题；但是，谐振电感Lr和主变压器T是两个独立的磁路系统，磁路系统的变换效率，即变换功率/磁体重量比不能达到最大值。

发明内容：

本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提供一种磁集成谐振变换器，该变换器将原有电路中的主变压器和电感两个分立的磁件，设计成集成磁件；该变换器既能减小谐振电感和变压器的体积，又能使磁件的变换效率达到最大值。

此外，本发明的目的还在于，提供采用该谐振变换器的DC/DC变换器及开关电源。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种磁集成谐振变换器，包括谐振电路和集成磁件，所述谐振电路的输出端与所述集成磁件的原边绕组相耦合，其特征在于该变换器采用集成磁件作为磁集成变压器；该集成磁件包括一对相对设置，并不少于3个磁柱的磁芯，磁芯上分别绕有原边绕组（Np）和副边绕组（Ns），副边绕组（Ns）全部绕在中心磁柱上，原边绕组（Np）全部绕在中心磁柱和边柱上；

进一步地，所述集成磁件适合于原边或付边串联谐振电感的谐振变换器；

进一步地，所述集成磁件至少有3个分支磁路；

进一步地，所述磁集成谐振变压器是原边绕组全部绕在两个分支磁柱上；

进一步地，所述磁集成谐振变压器是副边绕组全部绕在一个分支磁路上；

进一步地，所述磁集成谐振变压器副边绕组磁路的磁隙，小于无副边绕组磁路的磁隙；

进一步地，所述谐振电路为串联谐振或并联谐振拓扑。

本发明还提供一种DC/DC变换器,包括开关电路和磁集成谐振变换器，所述开关电路的输出端与所述磁集成谐振变换器的输入端相耦合，所述磁集成谐振变换器为前述的谐振变换器；

进一步地，所述开关电路为半桥或全桥开关电路；

进一步地，所述谐振变换器为单相谐振变换器或三相谐振变换器；

本发明还提供一种开关电源，包括交流输入模块、DC/DC变换器和直流输出模块，其特征在于，所述变换器为如前所述的DC/DC变换器。

本发明有益的技术效果是：

相比于传统设计方案，本发明将原有电路中的变压器和电感两个分立的磁件，设计成一个集成磁件，一个闭环磁路，在初级交变电流的作用下，初级交变磁场同时穿过次级绕组磁路和无绕组磁路；两个并联的独立磁路在相同的初级交变磁压IN作用下，通过调整两个分支磁路的截面积和磁阻（磁隙），得到两个分支磁路需要的磁通量；达到两个磁路的磁密Br相同的目的，由于原边绕组和付边绕组的两个分支磁路共用一个闭合磁路，导致主变换器的励磁电感增加，开关电路的励磁电流降低，电能变换效率提高；同时，集成磁件在谐振变换器电子开关关闭期间，是一个呈电感性质释放能量的整体部件，释放的剩余能量电流特征经典，谐波分量极小，开关管迅速进入零电压状态。