[实用新型]一种应用于双向DC-DC变换器中的平面变压器结构

说明书

本实用新型公开了一种应用于双向DC‑DC变换器中的平面变压器结构，属于自主无人潜航器的无线充电领域。平面变压器结构分为顶层和底层，每一层均包括原边绕组、副边绕组、原边和副边绕组对磁芯的分布电容Cmp和Cms以及原边绕组和副边绕组之间的分布电容Cw，在每一层中，分布电容Cmp和Cms与分布电容Cw并联在原边绕组和副边绕组间，顶层的原边绕组和底层的原边绕组并联，再与原边中其他绕组串联。绕组的排布方式为0.5P‑S‑P‑S‑0.5P。本实用新型一种改进的交叉绕组排布方式，相对于其它几种交叉结构在绕组损耗、漏感和分布电容上都有着更优异的表现。

技术领域

本实用新型涉及一种应用于双向DC-DC变换器中的平面变压器结构，属于自主无人潜航器的无线充电领域。

背景技术

近年来，通过采用高频隔离变压器取代传统的工频隔离变压器被普遍认为是功率转换技术的必然发展趋势。

变压器是双向DC-DC变换器中的关键器件，减小变压器的损耗和体积有助双向DC-DC变换器效率和功率密度的进一步提升，因此变压器的设计非常重要。传统的变压器体积过大，且高频工作时功率损耗较高。传统变压器已经难以满足需求，严重制约了装置整体的小型化。

平面变压器是一种以铁氧体为磁芯，呈低高度、扁平状的变压器，具有高功率密度、高效率和工作频率高等优点。与传统变压器相比，平面变压器具有扁平的外形，因此散热面积更大，散热性能更好；绕组大多采用扁平状导体，便于安装和实现绕组层的交错叠放，既可以提高窗口利用率，更大大降低了漏感，从而使得电磁干扰(EMI)小。

平面变压器按照线圈的制作工艺，一般可分为薄膜型、厚膜型和PCB型。目前应用最多的是PCB型。采用PCB板作为绕组工艺简单，配合铜箔和多层并联，通流能力与功率容量可以做到很大，应用较为广泛，特别是在低压大电流DC/DC变换器中。采用PCB板作为绕组，其几何形状及相关寄生特性可以控制在PCB制作公差内，解决了传统变压器工艺复杂的问题，而且有很好的重复性，产品外观和一致性好。综上所述，本专利设计新型的应用于双向DC-DC变换器的平面变压器结构，为设计和改善双向DC-DC变换器的性能研究提供新思路。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种应用于双向DC-DC变换器中的平面变压器结构，以解决现有技术中存在的问题。

一种应用于双向DC-DC变换器中的平面变压器结构，平面变压器结构分为顶层和底层，每一层均包括原边绕组、副边绕组、原边和副边绕组对磁芯的分布电容C_mp和C_ms以及原边绕组和副边绕组之间的分布电容C_w，在每一层中，分布电容C_mp和C_ms与分布电容C_w并联在原边绕组和副边绕组间，顶层的原边绕组和底层的原边绕组并联，再与原边中其他绕组串联。

进一步的，绕组的排布方式为0.5P-S-P-S-0.5P，其中，P代表原边绕组层，S代表副边绕组层。

本实用新型的主要优点是：本实用新型提出的一种应用于双向DC-DC变换器中的平面变压器结构，是一种改进的交叉绕组排布方式，相对于其它几种交叉结构在绕组损耗、漏感和分布电容上都有着更优异的表现，因此在交叉绕组排布方式中的选择，毫无疑问本实用新型改进交叉绕组排布方式是最优的。

附图说明

图1是平面变压器等效电路模型；

图2是四种绕组排布方式下磁动势示意图，其中，图2(a)为不交叉排布；图2(b)部分交叉排布；图2(c)为完全交叉排布；图2(d)为改进交叉排布；

图3是不同位置绕组层所受集肤效应示意图；

图4是相邻绕组层横截示意图；

具体实施方式