本發(fā)明屬于新能源汽車領(lǐng)域，尤其涉及一種用于新能源汽車的平面變壓器磁集成串并聯(lián)電源系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平的不斷提高，汽車的保有量持續(xù)攀升。因此，大力發(fā)展電動(dòng)汽車這類新能源汽車，既能夠加快燃油替代，減少汽車尾氣排放，又可保障能源安全、促進(jìn)節(jié)能減排、防治大氣污染，對(duì)推動(dòng)我國(guó)從汽車大國(guó)邁向汽車強(qiáng)國(guó)具有重要意義。電動(dòng)汽車是用電能作為汽車前進(jìn)的動(dòng)力，它需要車載DC/DC電源把鋰電池或鉛酸電池的能量轉(zhuǎn)化成汽車驅(qū)動(dòng)器需要的電能，驅(qū)動(dòng)汽車。因此車載電源是電動(dòng)汽車的必備關(guān)鍵的設(shè)備。未來(lái)車載DC/DC的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)是寬電壓輸入280VDC-880VDC，具備CAN通訊功能，以及隔離的使能控制信號(hào)，關(guān)鍵器件如電解電容、MOS、整流管、續(xù)流管、核心的控制芯片都須是汽車級(jí)，同時(shí)變壓器設(shè)計(jì)工藝未來(lái)必然是平板變壓器方式。市場(chǎng)上也有不少類似的電源產(chǎn)品，通常采用正激有源箝位或全橋移相的方案，這些方案有下列問(wèn)題：對(duì)電池包電壓的適應(yīng)性較差，在電池充滿電和放電過(guò)程中，電池包的輸出電壓會(huì)發(fā)生很大變化，一般只能適應(yīng)400-700V電壓輸入,因此前期產(chǎn)品在市場(chǎng)上應(yīng)用,會(huì)出現(xiàn)很多車載電源損壞的問(wèn)題,究其原因都是因?yàn)檐囕v啟停時(shí)候,產(chǎn)生的瞬間高壓擊穿電源MOS管所致；效率較低，特別是當(dāng)高壓電池包的電壓變化時(shí)，效率變化較大，有的低壓輸入時(shí)效率很低，有的高壓輸入效率很低；可靠性較低，由于原有電源的方案不能實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)，所以電源中的功率管在開(kāi)關(guān)過(guò)程中的應(yīng)力很高，導(dǎo)致功率管的可靠性大大降低；大電流發(fā)熱問(wèn)題也是其中很重要的問(wèn)題，熱量比較集中而且不容易散熱。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的輸出大電流發(fā)熱、發(fā)熱集中、散熱效果不好效率低下和可靠性差的缺陷，提供了一種用于新能源汽車的平面變壓器磁集成串并聯(lián)電源系統(tǒng)，本發(fā)明有效地解決了熱的問(wèn)題、提高了電源系統(tǒng)效率，減小了汽車 震動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)，大大提高了產(chǎn)品的可靠性。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

一種用于新能源汽車的平面變壓器磁集成串并聯(lián)電源系統(tǒng)，所述平面變壓器磁集成串并聯(lián)電源系統(tǒng)為L(zhǎng)LC諧振轉(zhuǎn)換器，所述LLC諧振轉(zhuǎn)換器包括一個(gè)帶MOSFET管的控制器、一個(gè)諧振網(wǎng)絡(luò)、一個(gè)整流器網(wǎng)絡(luò)和濾波網(wǎng)絡(luò)，所述諧振網(wǎng)絡(luò)包括兩個(gè)諧振電容、四個(gè)鉗位二極管和兩個(gè)變壓器，所述整流網(wǎng)絡(luò)包括兩組并聯(lián)的MOSFET管同步整流器，所述濾波網(wǎng)絡(luò)由并聯(lián)的濾波電容組成。

優(yōu)選地，所述變壓器為磁集成平面變壓器，所述變壓器為磁集成平面變壓器，所述磁集成平面變壓器包括磁芯、上絕緣環(huán)氧板、下絕緣環(huán)氧板、原邊繞組線圈、次邊輸出繞組和變壓器繞組引出線，所述上絕緣環(huán)氧板、原邊繞組線圈、次邊輸出繞組和下絕緣環(huán)氧板依次設(shè)置在所述磁芯上，所述原邊繞組線圈兩端的引線分別與次邊輸出繞組的引線連接后繼續(xù)延伸形成變壓器繞組引出線。

優(yōu)選地，所述兩個(gè)磁集成變壓器一次側(cè)串聯(lián)，二次側(cè)先并聯(lián)后再串聯(lián)。

優(yōu)選地，所述變壓器采用平板工藝制作。

優(yōu)選地，所述MOSFET管同步整流器包括三個(gè)并聯(lián)的低壓MOSFET管。

優(yōu)選地，所述磁芯包括上磁芯和下磁芯，所述上磁芯和下磁芯通過(guò)引力吸附在一起，所述上磁芯和下磁芯均包括底座、芯柱和外環(huán)，所述芯柱位于底座端面的中心，所述外環(huán)位于底座端面的邊緣，所述原邊繞組線圈、次邊輸出繞組和絕緣環(huán)氧板均套在芯柱上；所述外環(huán)上開(kāi)有供線圈與外界連通的開(kāi)口。

優(yōu)選地，所述次邊輸出繞組為印制在PCB板上的線圈所形成的繞組線板。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明減少了磁性元器件的數(shù)量，同時(shí)也笨重的變壓器等磁性元器件的高度盡量降低，也增強(qiáng)了磁性元器件的散熱，提高了電源系統(tǒng)效率，減小了汽車震動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)，大大提高了電源在復(fù)雜工作條件下的適應(yīng)能力和可靠性。

附圖說(shuō)明

如圖1所示為本發(fā)明提供的一種用于新能源汽車的平面變壓器磁集成串并聯(lián)電源系統(tǒng)的電路原理圖；

如圖2所示為本發(fā)明提供的一種磁集成平面變壓器的拆分結(jié)構(gòu)示意圖；

如圖3所示為本發(fā)明提供的一種磁集成平面變壓器的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。

結(jié)合圖1對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，該電路是一種用于新能源汽車的平面變壓器磁集成串并聯(lián)電源系統(tǒng)的電路，該電路主要為L(zhǎng)LC諧振電路，包括一個(gè)帶MOSFET管的控制器、一個(gè)諧振網(wǎng)絡(luò)、一個(gè)整流器網(wǎng)絡(luò)和濾波網(wǎng)絡(luò)。

結(jié)合圖2對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，本發(fā)明所用的變壓器為磁集成平面變壓器，包括磁芯1、絕緣環(huán)氧板2、原邊繞組線圈3、次邊輸出繞組4、絕緣環(huán)氧板5、磁芯6和變壓器繞組引出線11，磁芯1和磁芯6均包括芯柱8、底座和外環(huán)(底座和外環(huán)圖中未示出)；絕緣環(huán)氧板5、次邊輸出繞組4、原邊繞組線圈3、絕緣環(huán)氧板5一次套在芯柱8和芯柱10上連接置于磁芯1和磁芯6內(nèi)；絕緣環(huán)氧板2和絕緣環(huán)氧板5分別設(shè)置在磁芯1和原邊繞組線圈3、磁芯6和次邊輸出繞組4之間；次邊輸出繞組4采用PCB制作工藝制作而成，把繞組線圈印制在PCB板上，形成并聯(lián)的PCB繞組線板。

結(jié)合圖3對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，如圖3所示為磁集成平面變壓器的整體結(jié)構(gòu)示意圖，兩個(gè)磁芯芯柱相對(duì)的兩個(gè)端面為兩個(gè)磁芯的接觸面，兩個(gè)磁芯通過(guò)吸引力連接，變壓器繞組引出線11包括原邊繞組線圈引出線7和次邊輸出繞組引出線9，原邊繞組線圈引出線7通過(guò)次邊輸出繞組連接次邊輸出繞組引出線9。

本發(fā)明的電路原理圖中，帶MOSFET管的控制器包括兩個(gè)串聯(lián)的MOSFET管Q6、Q7，一端接地一端接高電平，兩個(gè)MOSFET管Q6、Q7起開(kāi)關(guān)作用。諧振網(wǎng)絡(luò)包括兩個(gè)諧振電容C139和C140、四個(gè)鉗位二極管D24、D44、D32、D45和兩個(gè)變壓器T1和T3，諧振電容139和C140串聯(lián)之后和兩個(gè)MOSFET管Q6、Q7連接，四個(gè)鉗位二極管D24和D44、D32和D45兩兩并聯(lián)然后再串聯(lián)，串聯(lián)之后和兩個(gè)MOSFET管Q6、Q7連接，兩個(gè)諧振電容C139、C140之間和串聯(lián)的鉗位二極管之間連接，兩個(gè)變壓器T1、T3的一次側(cè)T1-A、T3-A串聯(lián)，二次側(cè)T1-B和T3-B、T1-C和T3-C并聯(lián)。本發(fā)明使用了磁集成的變壓器T1、T3，將諧振電感集成在平面變壓器中，這樣節(jié)約了PCB的面積、減小了變壓器的體積并提高了功率密度，鉗位二極管起保護(hù)電路的的作用，變壓器的連接方式解決了輸出電流大而集中在一個(gè)變壓器時(shí)熱過(guò)于集中的問(wèn)題，一方面解決了散熱問(wèn)題，另一方面也提高了電源的效率。整流器網(wǎng)絡(luò)包括兩組三個(gè)并聯(lián)相接的MOSFET管組成的整流 器，同步整流，兩組并聯(lián)的MOSFET管分別為Q31、Q32、Q33和Q28、Q29、Q30，采用低壓MOSFET管代替?zhèn)鹘y(tǒng)的肖特基整流二極管，大大降低了輸出側(cè)的導(dǎo)通壓降而提高了效率，這兩組分別連接于變壓器的二次側(cè)T1-B、T3-B和T1-C、T3-C。濾波網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)并聯(lián)相接的濾波電容，C27、C25、C22、C170、C33等并聯(lián)濾波，將高頻方波濾成直流輸出。實(shí)測(cè)電源整機(jī)在額定電壓輸入、輸出滿額條件下，效率＞96％。

本實(shí)施例的工作原理如下：

電壓通過(guò)主功率MOSFET管到諧振網(wǎng)絡(luò)，平面變壓器將次邊輸出繞組(T1B、T3B、T1C、T3C)采用PCB制作工藝，盡量減小輸出繞組的厚度，而調(diào)節(jié)原邊繞組線包與次邊PCB的距離來(lái)調(diào)節(jié)變壓器所需要的漏感，從而調(diào)節(jié)LLC諧振電感，這樣就達(dá)到了諧振電感和變壓器磁集成的目的。由于輸出電流較大，通過(guò)兩個(gè)變壓器的原邊串聯(lián)、次邊并聯(lián)的方式，將大輸出電流由兩個(gè)變壓器共同輸出，使熱量平均分布在兩個(gè)變壓器中，整流器網(wǎng)絡(luò)通過(guò)并聯(lián)同步整流大大降低了輸出側(cè)導(dǎo)通壓降，這樣也提高了電源的效率，最后通過(guò)濾波網(wǎng)絡(luò)將高頻方波慮成直流，然后輸出。

以上，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。