集成磁元件的有源鉗位正反激變換器制造技術

一種集成磁元件的有源鉗位正反激變換器，包括原邊電路（１）、包括濾波電路和整流電路的副邊整流及電容濾波電路（３）和連接該兩者的集成磁電路（２），集成磁電路（２）由至少三個磁柱的鐵芯組成，其中一根磁柱上分別纏繞有原邊繞組（Ｎｐ）和副邊繞組，形成變壓器磁路；另一磁柱上纏繞電感繞組（ＮＬ），形成電感磁路；還具有至少一個磁柱形成變壓器磁路與電感磁路的公共磁路；變壓器磁路磁柱和電感磁路的磁柱上分別設有氣隙；原邊繞組（Ｎｐ）連接變換器原邊電路（１），副邊繞組連接副邊整流及電容濾波電路（３）的整流電路，電感繞組（ＮＬ）連接副邊整流及電容濾波電路（３）的濾波電路，整流電路和濾波電路連接輸出端。本發明專利技術體積小，重量輕。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種變換器，確切的說涉及一種集成^f茲元件的有源鉗位正反激 變換器。
技術介紹
電力電子技術的飛速發展，對變換器的功率密度、效率、輸出紋波以及動 態性能不斷提出更高的要求，尤其是微處理器的飛速發展對為其供電的模塊電 源更是提出了極大的挑戰。人們在應用多種技術手段來提高模塊電源性能的同 時，越來越發現磁性元件(簡稱磁件，包括電感、變壓器)是限制變換器體積、重量、效率的一個重要因素。據美國電源制造者協會(PSMA)統計，磁件體積 在DC-DC模塊中占到總體積的20 %以上、重量占總重的30 %以上、損耗也占 有相當比例；另外，.磁件還是影響電源輸出動態性能和輸出紋波的一個重要因素。 '圖1所示是傳統的有源鉗位正反激變換器副邊為全橋整流的典型電路，變 換器具有變壓器Tl和濾波電感Ll;變換器工作時變壓器鐵心存在直流偏磁， 直流偏^l隨負載電流的增大而增大；直流偏;磁的勵;磁電流在變壓器原邊繞組 Np中流通，方向從a點流入、從b點流出；濾波電感Ll中的負載電流方向為 從e流入、從f,流出。顯然，傳統的有源鉗位正反激(FFAC)變換器中具有 變壓器及電感兩個磁性元件，根據上述可知存在所占體積、重量都較大的問題。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種減'J、體積、減輕重量的將磁元件 集成在一起的有源鉗位正反激變換器。為了解決上述問題，本專利技術采取以下技術方案一種集成磁元件的有源鉗位正反激變換器，包括有源鉗位正反激變換器原 邊電路(l)、副邊整流及電容濾波電路(3)，所述副邊整流及電容濾波電路(3)包括濾波電路和整流電路，上述原邊電路(1 )和副邊整流及電容濾波電路(3)通過集成磁電路(2)連接，所述變換器的集成磁電路(2)由至少三個磁柱的 鐵芯組成，》茲柱上分別纏繞線圈形成原邊繞組(Np)、副邊繞組和電感繞組 (NL),其中原邊繞組(Np)與副邊繞組繞在同一磁柱上，形成變壓器磁路； 電感繞組(NL)繞在另一磁柱，形成電感磁路；還具有至少一個磁柱形成變 壓器磁路與電感磁路的公共磁路；上述變壓器磁路的磁柱和電感磁路的磁柱上 分別設有氣隙；原邊繞組(Np)連接所述變換器原邊電路(1)，副邊繞組連 接上述副邊整流及電容濾波電路(3)的整流電路，電感繞組(NL)連接所述 副邊整流及電容濾波電路(3)的濾波電路，所述整流電路和濾波電路連接輸 出端。上述集成磁電路(2 )可以由開口相對的兩個E ,型鐵芯組成，原邊繞組(Np ) 和副邊繞組纏繞在一側的鐵芯上，形成變壓器石茲路；電感繞組(NL)纏繞在 另一側鐵芯上，形成電感磁路；鐵芯的中心柱連接為公共磁路，外側的兩個磁 柱上設有氣隙。所述副邊整流及電容濾波電路(3)可采用全波整流或全橋整流電路。 變換器的副邊整流及電容濾波電路(3)可由整流二極管(Dl、 D2、 D3、 D4)和濾波電容(C2)組成，所述四個整流二極管(Dl、 D2、 D3、 D4)組 成全橋整流電路；副邊繞組(Ns)的一端與第一整流二極管(Dl)的陽極、 第三整流二極管(D3)的陰極相連，另一端與第二整流二極管(D2)的陽極、 第四整流二極管(D4)的陰極相連；電感繞組(NL)與濾波電容(C2)串聯 后，與第一、二整流二極管(Dl、 D2)的陰極和第三、四整流二極管(D3、 D4)的陽才及相連。所述副邊繞組可為具有中心抽頭的三端繞組結構，為繞組(Nsl、 Ns2)。 變換器的副邊整流及電容濾波電路(3)可由整流二極管(Dl、 D2)和濾 波電容(C2)組成，上述兩個整流二極管(Dl、 D2)組成全波整流電路；副 邊繞組(Nsl、 Ns2)的首端與第一整流二極管(Dl)的陰極相連，尾端與與 第二整流二極管(D2)的陰極相連；第一、二整流二極管(Dl、 D2)的陽極 相連連接電路的輸出負極；電感繞組(NL)與濾波電容(C2)串聯后，與副 邊繞組(Nsl、 Ns2')的中心抽頭和整流二極管(Dl、 D2)的公共陽極相連；或上述副邊繞組(Nsl、 Ns2)的首端與第一整流二極管(Dl)的陽極相連， 尾端與與第二整流二極管(D2 )的陽極相連；電感繞組(NL )與濾波電容(C2 ) 串聯后，與整流二極管(Dl、 D2)的公共陰極和副邊繞組(Nsl、 Ns2)的中 間抽頭相連，同時副邊繞組(Nsl、 Ns2)的中間抽頭連接電路的輸出負極。變換器的副邊整流及電容濾波電路(3)可由四個整流MOS管和濾波電 容組成，所述四個整流MOS管組成全橋整流電路；副邊繞組的一端與第一整 流MOS管的源極、第三整流MOS管的漏極相連，另一端與第二整流MOS管 的源極、第四整流MOS管的漏極相連；電感繞組與濾波電容串聯后，與第一、 二整流MOS管的漏極和第三、四整流MOS管的源極相連。變換器的副邊整流及電容濾波電路(3)可由整流MOS管(Qsl、 Qs2) 和濾波電容(C2)組成，上述兩個整流MOS管(Qsl、 Qs2)組成全波整流 電路；副邊繞組(Nsl、 Ns2)的首端與第一整流MOS管(Qs 1 )的漏極相連， 尾端與與第二整流MOS管(Qs2)的漏極相連；第一、二整流MOS管(Qsl、 Qs 2)的源極相連連接電路的輸出負極；電感繞組(NL)與濾波電容(C2 ) 串聯后，與副邊繞組(Nsl、 Ns2)的中心抽頭和整流MOS管(Qsl、 Qs 2) 的公共源極相連；或上述副邊繞組的首端與第一整流MOS管的源極相連，尾 端與與第二整流MOS管的源極相連；電感繞組與濾波電容串聯后，與上述兩 個整流MOS管的公共漏極和副邊繞組的中間抽頭相連，同時副邊繞組的中間 抽頭連接電路的輸出負極。在所述副邊繞組和副邊整流及電容濾波電路(3)的整流電路之間還可串 聯有諧振電感(Lr)。本專利技術的有益效果為本專利技術的原邊繞組產生的直流偏》茲與電感繞組產生 的直流偏磁在集成磁元件的公共-茲路部分方向相反，趨向相互抵消；因此公共 磁路中的磁通密麾大大降低，原邊繞組產生的直流偏磁與電感繞組產生的直流 偏磁都隨負載電流的增大而增大，因此公共磁路中的磁通密度可以在不同的負 載條件下都保持較低，從而使該部分磁路可以用截面較小的磁柱實現，有效減 小了磁元件鐵心的總體積和總重量。 附圖說明圖1是傳統有源鉗位正反激變換器副邊為全橋整流電路的原理圖； 圖2是本專利技術的第一種集成》茲元件的結構示意圖； 圖3是本專利技術含有第一種集成磁元件的有源鉗位正反激變換器電路圖； 圖4是副邊為全波整流，整流管共陰極連接的有源鉗位正反激變換器原理圖；圖5是副邊為全波整流，整流管共陽極連接的有源鉗位正反激變換器原理圖；圖6是本專利技術的第二種集成石茲元件的結構示意圖；圖7是本專利技術含有第二種集成磁元件，副邊為全波整流，整流管共陰極連 接的有源鉗位正反激變換器電路圖；圖8是本專利技術含有第二種集成磁元件，副邊為全波整流，整流管共陽極連 接的有源鉗位正反激變換器電路圖；圖9是圖8所示電路用同步整流MOS管替代二極管后的電路圖；圖IO是零電壓開關有源鉗位正反激變換器的原理圖；圖11是本專利技術含有第一種集成磁元件的零電壓開關有源鉗位正反激變換 器的電路圖。具體實施方式為使本專利技術的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術作進一 步詳細的說明。圖2所示是本專利技術第一種本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種集成磁元件的有源鉗位正反激變換器，包括有源鉗位正反激變換器原邊電路（１）、副邊整流及電容濾波電路（３），所述副邊整流及電容濾波電路（３）包括濾波電路和整流電路，其特征在于：上述原邊電路（１）和副邊整流及電容濾波電路（３）通過集成磁電路（２）連接，所述變換器的集成磁電路（２）由至少三個磁柱的鐵芯組成，磁柱上分別纏繞線圈形成原邊繞組（Ｎｐ）、副邊繞組和電感繞組（ＮＬ），　其中原邊繞組（Ｎｐ）與副邊繞組繞在同一磁柱上，形成變壓器磁路；　電感繞組（ＮＬ）繞在另一磁柱， 形成電感磁路；　還具有至少一個磁柱形成變壓器磁路與電感磁路的公共磁路；　上述變壓器磁路的磁柱和電感磁路的磁柱上分別設有氣隙；　原邊繞組（Ｎｐ）連接所述變換器原邊電路（１），副邊繞組連接上述副邊整流及電容濾波電路（３）的整流 電路，電感繞組（ＮＬ）連接所述副邊整流及電容濾波電路（３）的濾波電路，所述整流電路和濾波電路連接輸出端。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳永勝，杜永生，
申請(專利權)人：北京新雷能有限責任公司，深圳市雷能混合集成電路有限公司，
類型：發明
國別省市：11[中國|北京]