集成磁元件的有源钳位正反激变换器制造技术

一种集成磁元件的有源钳位正反激变换器，包括原边电路（１）、包括滤波电路和整流电路的副边整流及电容滤波电路（３）和连接该两者的集成磁电路（２），集成磁电路（２）由至少三个磁柱的铁芯组成，其中一根磁柱上分别缠绕有原边绕组（Ｎｐ）和副边绕组，形成变压器磁路；另一磁柱上缠绕电感绕组（ＮＬ），形成电感磁路；还具有至少一个磁柱形成变压器磁路与电感磁路的公共磁路；变压器磁路磁柱和电感磁路的磁柱上分别设有气隙；原边绕组（Ｎｐ）连接变换器原边电路（１），副边绕组连接副边整流及电容滤波电路（３）的整流电路，电感绕组（ＮＬ）连接副边整流及电容滤波电路（３）的滤波电路，整流电路和滤波电路连接输出端。本发明专利技术体积小，重量轻。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种变换器，确切的说涉及一种集成^f兹元件的有源钳位正反激 变换器。
技术介绍
电力电子技术的飞速发展，对变换器的功率密度、效率、输出紋波以及动 态性能不断提出更高的要求，尤其是微处理器的飞速发展对为其供电的模块电 源更是提出了极大的挑战。人们在应用多种技术手段来提高模块电源性能的同 时，越来越发现磁性元件(简称磁件，包括电感、变压器)是限制变换器体积、重量、效率的一个重要因素。据美国电源制造者协会(PSMA)统计，磁件体积 在DC-DC模块中占到总体积的20 %以上、重量占总重的30 %以上、损耗也占 有相当比例；另外，.磁件还是影响电源输出动态性能和输出紋波的一个重要因素。 '图1所示是传统的有源钳位正反激变换器副边为全桥整流的典型电路，变 换器具有变压器Tl和滤波电感Ll;变换器工作时变压器铁心存在直流偏磁， 直流偏^l随负载电流的增大而增大；直流偏;磁的励;磁电流在变压器原边绕组 Np中流通，方向从a点流入、从b点流出；滤波电感Ll中的负载电流方向为 从e流入、从f,流出。显然，传统的有源钳位正反激(FFAC)变换器中具有 变压器及电感两个磁性元件，根据上述可知存在所占体积、重量都较大的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种减'J、体积、减轻重量的将磁元件 集成在一起的有源钳位正反激变换器。为了解决上述问题，本专利技术采取以下技术方案一种集成磁元件的有源钳位正反激变换器，包括有源钳位正反激变换器原 边电路(l)、副边整流及电容滤波电路(3)，所述副边整流及电容滤波电路(3)包括滤波电路和整流电路，上述原边电路(1 )和副边整流及电容滤波电路(3)通过集成磁电路(2)连接，所述变换器的集成磁电路(2)由至少三个磁柱的 铁芯组成，》兹柱上分别缠绕线圈形成原边绕组(Np)、副边绕组和电感绕组 (NL),其中原边绕组(Np)与副边绕组绕在同一磁柱上，形成变压器磁路； 电感绕组(NL)绕在另一磁柱，形成电感磁路；还具有至少一个磁柱形成变 压器磁路与电感磁路的公共磁路；上述变压器磁路的磁柱和电感磁路的磁柱上 分別设有气隙；原边绕组(Np)连接所述变换器原边电路(1)，副边绕组连 接上述副边整流及电容滤波电路(3)的整流电路，电感绕组(NL)连接所述 副边整流及电容滤波电路(3)的滤波电路，所述整流电路和滤波电路连接输 出端。上述集成磁电路(2 )可以由开口相对的两个E ,型铁芯组成，原边绕组(Np ) 和副边绕组缠绕在一侧的铁芯上，形成变压器石兹路；电感绕组(NL)缠绕在 另一侧铁芯上，形成电感磁路；铁芯的中心柱连接为公共磁路，外侧的两个磁 柱上设有气隙。所述副边整流及电容滤波电路(3)可采用全波整流或全桥整流电路。 变换器的副边整流及电容滤波电路(3)可由整流二极管(Dl、 D2、 D3、 D4)和滤波电容(C2)组成，所述四个整流二极管(Dl、 D2、 D3、 D4)组 成全桥整流电路；副边绕组(Ns)的一端与第一整流二极管(Dl)的阳极、 第三整流二极管(D3)的阴极相连，另一端与第二整流二极管(D2)的阳极、 第四整流二极管(D4)的阴极相连；电感绕组(NL)与滤波电容(C2)串联 后，与第一、二整流二极管(Dl、 D2)的阴极和第三、四整流二极管(D3、 D4)的阳才及相连。所述副边绕组可为具有中心抽头的三端绕组结构，为绕组(Nsl、 Ns2)。 变换器的副边整流及电容滤波电路(3)可由整流二极管(Dl、 D2)和滤 波电容(C2)组成，上述两个整流二极管(Dl、 D2)组成全波整流电路；副 边绕组(Nsl、 Ns2)的首端与第一整流二极管(Dl)的阴极相连，尾端与与 第二整流二极管(D2)的阴极相连；第一、二整流二极管(Dl、 D2)的阳极 相连连接电路的输出负极；电感绕组(NL)与滤波电容(C2)串联后，与副 边绕组(Nsl、 Ns2')的中心抽头和整流二极管(Dl、 D2)的公共阳极相连；或上述副边绕组(Nsl、 Ns2)的首端与第一整流二极管(Dl)的阳极相连， 尾端与与第二整流二极管(D2 )的阳极相连；电感绕组(NL )与滤波电容(C2 ) 串联后，与整流二极管(Dl、 D2)的公共阴极和副边绕组(Nsl、 Ns2)的中 间抽头相连，同时副边绕组(Nsl、 Ns2)的中间抽头连接电路的输出负极。变换器的副边整流及电容滤波电路(3)可由四个整流MOS管和滤波电 容组成，所述四个整流MOS管组成全桥整流电路；副边绕组的一端与第一整 流MOS管的源极、第三整流MOS管的漏极相连，另一端与第二整流MOS管 的源极、第四整流MOS管的漏极相连；电感绕组与滤波电容串联后，与第一、 二整流MOS管的漏极和第三、四整流MOS管的源极相连。变换器的副边整流及电容滤波电路(3)可由整流MOS管(Qsl、 Qs2) 和滤波电容(C2)组成，上述两个整流MOS管(Qsl、 Qs2)組成全波整流 电路；副边绕组(Nsl、 Ns2)的首端与第一整流MOS管(Qs 1 )的漏极相连， 尾端与与第二整流MOS管(Qs2)的漏极相连；第一、二整流MOS管(Qsl、 Qs 2)的源极相连连接电路的输出负极；电感绕组(NL)与滤波电容(C2 ) 串联后，与副边繞组(Nsl、 Ns2)的中心抽头和整流MOS管(Qsl、 Qs 2) 的公共源极相连；或上述副边绕组的首端与第一整流MOS管的源极相连，尾 端与与第二整流MOS管的源极相连；电感绕組与滤波电容串联后，与上述两 个整流MOS管的公共漏极和副边绕组的中间抽头相连，同时副边绕組的中间 抽头连接电路的输出负极。在所述副边绕组和副边整流及电容滤波电路(3)的整流电路之间还可串 联有谐振电感(Lr)。本专利技术的有益效果为本专利技术的原边绕组产生的直流偏》兹与电感绕组产生 的直流偏磁在集成磁元件的公共-兹路部分方向相反，趋向相互抵消；因此公共 磁路中的磁通密麾大大降低，原边绕组产生的直流偏磁与电感绕组产生的直流 偏磁都随负载电流的增大而增大，因此公共磁路中的磁通密度可以在不同的负 载条件下都保持较低，从而使该部分磁路可以用截面较小的磁柱实现，有效减 小了磁元件铁心的总体积和总重量。 附图说明图1是传统有源钳位正反激变换器副边为全桥整流电路的原理图； 图2是本专利技术的第一种集成》兹元件的结构示意图； 图3是本专利技术含有第一种集成磁元件的有源钳位正反激变换器电路图； 图4是副边为全波整流，整流管共阴极连接的有源钳位正反激变换器原理图；图5是副边为全波整流，整流管共阳极连接的有源钳位正反激变换器原理图；图6是本专利技术的第二种集成石兹元件的结构示意图；图7是本专利技术含有第二种集成磁元件，副边为全波整流，整流管共阴极连 接的有源钳位正反激变换器电路图；图8是本专利技术含有第二种集成磁元件，副边为全波整流，整流管共阳极连 接的有源钳位正反激变换器电路图；图9是图8所示电路用同步整流MOS管替代二极管后的电路图；图IO是零电压开关有源钳位正反激变换器的原理图；图11是本专利技术含有第一种集成磁元件的零电压开关有源钳位正反激变换 器的电路图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一 步详细的说明。图2所示是本专利技术第一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成磁元件的有源钳位正反激变换器，包括有源钳位正反激变换器原边电路（１）、副边整流及电容滤波电路（３），所述副边整流及电容滤波电路（３）包括滤波电路和整流电路，其特征在于：上述原边电路（１）和副边整流及电容滤波电路（３）通过集成磁电路（２）连接，所述变换器的集成磁电路（２）由至少三个磁柱的铁芯组成，磁柱上分别缠绕线圈形成原边绕组（Ｎｐ）、副边绕组和电感绕组（ＮＬ），　其中原边绕组（Ｎｐ）与副边绕组绕在同一磁柱上，形成变压器磁路；　电感绕组（ＮＬ）绕在另一磁柱， 形成电感磁路；　还具有至少一个磁柱形成变压器磁路与电感磁路的公共磁路；　上述变压器磁路的磁柱和电感磁路的磁柱上分别设有气隙；　原边绕组（Ｎｐ）连接所述变换器原边电路（１），副边绕组连接上述副边整流及电容滤波电路（３）的整流 电路，电感绕组（ＮＬ）连接所述副边整流及电容滤波电路（３）的滤波电路，所述整流电路和滤波电路连接输出端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈永胜，杜永生，
申请(专利权)人：北京新雷能有限责任公司，深圳市雷能混合集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]