一种基于阵列式磁集成元件的模块化软开关电路结构及设备制造技术

本发明专利技术公开了一种基于阵列式磁集成元件的模块化软开关电路结构及设备，电路结构包括输入滤波电路模块、全桥逆变模块、阵列式磁集成变压器、全桥整流模块和后级闭环调节电路模块；所述输入滤波电路模块的输出端连接全桥逆变模块，多个所述全桥逆变模块在输入端并联，输出端分别串联磁集成变压器，用于实现DC

【技术实现步骤摘要】
一种基于阵列式磁集成元件的模块化软开关电路结构及设备


[0001]本专利技术属于模块化软开关
，涉及一种基于阵列式磁集成元件的模块化软开关电路结构及设备。

技术介绍

[0002]常用的软开关电路拓扑大致可分为两类：移相类软开关拓扑与谐振类软开关拓扑。现今的移相类拓扑较难满足如今大功率隔离电源高频高功率密度的需求，主要原因有以下几点：
①
与利用负载电流实现软开关的超前臂不同，滞后臂的ZVS开启即使依赖辅助电路也难以快速实现；
②
目前所有的移相类拓扑都存在无法传递能量的原边环流状态，这会带来极大的环流损耗；
③
大部分移相类拓扑的变压器工作在CCM工作模式，使得副边整流器件无法实现ZCS关断，因此限制了变换器的开关频率。即便是能实现副边整流器件ZCS关断的ZVZCS PSFB拓扑，也无法实现滞后臂的ZVS开启。因此，不利于应用于3kW以下功率级别的场合；
④
为使一个变压器传递能量，至少需要四个原边开关管，因此，不符合高功率密度的需求。谐振类软开关拓扑目前也存在一些缺陷，例如频率变化范围大、宽负载范围内平均效率低、输入电压范围窄、保持时间短等。并且，由于其开关频率在谐振频率附近，电力电子领域的状态空间平均法无法应用；基波近似法和扩展函数法也不够准确，状态轨迹法难以进行理论计算，导致功率级的环路模型较难准确建立，环路补偿较为困难，增加了设计难度，延长了电源的研制周期。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于解决现有技术中大功率隔离电源的体积和重量无法达到平衡，研发周期长并且研发成本高的问题，提供一种基于阵列式磁集成元件的模块化软开关电路结构及设备。
[0004]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0005]一种基于阵列式磁集成元件的模块化软开关电路结构，包括输入滤波电路模块、全桥逆变模块、阵列式磁集成变压器、全桥整流模块和后级闭环调节电路模块；所述输入滤波电路模块的输出端连接全桥逆变模块，多个所述全桥逆变模块在输入端并联，输出端分别串联磁集成变压器，用于实现DC
‑
AC变换；阵列式磁集成变压器包括多个磁集成变压器，磁集成变压器的原边绕组连接全桥逆变模块的输出端，副边绕组连接全桥整流模块的输入端，所述后级闭环调节电路模块连接全桥整流模块的输出端。
[0006]本专利技术的进一步改进在于：
[0007]所述输入滤波电路包括串联的共模滤波器和差模滤波器，差模滤波器的输出端与全桥逆变模块的输入端相连接。
[0008]所述输入滤波电路模块与全桥逆变模块之间设置有输入电容。
[0009]所述全桥逆变模块包括组成第一桥臂的MOS管S11和MOS管S21、组成第二桥臂的MOS管S31和MOS管S41以及电容C
11
～C
41
，所述电容C
11
与MOS管S11并联，所述电容C
21
与MOS管
S21并联，所述电容C
31
与MOS管S31并联，所述电容C
41
与MOS管S41并联；所述第一桥臂与第二桥臂的中点引出作为全桥逆变模块的输出端。
[0010]所述全桥逆变模块中第二桥臂的中点与谐振电容C
r1
相连接。
[0011]所述磁集成变压器包括谐振电感与功率变压器，所述谐振电感L
r1
与功率变压器的原边绕组串联，串联后的电路与原边全桥逆变模块的输出端相连接，功率变压器的副边绕组接入全桥整流模块的输入端。
[0012]所述全桥整流模块为四个整流二极管连接形成的桥式整流电路。
[0013]所述全桥整流模块的输出端并联电容C
b
。
[0014]所述后级闭环调节电路采用非隔离式的升/降压变换器，实现变换调节。
[0015]一种电子设备，采用如前项任一项所述的基于阵列式磁集成元件的模块化软开关电路结构。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0017]本专利技术提出了一种基于阵列式磁集成元件的模块化软开关电路结构，通过采用模块化构建的方式设计模块化软开关电路，包括输入滤波电路模块、全桥逆变模块、阵列式磁集成变压器、全桥整流模块和后级闭环调节电路模块，能够大幅度减小产品的体积和重量，从而提高产品的功率密度，降低研制成本，使产品更具市场竞争力。同时，模块化设计优化了研制过程，并且缩短了产品的研制周期。
[0018]进一步的，通过采用阵列式平面磁集成变压器，相较于普通的线绕磁元件和平面磁元件，具有电感量参数一致性高、体积小并且功率密度高的优点。
附图说明
[0019]为了更清楚的说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0020]图1为本专利技术的模块化软开关电路整体架构图；
[0021]图2为本专利技术中全桥逆变模块电路结构图。
具体实施方式
[0022]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0023]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0025]在本专利技术实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0026]此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
[0027]在本专利技术实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于阵列式磁集成元件的模块化软开关电路结构，其特征在于，包括输入滤波电路模块、全桥逆变模块、阵列式磁集成变压器、全桥整流模块和后级闭环调节电路模块；所述输入滤波电路模块的输出端连接全桥逆变模块，多个所述全桥逆变模块在输入端并联，输出端分别串联磁集成变压器，用于实现DC
‑
AC变换；阵列式磁集成变压器包括多个磁集成变压器，磁集成变压器的原边绕组连接全桥逆变模块的输出端，副边绕组连接全桥整流模块的输入端，所述后级闭环调节电路模块连接全桥整流模块的输出端。2.如权利要求1所述的一种基于阵列式磁集成元件的模块化软开关电路结构，其特征在于，所述输入滤波电路包括串联的共模滤波器和差模滤波器，差模滤波器的输出端与全桥逆变模块的输入端相连接。3.如权利要求1所述的一种基于阵列式磁集成元件的模块化软开关电路结构，其特征在于，所述输入滤波电路模块与全桥逆变模块之间设置有输入电容。4.如权利要求1所述的一种基于阵列式磁集成元件的模块化软开关电路结构，其特征在于，所述全桥逆变模块包括组成第一桥臂的MOS管S11和MOS管S21、组成第二桥臂的MOS管S31和MOS管S41以及电容C
11
～C
41
，所述电容C
11
与MOS管S11并联，所述电容C
21
与MOS管S21并联，所述电容C...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鑫，杨阳，张新平，宋丹，廖岩，
申请(专利权)人：西安微电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：