一種磁集成雙端變換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的實(shí)施例公開了一種具有集成變壓器一個(gè)三磁柱磁芯的集成磁件，僅在第二磁柱和第二磁柱上分別設(shè)置有儲(chǔ)能氣隙，集成磁件包括原邊繞組、第一副邊繞組以及第二副邊繞組，原邊繞組和第一副邊繞組共同繞于第一磁柱，第二副邊繞組繞于第二磁柱且流過總的輸出電流；一個(gè)作用于原邊繞組雙端對(duì)稱工作的逆變電路；一組同步整流管，其門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別和雙端對(duì)稱工作的逆變電路的一組功率開關(guān)管的門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)工作。本發(fā)明提供的磁集成雙端變換器能夠減小繞組損耗和原、副邊的漏感，實(shí)現(xiàn)能量的高效變換。
【專利說明】一種磁集成雙端變換器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有集成變壓器和電感器功能的磁集成雙端變換器。
【背景技術(shù)】
[0002]在寬范圍輸入電壓的直流變換器應(yīng)用場(chǎng)合，根據(jù)功率等級(jí)的要求，可選用單端變換器(如反激變換器、正激變換器等)或雙端變換器(如半橋變換器、全橋變換器、推挽變換器等)作為主功率拓?fù)洹?br> [0003]附圖1所示為現(xiàn)有的一種磁集成半橋變換器，集成磁件采用EE型磁芯，繞組Np和繞組Ns繞在EE型磁芯的中柱以構(gòu)成變壓器，繞組Nu和繞組隊(duì)2分別繞在EE型磁芯的邊柱以構(gòu)成電感。
[0004]發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在繞組損耗大，漏感大的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種磁集成雙端變換器，能夠減小繞組損耗和原、副邊的漏感，實(shí)現(xiàn)能量的高效變換。
[0006]本發(fā)明的實(shí)施例提供的一種磁集成雙端變換器，包括:
[0007]一雙端對(duì)稱工作的逆變電路作用于原邊繞組；
[0008]一個(gè)三磁柱磁芯的集成磁件至少包含三個(gè)繞組和一個(gè)儲(chǔ)能氣隙，其中原邊繞組和第一副邊繞組共同繞于第一磁柱，第二副邊繞組繞于第二磁柱且流過總的輸出電流；
[0009]一組同步整流管，其門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別和所述雙端對(duì)稱工作的逆變電路的一組功率開關(guān)管的門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)工作。
[0010]本發(fā)明的實(shí)施例提供的另一種磁集成雙端變換器，包括:
[0011]一雙端對(duì)稱工作的逆變電路作用于原邊繞組；
[0012]一個(gè)三磁柱磁芯的集成磁件至少包含三個(gè)繞組和一個(gè)儲(chǔ)能氣隙，其中原邊繞組和第一副邊繞組共同繞于第二磁柱和第三磁柱，第二副邊繞組繞于第二磁柱且流過總的輸出電流；
[0013]一組同步整流管，其門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別和所述雙端對(duì)稱工作的逆變電路的一組功率開關(guān)管的門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)工作。
[0014]由本發(fā)明的實(shí)施例提供的技術(shù)方案可知，通過將原邊繞組和第一副邊繞組繞制在相同的磁柱上，并使用同步整流管替代現(xiàn)有技術(shù)中的整流二極管，可以降低開關(guān)器件的導(dǎo)通損耗，起到對(duì)副邊繞組的零壓降鉗位作用；這樣可以采用最少的原邊繞組來實(shí)現(xiàn)原邊能量到副邊的傳遞，減小繞組損耗和原、副邊的漏感，實(shí)現(xiàn)能量的高效變換。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)現(xiàn)有技術(shù)及本發(fā)明實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹。
[0016]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一種磁集成半橋變換器；
[0017]圖2為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種磁集成半橋變換器；
[0018]圖3為對(duì)本發(fā)明實(shí)施例一提供的磁集成雙端變換器集成磁件的分析示意圖；
[0019]圖4為本發(fā)明實(shí)施例一提供的磁集成半橋變換器的工作波形示意圖；
[0020]圖5為本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種磁集成半橋變換器；
[0021]圖6為本發(fā)明實(shí)施例二提供的磁集成半橋變換器的工作波形示意圖；
[0022]圖7為本發(fā)明實(shí)施例三提供的一種磁集成半橋變換器；
[0023]圖8為本發(fā)明的實(shí)施例提供的一種磁集成全橋變換器；
[0024]圖9為本發(fā)明的實(shí)施例提供的一種磁集成推挽變換器；
[0025]圖10為當(dāng)副邊繞組同時(shí)為一匝時(shí)，本發(fā)明的實(shí)施例提供的一種磁集成雙端變換器的不意圖；
[0026]圖11為當(dāng)副邊繞組同時(shí)為一匝時(shí)，本發(fā)明的實(shí)施例提供的另一種磁集成雙端變換器的不意圖；
[0027]圖12為本發(fā)明實(shí)施例四提供的一種磁集成半橋變換器。
【具體實(shí)施方式】
[0028]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案、及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明提供的技術(shù)方案進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0029]本發(fā)明的實(shí)施例提供的一種磁集成雙端變換器，包括:
[0030]一雙端對(duì)稱工作的逆變電路作用于原邊繞組；
[0031]一個(gè)三磁柱磁芯的集成磁件至少包含三個(gè)繞組和一個(gè)儲(chǔ)能氣隙，其中原邊繞組和第一副邊繞組繞于第一磁柱，第二副邊繞組繞于第二磁柱且流過總的輸出電流；
[0032]一組同步整流管，其門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別和所述雙端對(duì)稱工作的逆變電路的一組功率開關(guān)管的門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)工作。
[0033]其中，雙端對(duì)稱工作的逆變電路可以為半橋逆變電路、全橋逆變電路或推挽電路中任一種。當(dāng)雙端對(duì)稱工作的逆變電路為半橋逆變電路時(shí)，本發(fā)明的實(shí)施例提供的磁集成雙端變換器又可稱為磁集成半橋變換器；同樣，當(dāng)雙端對(duì)稱工作的逆變電路為全橋逆變電路或推挽電路時(shí)，本發(fā)明的實(shí)施例提供的磁集成雙端變換器對(duì)應(yīng)又可稱為磁集成全橋變換器或磁集成推挽變換器。
[0034]以雙端對(duì)稱工作的逆變電路為半橋逆變電路為例，本發(fā)明的實(shí)施例提供的磁集成雙端變換器可以有如下的具體結(jié)構(gòu)。
[0035]實(shí)施例一
[0036]參見附圖2，本實(shí)施例一的磁集成半橋變換器，其原邊的半橋逆變電路包括分壓電容Cp C2和功率開關(guān)管S1、S2。其集成磁件包含一個(gè)EE型磁芯，所述EE型磁芯包括三個(gè)繞組和兩個(gè)儲(chǔ)能氣隙。其中原邊繞組Np和第一副邊繞組Nsl繞于第一磁柱1，第二副邊繞組Ns2繞于第二磁柱2，第二磁柱2上設(shè)置有儲(chǔ)能氣隙1，第三磁柱3上設(shè)置有儲(chǔ)能氣隙2。原邊繞組Np兩端分別連接半橋逆變電路的功率開關(guān)管Sp S2橋臂的連接點(diǎn)A和分壓電容CpC2的連接點(diǎn)B。[0037]第一副邊繞組Nsl、第二副邊繞組Ns2、輸出濾波電容C。和第一同步整流管SR1構(gòu)成副邊的一功率電路；第二副邊繞組Ns2、輸出濾波電容C。和第二同步整流管SR2構(gòu)成副邊的另一功率回路。第一同步整流管SR1和第一副邊繞組Nsl的串聯(lián)支路和第二同步整流管SR2并聯(lián)，在第二副邊繞組Ns2流過的電流為同步整流管SR1和SR2的電流之和。
[0038]參見附圖3和附圖4，根據(jù)對(duì)稱半橋的工作原理，原邊的功率開關(guān)管S1和S2在相位交錯(cuò)180°的驅(qū)動(dòng)電壓Vgl和Vg2作用下，將在原邊繞組Np兩端形成方波逆變電壓Vab ;副邊的同步整流管SR1和SR2的驅(qū)動(dòng)電壓分別為Vgsl和Vgs2，其中，Vgsl和Vg2互補(bǔ)工作，Vgs2和Vgl互補(bǔ)工作。因此，電路的工作過程可以分為四個(gè)階段:
[0039]階段Utft1]:原邊的功率開關(guān)管S1導(dǎo)通，S2截止，副邊的同步整流管SR1導(dǎo)通，SR2截止。加在原邊繞組Np兩端的電壓為Vin/2，原邊繞組所在的第一磁柱I的O1線性上升，其他兩磁柱的磁通Φ2、Φ3也相應(yīng)的上升。第一副邊繞組Nsl的電流iSK1等于第二副邊繞組Ns2的電流
[0040]階段2[t「t2]:原邊的功率開關(guān)管Sp S2均截止，副邊的同步整流管SR。SR2均導(dǎo)通。原邊繞組電流ip為零。第一副邊繞組Nsl被SR1和SR2短路，使得繞在第一磁柱I的繞組％和Nsl的電壓均為零，磁通O1保持不變，第二磁柱2的磁通下降量等于第三磁柱3的磁通上升量。兩副邊同步整流管均導(dǎo)通，流過SR1的電流iSK1轉(zhuǎn)移一部分到SR2,電流之和等
于i out ?
[0041]階段3[t2_t3]:原邊的功率開關(guān)管S2導(dǎo)通，S1截止，副邊的同步整流管SR2導(dǎo)通，SR1截止。加在原邊繞組Np兩端的電壓為_Vin/2，原邊繞組所在的第一磁柱I的O1線性下降，其他兩磁柱的磁通Φ2、Φ3也相應(yīng)的下降。第二副邊繞組Ns2的電流全部流過同步整流管SR2。
[0042]階段4[t3_t4]:原邊的功率開關(guān)管Sp S2均截止，副邊的同步整流管SR。SR2均導(dǎo)通。原邊繞組電流ip為零。第一副邊繞組Nsl被SR1和SR2短路，使得繞在第一磁柱I的繞組％和Nsl的電壓均為零，磁通O1保持不變，第二磁柱2的磁通下降量等于第三磁柱3的磁通上升量。兩副邊同步整流管均導(dǎo)通，流過SR2的電流iSK2轉(zhuǎn)移一部分到SR1,電流之和等
于i out ?
[0043]根據(jù)磁通連續(xù)性，可以推導(dǎo)出輸入輸出電壓轉(zhuǎn)換比:
[0044]
【權(quán)利要求】
1.一種磁集成雙端變換器，其特征在于，包括: 一個(gè)三磁柱磁芯的集成磁件，僅在第二磁柱和第二磁柱上分別設(shè)置有儲(chǔ)能氣隙，所述集成磁件包括原邊繞組、第一副邊繞組以及第二副邊繞組，所述原邊繞組和所述第一副邊繞組共同繞于第一磁柱，所述第二副邊繞組繞于第二磁柱且流過總的輸出電流； 一個(gè)作用于所述原邊繞組雙端對(duì)稱工作的逆變電路； 一組同步整流管，其門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別和所述雙端對(duì)稱工作的逆變電路的一組功率開關(guān)管的門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)工作。
2.如權(quán)利要求2所述的磁集成雙端變換器，其特征在于，所述第一副邊繞組和/或所述第二副邊繞組的匝數(shù)為一匝。
3.如權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述的磁集成雙端變換器，其特征在于，所述雙端對(duì)稱工作的逆變電路為如下任一種:半橋逆變電路、全橋逆變電路或推挽電路。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的磁集成雙端變換器，其特征在于，所述磁芯為EE型磁芯，所述第一磁柱為位于所述EE型磁芯兩側(cè)的其中一個(gè)磁柱,所述第二磁柱為位于所述EE型磁芯兩側(cè)的另一個(gè)磁柱，所述第三磁柱為位于所述EE型磁芯中間一個(gè)磁柱。
【文檔編號(hào)】H02M3/335GK103762853SQ201410045276
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2010年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2010年1月19日
【發(fā)明者】盧增藝, 朱勇發(fā), 白亞東, 陳為, 晉兆國 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司