專利名稱：一種磁集成雙端變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
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)：
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)?。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 分別繞在EE型磁芯的邊柱 以構(gòu)成電感。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
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。本發(fā)明的實(shí)施例提供的一種磁集成雙端變換器，包括一雙端對(duì)稱工作的逆變電路作用于原邊繞組；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；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。本發(fā)明的實(shí)施例提供的另一種磁集成雙端變換器，包括一雙端對(duì)稱工作的逆變電路作用于原邊繞組；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；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。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(lái)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。


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。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一種磁集成半橋變換器；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；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；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；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；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；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；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；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；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 器的示意圖；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 換器的示意圖；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)施例方式為使本發(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。本發(fā)明的實(shí)施例提供的一種磁集成雙端變換器，包括一雙端對(duì)稱工作的逆變電路作用于原邊繞組；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；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。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。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)。實(shí)施例一參見附圖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Si、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S” S2橋臂的連接點(diǎn)A和分壓電容C” C2的連接點(diǎn)B。
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。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1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i。ut。階段2[t「t2]原邊的功率開關(guān)管Si、S2均截止，副邊的同步整流管SRp 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1的繞 組乂和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 iout0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1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i。ut全部流過同步 整流管SR2。階段4[t3_t4]原邊的功率開關(guān)管Si、S2均截止，副邊的同步整流管SRp 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1的繞 組乂和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 iout0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 V0 Nsl D
權(quán)利要求
一種磁集成雙端變換器，其特征在于，包括一雙端對(duì)稱工作的逆變電路作用于原邊繞組；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；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1所述的磁集成雙端變換器，其特征在于，在第二磁柱和第三磁柱上分 別設(shè)置有儲(chǔ)能氣隙。
3.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。
4.如權(quán)利要求1所述的磁集成雙端變換器，其特征在于，僅在第三磁柱上設(shè)置有儲(chǔ)能 氣隙，且所述第一副邊繞組的匝數(shù)為所述第二副邊繞組匝數(shù)的兩倍。
5.如權(quán)利要求4所述的磁集成雙端變換器，其特征在于，在所述第三磁柱上增加一第 三副邊繞組，所述第三副邊繞組與所述第二副邊繞組串聯(lián)且流過總的輸出電流。
6.如權(quán)利要求1所述的磁集成雙端變換器，其特征在于，僅在第二磁柱上設(shè)置有儲(chǔ)能 氣隙，且所述第一副邊繞組的匝數(shù)為所述第二副邊繞組匝數(shù)的兩倍。
7.如權(quán)利要求6所述的磁集成雙端變換器，其特征在于，在所述第二磁柱上增加一第 三副邊繞組，所述第三副邊繞組與所述第二副邊繞組串聯(lián)且流過總的輸出電流。
8.如權(quán)利要求1-7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。
9.一種磁集成雙端變換器，其特征在于，包括一雙端對(duì)稱工作的逆變電路作用于原邊繞組；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；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。
10.如權(quán)利要求9所述的磁集成雙端變換器，其特征在于，在第二磁柱和第三磁柱上分 別設(shè)置有儲(chǔ)能氣隙。
11.如權(quán)利要求10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。
12.如權(quán)利要求9所述的磁集成雙端變換器，其特征在于，僅在第三磁柱上設(shè)置有儲(chǔ)能 氣隙，且所述第一副邊繞組的匝數(shù)為所述第二副邊繞組匝數(shù)的兩倍。
13.如權(quán)利要求12所述的磁集成雙端變換器，其特征在于，在所述第三磁柱上增加一 第三副邊繞組，所述第三副邊繞組與所述第二副邊繞組串聯(lián)且流過總的輸出電流。
14.如權(quán)利要求9-13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。
全文摘要
本發(fā)明的實(shí)施例公開了一種具有集成變壓器和電感器功能的磁集成雙端變換器，包括一雙端對(duì)稱工作的逆變電路作用于原邊繞組；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或者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；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。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。
文檔編號(hào)H01F27/28GK101951181SQ20101026651
公開日2011年1月19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, 晉兆國(guó), 朱勇發(fā), 白亞東, 陳為 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司