無橋pfc電路中emi濾波器與升壓電感的集成裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無橋PFC電路中EMI濾波器與升壓電感的集成裝置，包括第一PCB集成繞組、第二PCB集成繞組；第一PCB集成繞組繞制在第一E型磁芯上；第二PCB集成繞組繞制在第二E型磁芯、第三E型磁芯上；第四繞組的輸入端與電網(wǎng)一端相連，第四繞組的輸出端與第一繞組的輸入端相連，第一繞組的輸出端與整流及負(fù)載的一輸入端相連；第五繞組的輸入端與電網(wǎng)的另一端相連，第五繞組的輸出端與第二繞組的輸入端相連，第二繞組的輸出端與整流及負(fù)載的另一輸入端相連；第三繞組、第六繞組的輸入端共同接地，第三繞組、第六繞組的輸出端懸空。本發(fā)明將無源元件集成在一個磁性元件中，提高了元件的空間利用率，減小了電感與電容元件的體積。
【專利說明】無橋PFC電路中EMI濾波器與升壓電感的集成裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及開關(guān)電源領(lǐng)域，特別涉及一種無橋PFC電路中EMI濾波器與升壓電感的集成裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]為了減少電子設(shè)備對交流電網(wǎng)的諧波污染，保證電網(wǎng)的供電質(zhì)量，很多國家提出了限制輸入電流諧波的標(biāo)準(zhǔn)，從而對用電設(shè)備的輸入電流諧波含量加以限制。根據(jù)IEC61000-3-2諧波標(biāo)準(zhǔn)中的D類規(guī)定，功率在75 W以上的開關(guān)電源要進行功率因數(shù)校正，高功率因數(shù)和較低的總諧波失真系數(shù)成為接入電網(wǎng)電子設(shè)備的一個基本要求，無橋PFC(Power Factor Correct1n，功率因數(shù)校正)電路是解決這種問題的一種普遍方法。
[0003]無橋PFC電路由電源、EMI濾波器、升壓電感、整流二極管、開關(guān)管和整流輸出構(gòu)成，它是用來改善電子或電力設(shè)備和產(chǎn)品功率因數(shù)值的裝置。功率因數(shù)值越高代表電力的使用效率越高，無橋PFC電路不但可以提高配電設(shè)備及其配線的利用率，而且可以降低設(shè)備的裝置容量。國家規(guī)定電子和電氣產(chǎn)品的功率因數(shù)值必須達到某一標(biāo)準(zhǔn)，才準(zhǔn)許在市場上銷售。
[0004]無橋PFC電路中一般包含以下無源元件:共模電感、差模電感、共模電容、差模電容和升壓電感。通常，這些無源元件使用分立元件實現(xiàn)，不但元件數(shù)量多，而且各元件大小不一、形狀各異，空間利用率不高。在開關(guān)電源中，這些無源元件約占電路總體積的20。/『30%，采用分立元件會大大降低電力電子設(shè)備的功率密度，并且分立元件的寄生參數(shù)，如電感的等效并聯(lián)電容、電容器的引腳電感和布線布局，會對無橋PFC電路的性能產(chǎn)生負(fù)面的影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單、體積小、空間利用率高的無橋PFC電路中HMI濾波器與升壓電感的集成裝置。
[0006]本發(fā)明解決上述問題的技術(shù)方案是:一種無橋PFC電路中HMI濾波器與升壓電感的集成裝置，包括第一 PCB集成繞組、第二 PCB集成繞組、第一 E型磁芯、第二 E型磁芯和第三E型磁芯；第一 PCB集成繞組包括第一繞組和第二繞組，第二 PCB集成繞組包括按順序依次排列的第三繞組、第一電介質(zhì)、第四繞組、第二電介質(zhì)、第五繞組、第三電介質(zhì)和第六繞組，所述第一 PCB集成繞組的第一繞組、第二繞組繞制在第一 E型磁芯的中柱上；第二 PCB集成繞組的第三繞組、第一電介質(zhì)、第四繞組、第二電介質(zhì)繞制在第二 E型磁芯的中柱上，第五繞組、第三電介質(zhì)和第六繞組繞制在第三E型磁芯的中柱上；所述第四繞組的輸入端與電網(wǎng)的一端相連，第四繞組的輸出端與第一繞組的輸入端相連，第一繞組的輸出端與整流及負(fù)載的一輸入端相連；第五繞組的輸入端與電網(wǎng)的另一端相連，第五繞組的輸出端與第二繞組的輸入端相連，第二繞組的輸出端與整流及負(fù)載的另一輸入端相連；第三繞組的輸入端與第六繞組的輸入端共同接在大地上，第三繞組的輸出端與第六繞組的輸出端都懸空。
[0007]上述無橋PFC電路中EMI濾波器與升壓電感的集成裝置中，所述第一 E型磁芯和第三E型磁芯相對設(shè)置，第二 E型磁芯位于第一 E型磁芯和第三E型磁芯之間，第二 E型磁芯的朝向與第一 E型磁芯相同。
[0008]上述無橋PFC電路中HMI濾波器與升壓電感的集成裝置中，所述第一 PCB集成繞組的第一繞組和第二繞組形成無橋PFC電路中的兩個升壓電感；第二 PCB集成繞組的第四繞組和第五繞組形成兩個共模電感，第四繞組與第五繞組之間的漏感形成差模電感，第一電介質(zhì)和第三電介質(zhì)形成兩個共模電容，第二電介質(zhì)形成一個差模電容，整個第二 PCB集成繞組形成無橋PFC電路中的EMI濾波器。
[0009]上述無橋PFC電路中HMI濾波器與升壓電感的集成裝置中，所述第一 PCB集成繞組的第一繞組、第二繞組繞向相反。
[0010]上述無橋PFC電路中HMI濾波器與升壓電感的集成裝置中，所述第二 PCB集成繞組的第三繞組、第四繞組、第五繞組和第六繞組繞向相同。
[0011]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明將無橋PFC電路中的共模電感、差模電感、差模電容、共模電容和升壓電感五個無源元件全部集成在一個磁性元件中，可以有效提高電感與電容元件的空間利用率，減小了電感與電容元件的體積，削弱了元件分布參數(shù)的寄生振蕩對電路性能的影響。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為圖1中PCB集成繞組與磁芯結(jié)構(gòu)的爆炸圖。
[0014]圖3為圖1中PCB集成繞組與磁芯結(jié)構(gòu)的合成圖。
[0015]圖4為圖1中兩個PCB集成繞組分布參數(shù)模型示意圖。
[0016]圖5為圖1中兩個PCB集成繞組集總參數(shù)模型示意圖。

【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。
[0018]如圖1、圖2、圖3所示，本發(fā)明公開了無橋PFC電路中HMI濾波器與升壓電感的集成裝置2，集成裝置2包括第一 PCB集成繞組24、第二 PCB集成繞組25、第一 E型磁芯12、第二 E型磁芯15和第三E型磁芯23，所述第一 E型磁芯12和第三E型磁芯23相對設(shè)置，第二 E型磁芯15位于第一 E型磁芯12和第三E型磁芯23之間，第二 E型磁芯15的朝向與第一 E型磁芯12相同；第一 PCB集成繞組24包括第一繞組13和第二繞組14，第二 PCB集成繞組25包括按順序依次排列的第三繞組16、第一電介質(zhì)17、第四繞組18、第二電介質(zhì)19、第五繞組20、第三電介質(zhì)21和第六繞組22，所述第一 PCB集成繞組24的第一繞組13、第二繞組14繞制在第一 E型磁芯12的中柱上，繞向相反；第二 PCB集成繞組25的第三繞組16、第一電介質(zhì)17、第四繞組18、第二電介質(zhì)19繞制在第二 E型磁芯15的中柱上，第五繞組20、第三電介質(zhì)21和第六繞組22繞制在第三E型磁芯23的中柱上，第三繞組16、第四繞組18、第五繞組20和第六繞組22繞向相同；所述第四繞組28的輸入端4與電網(wǎng)I的一端相連，第四繞組18的輸出端與第一繞組13的輸入端6相連，第一繞組13的輸出端8與整流及負(fù)載3的一輸入端相連；第五繞組20的輸入端5與電網(wǎng)I的另一端相連，第五繞組20的輸出端與第二繞組14的輸入端7相連，第二繞組14的輸出端9與整流及負(fù)載3的另一輸入端相連；第三繞組16、第六繞組22的輸入端10共同接在大地11上，第三繞組16的輸出端與第六繞組22的輸出端都懸空。
[0019]上述無橋PFC電路中HMI濾波器與升壓電感的集成裝置中，所述第一 PCB集成繞組24的第一繞組13和第二繞組14形成無橋PFC電路中的兩個升壓電感，構(gòu)成二端口網(wǎng)絡(luò)6-7-8-9 ;第二 PCB集成繞組25的第四繞組18和第五繞組20形成兩個共模電感，第四繞組18與第五繞組20之間的漏感形成差模電感，第一電介質(zhì)17和第三電介質(zhì)21形成兩個共模電容，第二電介質(zhì)19形成一個差模電容，整個第二 PCB集成繞組25形成無橋PFC電路中的EMI濾波器，構(gòu)成二端口網(wǎng)絡(luò)4-5-6-7。
[0020]連接后，無源元件集成方式的分布參數(shù)模型和集總參數(shù)模型分別如圖4和圖5所不O
[0021]上述實施例用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)，對本發(fā)明做出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種無橋PFC電路中EMI濾波器與升壓電感的集成裝置，其特征在于:包括第一 PCB集成繞組、第二 PCB集成繞組、第一 E型磁芯、第二 E型磁芯和第三E型磁芯；第一 PCB集成繞組包括第一繞組和第二繞組，第二 PCB集成繞組包括按順序依次排列的第三繞組、第一電介質(zhì)、第四繞組、第二電介質(zhì)、第五繞組、第三電介質(zhì)和第六繞組，所述第一 PCB集成繞組的第一繞組、第二繞組繞制在第一 E型磁芯的中柱上；第二 PCB集成繞組的第三繞組、第一電介質(zhì)、第四繞組、第二電介質(zhì)繞制在第二 E型磁芯的中柱上，第五繞組、第三電介質(zhì)和第六繞組繞制在第三E型磁芯的中柱上；所述第四繞組的輸入端與電網(wǎng)的一端相連，第四繞組的輸出端與第一繞組的輸入端相連，第一繞組的輸出端與整流及負(fù)載的一輸入端相連；第五繞組的輸入端與電網(wǎng)的另一端相連，第五繞組的輸出端與第二繞組的輸入端相連，第二繞組的輸出端與整流及負(fù)載的另一輸入端相連；第三繞組的輸入端與第六繞組的輸入端共同接在大地上，第三繞組的輸出端與第六繞組的輸出端都懸空。
2.如權(quán)利要求1所述的無橋PFC電路中HMI濾波器與升壓電感的集成裝置，其特征在于:所述第一 E型磁芯和第三E型磁芯相對設(shè)置，第二 E型磁芯位于第一 E型磁芯和第三E型磁芯之間，第二 E型磁芯的朝向與第一 E型磁芯相同。
3.如權(quán)利要求1所述的無橋PFC電路中HMI濾波器與升壓電感的集成裝置，其特征在于:所述第一 PCB集成繞組的第一繞組和第二繞組形成無橋PFC電路中的兩個升壓電感；第二 PCB集成繞組的第四繞組和第五繞組形成兩個共模電感，第四繞組與第五繞組之間的漏感形成差模電感，第一電介質(zhì)和第三電介質(zhì)形成兩個共模電容，第二電介質(zhì)形成一個差模電容，整個第二 PCB集成繞組形成無橋PFC電路中的EMI濾波器。
4.如權(quán)利要求1所述的無橋PFC電路中HMI濾波器與升壓電感的集成裝置，其特征在于:所述第一 PCB集成繞組的第一繞組、第二繞組繞向相反。
5.如權(quán)利要求1所述的無橋PFC電路中EMI濾波器與升壓電感的集成裝置，其特征在于:所述第二 PCB集成繞組的第三繞組、第四繞組、第五繞組和第六繞組繞向相同。
【文檔編號】H01F27/24GK104467398SQ201410804556
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月23日
【發(fā)明者】鄧成, 鐘燁宇, 易靈芝, 郭有貴 申請人:湘潭大學(xué)