CN101908403B - 一种电感元件、功率因数校正电路及开关电源 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于开关电源领域，提供了一种电感元件、功率因数校正电路及开关电源；电感元件包括磁芯以及绕制于磁芯上的导线；磁芯为环形磁芯，导线具有一分段点，导线被所述分段点分成第一导线部分以及第二导线部分，导线的分段点置于环形磁芯上任意一点，导线的第一导线部分绕制于环形磁芯的一侧上至预定的匝数后引出第一导电引脚；导线的第二导线部分绕制于环形磁芯的另一侧上至预定的匝数后引出第二导电引脚。本发明提供的电感元件是将导线从环形磁芯的中间往两侧分别绕制预定的匝数后再分别引出导电引脚，从而使得采用这种电感元件的功率因数校正电路不会产生杂讯尖锋，避免了开关管被击穿的风险，提高了功率因数校正电路的可靠性和稳定性。

Description

一种电感元件、功率因数校正电路及开关电源
技术领域
本发明属于开关电源领域，尤其涉及一种电感元件、功率因数校正电路及开关电源。
背景技术
现有技术提供的采用传统绕法形成的电感元件的结构如图1所示，该电感元件是在磁芯上先按照顺时针方向绕第一层，再按照逆时针方向回绕第二层，如此循环直到绕完所需匝数。这种绕法制作的电感元件可以使电路稳定，但是采用这种电感元件的功率因数校正电路的开关管输出的电流波形会产生很大的杂讯尖锋100(如图4A所示)，该杂讯尖锋100会有击穿开关管的风险，从而降低了整个电路工作的可靠性和稳定性。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种电感元件，旨在解决采用现有的电感元件的功率因数校正电路会产生杂讯尖峰导致击穿开关管的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种电感元件，包括磁芯以及绕制于所述磁芯上的导线；所述磁芯为环形磁芯，所述导线具有一分段点，所述导线被所述分段点分成第一导线部分以及第二导线部分，所述导线的所述分段点置于所述环形磁芯上任意一点，所述导线的所述第一导线部分绕制于所述环形磁芯的一侧上至预定的匝数后引出第一导电引脚；所述导线的第二导线部分绕制于所述环形磁芯的另一侧土至预定的匝数后引出第二导电引脚；所述导线的所述第一导线部分绕制的匝数与所述导线的所述第二导线部分绕制的匝数相同，所述导线的所述第一导线部分先按照顺时针方向绕制于所述环形磁芯的一侧上，再按照逆时针方向回绕第二层，如此循环直至绕制预定的匝数后引出第一导电引脚；所述导线的所述第二导线部分先按照逆时针方向绕制于所述环形磁芯的另一侧上，再按照顺时针方向回绕第二层，如此循环直至绕制预定的匝数后引出第二导电引脚。
其中，所述导线的所述分段点置于所述环形磁芯的内圆周上或外圆周上的任意一点。
本发明实施例的目的还在于提供一种功率因数校正电路，包括电感元件，二极管、开关管、PFC控制模块以及电容；所述电感元件的一端连接输入电压信号，所述电感元件的另一端分别连接至所述二极管的阳极和所述开关管的一端；所述二极管的阴极输出电压信号；所述PFC控制模块的输入端连接至所述二极管的阴极，所述PFC控制模块的输出端连接至所述开关管的控制端；所述开关管的另一端接地；所述电容连接至所述二极管的阴极与地之间；所述电感元件进一步包括：磁芯以及绕制于所述磁芯上的导线；所述磁芯为环形磁芯，所述导线具有一分段点，所述导线被所述分段点分成第一导线部分以及第二导线部分，所述导线的所述分段点置于所述环形磁芯上任意一点，所述导线的所述第一导线部分绕制于所述环形磁芯的一侧上至预定的匝数后引出第一导电引脚；所述导线的第二导线部分绕制于所述环形磁芯的另一侧上至预定的匝数后引出第二导电引脚；所述导线的所述第一导线部分绕制的匝数与所述导线的所述第二导线部分绕制的匝数相同，所述导线的所述第一导线部分先按照顺时针方向绕制于所述环形磁芯的一侧上，再按照逆时针方向回绕第二层，如此循环直至绕制预定的匝数后引出第一导电引脚；所述导线的所述第二导线部分先按照逆时针方向绕制于所述环形磁芯的另一侧上，再按照顺时针方向回绕第二层，如此循环直至绕制预定的匝数后引出第二导电引脚。
其中，所述导线的所述分段点置于所述环形磁芯的内圆周上或外圆周上的任意一点。
其中，所述开关管为MOS管，所述MOS管的栅极连接至所述PFC控制模块的输出端，所述MOS管的源极接地，所述MOS管的漏极连接至所述电感元件的另一端。
本发明实施例的另一目的还在于提供一种开关电源，其包括功率因数校正电路，所述功率因数校正电路为上述功率因数校正电路。
本发明实施例提供的电感元件是将导线从环形磁芯的中间往左右两侧分别绕制预定的匝数后再分别引出导电引脚，从而使得采用这种电感元件的功率因数校正电路不会产生杂讯尖锋，避免了开关管被击穿的风险，提高了功率因数校正电路的可靠性和稳定性。
附图说明
图1是现有技术提供的采用传统绕法形成的电感元件的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的电感元件的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的功率因数校正电路的电路图；
图4A是现有技术提供的采用传统电感元件的功率因数校正电路中开关管输出的电流波形图；
图4B是采用本发明实施例提供的电感元件的功率因数校正电路中开关管输出的电流波形图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供的电感元件是将导线从环形磁芯的中间往两侧分别绕制预定的匝数后再分别引出导电引脚，从而使得采用这种电感元件的功率因数校正电路不会产生杂讯尖锋，避免了开关管被击穿的风险，提高了功率因数校正电路的可靠性和稳定性。
本发明实施例提供的电感元件主要应用于功率因数校正电路中，而功率因素校正电路由于具有高的转换效率、可以得到高的功率因素数值以及可以极大地减少对电网的污染，因此在开关电源中得到了广泛的应用。图2示出了该电感元件的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下。
电感元件包括磁芯以及绕制于磁芯上的导线；其中，磁芯为环形磁芯，导线具有一分段点M，导线被分段点M分成第一导线部分以及第二导线部分，导线的分段点M置于环形磁芯上任意一点，导线的第一导线部分绕制于环形磁芯的一侧上至预定的匝数后引出第一导电引脚5；导线的第二导线部分绕制于环形磁芯的另一侧上至预定的匝数后引出第二导电引脚6。
作为本发明的一个实施例，导线的分段点M置于环形磁芯的内圆周上或外圆周上的任意一点。
在本发明实施例中，导线的第一导线部分先按照顺时针方向1绕制于环形磁芯的一侧上，再按照逆时针方向3回绕第二层，如此循环直至绕制预定的匝数后引出第一导电引脚5；导线的第二导线部分先按照逆时针方向2绕制于另环形磁芯的另一侧上，再按照顺时针方向4回绕第二层，如此循环直至绕制预定的匝数后引出第二导电引脚6。其中，导线的第一导线部分绕制的匝数与导线的所述第二导线部分绕制的匝数相同。
图3示出了本发明实施例提供的功率因数校正电路的电路，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下。
功率因数校正电路，包括电感元件L1，二极管D1、开关管21、功率因数校正(Power Factor Correction，PFC)控制模块22以及电容C1；其中，电感元件L1的一端连接输入电压信号VIN，电感元件L1的另一端分别连接至二极管D1的阳极和开关管21的一端；二极管D1的阴极输出电压信号VOUT；PFC控制模块22的输入端连接至二极管D1的阴极，PFC控制模块22的输出端连接至开关管21的控制端；开关管21的另一端接地；电容C1连接至二极管D1的阴极与地之间。电感元件L1进一步包括：磁芯以及绕制于磁芯上的导线；磁芯为环形磁芯，导线具有一分段点M，导线被分段点M分成第一导线部分以及第二导线部分，导线的分段点M置于环形磁芯上任意一点，导线的第一导线部分绕制于环形磁芯的一侧上至预定的匝数后引出第一导电引脚5；导线的第二导线部分绕制于环形磁芯的另一侧上至预定的匝数后引出第二导电引脚6。
作为本发明的一个实施例，导线的分段点M置于环形磁芯的内圆周上或外圆周上的任意一点。
在本发明实施例中，导线的第一导线部分先按照顺时针方向1绕制于环形磁芯的一侧上，再按照逆时针方向3回绕第二层，如此循环直至绕制预定的匝数后引出第一导电引脚5；导线的第二导线部分先按照逆时针方向2绕制于环形磁芯的另一侧上，再按照顺时针方向4回绕第二层，如此循环直至绕制预定的匝数后引出第二导电引脚6。其中，导线的第一导线部分绕制的匝数与导线的所述第二导线部分绕制的匝数相同。
在本发明实施例中，开关管21可以为MOS管Q1，其中，MOS管Q1的栅极G连接至PFC控制模块22的输出端，MOS管Q1的源极S接地，MOS管Q1的漏极D连接至电感元件L的另一端；开关管21还可以为晶体管等其它可以起开关作用的任意元器件。
为了更进一步说明，现结合图3详述本发明实施例提供的功率因数校正电路的工作原理如下：
功率因数校正电路被称为“boost调整器”，也称之为“升压电感”变换器，主要是将输入的低压信号VIN进行调整后输出高压信号VOUT。在输入电压VIN与开关管21之间串接电感L1，电感L1通过二极管D1给电容C1及负载供电；当开关管21的控制端接收到高电平控制信号时，开关管21导通，二极管D1反偏，电感L1的电流线性上升，输入电压VIN的能量存储在电感L1中；当开关管21的控制端接收到低电平控制信号时，开关管21关断，由于电感L1的电流不能突变，因此电感L1的电压极性颠倒，电感L1异名端电压相对同名端为正，电感L1的同名端电压为VIN，电感L1经二极管D1向电容C1充电，使电容C1两端的电压高于VIN，此时电感L1储存的能量给负载提供电流并补充电容C1在开关管21导通时单独向负载供电时损失的电荷，VIN在开关管21关断时也向负载提供能量。
在电路中有电位差的地方就一定有分布电容存在，现有技术中采用传统的绕法制作的电感元件中线圈间的分布电容很大，从而使得采用这种电感元件的功率因数校正电路中开关管输出的电流波形上有很大的杂讯尖锋，从而导致开关管有被击穿的风险；而本发明实施例提供的电感元件是将导线从环形磁芯的中间往左右两侧分别绕制预定的匝数后再分别引出导电引脚，使得采用这种电感元件的功率因数校正电路不会产生杂讯尖锋，避免了开关管被击穿的风险，提高了功率因数校正电路的可靠性和稳定性。
在开关管21的输出端连接一个示波器可以将开关管输出的电流显示出来，图4A示出了采用传统电感元件的功率因数校正电路中开关管输出的电流波形；图4B示出了采用本发明实施例提供的电感元件的功率因数校正电路中开关管输出的电流波形。从图4A中可以看出采用传统电感元件的功率因数校正电路中开关管输出的电流会有很大的杂讯尖锋100，而该杂讯尖锋100会有击穿开关管的风险，从而降低了整个电路工作的可靠性和稳定性。而从图4B中可以看出采用本发明实施例提供的电感元件的功率因数校正电路中开关管输出的电流不再有杂讯尖锋，因此避免了开关管被击穿的风险。
本发明实施例提供的电感元件是将导线从环形磁芯的中间往两侧分别绕制预定的匝数后再分别引出导电引脚，从而使得采用这种电感元件的功率因数校正电路不会产生杂讯尖锋，避免了开关管被击穿的风险，提高了功率因数校正电路的可靠性和稳定性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电感元件，包括磁芯以及绕制于所述磁芯上的导线；其特征在于，所述磁芯为环形磁芯，所述导线具有一分段点，所述导线被所述分段点分成第一导线部分以及第二导线部分，所述导线的所述分段点置于所述环形磁芯上任意一点，所述导线的所述第一导线部分绕制于所述环形磁芯的一侧上至预定的匝数后引出第一导电引脚；所述导线的第二导线部分绕制于所述环形磁芯的另一侧上至预定的匝数后引出第二导电引脚；所述导线的所述第一导线部分绕制的匝数与所述导线的所述第二导线部分绕制的匝数相同，所述导线的所述第一导线部分先按照顺时针方向绕制于所述环形磁芯的一侧上，再按照逆时针方向回绕第二层，如此循环直至绕制预定的匝数后引出第一导电引脚；所述导线的所述第二导线部分先按照逆时针方向绕制于所述环形磁芯的另一侧上，再按照顺时针方向回绕第二层，如此循环直至绕制预定的匝数后引出第二导电引脚。
2.如权利要求1所述的电感元件，其特征在于，所述导线的所述分段点置于所述环形磁芯的内圆周上或外圆周上的任意一点。
3.一种功率因数校正电路，包括电感元件，二极管、开关管、PFC控制模块以及电容；所述电感元件的一端连接输入电压信号，所述电感元件的另一端分别连接至所述二极管的阳极和所述开关管的一端；所述二极管的阴极输出电压信号；所述PFC控制模块的输入端连接至所述二极管的阴极，所述PFC控制模块的输出端连接至所述开关管的控制端；所述开关管的另一端接地；所述电容连接至所述二极管的阴极与地之间；其特征在于，所述电感元件进一步包括：
磁芯以及绕制于所述磁芯上的导线；所述磁芯为环形磁芯，所述导线具有一分段点，所述导线被所述分段点分成第一导线部分以及第二导线部分，所述导线的所述分段点置于所述环形磁芯上任意一点，所述导线的所述第一导线部分绕制于所述环形磁芯的一侧上至预定的匝数后引出第一导电引脚；所述导线的第二导线部分绕制于所述环形磁芯的另一侧上至预定的匝数后引出第二导电引脚；所述导线的所述第一导线部分绕制的匝数与所述导线的所述第二导线部分绕制的匝数相同，所述导线的所述第一导线部分先按照顺时针方向绕制于所述环形磁芯的一侧上，再按照逆时针方向回绕第二层，如此循环直至绕制预定的匝数后引出第一导电引脚；所述导线的所述第二导线部分先按照逆时针方向绕制于所述环形磁芯的另一侧上，再按照顺时针方向回绕第二层，如此循环直至绕制预定的匝数后引出第二导电引脚。
4.如权利要求3所述的功率因数校正电路，其特征在于，所述导线的所述分段点置于所述环形磁芯的内圆周上或外圆周上的任意一点。
5.如权利要求3所述的功率因数校正电路，其特征在于，所述开关管为MOS管，所述MOS管的栅极连接至所述PFC控制模块的输出端，所述MOS管的源极接地，所述MOS管的漏极连接至所述电感元件的另一端。
6.一种开关电源，其包括功率因数校正电路，其特征在于，所述功率因数校正电路为权利要求3-5任一项所述的功率因数校正电路。
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