CN104467398B - 无桥pfc电路中emi滤波器与升压电感的集成装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无桥PFC电路中EMI滤波器与升压电感的集成装置，包括第一PCB集成绕组、第二PCB集成绕组；第一PCB集成绕组绕制在第一E型磁芯上；第二PCB集成绕组绕制在第二E型磁芯、第三E型磁芯上；第四绕组的输入端与电网一端相连，第四绕组的输出端与第一绕组的输入端相连，第一绕组的输出端与整流及负载的一输入端相连；第五绕组的输入端与电网的另一端相连，第五绕组的输出端与第二绕组的输入端相连，第二绕组的输出端与整流及负载的另一输入端相连；第三绕组、第六绕组的输入端共同接地，第三绕组、第六绕组的输出端悬空。本发明将无源元件集成在一个磁性元件中，提高了元件的空间利用率，减小了电感与电容元件的体积。

Description

无桥PFC电路中EMI滤波器与升压电感的集成装置
技术领域
本发明涉及开关电源领域，特别涉及一种无桥PFC电路中EMI滤波器与升压电感的集成装置。
背景技术
为了减少电子设备对交流电网的谐波污染，保证电网的供电质量，很多国家提出了限制输入电流谐波的标准，从而对用电设备的输入电流谐波含量加以限制。根据IEC61000-3-2谐波标准中的D类规定，功率在75 W以上的开关电源要进行功率因数校正，高功率因数和较低的总谐波失真系数成为接入电网电子设备的一个基本要求，无桥PFC（Power Factor Correction，功率因数校正）电路是解决这种问题的一种普遍方法。
无桥PFC电路由电源、EMI滤波器、升压电感、整流二极管、开关管和整流输出构成，它是用来改善电子或电力设备和产品功率因数值的裝置。功率因数值越高代表电力的使用效率越高，无桥PFC电路不但可以提高配电设备及其配线的利用率，而且可以降低设备的装置容量。国家规定电子和电气产品的功率因数值必須达到某一标准，才准许在市场上销售。
无桥PFC电路中一般包含以下无源元件：共模电感、差模电感、共模电容、差模电容和升压电感。通常，这些无源元件使用分立元件实现，不但元件数量多，而且各元件大小不一、形状各异，空间利用率不高。在开关电源中，这些无源元件约占电路总体积的20%~30%，采用分立元件会大大降低电力电子设备的功率密度，并且分立元件的寄生参数，如电感的等效并联电容、电容器的引脚电感和布线布局，会对无桥PFC电路的性能产生负面的影响。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、体积小、空间利用率高的无桥PFC电路中EMI滤波器与升压电感的集成装置。
本发明解决上述问题的技术方案是：一种无桥PFC电路中EMI滤波器与升压电感的集成装置，包括第一PCB集成绕组、第二PCB集成绕组、第一E型磁芯、第二E型磁芯和第三E型磁芯；第一PCB集成绕组包括第一绕组和第二绕组，第二PCB集成绕组包括按顺序依次排列的第三绕组、第一电介质、第四绕组、第二电介质、第五绕组、第三电介质和第六绕组，所述第一PCB集成绕组的第一绕组、第二绕组绕制在第一E型磁芯的中柱上；第二PCB集成绕组的第三绕组、第一电介质、第四绕组、第二电介质绕制在第二E型磁芯的中柱上，第五绕组、第三电介质和第六绕组绕制在第三E型磁芯的中柱上；所述第四绕组的输入端与电网的一端相连，第四绕组的输出端与第一绕组的输入端相连，第一绕组的输出端与整流及负载的一输入端相连；第五绕组的输入端与电网的另一端相连，第五绕组的输出端与第二绕组的输入端相连，第二绕组的输出端与整流及负载的另一输入端相连；第三绕组的输入端与第六绕组的输入端共同接在大地上，第三绕组的输出端与第六绕组的输出端都悬空。
上述无桥PFC电路中EMI滤波器与升压电感的集成装置中，所述第一E型磁芯和第三E型磁芯相对设置，第二E型磁芯位于第一E型磁芯和第三E型磁芯之间，第二E型磁芯的朝向与第一E型磁芯相同。
上述无桥PFC电路中EMI滤波器与升压电感的集成装置中，所述第一PCB集成绕组的第一绕组和第二绕组形成无桥PFC电路中的两个升压电感；第二PCB集成绕组的第四绕组和第五绕组形成两个共模电感，第四绕组与第五绕组之间的漏感形成差模电感，第一电介质和第三电介质形成两个共模电容，第二电介质形成一个差模电容，整个第二PCB集成绕组形成无桥PFC电路中的EMI滤波器。
上述无桥PFC电路中EMI滤波器与升压电感的集成装置中，所述第一PCB集成绕组的第一绕组、第二绕组绕向相反。
上述无桥PFC电路中EMI滤波器与升压电感的集成装置中，所述第二PCB集成绕组的第三绕组、第四绕组、第五绕组和第六绕组绕向相同。
本发明的有益效果在于：本发明将无桥PFC电路中的共模电感、差模电感、差模电容、共模电容和升压电感五个无源元件全部集成在一个磁性元件中，可以有效提高电感与电容元件的空间利用率，减小了电感与电容元件的体积，削弱了元件分布参数的寄生振荡对电路性能的影响。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1中PCB集成绕组与磁芯结构的爆炸图。
图3为图1中PCB集成绕组与磁芯结构的合成图。
图4为图1中两个PCB集成绕组分布参数模型示意图。
图5为图1中两个PCB集成绕组集总参数模型示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
如图1、图2、图3所示，本发明公开了无桥PFC电路中EMI滤波器与升压电感的集成装置2，集成装置2包括第一PCB集成绕组24、第二PCB集成绕组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相对设置，第二E型磁芯15位于第一E型磁芯12和第三E型磁芯23之间，第二E型磁芯15的朝向与第一E型磁芯12相同；第一PCB集成绕组24包括第一绕组13和第二绕组14，第二PCB集成绕组25包括按顺序依次排列的第三绕组16、第一电介质17、第四绕组18、第二电介质19、第五绕组20、第三电介质21和第六绕组22，所述第一PCB集成绕组24的第一绕组13、第二绕组14绕制在第一E型磁芯12的中柱上，绕向相反；第二PCB集成绕组25的第三绕组16、第一电介质17、第四绕组18、第二电介质19绕制在第二E型磁芯15的中柱上，第五绕组20、第三电介质21和第六绕组22绕制在第三E型磁芯23的中柱上，第三绕组16、第四绕组18、第五绕组20和第六绕组22绕向相同；所述第四绕组28的输入端4与电网1的一端相连，第四绕组18的输出端与第一绕组13的输入端6相连，第一绕组13的输出端8与整流及负载3的一输入端相连；第五绕组20的输入端5与电网1的另一端相连，第五绕组20的输出端与第二绕组14的输入端7相连，第二绕组14的输出端9与整流及负载3的另一输入端相连；第三绕组16、第六绕组22的输入端10共同接在大地11上，第三绕组16的输出端与第六绕组22的输出端都悬空。
上述无桥PFC电路中EMI滤波器与升压电感的集成装置中，所述第一PCB集成绕组24的第一绕组13和第二绕组14形成无桥PFC电路中的两个升压电感，构成二端口网络6-7-8-9；第二PCB集成绕组25的第四绕组18和第五绕组20形成两个共模电感，第四绕组18与第五绕组20之间的漏感形成差模电感，第一电介质17和第三电介质21形成两个共模电容，第二电介质19形成一个差模电容，整个第二PCB集成绕组25形成无桥PFC电路中的EMI滤波器，构成二端口网络4-5-6-7。
连接后，无源元件集成方式的分布参数模型和集总参数模型分别如图4和图5所示。
上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种无桥PFC电路中EMI滤波器与升压电感的集成装置，其特征在于：包括第一PCB集成绕组、第二PCB集成绕组、第一E型磁芯、第二E型磁芯和第三E型磁芯；第一PCB集成绕组包括第一绕组和第二绕组，第二PCB集成绕组包括按顺序依次排列的第三绕组、第一电介质、第四绕组、第二电介质、第五绕组、第三电介质和第六绕组，所述第一PCB集成绕组的第一绕组、第二绕组绕制在第一E型磁芯的中柱上；第二PCB集成绕组的第三绕组、第一电介质、第四绕组、第二电介质绕制在第二E型磁芯的中柱上，第五绕组、第三电介质和第六绕组绕制在第三E型磁芯的中柱上；所述第四绕组的输入端与电网的一端相连，第四绕组的输出端与第一绕组的输入端相连，第一绕组的输出端与整流及负载的一输入端相连；第五绕组的输入端与电网的另一端相连，第五绕组的输出端与第二绕组的输入端相连，第二绕组的输出端与整流及负载的另一输入端相连；第三绕组的输入端与第六绕组的输入端共同接在大地上，第三绕组的输出端与第六绕组的输出端都悬空，所述第一E型磁芯和第三E型磁芯相对设置，第二E型磁芯位于第一E型磁芯和第三E型磁芯之间，第二E型磁芯的朝向与第一E型磁芯相同。
2.如权利要求1所述的无桥PFC电路中EMI滤波器与升压电感的集成装置，其特征在于：所述第一PCB集成绕组的第一绕组和第二绕组形成无桥PFC电路中的两个升压电感；第二PCB集成绕组的第四绕组和第五绕组形成两个共模电感，第四绕组与第五绕组之间的漏感形成差模电感，第一电介质和第三电介质形成两个共模电容，第二电介质形成一个差模电容，整个第二PCB集成绕组形成无桥PFC电路中的EMI滤波器。
3.如权利要求1所述的无桥PFC电路中EMI滤波器与升压电感的集成装置，其特征在于：所述第一PCB集成绕组的第一绕组、第二绕组绕向相反。
4.如权利要求1所述的无桥PFC电路中EMI滤波器与升压电感的集成装置，其特征在于：所述第二PCB集成绕组的第三绕组、第四绕组、第五绕组和第六绕组绕向相同。
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