CN107682975A - 一种电流平衡电路的无源元件集成装置 - Google Patents

一种电流平衡电路的无源元件集成装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电流平衡电路的无源元件集成装置。无源元件集成装置由第一、二、三集成绕组绕制在一对磁芯上构成，这三个绕组是由柔性材料组成的四端或二端网络；第一集成绕组绕在磁芯中柱上；第二、三集成绕组绕在磁芯右和左边柱上，绕向相同；第一集成绕组形成集总等效电路为变压器原边、副边、和由漏感代替谐振电感的四端网络，第二、三集成绕组形成集总等效电路为谐振电容和共模电感串联的二端网络。本发明将一个变压器、一个谐振电感、两个谐振电容、两个共模电感集成在一对磁性元件中，不但减少了无源元件的体积，还削弱了分布参数对电路性能的影响。

Description

一种电流平衡电路的无源元件集成装置
技术领域
本发明涉及一种开关电源装置，尤其涉及一种电流平衡电路无源元件集成装置。
背景技术
在近几年全球节能减排的大趋势下，新型技术和能源的代表LED是一种新型的照明光源，相比于传统光源具有高效、节能、无污染、寿命长、低功耗等优点。在大功率LED照明系统中，常将LED进行并联运用，为了保证各串LED之间的亮度平衡并可靠运行，各串LED 之间的电流平衡很有必要。无源控制方法是利用无源元件(如电感或电容)来实现电流平衡。谐振电路可以实现高效率以及隔离。
电流平衡电路，主要由电源、储能电容、变压器、谐振电感、谐振电容、共模电感、开关管和整流输出构成。电流平衡电路可以为电力设备提供良好稳定的供电，使供电用户得到优质电能质量的电能。
电流平衡电路中包括以下无源元件：一个变压器、一个谐振电感、两个谐振电容、两个共模电感等。通常，这些无源元件以分立元件实现，不但元件数量多，而且形状各异、大小不一，空间利用率不高。在开关电源中，采用分立元件会使电力电子设备的功率密度大大降低，甚至分立元件的寄生参数，如电感的等效并联电容、电容的引脚电感和布线布局，还会对电流平衡电路的性能产生不利影响。
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、空间利用率高的电流平衡电路无源元件集成装置。
本发明解决上述问题的技术方案是：一种电流平衡电路无源元件集成装置，包括第一、二、三集成绕组、第一、二E型磁芯；所述的第一与第二E型磁芯相对设置；所述的第一集成绕组绕在磁芯中柱上；所述的第二、三集成绕组绕在磁芯右和左边柱上，绕向相同；所述的第一集成绕组由里到外依次排列为第一绝缘层、第一导体层、第一漏感层、第二导体层，第二集成绕组由里到外依次排列为第二绝缘层、第三导体层、第一电介质薄膜、第四导体层，第三集成绕组由里到外依次排列为第三绝缘层、第五导体层、第二电介质薄膜、第六导体层。
上述电流平衡电路无源元件集成装置中，所述的第一集成绕组中第一导体层构成变压器原边，第一集成绕组中第二导体层构成变压器副边，第一漏感层位于变压器原边与变压器副边中间来用于调节漏感大小，变压器的漏感构成谐振电感；所述的第二集成绕组中第一电介质薄膜构成第一谐振电容，第四导体层构成第一共模电感；所述的第三集成绕组中第二电介质薄膜构成第二谐振电容，第六导体层构成第二共模电感。
上述电流平衡电路无源元件集成装置中，所述的第一集成绕组中第一导体层输入端与第一、二开关管的中点相连，第一导体层输出端与第一、二滤波电容的中点相连；所述的第一集成绕组中第二导体层输入端同时与第四、六导体层输入端相连，第二导体层输出端与两组LED的中点相连；所述的第二集成绕组中第三导体层输出端与第一、二二极管的中点相连；所述的第三集成绕组中第五导体层输出端与第三、四二极管的中点相连。
本发明的有益效果在于：本发明将电流平衡电路中的一个变压器、一个谐振电感、两个谐振电容、两个共模电感全部集成在一对磁性元件中，可以有效提高了电感与电容元件的空间利用率，减少了无源元件数量和体积，消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中第一、二、三集成绕组与磁芯结构的爆炸图。
图3为图1中第一、二、三集成绕组与磁芯结构的合成图。
图4为图1中第一、二、三集成绕组的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发明作进一步的说明。
如图1、图2、图3、图4所示，本发明公开了电流平衡电路无源元件集成装置1，所述的集成装置1包括第一集成绕组34、第二集成绕组35、第三集成绕组36、第一E型磁芯20、第二E型磁芯21；所述的第一E型磁芯20与第二E型磁芯21相对设置；所述的第一集成绕组34绕制在第一E型磁芯20和第二E型磁芯21的中柱上，第二集成绕组35、第三集成绕组36分别绕制在第一E型磁芯20和第二E型磁芯21的右边和左边柱上；所述的第二集成绕组35与第三集成绕组36绕向相同；所述的第一集成绕组34由里到外依次排列为第一绝缘层22、第一导体层23、第一漏感层24、第二导体25，第二集成绕组35由里到外依次排列为第二绝缘层26、第三导体层27、第一电介质薄膜28、第四导体层29，第三集成绕组36由里到外依次排列为第三绝缘层30、第五导体层31、第二电介质薄膜32、第六导体层33。
所述的第一集成绕组34中第一导体层23构成变压器原边，第一集成绕组34中第二导体层25构成变压器副边，第一漏感层24位于变压器原边与变压器副边中间来用于调节漏感大小，变压器的漏感构成谐振电感37；所述的第二集成绕组35中第一电介质薄膜28构成第一谐振电容38，第四导体层29构成第一共模电感40；所述的第三集成绕组36中第二电介质薄膜32构成第二谐振电容39，第六导体层33构成第二共模电感41。
所述的第一集成绕组34中第一导体层23输入端与第一开关管8和第二开关管9的中点2相连，第一导体层23输出端与第一滤波电容10和第二滤波电容11的中点3相连；所述的第一集成绕组34中第二导体层25输入端4同时与第四导体层29输入端和第六导体层33输入端相连，第二导体层25输出端与两组LED的中点5相连；所述的第二集成绕组35中第三导体层27输出端与第一二极管12和第二二极管13的中点6相连；所述的第三集成绕组36中第五导体层31输出端与第三极管14和第四二极管15的中点7相连。
连接后，无源元件集成方式的集总参数模型如图4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。

Claims (3)

1.一种电流平衡电路无源元件集成装置，其特征在于：它包括第一、二、三集成绕组、第一、二E型磁芯；所述的第一与第二E型磁芯相对设置；所述的第一集成绕组绕在磁芯中柱上；所述的第二、三集成绕组绕在磁芯右和左边柱上，绕向相同；所述的第一集成绕组由里到外依次排列为第一绝缘层、第一导体层、第一漏感层、第二导体层，第二集成绕组由里到外依次排列为第二绝缘层、第三导体层、第一电介质薄膜、第四导体层，第三集成绕组由里到外依次排列为第三绝缘层、第五导体层、第二电介质薄膜、第六导体层。
2.根据权利要求1所述的电流平衡电路无源元件集成装置，其特征在于：所述的第一集成绕组中第一导体层构成变压器原边，第一集成绕组中第二导体层构成变压器副边，位于变压器原边与变压器副边之间的第一漏感层用于调节漏感大小，变压器的漏感构成谐振电感；所述的第二集成绕组中第一电介质薄膜构成第一谐振电容，第四导体层构成第一共模电感；所述的第三集成绕组中第二电介质薄膜构成第二谐振电容，第六导体层构成第二共模电感。
3.根据权利要求2所述的电流平衡电路的无源元件集成装置，其特征在于：所述的第一集成绕组中第一导体层输入端与第一、二开关管的中点相连，第一导体层输出端与第一、二滤波电容的中点相连；所述的第一集成绕组中第二导体层输入端同时与第四、六导体层输入端相连，第二导体层输出端与两组LED的中点相连；所述的第二集成绕组中第三导体层输出端与第一、二极管的中点相连；所述的第三集成绕组中第五导体层输出端与第三、四二极管的中点相连。
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