CN108233680A - 一种应用于clcl谐振变换器的无源元件集成装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于CLCL谐振变换器的无源元件集成装置，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I型磁芯，第一PCB集成绕组、第二PCB集成绕组夹置于第一E型磁芯与第二E型磁芯中间，并由一个I型磁芯隔开，所述第一PCB集成绕组包括第一绕组、第二绕组、第三绕组和第一电介质、第二电介质，所述第二PCB集成绕组包括第四绕组、第五绕组、第六绕组和第一漏感层、第二漏感层。本发明利用两个集成绕组将两个谐振电感、两个谐振电容和一个变压器全部集成在一个E‑I‑E磁芯结构中，使无源元件的数量和体积得到了减少，提高了其空间利用率，增大了CLCL谐振变换器的功率密度，削弱了元件分布参数的寄生振荡对电路性能的影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用于CLCL谐振变换器的无源元件集成装置。
背景技术
随着新能源的不断发展，有“绿色照明”之称的LED灯因其使用寿命长，亮度高，安全性好和节能环保等优点已经广泛应用于人们的日常生活中。LED灯通常采用恒流驱动，传统的LCL谐振网络的LED恒流驱动电路，需通过闭环反馈控制才能实现恒流输出，系统的开关损耗较高，通过CLCL谐振变换器是解决这一问题的一种方法。
CLCL谐振变换器的无源元件集成装置主要由电源、开关管、谐振电感、谐振电容、整流二极管、LED负载、变压器和整流输出构成，开环时则可实现输出电流恒定，该电路在开环控制下具有良好的恒流特性，相对闭环控制，开环控制简单，易于实现。
CLCL谐振变换器中包含以下无源元件：两个谐振电感、两个谐振电容、一个变压器。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，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、电容的等效串联电感，还会对CLCL谐振变换器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、空间利用率高的一种应用于CLCL谐振变换器的无源元件集成装置。
本发明解决上述问题的技术方案是：一种应用于CLCL谐振变换器的无源元件集成装置，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I型磁芯，第一PCB集成绕组、第二PCB集成绕组夹置于第一E型磁芯与第二E型磁芯中间，并由一个I型磁芯隔开，所述第一PCB集成绕组包括第一绕组、第二绕组、第三绕组、位于第一绕组、第二绕组之间的第一电介质和位于第二绕组、第三绕组之间的第二电介质，所述第二PCB集成绕组包括第四绕组、第五绕组、第六绕组、位于第四绕组、第五绕组之间的第一漏感层和位于第五绕组、第六绕组之间的第二漏感层，所述第一绕组、第二绕组和第三绕组绕在第一E型磁芯的中柱上，绕向相同，第四绕组、第五绕组和第六绕组绕在第二E型磁芯的中柱上，绕向相同。
上述CLCL谐振变换器的无源元件集成装置中，第一PCB集成绕组中第一绕组的输入端与第一二极管和第二二极管的阴极共同连接在一起，第一绕组的输出端悬空不接入电路，第一绕组形成导线，第二绕组的输出端与第五绕组的输入端相连，第二绕组的输入端悬空不接入电路，第二绕组形成第一谐振电感，位于第一绕组、第二绕组之间的第一电介质形成第一谐振电容，第三绕组的输入端、第五绕组的输出端共同连接在第一开关管和第二开关管的源极，第三绕组的输出端悬空不接入电路，第三绕组形成导线，位于第二绕组、第三绕组之间的第二电介质形成第二谐振电容；第二PCB集成绕组中第四绕组的输入端与第三二极管的阳极共同连接在一起，第四绕组的输出端、第六绕组的输入端共同连接在输出滤波电容的负极，第四绕组形成变压器的第一副边，第六绕组的输出端与第四二极管的阳极相连，第六绕组形成变压器的第二副边，第五绕组的输入端与第二绕组的输出端相连，第五绕组的输出端、第三绕组的输入端共同连接在第一开关管和第二开关管的源极，第五绕组形成变压器的原边，第一漏感层和第二漏感层用于调节漏感的大小，变压器原、副边之间的漏感用于形成第二谐振电感，第一PCB集成绕组、第二PCB集成绕组共同形成集总参数模型为一个变压器和CLCL的多端网络。
上述CLCL谐振变换器的无源元件集成装置中，所述第一E型磁芯和第二E型磁芯相对设置，I型磁芯位于第一E型磁芯和第二E型磁芯之间。
上述CLCL谐振变换器的无源元件集成装置中，所述第一PCB集成绕组的第一绕组、第二绕组、第三绕组绕向相同；所述第二PCB集成绕组的第四绕组、第五绕组、第六绕组绕向相同。
本发明的有益效果在于：本发明利用两个集成绕组将两个谐振电感、两个谐振电容和一个变压器全部集成在一个E-I-E磁芯结构中，使无源元件的数量和体积得到了减少，提高了其空间利用率，增大了CLCL谐振变换器的功率密度，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集成绕组集总参数模型结构示意图。
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所示，本发明公开了一种CLCL谐振变换器的无源元件集成装置中1，集成装置1包括第一PCB集成绕组29、第二PCB集成绕组30、第一E型磁芯16、第二E型磁芯28和I型磁芯22，第一PCB集成绕组29、第二PCB集成绕组30夹置于第一E型磁芯16与第二E型磁芯28中间，并由一个I型磁芯22隔开，所述第一PCB集成绕组29包括第一绕组17、第二绕组19、第三绕组21、位于第一绕组17、第二绕组19之间的第一电介质18和位于第二绕组19、第三绕组21之间的第二电介质20，所述第二PCB集成绕组30包括第四绕组23、第五绕组25、第六绕组27、位于第四绕组23、第五绕组25之间的第一漏感层24和位于第五绕组25、第六绕组27之间的第二漏感层26，所述第一绕组17、第二绕组19和第三绕组21绕在第一E型磁芯16的中柱上，绕向相同，第四绕组23、第五绕组25和第六绕组27绕在第二E型磁芯28的中柱上，绕向相同。
所述第一PCB集成绕组29中第一绕组17的输入端与第一二极管2和第二二极管3的阴极6共同连接在一起，第一绕组17的输出端悬空不接入电路，第一绕组17形成导线，第二绕组19的输出端8与第五绕组25的输入端相连，第二绕组19的输入端悬空不接入电路，第二绕组19形成第一谐振电感Lr，位于第一绕组17、第二绕组19之间的第一电介质18形成第一谐振电容Cr，第三绕组21的输入端、第五绕组25的输出端共同连接在第一开关管4和第二开关管5的源极7，第三绕组21的输出端悬空不接入电路，第三绕组21形成导线，位于第二绕组19、第三绕组21之间的第二电介质20形成第二谐振电容Cs；第二PCB集成绕组30中第四绕组23的输入端与第三二极管12的阳极9共同连接在一起，第四绕组23的输出端、第六绕组27的输入端共同连接在输出滤波电容的负极15，第四绕组23形成变压器T的第一副边9-10，第六绕组27的输出端与第四二极管13的阳极11相连，第六绕组27形成变压器T的第二副边10-11，第五绕组25的输入端与第二绕组19的输出端8相连，第五绕组25的输出端、第三绕组21的输入端共同连接在第一开关管4和第二开关管5的源极7，第五绕组25形成变压器T的原边，第一漏感层24和第二漏感层26用于调节漏感的大小，变压器T原、副边之间的漏感用于形成第二谐振电感Ls。
所述第一E型磁芯16和第二E型磁芯28相对设置，I型磁芯22位于第一E型磁芯16和第二E型磁芯28之间，第一PCB集成绕组29的第一绕组17、第二绕组19、第三绕组21绕向相同，第二PCB集成绕组30的第四绕组23、第五绕组25、第六绕组27绕向相同。
如图4所示，所述第一PCB集成绕组29、第二PCB集成绕组30共同形成集总参数模型为一个变压器T和CLCL的多端网络6-7-9-10-11。
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 (4)
1.一种应用于CLCL谐振变换器的无源元件集成装置，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I型磁芯，第一PCB集成绕组、第二PCB集成绕组夹置于第一E型磁芯与第二E型磁芯中间，并由一个I型磁芯隔开，所述第一PCB集成绕组包括第一绕组、第二绕组、第三绕组、位于第一绕组、第二绕组之间的第一电介质和位于第二绕组、第三绕组之间的第二电介质，所述第二PCB集成绕组包括第四绕组、第五绕组、第六绕组、位于第四绕组、第五绕组之间的第一漏感层和位于第五绕组、第六绕组之间的第二漏感层，所述第一绕组、第二绕组和第三绕组绕在第一E型磁芯的中柱上，绕向相同，第四绕组、第五绕组和第六绕组绕在第二E型磁芯的中柱上，绕向相同。
2.如权利要求1所述的应用于CLCL谐振变换器的无源元件集成装置，其特征在于：第一PCB集成绕组中第一绕组的输入端与第一二极管和第二二极管的阴极共同连接在一起，第一绕组的输出端悬空不接入电路，第一绕组形成导线，第二绕组的输出端与第五绕组的输入端相连，第二绕组的输入端悬空不接入电路，第二绕组形成第一谐振电感，位于第一绕组、第二绕组之间的第一电介质形成第一谐振电容，第三绕组的输入端、第五绕组的输出端共同连接在第一开关管和第二开关管的源极，第三绕组的输出端悬空不接入电路，第三绕组形成导线，位于第二绕组、第三绕组之间的第二电介质形成第二谐振电容；第二PCB集成绕组中第四绕组的输入端与第三二极管的阳极共同连接在一起，第四绕组的输出端、第六绕组的输入端共同连接在输出滤波电容的负极，第四绕组形成变压器的第一副边，第六绕组的输出端与第四二极管的阳极相连，第六绕组形成变压器的第二副边，第五绕组的输入端与第二绕组的输出端相连，第五绕组的输出端、第三绕组的输入端共同连接在第一开关管和第二开关管的源极，第五绕组形成变压器的原边，第一漏感层和第二漏感层用于调节漏感的大小，变压器原、副边之间的漏感用于形成第二谐振电感，第一PCB集成绕组、第二PCB集成绕组共同形成集总参数模型为一个变压器和CLCL的多端网络。
3.如权利要求1所述的应用于CLCL谐振变换器的无源元件集成装置，其特征在于：所述第一E型磁芯和第二E型磁芯相对设置，I型磁芯位于第一E型磁芯和第二E型磁芯之间。
4.如权利要求1所述的应用于CLCL谐振变换器的无源元件集成装置，其特征在于：所述第一PCB集成绕组的第一绕组、第二绕组、第三绕组绕向相同；所述第二PCB集成绕组的第四绕组、第五绕组、第六绕组绕向相同。
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