本发明涉及开关电源,具体为一种全波整流滤波电路集成变压器结构,属于电力电子领域。
背景技术:
1、在消费电子等领域,对于电源的小型化、轻量化、高效化已经成为了共同的需求,这对于应用于低压场合电源的高效率和高功率密度带来了新的挑战。随着平面磁、矩阵磁和磁集成技术的发展,磁芯损耗在总损耗中不再是主要成分,而绕组损耗和整流电路带来的端接损耗是影响整体效率的主要因素。为了降低端接损耗,文献“d.huang,s.ji andf.c.lee,″llc resonant converter with matrix transformer,″2014 ieee appliedpower electronics conference and exposition-apec 2014,fort worth,tx,usa,2014,pp.1118-1125.”提出了一种将开关管和电容放置在绕组上的结构,如图1所示,从而减小了端接损耗。然而,在低压场合,磁芯的有效面积较小,绕组的长度较短,绕组损耗较小,而端接损耗无法得到有效的改善,限制了效率和功率密度的进一步提高。
技术实现思路
1、发明目的:
2、有鉴于此,本发明的目的在于提供一种全波整流滤波电路集成变压器结构,该结构特别适合大电流、高效率、高功率密度的场合。
3、技术方案:
4、本发明提供的技术方案适用于两种电路结构,分别介绍如下:
5、结构一:
6、一种全波整流滤波电路集成变压器结构,包括变压器磁芯、变压器原边绕组(np)、变压器第一副边绕组(ns1)、变压器第二副边绕组(ns2)、第一副边开关管(s1)、第一输出滤波电容(co1)、第二副边开关管(s2)、第二输出滤波电容(co2);
7、所述第一副边开关管(s1)的漏极连接第一输出滤波电容(co1)的正极,第一输出滤波电容(co1)的负极连接变压器第一副边绕组(ns1)的非同名端,变压器第一副边绕组(ns1)的同名端连接第一副边开关管(s1)的源极;
8、所述变压器第一副边绕组(ns1)分为被磁芯包围的绕组部分和不被磁芯包围的绕组部分;当第一副边绕组(ns1)被磁芯包围的绕组部分的长度小于等于第一副边开关管(s1)漏极到源极的长度时,第一副边绕组(ns1)被磁芯包围的绕组部分中的全部或其中一部分由第一副边开关管(s1)取代,也即将第一副边开关管(s1)部分放置于磁芯内部且由磁芯所包围;当第一副边绕组(ns1)被磁芯包围的绕组部分的长度大于第一副边开关管(s1)漏极到源极的长度时,第一副边绕组(ns1)被磁芯包围的绕组部分中的一部分由第一副边开关管(s1)取代,也即将第一副边开关管(s1)全部或者部分放置于磁芯内部且由磁芯所包围;
9、所述第二副边开关管(s2)的漏极连接第二输出滤波电容(co2)的正极,第二输出滤波电容(co2)的负极连接变压器第二副边绕组(ns2)的同名端,变压器第二副边绕组(ns2)的非同名端连接第二副边开关管(s2)的源极;
10、所述变压器第二副边绕组(ns2)分为被磁芯包围的绕组部分和不被磁芯包围的绕组部分;当第二副边绕组(ns2)被磁芯包围的绕组部分的长度小于等于第二副边开关管(s2)漏极到源极的长度时,第二副边绕组(ns2)被磁芯包围的绕组部分中的全部或其中一部分由第二副边开关管(s2)取代,也即将第二副边开关管(s2)部分放置于磁芯内部且由磁芯所包围;当第二副边绕组(ns2)被磁芯包围的绕组部分的长度大于第二副边开关管(s2)漏极到源极的长度时,第二副边绕组(ns2)被磁芯包围的绕组部分中的一部分由第二副边开关管(s2)取代,也即将第二副边开关管(s2)全部或者部分放置于磁芯内部且由磁芯所包围。
11、结构二:
12、一种全波整流滤波电路集成变压器结构,包括变压器磁芯、变压器原边绕组(np)、变压器第一副边绕组(ns1)、变压器第二副边绕组(ns2)、第一副边开关管(s1)、第一输出滤波电容(co1)、第二副边开关管(s2)、第二输出滤波电容(co2);
13、所述第一副边开关管(s1)的源极连接第一输出滤波电容(co1)的负极,第一输出滤波电容(co1)的正极连接变压器第一副边绕组(ns1)的同名端,变压器第一副边绕组(ns1)的非同名端连接第一副边开关管(s1)的漏极;
14、所述变压器第一副边绕组(ns1)分为被磁芯包围的绕组部分和不被磁芯包围的绕组部分;当第一副边绕组(ns1)被磁芯包围的绕组部分的长度小于等于第一副边开关管(s1)漏极到源极的长度时,第一副边绕组(ns1)被磁芯包围的绕组部分中的全部或其中一部分由第一副边开关管(s1)取代,也即将第一副边开关管(s1)全部或者部分放置于磁芯内部且由磁芯所包围;当第一副边绕组(ns1)被磁芯包围的绕组部分的长度大于第一副边开关管(s1)漏极到源极的长度时,第一副边绕组(ns1)被磁芯包围的绕组部分中的一部分由第一副边开关管(s1)取代,也即将第一副边开关管(s1)全部或者部分放置于磁芯内部且由磁芯所包围;
15、所述第二副边开关管(s2)的源极连接第二输出滤波电容(co2)的负极,第二输出滤波电容(co2)的正极连接变压器第二副边绕组(ns2)的非同名端,变压器第二副边绕组(ns2)的同名端连接第二副边开关管(s2)的漏极;
16、所述变压器第二副边绕组(ns2)分为被磁芯包围的绕组部分和不被磁芯包围的绕组部分;当第二副边绕组(ns2)被磁芯包围的绕组部分的长度小于等于第二副边开关管(s2)漏极到源极的长度时,第二副边绕组(ns2)被磁芯包围的绕组部分中的全部或其中一部分由第二副边开关管(s2)取代,也即将第二副边开关管(s2)全部或者部分放置于磁芯内部且由磁芯所包围;当第二副边绕组(ns2)被磁芯包围的绕组部分的长度大于第二副边开关管(s2)漏极到源极的长度时,第二副边绕组(ns2)被磁芯包围的绕组部分中的一部分由第二副边开关管(s2)取代,也即将第二副边开关管(s2)全部或者部分放置于磁芯内部且由磁芯所包围。
17、在结构一和结构二中,其中的第一副边开关管(s1)和第二副边开关管(s2)可以由二极管实现,其中二极管的阴极所连接的位置为原来对应开关管的漏极,二极管的阳极所连接的位置为原来对应开关管的源极。
18、本发明具有如下有益效果:
19、实现了绕组和功率器件的异质集成,进一步减小了电路的交流路径;
20、降低了绕组、变压器的损耗和占地面积,有利于实现高效率和高功率密度。
1.一种集成变压器全波整流滤波电路结构,其特征在于:所述集成变压器整流滤波电路结构包括变压器磁芯、变压器原边绕组(np)、变压器第一副边绕组(ns1)、变压器第二副边绕组(ns2)、第一副边开关管(s1)、第一输出滤波电容(co1)、第二副边开关管(s2)、第二输出滤波电容(co2);
2.一种集成变压器全波整流滤波电路结构,其特征在于:所述集成变压器整流滤波电路结构包括变压器磁芯、变压器原边绕组(np)、变压器第一副边绕组(ns1)、变压器第二副边绕组(ns2)、第一副边开关管(s1)、第一输出滤波电容(co1)、第二副边开关管(s2)、第二输出滤波电容(co2);
3.如权利要求1和权利要求2所述的集成变压器全波整流滤波电路结构,其特征在于:其中的第一副边开关管(s1)和第二副边开关管(s2)可以由二极管实现,其中二极管的阴极所连接的位置为原来对应开关管的漏极,二极管的阳极所连接的位置为原来对应开关管的源极。