专利名称：一种磁集成电感及其制作方法和一种无桥pfc电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力电子交流整流技术领域，具体涉及一种磁集成电感及其制作方法和一种无桥PFC (Power factor Correct，功率因数矫正)电路。
背景技术：
为提升电源功率的转换效率，在交流-交流(AC-AC)变换电路中，无桥PFC电路是业界最常使用的一种高效电源转换电路。在实现本发明的过程中发明人发现，现有的无桥 PFC电路中所使用的变换器为两个分立电感，每个分立电感由一个E型磁芯和一个I型磁芯构成，绕组绕在E型磁芯的中心磁柱上。由于两个分立电感构成的PFC变换器体积较大，从而制约了电源功率密度的提高。
发明内容
本发明实施例提供了一种磁集成电感及其制作方法和一种无桥PFC电路，能够提高电源功率密度。本发明实施例采用如下技术方案一种磁集成电感的制作方法，包括将两个绕组分别绕在两个E型磁芯的中心磁柱上；将绕有绕组的所述两个E型磁芯以开口位置相对应的方式上下叠置；将一个I型磁芯夹在上下叠置的所述两个E型磁芯中间。一种磁集成电感，包括两个E型磁芯、一个I型磁芯和两个绕组；所述两个E型磁芯以开口位置相对应的方式上下叠置，所述I型磁芯夹在上下叠置的所述两个E型磁芯中间；所述两个绕组分别绕在上下叠置的所述两个E型磁芯的中心磁柱。一种无桥PFC电路，包括PFC变换器、Si，S2，S3和S4四个电路主开关管，Dl和D2 两个整流二极管，以及一个储能电容，其中主开关管S2和S4和主开关管Sl和S3在电源正负半周期的作用对称互换，所述无桥PFC变换器为上述的磁集成电感。由上述技术方案可知，由于本发明实施例的磁集成电感共用一个I型磁芯，与两个分立电感相比，减少了一个I型磁芯的体积，从而提高了电源功率密度。
下面对本发明描述中所需要使用的附图作一简单地介绍。图1为本发明实施例提供的一种磁集成电感的结构示意图；图2为本发明实施例提供的一种磁集成电感的制作方法示意图；图3为本发明实施例提供的一种无桥PFC电路示意图；图4(a)至(d)为本发明实施例提供的无桥PFC电路的电路流 向示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。参见图 1，本发明实施例提供的磁集成电感，包括两个E型磁芯(11、12)、一个I 型磁芯13和两个绕组(14、15)；所述两个E型磁芯以开口位置相对应的方式上下叠置，所述I型磁芯夹13在上下叠置的的所述两个E型磁芯中间；所述两个绕组分别绕在所述两个 E型磁芯的中心磁柱上。由于本发明实施例的磁集成电感共用一个I型磁芯，与两个分立电感相比，减少了一个I型磁芯的体积，从而提高了电源功率密度。进一步地，加载电流时，所述两个绕组(14、15)在上下叠置的所述两个E型磁芯 (11、12)的中心磁柱内产生相同方向的磁场。为保证绕组14在E型磁芯11的中心磁柱上产生的磁场方向与绕组15在E型磁芯12的中心磁柱上产生的磁场方向相同，如图1所示，在同方向加载电流时，一种绕制方式是绕组14在E型磁芯11的中心磁柱上的绕线方向为自上而下从里向外进行绕制；绕组 15在E型磁芯12的中心磁柱上的绕线方向为自下而上从里向外进行绕制。相应地另一种绕制方式是绕组14在E型磁芯11的中心磁柱上的绕线方向为自下而上从里向外进行绕制；绕组15在E型磁芯12的中心磁柱上的绕线方向为自上而下从里向外进行绕制。为此，在图1所示的绕制方式下，当输入电流左进右出时，对叠置在上的E型磁芯 11，绕组14在其中心磁柱上产生方向向下的磁场；对叠置在下的E型磁芯12，绕组15在其中心磁柱上也产生方向向下的磁场。对应地，当输入电流右进左出时，对上下叠置的E型磁芯11、12，绕组14、15在其中心磁柱上分别产生方向向上的磁场。下面以输入电流左进右出的情景为例进行说明。绕组14在E型磁芯11和I型磁芯13中产生如图1所示的上面的两个磁回路(21、22)，其中左上磁回路21为顺时针方向， 右上磁回路22为逆时针方向。绕组15在E型磁芯12和I型磁芯13中产生如图1所示的下面的两个磁回路(23、24)，其中左下磁回路23为顺时针方向，右下磁回路24为逆时针方向。对图1所示的磁回路进行分析左上磁回路21在I型磁芯13中的磁场方向向左， 左下磁回路23在I型磁芯13中的磁场方向向右，两个磁回路21和23在I型磁芯13中的磁通彼此互相抵消；右上磁回路22在I型磁芯13中的磁场方向向右，右下磁回路24在I 型磁芯13中的磁场方向向左，两个磁回路22和24在I型磁芯13中的磁通彼此互相抵消。 通过上述分析可知，由于绕组14在I型磁芯13中产生的磁通与绕组15在I型磁芯13中产生的磁通彼此互相抵消，因此使得I型磁芯13中的磁通减少，从而一方面减少了 I型磁芯13的铁损，使得电源效率得到提升，另一方面可以将I型磁芯13的厚度做薄，以减小磁性元件的体积，提高电源功率密度。参见图2，本发明实施例提供的一种磁集成电感的制作方法，包括S21，将两个绕组分别绕在两个E型磁芯的中心磁柱上；S22，将绕有绕组的所述两个E型磁芯以开口位置相对应的方式上下叠置；S23，将一个I型磁芯夹在上下叠置的所述两个E型磁芯中间。由于通过本发明实施例的方法制作的磁集成电感共用一个I型磁芯，与两个分立电感相比，减少了一个I型磁芯的体积，从而提高了电源功率密度。进一步地，还可以通过减少共用I型磁芯的体积来提高电源功率密度。可行的方案是，加载电流时，所述两个绕组在上下叠置的所述两个E型磁芯的中心磁柱内产生相同方向的磁场。由上述分析可知，由于加载电路时两个绕组在上下叠置的两个E型磁芯的中心磁柱上产生相同方向的磁通，从而使得两个绕组在共用I型磁芯中产生的磁通相互抵消，致使共用I型磁芯中的磁通减少，这不仅能够减少I型磁芯的铁损，而且可以将I型磁芯的厚度做薄，减少共用I型磁芯的体积，从而有利于电源功率密度的提高。以图1所述的磁集成电感为例，在同方向加载电流时，为保证两个绕组在上下叠置的两个E型磁芯的中心磁柱上产生相同方向的磁场，一种绕线方式是对叠置在上的E型磁芯，其中心磁柱的绕 组的绕制方式为自上而下从里向外进行绕制；对叠置在下的E型磁芯，其中心磁柱的绕组的绕制方式为自下而上从里向外进行绕制。另一种绕线方式，对叠置在上的E型磁芯，其中心磁柱的绕组的绕制方式为自下而上从里向外进行绕制；对叠置在下的E型磁芯，其中心磁柱的绕组的绕制方式为自上而下从里向外进行绕制。参见图3，图3为本发明实施例提供的一种无桥PFC电路。在本发明实施例提供的无桥PFC电路中，Si，S2，S3和S4是电路主开关管，其中主开关管S2和S4和主开关管Sl 和S3作用在电源正、负半周期的作用对称互换；Dl和D2是整流二极管，305为交流电源， 306为储能电容，所使用的PFC变换器为磁集成电感301。在电源正半周期，假设交流电源305左负右正，在无桥PFC电路的一个开关周期内，首先导通主开关管S2和S4,关断主开关管Sl和S3，此时磁集成电感301每个绕组的输入电流左进右出，电流方向如图4 (a)所示，电源305对磁集成电感301进行充电储能。当磁集成电感301的电压上升到设定值，导通主开关管Sl和S3，关断主开关管S2和S4,此时磁集成电感301电压与电源305串联，电流方向如图4(b)所示，通过主开关管Sl和S3对储能电容306充电或向后级的变换电源传递能量。当磁集成电感301的电压下降到设定值， 再次导通主开关管S2和S4，关断主开关管Sl和S3，开始下一个开关周期。在电源负半周期，假设交流电源305左正右负，在无桥PFC电路的一个开关周期内，首先导通主开关管Sl和S3，关断主开关管S2和S4,此时磁集成电感301每个绕组的输入电流右进左出，电流方向如图4(c)所示，电源305对磁集成电感301进行充电储能。当磁集成电感301的电压上升到设定值，导通主开关管S2和S4,关断主开关管Sl和S3，此时磁集成电感301电压与电源305串联，电流方向如图4(d)所示，通过主开关管S2和S4对储能电容306充电或向后级的变换电源传递能量。当磁集成电感301的电压下降到设定值， 再次导通主开关管Sl和S3，关断主开关管S2和S4，开始下一个开关周期。对磁集成电感301而言，加载电流时，为保证两个绕组在上下叠置的两个E型磁芯的中心磁柱上产生相同方向的磁场，如图3所示，一种绕线方式是对叠置在上的E型磁芯， 其中心磁柱的绕组的绕制方式为自上而下从里向外进行绕制；对叠置在下的E型磁芯，其中心磁柱的绕组的绕制方式为自下而上从里向外进行绕制。相应地另一种绕线方式是对叠置在上的E型磁芯，其中心磁柱的绕组的绕制方式为自下而上从里向外进行绕制；对叠置在下的E型磁芯，其中心磁柱的绕组的绕制方式为自上而下从里向外进行绕制。这样在图3所示的绕线方式下，当磁集成电感301的两个绕组的输入电流左进右出时，两个绕组在上下叠置的两个E型磁芯的中心磁柱上都产生方向向下的磁场；当磁集成电感301两个绕组的输入电流右进左出时，两个绕组在上下叠置的两个E型磁芯的中心磁柱上都产生方向向上的磁场。结合上述对图1的磁回路分析可知，加载电流时，在保证两个绕组在上下叠置的两个E型磁芯的中心磁柱上产生相同方向磁场的前提下，无论两个绕组的输入电流左进右出还是右进左出，两个绕组产生的磁通在磁集成电感301共用I型磁芯中都互相抵消，从而使得共用I型磁芯中的磁通减少，这不仅减少了 I型磁芯的铁损，而且可以将I型磁芯的厚度做薄，减小磁集成电感的体积，从而有利于电源功率密度的提高；另外，本发明实施例的无桥PFC电路通过使用磁集成电感，该磁集成电感与两个分立电感相比，由于共用了 I型磁芯，减少了一个I型磁芯的体积，从而提高了电源功率密度。
可以理解的是，本发明实施例的磁集成电感，可以应用到所有电力交流整流变换的电路中，并且在多相交流中也可以使用。以上所述，仅为本发明的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求
1.一种磁集成电感的制作方法，其特征在于，包括将两个绕组分别绕在两个E型磁芯的中心磁柱上；将绕有绕组的所述两个E型磁芯以开口位置相对应的方式上下叠置；将一个I型磁芯夹在上下叠置的所述两个E型磁芯中间。
2.根据权利要求1所述的磁集成电感的制作方法，其特征在于，所述将两个绕组分别绕在两个E型磁芯的中心磁柱上包括加载电流时，所述两个绕组在上下叠置的所述两个E型磁芯的中心磁柱内产生相同方向的磁场。
3.根据权利要求2所述的磁集成电感的制作方法，其特征在于，所述加载电流时，所述两个绕组在上下叠置的所述两个E型磁芯的中心磁柱内产生相同方向的磁场包括在同方向加载电流时，对叠置在上的E型磁芯，其中心磁柱的绕组的绕制方式为自上而下从里向外进行绕制；对叠置在下的E型磁芯，其中心磁柱的绕组的绕制方式为自下而上从里向外进行绕制。
4.根据权利要求2所述的磁集成电感的制作方法，其特征在于，所述加载电流后，所述两个绕组在上下叠置的所述两个E型磁芯的中心磁柱内产生相同方向的磁场包括在同方向加载电流时，对叠置在上的E型磁芯，其中心磁柱的绕组的绕制方式为自下而上从里向外进行绕制；对叠置在下的E型磁芯，其中心磁柱的绕组的绕制方式为自上而下从里向外进行绕制。
5.一种磁集成电感，其特征在于，包括两个E型磁芯、一个I型磁芯和两个绕组；所述两个E型磁芯以开口位置相对应的方式上下叠置，所述I型磁芯夹在上下叠置的所述两个 E型磁芯中间；所述两个绕组分别绕在上下叠置的所述两个E型磁芯的中心磁柱。
6.根据权利要求5所述的磁集成电感，其特征在于，加载电流时，所述两个绕组在上下叠置的所述两个E型磁芯的中心磁柱内产生相同方向的磁场。
7.根据权利要求6所述的磁集成电感，其特征在于，在同方向加载电流时，对叠置在上的E型磁芯，其中心磁柱的绕组的绕制方式为自上而下从里向外进行绕制；对叠置在下的E 型磁芯，其中心磁柱的绕组的绕制方式为自下而上从里向外进行绕制。
8.根据权利要求6所述的磁集成电感，其特征在于，在同方向加载电流时，对叠置在上的E型磁芯，其中心磁柱的绕组的绕制方式为自下而上从里向外进行绕制；对叠置在下的E 型磁芯，其中心磁柱的绕组的绕制方式为自上而下从里向外进行绕制。
9.一种无桥功率因数矫正PFC电路，其特征在于，包括PFC变换器、Si，S2，S3和S4四个电路主开关管，Dl和D2两个整流二极管，以及一个储能电容，其中主开关管S2和S4和主开关管Sl和S3在电源正负半周期的作用对称互换，所述无桥PFC变换器为权利要求5-8 任一项所述的磁集成电感。
全文摘要
本发明实施例提供了一种磁集成电感及其制作方法和一种无桥PFC(Powerfactor Correct，功率因数矫正)电路，为提高电源功率密度而发明。所述磁集成电感包括两个E型磁芯、一个I型磁芯和两个绕组；所述两个E型磁芯以开口位置相对应的方式上下叠置，所述I型磁芯夹在上下叠置的两个E型磁芯中间；所述两个绕组分别绕在上下叠置的两个E型磁芯的中心磁柱上。本发明实施例的磁集成电感与两个分立电感相比，减少了一个I型磁芯的体积，从而有利于电源功率密度的提高。本发明实施例可用于电力交流整流变换的电路领域。
文档编号H01F17/04GK102208242SQ201110066598
公开日2011年10月5日 申请日期2011年3月18日 优先权日2011年3月18日
发明者梁永涛 申请人:华为技术有限公司