[实用新型]有源钳位磁集成变换器

说明书

一、技术领域

本实用新型的有源钳位磁集成变换器属电能变换装置的直流变换器。

二、背景技术

有源钳位正激变换器因其具有电路拓扑简单、电压尖峰小、变压器双向磁化、占空比能够大于0.5、可以实现零电压开关等优良特性在中小功率的直流变换场合得到了广泛的应用。由于其采用单端式整流电路，与半桥、全桥等双端式变换器相比，存在电感电流脉动较大的问题。为了保证输出电压品质，一般会增大滤波电感和滤波电容，这样势必会增大变换器的体积重量、不利于提高功率密度。而高功率密度已经成为变换器的重要指标之一，为此，需要从减小元器件的外形尺寸和减小损耗两个方面入手来加以改进。随着半导体功率器件封装技术的迅速发展，磁性元件成为制约变换器功率密度提高的主要因素之一。高频化虽然是减小磁性元件体积的有效手段，但是随之而来的磁件和半导体器件损耗的迅速增大又限制了功率密度的提高。因此，磁集成技术成为进一步提高变换器功率密度的行之有效的手段之一。

Ed Bloom，“Core selection for & design aspects of an integrated-magneticforward converter”，in Proc.IEEE APEC 1986，pp.141-150针对绕组磁复位正激式变换器，公开了一种集成磁件方案，但是该方案只能减小磁件体积并不能改善输出电流脉动；台达公司申请的美国专利Isolated voltage regulator with one corestructure U.S6,853,568针对高压输入VRM提出多种可应用集成磁件的电路结构，其中包括交错并联正激式变换器，以减小变换器的体积和重量、简化变换器结构。专利只简单说明该集成磁件是将变压器与电感相集成，未给出各绕组的具体连接方式包括各绕组同名端的关系，更未利用集成磁件来减小输出电流纹波。Gordon Bloom，Rudy Severns，“The generalized use of integrated magnetics and zero-ripple techniques inswitchmode power converters”，in Proc.IEEE PESC 1984，pp.15-33公开了一种通用的减小电流脉动的方法——即通过构造耦合电感来实现。采取该方法虽然能够减小输出电流脉动，但需要外加电路，且无法将变压器和电感集成而减小磁件体积。

三、实用新型内容

针对有源钳位正激变换器输出电流纹波大的缺点，本实用新型给出一种变压器和电感的磁集成方案，不仅能够减小磁件体积，同时可以让变换器在拥有最低原边功率管的电压应力的同时，实现输出电流纹波的最小化。有利于提高有源钳位正激式变换器的输出品质、变换效率、功率密度，并能改善其输出动态性能。