[發明專利]一種適用于Cuk+Class-E諧振交直流變換器的電磁元件集成裝置

在審

• 申請號: 202110642421.4
• 申請日: 2021-06-09
• 公開（公告）號: CN113345693A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 鄧成;李雙
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: H01F27/24
• 分類號: H01F27/24;H01F27/28;H01F27/30;H01F27/40;H01F30/06;H01F37/00;H01G4/40;H02M1/00;H02M7/00
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本發明公開了一種適用于Cuk+Class?E諧振交直流變換器的電磁元件集成裝置，其包括第一、第二、第三和第四柔性多層帶材集成繞組、第一和第二E型磁芯及第一I型磁芯；第一E型磁芯和第二型E磁芯分別位于第一I型磁芯的上下方且相對設置；第一、三柔性多層帶材集成繞組分別繞制在第一E型磁芯左右邊柱上，第二、四柔性多層帶材集成繞組分別繞制在第二E型磁芯的左右邊柱上；本發明從實際出發，采用柔性帶材集成技術創制的四個集成繞組，將兩個儲能電感、一個耦合電容、一個扼流電感、一個母線電容、一個諧振電感、兩個諧振電容、一個激磁電感及一個變壓器集成在一組E?I?E型磁芯中，有效縮減了電磁元件體積，提高了電路功率密度。

技術領域

本發明公開一種適用于Cuk+Class-E諧振交直流變換器的電磁元件集成裝置。

背景技術

Cuk+Class-E諧振交直流變換器將Cuk和Class-E諧振兩路電路的開關管共用在一起，并同時保持各自的工作狀態。Cuk變換器工作在不連續電流模式（DCM）下，實現功率因數校正（PFC）功能。同時，Cuk變換器具有連續輸入輸出電流特性，可以簡化濾波電路設計。Class-E諧振作為DC-DC變換器單元，在諧振工況下工作，向直流負載供電。通過集成Cuk和Class-E諧振變換器，降低了系統成本，提高了功率密度。傳統的Cuk和Class-E諧振變換器采用多個分立元件則會增加裝置的尺寸和體積。因此，本發明引入了柔性帶材無源元件集成技術，將多個電磁元件全部有效地集成在一組磁芯中，可以顯著提高該諧振變換器的功率密度，所以其在一些單級LED驅動器中得到了廣泛的重視和研究。

本發明面向Cuk和Class-E變換器的電磁元件集成裝置有以下優點：

高轉化效率，在整個負載范圍內實現原邊器件零電壓開通、副邊器件零電流關斷；

降低開關損耗，提高諧振變換器的功率因數；

設計方便，工作頻率變化范圍較寬，有利于高頻變壓器設計；

噪音小，隔離變壓器可有效阻斷高共模噪音；

高功率密度、軟開關和同步整流技術可大幅提高工作頻率從而顯著減小電磁元件體積。

發明內容

本發明解決上述問題的技術方案是：一種適用于Cuk+Class-E諧振交直流變換器的電磁元件集成裝置包括第一柔性多層帶材集成繞組、第二柔性多層帶材集成繞組、第三柔性多層帶材集成繞組、第四柔性多層帶材集成繞組、第一E型磁芯、第二E型磁芯和第一I型磁芯；第一E型磁芯和第二E型磁芯分別位于第一I型磁芯的上下方且相對設置，且第一E型磁芯和第二E型磁芯的左右邊柱與第一I型磁芯之間都設有氣隙；第一柔性多層帶材集成繞組和第三柔性多層帶材集成繞組分別繞制在第一E型磁芯左右邊柱上，第二柔性多層帶材集成繞組和第四柔性多層帶材集成繞組分別繞制在第二E型磁芯的左右邊柱上；所述的第一柔性多層帶材集成繞組由里到外依次排列為第一絕緣帶材、第一導體帶材、第一電介質帶材、第二導體帶材；所述的第二柔性多層帶材集成繞組由里到外依次排列為第二絕緣帶材、第三導體帶材、第二電介質帶材、第四導體帶材；所述的第三柔性多層帶材集成繞組由里到外依次排列為第三絕緣帶材、第五導體帶材、第三電介質帶材、第六導體帶材；所述的第四柔性多層帶材集成繞組由里到外依次排列為第四絕緣帶材、第七導體帶材、第四電介質帶材、第八導體帶材、第一漏感帶材、第五絕緣帶材、第九導體帶材、第六絕緣帶材、第十導體帶材。