[发明专利]一种磁芯、集成磁元件、有源钳位正反激电路及开关电源

说明书

技术领域

本发明涉及电子领域，尤其涉及一种磁芯、集成磁元件、有源钳位正反激电路及开关电源。

背景技术

电力电子技术的飞速发展，尤其是微处理器的飞速发展对为其供电的电源模块提出了极大的挑战。人们在应用多种技术手段来提高模块电源性能的同时，越来越发现磁性元件(简称磁元件，包括磁芯和绕在磁芯上的线圈)是限制电源体积、重量、效率的一个重要因素。据美国电源制造者协会(PSMA)统计，磁元件体积在DC-DC（直流转换直流）模块中占到总体积的20%以上、重量占总重量的30%以上。

有源钳位正反激电路是目前常用的一种电源电路，具有电路拓扑简单、电压尖峰小、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。现有技术中有源钳位正反激电路采用的磁集成电路，将两个普通的变压器集成在一个磁元件上，在一定程度上简化了电路结构，减小了磁元件的体积。但是该电路只是将实现正激电路和反激电路的两个变压器简单地做在一块磁元件上，磁元件的体积和重量还是比较大，磁芯的利用率不高，磁元件的体积和重量还有进一步减小的空间。

发明内容

本发明实施例公开了一种磁芯、集成磁元件、有源钳位正反激电路及开关电源，可以实现减小磁芯以及集成磁元件的体积，增加有源钳位正反激电路及开关电源中集成磁元件磁芯的利用率的技术效果。

本发明实施例第一方面公开了一种磁芯，具体包括：

第一磁柱、第二磁柱、第三磁柱以及横柱，所述横柱连接所述第一磁柱、所述第二磁柱和所述第三磁柱的同一端，所述第二磁柱位于所述第一磁柱和所述第三磁柱之间，所述第一磁柱垂直于磁感线的横截面积与所述第三磁柱垂直于磁感线的横截面积不相等。

本发明实施例第二方面公开了一种集成磁元件，具体包括：

由第一磁芯和第二磁芯构成的闭合磁芯，以及绕制在所述闭合磁芯上的线圈；其特征在于：

所述第一磁芯和所述第二磁芯为如本发明实施例第一方面公开的磁芯，所述第一磁芯与所述第二磁芯尺寸一致；其中，

所述第一磁芯的第二磁柱与所述第二磁芯的第二磁柱两两相对并接触，构成所述闭合磁芯的中柱；

所述第一磁芯的第一磁柱与所述第二磁芯的第一磁柱两两相对不接触，构成所述闭合磁芯的第一侧柱；所述第一磁芯的第一磁柱与所述第二磁芯的第一磁柱之间形成第一气隙；

所述第一磁芯的第三磁柱与所述第二磁芯的第三磁柱两两相对不接触，构成所述闭合磁芯的第二侧柱；所述第一磁芯的第三磁柱与所述第二磁芯的第三磁柱之间形成第二气隙；

所述线圈绕在所述闭合磁芯上，形成两组变压器。

本发明实施例第三方面公开了一种有源钳位正反激电路，具体包括：

原边电路、集成磁元件、副边整流及电容滤波电路，所述副边整流及电容滤波 电路包括整流电路和滤波电路；其特征在于：所述原边电路通过所述集成磁元件连接所述副边整流及电容滤波 电路，所述原边电路连接所述第一原边绕组和所述第二原边绕组，所述第一副边绕组和所述第二副边绕组连接所述整流电路，所述整流电路连接所述滤波电路，其中所述集成磁元件是本发明实施例第二方面公开的集成磁元件。

本发明实施例第四方面公开了一种开关电源，包括本发明实施例第三方面公开的有源钳位正反激电路。

本发明实施例将磁芯的第一磁柱和第三磁柱的横截面积设置为不相等；在集成磁元件中采用上述磁芯，并且将第一磁芯的第一磁柱与第二磁芯的第一磁柱之间的距离也即第一气隙的宽度和第一磁芯的第三磁柱与第二磁芯的第三磁柱之间的距离也即第二气隙的宽度的比例，设置为和磁芯的第一磁柱与第三磁柱的横截面积的比例，以不影响磁回路的正常通行；有源钳位正反激电路中，第一磁柱参与形成的是正激变压器，第三磁柱参与形成的是反激变压器，将磁芯的第一磁柱与第三磁柱的横截面积设为不相等，在实现正反激电路正常功能的同时，降低了磁芯的体积和重量，进而降低了有源正反激电路及开关电源的体积和重量，提高了电路中磁芯的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的一种磁芯的正视图；

图2是本发明实施例的一种磁芯的仰视图；

图3是本发明实施例的第一种集成磁元件的结构示意图；