[发明专利]一种适用于基于H桥ZCS双向DC-DC变换器的无源元件集成装置

说明书

本发明公开一种适用于基于H桥ZCS双向DC‑DC变换器的无源元件集成装置，其包括第一、第二、第三和第四柔性多层带材集成绕组、第一I型磁芯、第一和第二E型磁芯；第一E型磁芯位于第一I型磁芯上方且与第一I型磁芯相对接触设置、第二E型磁芯位于第一I型磁芯下方且与第一I型磁芯相对接触设置；第一和第三柔性多层带材集成绕组分别绕制在第一E型磁芯的左、右边柱上，第二和第四柔性多层带材集成绕组分别绕制在第二E型磁芯的左、右边柱上。本发明从实际出发，利用柔性多层带材集成技术创制的四个集成绕组，将两个电容和四个电感全部集成在E‑I‑E型磁芯中，有效缩减了无源元件体积，提高了电路功率密度。

技术领域

本发明公开一种适用于基于H桥ZCS双向DC-DC变换器的无源元件集成装置。

背景技术

基于H桥ZCS双向DC-DC变换器除具有转换效率高、功率密度大、开关损耗小等诸多优异性能外，无极性反转的降压和升压调节是该DC-DC变换器的显著优点。由于基于H桥ZCS双向DC-DC变换器采用大量的无源元件会增加装置的尺寸和体积。因此，本发明引入了柔性多层带材无源元件集成技术，将多个无源元件全部有效地集成在E-I-E型磁芯中，可以显著提高该变换器的功率密度，所以其在一些大功率、高压大电流应用领域得到了广泛的重视和研究。

本发明面向基于H桥ZCS双向DC-DC变换器的无源元件集成装置有以下优点：

l 开关损耗小，功率器件可采用ZCS换流模式以降低开关损耗，从而提高变换器的功率因数；

l 高功率密度、软开关和同步整流技术可大幅提高工作频率从而显著减小无源元件体积。

发明内容

本发明解决上述问题的技术方案是：一种基于H桥ZCS双向DC-DC变换器的无源元件集成装置，其特征在于：第一柔性多层带材集成绕组、第二柔性多层带材集成绕组、第三柔性多层带材集成绕组和第四柔性多层带材集成绕组、第一I型磁芯、第一E型磁芯和第二E型磁芯；第一E型磁芯位于第一I型磁芯上方且与第一I型磁芯相对接触设置、第二E型磁芯位于第一I型磁芯下方且与第一I型磁芯相对接触设置；第一柔性多层带材集成绕组和第三柔性多层带材集成绕组分别绕制在第一E型磁芯的左、右边柱上、第二柔性多层带材集成绕组和第四柔性多层带材集成绕组分别绕制在第二E型磁芯的左、右边柱上。所述的第一柔性多层带材集成绕组由里到外依次排列为第一绝缘带材、第一导体带材；所述的第二柔性多层带材集成绕组由里到外依次排列为第二绝缘带材、第二导体带材、第一电介质带材、第三导体带材；所述的第三柔性多层带材集成绕组由里到外依次排列为第三绝缘带材、第四导体带材；所述的第四柔性多层带材集成绕组由里到外依次排列为第四绝缘带材、第五导体带材、第二电介质带材、第六导体带材。

所述的一种适用于基于H桥ZCS双向DC-DC变换器无源元件集成装置，其特征在于：所述的第一导体带材左端口与第一开关管的源极相连，其右端口与第三开关管的漏极相连；所述的第二导体带材左端口与第一开关管的源极相连，其右端口悬空不接入电路；所述的第三导体带材左端口悬空不接入电路，其右端口第二开关管的漏极相连；所述的第四导体带材左端口与第四开关管的源极相连，其右端口与第五开关管的漏极相连；所述的第五导体带材左端口与第四开关管的源极相连，其右端口悬空不接入电路；所述的第六导体带材左端口悬空不接入电路，其右端口第六开关管的漏极相连。

所述的一种适用于基于H桥ZCS双向DC-DC变换器的无源元件集成装置，其特征在于：所述的第一导体带材构成第一零电流软开关辅助电感；所述的第二导体带材、第一电介质带材和第三导体带材共同构成第一串联谐振电容；所述的第二导体带材构成第一串联谐振电感；所述的第四导体带材构成第二零电流软开关辅助电感；所述的第五导体带材、第二电介质带材和第六导体带材共同构成第二串联谐振电容；所述的第五导体带材构成第二串联谐振电感。