專利名稱：一種電感元件、功率因數(shù)校正電路及開關(guān)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于開關(guān)電源領(lǐng)域，尤其涉及一種電感元件、功率因數(shù)校正電路及開關(guān)電 源。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)提供的采用傳統(tǒng)繞法形成的電感元件的結(jié)構(gòu)如圖1所示，該電感元件是 在磁芯上先按照順時(shí)針方向繞第一層，再按照逆時(shí)針方向回繞第二層，如此循環(huán)直到繞完 所需匝數(shù)。這種繞法制作的電感元件可以使電路穩(wěn)定，但是采用這種電感元件的功率因數(shù) 校正電路的開關(guān)管輸出的電流波形會(huì)產(chǎn)生很大的雜訊尖鋒100 (如圖4A所示)，該雜訊尖鋒 100會(huì)有擊穿開關(guān)管的風(fēng)險(xiǎn)，從而降低了整個(gè)電路工作的可靠性和穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種電感元件，旨在解決采用現(xiàn)有的電感元件的功 率因數(shù)校正電路會(huì)產(chǎn)生雜訊尖峰導(dǎo)致?lián)舸╅_關(guān)管的問題。本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種電感元件，包括磁芯以及繞制于所述磁芯上的 導(dǎo)線；所述磁芯為環(huán)形磁芯，所述導(dǎo)線具有一分段點(diǎn)，所述導(dǎo)線被所述分段點(diǎn)分成第一導(dǎo)線 部分以及第二導(dǎo)線部分，所述導(dǎo)線的所述分段點(diǎn)置于所述環(huán)形磁芯上任意一點(diǎn)，所述導(dǎo)線 的所述第一導(dǎo)線部分繞制于所述環(huán)形磁芯的一側(cè)上至預(yù)定的匝數(shù)后引出第一導(dǎo)電引腳；所 述導(dǎo)線的第二導(dǎo)線部分繞制于所述環(huán)形磁芯的另一側(cè)上至預(yù)定的匝數(shù)后引出第二導(dǎo)電引 腳。其中，所述導(dǎo)線的所述分段點(diǎn)置于所述環(huán)形磁芯的內(nèi)圓周上或外圓周上的任意一
點(diǎn)ο其中，所述導(dǎo)線的所述第一導(dǎo)線部分先按照順時(shí)針方向繞制于所述環(huán)形磁芯的一 側(cè)上，再按照逆時(shí)針方向回繞第二層，如此循環(huán)直至繞制預(yù)定的匝數(shù)后引出第一導(dǎo)電引腳； 所述導(dǎo)線的所述第二導(dǎo)線部分先按照逆時(shí)針方向繞制于所述環(huán)形磁芯的另一側(cè)上，再按照 順時(shí)針方向回繞第二層，如此循環(huán)直至繞制預(yù)定的匝數(shù)后引出第二導(dǎo)電引腳。其中，所述導(dǎo)線的所述第一導(dǎo)線部分繞制的匝數(shù)與所述導(dǎo)線的所述第二導(dǎo)線部分 繞制的匝數(shù)相同。本發(fā)明實(shí)施例的目的還在于提供一種功率因數(shù)校正電路，包括電感元件，二極管、 開關(guān)管、PFC控制模塊以及電容；所述電感元件的一端連接輸入電壓信號(hào)，所述電感元件的 另一端分別連接至所述二極管的陽極和所述開關(guān)管的一端；所述二極管的陰極輸出電壓信 號(hào)；所述PFC控制模塊的輸入端連接至所述二極管的陰極，所述PFC控制模塊的輸出端連接 至所述開關(guān)管的控制端；所述開關(guān)管的另一端接地；所述電容連接至所述二極管的陰極與 地之間；所述電感元件進(jìn)一步包括磁芯以及繞制于所述磁芯上的導(dǎo)線；所述磁芯為環(huán)形 磁芯，所述導(dǎo)線具有一分段點(diǎn)，所述導(dǎo)線被所述分段點(diǎn)分成第一導(dǎo)線部分以及第二導(dǎo)線部 分，所述導(dǎo)線的所述分段點(diǎn)置于所述環(huán)形磁芯上任意一點(diǎn)，所述導(dǎo)線的所述第一導(dǎo)線部分繞制于所述環(huán)形磁芯的一側(cè)上至預(yù)定的匝數(shù)后引出第一導(dǎo)電引腳；所述導(dǎo)線的第二導(dǎo)線部 分繞制于所述環(huán)形磁芯的另一側(cè)上至預(yù)定的匝數(shù)后引出第二導(dǎo)電引腳。其中，所述導(dǎo)線的所述分段點(diǎn)置于所述環(huán)形磁芯的內(nèi)圓周上或外圓周上的任意一
點(diǎn)ο其中，所述導(dǎo)線的所述第一導(dǎo)線部分先按照順時(shí)針方向繞制于所述環(huán)形磁芯的一 側(cè)上，再按照逆時(shí)針方向回繞第二層，如此循環(huán)直至繞制預(yù)定的匝數(shù)后引出第一導(dǎo)電引腳； 所述導(dǎo)線的所述第二導(dǎo)線部分先按照逆時(shí)針方向繞制于所述環(huán)形磁芯的另一側(cè)上，再按照 順時(shí)針方向回繞第二層，如此循環(huán)直至繞制預(yù)定的匝數(shù)后引出第二導(dǎo)電引腳。其中，所述導(dǎo)線的所述第一導(dǎo)線部分繞制的匝數(shù)與所述導(dǎo)線的所述第二導(dǎo)線部分 繞制的匝數(shù)相同。其中，所述開關(guān)管為MOS管，所述MOS管的柵極連接至所述PFC控制模塊的輸出 端，所述MOS管的源極接地，所述MOS管的漏極連接至所述電感元件的另一端。本發(fā)明實(shí)施例的另一目的還在于提供一種開關(guān)電源，其包括功率因數(shù)校正電路， 所述功率因數(shù)校正電路為上述功率因數(shù)校正電路。本發(fā)明實(shí)施例提供的電感元件是將導(dǎo)線從環(huán)形磁芯的中間往左右兩側(cè)分別繞制 預(yù)定的匝數(shù)后再分別引出導(dǎo)電引腳，從而使得采用這種電感元件的功率因數(shù)校正電路不會(huì) 產(chǎn)生雜訊尖鋒，避免了開關(guān)管被擊穿的風(fēng)險(xiǎn)，提高了功率因數(shù)校正電路的可靠性和穩(wěn)定性。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)提供的采用傳統(tǒng)繞法形成的電感元件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的電感元件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的功率因數(shù)校正電路的電路圖；圖4A是現(xiàn)有技術(shù)提供的采用傳統(tǒng)電感元件的功率因數(shù)校正電路中開關(guān)管輸出的 電流波形圖；圖4B是采用本發(fā)明實(shí)施例提供的電感元件的功率因數(shù)校正電路中開關(guān)管輸出的 電流波形圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明實(shí)施例提供的電感元件是將導(dǎo)線從環(huán)形磁芯的中間往兩側(cè)分別繞制預(yù)定 的匝數(shù)后再分別引出導(dǎo)電引腳，從而使得采用這種電感元件的功率因數(shù)校正電路不會(huì)產(chǎn)生 雜訊尖鋒，避免了開關(guān)管被擊穿的風(fēng)險(xiǎn)，提高了功率因數(shù)校正電路的可靠性和穩(wěn)定性。本發(fā)明實(shí)施例提供的電感元件主要應(yīng)用于功率因數(shù)校正電路中，而功率因素校正 電路由于具有高的轉(zhuǎn)換效率、可以得到高的功率因素?cái)?shù)值以及可以極大地減少對(duì)電網(wǎng)的污 染，因此在開關(guān)電源中得到了廣泛的應(yīng)用。圖2示出了該電感元件的結(jié)構(gòu)，為了便于說明， 僅示出了與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分，詳述如下。電感元件包括磁芯以及繞制于磁芯上的導(dǎo)線；其中，磁芯為環(huán)形磁芯，導(dǎo)線具有一分段點(diǎn)M，導(dǎo)線被分段點(diǎn)M分成第一導(dǎo)線部分以及第二導(dǎo)線部分，導(dǎo)線的分段點(diǎn)M置于環(huán)形 磁芯上任意一點(diǎn)，導(dǎo)線的第一導(dǎo)線部分繞制于環(huán)形磁芯的一側(cè)上至預(yù)定的匝數(shù)后引出第一 導(dǎo)電引腳5 ；導(dǎo)線的第二導(dǎo)線部分繞制于環(huán)形磁芯的另一側(cè)上至預(yù)定的匝數(shù)后引出第二導(dǎo) 電引腳6。作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，導(dǎo)線的分段點(diǎn)M置于環(huán)形磁芯的內(nèi)圓周上或外圓周上 的任意一點(diǎn)。在本發(fā)明實(shí)施例中，導(dǎo)線的第一導(dǎo)線部分先按照順時(shí)針方向1繞制于環(huán)形磁芯的 一側(cè)上，再按照逆時(shí)針方向3回繞第二層，如此循環(huán)直至繞制預(yù)定的匝數(shù)后引出第一導(dǎo)電 引腳5 ；導(dǎo)線的第二導(dǎo)線部分先按照逆時(shí)針方向2繞制于另環(huán)形磁芯的另一側(cè)上，再按照順 時(shí)針方向4回繞第二層，如此循環(huán)直至繞制預(yù)定的匝數(shù)后引出第二導(dǎo)電引腳6。其中，導(dǎo)線 的第一導(dǎo)線部分繞制的匝數(shù)與導(dǎo)線的所述第二導(dǎo)線部分繞制的匝數(shù)相同。圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的功率因數(shù)校正電路的電路，為了便于說明，僅示 出了與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分，詳述如下。功率因數(shù)校正電路，包括電感元件Li，二極管D1、開關(guān)管21、功率因數(shù)校正(Power Factor Correction, PFC)控制模塊22以及電容Cl ；其中，電感元件Ll的一端連接輸入電 壓信號(hào)VIN,電感元件Ll的另一端分別連接至二極管Dl的陽極和開關(guān)管21的一端；二極 管Dl的陰極輸出電壓信號(hào)VOUT ；PFC控制模塊22的輸入端連接至二極管Dl的陰極，PFC 控制模塊22的輸出端連接至開關(guān)管21的控制端；開關(guān)管21的另一端接地；電容Cl連接至 二極管Dl的陰極與地之間。電感元件Ll進(jìn)一步包括磁芯以及繞制于磁芯上的導(dǎo)線；磁芯 為環(huán)形磁芯，導(dǎo)線具有一分段點(diǎn)M,導(dǎo)線被分段點(diǎn)M分成第一導(dǎo)線部分以及第二導(dǎo)線部分， 導(dǎo)線的分段點(diǎn)M置于環(huán)形磁芯上任意一點(diǎn)，導(dǎo)線的第一導(dǎo)線部分繞制于環(huán)形磁芯的一側(cè)上 至預(yù)定的匝數(shù)后引出第一導(dǎo)電引腳5 ；導(dǎo)線的第二導(dǎo)線部分繞制于環(huán)形磁芯的另一側(cè)上至 預(yù)定的匝數(shù)后引出第二導(dǎo)電引腳6。作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，導(dǎo)線的分段點(diǎn)M置于環(huán)形磁芯的內(nèi)圓周上或外圓周上 的任意一點(diǎn)。在本發(fā)明實(shí)施例中，導(dǎo)線的第一導(dǎo)線部分先按照順時(shí)針方向1繞制于環(huán)形磁芯的 一側(cè)上，再按照逆時(shí)針方向3回繞第二層，如此循環(huán)直至繞制預(yù)定的匝數(shù)后引出第一導(dǎo)電 引腳5 ；導(dǎo)線的第二導(dǎo)線部分先按照逆時(shí)針方向2繞制干環(huán)形磁芯的另一側(cè)上，再按照順時(shí) 針方向4回繞第二層，如此循環(huán)直至繞制預(yù)定的匝數(shù)后引出第二導(dǎo)電引腳6。其中，導(dǎo)線的 第一導(dǎo)線部分繞制的匝數(shù)與導(dǎo)線的所述第二導(dǎo)線部分繞制的匝數(shù)相同。在本發(fā)明實(shí)施例中，開關(guān)管21可以為MOS管Ql，其中，MOS管Ql的柵極G連接至 PFC控制模塊22的輸出端，MOS管Ql的源極S接地，MOS管Ql的漏極D連接至電感元件L 的另一端；開關(guān)管21還可以為晶體管等其它可以起開關(guān)作用的任意元器件。為了更進(jìn)一步說明，現(xiàn)結(jié)合圖3詳述本發(fā)明實(shí)施例提供的功率因數(shù)校正電路的工 作原理如下功率因數(shù)校正電路被稱為“boost調(diào)整器”，也稱之為“升壓電感”變換器，主要是 將輸入的低壓信號(hào)VIN進(jìn)行調(diào)整后輸出高壓信號(hào)V0UT。在輸入電壓VIN與開關(guān)管21之間 串接電感Li，電感Ll通過二極管Dl給電容Cl及負(fù)載供電；當(dāng)開關(guān)管21的控制端接收到 高電平控制信號(hào)時(shí)，開關(guān)管21導(dǎo)通，二極管Dl反偏，電感Ll的電流線性上升，輸入電壓VIN的能量存儲(chǔ)在電感Ll中；當(dāng)開關(guān)管21的控制端接收到低電平控制信號(hào)時(shí)，開關(guān)管21關(guān)斷， 由于電感Ll的電流不能突變，因此電感Ll的電壓極性顛倒，電感Ll異名端電壓相對(duì)同名 端為正，電感Ll的同名端電壓為VIN，電感Ll經(jīng)二極管Dl向電容Cl充電，使電容Cl兩端 的電壓高于VIN，此時(shí)電感Ll儲(chǔ)存的能量給負(fù)載提供電流并補(bǔ)充電容Cl在開關(guān)管21導(dǎo)通 時(shí)單獨(dú)向負(fù)載供電時(shí)損失的電荷，VIN在開關(guān)管21關(guān)斷時(shí)也向負(fù)載提供能量。在電路中有電位差的地方就一定有分布電容存在，現(xiàn)有技術(shù)中采用傳統(tǒng)的繞法制 作的電感元件中線圈間的分布電容很大，從而使得采用這種電感元件的功率因數(shù)校正電路 中開關(guān)管輸出的電流波形上有很大的雜訊尖鋒，從而導(dǎo)致開關(guān)管有被擊穿的風(fēng)險(xiǎn)；而本發(fā) 明實(shí)施例提供的電感元件是將導(dǎo)線從環(huán)形磁芯的中間往左右兩側(cè)分別繞制預(yù)定的匝數(shù)后 再分別引出導(dǎo)電引腳，使得采用這種電感元件的功率因數(shù)校正電路不會(huì)產(chǎn)生雜訊尖鋒，避 免了開關(guān)管被擊穿的風(fēng)險(xiǎn)，提高了功率因數(shù)校正電路的可靠性和穩(wěn)定性。在開關(guān)管21的輸出端連接一個(gè)示波器可以將開關(guān)管輸出的電流顯示出來，圖4A 示出了采用傳統(tǒng)電感元件的功率因數(shù)校正電路中開關(guān)管輸出的電流波形；圖4B示出了采 用本發(fā)明實(shí)施例提供的電感元件的功率因數(shù)校正電路中開關(guān)管輸出的電流波形。從圖4A 中可以看出采用傳統(tǒng)電感元件的功率因數(shù)校正電路中開關(guān)管輸出的電流會(huì)有很大的雜訊 尖鋒100，而該雜訊尖鋒100會(huì)有擊穿開關(guān)管的風(fēng)險(xiǎn)，從而降低了整個(gè)電路工作的可靠性和 穩(wěn)定性。而從圖4B中可以看出采用本發(fā)明實(shí)施例提供的電感元件的功率因數(shù)校正電路中 開關(guān)管輸出的電流不再有雜訊尖鋒，因此避免了開關(guān)管被擊穿的風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明實(shí)施例提供的電感元件是將導(dǎo)線從環(huán)形磁芯的中間往兩側(cè)分別繞制預(yù)定 的匝數(shù)后再分別引出導(dǎo)電引腳，從而使得采用這種電感元件的功率因數(shù)校正電路不會(huì)產(chǎn)生 雜訊尖鋒，避免了開關(guān)管被擊穿的風(fēng)險(xiǎn)，提高了功率因數(shù)校正電路的可靠性和穩(wěn)定性。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種電感元件，包括磁芯以及繞制于所述磁芯上的導(dǎo)線；其特征在于，所述磁芯為環(huán)形磁芯，所述導(dǎo)線具有一分段點(diǎn)，所述導(dǎo)線被所述分段點(diǎn)分成第一導(dǎo)線部分以及第二導(dǎo)線部分，所述導(dǎo)線的所述分段點(diǎn)置于所述環(huán)形磁芯上任意一點(diǎn)，所述導(dǎo)線的所述第一導(dǎo)線部分繞制于所述環(huán)形磁芯的一側(cè)上至預(yù)定的匝數(shù)后引出第一導(dǎo)電引腳；所述導(dǎo)線的第二導(dǎo)線部分繞制于所述環(huán)形磁芯的另一側(cè)上至預(yù)定的匝數(shù)后引出第二導(dǎo)電引腳。
2.如權(quán)利要求1所述的電感元件，其特征在于，所述導(dǎo)線的所述分段點(diǎn)置于所述環(huán)形 磁芯的內(nèi)圓周上或外圓周上的任意一點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求1所述的電感元件，其特征在于，所述導(dǎo)線的所述第一導(dǎo)線部分先按照 順時(shí)針方向繞制于所述環(huán)形磁芯的一側(cè)上，再按照逆時(shí)針方向回繞第二層，如此循環(huán)直至 繞制預(yù)定的匝數(shù)后引出第一導(dǎo)電引腳；所述導(dǎo)線的所述第二導(dǎo)線部分先按照逆時(shí)針方向繞 制于所述環(huán)形磁芯的另一側(cè)上，再按照順時(shí)針方向回繞第二層，如此循環(huán)直至繞制預(yù)定的 匝數(shù)后引出第二導(dǎo)電引腳。
4.如權(quán)利要求1所述的電感元件，其特征在于，所述導(dǎo)線的所述第一導(dǎo)線部分繞制的 匝數(shù)與所述導(dǎo)線的所述第二導(dǎo)線部分繞制的匝數(shù)相同。
5.一種功率因數(shù)校正電路，包括電感元件，二極管、開關(guān)管、PFC控制模塊以及電容；所 述電感元件的一端連接輸入電壓信號(hào)，所述電感元件的另一端分別連接至所述二極管的陽 極和所述開關(guān)管的一端；所述二極管的陰極輸出電壓信號(hào)；所述PFC控制模塊的輸入端連 接至所述二極管的陰極，所述PFC控制模塊的輸出端連接至所述開關(guān)管的控制端；所述開 關(guān)管的另一端接地；所述電容連接至所述二極管的陰極與地之間；其特征在于，所述電感 元件進(jìn)一步包括磁芯以及繞制于所述磁芯上的導(dǎo)線；所述磁芯為環(huán)形磁芯，所述導(dǎo)線具有一分段點(diǎn)，所 述導(dǎo)線被所述分段點(diǎn)分成第一導(dǎo)線部分以及第二導(dǎo)線部分，所述導(dǎo)線的所述分段點(diǎn)置于所 述環(huán)形磁芯上任意一點(diǎn)，所述導(dǎo)線的所述第一導(dǎo)線部分繞制于所述環(huán)形磁芯的一側(cè)上至預(yù) 定的匝數(shù)后引出第一導(dǎo)電引腳；所述導(dǎo)線的第二導(dǎo)線部分繞制于所述環(huán)形磁芯的另一側(cè)上 至預(yù)定的匝數(shù)后引出第二導(dǎo)電引腳。
6.如權(quán)利要求5所述的功率因數(shù)校正電路，其特征在于，所述導(dǎo)線的所述分段點(diǎn)置于 所述環(huán)形磁芯的內(nèi)圓周上或外圓周上的任意一點(diǎn)。
7.如權(quán)利要求5所述的功率因數(shù)校正電路，其特征在于，所述導(dǎo)線的所述第一導(dǎo)線部 分先按照順時(shí)針方向繞制于所述環(huán)形磁芯的一側(cè)上，再按照逆時(shí)針方向回繞第二層，如此 循環(huán)直至繞制預(yù)定的匝數(shù)后引出第一導(dǎo)電引腳；所述導(dǎo)線的所述第二導(dǎo)線部分先按照逆時(shí) 針方向繞制于所述環(huán)形磁芯的另一側(cè)上，再按照順時(shí)針方向回繞第二層，如此循環(huán)直至繞 制預(yù)定的匝數(shù)后引出第二導(dǎo)電引腳。
8.如權(quán)利要求5所述的功率因數(shù)校正電路，其特征在于，所述導(dǎo)線的所述第一導(dǎo)線部 分繞制的匝數(shù)與所述導(dǎo)線的所述第二導(dǎo)線部分繞制的匝數(shù)相同。
9.如權(quán)利要求5所述的功率因數(shù)校正電路，其特征在于，所述開關(guān)管為MOS管，所述 MOS管的柵極連接至所述PFC控制模塊的輸出端，所述MOS管的源極接地，所述MOS管的漏 極連接至所述電感元件的另一端。
10.一種開關(guān)電源，其包括功率因數(shù)校正電路，其特征在于，所述功率因數(shù)校正電路為 權(quán)利要求5-9任一項(xiàng)所述的功率因數(shù)校正電路。全文摘要
本發(fā)明適用于開關(guān)電源領(lǐng)域，提供了一種電感元件、功率因數(shù)校正電路及開關(guān)電源；電感元件包括磁芯以及繞制于磁芯上的導(dǎo)線；磁芯為環(huán)形磁芯，導(dǎo)線具有一分段點(diǎn)，導(dǎo)線被所述分段點(diǎn)分成第一導(dǎo)線部分以及第二導(dǎo)線部分，導(dǎo)線的分段點(diǎn)置于環(huán)形磁芯上任意一點(diǎn)，導(dǎo)線的第一導(dǎo)線部分繞制于環(huán)形磁芯的一側(cè)上至預(yù)定的匝數(shù)后引出第一導(dǎo)電引腳；導(dǎo)線的第二導(dǎo)線部分繞制于環(huán)形磁芯的另一側(cè)上至預(yù)定的匝數(shù)后引出第二導(dǎo)電引腳。本發(fā)明提供的電感元件是將導(dǎo)線從環(huán)形磁芯的中間往兩側(cè)分別繞制預(yù)定的匝數(shù)后再分別引出導(dǎo)電引腳，從而使得采用這種電感元件的功率因數(shù)校正電路不會(huì)產(chǎn)生雜訊尖鋒，避免了開關(guān)管被擊穿的風(fēng)險(xiǎn)，提高了功率因數(shù)校正電路的可靠性和穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)H01F27/29GK101908403SQ20091010784
公開日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2009年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月8日
發(fā)明者于吉永, 李偉平, 黃昌賓 申請(qǐng)人:中國(guó)長(zhǎng)城計(jì)算機(jī)深圳股份有限公司