本發(fā)明公開了一種交錯并聯sepic電路的無源元件集成裝置。

背景技術：

能源危機的加劇和全球氣候變暖等嚴峻現狀，使得新能源技術得到大力推廣，在新能源技術中光伏電池、燃料電池、蓄電池、超級電容等分布式能量單元得到了廣泛應用，然而這些能量單元電壓等級通常比較低，通常通過直流功率變換器來提升電壓增益，實現能量從低壓到高壓的變換。

交錯并聯sepic電路，主要由輸入直流電源、升壓電感、儲能電容、逆變器、變壓器和整流輸出構成。交錯并聯sepic電路可以實現能量從低壓直流到高壓直流的變換，為電力設備提供良好穩(wěn)定的供電，使供電用戶得到優(yōu)質電能質量的電能。

交錯并聯sepic電路中包括以下無源元件：升壓電感、儲能電容、變壓器等。通常這些無源元件以分立元件實現，不但元件數量多，而且形狀各異、大小不一，空間利用率低，采用分立元件使得電力電子設備的功率密度大大降低，甚至分立元件的寄生參數，如電感的等效并聯電容、電容的引腳電感和布線布局，還會對交錯并聯sepic電路的性能產生不利影響。

技術實現要素：

為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種結構簡單、體積小、空間利用率高的交錯并聯sepic電路的無源元件集成裝置。

本發(fā)明解決上述問題的技術方案是：一種交錯并聯sepic電路的無源元件集成裝置，包括第一集成繞組、第二集成繞組、第一變壓器集成繞組、第二變壓器集成繞組、第一e型磁芯和第二e型磁芯；所述第一e型磁芯位于第二e型磁芯上方且與第二e型磁芯相對設置；第一集成繞組繞制在第一e型磁芯的中柱上，第二集成繞組繞制在第二e型磁芯的中柱上；第一變壓器集成繞組繞制在第一e型磁芯和第二e型磁芯左側邊柱上；第二變壓器集成繞組繞制在第一e型磁芯和第二e型磁芯右側邊柱上；所述第一集成繞組包括由里到外依次排列的第一內層銅箔繞組、第一電介質層、第一外層銅箔繞組，第二集成繞組包括由里到外依次排列的第二內層銅箔繞組、第二電介質層、第二外層銅箔繞組，第一變壓器集成繞組包括由里到外依次排列的第三內層銅箔繞組、第一漏感材料層、第三外層銅箔繞組，第二變壓器集成繞組包括由里到外依次排列的第四內層銅箔繞組、第二漏感材料層、第四外層銅箔繞組。

上述交錯并聯sepic電路的無源元件集成裝置，所述第一內層銅箔繞組的輸入端與一電源正極相連，第一內層銅箔繞組的輸出端與第一開關管的漏極相連，第一外層銅箔繞組的輸入端懸空不接入電路，第一外層銅箔繞組的輸出端與第二開關管的漏極相連；第二內層銅箔繞組的輸入端與電源正極相連，第二內層銅箔繞組的輸出端與第三開關管的漏極相連，第二外層銅箔繞組的輸入端懸空不接入電路，第二外層銅箔繞組的輸出端與第四開關管的漏極相連；第三內層銅箔繞組的輸入端與第二開關管的漏極相連，第三內層銅箔繞組的輸出端與第四內層銅箔繞組的輸入端相連，第四內層銅箔繞組的輸出端與第四開關管的漏極相連；第三外層銅箔繞組的輸入端與負載端整流橋中點相連，第三外層銅箔繞組的輸出端與第四外層銅箔繞組的輸入端相連，第四外層銅箔繞組的輸出端與負載端整流橋相連，所述第一開關管、第二開關管、第三開關管、第四開關管構成開關電路，第一開關管、第三開關管的源極均與電源負極相連，第二開關管、第四開關管的源極均經一個電容后與電源負極相連。

上述交錯并聯sepic電路的無源元件集成裝置，所述整流橋包括第一二極管、第二二極管、第一電容、第二電容、第三電容，所述第一二極管的負極與負載一端相連，第一二極管的正極與第二二極管的負極相連并作為整流橋的中點，第二二極管的正極與負載另一端相連，所述第一電容一端與第一二極管的負極相連，第一電容另一端與第二電容一端相連并共同連接至第四外層銅箔繞組的輸出端，第二電容另一端與第二二極管的正極相連，所述第三電容并接在負載兩端。

上述交錯并聯sepic電路的無源元件集成裝置，所述第一集成繞組中第一內層銅箔繞組構成第一升壓電感，第一電介質層構成第一儲能電容；第二集成繞組中第二內層銅箔繞組構成第二升壓電感，第二電介質層構成第二儲能電容；第一變壓器集成繞組的第三內層銅箔繞組與第二變壓器集成繞組的第四內層銅箔繞組串聯構成變壓器原邊，第一變壓器集成繞組的第三外層銅箔繞組與第二變壓器集成繞組的第四外層銅箔繞組串聯構成變壓器副邊，第一漏感材料層與第二漏感材料層用于調節(jié)漏感大小。

上述交錯并聯sepic電路的無源元件集成裝置，所述第一集成繞組與第二集成繞組繞向相同；第一變壓器集成繞組與第二變壓器集成繞組繞向相反。

上述交錯并聯sepic電路的無源元件集成裝置，所述第一集成繞組形成集總參數模型為第一升壓電感與第一儲能電容的三端網絡；第二集成繞組形成集總參數模型為第二升壓電感與第二儲能電容的三端網絡；第一變壓器集成繞組與第二變壓器集成繞組共同形成的集總參數模型為一個漏感、一個變壓器的四端網絡。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明將交錯并聯sepic電路中的升壓電感、儲能電容、變壓器全部集成在一個磁性元件中，有效提高了電感與電容元件的空間利用率，減少了交錯并聯sepic電路中的無源元件數量和體積，提高了交錯并聯sepic電路的功率密度，消弱了元件分布參數的寄生振蕩對電路性能的影響。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體結構示意圖。

圖2為本發(fā)明的爆炸結構示意圖。

圖3為本發(fā)明的工作結構示意圖。

圖4為本發(fā)明的兩個集成繞組與兩個變壓器集成繞組分布參數模型結構示意圖。

圖5為本發(fā)明的兩個集成繞組與兩個變壓器集成繞組合并前的集總參數模型結構示意圖。

圖6為本發(fā)明的兩個集成繞組與兩個變壓器集成繞組合并后的集總參數模型結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。

如圖1-圖3所示，包括第一集成繞組17、第二集成繞組18、第一變壓器集成繞組15、第二變壓器集成繞組16、第一e型磁芯1和第二e型磁芯2；所述第一e型磁芯1位于第二e型磁芯2上方且與第二e型磁芯2相對設置；第一集成繞組17繞制在第一e型磁芯1的中柱上，第二集成繞組18繞制在第二e型磁芯2的中柱上；第一變壓器集成繞組15繞制在第一e型磁芯1和第二e型磁芯2左側邊柱上；第二變壓器集成繞組16繞制在第一e型磁芯1和第二e型磁芯2右側邊柱上；所述第一集成繞組17包括由里到外依次排列的第一內層銅箔繞組9、第一電介質層10、第一外層銅箔繞組11，第二集成繞組18包括由里到外依次排列的第二內層銅箔繞組12、第二電介質層13、第二外層銅箔繞組14，第一變壓器集成繞組15包括由里到外依次排列的第三內層銅箔繞組6、第一漏感材料層7、第三外層銅箔繞組8，第二變壓器集成繞組16包括由里到外依次排列的第四內層銅箔繞組3、第二漏感材料層4、第四外層銅箔繞組5。

所述第一內層銅箔繞組9的輸入端與電源19的正極23相連，第一內層銅箔繞組9的輸出端與第一開關管s1的漏極24相連，第一外層銅箔繞組11的輸入端懸空不接入電路，第一外層銅箔繞組11的輸出端與第二開關管s2的漏極25相連；第二內層銅箔繞組12的輸入端與電源19的正極23相連，第二內層銅箔繞組12的輸出端與第三開關管s3的漏極26相連，第二外層銅箔繞組14的輸入端懸空不接入電路，第二外層銅箔繞組14的輸出端與第四開關管s4的漏極27相連；第三內層銅箔繞組6的輸入端與第二開關管s2的漏極25相連，第三內層銅箔繞組6的輸出端30與第四內層銅箔繞組3的輸入端相連，第四內層銅箔繞組3的輸出端與第四開關管s4的漏極27相連；第三外層銅箔繞組8的輸入端與負載端整流橋22中點28相連，第三外層銅箔繞組8的輸出端31與第四外層銅箔繞組5的輸入端相連，第四外層銅箔繞組5的輸出端與負載端整流橋22相連。所述第一開關管s1、第二開關管s2、第三開關管s3、第四開關管s4以及兩個電感l(wèi)2、l4和兩個電容c2、c4構成開關電路20，第一開關管s1、第三開關管s3的源極均與電源19的負極相連，第二開關管s2、第四開關管s4的源極分別經電容c2、c4后與電源19的負極相連。

所述整流橋22包括第一二極管d1、第二二極管d2、第一電容c5、第二電容c6、第三電容cout，所述第一二極管d1的負極與負載rl一端相連，第一二極管d1的正極與第二二極管d2的負極相連并作為整流橋22的中點28，第二二極管d2的正極與負載rl另一端相連，所述第一電容c5一端與第一二極管d1的負極相連，第一電容c5另一端29與第二電容c6一端相連并共同連接至第四外層銅箔繞組5的輸出端，第二電容c6另一端與第二二極管d2的正極相連，所述第三電容cout并接在負載rl兩端。

所述第一集成繞組17中第一內層銅箔繞組9構成第一升壓電感，第一電介質層10構成第一儲能電容；第二集成繞組18中第二內層銅箔繞組12構成第二升壓電感，第二電介質層13構成第二儲能電容；第一變壓器集成繞組15的第三內層銅箔繞組6與第二變壓器集成繞組16的第四內層銅箔繞組3串聯構成變壓器原邊，第一變壓器集成繞組15的第三外層銅箔繞組8與第二變壓器集成繞組16的第四外層銅箔繞組5串聯構成變壓器副邊，第一漏感材料層7與第二漏感材料層4用于調節(jié)漏感大小。

所述第一集成繞組17與第二集成繞組18繞向相同；第一變壓器集成繞組15與第二變壓器集成繞組16繞向相反。

如圖4所示，所述第一集成繞組17形成分布參數模型為第一升壓電感與第一儲能電容的三端網絡23-24-25；第二集成繞組18形成分布參數模型為第二升壓電感與第二儲能電容的三端網絡23-26-27；第一變壓器集成繞組15等效形成一個漏感與變壓器原邊串聯的二端網絡25-30、變壓器副邊網絡28-31；第二變壓器集成繞組16等效形成一個漏感與變壓器原邊串聯的二端網絡30-27、變壓器副邊網絡31-29。

如圖5所示，第一變壓器集成繞組15等效形成一個漏感與變壓器原邊串聯的二端網絡25-30；第二變壓器集成繞組16等效形成一個漏感與變壓器原邊串聯的二端網絡30-27；第一變壓器集成繞組15與第二變壓器集成繞組16共同形成變壓器一個副邊網絡28-31-29。

如圖6所示，第一集成繞組17形成的集總參數模型為第一升壓電感與第一儲能電容相連的三端網絡23-24-25；第二集成繞組18形成的集總參數模型為第二升壓電感與第二儲能電容相連的三端網絡23-26-27；第一變壓器集成繞組15與第二變壓器集成繞組16形成的集總參數模型為一個漏感、一個變壓器四端網絡25-27-28-29。