一种电感、功率因数校正电路及开关电源的制作方法

本发明属于电源，特别涉及一种电感、功率因数校正电路及开关电源。

背景技术：

1、功率因数校正(pfc)变换器可以减小输入电流谐波，提高输入功率因数，已得到广泛应用。pfc变换器分为有源和无源两种方式，相对于无源方式来说，有源方式具有输入功率因数高、体积小、成本低等优点。

2、有源pfc变换器可以采用多种电路拓扑和控制方法，其中boost pfc变换器是常用的pfc变换器之一，根据电感电流连续与否，可将其分为三种工作模式，即电感电流连续模式(continuous current mode,ccm)，电感电流临界连续模式(critical continuouscurrent mode，crm)和电感电流断续模式(discontinuous current，dcm)。crm boost pfc变换器一般应用在中小功率场合，其优点是开关管零电流开通、升压二极管无反向恢复、pf高等，但是其开关频率随输入电压和负载的变化而变化，电感和emi滤波器的设计较复杂。

3、由于crm boost pfc变换器仅被应用于中小功率场合，业内采用交错并联的方式来扩展crm boost pfc变换器的功率应用范围。为进一步提高效率采用交错图腾无桥crmpfc变换器。

4、中国专利cn111541387b提供了一种磁件结构，通过可变电感控制电路在不同的输入电压范围给不同的偏置电流，从而改变主功率电路中的可变电感的电感值，从而使得全输入电压范围内的开关频率始终大于30khz。中国专利cn111865116b提供一种磁件结构，通过可变电感控制电路在不同的输入电压给不同的偏置电流，从而改变主功率电路中的可变电感的电感值，从而使得crm升压pfc变换器在全输入电压范围内满载的开关频率稳定在30khz，实现定频控制。中国专利cn112217386b提供一种磁件结构，在半个工频周期内通过可变电感控制电路实时施加不同的偏置电流，分段调整电感值，保证宽电压范围下，最低开关频率都为30khz且频率变化范围大大减小。中国专利cn113824339a提供一种磁件结构，通过改变磁导率来实现分段变电感来得到最优pf值定频crm升压变换器。但是上述方案均未提及交错并联crm boost pfc变换器如何应用可变电感，且交错并联crm boost pfc变换器的磁性器件较多，若采用分立电感将导致控制电路较为复杂且控制绕组损耗较大。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明解决的技术问题是提供一种电感、功率因数校正电路及开关电源，至少在一定程度上能解决上述现有技术问题的不足。

2、作为本发明的第一个方面，所提供的电感的实施例的技术方案如下：

3、一种电感，所述电感应用于功率因数校正电路，所述功率因数校正电路包括：依次连接在所述功率因数校正电路的正输出端和所述功率因数校正电路的负输出端之间的启动整流电路、第一高频整流电路、第二高频整流电路、工频整流电路和输出电容，所述启动整流电路、所述第一高频整流电路、所述第二高频整流电路和所述工频整流电路均包括两个开关管形成的桥臂；

4、其中：所述电感为可变磁集成电感，包括第一绕组、第二绕组以及控制绕组，所述电感应用于所述功率因数校正电路时，所述第一绕组一端、所述启动整流电路的中点和所述第二绕组的一端连接在一起后耦接所述功率因数校正电路的第一输入端，所述第一绕组的另一端连接所述第一高频整流电路的中点，所述第二绕组的另一端连接所述第二高频整流电路的中点，所述工频整流电路的中点耦接所述功率因数校正电路的第二输入端，所述电感的磁芯结构设置能使得通过改变所述控制绕组的电流，改变所述可变磁集成电感部分磁柱的磁导率，进而改变所述第一绕组和所述第二绕组的电感量，使得所述第一绕组和所述第二绕组的电感量相等。

5、优选地，所述可变磁集成电感的磁芯包括：第一磁柱、第二磁柱、第三磁柱、第四磁柱、中心磁柱、共用磁柱、顶盖和底盖；

6、所述第一磁柱和所述第二磁柱在水平方向上以所述中心磁柱对称设置，所述顶盖在垂直方向上设置在所述第一磁柱、所述第二磁柱和所述中心磁柱之上，所述共用磁柱在垂直方向上设置在所述第一磁柱、所述第二磁柱和所述中心磁柱之下，所述第三磁柱和所述第四磁柱在垂直方向上设置在所述共用磁柱之下，所述底盖在垂直方向上设置在所述第三磁柱和所述第四磁柱之下；

7、所述第一绕组绕制在所述第一磁柱之上，所述第二绕组绕制在所述第二磁柱之上，所述控制绕组以8字形结构分别绕制在所述第三磁柱和所述第四磁柱之上。

8、进一步地，所述电感工作时，所述第一绕组和所述第二绕组中通过的电流相反，所述第一绕组和所述第二绕组产生的磁通流过所述中心磁柱，且磁通方向相反。

9、进一步地，所述第一磁柱、所述第二磁柱、所述第三磁柱或所述第四磁柱或所示第三磁柱和第四磁柱开设有气隙。

10、优选地，所述可变磁集成电感的磁芯包括：第一磁柱、第二磁柱、第三磁柱、第四磁柱、第一中心磁柱、第二中心磁柱、共用磁柱、顶盖和底盖；

11、所述第一磁柱和所述第二磁柱在水平方向上以所述第一中心磁柱对称设置，所述顶盖在垂直方向上设置在所述第一磁柱、所述第二磁柱和所述第一中心磁柱之上，所述共用磁柱在垂直方向上设置在所述第一磁柱、所述第二磁柱和所述第一中心磁柱之下，所述第三磁柱、所述第二中心磁柱和所述第四磁柱在垂直方向上设置在所述共用磁柱之下，且所述第三磁柱和所述第四磁柱在水平方向上以所述第二中心磁柱对称设置，所述底盖在垂直方向上设置在所述第三磁柱、所述第二中心磁柱和所述第四磁柱之下；

12、所述第一绕组绕制在所述第一磁柱之上，所述第二绕组绕制在所述第二磁柱之上，所述控制绕组绕制在所述第二中心磁柱之上。

13、进一步地，所述电感工作时，所述第一绕组和所述第二绕组中通过的电流相同，所述第一绕组和所述第二绕组产生的磁通流过所述中心磁柱，且磁通方向相同。

14、进一步地，所述第一磁柱、所述第二磁柱、所述第三磁柱、所述第四磁柱和所述第二中心磁柱开设有气隙。

15、优选地，所述可变磁集成电感的磁芯包括：第一磁柱、第二磁柱、第三磁柱、第四磁柱、中心磁柱、顶盖和底盖；

16、所述第一磁柱、所述第二磁柱、所述中心磁柱、所述第三磁柱和所述第四磁柱在水平方向上顺次设置，所述第二磁柱和所述第三磁柱在所述水平方向上以所述中心磁柱对称设置，所述第一磁柱和所述第四磁柱在所述水平方向上以所述中心磁柱对称设置，所述顶盖在垂直方向上设置在所述第一磁柱、所述第二磁柱、所述中心磁柱、所述第三磁柱和所述第四磁柱之上，所述底盖在垂直方向上设置在所述第一磁柱、所述第二磁柱、所述中心磁柱、所述第三磁柱和所述第四磁柱之下；

17、所述第一绕组绕制在所述第二磁柱之上，所述第二绕组绕制在所述第三磁柱之上，所述控制绕组以8字形结构分别绕制在所述第一磁柱和所述第四磁柱之上。

18、进一步地，所述电感工作时，所述第一绕组和所述第二绕组中通过的电流相反，所述第一绕组和所述第二绕组产生的磁通流过所述中心磁柱，且磁通方向相反。

19、进一步地，所述第一磁柱、所述第二磁柱、所述第三磁柱和所述第四磁柱开设有气隙。

20、作为本发明的第二个方面，所提供的电感的实施例的技术方案如下：

21、一种功率因数校正电路，其中：包括依次连接在所述功率因数校正电路的正输出端和所述功率因数校正电路的负输出端之间的启动整流电路、第一高频整流电路、第二高频整流电路、工频整流电路和输出电容，所述启动整流电路、所述第一高频整流电路、所述第二高频整流电路和所述工频整流电路均包括两个开关管形成的桥臂；以及上述第一个方面中任一项所述电感。

22、作为本发明的第三个方面，所提供的开关电源的实施例的技术方案如下：

23、一种开关电源，其中：包括上述第二个方面所述功率因数校正电路。

24、本发明相较于现有技术至少包括如下有益效果：

25、(1)本发明实施例的电感为可变磁集成电感，通过改变控制绕组的电流，改变可变磁集成电感部分磁柱的磁导率，进而改变第一绕组和第二绕组的电感量，使得第一绕组和第二绕组的电感量相等，因此第一绕组和第二绕组的电流波动不会引起控制绕组产生感应电压，第一绕组、第二绕组和控制绕组实现解耦，能有效减小变换器的变频范围，提高效率；

26、(2)本发明实施例通过将交错并联crm升压变换器磁件的主功率绕组和控制绕组集成在同一磁件上，有效减小控制绕组带来的损耗；

27、(3)本发明实施例通过将交错并联crm升压变换器磁件的主功率绕组和控制绕组集成在同一磁件上，有效减小磁件的体积。