CN201122487Y - 阵列式无直流偏磁集成磁件 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电器磁件，特别涉及一种DC/DC(直流/直流)开关变换器四相电压调整模块(VRM)的阵列式无直流偏磁集成磁件，由电感绕组一L₁、电感绕组二L₂、电感绕组三L₃、电感绕组四L₄组成，矩形的磁芯一(1)、磁芯二(2)、磁芯三(3)、磁芯四(4)中心设有方形孔；导线或PCB覆铜的电感绕组L₁缠绕在磁芯一(1)和磁芯二(2)上，电感绕组L₂缠绕在磁芯二(2)和磁芯三(3)上，电感绕组L₃缠绕在磁芯三(3)和磁芯四(4)上，电感线圈L₄缠绕在磁芯四(4)和磁芯一(1)上，使变换器的体积减小，重量减轻；使变换器的动态响应速度大大加快，同时可实现动态响应及输出电流纹波可调节设计，过载能力增强。

Description

阵列式无直流偏磁集成磁件

技术领域

本实用型属于电器磁件，特别涉及一种DC/DC(直流/直流)开关变换器四相电压调整模块(VRM)的阵列式无直流偏磁集成磁件。

背景技术

目前，直流开关电源的一个重要发展趋势是高效率、高动态响应、低电流纹波及实现其“短、小、轻、薄”。直流开关电源的核心是电力电子DC/DC开关变换器。四相电压调整模块是主电路一种低压大电流DC/DC开关变换器，目前的四相VRM的输出滤波电感器大部分采用分立器件，为了传递直流功率，这些电感器中都流过较大的直流偏置电流，导致这些电感器磁芯中产生较大的直流偏磁。为了防止直流偏磁引起电感器磁芯的饱和，在这些电感器的磁路中都开有气隙，这导致电感器芯利用率很低，电感量也大大降低，为了弥补电感量的这种损失，常采用增大电感器磁芯的体积或绕组匝数的办法，导致电感器的体积增大，与开关电源实现“短、小、轻、薄”的发展趋势相悖。另外，为了减小电感器的体积，不断提高变换器的工作频率，在高频下，电感器磁芯气隙产生的较大泄露电磁场将引起电感绕组较大的损耗。为了消除直流偏磁，科研工作者大都采用磁集成技术来实现，从已发表文献看，集成磁件直流偏磁消除大都是依靠气隙在磁芯各磁柱中的不同布置来实现的，直流偏磁得到消除，量气隙却未消除；另外，所使用的集成磁芯多是一副整体磁芯，在多个绕组的共同工作下，磁芯热点集中；气隙漏磁场产生的绕组损耗及一副整体磁芯产生的热损耗限制了四相VRM效率的增加。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述技术不足，提供一种消除输出滤波电感器中的直流偏磁及气隙，减小集成磁件的体积和重量，提高VRM的动态响应，减小集成磁件绕组损耗，降低集成磁件热损耗，提高VRM效率的阵列式无直流偏磁集成磁件。

本实用新型解决技术问题采用的技术方案是：一种由电感绕组一L₁、电感绕组二L₂、电感线绕组三L₃、电感绕组四L₄组成的阵列式无直流偏磁集成磁件，其特点是矩形的磁芯一、磁芯二、磁芯三、磁芯四中心设有方形孔；或制成环形中间设有圆形孔，导线或PCB覆铜的电感绕组L₁缠绕在磁芯一和磁芯二上，电感绕组L₂缠绕在磁芯二和磁芯三上，电感绕组L₃绕组在磁芯三和磁芯四上，电感线圈L₄缠绕在磁芯四和磁芯一上。

本实用新型的有益效果是：由于四相VRM采用了上述阵列式无直流偏磁集成磁件结构，不但在磁路不开气隙的情况下消除了电感中的直流偏磁，同时使变换器的体积减小，重量减轻；而且可以使变换器的动态响应速度大大加快，同时可实现动态响应及输出电流纹波可调节设计，过载能力增强；另外，减小了集成磁件绕组损耗，降低了集成磁件热损耗，提高了VRM的效率，为实现开关电源的“短、小、轻、薄”及高效率提供理论和技术支持。

附图说明

以下结合附图以实施例具体说明。

图1示矩形阵列式无直流偏磁集成磁件结构示意图。

图2示环形阵列式无直流偏磁集成磁件结构示意图。

图中，1-磁芯一；2-磁芯二；3-磁芯三；4-磁芯四；5-电流方向；L₁-电感绕组一；L₂-电感绕组二；L₃-电感绕组三；L₄-电感绕组四；

具体实施方式

实施例一，参照附图1，一种矩形阵列式无直流偏磁集成磁件，由电感线圈一L₁、电感线圈二L₂、电感线圈三L₃、电感线圈四L₄组成，其特点是矩形的磁芯一1、磁芯二2、磁芯三3、磁芯四4中心设有方形孔；或制成环形、中间设有圆形孔，导线或PCB覆铜的电感绕组L₁缠绕在磁芯一1和磁芯二2上，电感绕组L₂缠绕在磁芯二2和磁芯三3上，电感绕组L₃缠绕在磁芯三3和磁芯四4上，电感线圈L₄缠绕在磁芯四4和磁芯一1上；电感绕组L₁～L₄的1P～4P端分别接四相VRM电路各相通道末端，1m～4m端连接在一起接负载，耦合系数调节靠电感绕组缠绕松紧来实现。

工作原理：电感绕组L₁～L₄统一集成在四幅不开气隙的磁芯一1～磁芯四4上，形成一个阵列式无直流偏磁集成磁件，各电感绕组完全相同，电感绕组L₁和L₃、L₂和L_4无直接耦合，各相电流均从阵列式无直流偏磁集成磁件各电感绕组1P～4P端按电流方向5流入，任一相工作时，直流电源传过来的功率通过该相电感绕组直接供给负载的同时，也通过磁耦合的方式使功率由另外三相的电感绕组供给负载，流过各相电感绕组中的电流在四幅磁芯中产生的直流偏磁大小相等，方向相反，互相消除。各相支路中的电流纹波由阵列式无直流偏磁集成磁件各电感的漏感来抑制，在制作阵列式无直流偏磁集成磁件时，通过调整各电感的耦合度大小来满足不同电流纹波要求。

实施例二，参照附图2，一种环形阵列式无直流偏磁集成磁件，将磁芯1～4制成环形，中间设有圆孔，其它同实施例一。

Claims (2)

1、一种阵列式无直流偏磁集成磁件，由电感绕组一L₁、电感绕组二L₂、电感绕组三L₃、电感绕组四L₄组成，其特征在于矩形的磁芯一(1)、磁芯二(2)、磁芯三(3)、磁芯四(4)中心设有方形孔；导线或PCB覆铜的电感绕组L₁缠绕在磁芯一(1)和磁芯二(2)上，电感绕组L₂缠绕在磁芯二(2)和磁芯三(3)上，电感绕组L₃缠绕在磁芯三(3)和磁芯四(4)上，电感线圈L₄缠绕在磁芯四(4)和磁芯一(1)上。

2、根据权利要求1所述的阵列式无直流偏磁集成磁件，其特征在于磁芯一(1)、磁芯二(2)、磁芯三(3)、磁芯四(4)制成环形、中间设有圆形孔。

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