[实用新型]平面磁集成多相耦合电感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电感器，尤其是用于多相交错并联开关电源的平面磁集成多相耦合电感器。

技术背景

近20年来，随着电力电子技术朝着高频化、综合化、集成化和平面化的方向发展，电力电子变换器的性能得到了很大改善，其体积、重量和成本也得到降低。在众多电力电子变换器的应用领域中，计算机的中央处理器(Central Processing Unit，CPU)和数字信号处理器(Digital SignalProcessing，DSP)等高精度、高速度微处理器的供电电源设计一直是研究者关心的课题。由于这种微处理器负载的特殊性，工业界将为其提供高精度电能的直流/直流开关电源模块称为电压调整模块(Voltage RegulatorModule，VRM)。

近年来，随着数字化技术的迅猛发展，微处理器的处理容量日益增加，处理速度不断提高，其内部晶体管的集成度朝着超大规模和巨大规模方向发展，从而使得微处理器供电电源的设计面临新的挑战，要求为微处理器提供电能的电压调整模块具有更低的电压(低于1.2V)、更大的电流(超过100A)、更高的效率、更小的输出电压纹波(小于100mV)以及更快的暂态响应速度。为了实现这些目标，当前，大多数电压调整模块采用多相交错并联技术，从而把功率平均分布在各相，降低局部热点的温度，并且消除一些输入和输出电流纹波。然而，对于一定的电感值和开关频率，多相电压调整模块中各相电感器和开关器件的纹波电流与单相电压调整模块相同。虽然通过减小各相的电感值，可以提高电压调整模块的暂态响应速度，但是却使得输出纹波电流增加，效率降低。因而，近年来人们研究了多相交错并联电压调整模块的平面磁集成技术，即将电压调整模块中各相的电感集成为耦合电感器，并实现扁平化。多相交错并联电压调整模块采用耦合电感器之后，不但提高了电压调整模块的暂态响应速度，而且使得输出电流纹波减小，同时，电感器的体积和数量也得到减小，从而节约微处理器留给电压调整模块的有限空间，并降低其成本。

现有的多相耦合电感器以美国Volterra公司的产品为代表，存在着铁芯的耦合结构复杂，线圈的长度较长，线圈铜损耗较大的缺点。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述技术不足，提供一种实施方便的平面磁集成多相耦合电感器，不仅能方便地用于任意多相交错并联电压调整模块中，而且简化了铁芯的耦合结构，并使线圈的长度缩短，铜损耗减小。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种平面磁集成多相耦合电感器，由铁芯1、2和线圈组成，其特征在于在铁芯1上设有多个磁柱3使铁芯1呈一个或多个“U”字形，磁柱3的个数等于耦合电感器的相数，在磁柱3上分别缠绕耦合电感器的各相线圈5；在铁芯2上设有磁柱4使铁芯2呈一个或多个“T”字形，磁柱4的数量比磁柱3的数量少一个。

本发明的有益效果是：可以实现任意多相电感器的耦合，不仅能方便地用于多相交错并联电压调整模块中，提高电压调整模块的暂态响应速度、降低输出电流纹波、减小电感器的体积和数量，而且简化了铁芯的耦合结构，实现了线圈长度的最小化，使线圈的铜损耗尽量减小。此外，本实用新型还可以用于其它多相交错并联开关电源，也可以用于各种变压器和抗电磁干扰的滤波器。

附图说明

以下结合附图以实施例具体说明。

图1是一种平面磁集成两相耦合电感器的结构俯视图。

图2是图1的实施例二的平面磁集成三相耦合电感器的结构俯视图。

图中，1-第一片铁芯；2-第二片铁芯；3-第一片铁芯的磁柱；4-第二片铁芯的磁柱；5-线圈。

具体实施方式

实施例一：参照附图1，一种平面磁集成两相耦合电感器，其特点是由“U”字形铁芯1和“T”字形铁芯2及线圈组成，在“U”字形铁芯1上设有两个磁柱3，在两个磁柱3上分别缠绕两相线圈5；在“T”字形铁芯2上设有一个磁柱4。

实施例二：参照附图2，一种平面磁集成三相耦合电感器，其特点是由两个“U”字形构成“E”字形铁芯1和两个“T”字形构成“TT”字形铁芯2及线圈组成，在“E”字形铁芯1上设有三个磁柱3，在三个磁柱3上分别缠绕三相线圈5；在“TT”字形铁芯2上设有两个磁柱4。依此类推，可以形成四相、五相、六相以及任意多相平面磁集成耦合电感器。