[实用新型]集成耦合电感

说明书

技术领域

本实用新型涉及磁体技术领域，尤其涉及一种集成耦合电感。

背景技术

直流-直流变换器(DC-to-DC converter)是一种将直流电能变换成负载所需的电压或者电流可控的直流电能的电力电子装置，它通过对电力电子器件的快速通、断控制而把恒定直流电压斩成一系列的脉冲电压，通过控制占空比的变化来改变这一脉冲系列的脉冲宽度，以实现输出电压平均值或以实现输出电流平均值的调节，再经输出滤波器滤波，在被控负载上得到电流或者电压可控的直流电能。基本的直流-直流变换器通过控制开关管，再经电容、电感等储能滤波元件将输入的直流电压变换为符合负载要求的直流电压或电流。

电感作为必不可少的电子元件一般具有两种结构，离散电感或者耦合电感。如图1所示，为带有离散电感的多相直流-直流变换器结构；如图2所示，为带有耦合电感的多相直流-直流变换器结构。图1中，多个离散电感的结构能够提升直流-直流变换器的输出电流能力，但会导致整个器件的尺寸较大；在图2中，耦合电感的结构，在尽量减少漏感的情况下，不仅可以提升直流-直流变换器的负载反应速度，从而减少输出电容量，而且减小了整个器件的尺寸和成本。

现有技术中，通常将耦合电感用于直流-直流变换器用以提供直流电压输出的场合(如图2所示)。具体应用如中国专利公告号为CN102314998B的发明专利，该专利提供了一种集成多相耦合电感及产生电感的方法。所述集成多相耦合电感包括二对称的磁芯，二对称的磁芯中每一个均包括基座、第一凸出部以及数个第二凸出部，第一凸出部与第二凸出部各自沿着基座的两边缘形成于基座上。且二对称的磁芯组合是的二队程的磁芯中一个的第一凸出部与二对称的磁芯中另一个的第一凸出部形成气隙。所述产生电感的方法，包括：产生若干个激磁磁通回路，所述各激磁磁通回路中任意两个的激磁磁通相互反耦合以及产生一个漏感磁通回路，所述漏感磁通回路所在平面与所述各激磁磁通回路所在的平面不同且相交；其中所述各激磁磁通回路由一集成多相耦合电感器中二对称的磁芯与环绕于所述二对称磁芯的若干个绕组感应而产生的，所述漏感磁通回路通过所述集成多相耦合电感器中设置于所述二对称磁芯间的一低导磁体。该发明虽然通过调整集成耦合电感的漏感，提升了负载反应速度，但其电感只有一圈绕线的能力，导致漏感太小(负载反应速度越快，漏感就越小)，但其并不适用于直流-直流变换器用以提供直流电流输出的场合(比如用于手机快速电池充电器这种需要较大电流而且有严格空间限制的应用)，因为在这种应用场合下，不仅需要避免磁体材料在大电流激励下的磁通饱和，同时还要保证输出电流的纹波较小。当该专利所述的耦合电感应用于直流-直流变换器用以提供直流电流输出的场合时，由于漏感太小，导致输出电流纹波较大，需要在输出端配置较多的滤波电容，过大的电流纹波同时也会增加电路的损耗，降低能量转换效率，同时还要求功率器件有更高的电流导通能力。显然地，当该专利所述的耦合电感应用在直流-直流变换器用以提供直流电流输出的场合时，该耦合电感的并不会为电路带来有益效果，反而会增加电路的能耗，增加电路的复杂度，不利于电路设计的简单化、小型化。同时，目前尚未发现有关将耦合电感很好的应用于直流-直流变换器用以提供直流电流输出的场合的公开报道。

实用新型内容

针对现有技术中的问题，本实用新型提供一种集成耦合电感。

为实现以上技术目的，本实用新型基于的设计方法为：一种将耦合电感应用于提供直流电流输出的直流-直流变换器的方法，其特征在于：根据直流-直流变换器所需相数，设计具有相应相数的耦合电感，耦合电感各相之间利用反耦合原理将激磁磁场相互抵消以避免磁体材料在大电流激励下的磁通饱和，同时在耦合电感中设置气隙且耦合电感各相在气隙感应产生的漏磁磁通方向一致，利用漏磁磁通实现对输出电流的滤波功能，同时采用绕线的绕组方式，以增加绕线圈数来增加漏感。

基于上述方法设计一种集成耦合电感，具体包括两种技术方案：