[发明专利]集成多相耦合电感的耦合电感器及电压转换电路

说明书

本发明公开了一种集成多相耦合电感的耦合电感器及电压转换电路，其中耦合电感器包括磁芯以及具有至少一个绕匝的绕组，磁芯包括基座和平板，基座的一端部设有侧柱，基座朝向平板的一面设有多个中柱，多个中柱呈规则形状阵列分布，侧柱与中柱均朝向平板延伸；多个中柱上均绕制有绕组，多个绕组的绕制方向相同，多个绕组的绕制轴向相互平行且均朝向平板，侧柱与距其最近的中柱上绕组形成磁通回路，处于磁通回路上的绕组形成自感；在绕制轴向的方向上，距离最近的两绕组之间，一绕组的绕匝所处位置偏离于另一绕组对应的绕匝所处位置；每个绕组与相邻最近的绕组局部重叠设置，形成抵消绕组上磁通的重叠区域；具有耦合系数平衡度高的特点。

技术领域

本发明涉及耦合电感器技术领域，更具体地说，它涉及一种集成多相耦合电感的耦合电感器及电压转换电路。

背景技术

随着电子技术的不断发展，电子产品对轻、薄、短、小与多功能的要求也越来越高，现今许多中央处理器、图形处理器等芯片的供电是低电压、大电流，在此背景下，使得转换器也朝向缩小体积与多相式电源供应的趋势发展，因此多相式耦合电感也随之发展。

先前技术提出了多种转换器，其中一种为多相电力转换器，包含电路及电感器，电感是由环状型磁芯绕两组线圈，并且电感的次级绕圈作为耦合其他相电感的绕圈，且次级绕圈串联形成一回路。另一种转换器是将磁芯区分成第一端磁芯及第二端磁芯，以绕圈连接两端磁芯而形成气隙，进而改善漏电感。

一般降压转换器中具有多个负耦合电感器，它的电感器彼此耦合。负耦合电感器可采用现有的磁芯结构，如单排并列的磁芯结构。现有的磁芯结构具有不平衡的耦合问题，不平衡的耦合系数会造成不平衡的多相耦合电感器的电流，使得多相电流纹波之间存在很大差异，导致输出电容器中的输出纹波电流更大，电压纹波和效率降低，因此需要一种具有耦合系数平衡度高的耦合电感器。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种集成多相耦合电感的耦合电感器及电压转换电路，其具有耦合系数平衡度高的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种集成多相耦合电感的耦合电感器，包括磁芯以及具有至少一个绕匝的绕组，所述磁芯包括基座和平板，所述基座的一端部设有侧柱，所述基座朝向所述平板的一面设有多个中柱，多个所述中柱呈规则形状阵列分布，所述侧柱与所述中柱均朝向所述平板延伸；

多个所述中柱上均绕制有所述绕组，多个所述绕组的绕制方向相同，多个所述绕组的绕制轴向相互平行且均朝向所述平板，所述侧柱与距其最近的所述中柱上所述绕组形成磁通回路，处于所述磁通回路上的所述绕组形成自感；

在所述绕制轴向的方向上，距离最近的两所述绕组之间，一所述绕组的绕匝所处位置偏离于另一所述绕组对应的所述绕匝所处位置；

每个所述绕组与相邻最近的所述绕组局部重叠设置，形成抵消所述绕组上磁通的重叠区域。

通过上述技术方案，绕组缠绕在中柱上，侧柱的功能是为每个绕组提供磁通回路而形成自感，绕组在中柱之间形成重叠区域，在重叠的区域中共，绕组会发生磁通抵消，涡流效应得以减小，使得交流电阻和绕组损耗最小化，利于得到更高的效率，具有耦合系数平衡度高的特点。

进一步的，所述中柱至少包括两个，且呈线型排列；

所述侧柱与所述中柱一一对应后形成所述磁通回路，或，每个所述侧柱对应于两个或多个所述中柱后形成两个或多个所述磁通回路。

通过上述技术方案，绕组在中柱之间形成一个重叠区域，对于每个绕组，都有一个重叠的区域，利于交流电阻和绕组损耗最小化，利于得到更高的效率。

进一步的，每个所述绕组至少与另两个所述绕组重叠，最小单元的规则形状阵列内形成至少三个的重叠区域。

进一步的，所述中柱至少包括三个，且呈三角形排列；