电源转换器及其集成式电感装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了电源转换器及其集成式电感装置，其中集成式电感装置集成有多路并联连接电感，且对应接入电源转换器中的多路并联输入端或多路并联输出端。集成式电感装置包含：多个绕组以及磁芯结构。绕组的数目对应于多路并联连接的电感的数目。磁芯结构包含多个窗口，各窗口中至少包含相互耦合的两个绕组。其中，位于同一窗口中的相互耦合的任意两个绕组两端的电压相位实质相同，且两个绕组两端的电压相位差小于预设值。本发明专利技术还提供了基于上述集成式电感装置的电源转换器，通过集成式电感装置的设计，可达到缩减多路并联连接电感的体积和提高电源转换器功率密度的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电源
，尤其涉及一种电源转换器及其集成式电感装置。
技术介绍
近年来，电源转换器的小型化是一个重要的发展趋势。在电源转换器中，磁性元件在体积和损耗中都占据了一定的比例，因而磁性元件的设计和优化就显得至关重要。在某些应用场合，如大电流的应用场合，电路通常会选用多路交错并联的方式来减小纹波。而每路中的磁性器件都会优化到各自的最优点。通常的磁性器件设计中，为了保证磁材料不饱和以及低损耗，一般需要通过增加磁性器件的体积以降低磁芯中的磁感应强度。因此追求高效率和高功率密度往往成为一对矛盾。因此，如何设计一个电源转换器及其集成式电感装置，以解决上述的问题，乃为此一业界亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的一实施方式在于提供一种集成式电感装置，集成有多路并联连接电感，且对应接入电源转换器中的多路并联输入端或多路并联输出端，集成式电感装置包含：多个绕组以及磁芯结构。绕组的数目对应于多路并联连接的电感的数目。磁芯结构包含多个窗口，各个窗口中至少包含相互耦合的两个绕组。其中，位于同一窗口中的相互耦合的任意两个绕组的两端的电压相位实质相同，且两个绕组两端的电压相位差小于预设值。本专利技术的另一实施方式是在提供一种集成式电感装置，集成有多路并联连接电感，且对应接入一电源转换器中的一多路并联输入端或一多路并联输出端，所述集成式电感装置包含：多个绕组，所述多个绕组的数目对应于所述多路并联连接电感的数目；多个独立磁芯单元，每个独立磁芯单元至少包括两个窗口，每个窗口至少包含一绕组，相邻两个窗口之间共用部分磁芯；其中，位于同一独立磁芯单元中的任意两个窗口中绕组的两端的电压相位实质相同。本专利技术的另一实施方式是在提供一种电源转换器，电源转换器包含多路并联连接的功率转换电路、集成式电感装置以及负载。所述多路功率转换电路各包括至少一开关管。集成式电感装置集成有多路并联连接电感，并对应接入所述多路并联连接的功率转换电路的输入端或输出端，集成式电感装置包含：多个绕组以及磁芯结构。绕组的数目对应于多路并联连接电感的数目。磁芯结构包含多个窗口，各个窗口中至少包含相互耦合的两个绕组。其中，位于同一窗口中的任意两个绕组的两端的电压相位实质相同，且两端的电压相位差小于预设值。负载电性连接于多路并联连接的所述多路功率转换电路的输出端。本专利技术的再一实施方式是在提供一种电源转换器。电源转换器包含：多路并联连接的功率转换电路、集成式电感装置以及负载。所述多路功率转换电路各包括至少一开关管。集成式电感装置集成有多路并联连接的电感且对应接入于所述多路并联连接的功率转换电路的输入端或输出端。集成式电感装置包含：多个绕组以及多个独立磁芯单元。绕组的数目对应于并联连接的电感的数目。每个独立磁芯单元至少包括两个窗口，每个窗口至少包含一绕组，相邻两个窗口之间共用部分磁芯，其中，位于同一独立磁芯结构中的任意两个窗口中的绕组的两端的电压相位实质相同。负载电性连接于多路并联连接的功率转换电路的输出端。应用本专利技术的优点在于通过集成式电感装置的设计，缩减多路并联连接电感的体积，进一步缩减电源转换器的尺寸，而轻易地达到上述的目的。附图说明图1为本专利技术一实施例中，电源转换器的电路图；图2A为本专利技术一实施例中，应用于多路并联连接电感的集成式电感装置的示意图；图2B为本专利技术一实施例中，对应于绕组的电流的波形图；图2C为本专利技术一实施例中，电源转换器工作在连续导通模式下的绕组电压及电流波形图；图2D为本专利技术一实施例中，电源转换器工作在断续模式下的绕组电压及电流波形图；图3为本专利技术一实施例中，应用于多路并联连接电感的集成式电感装置的示意图；图4为本专利技术一实施例中，应用于多路并联连接电感的集成式电感装置的示意图；图5为本专利技术一实施例中，图4的集成式电感装置的部分磁通示意图；图6为本专利技术一实施例中，应用于多路并联连接电感的集成式电感装置的示意图；图7为本专利技术一实施例中，应用于多路并联连接电感的集成式电感装置的示意图；图8为本专利技术一实施例中，应用于多路并联连接电感的集成式电感装置的示意图；以及图9为本专利技术一实施例中，应用于多路并联连接电感的集成式电感装置的示意图。附图标记说明：1：电源转换器 10：多路并联连接电感100a-100f：电感 12a-12f、14a-14f：开关管16：负载 18：电容2：集成式电感装置 20a-20f：绕组22：磁芯结构 220a-220c：磁芯单元24a-24f：窗口 3：集成式电感装置30：磁芯结构 300a-300c：磁芯单元32a-32c：窗口 4：集成式电感装置40：磁芯结构 400a-400c：磁芯单元402a、402b：磁芯共用部分 42a-42c：窗口500a-500c、502：磁通 6：集成式电感装置600a-600d：磁芯单元 7：集成式电感装置70：磁芯结构 72a-72c：窗口8：集成式电感装置 80：磁芯结构80a-80f：绕组 800a-800c：磁芯单元90：集成式电感装置 1000：磁芯结构902a、902b：磁芯单元 904a、904b：窗口906a-906f：绕组具体实施方式请参照图1，图1为本专利技术一实施例中，电源转换器1的电路图。电源转换器1包含多路并联连接电感10、多个开关管12a-12f、14a-14f以及负载16。多路并联连接电感10电性连接于电源转换器1中的多路并联输出端Out。因此，多路并联连接电感10为电源转换器1中，对应多路并联输出端Out的输出电感。多路并联连接电感10包含多路电感100a-100f。开关管12a-12f与对应的开关管14a-14f形成多路并联连接的功率转换电路。上述的多路并联输出端Out为功率转换电路的输出端。于本实施例中，如图1所示，各路电感100a-100f电性连接于对应的开关管12a-12f及14a-14f。以电感100a为例，其电性连接于开关管12a及14a。其中，电感100a-100f还通过开关管12a-12f连接至多路并联输入端In。于本实施例中，多路并联输入端In接收输入电压Vin。负载16与多路并联连接电感10在多路并联输出端Out相电性连接。于一实施例中，电源转换器1可还包含其他负载元件，例如但不限于图1所绘示的电容18，以达到使电路稳定的功效。需注意的是，上述多路并联连接电感10在电源转换器1的配置方式仅为一范例。于其他实施例中，多路并联连接电感可例如，但不限于直接与多路并联输入端In电性连接而成为对应的输入电感，并通过开关管与多路并联输出端Out相电性连接。在此实施例中电源转换器1为直流/直流转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成式电感装置，集成有多路并联连接电感，且对应接入一电源转换器中的一多路并联输入端或一多路并联输出端，其特征在于，所述集成式电感装置包含：多个绕组，所述多个绕组的数目对应于所述多路并联连接电感的数目；以及一磁芯结构，包含多个窗口，各个窗口中至少包含相互耦合的两个绕组；其中，位于同一窗口中的相互耦合的任意两个绕组两端的电压相位实质相同，且所述两个绕组两端的一电压相位差小于一预设值。

【技术特征摘要】
1.一种集成式电感装置，集成有多路并联连接电感，且对应接入一电源转换器中的一多路并联输入端或一多路并联输出端，其特征在于，所述集成式电感装置包含：多个绕组，所述多个绕组的数目对应于所述多路并联连接电感的数目；以及一磁芯结构，包含多个窗口，各个窗口中至少包含相互耦合的两个绕组；其中，位于同一窗口中的相互耦合的任意两个绕组两端的电压相位实质相同，且所述两个绕组两端的一电压相位差小于一预设值。2.如权利要求1所述的集成式电感装置，其特征在于，多路电感都各连接有至少一开关管，所述预设值dФmax可表示为：dΦmax＝(360×Lk×(Imax-I2))/(Vin×T)其中Vin为同一窗口中由所述多路并联输入端连接的一输入电压，Lk为同一窗口中相互耦合的两个绕组对应的两路电感之间的漏感，Imax为同一窗口中每路电感对应的所述开关管所允许的一最大电流，I2为同一窗口中两路电感完全同相时每个绕组流过的电流，T为同一窗口中绕组两端的电压或电流的周期。3.如权利要求2所述的集成式电感装置，其特征在于，不同窗口内绕组电流同向，且电压相位差大于预设值dФmax。4.如权利要求1所述的集成式电感装置，其特征在于，所述磁芯结构在相邻的两个窗口之间存在至少一磁芯共用部分。5.如权利要求4所述的集成式电感装置，其特征在于，各个窗口内的绕组产生的一主磁通在所述磁芯共用部分内的磁阻小于所述主磁通在其他磁芯部分的磁阻。6.如权利要求5所述的集成式电感装置，其特征在于，所述磁芯共用部分包含一磁性材料体，所述磁性材料体的材料不同于构成同一窗口其他磁芯部分的材料；所述磁性材料体的磁导率大于同一窗口其他磁芯部分的磁导率。7.如权利要求1所述的集成式电感装置，其特征在于，所述磁芯结构中所述多个窗口的中心轴相互之间平行或垂直。8.如权利要求1所述的集成式电感装置，其特征在于，所述多个绕组包括一铜皮、一利兹线、一PCB绕组、一圆导线或一多股线。9.一种集成式电感装置，集成有多路并联连接电感，且对应接入一电源转换器中的一多路并联输入端或一多路并联输出端，其特征在于，所述集成式电感装置包含：多个绕组，所述多个绕组的数目对应于所述多路并联连接电感的数目；多个独立磁芯单元，每个独立磁芯单元至少包括两个窗口，每个窗口至少包含一绕组，相邻两个窗口之间共用部分磁芯；其中，位于同一独立磁芯单元中的任意两个窗口中的绕组两端的电压相位实质相同。10.一种电源转换器，其特征在于，包含：多路并联连接的功率转换电路，其中所述多路功...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴睿，曾剑鸿，周敏，谢毅聪，
申请(专利权)人：台达电子工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71