电压变换装置及漏电感决定方法制造方法及图纸

电压变换装置具有：电压变换电路，其具有卷绕于芯而磁性抵消的2个电感器及将流过各个电感器的电流进行通断的开关元件；以及控制部，其将各开关元件交替地接通/断开，在该电压变换装置中，所述2个电感器的耦合系数在大于或等于－0.99且小于或等于－0.78的范围内。

Voltage Converter and Leakage Inductance Decision Method

The voltage conversion device has: a voltage conversion circuit, which has two inductors wound around the core and magnetic offset, and a switching element which interrupts the current flowing through each inductor; and a control unit which turns on/off the switching elements alternately. In the voltage conversion device, the coupling coefficient of the two inductors is greater than or equal to -0.99 and less than or equal to -0.78. Within the scope.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电压变换装置及漏电感决定方法
本专利技术涉及电压变换装置及漏电感决定方法。本申请基于2016年6月10日申请的日本申请第2016－116530号要求优先权，引用在所述日本申请中记载的全部记载事项。
技术介绍
使直流电压升压或降压而变换为期望的直流电压的DC/DC转换器(下面，简称为转换器)在各种领域中被使用。转换器通过将流过电感器的电流进行通断而输出所需的电压。为了增大输出电流并且减小输出电流的脉动且实现装置的小型化，利用了使多个转换器以相互不同的相位工作而并联连接的多相(Multiphase)转换器。例如在专利文献1中记载有下述升压型的DC/DC转换器，其使用在同一芯上以相互反方向卷绕的第1及第2线圈和一对开关而使在第1及第2线圈各自交替地流过励磁电流，由此在第2及第1线圈在将芯的磁通抵消的方向产生电流，将来自第2及第1线圈的电流与二极管相加而输出。该DC/DC转换器由于通过第1及第2线圈实现的芯的磁化被抵消，因此能够抑制芯的磁饱和而实现芯的小型化。已知在使用专利文献1中记载的技术的所谓交错型的DC/DC转换器中，第1及第2线圈间的耦合系数和第1及第2线圈内的脉动电流密切相关。着眼于这一点，在专利文献2中公开了下述技术，即，在将流过相当于第1及第2线圈的2个电感器的电流以5％至40％的范围的占空比进行通断的情况下，使得电感器间的耦合系数k处于-0.4＜k≤-0.1的范围内，由此与k为0时相比减少脉动电流。专利文献1：日本特开2005－224058号公报专利文献2：日本特开2015－231311号公报
技术实现思路
本专利技术的一个方式所涉及的电压变换装置具有：电压变换电路，其具有卷绕于芯而磁性抵消的2个电感器及将流过各个电感器的电流进行通断的开关元件；以及控制部，其将各开关元件交替地接通/断开，在该电压变换装置中，所述2个电感器的耦合系数在大于或等于－0.99且小于或等于－0.78的范围内。本专利技术的一个方式所涉及的漏电感的决定方法，其决定电压变换装置中的2个电感器的漏电感，该电压变换装置通过由控制部接通/断开的开关元件将分别流过卷绕于芯而磁性抵消的所述2个电感器的电流进行通断，在该漏电感决定方法中，准备耦合系数为0的2个第1电感器、和具有与该第1电感器的自感相同大小的漏电感而使耦合系数接近－1的2个第2电感器，取代所述2个电感器而将所述2个第1电感器进行连接，关于流过该第1电感器的脉动电流，取得相对于所述控制部将各开关元件接通的规定范围的占空比的第1变化特性，取代所述2个第1电感器而将所述2个第2电感器进行连接，关于流过该第2电感器的脉动电流，取得相对于所述规定范围的占空比的第2变化特性，基于对所取得的第1变化特性及第2变化特性进行比较的结果而对脉动电流的减少率进行计算，将所述第2电感器的漏电感的大小的减少率设为小于或等于所述计算出的脉动电流的减少率的减少率，以成为该减少率的方式决定所述2个电感器的漏电感的大小，将所述2个第2电感器的耦合系数设为所述2个电感器的耦合系数。此外，本申请不仅能够作为分别具有如上所述的特征性的处理部及步骤的电压变换装置及漏电感的决定方法而实现，还能够将电压变换装置的一部分或全部作为半导体集成电路而实现，或作为包含电压变换装置的其它系统而实现。附图说明图1是表示实施方式1所涉及的电压变换装置的结构例的框图。图2是表示实施方式1所涉及的电压变换装置中的FET的驱动信号和流过电感器的电流的定时关系的时序图。图3是表示漏电感为2μH的情况下的占空比和脉动电流的关系的图形。图4是表示漏电感为4μH的情况下的占空比和脉动电流的关系的图形。图5是用于对经过芯内而与电感器交链的磁通进行说明的说明图。图6是表示电感器的等价电路的电路图。图7是表示漏电感为1μH的情况下的耦合系数和脉动电流的关系的图形。图8是表示漏电感为1μH的情况下的耦合系数和脉动电流的关系的图形。图9是表示漏电感为1μH的情况下的耦合系数和脉动电流的关系的图形。图10是表示漏电感为1μH的情况下的耦合系数和脉动电流的关系的图形。图11是表示漏电感为1μH的情况下的耦合系数和脉动电流的关系的图形。图12是表示漏电感为1μH的情况下的耦合系数和脉动电流的关系的图形。图13是表示漏电感为1μH的情况下的耦合系数和脉动电流的关系的图形。图14是表示漏电感为2μH的情况下的耦合系数和脉动电流的关系的图形。图15是表示漏电感为2μH的情况下的耦合系数和脉动电流的关系的图形。图16是表示漏电感为2μH的情况下的耦合系数和脉动电流的关系的图形。图17是表示漏电感为2μH的情况下的耦合系数和脉动电流的关系的图形。图18是表示漏电感为2μH的情况下的耦合系数和脉动电流的关系的图形。图19是表示漏电感为2μH的情况下的耦合系数和脉动电流的关系的图形。图20是表示漏电感为2μH的情况下的耦合系数和脉动电流的关系的图形。图21是表示漏电感为2μH的情况下的占空比和脉动电流的关系的图形。图22是表示漏电感减少前后的占空比和脉动电流的关系的图形。图23是表示针对漏电感为0.9μH的情况下的耦合线圈实测出的芯的体积的图表。图24是表示使用基准耦合线圈的情况下的脉动电流的波形的图形。图25是表示使用耦合线圈A的情况下的脉动电流的波形的图形。图26是表示使用耦合线圈B的情况下的脉动电流的波形的图形。图27是表示使用耦合线圈C的情况下的脉动电流的波形的图形。图28是表示使用耦合线圈D的情况下的脉动电流的波形的图形。图29是表示实施方式2所涉及的电压变换装置的结构例的框图。图30是表示实施方式2所涉及的电压变换装置中的FET的驱动信号和流过各部的电流的定时关系的时序图。图31是示意地表示变形例所涉及的电压变换装置的EE型芯的正视图。图32是示意地表示嵌入有电感器的E型芯的俯视图。图33是表示将电感器嵌入而将EE型芯组装的方法的说明图。具体实施方式[本专利技术公开的课题]但是，专利文献1中公开的技术记载为，如果将流过电感器的电流进行通断的占空比超过50％，则电感器成为短路状态，因此设想漏电感无限接近0的电感器，换言之k实质上为－1的电感器，在占空比的可变范围上存在大的限制。另外，专利文献2中公开的技术公开有，在自感恒定的2个电感器卷绕于恒定尺寸的芯(根据记载内容以上述方式理解)的情况下，与耦合系数k为0时相比电感器的脉动电流减少的k的范围，专利文献2没有将减小芯的尺寸作为课题。因此，在专利文献2中没有公开，在与耦合系数k为0时相比较电感器的脉动电流没有增加的范围中减小芯的尺寸的技术，也没有给出启示。本专利技术就是鉴于该情况而提出的，其目的在于提供一种将卷绕有磁性抵消的2个电感器的芯的尺寸减小的电压变换装置、及能够减小所述芯的尺寸的漏电感决定方法。[本专利技术的效果]根据本申请的公开，能够减小卷绕有磁性抵消的2个电感器的芯的尺寸。[本专利技术的实施方式的说明]首先，将本专利技术的实施方式列举而说明。另外，也可以将以下记载的实施方式的至少一部分任意地组合。(1)本专利技术的一个方式所涉及的电压变换装置，其具有：电压变换电路，其具有卷绕于芯而磁性抵消的2个电感器及将流过各个电感器的电流进行通断的开关元件；以及控制部，其将各开关元件交替地接通/断开，在该电压变换装置中，所述2个电感器的耦合系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电压变换装置，其具有：电压变换电路，其具有卷绕于芯而磁性抵消的2个电感器及将流过各个电感器的电流进行通断的开关元件；以及控制部，其将各开关元件交替地接通/断开，在该电压变换装置中，所述2个电感器的耦合系数在大于或等于－0.99且小于或等于－0.78的范围内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.10 JP 2016-1165301.一种电压变换装置，其具有：电压变换电路，其具有卷绕于芯而磁性抵消的2个电感器及将流过各个电感器的电流进行通断的开关元件；以及控制部，其将各开关元件交替地接通/断开，在该电压变换装置中，所述2个电感器的耦合系数在大于或等于－0.99且小于或等于－0.78的范围内。2.根据权利要求1所述的电压变换装置，其中，所述2个电感器的漏电感的大小，在所述2个电感器的耦合系数为0的情况下，是小于为了将流过所述2个电感器的脉动电流以规定的减少率减少而所需的自感的大小的1倍且大于或等于0.45倍的大小。3.根据权利要求1或2所述的电压变换装置，其中，所述控制部将各开关元件接通的占空比在大于或等于0.1且小于或等于0.7的范围内。4.根据权利要求1至3中任一项所述的电压变换装置，其中，具有N个所述电压变换电路，其中，N为大于或等于2的自然数，将该N个电压变换电路彼此并联连接，所述控制部将各电压变换电路的开关元件以π/N为单位相差的相位接通/断开。5.一种漏电感决定方法，其决定电压变换装置中的2个电感器的漏电感，该电压变换装置通过由控制部接通/断开的开关元件将分别流过卷绕于芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：田代圭司，郑晓光，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP