一种磁集成器件和DC-DC变换电路制造技术

一种磁集成器件和DC‑DC变换电路，磁集成器件包括：磁芯构件，初级绕组以及次级绕组；初级绕组和次级绕组分别卷绕于磁柱以形成闭合磁通回路；初级绕组包括卷绕于第一磁柱和第二磁柱的第一初级绕组和卷绕于第三磁柱和第四磁柱的第二初级绕组，第一初级绕组的卷绕方向与第二初级绕组的卷绕方向相反；在向初级绕组施加电压时，次级绕组的卷绕于第一磁柱的部分以及次级绕组的卷绕于第二磁柱的部分中的一方因感应电动势而流过电流，并且次级绕组的卷绕于第三磁柱的部分以及次级绕组的卷绕于第四磁柱的部分中的一方因感应电动势而流过电流。通过本发明专利技术提供的方案能够进一步减小磁集成器件的尺寸，减少磁通损失，实现精确的电压变换。

【技术实现步骤摘要】
一种磁集成器件和DC-DC变换电路
本专利技术涉及磁集成
，具体地涉及一种磁集成器件和DC-DC变换电路。
技术介绍
对于电动汽车(ElectricVehicle，简称EV)和混合动力汽车(HybridElectricVehicle，简称HEV)市场，能够将高输入电压(约200V～420V)转换为低输出电压(约10.8V～14.2V)、高输出电流(约150A)的DC-DC转换器(Directcurrent-Directcurrentconverter，也可称为DC-DC变换器)是非常重要的一种器件。在现阶段，降压转换器被广泛应用，例如，现有通常采用LLC转换器，半桥转换器或全桥转换器等来实现一级降压大容量转换器的效果。为了获得高效率和小体积的变换器(也可称为转换器)，现有技术提出了将变压器和倍流整流器的输出电感集成在一起的集成磁技术(integrated-magnetic-technology)理念。例如，在专利文献1中披露了一种将集成有输出电感的变压器的绕组卷绕在E形磁芯上的结构，以实现磁集成。具体而言，请参照图1，该专利文献1揭示了一种磁集成半桥倍流整流电路系统100。该系统100包括：作为逆变器的相移半桥电路101(图中称为半桥变换器)和主源电压获取单元102。其中，所述主源电压获取单元102包括一个具有三个磁柱的EE型集成磁件103，所述集成磁件103的初级绕组和次级绕组卷绕在所述集成磁件103的左右两个外腿上。所述集成磁件103的中腿(也可称为中柱)用于抵消相反方向的磁通，以使磁通能够在集成磁件103的左腿和右腿形成闭合磁通回路。随着市场对功率传输的要求逐渐增高，例如，希望能够实现1500瓦(W)至1800W的功率传输，这就导致变换器的尺寸需要做得非常大才能满足前述功率需求。而变换器的尺寸越大，制造成本也会相应增大，且磁通损失导致的功率损耗也是必须考虑的一个因素。因而，现有技术无法提供一种能够兼顾小尺寸和大功率输出的变换器。现有技术文献专利文献1：中国专利技术专利CN101860235A
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种兼顾小尺寸和降低磁通损失的磁集成器件和DC-DC变换电路。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种磁集成器件，包括：磁芯构件、初级绕组以及次级绕组，所述磁芯构件包括：底板、盖板以及位于所述底板和盖板之间的磁柱；所述初级绕组和次级绕组分别卷绕于所述磁柱以形成闭合磁通回路；其中，所述磁柱包括第一磁柱、第二磁柱、第三磁柱和第四磁柱，所述初级绕组包括第一初级绕组和第二初级绕组，所述第一初级绕组卷绕于所述第一磁柱和第二磁柱，所述第二初级绕组卷绕于所述第三磁柱和第四磁柱，并且，所述第一初级绕组的卷绕方向与所述第二初级绕组的卷绕方向相反，所述第一初级绕组与第二初级绕组串联或并联连接；所述次级绕组卷绕于所述第一磁柱、第二磁柱、第三磁柱以及第四磁柱，在向所述初级绕组施加电压时，所述次级绕组的卷绕于所述第一磁柱的部分以及所述次级绕组的卷绕于所述第二磁柱的部分中的一方因感应电动势而流过电流，并且所述次级绕组的卷绕于所述第三磁柱的部分以及所述次级绕组的卷绕于所述第四磁柱的部分中的一方因感应电动势而流过电流，所述感应电动势是由流过所述初级绕组的电流所产生的，所述初级绕组具有初级绕组起始端和初级绕组终止端，所述初级绕组起始端为所述磁集成器件的原边第一端，所述初级绕组终止端为所述磁集成器件的原边第二端；所述次级绕组具有次级绕组起始端和次级绕组终止端，所述次级绕组起始端为所述磁集成器件的副边第一端，所述次级绕组终止端为所述磁集成器件的副边第二端。通过本实施例的方案，能够进一步减小磁集成器件的尺寸，减少磁通损失，实现精确的电压变换。具体地，所述磁芯构件包括四个磁柱，通过在这四个磁柱上进行绕组的卷绕，能够得到多个初级绕组和多个次级绕组，从而等效地将两个磁集成器件进行再集成。进一步，通过设计初级绕组和次级绕组在所述磁芯构件上的卷绕方式，使得集成得到的两个变压器相互之间能够互相抵消对方的反向磁通，使得取消现有磁芯结构的中柱成为可能，极大地减小所述磁集成器件的外形尺寸。并且，由于中柱的取消，可以有效减少磁通损耗，提高整个磁集成器件的变换效率。为解决上述技术问题，本专利技术实施例还提供一种磁集成器件，包括：磁芯构件、初级绕组以及次级绕组，所述磁芯构件包括：底板、盖板以及位于所述底板和盖板之间的磁柱；所述初级绕组和次级绕组分别卷绕于所述磁柱以形成闭合磁通回路；其中，所述磁柱包括第一磁柱、第二磁柱、第三磁柱和第四磁柱，所述初级绕组卷绕于所述第一磁柱和第二磁柱，且在所述第一磁柱和第二磁柱上的卷绕方向相同；所述次级绕组卷绕于所述第一磁柱、第二磁柱、第三磁柱以及第四磁柱，在向所述初级绕组施加电压时，所述次级绕组的卷绕于所述第一磁柱的部分以及所述次级绕组的卷绕于所述第二磁柱的部分中的一方因感应电动势而流过电流，并且所述次级绕组的卷绕于所述第三磁柱的部分以及所述次级绕组的卷绕于所述第四磁柱的部分中的一方因感应电动势而流过电流，所述感应电动势是由流过所述初级绕组的电流所产生的，所述感应电动势是由流过所述初级绕组的电流所产生的，所述初级绕组具有初级绕组起始端和初级绕组终止端，所述初级绕组起始端为所述磁集成器件的原边第一端，所述初级绕组终止端为所述磁集成器件的原边第二端；所述次级绕组具有次级绕组起始端和次级绕组终止端，所述次级绕组起始端为所述磁集成器件的副边第一端，所述次级绕组终止端为所述磁集成器件的副边第二端。通过本实施例的方案，能够进一步减小磁集成器件的尺寸，减少磁通损失，实现精确的电压变换。具体地，所述磁芯构件包括四个磁柱，通过在这四个磁柱上进行绕组的卷绕，能够得到一个初级绕组和多个次级绕组，从而等效地将两个磁集成器件进行再集成。其中，所述第三磁柱和第四磁柱虽然未卷绕初级绕组，但也会因第一磁柱和第二磁柱上卷绕的初级绕组产生的感应电动势而流过电流，从而等效地产生第三磁柱和第四磁柱上同样卷绕有初级绕组的效果。进一步，通过设计初级绕组和次级绕组在所述磁芯构件上的卷绕方式，使得集成得到的两个变压器相互之间能够互相抵消对方的反向磁通，使得取消现有磁芯结构的中柱成为可能，极大地减小所述磁集成器件的外形尺寸。并且，由于中柱的取消，可以有效减少磁损耗，提高整个磁集成器件的变换效率。为解决上述技术问题，本专利技术实施例还提供一种DC-DC变换电路，包括上述磁集成器件，所述DC-DC变换电路还包括：原边电路，所述原边电路与所述磁集成器件的原边第一端和原边第二端耦合；副边电路，所述副边电路与所述磁集成器件的副边第一端和副边第二端耦合。由此，通过所述磁集成器件本身的结构改进，可以从整体上缩小所述DC-DC变换电路的空间体积，在节省空间、降低成本的同时得到大功率的变换电路。附图说明图1是现有技术的一种磁集成半桥倍流整流电路系统的结构示意图；图2是本专利技术实施例的一种磁集成器件的原理示意图；图3是图2所示磁集成器件的磁芯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁集成器件，其特征在于，包括：/n磁芯构件、初级绕组以及次级绕组，所述磁芯构件包括：底板、盖板以及位于所述底板和盖板之间的磁柱；/n所述初级绕组和次级绕组分别卷绕于所述磁柱以形成闭合磁通回路；/n其中，所述磁柱包括第一磁柱、第二磁柱、第三磁柱和第四磁柱，所述初级绕组包括第一初级绕组和第二初级绕组，所述第一初级绕组卷绕于所述第一磁柱和第二磁柱，所述第二初级绕组卷绕于所述第三磁柱和第四磁柱，并且，所述第一初级绕组的卷绕方向与所述第二初级绕组的卷绕方向相反，所述第一初级绕组与第二初级绕组串联或并联连接；/n所述次级绕组卷绕于所述第一磁柱、第二磁柱、第三磁柱以及第四磁柱，在向所述初级绕组施加电压时，所述次级绕组的卷绕于所述第一磁柱的部分以及所述次级绕组的卷绕于所述第二磁柱的部分中的一方因感应电动势而流过电流，并且所述次级绕组的卷绕于所述第三磁柱的部分以及所述次级绕组的卷绕于所述第四磁柱的部分中的一方因感应电动势而流过电流，所述感应电动势是由流过所述初级绕组的电流所产生的，/n所述初级绕组具有初级绕组起始端和初级绕组终止端，所述初级绕组起始端为所述磁集成器件的原边第一端，所述初级绕组终止端为所述磁集成器件的原边第二端；/n所述次级绕组具有次级绕组起始端和次级绕组终止端，所述次级绕组起始端为所述磁集成器件的副边第一端，所述次级绕组终止端为所述磁集成器件的副边第二端。/n...

【技术特征摘要】
1.一种磁集成器件，其特征在于，包括：
磁芯构件、初级绕组以及次级绕组，所述磁芯构件包括：底板、盖板以及位于所述底板和盖板之间的磁柱；
所述初级绕组和次级绕组分别卷绕于所述磁柱以形成闭合磁通回路；
其中，所述磁柱包括第一磁柱、第二磁柱、第三磁柱和第四磁柱，所述初级绕组包括第一初级绕组和第二初级绕组，所述第一初级绕组卷绕于所述第一磁柱和第二磁柱，所述第二初级绕组卷绕于所述第三磁柱和第四磁柱，并且，所述第一初级绕组的卷绕方向与所述第二初级绕组的卷绕方向相反，所述第一初级绕组与第二初级绕组串联或并联连接；
所述次级绕组卷绕于所述第一磁柱、第二磁柱、第三磁柱以及第四磁柱，在向所述初级绕组施加电压时，所述次级绕组的卷绕于所述第一磁柱的部分以及所述次级绕组的卷绕于所述第二磁柱的部分中的一方因感应电动势而流过电流，并且所述次级绕组的卷绕于所述第三磁柱的部分以及所述次级绕组的卷绕于所述第四磁柱的部分中的一方因感应电动势而流过电流，所述感应电动势是由流过所述初级绕组的电流所产生的，
所述初级绕组具有初级绕组起始端和初级绕组终止端，所述初级绕组起始端为所述磁集成器件的原边第一端，所述初级绕组终止端为所述磁集成器件的原边第二端；
所述次级绕组具有次级绕组起始端和次级绕组终止端，所述次级绕组起始端为所述磁集成器件的副边第一端，所述次级绕组终止端为所述磁集成器件的副边第二端。


2.根据权利要求1所述的磁集成器件，其特征在于，所述次级绕组串联连接有整流器，通过设置所述次级绕组的卷绕方式以及所述整流器限制电流的流动。


3.根据权利要求2所述的磁集成器件，其特征在于，
所述次级绕组包括第一次级绕组和第二次级绕组，所述第一次级绕组卷绕于所述第一磁柱、第二磁柱、第三磁柱以及第四磁柱中的任意两个磁柱，所述第二次级绕组卷绕于所述第一磁柱、第二磁柱、第三磁柱以及第四磁柱中的剩余两个磁柱；
所述第一次级绕组和所述第二次级绕组并联连接；
对于所述第一次级绕组所卷绕的两个磁柱，卷绕于其中一个磁柱的第一次级绕组的第一部分与卷绕于另一个磁柱的第一次级绕组的第二部分并联连接，且所述第一次级绕组的第一部分和第二部分分别串联连接各自对应的所述整流器；
对于所述第二次级绕组所卷绕的两个磁柱，卷绕于其中一个磁柱的第二次级绕组的第一部分与卷绕于另一个磁柱的第二次级绕组的第二部分并联连接，且所述第二次级绕组的第一部分和第二部分分别串联连接各自对应的所述整流器；
对于所述整流器，在将与所述第一磁柱相对应的整流器设为第一整流器，将与所述第二磁柱相对应的整流器设为第二整流器，将与所述第三磁柱相对应的整流器设为第三整流器，将与所述第四磁柱相对应的整流器设为第四整流器的情况下，
通过设置所述第一次级绕组的第一部分和第二部分的卷绕方式、所述第二次级绕组的第一部分和第二部分的卷绕方式以及所述第一整流器至所述第四整流器，所述第一整流器和所述第二整流器中的一方因所述感应电动势而导通，另一方截止，并且所述第三整流器和所述第四整流器中的一方因所述感应电动势而导通，另一方截止。


4.根据权利要求2所述的磁集成器件，其特征在于，
所述次级绕组包括第一次级绕组和第二次级绕组，所述第一次级绕组卷绕于所述第一磁柱和第四磁柱，所述第二次级绕组卷绕于所述第二磁柱和所述第三磁柱；或者，所述第一次级绕组卷绕于所述第一磁柱和第三磁柱，所述第二次级绕组卷绕于所述第二磁柱和第四磁柱；
所述第一次级绕组和所述第二次级绕组并联连接；
所述第一次级绕组串联连接第五整流器；
所述第二次级绕组串联连接第六整流器；
通过设置所述第一次级绕组和第二次级绕组的卷绕方式、第五整流器和第六整流器，所述第五整流器和第六整流器中的一方因所述感应电动势而导通，另一方截止。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的磁集成器件，其特征在于，所述第一磁柱、第二磁柱、第三磁柱和第四磁柱排布于矩形的四个顶点。


6.根据权利要求1至4中任一项所述的磁集成器件，其特征在于，所述第一磁柱、第二磁柱、第三磁柱和第四磁柱上分别具有气隙。


7.根据权利要求1至4中任一项所述的磁集成器件，其特征在于，所述第一初级绕组的终止端与所述第二初级绕组的起始端串联连接。


8.根据权利要求1至4中任一项所述的磁集成器件，其特征在于，所述第一初级绕组的起始端与所述第二初级绕组的起始端并联连接，且所述第一初级绕组的终止端与所述第二初级绕组的终止端并联连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：李刚，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP