一种使用U形芯件形成的、在功率转换器中可运用的磁器件及用于形成该磁器件的方法。在一个实施方式中，磁器件包括由磁材料形成的直线芯件(701)、定位在直线芯件(701)上的第一U形芯件(702)和第二U形芯件(703)。该磁器件还包括分别围绕第一U形芯件(702)和第二U形芯件(703)形成的第一导电线圈(NS1)和第二导电线圈(NS2)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请总体涉及功率电子器件，并且更具体地涉及可运用于功率转换器中的磁器件。
技术介绍
开关模式功率转换器(也称为“功率转换器”或“调节器”)是将输入电压波形转换成特定输出电压波形的电源或功率处理电路。DC-DC功率转换器将直流(“dc”)输入电压转换成dc输出电压。与功率转换器相关联的控制器通过控制在其中运用的功率开关的导通时间段来管理其操作。一般而言，控制器以反馈回路(也称为“控制回路”或“闭合控制回路”)配置耦合在功率转换器的输入和输出之间。为了生成dc输出电压，功率转换器运用诸如电感器和变压器之类的磁器件。向磁器件的线圈施加高频交流(“ac”)电压，该电压通常通过磁器件的感应动作被转换成另一电压电平。经转换的电压电平由二极管或有源半导体器件整流以生成dc输出电压。为了产生高水平的功率转换效率，经常使用在单层中绕制的线圈形成磁器件，以减少由在邻近线圈匝中流动的高频电流产生的邻近效应。邻近效应导致高频电流主要仅在导电线圈的部分中流动，从而增加线圈的有效电阻。常规地由诸如“E”和“I”芯件之类的直线芯件构造磁器件，该直线芯件被运用于形成高频变压器或电感器。根据实际的制造考虑，这类设计要求在磁芯的“E”部的竖直壁上形成单层线圈。使用该线圈结构的设计并不利用磁芯的“E”或“I”芯件的水平壁，并且相应地引入高水平的功率损耗。因此，本领域所需的是一种磁器件的物理结构和相关方法，其提供一种配置以允许线圈匝的较宽分布以避免现有技术中的缺陷。
技术实现思路
通过本专利技术的有利的实施方式，总体上解决了或规避了这些问题和其他一些问题，并且总体上实现了有利的技术优势，本专利技术的有利实施方式包括使用U形芯件形成的在功率转换器中可运用的磁器件以及形成该磁器件的方法。在一个实施方式中，磁器件包括由磁材料形成的直线芯件、定位在该直线芯件上的第一 U形芯件和第二 U形芯件。该磁器件还包括分别围绕第一 U形芯件和第二 U形芯件形成的第一导电线圈和第二导电线圈。前面的内容已较宽泛地概述了本专利技术的特征和技术优势，这是为了可以更好地理解随后对本专利技术的详细描述。下文中将描述本专利技术的、形成本专利技术权利要求主题的附加特征和优势。本领域技术人员应该理解，所公开的概念和具体实施方式可以容易地被利用为用于修改或设计用于执行本专利技术的相同目的的其他结构或过程的基础。本领域技术人员还应该意识到，这类等同构造并不偏离如在所附权利要求中阐述的本专利技术的精神实质和范围。附图说明为了更为完整地理解本专利技术，现在结合所附附图参考下面的描述，在附图中图1图示了根据本专利技术原理而构造的功率转换器的实施方式的框图；图2至图4图示了根据本专利技术的原理而构造的、在功率转换器中可运用的示例性功率链(power train)的示意图；以及图5至图9图示了根据本专利技术的原理而构造的磁器件的实施方式的图。除非另有指示，在不同的附图中对应的标号和符号一般指代对应部件，并且为了简洁起见在第一个实例之后可以不再次描述对应的标号和符号。附图被绘制成图示示例性实施方式的相关方面。具体实施例方式下面详细论述一些示例性实施方式的制造和使用。然而应该理解，本专利技术提供许多可以体现在许多具体上下文中的可应用的专利技术构思。所论述的具体实施方式仅是说明制造和使用本专利技术的特定方式，并且并非是对本专利技术范围的限制。将参照在具体上下文中的一些示例性实施方式描述本专利技术，即包括U形芯件的磁器件以及形成该磁器件的方法。包括U形芯件的磁器件通过为绕其形成的导电材料的单层线圈的匝供应较大的物理空间来提供改进的功率转换效率。虽然将在用于功率转换器的磁器件的环境中描述本专利技术的原理，但是受益于该磁器件的任何应用(诸如功率放大器或电机控制器)都在本专利技术的广泛的范围内。首先参见图1，图示了包括根据本专利技术的原理而构造的磁器件的功率转换器的一个实施方式的框图。功率转换器耦合到诸如ac电源之类的电力源，该电力源由提供输入电压Vin的ac电源表示。功率转换器包括由控制器110控制的功率链105。控制器110 —般测量功率转换器的操作特性(诸如输出电压V。)，并且响应于所测量的操作特性控制功率转换器中的一个或多个功率开关的占空比D以调节该特性。功率转换器可以形成电源的一个部分并且可以提供功率给该电源的另一子系统，诸如耦合到电源输出的、向负载提供经调节的电压的隔离的dc-dc功率转换器。功率链105可以运用本文描述的升压拓扑。功率转换器的功率链105可以包括耦合到磁器件以提供功率转换功能的多个功率开关。现在参见图2，图示了在根据本专利技术的原理而构造的功率转换器中可运用的示例性功率链(包括升压拓扑)201的示意图。功率转换器的功率链201在其输入处接收来自诸如ac电源之类的电力源的输入电压Vin(例如未经调节的ac输入电压)，并且在功率转换器的输出端子205、206处提供经调节的输出电压\。根据升压拓扑的原理，输出电压\ 一般高于输入电压Vin，从而使得功率转换器的开关操作可以调节输出电压V。。主功率开关 S1Hf^n, N沟道金属氧化物半导体(“NM0S”)有源开关或开关)通过栅极驱动信号⑶启用，以导通持续主间隔(primary interval)，并且该主功率开关S1将输入电压Vin通过整流电桥203耦合到升压电感器Lb。。st。在主间隔D期间，输入电流iin增加并且流过升压电感器到本地电路地。通常使用单层线圈形成升压电感器Lb。。st以减少邻近效应，从而增加功率转换器的效率。根据下式，功率链201在稳态中的占空比取决于相应输入电压Vin和输出电压Vc 的比率 权利要求1.一种磁器件，包括 由磁性材料形成的直线芯件；定位在所述直线芯件上的第一 U形芯件和第二 U形芯件；以及分别围绕所述第一 U形芯件和所述第二 U形芯件形成的第一导电线圈和第二导电线圈。2.根据权利要求1的磁器件，其中所述第一导电线圈和所述第二导电线圈分别在所述第一 U形芯件和所述第二 U形芯件的基本整个弯曲长度之上形成。3.根据权利要求1的磁器件，其中所述第一U形芯件和所述第二 U形芯件定位在所述直线芯件的公共表面上。4.根据权利要求1的磁器件，还包括定位在所述第一U形芯件和所述第二 U形芯件中至少之一与所述直线芯件的表面之间的非磁性间隔件。5.根据权利要求1的磁器件，还包括围绕所述直线芯件形成的第三导电线圈。6.根据权利要求5的磁器件，其中所述第三导电线圈形成为U字形。7.根据权利要求5的磁器件，其中所述第三导电线圈电耦合到所述第一导电线圈和所述第二导电线圈。8.根据权利要求1的磁器件，其中所述直线芯件被形成为具有分布式间隙。9.根据权利要求1的磁器件，其中所述直线芯件的相对磁导率基本上低于所述第一U 形芯件和所述第二 U形芯件的相对磁导率。10.根据权利要求1的磁器件，其中所述第一U形芯件和所述第二U形芯件均形成为环形芯的一部分。11.一种用于形成磁器件的方法，包括 提供为磁材料的直线芯件；将第一 U形芯件和第二 U形芯件定位在所述直线芯件上；以及形成分别围绕所述第一 U形芯件和所述第二 U形芯件的第一导电线圈和第二导电线圈。12.根据权利要求11的方法，其中所述第一导线线圈和所述第二导电线圈分别在所述第一 U形芯件和所述第二 U形芯件的基本整个弯曲长度之上形成。13.根据权利要求本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种磁器件，包括：由磁性材料形成的直线芯件；定位在所述直线芯件上的第一Ｕ形芯件和第二Ｕ形芯件；以及分别围绕所述第一Ｕ形芯件和所述第二Ｕ形芯件形成的第一导电线圈和第二导电线圈。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·钱德拉塞卡兰，
申请(专利权)人：伟创力国际美国公司，
类型：发明
国别省市：US
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