磁性设备和采用磁性设备的功率变换器制造技术

一种磁性设备和采用该磁性设备的功率变换器。在一个实施例中，磁性设备包括第一L形铁心分段和相对的第二L形铁心分段，第一L形铁心分段包括第一支柱和从其延伸的第二支柱，第二L形铁心分段包括第一支柱和从其延伸的第二支柱。磁性设备还包括围绕第一L形铁心分段或第二L形铁心分段的第一支柱和第二支柱中的至少一个支柱形成的绕组。

【技术实现步骤摘要】
磁性设备和采用磁性设备的功率变换器
本专利技术总体上涉及电力电子技术，并且更具体地涉及磁性设备和采用磁性设备的功率变换器。
技术介绍
开关模式功率变换器(也被称为“功率变换器”或“调节器”)是将输入电压波形变换成指定的输出电压波形的电源或功率处理电路。在功率变换器中经常采用诸如变压器和电感器的磁性设备，以通过功率变换器存储和/或传输电能。由于磁性设备往往占了功率变换器的相当数量的板空间，并且占去了制造过程中不成比例的时间，因此采用具有灵活设计的紧凑型磁性设备是有利的。因此，本领域中需要用于适合于紧凑型磁性设备的不太复杂磁心的构造块。
技术实现思路
技术优势通常通过本专利技术的包括磁性设备和采用该磁性设备的功率变换器的有利实施例来实现。在一个实施例中，磁性设备包括:包括第一支柱和从其延伸的第二支柱的第一 L形铁心分段，以及包括第一支柱和从其延伸的第二支柱的相对的第二 L形铁心分段。磁性设备还包括围绕所述第一 L形铁心分段或者所述第二 L形铁心分段的所述第一支柱和所述第二支柱中的至少一个支柱形成的绕组。前文已经相当宽泛地概述了本专利技术的特征和技术优势，以便能够更好地理解以下的本专利技术的详细描述。将在下文中描述本专利技术的附加特征和优点，其形成本专利技术的权利要求的主题。本领域技术人员应当理解，所公开的构思和具体实施例可以容易地被使用作为修改或者设计其他结构或过程的基础，以实现和本专利技术相同的目的。本领域技术人员也应当认识到这样的等同构造不脱离在所附权利要求中所阐述的本专利技术的精神和范围。【附图说明】为了更全面地理解本专利技术，现在参考结合附图进行的以下描述，附图中:图1示出功率变换器的实施例的框图；图2和图3示出采用升压调节器的功率变换器的示例性传动系的示意图；图4和图5不出功率变换器的一部分的实施例的不意图；图6不出用于演不图4和图5的功率变换器的运行的时序图；图7和图8示出功率变换器的一部分的可替换实施例的示意图；图9示出功率变换器的可替换实施例的示意图；图10示出功率变换器的可替换实施例的示意图；图11示出磁性设备一部分的实施例的透视图；图12示出磁性设备一部分的实施例的侧视图；以及图13至图49示出磁性设备的实施例的视图。除非另外指明，否则不同图中的对应数字和符号一般指代对应的部件，并且在第一实例后为了简洁起见可能没有再次描述。绘制附图以示出示例性实施例的有关方面。【具体实施方式】以下详细讨论本示例性实施例的进行和使用。然而，应当理解本专利技术提供可以在很多具体的情景中实现的许多可应用的创造性构思。具体实施例仅说明形成和使用本专利技术的具体方式，而不限制本专利技术的范围。将关于具体环境中的示例性实施例，即采用L形形铁心的磁性设备、形成该铁心的方法和采用该磁性设备的功率变换器，来描述本专利技术。虽然将在功率变换器的情景中描述本专利技术的原理，但是可以从此处描述的包括功率放大器或者电机控制器在内的磁性设备受益的任何应用也在本专利技术的宽泛范围之内。首先参考图1，其示出了功率变换器的实施例的框图。功率变换器被耦合至诸如ac电网的电功率的源，以便提供ac输入电压Vin。功率变换器包括由控制器110控制的传动系105。控制器110通常测量功率变换器的操作特性，例如输出电压Vwt，并且响应于所测量的操作特性以控制其中的开关的占空比(一般指定“D”)以调节该特性。功率变换器可形成电源的一部分，并且向其另一个子系统提供功率，例如耦合至它的向负载提供经调节的电压的输出的隔离dc至dc变换器。传动系105可以采用此处描述的调节器(例如升压或降压调节器)。功率变换器的传动系105通常包括耦合至电抗性电路元件以提供功率变换功能的多个开关。现在转到图2和图3，其示出的是采用升压调节器的功率变换器的示例性传动系的示意图。以图2开始，其示出的是采用升压调节器的传动系200。功率变换器在其输入处从诸如ac电网的电功率的源接收输入电压Vin(如未调节的ac输入电压)，并且在功率变换器的输出处提供经调节的输出电压Vwt。按照升压拓扑的原理，输出电压Vwt通常高于输入电压Vin，从而其开关操作可调节输出电压Vrat。升压调节器的主开关S1 (如N沟道金属氧化物半导体“有源”开关)被用于主间隔D的栅极驱动信号⑶使能以导通，并且通过整流桥将输入电压Vin耦合至升压电感器Lbtrast。在主间隔D，经整流的输入电流或者输入电流iin通过升压电感器Lbtrast流向本地电路接地。在稳定状态下，在升压电感器Lbwst中的连续电流条件下，用于传动系200的占空比根据以下方程式分别取决于输入电压Vin和输出电压Vwt的比率。D = 1--— V OUt在互补间隔1-D期间，主开关S1被转换到非导通状态，并且辅助开关(如，二极管Dl)导通。在可替换的电路布置中，辅助开关可以包括由互补的栅极驱动信号进行控制而导通的第二有源开关。二极管Dl提供用以维持流过升压电感器Lbtrest的输入电流iin的连续性的路径。在互补间隔1-D期间，流过升压电感器Lboost的输入电流iin降低，并且可能变为零并且一段时间内保持为零，导致操作的“非连续导通模式。”在互补间隔1-D期间，流过 升压电感器Lbwst的电流iin流过二极管Dl进入到输出滤波电容器C。通常，主开关S1的占空比(以及二极管Dl的互补占空比)可以被调整以维持功率变换器的输出电压Vrat的调节。用于主开关和辅助开关的导通期可以基本上相等或者变化以维持功率变换器的输出电压Vrat的调节。本领域技术人员理解通过使用“缓冲”电路元件(未示出)或者通过控制电路时序可以使主开关和辅助开关的导通期分开小的时间间隔，以避免它们之间的交叉传导电流，并且有益地减少与功率变换器相关联的开关损耗。用于防止开关间的交叉传导电流的电流和控制技术为本领域熟知，并且为了简洁起见将不做进一步的描述。现在转到图3，其示出的是采用分别耦合至第一和第二升压电感器Lbtrastl、Lbwst2的第一和第二升压调节器的功率变换器的示例性传动系300的示意图。第一升压调节器包括主开关S1和第一辅助开关(如，第一二极管Dl)。第二升压调节器包括主开关S2和第二辅助开关(如，第二二极管D2)。第一和第二主开关S1和S2分别接收第一和第二栅极驱动信号OTs1、⑶S2,第一和第二栅极驱动信号OTs1、⑶S2通常被控制以相对于彼此异相约180度进行操作。升压调节器的异相操作提供交错效应，其针对传送至整流桥305的ac输入电流使纹波频率加倍，并且减小纹波幅度。整流桥305提供经整流的输入电流或输入电流iin。针对供应至输出滤波电容器C的电流，有类似的效应得以实现。ac输入电流中的开关纹波的减少对于输入滤波器(未示出)有助于减少不期望的高频分量的滤波需求。虽然由两个升压调节器之间的交错效应产生实质益处，但是先前描述的用于实现高效升压电感器的设计挑战依旧。图3和以下图中的与图2和其他图中的类似的其余电路元件为了简洁起见通常不再次描述。现在转到图4和图5，示出的是功率变换器的一部分的实施例的示意图。更具体地，图4示出采用具有两个交错的升压调节器(如，第一和第二升压调节器)和耦合的升压电感器Lbwst的升压拓扑的传动系。然而，应当理解，诸如本文描述的具有交错的调节器(如，第一和第二调节器)和耦本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁性设备，包括：磁心，所述磁心包括：第一铁心部分，所述第一铁心部分包括：第一L形铁心分段，包括第一支柱和从其延伸的第二支柱；以及相对的第二L形铁心分段，包括第一支柱和从其延伸的第二支柱；第二铁心部分，所述第二铁心部分包括：第一L形铁心分段，包括第一支柱和从其延伸的第二支柱；以及相对的第二L形铁心分段，包括第一支柱和从其延伸的第二支柱，所述第二铁心部分的表面与所述第一铁心部分的表面配合；中心抽头次级绕组，具有围绕所述第一铁心部分或所述第二铁心部分的所述第一L形铁心分段或所述第二L形铁心分段的所述第一支柱和所述第二支柱中的至少一个支柱形成的第一次级绕组和第二次级绕组；电感器绕组，围绕所述第一铁心部分或所述第二铁心部分的所述第一L形铁心分段或所述第二L形铁心分段的所述第一支柱和所述第二支柱中的至少一个支柱形成。

【技术特征摘要】
2012.07.16 US 13/550,4041.一种磁性设备，包括: 磁心，所述磁心包括: 第一铁心部分，所述第一铁心部分包括: 第一 L形铁心分段,包括第一支柱和从其延伸的第二支柱；以及 相对的第二 L形铁心分段,包括第一支柱和从其延伸的第二支柱； 第二铁心部分，所述第二铁心部分包括: 第一 L形铁心分段,包括第一支柱和从其延伸的第二支柱；以及 相对的第二 L形铁心分段,包括第一支柱和从其延伸的第二支柱， 所述第二铁心部分的表面与所述第一铁心部分的表面配合； 中心抽头次级绕组，具有围绕所述第一铁心部分或所述第二铁心部分的所述第一 L形铁心分段或所述第二 L形铁心分段的所述第一支柱和所述第二支柱中的至少一个支柱形成的第一次级绕组和第二次级绕组； 电感器绕组，围绕所述第一铁心部分或所述第二铁心部分的所述第一 L形铁心分段或所述第二 L形铁心分段的所述第一支柱和所述第二支柱中的至少一个支柱形成。2.根据权利要求1所述的磁性设备，其中所述第一铁心部分的所述第一L形铁心分段的所述第二支柱基本上垂直于所述第一铁心部分的所述第一 L形铁心分段的所述第一支柱，并且所述第一铁心部分的所述第二 L形铁心分段的所述第二支柱基本上垂直于所述第一铁心部分的所述第二 L形铁心分段的所述第一支柱。3.根据权利要求1所述的磁性设备，其中所述第一铁心部分的所述第一L形铁心分段的所述第一支柱的长度相对于所述`第一铁心部分的所述第一 L形铁心分段的所述第二支柱的长度是细长的，并且所述第一铁心部分的所述第二 L形铁心分段的所述第一支柱的长度相对于所述第一铁心部分的所述第二 L形铁心分段的所述第二支柱的长度是细长的。4.根据权利要求1所述的磁性设备，其中所述第一铁心部分的所述第一L形铁心分段的所述第一支柱和所述第二支柱的厚度基本上相等，并且所述第一铁心部分的所述第二 L形铁心分段的所述第一支柱和所述第二支柱的厚度基本上相等。5.根据权利要求1所述的磁性设备，其中所述电感器绕组耦合至所述第一次级绕组和所述第二次级绕组之间的中心抽头。6.根据权利要求1所述的磁性设备，其中所述第一次级绕组围绕所述第一铁心部分的所述第二 L形铁心分段的所述第一支柱形成，所述第二次级绕组围绕所述第二铁心部分的所述第二 L形铁心分段的所述第一支柱形成，并且所述电感器绕组围绕所述第一铁心部分和所述第二铁心部分的所述第二 L形铁心分段的所述第二支柱形成。7.根据权利要求1所述的磁性设备，其中所述第一次级绕组围绕所述第一铁心部分的所述第一 L形铁心分段的所述第一支柱形成，所述第二次级绕组围绕所述第二铁心部分的所述第一 L形铁心分段的所述第一支柱形成，并且所述电感器绕组围绕所述第一铁心部分和所述第二铁心部分的所述第二 L形铁心分段的所述第一支柱形成。8.根据权利要求1所述的磁性设备，其中所述第一铁心部分的所述第一L形铁心分段的所述第一支柱的端面与所述第二铁心部分的所述第一 L形铁心分段的所述第一支柱的端面配合，并且所述第一铁心部分的所述第二 L形铁心分段的所述第二支柱的外表面与所述第二铁心部分的所述第二 L形铁心分段的所述第二支柱的外表面配合。9.根据权利要求1所述的磁性设备，其中所述第一铁心部分的所述第一L形铁心分段的所述第二支柱的端面与所述第二铁心部分的所述第一 L形铁心分段的所述第二支柱的端面配合，并且所述第一铁心部分的所述第二 L形铁心分段的所述第一支柱的外表面与所述第二铁心部分的所述第二 L形铁心分段的所述第一支柱的外表面配合。10.根据权利要求1所述的磁性设备，在一对相邻支柱间包括间隙。11.一种功率变换器，包括: 主开关，耦合至所述功率变换器的输入； 磁性设备，...

【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：电力系统技术有限公司，
类型：发明
国别省市：