[發明專利]功率變換器、電感元件以及電感切除控制方法

有效

• 申請號: 201710313117.9
• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號: CN108809079B
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 周錦平;周敏;辛張楠;鄒莘劍
• 申請（專利權）人: 臺達電子企業管理（上海）有限公司
• 主分類號: H02M3/04
• 分類號: H02M3/04;H02M1/14
• 代理公司: 北京律智知識產權代理有限公司 11438
• 代理人: 姜怡;王衛忠

本公開涉及一種N相功率變換器、電感元件以及電感切除控制方法，其中，所述變換器具有輸入并聯、輸出并聯的N相，所述變換器包括：N個開關單元，其中所述N相功率變換器的每一相包含所述N個開關單元中的一個；以及集成電感單元，所述集成電感單元包括M個電感子單元，M為大于等于2的自然數，每個電感子單元包括i個電感，i為大于等于2的自然數，且N>M*i或N＝M*i，所述集成電感單元中的M*i個所述電感分別耦接所述N個開關單元中的M*i個開關單元，其中：每個所述電感子單元的所述i個電感彼此反耦合，所述M個電感子單元之間的耦合系數小于每個所述電感子單元內所述i個電感之間的耦合系數。

技術領域

本公開涉及一種功率變換器、一種電感元件以及一種電感切除控制方法，更具體地講，涉及一種能夠提高變換器的性能的一種功率變換器、一種電感元件以及一種電感切除控制方法

背景技術

近年來，隨著數據中心，人工智能等技術等發展，中央處理器(CPU)，圖形處理器(GPU)及各類集成芯片(IC)的工作速度越來越快，工作電流越來越大，對其供電模塊電壓調節模塊(VRM)的功率密度，效率，動態性能等方面的要求越來越嚴苛，對VRM的設計提出了非常高的挑戰。在電壓調節模塊中，輸出電感的體積往往是占比最高的，同時電感感量的選取也直接影響整個VRM的效率和動態性能。

為了解決這些問題，已經提出了在變換器中利用反耦合電感來減小電感體積，提升效率和動態性能的技術方案。然而，常規的反耦合電感在輕載切相時存在漏感增加，飽和能力下降，動態性能變差等缺點，本專利的動機正是基于解決傳統反耦合電感的這一些問題。

發明內容

為克服相關技術中存在的問題，本公開實施例提供一種功率變換器、一種電感元件以及一種電感切除控制方法，所述技術方案如下：

根據本公開的第一方面，提供了一種N相功率變換器，其中，N為大于3的自然數，所述N相功率變換器的每一相的輸入并聯、輸出并聯，所述N相功率變換器包括：

N個開關單元，其中所述N相功率變換器的每一相包含所述N個開關單元中的一個；以及

一集成電感單元，所述集成電感單元包括M個電感子單元，M為大于等于2的自然數，每個電感子單元包括i個電感，i為大于等于2的自然數，且N>M*i或N＝M*i，所述集成電感單元中的M*i個所述電感分別耦接所述N個開關單元中的M*i個開關單元，其中：

每個所述電感子單元的所述i個電感彼此反耦合，所述M個電感子單元之間的耦合系數小于每個所述電感子單元內所述i個電感之間的耦合系數。

根據本發明的一個實施例，所述M個電感子單元之間的耦合系數小于0.2。

根據本發明的一個實施例，任一所述電感子單元的所述i個電感產生的磁通不流經其他所述電感子單元的所述i個電感。

根據本發明的一個實施例，任一所述電感子單元至少與另一所述電感子單元共用一公共磁柱，且所述公共磁柱無氣隙。

根據本發明的一個實施例，所述M個電感子單元按行排列，且相鄰的兩個所述電感子單元共用一所述公共磁柱，相鄰的兩個所述電感子單元內的2*i個所述電感產生的磁通均流經該公共磁柱。

根據本發明的一個實施例，所述電感子單元包括：

i個第一磁柱，所述i個第一磁柱均與至少一所述公共磁柱耦接，i個氣隙分別形成于所述i個第一磁柱；以及

i個繞組，所述i個繞組分別繞設于所述i個第一磁柱用于形成所述i個電感。

根據本發明的一個實施例，在M*i個所述開關單元分別動作時，所述i個繞組中的第x個繞組在所述第x個繞組繞設的第x個所述第一磁柱中產生的直流磁通方向，與其他i-1個所述繞組在第x個所述第一磁柱中產生的直流磁通方向相反。