[發明專利]耦合電感及電源模塊

在審

• 申請號: 201910796711.7
• 申請日: 2019-08-27
• 公開（公告）號: CN111415812A
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 季鵬凱;周錦平;洪守玉;曾劍鴻;張明準;周敏
• 申請（專利權）人: 臺達電子企業管理（上海）有限公司
• 主分類號: H01F27/30
• 分類號: H01F27/30;H01F17/04
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 李小波;劉芳

本發明提供一種耦合電感及電源模塊；一種耦合電感包括：磁芯、第一繞組和第二繞組；所述磁芯形成有第一通道；所述第一繞組的一部分穿過所述第一通道，所述第二繞組的一部分也穿過所述第一通道，且所述第一繞組和第二繞組在所述第一通道外交叉；另一種耦合電感包括：磁芯、第一繞組和第二繞組；所述磁芯具有兩個平行設置且貫穿該磁芯相對兩個端面的第一通道和第二通道，第一繞組和第二繞組均穿過該第一通道和第二通道并使得二者的異名端位于磁芯的同一端面；電源模塊包括有上述耦合電感。本發明的耦合電感，或者可以使異名端位于同一側，以方便用戶使用并利于均流，或者可以使異名端位于同一端面，以降低直流阻抗，并利于開關器件的散熱。

技術領域

本發明涉及一種耦合電感及電源模塊，屬于電力電子技術領域。

背景技術

電感在集成電路中是一種常見的電子元件，其能夠把電能轉化為磁能儲存起來。例如，電感是電源模塊(又稱為電壓調整模塊(Voltage Regulating Module，VRM)，或者電壓轉換器)實現高低壓轉換的重要部件。但是，電源模塊的電流紋波、效率和動態操作速度等操作特性會受到電感體積、損耗、電感量等特性的影響。在行業內，一般是采用磁耦合線圈的方式制作耦合電感來減少電感的體積，并改善電源模塊的性能。

耦合電感中的每一路繞組(winding)，在其余繞組均為開路或不通電的情況下，經測量后會有一個固定的電感量，稱之為“自感”。此自感可以分成兩部分，其中一部分的電感所對應的磁通(magnetic flux)均穿過其余繞組的截面，與其它繞組均有耦合關系，可稱之為“激磁電感”(magnetizing inductance，Lm)；而另一部分的電感與其余的繞組并無耦合關系，可稱之為“漏感”(leakage inductance，LK)。在一般情況下，激磁電感要遠遠大于漏感。通過控制激磁電感和漏感的比例和大小，便可以改變每一繞組所對應的電流紋波的波形和大小。

當耦合電感應用于電源模塊中時，根據開關單元與電感的連接方式，會存在兩種耦合方式，即正耦合的連接方式和反耦合連接方式。當電流從異名端流入時，兩個繞組產生的磁通相互抵消，這種連接方式下的耦合電感可稱為反耦合電感。其中，同名端是指當電流從某兩個端子分別流入各自繞組時，他們形成的磁通相互加強，則這兩個端子稱為同名端。反之，如果它們形成的磁通相互削弱，則這兩個端子稱為異名端。

在電壓調節模塊VRM(Voltage Regulator Module)的應用中，反耦合電感可以實現動態感量與靜態感量的分離，同一個電感可以實現在動態時更小的感量，提升響應速度，而在靜態時增大感量，實現更小的紋波電流，兼顧動態響應能力和靜態紋波小的特點，而且還可以通過磁集成和磁通反向的抵消作用來減小體積，因此在VRM應用中，反耦合電感技術是研究的熱點。

在應用反耦合電感的電源模塊中，耦合電感的兩個輸入端必須是異名端。但是，現有的反耦合電感在布局時，為了使磁芯所形成的通道內平行設置的2相電流反向來實現磁芯中磁通的反向和抵消作用，就不可避免的需要將反耦合電感的兩個輸入端(異名端)設置于電感的不同側上，這樣就會導致兩相電路與主板連接后的路徑長度不同，從而2相的阻抗也會不同，不利于均流。

發明內容

本發明提供一種反耦合電感及電源模塊，以解決現有技術存在的上述或者其他潛在問題。

本發明的一個目的是提供一種耦合電感，包括：磁芯、第一繞組和第二繞組；所述磁芯形成有第一通道；所述第一繞組的一部分穿過所述第一通道，所述第二繞組的一部分也穿過所述第一通道，且所述第一繞組和第二繞組在所述第一通道外交叉。

如上所述的耦合電感，其中，所述磁芯包括相對設置的兩個邊柱以及兩個立柱，兩個所述立柱設置在兩個所述邊柱之間，且所述立柱垂直于所述邊柱，所述邊柱與所述立柱圍合成所述第一通道。