[发明专利]直流滤波电感器及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电感器，尤其涉及一种直流滤波电感器及其制作方法。

背景技术

在DC-DC开关功率变换场合，开关频率为几十kHz以上，滤波电感往往包含两部分，一为直流电流，另一部分为高频交流纹波电流。在AC-DC开关功率变换场合，如有源PFC电路，滤波电感的电流也分别为低频(＜400Hz)交流电流(相比于开关频率，可近视为直流)，另一部分为高频交流纹波电流。由于电感工作中既包含直流分量电流，又包含交流纹波电流，因此这类电感统称为“直流滤波电感器”。

直流滤波电感的直流电流将会在磁路上形成大的直流磁势。对于铁氧体、硅钢片、非晶等高导磁材料构成的电感，需要在磁路上增加气隙磁阻来减小磁路的直流磁通，避免磁芯饱和。如图1所示，在结构上，对于单相电感，如一个EE型铁芯中柱绕有一个绕组L，中柱设置气隙；对于三相电感，三个铁芯柱上分别绕有三个绕组，这三个柱都分别设有气隙。

电感绕组L通过电流会在铁芯内部及气隙上建立磁场，同时在绕组内部也会存在磁场，绕组内部的这部分磁场主要由两部分构成，分别为气隙扩散磁场H_a和旁路磁通构成的磁场H_b。因此，在高频交流电流激励下，绕组交流损耗包含两部分：气隙扩散磁通损耗和旁路磁通损耗。图1中采用多股细绞线(Litz线)来实现，可以减小绕组气隙扩散磁通损耗。但是由于绕组流过电流，因此即使采用Litz线，对于绕组内部的旁路磁通也基本没有影响，磁场H_b随着绕组与气隙之间的距离x增加而线性下降到0，H_b的分布与绕组的形状结构无关，Litz线绕组内部仍然有交流损耗。

绕组损耗会带来绕组的温度上升，如果为了解决绕组散热问题，一般需要在绕组内部放置金属散热组件200，如图2所示。由于交流磁场H_b的存在，则金属散热组件200会被感应涡流，形成附加的损耗。

由于绕组流过交流电流，会在磁路上形成交流磁势，而交流磁势大部分迭加在气隙两端。当气隙不被绕组包围，将会在电感的周边形成扩散的磁场，带来近磁场干扰，如图3所示的UU型电感，W₁、W₂为绕组，g₁、g₂为气隙。

由此可见，上述现有的电感器，显然仍存在不便与缺陷，而有待加以进一步改进。为了解决上述问题，相关领域莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的方式被发展完成。因此，如何能进一步减小绕组损耗，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前相关领域亟需改进的目标。

发明内容

为了进一步减小绕组损耗，关键是减小绕组旁路磁通，据此，本发明的目的之一是在于，提供一种新的直流滤波电感器及其制作方法。

依据本发明一实施例，提供了一种直流滤波电感器，包括磁芯、至少一第一绕组与至少一第二绕组，磁芯具有至少一气隙，第一绕组与第二绕组彼此并联且分别盘绕该磁芯，其中第一绕组的电感量与第一、第二绕组之互感的差值小于第二绕组的电感量与互感的差值，第一绕组的直流电阻大于第二绕组的直流电阻，且第一绕组较第二绕组靠近气隙。

第一绕组的线径小于第二绕组的线径。

第一、第二绕组分开盘绕磁芯。

上述直流滤波电感器更包含一电感组件。电感组件与第一、第二绕组串联或并联。

第一绕组可全部包围气隙或部分包围气隙。

第一绕组的电感量与互感的差值小于第二绕组的电感量与互感的差值的1/3。

第一绕组的电感量等于第一、第二绕组之互感。

另一方面，在第一绕组的电感量小于第一、第二绕组之互感时，直流滤波电感器更包含一电感组件。电感组件串接第一绕组，第一绕组及电感组件并联于第二绕组，第一绕组的电感量加上电感组件的电感量与互感的差值小于第二绕组的电感量与互感的差值。

第一绕组的电感量加上电感组件的电感量与互感的差值小于第二绕组的电感量与互感的差值的1/3。

第一绕组串接电感组件后的直流电阻大于第二绕组的直流电阻。

磁芯可为一EE型铁芯，EE型铁芯具有一中柱与两侧柱，中柱具有气隙，第一绕组于两侧柱之间围绕中柱，第二绕组于两侧柱之间围绕第一绕组。

或者，磁芯可为一UU型铁芯，UU型铁芯具有两ㄈ字形磁柱，ㄈ字形磁柱中的一者的两末端与另一者的两末端分别以两个气隙相隔，第一绕组的数量为两个，分别包围两个气隙，以及第二绕组的数量为两个，分别围绕两ㄈ字形磁柱。