[发明专利]一种电感与变压器磁集成方法和装置

说明书

本发明涉及一种电感与变压器磁集成方法，属于电力电子技术领域，解决了现有技术中磁芯利用率很低，窗口面积占用较大，电感对主变压器的影响较大的问题。电感与变压器磁集成方法包括：提供上下对准的上部E型磁芯和下部E型磁芯，其中，上部E型磁芯的中柱、左支腿和右支腿与下部E型磁芯的中柱、左支腿和右支腿之间均具有气隙；将电感绕组绕制在左支腿上；以及将变压器的一次绕组和二次绕组绕制在中柱上，其中，通过调整气隙大小来调整中柱、左支腿和右支腿的磁阻。能够提高磁芯利用率，占用较小的窗口面积，以及降低电感对主变压器的影响。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种电感与变压器磁集成 方法和装置。

背景技术

随着电力电子技术的发展与创新，人们对于开关电源的小型化提出 越来越高的要求，小型化使开关电源进入更加广泛的应用领域。目前，为 了使开关电源向轻、小、薄的方向发展，学者们提出了很多手段。在磁性 材料方面有对铁氧体材料上进行科技创新以提高在高频率和较大磁通密 度(Bs)下获得高的磁性能，也有对于平面变压器的研究和磁集成技术的 研究，使电源中的磁性元件体积有效减小。

目前，对于含谐振电感的拓扑，其谐振电感的实现方式主要有两种： 1、利用变压器自身漏感实现，但这种方法往往难以精确设计电感感量， 且会给变压器带来额外损耗和温升。2、附加额外的电感作为谐振电感， 虽然易于控制电感量，却在电路中增加一个体积很大的谐振电感。因此需 要磁集成技术，使得电感的设计不仅可以精确控制电感量，也可以避免额 外占用过大的体积。现有的磁集成技术主要是通过磁解耦进行集成的，可 以概括为两种磁集成手段，一是低磁阻磁路解耦法，二是抵消耦合法。

图1的左侧图中示意为低磁阻磁路解耦的方式，当将两个电感集成 在E型磁芯上时，可以将两个电感绕制于E型磁芯的两侧边柱上，并且 在两侧边柱上开出较大的气隙，这时中间柱并未包含气隙，中间柱上的磁 阻较小，两侧则比较大，因此磁场会优先经过磁阻较低的地方，效果如同 并联电阻分流。此时两侧边柱上流过的对侧电感产生的磁场很小，基本可 以忽略，完成电感的磁集成。但是这种方法仍然不能完全的避免磁场的耦 合，即便低磁阻磁路磁阻再低，高磁阻磁路再高，仍然不能达到理想的无 穷大和无穷小的情况，因此耦合是难以避免的，会在电路工作时产生干扰。

图1的右侧图为抵消解耦的方式，当需要在E型磁芯上额外叠加一 个电感的时候，选择将电感绕组分为同匝数的两部分，分别绕制在E型 磁芯两侧的边柱上，方向相反，磁通抵消，两侧串联共同构成电感。但是 这种方式磁芯利用率很低，窗口面积占用较大，且很难保证两侧电感对称， 仍然不能完全避免耦合的问题。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种电感与变压器磁集成 方法和装置，用以解决现有磁芯利用率很低，窗口面积占用较大，电感对 主变压器的影响较大的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种电感与变压器磁集成方法，包括： 提供上下对准的上部E型磁芯和下部E型磁芯，其中，所述上部E型磁 芯的中柱、左支腿和右支腿与所述下部E型磁芯的中柱、左支腿和右支 腿之间均具有气隙；将电感绕组绕制在所述左支腿上；以及将变压器的一 次绕组和二次绕组绕制在所述中柱上，其中，通过调整气隙大小来调整所 述中柱、所述左支腿和所述右支腿的磁阻。

上述技术方案的有益效果如下：通过调整所述中柱、所述左支腿和所 述右支腿的磁阻能够降低电感对主变压器的影响。

基于上述方法的进一步改进，将变压器的一次绕组和二次绕组绕制 在所述中柱上进一步包括将所述一次绕组绕制在所述下部E型磁芯的中 柱上，以及所述二次绕组绕制在所述上部E型磁芯的中柱上。

基于上述方法的进一步改进，所述一次绕组的同名端远离所述二次 绕组的同名端。