本發(fā)明涉及磁體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種將耦合電感應(yīng)用于提供直流電流輸出的直流-直流變換器的方法及基于該方法的集成耦合電感。

背景技術(shù)：

直流-直流變換器(dc-to-dcconverter)是一種將直流電能變換成負(fù)載所需的電壓或者電流可控的直流電能的電力電子裝置，它通過(guò)對(duì)電力電子器件的快速通、斷控制而把恒定直流電壓斬成一系列的脈沖電壓，通過(guò)控制占空比的變化來(lái)改變這一脈沖系列的脈沖寬度，以實(shí)現(xiàn)輸出電壓平均值或以實(shí)現(xiàn)輸出電流平均值的調(diào)節(jié)，再經(jīng)輸出濾波器濾波，在被控負(fù)載上得到電流或者電壓可控的直流電能?；镜闹绷?直流變換器通過(guò)控制開(kāi)關(guān)管，再經(jīng)電容、電感等儲(chǔ)能濾波元件將輸入的直流電壓變換為符合負(fù)載要求的直流電壓或電流。

電感作為必不可少的電子元件一般具有兩種結(jié)構(gòu)，離散電感或者耦合電感。如圖1所示，為帶有離散電感的多相直流-直流變換器結(jié)構(gòu)；如圖2所示，為帶有耦合電感的多相直流-直流變換器結(jié)構(gòu)。圖1中，多個(gè)離散電感的結(jié)構(gòu)能夠提升直流-直流變換器的輸出電流能力，但會(huì)導(dǎo)致整個(gè)器件的尺寸較大；在圖2中，耦合電感的結(jié)構(gòu)，在盡量減少漏感的情況下，不僅可以提升直流-直流變換器的負(fù)載反應(yīng)速度，從而減少輸出電容量，而且減小了整個(gè)器件的尺寸和成本。

現(xiàn)有技術(shù)中，通常將耦合電感用于直流-直流變換器用以提供直流電壓輸出的場(chǎng)合(如圖2所示)。具體應(yīng)用如中國(guó)專利公告號(hào)為cn102314998b的發(fā)明專利，該專利提供了一種集成多相耦合電感及產(chǎn)生電感的方法。所述集成多相耦合電感包括二對(duì)稱的磁芯，二對(duì)稱的磁芯中每一個(gè)均包括基座、第一凸出部以及數(shù)個(gè)第二凸出部，第一凸出部與第二凸出部各自沿著基座的兩邊緣形成于基座上。且二對(duì)稱的磁芯組合是的二隊(duì)程的磁芯中一個(gè)的第一凸出部與二對(duì)稱的磁芯中另一個(gè)的第一凸出部形成氣隙。所述產(chǎn)生電感的方法，包括：產(chǎn)生若干個(gè)激磁磁通回路，所述各激磁磁通回路中任意兩個(gè)的激磁磁通相互反耦合以及產(chǎn)生一個(gè)漏感磁通回路，所述漏感磁通回路所在平面與所述各激磁磁通回路所在的平面不同且相交；其中所述各激磁磁通回路由一集成多相耦合電感器中二對(duì)稱的磁芯與環(huán)繞于所述二對(duì)稱磁芯的若干個(gè)繞組感應(yīng)而產(chǎn)生的，所述漏感磁通回路通過(guò)所述集成多相耦合電感器中設(shè)置于所述二對(duì)稱磁芯間的一低導(dǎo)磁體。該發(fā)明雖然通過(guò)調(diào)整集成耦合電感的漏感，提升了負(fù)載反應(yīng)速度，但其電感只有一圈繞線的能力，導(dǎo)致漏感太小(負(fù)載反應(yīng)速度越快，漏感就越小)，但其并不適用于直流-直流變換器用以提供直流電流輸出的場(chǎng)合(比如用于手機(jī)快速電池充電器這種需要較大電流而且有嚴(yán)格空間限制的應(yīng)用)，因?yàn)樵谶@種應(yīng)用場(chǎng)合下，不僅需要避免磁體材料在大電流激勵(lì)下的磁通飽和，同時(shí)還要保證輸出電流的紋波較小。當(dāng)該專利所述的耦合電感應(yīng)用于直流-直流變換器用以提供直流電流輸出的場(chǎng)合時(shí)，由于漏感太小，導(dǎo)致輸出電流紋波較大，需要在輸出端配置較多的濾波電容，過(guò)大的電流紋波同時(shí)也會(huì)增加電路的損耗，降低能量轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)還要求功率器件有更高的電流導(dǎo)通能力。顯然地，當(dāng)該專利所述的耦合電感應(yīng)用在直流-直流變換器用以提供直流電流輸出的場(chǎng)合時(shí)，該耦合電感的并不會(huì)為電路帶來(lái)有益效果，反而會(huì)增加電路的能耗，增加電路的復(fù)雜度，不利于電路設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單化、小型化。同時(shí)，目前尚未發(fā)現(xiàn)有關(guān)將耦合電感很好的應(yīng)用于直流-直流變換器用以提供直流電流輸出的場(chǎng)合的公開(kāi)報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種將耦合電感應(yīng)用于提供直流電流輸出的直流-直流變換器的方法及基于該方法的集成耦合電感。

為實(shí)現(xiàn)以上技術(shù)目的，本發(fā)明的一種技術(shù)方案是：一種將耦合電感應(yīng)用于提供電流輸出的直流-直流變換器的方法，其特征在于：根據(jù)直流-直流變換器所需相數(shù)，設(shè)計(jì)具有相應(yīng)相數(shù)的耦合電感，耦合電感各相之間利用反耦合原理將激磁磁場(chǎng)相互抵消以避免磁體材料在大電流激勵(lì)下的磁通飽和，同時(shí)在耦合電感中設(shè)置氣隙且耦合電感各相在氣隙感應(yīng)產(chǎn)生的漏磁磁通方向一致，利用漏磁磁通實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電流的濾波功能，同時(shí)采用繞線的繞組方式，以增加繞線圈數(shù)來(lái)增加漏感。

基于上述方法設(shè)計(jì)一種集成耦合電感，具體包括兩種技術(shù)方案：

第一種技術(shù)方案是：一種集成耦合電感，包括上磁體、下磁體和磁柱，所述磁柱至少包括2個(gè)，所述磁柱間隔設(shè)置于下磁體上，所述下磁體的左右兩端端部分別凸出于最左側(cè)磁柱的左側(cè)面和最右側(cè)磁柱的右側(cè)面，所述上磁體設(shè)置于磁柱的頂面上且上磁體的左右兩端端部分別凸出于最左側(cè)磁柱的左側(cè)面和最右側(cè)磁柱的右側(cè)面，所述上磁體的左右兩端端部分別與下磁體的左右兩端端部齊平且在垂直方向上具有間隔距離，所述間隔距離形成氣隙一，所述相鄰磁柱間的間隔形成氣隙二，每個(gè)所述磁柱上環(huán)繞有繞組，每個(gè)所述磁柱的自身繞組在該磁柱中感應(yīng)產(chǎn)生的激磁磁通方向與其他磁柱上的繞組在該磁柱中感應(yīng)產(chǎn)生的激磁磁通方向相反以起到反耦合的作用，每個(gè)所述磁柱上的繞組在氣隙一感應(yīng)產(chǎn)生的漏磁磁通方向與在氣隙二感應(yīng)產(chǎn)生的漏磁磁通方向一致。

第二種技術(shù)方案是：一種集成耦合電感，包括上磁體、下磁體和磁柱，所述磁柱至少包括2個(gè)，所述下磁體呈“凹”字形，所述磁柱間隔設(shè)置于下磁體的凹槽內(nèi)，所述上磁體呈“一”字形，所述上磁體設(shè)置于磁柱的頂面上且上磁體的頂面與下次體兩端端部的頂面齊平，所述上磁體左右兩邊的側(cè)面分別與下磁體內(nèi)部左右兩邊的側(cè)面之間具有間隔距離，所述間隔距離形成氣隙一，所述相鄰磁柱間的間隔形成氣隙二，每個(gè)所述磁柱上環(huán)繞有繞組，每個(gè)所述磁柱的自身繞組在該磁柱中感應(yīng)產(chǎn)生的激磁磁通方向與其他磁柱上的繞組在該磁柱中感應(yīng)產(chǎn)生的激磁磁通方向相反以起到反耦合的作用，每個(gè)所述磁柱上的繞組在氣隙一感應(yīng)產(chǎn)生的漏磁磁通方向與在氣隙二感應(yīng)產(chǎn)生的漏磁磁通方向一致。

從以上描述可以看出，上述兩種技術(shù)方案均具備以下優(yōu)點(diǎn)：利用相互反耦合的激磁磁通回路設(shè)計(jì)避免了磁體材料在大電流激勵(lì)下的磁通飽和，同時(shí)利用氣隙一和氣隙二形成的漏磁磁通回路對(duì)輸出電流起到濾波的作用。

作為改進(jìn)，所述上磁體和下磁體均由順序相連的多個(gè)磁體塊構(gòu)成，磁體塊的數(shù)量與磁柱的數(shù)量相同，每個(gè)磁體塊對(duì)應(yīng)于一個(gè)磁柱；將上磁體和下磁體進(jìn)行分割設(shè)計(jì)，便于對(duì)每個(gè)磁阻進(jìn)行繞組繞線，利于器件的整體加工制作。

作為優(yōu)選，所述磁柱的橫截面積為矩形、正方形、圓形或者不規(guī)則形狀；磁柱可設(shè)置成多種形狀，以適應(yīng)不同應(yīng)用場(chǎng)合的應(yīng)用需求。

作為優(yōu)選，所述上磁體、磁柱和下磁體為一體成型結(jié)構(gòu)；一體成型，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需進(jìn)行部件組裝，加工流程簡(jiǎn)單。

作為優(yōu)選，所有所述磁柱結(jié)構(gòu)相同或者不同；可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)，便于不同應(yīng)用場(chǎng)合的應(yīng)用。

作為優(yōu)選，所有所述磁柱之間的間隔相等或者不等；可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)，便于不同應(yīng)用場(chǎng)合的應(yīng)用。

作為優(yōu)選，所述繞組為單層繞線線圈或者多層繞線線圈；可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)，便于不同應(yīng)用場(chǎng)合的應(yīng)用。

作為優(yōu)選，所有所述磁柱上的繞線線圈層數(shù)相同或者不同；可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)，便于不同應(yīng)用場(chǎng)合的應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中直流-直流變化器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是現(xiàn)有技術(shù)中直流-直流變化器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例一的正面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例一的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例二的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例三的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明實(shí)施例四的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明實(shí)施例五的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是本發(fā)明實(shí)施例六的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是本發(fā)明磁柱橫截面積為圓形的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11是本發(fā)明用于多相設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12是本發(fā)明實(shí)施例一的磁路和等效磁阻示意圖；

圖13是本發(fā)明實(shí)施例一的紋波和磁通密度效果示意圖；

圖14是本發(fā)明實(shí)施例一只給與單相激勵(lì)時(shí)的紋波和磁通密度效果示意圖；

圖15是兩相耦合電感的電路模型圖；

圖16是兩相耦合電感的波形圖；

圖17是實(shí)施例一應(yīng)用于直流-直流變換器用以直流電流輸出場(chǎng)合的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖標(biāo)記：1.上磁體、2.磁柱、3.下磁體、4.繞組、5.氣隙一、6.氣隙二。

具體實(shí)施方式

在電子技術(shù)領(lǐng)域，耦合電感最初的設(shè)計(jì)目的是為了解決離散電感在多相應(yīng)用場(chǎng)合應(yīng)用時(shí)對(duì)負(fù)載快速變化反應(yīng)慢的問(wèn)題，因此現(xiàn)有技術(shù)中，耦合電感的普遍設(shè)計(jì)為盡可能地減小氣隙以減少漏感，然而在直流-直流變化器用以提供直流電流輸出的場(chǎng)合時(shí)，這種設(shè)計(jì)理念并不適用(原因參見(jiàn)背景技術(shù)部分的闡述)，因此現(xiàn)有的耦合電感設(shè)計(jì)并不適用于直流-直流變化器用以提供直流電流輸出的場(chǎng)合。

本發(fā)明采用一種與現(xiàn)有耦合電感設(shè)計(jì)思路相反的設(shè)計(jì)思路，即采用擴(kuò)大耦合電感漏感的設(shè)計(jì)思路，從而使得耦合電感能夠很好地應(yīng)用于直流-直流變換器用以提供直流電流輸出的場(chǎng)合。具體方法為：根據(jù)直流-直流變換器所需相數(shù)，設(shè)計(jì)具有相應(yīng)相數(shù)的耦合電感，相數(shù)至少為2相，耦合電感各相之間利用反耦合原理將激磁磁場(chǎng)相互抵消以避免磁體材料在大電流激勵(lì)下的磁通飽和，同時(shí)在耦合電感中設(shè)置氣隙且耦合電感各相在氣隙感應(yīng)產(chǎn)生的漏磁磁通方向一致，利用漏磁磁通實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電流的濾波功能，同時(shí)采用繞線的繞組方式，以增加繞線圈數(shù)來(lái)增加漏感。

基于上述方法進(jìn)行耦合電感的詳細(xì)設(shè)計(jì)，給出具體實(shí)施例。

結(jié)合圖3至圖4，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例一，但不對(duì)本發(fā)明的權(quán)利要求做任何限定。

如圖3和圖4所示，一種集成耦合電感，包括上磁體1、下磁體3和磁柱2，所述磁柱2有2個(gè)，所述磁2柱間隔設(shè)置于下磁體3上，所述下磁體3的左右兩端端部分別凸出于最左側(cè)磁柱的左側(cè)面和最右側(cè)磁柱的右側(cè)面，所述上磁體1設(shè)置于磁柱2的頂面上且上磁體1的左右兩端端部分別凸出于最左側(cè)磁柱的左側(cè)面和最右側(cè)磁柱的右側(cè)面，所述上磁體1的左右兩端端部分別與下磁體3的左右兩端端部齊平且在垂直方向上具有間隔距離，所述間隔距離形成氣隙一5，所述相鄰磁柱間的間隔形成氣隙二6，每個(gè)所述磁柱上環(huán)繞有繞組4，每個(gè)所述磁柱的自身繞組在該磁柱中感應(yīng)產(chǎn)生的激磁磁通方向與其他磁柱上的繞組在該磁柱中感應(yīng)產(chǎn)生的激磁磁通方向相反以起到反耦合的作用，每個(gè)所述磁柱2上的繞組4在氣隙一感應(yīng)產(chǎn)生的漏磁磁通方向與在氣隙二感應(yīng)產(chǎn)生的漏磁磁通方向一致，其中上磁體為“凹”字形結(jié)構(gòu)，下磁體為“一”字形結(jié)構(gòu)。

結(jié)合圖5，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例二，但不對(duì)本發(fā)明的權(quán)利要求做任何限定。

圖4所示的技術(shù)方案中也可以將上磁體和下磁體的結(jié)構(gòu)互換，形成如圖5的技術(shù)方案，即實(shí)施例二。

結(jié)合圖6，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例三，但不對(duì)本發(fā)明的權(quán)利要求做任何限定。

如圖6所示，一種集成耦合電感，包括上磁體1、下磁體3和磁柱2，所述磁柱2為2個(gè)，所述磁柱2間隔設(shè)置于下磁體3上，所述下磁體3的左右兩端端部分別凸出于最左側(cè)磁柱的左側(cè)面和最右側(cè)磁柱的右側(cè)面，所述上磁體1設(shè)置于磁柱的頂面上且上磁體1的左右兩端端部分別凸出于最左側(cè)磁柱的左側(cè)面和最右側(cè)磁柱的右側(cè)面，所述上磁體1的左右兩端端部分別與下磁體3的左右兩端端部齊平且在垂直方向上具有間隔距離，所述間隔距離形成氣隙一5，所述相鄰磁柱間的間隔形成氣隙二6，每個(gè)所述磁柱上環(huán)繞有繞組4，每個(gè)所述磁柱的自身繞組在該磁柱中感應(yīng)產(chǎn)生的激磁磁通方向與其他磁柱上的繞組在該磁柱中感應(yīng)產(chǎn)生的激磁磁通方向相反以起到反耦合的作用，每個(gè)所述磁柱2上的繞組4在氣隙一感應(yīng)產(chǎn)生的漏磁磁通方向與在氣隙二感應(yīng)產(chǎn)生的漏磁磁通方向一致，其中上磁體和下磁體均為“一”字形結(jié)構(gòu)。

結(jié)合圖7，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例四，但不對(duì)本發(fā)明的權(quán)利要求做任何限定。

如圖7所示，一種集成耦合電感，包括上磁體1、下磁體3和磁柱2，所述磁柱2為2個(gè)，所述磁柱間隔設(shè)置于下磁體3上，所述下磁體3的左右兩端端部分別凸出于最左側(cè)磁柱的左側(cè)面和最右側(cè)磁柱的右側(cè)面，所述上磁體1設(shè)置于磁柱的頂面上且上磁體1的左右兩端端部分別凸出于最左側(cè)磁柱的左側(cè)面和最右側(cè)磁柱的右側(cè)面，所述上磁體1的左右兩端端部分別與下磁體3的左右兩端端部齊平且在垂直方向上具有間隔距離，所述間隔距離形成氣隙一5，所述相鄰磁柱間的間隔形成氣隙二6，每個(gè)所述磁柱上環(huán)繞有繞組4，每個(gè)所述磁柱的自身繞組在該磁柱中感應(yīng)產(chǎn)生的激磁磁通方向與其他磁柱上的繞組在該磁柱中感應(yīng)產(chǎn)生的激磁磁通方向相反以起到反耦合的作用，每個(gè)所述磁柱2上的繞組4在氣隙一感應(yīng)產(chǎn)生的漏磁磁通方向與在氣隙二感應(yīng)產(chǎn)生的漏磁磁通方向一致，其中上磁體和下磁體均為“凹”字形結(jié)構(gòu)。

結(jié)合圖8，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例五，但不對(duì)本發(fā)明的權(quán)利要求做任何限定。

如圖8所示，一種集成耦合電感，包括上磁體1、下磁體3和磁柱2，所述磁柱2為2個(gè)，所述下磁體3呈“凹”字形，所述磁柱2間隔設(shè)置于下磁體3的凹槽內(nèi)，所述上磁體1呈“一”字形，所述上磁體1設(shè)置于磁柱的頂面上且上磁體的頂面與下磁體3兩端端部的頂面齊平，所述上磁體1左右兩邊的側(cè)面分別與下磁體內(nèi)部左右兩邊的側(cè)面之間具有間隔距離，所述間隔距離形成氣隙一5，所述相鄰磁柱間的間隔形成氣隙二6，每個(gè)所述磁柱2上環(huán)繞有繞組4，每個(gè)所述磁柱的自身繞組在該磁柱中感應(yīng)產(chǎn)生的激磁磁通方向與其他磁柱上的繞組在該磁柱中感應(yīng)產(chǎn)生的激磁磁通方向相反以起到反耦合的作用，每個(gè)所述磁柱2上的繞組4在氣隙一感應(yīng)產(chǎn)生的漏磁磁通方向與在氣隙二感應(yīng)產(chǎn)生的漏磁磁通方向一致。

結(jié)合圖9，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例六，但不對(duì)本發(fā)明的權(quán)利要求做任何限定。

圖8的技術(shù)方案中也可以將上磁體和下磁體的結(jié)構(gòu)互換，形成如圖9的技術(shù)方案，即實(shí)施例五。

上述實(shí)施例中，值得注意的有：

1.氣隙一并不限于設(shè)置在上磁體和下磁體的左右兩端的位置，也可以位于上磁體的前后兩側(cè)與下磁體的前后兩側(cè)之間或者其他類(lèi)似的位置，只要能夠形成漏磁磁通回路即可。

2.上磁體和下磁體均可以由若干個(gè)順序相連的磁體塊構(gòu)成，磁體塊的數(shù)量與磁柱的數(shù)量相同，若干個(gè)磁柱分別對(duì)應(yīng)設(shè)置在若干個(gè)磁體塊上；將上磁體和下磁體進(jìn)行分割設(shè)計(jì)，便于對(duì)每個(gè)磁柱進(jìn)行繞線，利于器件的整體加工制作。

3.繞組可以為單層繞線線圈也可以為多層繞線線圈。

4.磁柱的橫截面積也可以為圓形、正方形或者其他不規(guī)則形狀。如圖10所示，為磁柱的橫截面積為圓形的結(jié)構(gòu)示意圖，當(dāng)采用圓形時(shí)，與相等面積的矩形相比，其周長(zhǎng)較小，即繞組長(zhǎng)度小，節(jié)省銅線。

5.磁柱的數(shù)量不限于2個(gè)，可根據(jù)相線數(shù)，設(shè)置為多個(gè)，每相對(duì)應(yīng)一個(gè)磁柱。如圖11所示，為多個(gè)磁柱的結(jié)構(gòu)形式。

6.每個(gè)磁柱結(jié)構(gòu)可以相同也可以不同；可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)，便于不同應(yīng)用場(chǎng)合的應(yīng)用。

7.所有磁柱之間的間隔可以相等也可以不等，可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)，便于不同應(yīng)用場(chǎng)合的應(yīng)用。

8.所有磁柱上的繞線線圈層數(shù)可以相同也可以不同；可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)，便于不同應(yīng)用場(chǎng)合的應(yīng)用。

下面以實(shí)施例一為例，結(jié)合圖12對(duì)耦合電感中的磁路和等效磁阻進(jìn)行分析說(shuō)明。

從圖12中可以看出，每個(gè)磁柱的自身繞組在該磁柱中感應(yīng)產(chǎn)生的激磁磁通方向與其他磁柱上的繞組在該磁柱中感應(yīng)產(chǎn)生的激磁磁通方向相反，從而起到反耦合的作用，每個(gè)所述磁柱上的繞組在氣隙一感應(yīng)產(chǎn)生的漏磁磁通方向與在氣隙二感應(yīng)產(chǎn)生的漏磁磁通方向一致，其利用兩個(gè)磁柱感應(yīng)產(chǎn)生的相互反耦合的激磁磁通回路避免了磁體材料在大電流激勵(lì)下的磁通飽和，同時(shí)利用氣隙一和氣隙二所在的漏磁磁通回路對(duì)輸出電流起到濾波的作用。

其中，磁阻r的公式可以寫(xiě)成：

r＝l/(u*a),

上式中，l是磁路的長(zhǎng)度，u是磁鐵材料或空氣的絕對(duì)導(dǎo)磁率，a是磁路的橫截面積。

以實(shí)施例一為具體設(shè)計(jì)模型，進(jìn)行具體參數(shù)設(shè)計(jì)并利用仿真軟件進(jìn)行仿真，以驗(yàn)證本設(shè)計(jì)的有效性，具體設(shè)計(jì)如下：

耦合互感l(wèi)m＝1uh,漏感l(wèi)e＝1uh.在輸入電壓12v，輸出電壓3.6v，負(fù)載6a，開(kāi)關(guān)頻率1.5mhz下，此耦合電感產(chǎn)生的輸出電流文波總和(波谷到波峰)將近1a。這大致相當(dāng)于使用兩個(gè)1uh的離散電感產(chǎn)生的總紋波。如圖13所示為仿真結(jié)果效果圖，圖13的上半圖證實(shí)了輸出文波的幅值。圖13的下半圖顯示了磁體中所有磁路中磁通密度。最大磁通密度在0.21t。

同時(shí)進(jìn)行對(duì)比仿真測(cè)試，在上述設(shè)計(jì)模型中耦合電感只有一相輸入3a的激勵(lì)電流，其仿真結(jié)果如圖14所示。圖14中磁路中的最大磁通密度達(dá)到了0.54t。

對(duì)比圖13和圖14可以看出，利用本發(fā)明所述方法設(shè)計(jì)的耦合電感，當(dāng)應(yīng)用于直流-直流轉(zhuǎn)換器用以直流電流輸出的場(chǎng)合時(shí)，在避免磁體材料在大電流激勵(lì)下的磁通飽和和對(duì)輸出電流的濾波兩個(gè)方面具有巨大優(yōu)勢(shì)。

利用本發(fā)明所述的方法進(jìn)行耦合電感設(shè)計(jì)以進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用時(shí)，耦合電感的激磁磁通和漏磁磁通的設(shè)計(jì)可以遵循以下設(shè)計(jì)原理進(jìn)行設(shè)計(jì)。

假設(shè)一個(gè)兩相耦合電感的電路模型如圖15所示。

模型中l(wèi)m代表的是耦合電感的互感，le1和le2分別是兩相電感的漏感。如果兩相是對(duì)稱式設(shè)計(jì)，兩相的漏感相同，在下面公式中用le代表。下面的計(jì)算公式以及電流波形圖16中，假設(shè)采用的是降壓型的直流-直流變換器。當(dāng)耦合系數(shù)比較大的時(shí)候(lm/le>>1)，而且在輸入輸出比大于2的情況下，每相電感中從波谷到波峰的紋波電流是：

ipp＝vout*(vin–2*vout)/(vin*fs*le)

上式中，vin是輸入電壓，vout是輸出電壓，fs是開(kāi)關(guān)頻率。從上式可以看出，紋波電流的大小與漏感的大小成反比的作用。在同等輸入輸出，以及同等開(kāi)關(guān)頻率的情況下，增大漏感可以達(dá)到減小紋波電流的作用。背景技術(shù)中提及的相關(guān)專利中提到的耦合電感結(jié)構(gòu)不能通過(guò)增加繞組圈數(shù)來(lái)增加漏感，本專利提出的耦合電感結(jié)構(gòu)可以增加繞組圈數(shù)來(lái)增加有效漏感。

如圖17所示，是圖3所示的耦合電感應(yīng)用于直流-直流變換器用以直流電流輸出場(chǎng)合(比如用于手機(jī)快速電池充電器這種需要較大電流而且有嚴(yán)格空間限制的應(yīng)用)的結(jié)構(gòu)示意圖。

綜上所述，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：利用相互反耦合的激磁磁通回路設(shè)計(jì)避免了磁體材料在大電流激勵(lì)下的磁通飽和，同時(shí)利用氣隙形成的漏磁磁通回路對(duì)輸出電流起到濾波的作用。

可以理解的是，以上關(guān)于本發(fā)明的具體描述，僅用于說(shuō)明本發(fā)明而并非受限于本發(fā)明實(shí)施例所描述的技術(shù)方案。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或等同替換，以達(dá)到相同的技術(shù)效果；只要滿足使用需要，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。