[go: up one dir, main page]

CN204808997U - 磁性组件及其适用的电源系统 - Google Patents

磁性组件及其适用的电源系统 Download PDF

Info

Publication number
CN204808997U
CN204808997U CN201520495224.4U CN201520495224U CN204808997U CN 204808997 U CN204808997 U CN 204808997U CN 201520495224 U CN201520495224 U CN 201520495224U CN 204808997 U CN204808997 U CN 204808997U
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnetic
magnetic core
columns
column
converters
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
CN201520495224.4U
Other languages
English (en)
Inventor
卢增艺
闫亚江
杨海军
孙军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Delta Electronics Shanghai Co Ltd
Original Assignee
Delta Electronics Shanghai Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Delta Electronics Shanghai Co Ltd filed Critical Delta Electronics Shanghai Co Ltd
Priority to CN201520495224.4U priority Critical patent/CN204808997U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN204808997U publication Critical patent/CN204808997U/zh
Priority to US14/970,174 priority patent/US10504641B2/en
Priority to US16/675,108 priority patent/US10971290B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/10—Composite arrangements of magnetic circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F37/00—Fixed inductances not covered by group H01F17/00
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/02—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC
    • H02M3/04—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/10—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1584—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

本实用新型公开一种磁性组件及其适用的电源系统，该磁性组件包含多个第一磁芯，第一磁芯具有多个柱体及第一连接柱，第一连接柱与多个柱体的第一端连接，其中第一磁芯由下到上依序叠置，且在上方的第一磁芯的第一连接柱与相邻且在下方的第一磁芯的柱体的第二端相邻设；多个第一绕组，分别绕设于对应的其中的一柱体上，以各自形成对应变换器内的磁性元件；以及第二磁芯，是设置于多个第一磁芯的最上方，并与位于最上方的第一磁芯的多个柱体的第二端相邻设。其利用磁性组件组成多个变换器内各自所对应的多个磁性元件，并将磁性组件的部分磁芯及磁路共用，以使磁性组件在电源系统中具有较小体积和重量，可降低成本及提高电源系统的功率密度。

Description

磁性组件及其适用的电源系统
技术领域
本发明关于一种磁性组件，尤指一种使磁损降低，且可使体积及重量减少，以节省成本的磁性组件及其适用的电源系统。
背景技术
一般而言，在大功率电源应用场合，传统电源系统需要由多个变换器并联连接而进行供电，其中，每一个变换器内分别具有至少一个磁性元件，例如变压器或电感器等，且每一个磁性元件由磁芯及绕组所构成，其中绕组绕设于磁芯上形成封闭磁路，以构成该磁性元件。
通常，磁性元件在电源系统的整体体积和重量中占据很大的比例，因此如何减小磁性元件的体积和重量成为提高电源系统的功率密度的一个重要研究课题。然而于传统电源系统中，多个变换器内的多个磁性元件各自使用独立的磁芯且形成独立的封闭磁路，如此将使电源系统的整体体积与重量增加，且使得电源系统的制造成本增加。此外，传统电源系统于运作时，每一个变换器的磁性元件的磁芯将会对应产生较大磁损，因此在传统电源系统的多个变换器的多个磁性元件各自使用独立的磁芯及形成独立的封闭磁路下，将会导致传统电源系统具有较大磁损的问题存在。
因此，如何发展出一种可解决上述问题的磁性组件及其适用的电源系统，实为相关技术领域目前所迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种磁性组件及其适用的电源系统，其磁性组件可整合多个磁性元件，使其具有较小体积和重量，可降低成本并且提高电源系统的功率密度。
为实现上述目的，本发明的一较佳实施方式为一种磁性组件，适用于并联连接的多个变换器，磁性组件包含：多个第一磁芯，每一个第一磁芯具有多个柱体及第一连接柱，第一连接柱与多个柱体的第一端连接，其中多个第一磁芯由下到上依序叠置，且在上方的第一磁芯的第一连接柱与相邻且在下方的第一磁芯的多个柱体的第二端相邻设；多个第一绕组，分别绕设于对应的多个柱体中的其中的一柱体上，以各自形成对应变换器内的磁性元件；以及第二磁芯，是设置于多个第一磁芯的最上方，并与位于最上方的第一磁芯的多个柱体的第二端相邻设。
为实现上述目的，本发明的另一较佳实施例为一种电源系统，包含：多个变换器，多个变换器并联连接，且接收输入电压并转换输出电压，其中多个变换器包含：至少一磁性组件，磁性组件包含：多个第一磁芯，每一个第一磁芯具有多个柱体及第一连接柱，第一连接柱与多个柱体的第一端连接，其中多个第一磁芯由下到上依序叠置，且在上方的第一磁芯的第一连接柱与相邻且在下方的第一磁芯的多个柱体的第二端相邻设；多个第一绕组，是分别绕设于对应的多个柱体中的其中的一柱体上，以各自形成对应变换器内的磁性元件；以及第二磁芯，是设置于多个第一磁芯的最上方，并与位于最上方的第一磁芯的多个柱体的第二端相邻设。
本发明提供一种磁性组件及其适用的电源系统，其利用磁性组件组成多个变换器内各自所对应的多个磁性元件，并将磁性组件的部分磁芯及磁路共用，以使磁性组件在电源系统中具有较小体积和重量，可降低成本及提高电源系统的功率密度。
附图说明
图1为本发明第一较佳实施例的电源系统的电路图。
图2为图1所示的电源系统的磁性组件的一示范性结构示意图。
图3为图2所示的磁性组件的磁通方向示意图。
图4为图2所示的磁性组件的另一变化例的结构示意图。
图5为图2所示的磁性组件的又一变化例的结构示意图。
图6为图1所示的磁性组件的再一变化例的结构示意图。
图7为图6所示的磁性组件于绕组绕设于任一边柱时的结构示意图。
图8为本发明第二较佳实施例的电源系统的电路图。
图9为图8所示的电源系统的磁性组件的一示范性结构示意图。
其中，附图标记说明如下：
1、7：电源系统
31、32、33、71、72、73：变换器
Vin：输入电压
Vo：输出电压
S1、S2、S3：开关元件
D1、D2、D3、D11、D12、D21、D22、D31、D32：二极管
L1、L2、L3：电感器
a1、a2、a3、241、251、341、351、441、451、g11、g21、g31、641、651：第一端
b1、b2、b3、242、252、351、352、442、452、g12、g22、g32、642、652：第二端
g13、g23、g33：第三端
g14、g24、g34：第四端
g15、g25、g35：第五端
2、3、4、5、6、8：磁性组件
11：柱体
21、41、51、61：第一磁芯
22、52、62：第一绕组
67：第二绕组
23、33、53、63：第二磁芯
230、530：第一侧
231：第二侧
24、34、44、64：第一中柱
25、35、45、55、65：第一边柱
26、36、46、56、66：第一连接柱
Φ1、Φ2、Φ3：磁通
A：区域
S11、S21、S31：第一开关元件
S12、S22、S32：第二开关元件
C1、C2、C3：电容器
Tx1、Tx2、Tx3：变压器
Np1、Np2、Np3：初级绕组
Ns11、Ns12、Ns21、Ns22、Ns31、Ns32：次级绕组
具体实施方式
体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图式在本质上是当作说明之用，而非用于限制本发明。
本发明所指的相等可有一定的工程误差，一般可为20％的误差，较优的可为10％的误差，更优的可为5％的误差。
本发明所指的第一绕组和第二绕组，均可由一个绕组构成或由多个绕组构成，可根据实际设计需求调整。
本发明所指的多个变换器的并联连接，可为变换器的输入端并联和/或输出端并联。
图1为本发明第一较佳实施例的电源系统的电路图，以及图2为图1所示的电源系统的磁性组件的一示范性结构示意图。如图1及图2所示，本实施例的电源系统1包含并联连接的多个变换器31、32、33，例如但不限于第一变换器31、第二变换器32、第三变换器33，其中多个变换器31、32、33用以接收输入电压Vin并进行转换，以使电源系统1通过多个变换器31、32、33产生输出电压Vo。于一些实施例中，多个变换器31、32、33可分别为升压(Boost)变换器，但不以此为限。
于本实施例中，第一变换器31具有第一磁性元件、第一开关元件S1及第一二极管D1，其中，第一磁性元件可对应第一变换器31的实际电路架构而为电感器或变压器等。举例而言，第一变换器31可为升压变换器，且第一磁性元件可为第一电感器L1。第一电感器L1的第一端a1与电源系统1的输入端电连接，且架构于接收输入电压Vin，以将所接收的电能进行储存或释放。第一电感器L1的第二端b1与第一开关元件S1的一端电连接，第一开关元件S1的另一端连接至接地端。第一二极管D1的阳极端与第一电感器L1的第二端b1及第一开关元件S1的一端电连接，且第一二极管D1的阴极端与电源系统1的输出端电连接。
第二变换器32与第三变换器33的内部电路结构皆相似于第一变换器31，亦即第二变换器32包括第二电感器L2、第二开关元件S2及第二二极管D2，第三变换器33包括第三电感器L3、第三开关元件S3及第三二极管D3，其中第二电感器L2、第二开关元件S2及第二二极管D2的各元件功能与连接关系，以及第三电感器L3、第三开关元件S3及第三二极管D3的各元件功能与连接关系分别相同于第一变换器31的第一电感器L1、第一开关元件S1及第一二极管D1，故于此不再此赘述。当然，电源系统1所包含的多个变换器的个数并不局限于图1所示的三个变换器，其也可根据实际应用需求而任意变化。
请再参阅图2并配合图1，于本实施例中，第一电感器L1、第二电感器L2、第三电感器L3可由集成式磁性组件2(以下简称磁性组件)所构成，其中磁性组件2包含多个第一磁芯21、多个第一绕组22及一第二磁芯23。于本实施例中，磁性组件2包括例如但不限于三个第一磁芯21以及三个第一绕组22。每一个第一磁芯21具有多个柱体11及一第一连接柱26。第一连接柱26与多个柱体11的第一端连接。
于本实施例中，如图2所示，多个第一磁芯21由下到上依序叠置，使位于上方的第一磁芯21的第一连接柱26与相邻且位于下方的第一磁芯21的多个柱体11的第二端相邻设。多个第一绕组22分别绕设于多个柱体11中的对应的其中一柱体11上，以各自组成为多个变换器31、32、33内的电感器L1、L2、L3的绕组。于本实施例中，三个第一绕组22各自的第一端a1、a2、a3及第二端b1、b2及b3分别对应于图1所示第一电感器L1的第一端a1及第二端b1、第二电感L2的第一端a2及第二端b2、第三电感L3的第一端a3及第二端b3。于一些实施例中，多个第一绕组22可分别由多个绕组构成，多个绕组共同绕设于多个柱体11中的对应的其中一柱体11上，以各自组成为多个变换器31、32、33内的电感器L1、L2、L3的绕组。第二磁芯23叠置于多个第一磁芯21的最上方，使第二磁芯23的第一侧230与位于最上方的第一磁芯21的多个柱体11的第二端相邻设。
于一些实施例中，如图2所示，每一个第一磁芯21的多个柱体11由一第一中柱24及两个第一边柱25所构成，其中两个第一边柱25设置于第一中柱24的相对两侧，且该两个第一边柱25与第一中柱24的间隔距离可相等。第一磁芯21的第一连接柱26与第一中柱24的第一端241以及两个第一边柱25的各自的第一端251连接，且多个第一磁芯21由下到上依序叠置，在上方的第一磁芯21的第一连接柱26与相邻且在下方的第一磁芯21的第一中柱24的第二端242及两个第一边柱25的第二端252相邻设。其中，下方的第一磁芯21的第一中柱24的第二端242及两个第一边柱25的第二端252与上方的第一磁芯21的第一连接柱26之间可填充绝缘材料，以支撑位于上方的第一磁芯21。此外，多个第一绕组22分别绕设于对应的第一磁芯21的第一中柱24上。另外，第二磁芯23的第一侧230与位于最上方的第一磁芯21的第一中柱24的第二端242及两个第一边柱25的各自的第二端252相邻设。
于本实施例中，每一个第一磁芯21是通过第一中柱24、两个第一边柱25及第一连接柱26而组成为一E型结构的磁芯，第二磁芯23则可为一I型结构的磁芯。当然，多个第一磁芯21及多个第一绕组22的个数并不局限于图2所示的三个，其也可根据实际应用需求而任意变化。
请参阅图3并配合图1及图2，其中图3为图2所示的磁性组件的磁通方向示意图。当本发明的电源系统1运作时，变换器31、32、33分别接收输入电压Vin，使磁性组件2的三个第一磁芯21的第一中柱24上的第一绕组22分别通有电流，此时三个第一磁芯21上各自产生磁通Φ1、Φ2、Φ3，其中因流过三个第一绕组22的电流的方向相同，故磁通Φ1、Φ2、Φ3的磁通方向将如图3所示的虚线方向。详言之，磁通Φ1、Φ2、Φ3在三个第一磁芯21的第一中柱24的磁通方向均向上，其中磁通Φ2、Φ3并分别经由相邻的第一磁芯21的第一连接柱26的两侧、各自第一磁芯21的两个第一边柱25以及第一连接柱26所形成的路径而返回至第一中柱24；以及磁通Φ1并经由第二磁芯23的两侧、第一磁芯21的两个第一边柱25以及第一连接柱26所形成的路径而返回至第一中柱24。由于变换器31、32、33各自的第一磁芯21的第一中柱24上的第一绕组22的电流方向相同，使相邻的两个第一磁芯21中位于上方的第一磁芯21的第一连接柱26上对应两个第一绕组22的磁通的方向相反，如图3所示第一连接柱26的多个区域A，如此将使共用的第一连接柱26的多个区域A上的磁通相互抵消，换言之，相邻的两个第一磁芯21的部分磁通可相互抵消，如此将使最大磁通密度减小，并可减小第一连接柱26的横截面积。更甚者，当流过变换器31、32、33各自的第一磁芯21的第一中柱24上的第一绕组22的电流相同时，更可使相邻的两个第一磁芯21中位于上方的第一磁芯21的第一连接柱26上对应两个第一绕组22的磁通完全抵消，可进一步减小最大磁通密度以及减小第一连接柱26的横截面积。
于上述实施例中，如欲使变换器31、32、33各自的第一磁芯21的第一中柱24上的第一绕组22电流大小相同，电感器L1、L2、L3的电感值需调整为相同，而为了将电感器L1、L2、L3的电感值调整为相同，可调整各自的第一绕组22的匝数，以使每个第一绕组22的匝数相同，如此一来，便可使多个变换器31、32、33内的电感器L1、L2、L3的电感值均相同，但不以此为限制。此外，每个第一磁芯21的两个第一边柱25的长度相同，可利于组配，且可避免磁通分布不均，造成局部饱和的现象。另外，每个第一磁芯21的两个第一边柱25的长度相同，且每个第一磁芯21的第一中柱24的长度相同，亦即，每个第一磁芯21为对称的，以利于组装及控制电感器L1、L2、L3的电感值均相同。
由上可知，本实施例的电源系统1是由磁性组件2构成多个变换器31、32、33内的电感器L1、L2、L3，且将磁性组件2的部分第一磁芯21的磁路共用，亦即共用部分第一磁芯21的第一连接柱26，如此一来，相较于传统电源系统的多个变换器内需各自通过独立的磁芯及绕组所组成的磁性元件，本发明的电源系统1即可大幅降低磁性元件的体积及重量，且由于磁性组件2的第二磁芯23、部分第一磁芯21共用部分磁路来抵消磁通，因此可减小最大磁通密度，可进一步降低磁性元件的体积及重量，亦可调整电感器L1、L2、L3的电感值均相同，借此方便控制多个并联连接的变换器31、32、33。
于一些实施例中，由于电源系统1的多个变换器31、32、33并联连接，且多个变换器31、32、33之间的电路结构及连接关系也相似，因此多个变换器31、32、33的电感器L1、L2、L3的工作波形可实质上彼此相同。另外，根据电源系统1的运作方式，电感器L1、L2、L3之间的工作波形变化可为同相位或是相位错开。
请参阅图4并配合图1，其中图4为图2所示的磁性组件的另一变化例的结构示意图。于本实施例中，磁性组件3的组成元件以及各元件的连接关系、功能与工作原理与图2所示的磁性组件2相似，其中相同的元件标号代表相同的元件及结构，于此不再赘述。相较于图2所示的第二磁芯23为I型结构的磁芯，本实施例的第二磁芯33为E型结构的磁芯，亦即具有一第二中柱34、两个第二边柱35及一第二连接柱36，其中两个第二边柱35位于第二中柱34的相对两侧，两个第二边柱35与第二中柱34的间隔距离相同，且两个第二边柱35的长度可为相同。第二连接柱36与第二中柱34的第一端341及两个第二边柱35的第一端351连接。于本实施例中，当第二磁芯33叠置于多个第一磁芯21的最上方时，第二磁芯33的第二中柱34的第二端342及两个第二边柱35的第二端352分别与最上方的第一磁芯21的第一中柱24的第二端242及两个第一边柱25的第二端252相邻设。此外，当第二磁芯33叠置于多个第一磁芯21的最上方时，绕设于最上方的第一磁芯21的第一中柱24的第一绕组22还可部分绕设于第二磁芯33的第二中柱34上。
请参阅图5并配合图1，其中图5为图2所示的磁性组件的又一变化例的结构示意图。于本实施例中，磁性组件4的组成元件以及各元件的连接关系、功能与作动原理与图2所示的磁性组件2相似，其中相同的元件标号代表相同的元件及结构，于此不再赘述。本实施例的磁性组件4与图2所示实施例不同处在于，以三个磁性元件为例，磁性组件4是移除其中一个第一磁芯21，并还具有一第三磁芯41设置于第二磁芯23的第二侧231，且第三磁芯41为E型结构的磁芯，并与第一磁芯21为对称。其中，第三磁芯41具有一第三中柱44、两个第三边柱45及一第三连接柱46，两个第三边柱45位于第三中柱44的相对两侧，两个第三边柱45与第三中柱44的间隔距离相等。第三连接柱46与第三中柱44的第一端441及两个第三边柱45的第一端451连接，且第三中柱44的第二端442及两个第三边柱45的各自的第二端452与第二磁芯23的第二侧231相邻设。此外，第三磁芯41的第三中柱44上绕设第一绕组22，以形成第一变换器31内的第一电感器L1的绕组(请参阅图1)，因此该第一绕组22的第一端a1及第二端b1是对应于图1所示第一电感器L1的第一端a1及第二端b1。
请参阅图6并配合图1，图6为图1所示的磁性组件的再一变化例的结构示意图。于本实施例中，磁性组件6包含多个第一磁芯51、多个第一绕组52及一第二磁芯53。于本实施例中，磁性组件6包括例如但不限于三个第一磁芯51。每一个第一磁芯51具有多个柱体55及一第一连接柱56。第一连接柱56与多个柱体55的第一端551连接。
于本实施例中，如图6所示，多个第一磁芯51由下到上依序叠置，使位于上方的第一磁芯51的第一连接柱56与相邻且位于下方的第一磁芯51的多个柱体55的各自的第二端552相邻设。多个第一绕组52分别绕设于对应的第一磁芯51的柱体55上，以各自组成为多个变换器31、32、33内的电感器L1、L2、L3的绕组。于本实施例中，三个第一绕组52各分别的第一端a1、a2、a3及第二端b1、b2及b3是分别对应于图1所示第一电感器L1的第一端a1及第二端b1、第二电感L2的第一端a2及第二端b2、第三电感L3的第一端a3及第二端b3。第二磁芯53是叠置于多个第一磁芯51的最上方，使第二磁芯53的第一侧530与位于最上方的第一磁芯51的多个柱体55的各自的第二端552相邻设。
于上述实施例中，多个柱体55是由两个第一边柱所构成。此外，每一个第一绕组52分别绕设于对应的第一磁芯51的该两个第一边柱上。另外，每一个第一磁芯51是通过两个第一边柱及第一连接柱56而可组成为一U型结构的磁芯。
请参阅图7，图7为图6所示的磁性组件于绕组绕设于任一边柱时的结构示意图。于本实施例中，第一绕组52也可改为仅绕设于第一磁芯51的任一第一边柱上。
图6及图7所例示的U型结构的磁芯的其他技术特征与前述E型结构的磁芯的技术特征相同，于此不再赘述。
请参阅图8及图9，其中图8为本发明第二较佳实施例的电源系统的电路图，以及图9为图8所示的电源系统的磁性组件的一示范性结构示意图。于本实施例中，电源系统7包含并联连接的多个变换器，例如但不限于第一变换器71、第二变换器72、第三变换器73，其中多个变换器71、72、73用以接收输入电压Vin并进行转换，以使电源系统7通过多个变换器71、72、73产生输出电压Vo。于本实施例中，多个变换器71、72、73可分别为LLC谐振变换器，但不以此为限。
于本实施例中，第一变换器71具有第一开关元件S11、第二开关元件S12、电容器C1、第一磁性元件、第二磁性元件、第一二极管D11、第二二极管D12。第二变换器72与第三变换器73的内部电路结构分别相似于第一变换器71的内部电路结构，亦即第二变换器72具有第一开关元件S21、第二开关元件S22、电容器C2、第一磁性元件、第二磁性元件、第一二极管D21、第二二极管D22，第三变换器73具有第一开关元件S31、第二开关元件S32、电容器C3、第一磁性元件、第二磁性元件、第一二极管D31、第二二极管D32。其中，第一磁性元件可为电感器L1、L2、L3，而第二磁性元件可为变压器Tx1、Tx2、Tx3。变压器Tx1、Tx2、Tx3内各自具有一初级绕组Np1、Np2、Np3及多个次级绕组Ns11及Ns12、Ns21及Ns22、Ns31及Ns32。初级绕组Np1、Np2、Np3各自具有第一端g11、g21、g31及第二端g12、g22、g32，次级绕组Ns11及Ns12、Ns21及Ns22、Ns31及Ns32各自共用第三端g13、g23、g33而形成中央抽头结构。第一开关元件S11、S21、S31的一端与电源系统7的输入端电连接，第一开关元件S11、S21、S31的另一端与第二开关元件S12、S22、S32的一端连接，电容器C1、C2、C3的一端对应连接于第一开关元件S11、S21、S31的另一端及第二开关元件S12、S22、S32的一端之间，电容器C1、C2、C3-的另一端系分别与电感器L1、L2、L3的第一端a1、a2、a3连接，电感器L1、L2、L3的第二端b1、b2、b3分别与变压器Tx1、Tx2、Tx3的初级侧绕组的第一端g11、g21、g31连接，变压器Tx1的初级侧绕组的第二端g12与变压器Tx2的初级侧绕组的第二端g22及变压器Tx3的初级侧绕组的第二端g32连接。变压器Tx1、Tx2、Tx3的次级侧绕组的第三端g13、g23、g33连接于一共接点N，且变压器Tx1、Tx2、Tx3的次级绕组Ns11、Ns21、Ns31的第四端g14、g24、g34与第一二极管D11、D21、D31连接，变压器Tx1、Tx2、Tx3的次级绕组Ns12、Ns22、Ns32的第五端g15、g25、g35与第二二极管D12、D22、D32电连接。其中，图8所示的电感器L1、L2及L3可由图2所示的磁性组件2所构成，故于此不再赘述。
请再参阅图9并配合图8，于本实施例中，变压器Tx1、Tx2、Tx3可由磁性组件8所构成，磁性组件8包含多个第一磁芯61、多个第一绕组62、多个第二绕组67及一第二磁芯63，每一个第一磁芯61具有一第一中柱64、多个第一边柱65及一第一连接柱66。于本实施例中，磁性组件8的部分元件结构与图2所示的实施例相似，其中相同的元件标号代表相同元件及结构，于此不再赘述。本实施例的磁性组件8与图2所示实施例的不同处在于，每一个第一磁芯61的第一中柱64上还分别绕设一第二绕组67，以使每一个第一磁芯61上的第一绕组62对应为初级绕组，而每一个磁芯61上的第二绕组67对应为次级绕组，且次级绕组为中央抽头设计。因此，三个第一绕组62各自的第一端g11、g21、g31及第二端g12、g22、g32分别对应于图8所示变压器Tx1的第一端g11及第二端g12、变压器Tx2的第一端g21及第二端g22、变压器Tx3的第一端g31及第二端g32，且三个第二绕组67各自的第三端g13、g23、g33分别对应于图8所示变压器Tx1、Tx2、Tx3的第三端g13、g23、g33。于一些实施例中，第一绕组62和第二绕组67可分别由多个绕组构成，以各自组成为变压器的初级绕组和次级绕组。
于上述实施例中，如欲使变换器71、72、73各自的第一磁芯61的第一中柱64上的第一绕组62的电流大小相同，变压器Tx1、Tx2、Tx3的初级绕组Np1、Np2、Np3的激磁电感值需调整为相同，而为了将变压器Tx1、Tx2、Tx3的初级绕组Np1、Np2、Np3的激磁电感值调整为相同，可调整各自的第一中柱64上的第一绕组62的匝数，以使每个第一磁芯61的第一中柱64上的第一绕组62的匝数相同，如此一来，便可使多个变换器71、72、73内的变压器Tx1、Tx2、Tx3的初级绕组Np1、Np2、Np3的激磁电感值均相同，但不以此为限制。
此外，图9所例示的磁性组件8的其它结构部分特征和图2所示的磁性组件2相同，故于此不再赘述。
综上所述，本发明提供一种磁性组件及其适用的电源系统，其通过磁性组件构成多个变换器内的磁性元件，且共用部分第一磁芯的第一连接柱，如此一来，多个磁性元件所组成的磁性组件其体积及重量可大幅减少以降低成本，且通过调整磁芯和绕组使磁性组件中的各电感的感值相同，或变压器的激磁电感相同，借此方便控制多个并联连接的变换器。
本发明得由本领域技术人员任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱权利要求所欲保护的范围。

Claims (25)

1.一种磁性组件，适用于并联连接的多个变换器，该磁性组件包含：
多个第一磁芯，每一个该第一磁芯具有多个柱体及一第一连接柱，该第一连接柱与多个该柱体的一第一端连接，其中多个该第一磁芯由下到上依序叠置，且在上方的该第一磁芯的该第一连接柱与相邻且在下方的该第一磁芯的多个该柱体的一第二端相邻设；
多个第一绕组，分别绕设于对应的第一磁芯的多个该柱体中的其中至少的一柱体上，以各自形成对应该变换器内的一磁性元件；以及
一第二磁芯，设置于多个该第一磁芯的最上方，并与位于最上方的该第一磁芯的多个该柱体的该第二端相邻设。
2.如权利要求1所述的磁性组件，其中该第一磁芯的多个该柱体包括一第一中柱及两个第一边柱，两个该第一边柱位于该第一中柱的相对两侧，且该第一连接柱与该第一中柱的该第一端及两个该第一边柱的该第一端连接，而在上方的该第一磁芯的该第一连接柱与相邻且在下方的该第一磁芯的该第一中柱的该第二端及两个该第一边柱的该第二端相邻设。
3.如权利要求2所述的磁性组件，其中多个该第一绕组分别绕设于对应的该第一中柱上。
4.如权利要求3所述的磁性组件，其中相邻的两个该第一磁芯中位于上方的该第一磁芯的该第一连接柱上对应两个该第一绕组所产生的磁通的方向相反。
5.如权利要求2所述的磁性组件，其中该第二磁芯还具有一第二中柱、两个第二边柱及一第二连接柱，两个该第二边柱位于该第二中柱的相对两侧，该第二连接柱与该第二中柱的一第一端及两个该第二边柱的一第一端连接，且该第二磁芯的该第二中柱的一第二端及两个该第二边柱的一第二端分别与最上方的该第一磁芯的该第一中柱的该第二端及两个该第一边柱的该第二端相邻设。
6.如权利要求5所述的磁性组件，其中该第一绕组还部分绕设于该第二磁芯的该第二中柱上。
7.如权利要求2所述的磁性组件，其中该第二磁芯为一I型磁芯，且该I型磁芯的一第一侧与位于最上方的该第一磁芯的该第一中柱的该第二端及两个该第一边柱的该第二端相邻设。
8.如权利要求7所述的磁性组件，其中该磁性组件还包含一第三磁芯，该第三磁芯具有一第三中柱、两个第三边柱及一第三连接柱，两个该第三边柱位于该第三中柱的相对两侧，该第三连接柱与该第三中柱的一第一端及两个该第三边柱的一第一端连接，且该第三中柱的一第二端及两个该第三边柱的一第二端与该I型磁芯的一第二侧相邻设。
9.如权利要求1所述的磁性组件，其中该第一磁芯的多个该柱体为两个第一边柱，且该第一连接柱与两个该第一边柱的该第一端连接，而位于上方的该第一磁芯的该第一连接柱与相邻且位于下方的该第一磁芯的两个该第一边柱的该第二端相邻设。
10.如权利要求9所述的磁性组件，其中每一该第一绕组分别绕设于对应的该第一磁芯的两个该第一边柱上。
11.如权利要求9所述的磁性组件，其中每一该第一绕组分别绕设于对应的该第一磁芯的两个该第一边柱的任一该第一边柱上。
12.如权利要求2或9所述的磁性组件，其中每一该第一磁芯的两个该第一边柱的长度均相同。
13.如权利要求1所述的磁性组件，其中该磁性元件为一电感器。
14.如权利要求13所述的磁性组件，其中该变换器内的各自的该电感器的电感值均相同。
15.如权利要求1所述的磁性组件，其中每一个该第一磁芯的该柱体上还分别绕设一第二绕组。
16.如权利要求15所述的磁性组件，其中该磁性元件为一变压器，且每一个该变压器的该第一绕组为一初级绕组，每一个该变压器的该第二绕组为一次级绕组。
17.如权利要求16所述的磁性组件，其中该变换器内的各自的该变压器的激磁电感值均相同。
18.如权利要求1所述的磁性组件，其中流经多个该第一绕组的电流方向相同。
19.一种电源系统，包含：
多个变换器，多个该变换器并联连接，且接收一输入电压并转换输出一输出电压，其中该多个变换器包含一如权利要求1-18任一项所述的磁性组件。
20.如权利要求19所述的电源系统，其中多个该变换器为非隔离变换器，每一该非隔离变换器包括一电感器，每一该电感器集成在该磁性组件内。
21.如权利要求20所述的电源系统，其中该非隔离变换器为一升压变换器。
22.如权利要求19所述的电源系统，其中多个该变换器为隔离变换器，每一该隔离变换器包括一变压器，每一该变压器集成在该磁性组件内。
23.如权利要求22所述的电源系统，其中该隔离变换器为一谐振变换器。
24.如权利要求23所述的电源系统，其中该谐振变换器为一LLC谐振变换器。
25.如权利要求24所述的电源系统，其中还包括一第二磁性组件，且每一该LLC谐振变换器包括一谐振电感器，每一该谐振电感器集成在该第二磁性组件内。
CN201520495224.4U 2015-07-09 2015-07-09 磁性组件及其适用的电源系统 Expired - Lifetime CN204808997U (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201520495224.4U CN204808997U (zh) 2015-07-09 2015-07-09 磁性组件及其适用的电源系统
US14/970,174 US10504641B2 (en) 2015-07-09 2015-12-15 Magnetic assembly and power supply system with same
US16/675,108 US10971290B2 (en) 2015-07-09 2019-11-05 Magnetic assembly and power supply system with same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201520495224.4U CN204808997U (zh) 2015-07-09 2015-07-09 磁性组件及其适用的电源系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN204808997U true CN204808997U (zh) 2015-11-25

Family

ID=54593777

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201520495224.4U Expired - Lifetime CN204808997U (zh) 2015-07-09 2015-07-09 磁性组件及其适用的电源系统

Country Status (2)

Country Link
US (2) US10504641B2 (zh)
CN (1) CN204808997U (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108288533A (zh) * 2018-02-09 2018-07-17 台达电子企业管理（上海）有限公司 磁性元件、变换器以及电感
CN108648902A (zh) * 2018-05-21 2018-10-12 中广核核电运营有限公司 磁集成器件和电源转换电路
CN111933434A (zh) * 2020-08-10 2020-11-13 西安电子科技大学 一种平面变压器
CN113113206A (zh) * 2017-10-17 2021-07-13 台达电子工业股份有限公司 整合型磁性元件
CN113472176A (zh) * 2020-03-30 2021-10-01 台达电子工业股份有限公司 功率转换系统
EP4531254A1 (en) * 2023-09-28 2025-04-02 Huawei Digital Power Technologies Co., Ltd. Pfc circuit, pfc apparatus, power module, and integrated inductor

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3157022A1 (en) * 2015-10-16 2017-04-19 SMA Solar Technology AG Inductor assembly and power suppy system using the same
CN106998142B (zh) * 2016-01-25 2019-08-30 台达电子企业管理（上海）有限公司 多路并联的谐振变换器、电感集成磁性元件和变压器集成磁性元件
US10643782B2 (en) * 2016-10-28 2020-05-05 Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd. Magnetic component and power module
CN108206631B (zh) * 2016-12-16 2022-01-21 台达电子企业管理（上海）有限公司 功率变换器装置及功率变换器系统
EP3401935B1 (en) * 2017-05-08 2020-12-02 Delta Electronics (Thailand) Public Co., Ltd. Integrated magnetic component and power converter
CN207250270U (zh) 2017-10-17 2018-04-17 台达电子企业管理（上海）有限公司 一种多线圈电感
KR102096519B1 (ko) * 2018-02-01 2020-04-02 티디케이한국 주식회사 초크 코일 및 이를 포함하는 컨버터
DE102018218042A1 (de) * 2018-10-22 2020-04-23 Würth Elektronik eiSos Gmbh & Co. KG Kern für induktives Bauelement und induktives Bauelement
JP7320748B2 (ja) * 2019-06-21 2023-08-04 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 コア
DE102020121245A1 (de) 2020-08-12 2022-02-17 innolectric AG Gekoppelte PFC-Drossel
JP2022170950A (ja) * 2021-04-30 2022-11-11 富士通株式会社 電源装置
US11728740B2 (en) 2021-06-14 2023-08-15 Apple Inc. Flyback converters with improved magnetic configurations
US11695345B2 (en) * 2021-06-14 2023-07-04 Apple Inc. Power converter magnetic configurations

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1095601A (en) * 1978-08-28 1981-02-10 Alfred M. Hase Regulating transformer with magnetic shunt
US5182535A (en) * 1989-12-19 1993-01-26 Dhyanchand P John Summing transformer core for star-delta inverter having a separate secondary winding for each primary winding
DE19934767A1 (de) * 1999-07-23 2001-01-25 Philips Corp Intellectual Pty Magnetisches Bauelement
US7598839B1 (en) * 2004-08-12 2009-10-06 Pulse Engineering, Inc. Stacked inductive device and methods of manufacturing
US7142081B1 (en) * 2005-05-03 2006-11-28 Mte Corporation Multiple three-phase inductor with a common core
JP4472589B2 (ja) * 2005-06-28 2010-06-02 スミダコーポレーション株式会社 磁性素子
US7791321B2 (en) * 2007-02-23 2010-09-07 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Coupled-inductor multi-phase buck converters
US8120457B2 (en) * 2010-04-09 2012-02-21 Delta Electronics, Inc. Current-controlled variable inductor
TWI437586B (zh) * 2012-03-26 2014-05-11 Delta Electronics Inc 變壓器結構
TWI493579B (zh) * 2014-04-16 2015-07-21 Delta Electronics Inc 具多氣隙之磁性組件
CN106998142B (zh) * 2016-01-25 2019-08-30 台达电子企业管理（上海）有限公司 多路并联的谐振变换器、电感集成磁性元件和变压器集成磁性元件
US10395819B2 (en) * 2016-08-30 2019-08-27 Astec International Limited Multiple phase power converters having integrated magnetic cores for transformer and inductor windings

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113113206A (zh) * 2017-10-17 2021-07-13 台达电子工业股份有限公司 整合型磁性元件
CN113113206B (zh) * 2017-10-17 2022-10-18 台达电子工业股份有限公司 整合型磁性元件
CN108288533A (zh) * 2018-02-09 2018-07-17 台达电子企业管理（上海）有限公司 磁性元件、变换器以及电感
CN108288533B (zh) * 2018-02-09 2019-11-05 台达电子企业管理（上海）有限公司 磁性元件、变换器以及电感
CN108648902A (zh) * 2018-05-21 2018-10-12 中广核核电运营有限公司 磁集成器件和电源转换电路
CN108648902B (zh) * 2018-05-21 2019-09-17 中广核核电运营有限公司 磁集成器件和电源转换电路
CN113472176A (zh) * 2020-03-30 2021-10-01 台达电子工业股份有限公司 功率转换系统
CN113472176B (zh) * 2020-03-30 2023-03-14 台达电子工业股份有限公司 功率转换系统
CN111933434A (zh) * 2020-08-10 2020-11-13 西安电子科技大学 一种平面变压器
EP4531254A1 (en) * 2023-09-28 2025-04-02 Huawei Digital Power Technologies Co., Ltd. Pfc circuit, pfc apparatus, power module, and integrated inductor

Also Published As

Publication number Publication date
US10504641B2 (en) 2019-12-10
US10971290B2 (en) 2021-04-06
US20170011830A1 (en) 2017-01-12
US20200075204A1 (en) 2020-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN204808997U (zh) 磁性组件及其适用的电源系统
TWI690952B (zh) 磁性元件及其適用之電源轉換裝置
Yang et al. Design of “EIE” SHAPE coupling inductors and its application in interleaved LLC resonant converter
US9356520B2 (en) Forward converter with magnetic component
US10498245B2 (en) Integrated magnetic component
US8487604B2 (en) Asymmetrical coupled inductors and associated methods
US8374000B2 (en) Interleaved flyback converter device with leakage energy recycling
US11862389B1 (en) Magnetic devices for power converters with light load enhancers
CN104025217B (zh) 一种磁芯、集成磁元件、有源钳位正反激电路及开关电源
CN109036800B (zh) 一种三相磁集成器件
JP2009059995A (ja) 複合磁気部品
US20170040097A1 (en) Switching converter circuit with an integrated transformer
CN109905014B (zh) 被动电路与电源转换器
US11728740B2 (en) Flyback converters with improved magnetic configurations
US11695345B2 (en) Power converter magnetic configurations
TWI658684B (zh) High buck converter
US20250087410A1 (en) Matrix integrated transformer with built-in leakage inductance
CN204441077U (zh) 一种采用单个磁芯实现多个独立磁元件的绕组结构
US20240290536A1 (en) Cellular flyback transformer
KR101251842B1 (ko) 변압기
US20240322668A1 (en) Planar transformer with flexible turn ratio and leakage inductance integration
Rehlaender et al. An integrated transformer for LLC resonant converter applications of low output voltages and high currents
WO2022265854A1 (en) Flyback converters with improved magnetic configurations
CN116779296A (zh) 一种级联拓扑磁集成装置
US20250046512A1 (en) Integrated transformer-inductor and emi shield

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CX01 Expiry of patent term

Granted publication date: 20151125