[发明专利]功率变换器、电感元件以及电感切除控制方法

说明书

本公开涉及一种N相功率变换器、电感元件以及电感切除控制方法，其中，所述变换器具有输入并联、输出并联的N相，所述变换器包括：N个开关单元，其中所述N相功率变换器的每一相包含所述N个开关单元中的一个；以及集成电感单元，所述集成电感单元包括M个电感子单元，M为大于等于2的自然数，每个电感子单元包括i个电感，i为大于等于2的自然数，且N>M*i或N＝M*i，所述集成电感单元中的M*i个所述电感分别耦接所述N个开关单元中的M*i个开关单元，其中：每个所述电感子单元的所述i个电感彼此反耦合，所述M个电感子单元之间的耦合系数小于每个所述电感子单元内所述i个电感之间的耦合系数。

技术领域

本公开涉及一种功率变换器、一种电感元件以及一种电感切除控制方法，更具体地讲，涉及一种能够提高变换器的性能的一种功率变换器、一种电感元件以及一种电感切除控制方法

背景技术

近年来，随着数据中心，人工智能等技术等发展，中央处理器(CPU)，图形处理器(GPU)及各类集成芯片(IC)的工作速度越来越快，工作电流越来越大，对其供电模块电压调节模块(VRM)的功率密度，效率，动态性能等方面的要求越来越严苛，对VRM的设计提出了非常高的挑战。在电压调节模块中，输出电感的体积往往是占比最高的，同时电感感量的选取也直接影响整个VRM的效率和动态性能。

为了解决这些问题，已经提出了在变换器中利用反耦合电感来减小电感体积，提升效率和动态性能的技术方案。然而，常规的反耦合电感在轻载切相时存在漏感增加，饱和能力下降，动态性能变差等缺点，本专利的动机正是基于解决传统反耦合电感的这一些问题。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本公开实施例提供一种功率变换器、一种电感元件以及一种电感切除控制方法，所述技术方案如下：

根据本公开的第一方面，提供了一种N相功率变换器，其中，N为大于3的自然数，所述N相功率变换器的每一相的输入并联、输出并联，所述N相功率变换器包括：

N个开关单元，其中所述N相功率变换器的每一相包含所述N个开关单元中的一个；以及

一集成电感单元，所述集成电感单元包括M个电感子单元，M为大于等于2的自然数，每个电感子单元包括i个电感，i为大于等于2的自然数，且N>M*i或N＝M*i，所述集成电感单元中的M*i个所述电感分别耦接所述N个开关单元中的M*i个开关单元，其中：

每个所述电感子单元的所述i个电感彼此反耦合，所述M个电感子单元之间的耦合系数小于每个所述电感子单元内所述i个电感之间的耦合系数。

根据本发明的一个实施例，所述M个电感子单元之间的耦合系数小于0.2。

根据本发明的一个实施例，任一所述电感子单元的所述i个电感产生的磁通不流经其他所述电感子单元的所述i个电感。

根据本发明的一个实施例，任一所述电感子单元至少与另一所述电感子单元共用一公共磁柱，且所述公共磁柱无气隙。

根据本发明的一个实施例，所述M个电感子单元按行排列，且相邻的两个所述电感子单元共用一所述公共磁柱，相邻的两个所述电感子单元内的2*i个所述电感产生的磁通均流经该公共磁柱。

根据本发明的一个实施例，所述电感子单元包括：

i个第一磁柱，所述i个第一磁柱均与至少一所述公共磁柱耦接，i个气隙分别形成于所述i个第一磁柱；以及

i个绕组，所述i个绕组分别绕设于所述i个第一磁柱用于形成所述i个电感。

根据本发明的一个实施例，在M*i个所述开关单元分别动作时，所述i个绕组中的第x个绕组在所述第x个绕组绕设的第x个所述第一磁柱中产生的直流磁通方向，与其他i-1个所述绕组在第x个所述第一磁柱中产生的直流磁通方向相反。