[发明专利]一种磁芯

说明书

技术领域

本发明涉及磁集成技术领域，特别涉及一种应用于电源变换器中的磁芯。

背景技术

现有的电源变换器，为了追求更高的功率密度，即在同样的体积下，电源变换器实现更大的输出功率，开始向磁集成方向发展；另一方面，为了实现良好的电磁兼容性，对共模电感、差模电感也开始使用磁集成技术，以减小体积。共模电感(Common modeChoke)，也叫共模扼流圈，有的文献又称之为共轭电感，常用于开关电源中过滤共模的电磁干扰信号。事实上，共模电感是变压器的一种形式而已。变压器的最基本形式，包括两组绕有导线的线圈，并且彼此以电感方式耦合一起，这与共模电感没有本质上的区别。变压器注重隔离、升降压，其输入信号为要被传输的信号，变压器的承受功率相对要大；而共模电感注重隔离、过滤共模的电磁干扰信号，其输入信号为要被阻碍、过滤的信号而已，其承受功率相对较小。故在本文中，对共模电感和变压器不加以严格区分，即能实现变压器功能的器件，也表示能实现共模电感的功能，反之亦然。

鉴于各种文献不区分磁心与磁芯和铁心与铁芯，本文中的磁芯和公知的其它文献一样，和磁心表示相同的意思，指铁氧体材料，即由各种氧化铁混合物组成的一种烧结磁性金属氧化物，磁芯则用在高频。而铁心、铁芯是硅片型材料，只适合低频率的电感线、低频变压器，一般用于低频和音频。

在ZL 01121116.4的专利中示出了一种差模和共模集成滤波器，采用了两种磁导率差导很大的、有气隙的磁芯组成。

在ZL 01121117.2的专利中示出了另一种差模和共模集成滤波器，采用了两种磁导率差导很大的、有气隙的磁芯组成。

上述两种方案存在的共同缺点：

1、磁芯存在气隙，在不需要气隙的场合无法使用，如工业领域中，大量使用的微功率DC/DC模块中广泛使用自激推挽式变换器，其工作原理参见电子工业出版社的《开关电源的原理与设计》第67页至70页。该书ISBN号7-121-00211-6。自激推挽式变换器必需使用磁饱和式磁芯，而磁芯加气隙是公知的抗磁饱和的手段。

2、生产、组装工艺相对复杂。

在CN 101308724 B的专利中示出了另一种变压器和电感的磁集成结构，同样采用了有气隙的磁芯组成变压器和电感。

其存在的缺点不仅包括上述的两个缺点，由于使用了田字型磁芯，必需使用两个明显气隙才能实现磁路相对独立。

在ZL 01121117.2的专利的背景技术中，对应ZL 01121117.2的公开附图3也示出了美国专利US5731666的差共模集成方案，其中的I型磁芯采用低磁导率材料，装配比较困难；在美国专利US5731666公开的附图4(FIG.4)中，线圈340产生的磁通380应能全部穿过线圈341，事实上，I型磁芯320尽管采用了低磁导率材料，磁通380中的一部分会采用磁通390的短线路穿过I型磁芯，这样降低了共模电感的性能。磁通也是对磁力线的一种概称。

在ZL 03229099.3的专利中示出了滤波器磁芯结构，和美国专利US5731666的差共模集成方案具有共同的缺点。ZL 03229099.3的专利中示出了滤波器磁芯结构，由于使用了带有契形凹口的扁磁柱，共模电感其中一组产生的磁通会被带有契形凹口的扁磁柱分流，从而降低了共模电感的性能。

如图1示出的是申请号为201110242377.4的文件中第一实施例的电路，电路的主体为自激推挽式变换器，其中电感L_N和功率变压器B就无法使用现有的磁集成技术集成在一起。由于现有磁集成技术的磁芯存在气隙，电路无法进入磁饱和式工作状态，电路的工作频率飘移过大，电路工作在不稳定状态，会导致损坏。而美国专利US5731666的差共模集成方案用在这里，由于电感LN和功率变压器B存在互感，电路工作效率下降，工作频率出现跳频现象，同时引发电磁兼容性性能下降。