本實(shí)用新型涉及一種電感，尤其涉及一種基于永磁預(yù)偏磁技術(shù)的差共模集成電感。

背景技術(shù)：

在開關(guān)電源中，傳統(tǒng)的濾波電路中，通常分別設(shè)置共模電感和差模電感，以抑制共模干擾和差模干擾，這種電感分立結(jié)構(gòu)體積大，占用空間較多；目前，在該技術(shù)領(lǐng)域中，發(fā)展出了將差共模濾波電感集成在同一磁芯的技術(shù)。例如圖1A為MOTOROLA公司開發(fā)的集成濾波電感的結(jié)構(gòu)圖。其磁芯包括一個E形磁芯101和I形磁芯102，兩線圈103和104繞在I形磁芯上。圖中箭頭所指的磁通Φ_DM和Φ_CM分別為差模信號磁通和共模信號磁通。調(diào)節(jié)E形磁芯101三個磁主上的氣隙便可調(diào)整差模和共模電感值。但這種磁芯結(jié)構(gòu)是利用差模漏感來對差模干擾信號進(jìn)行濾波，差模電感值較小，另外，由于共模信號磁通路徑上的氣隙實(shí)際上不可能完全為零，同時差模磁通Φ_DM和共模磁通Φ_CM的路徑在磁心的整個外圍部分重合，差模磁通會使得磁芯的有效磁導(dǎo)率下降，勢必影響到共模電感值，電感的直流偏置特性較差。

圖1B所示的電感，包括線圈105、線圈中的氣隙106、線圈中至少有一個氣隙的磁芯106、共同構(gòu)成氣隙107的局部旁路軟磁體108、軟磁墊片109和永磁體110，可見，圖1B所示的電感具有永磁體，可以提高單個電感的直流偏置特性，但是其為單個線圈的單電感，無法同時對差模信號和共模信號進(jìn)行濾波。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中濾波電感體積大、成本高以及直流偏置特性差等問題，本實(shí)用新型提供了一種基于永磁預(yù)偏磁技術(shù)的差共模集成電感。

本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)上述目的的差共模集成電感包括至少一個第一磁芯，至少一個第二磁芯和兩個線圈，所述兩個線圈繞在至少一個第一磁芯或至少一個第二磁芯的相應(yīng)位置，所述至少一個第一磁芯與所述至少一個第二磁芯配置構(gòu)成共模磁路和差模磁路，所述至少一個第一磁芯與所述至少一個第二磁芯之間形成至少一個氣隙，其特征在于，還包括至少一個第三磁芯，所述第三磁芯包含永磁體，所述永磁體磁路與所述至少一個氣隙磁路并聯(lián)。

進(jìn)一步地，所述至少一個第一磁芯為E形磁芯，所述至少一個第二磁芯為I形磁芯，所述至少一個第三磁芯為U形磁芯。

進(jìn)一步地，所述U形磁芯具有一底柱及從底柱延伸出兩側(cè)的邊柱，所述永磁體位于所述底柱上或所述邊柱上，相應(yīng)地，所述U形磁芯的其余部分為軟磁體。

進(jìn)一步地，所述差共模集成電感，包括兩個所述E形磁芯、一個所述I形磁芯及所述兩線圈；所述每個E形磁芯包括一底柱，從底柱上延伸出兩側(cè)的邊柱以及中間的中柱；所述每個E形磁芯的中柱長度大于兩側(cè)邊柱的長度；所述兩個E形磁芯開口相對設(shè)置，I形磁芯置于兩個所述E形磁芯之間且與兩中柱垂直相接，形成所述I形磁芯與所述每個E形磁芯兩側(cè)的邊柱之間的氣隙；所述兩線圈分別繞置于所述兩個E形磁芯中柱上，或分別繞置于I形磁芯兩端，并分別位于兩個E形磁芯相對的邊柱和中柱之間；還包括兩個所述U形磁芯，所述每個U形磁芯的兩個邊柱分別與所述兩個E形磁芯相對置的邊柱垂直相接，使得所述每個永磁體磁路與附近所述氣隙磁路并聯(lián)。

進(jìn)一步地，所述差共模集成電感，包括兩個所述E形磁芯、兩個所述I形磁芯及所述兩線圈；所述每個E形磁芯包括一底柱，從底柱上延伸出兩側(cè)的邊柱以及中間的中柱，所述兩線圈分別繞置于所述兩個E形磁芯的中柱上；所述兩個E形磁芯開口相對設(shè)置，E形磁芯兩側(cè)的邊柱對接成一體，所述每個E形磁芯的中柱長度小于兩側(cè)邊柱的長度，邊柱對接后形成中柱之間的氣隙；所述兩個I形磁芯置于兩個E形磁芯之間且一端分別與所述兩個E形磁芯兩側(cè)邊柱對接處垂直相接，所述兩個I形磁芯另一端與所述兩個E形磁性的中柱之間形成十字形氣隙；還包括兩個所述U形磁芯，所述每個U形磁芯的兩個邊柱分別與所述兩個E形磁芯中柱垂直相接，使得所述永磁體磁路與所述中柱之間的氣隙磁路并聯(lián)。

進(jìn)一步地，所述的差共模集成電感，包括一個所述E形磁芯、兩個所述I形磁芯及所述兩線圈；所述E形磁芯包括一底柱，從底柱上延伸出兩側(cè)的邊柱以及中間的中柱，所述兩線圈分別繞置于所述兩個E形磁芯的邊柱上；所述E形磁芯的中柱大于兩側(cè)邊柱的長度；所述兩個I形磁芯一端分別與所述E形磁芯的兩側(cè)邊柱垂直相接，另一端分別和所述E形磁芯的中柱頂端形成氣隙；還包括一個所述U形磁芯，所述U形磁芯的兩個邊柱分別與所述兩個I形磁芯的另一端垂直相接，使得所述永磁體磁路與所述氣隙磁路并聯(lián)。

進(jìn)一步地，所述永磁體的長度大于所述氣隙長度。

進(jìn)一步地，所述永磁體為燒結(jié)型釹鐵硼。

進(jìn)一步地，所述永磁體的形狀為矩形。

進(jìn)一步地，所述兩線圈為銅線、銅箔、鋁線或鋁箔中的任一種。

本實(shí)用新型的有益效果為，所述永磁體產(chǎn)生的磁通與通過所述兩線圈的直流電流產(chǎn)生的磁通方向相反，即所述永磁體產(chǎn)生共模磁通與電流通過所述兩線圈時在磁芯中產(chǎn)生的共模磁通方向相反構(gòu)成反向預(yù)偏磁，所述永磁體產(chǎn)生的差模磁通與電流流過所述兩線圈時在磁芯中產(chǎn)生的差模磁通方向相反構(gòu)成反向預(yù)偏磁，從而提升所述差共模集成電感的直流偏置特性。

綜上，本實(shí)用新型所涉及的差共模集成電感不僅實(shí)現(xiàn)了差模和共模濾波電感的集成，同時引入了永磁體，利用了永磁體預(yù)偏磁特性，使得電感具有體積小，成本低，直流偏置特性好等優(yōu)勢。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。

圖1A是現(xiàn)有技術(shù)中一種集成濾波電感結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1B是現(xiàn)有技術(shù)中一種含有永磁體的單電感圖。

圖2A是本實(shí)用新型的一種差共模集成電感的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2B為電感元件施加偏磁前的包含磁通密度增量ΔB的磁通密度B-磁場強(qiáng)度H特性圖。

圖2C為電感元件加偏磁后包含磁通密度增量ΔB的磁通密度B-磁場H特性圖。

圖2D為以電感與電流的關(guān)系表示的由偏磁引起的直流疊加電感特性(變化)圖。

圖2E是本實(shí)用新型的一種差共模集成電感的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2F是本實(shí)用新型的一種差共模集成電感的第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3A、3B是本實(shí)用新型的一種差共模集成電感的第四實(shí)施例的斜視圖、側(cè)視圖。

圖4是本實(shí)用新型的一種差共模集成電感的第五實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一

如圖2A所示的實(shí)施例，本實(shí)用新型的差共模集成電感，包括兩個E形磁芯201和202、一個I形磁芯203、兩個U形磁芯204和205，以及兩線圈206和207。所述E形磁芯201和202大小相同。所述E形磁芯201包括一底柱221，從底柱上延伸出兩側(cè)的邊柱222以及中間的中柱223，所述E形磁芯201的中柱223的長度大于兩側(cè)邊柱222的長度；所述E形磁芯202包括一底柱231，從底柱上延伸出兩側(cè)的邊柱232以及中間的中柱233，所述E形磁芯202的中柱233的長度大于兩側(cè)邊柱232的長度；所述兩線圈206和207分別繞置于所述兩個E形磁芯201和202的中柱223和233上；所述E形磁芯201和202開口相對設(shè)置，所述I形磁芯203置于所述兩個E形磁芯201和202之間且與所述兩中柱223和233垂直相接，所述I形磁芯203與所述邊柱222和232分別形成氣隙210、211、212和213；所述兩個U形磁芯204和205大小相同，分別包括一底柱241、251，以及從底柱延伸出兩側(cè)的邊柱242、252,所述U形磁芯204、205的的底柱241、251含有永磁體208、209，除永磁體外，U形磁芯204、205的其它部分為軟磁體，所述U形磁芯204、205的邊柱242、252分別與所述兩個E形磁芯201和202相對置的邊柱222和232垂直相接；所述永磁體208磁路與所述氣隙212和213所在磁路并聯(lián)，所述永磁體209磁路與所述氣隙210和211磁路并聯(lián)。

圖2A同時示出了差模磁通Φ_DM的路徑和共模磁通Φ_CM的路徑，其將共模電感和差模電感集成在一起，提高了元器件的功率密度。

在本實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述永磁體的長度大于所述氣隙總長度。

在本實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述永磁體為燒結(jié)型釹鐵硼。

在本實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述永磁體的形狀為矩形。

在本實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述線圈為銅線、銅箔、鋁線或鋁箔中的任一種。

圖2B至圖2D示出了永磁體預(yù)偏磁對B-H曲線的影響以至于對電感直流偏置特性的影響。

據(jù)圖2B和2C，使用永磁體對磁芯預(yù)偏磁前后，磁通密度增量ΔB從B-H特性圖第一象限擴(kuò)展到第三象限形成新的磁通密度增量ΔB'，可見磁通密度增量大大增加,由于工作功率與磁通密度增量的平方成正比，當(dāng)磁通密度增大時，工作功率可以大大增加，從而大幅提高電感的直流偏置能力，如圖2D，虛線為預(yù)偏磁前電感的直流偏置特性，實(shí)線為預(yù)偏磁后電感的直流偏置特性，可見通過預(yù)偏磁，電感的直流偏置能力大大提升。而磁通密度增量與電感線圈匝數(shù)成反比，如果維持電感直流偏置特性不變，磁通密度增量的增加，使得電感線圈匝數(shù)減少，從而降低電感損耗，實(shí)現(xiàn)電感小型化及減小電感重量。

如圖2A所示的實(shí)施例，不僅將共模電感和差模電感集成在一起，同時由于引入了永磁體，應(yīng)用永磁材料的預(yù)偏磁抵消電感的直流電流偏磁，從而提高電感的直流偏置能力，如果保持引入永磁偏磁前后電感的直流偏置特性不變，則引入永磁偏磁后，電感體積得以減小，成本得以降低。

實(shí)施例二

如圖2E所示的實(shí)施例，本實(shí)用新型的差共模集成電感，與圖2A所示的差共模集成電感相比，兩個U形磁芯的構(gòu)成不同。如圖2E所示，兩個U形磁芯204和205，每個U形磁芯的兩個邊柱242、252為永磁體，底柱241、251為軟磁體。

實(shí)施例三

如圖2F所示的實(shí)施例，本實(shí)用新型的差共模集成電感，與圖2E所示的差共模集成電感相比，區(qū)別在于線圈206和207位置不同，圖2B中，線圈206和207分別繞于兩個E形磁芯的中柱上，而圖2F中，線圈206和207分別繞于I形磁芯的兩端，并分別位于兩個E形磁芯相對的邊柱和中柱之間。

圖2F所示的差共模集成電感，所述兩個U形磁芯的構(gòu)成可以是底柱含有永磁體，其余部分為軟磁體。

實(shí)施例四

如圖3A、3B所示的實(shí)施例，本實(shí)用新型的差共模集成電感，包括兩個E形磁芯301和302、兩個I形磁芯303和304、兩個U形磁芯305和306，以及兩線圈309和310。所述E形磁芯301和302大小相同。所述E形磁芯301包括一底柱321，從底柱上延伸出兩側(cè)的邊柱322以及中間的中柱323，所述E形磁芯301的中柱323的長度小于兩側(cè)邊柱322的長度；所述E形磁芯302包括一底柱331，從底柱上延伸出兩側(cè)的邊柱332以及中間的中柱333，所述E形磁芯302的中柱333的長度小于兩側(cè)邊柱332的長度；所述線圈309和310分別繞置于所述E形磁芯301和302的中柱323和333上；所述E形磁芯301和302開口相對設(shè)置，所述E形磁芯301和302兩側(cè)的邊柱322和332對接成一體，所述邊柱322和332對接后形成所述中柱323和333之間的氣隙311；所述I形磁芯303和304置于所述E形磁芯301和302之間且一端分別與所述兩側(cè)邊柱322和332對接處垂直相接；所述I形磁芯303、304的另一端與所述E形磁性301、302的中柱323、333之間形成十字形氣隙；所述兩個U形磁芯305和306大小相同，分別包括一底柱307、308，以及從底柱延伸出兩側(cè)的邊柱341、342,所述U形磁芯305、306的的底柱307、308含有永磁體，除永磁體外，U形磁芯305、306的其它部分為軟磁體，所述U形磁芯305和306的邊柱341和342分別與所述E形磁芯301和302的中柱323和333垂直相接，使得所述永磁體磁路與所述氣隙311磁路并聯(lián)。

圖3A、3B所示的差共模集成電感，所述兩個U形磁芯的構(gòu)成可以是兩側(cè)邊柱為永磁體，底柱為軟磁體。

在本實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述永磁體的長度大于所述兩個中柱之間的氣隙長度。

在本實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述永磁體為燒結(jié)型釹鐵硼。

在本實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述永磁體的形狀為矩形。

在本實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述線圈為銅線、銅箔、鋁線或鋁箔中的任一種。

如圖3A、3B所示的實(shí)施例，不僅將共模電感和差模電感集成在一起，同時由于引入了永磁體，應(yīng)用永磁材料的預(yù)偏磁抵消電感的直流電流偏磁，從而提高電感的直流偏置能力，如果保持引入永磁偏磁前后電感的直流偏置特性不變，則引入永磁偏磁后，電感體積得以減小，成本得以降低。

實(shí)施例五

如圖4所示的實(shí)施，本實(shí)用新型的差共模集成電感，包括一個E形磁芯401、兩個I形磁芯402和403、一個U形磁芯404及兩線圈405和406。所述E形磁芯401包括一底柱410，從所述底柱410上延伸出兩側(cè)的邊柱411以及中間的中柱412；所述兩線圈405和406分別繞置于所述E形磁芯401的所述兩側(cè)邊柱411上；所述E形磁芯401的中柱412大于兩側(cè)邊柱411的長度；所述兩個I形磁芯402和403一端分別與所述E形磁芯401的所述兩側(cè)邊柱411垂直相接，另一端分別和所述E形磁芯401的所述中柱412頂端形成氣隙408和409；所述U形磁芯404包括一底柱421以及從底柱延伸出兩側(cè)的邊柱422,所述U形磁芯404的所述底柱421含有永磁體407，除永磁體外，U形磁芯404的其它部分為軟磁體，所述U形磁芯404的兩個邊柱422分別與所述兩個I形磁芯402和403的另一端垂直相接，使得所述永磁體407磁路與所述氣隙408和409磁路并聯(lián)。

圖4所示的差共模集成電感，所述兩個U形磁芯的構(gòu)成可以是兩側(cè)邊柱為永磁體，底柱為軟磁體。

在本實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述永磁體的長度大于所述氣隙總長度。

在本實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述永磁體為燒結(jié)型釹鐵硼。

在本實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述永磁體的形狀為矩形。

在本實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述線圈為銅線、銅箔、鋁線或鋁箔中的任一種。

如圖4所示的實(shí)施例，不僅將共模電感和差模電感集成在一起，同時由于引入了永磁體，應(yīng)用永磁材料的預(yù)偏磁抵消電感的直流電流偏磁，從而提高電感的直流偏置能力，如果保持引入永磁偏磁前后電感的直流偏置特性不變，則引入永磁偏磁后，電感體積得以減小，成本得以降低。

上面詳細(xì)描述了本實(shí)用新型的具體實(shí)施例。但應(yīng)當(dāng)理解，本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不僅限于這些實(shí)施例，這些實(shí)施例的描述僅用于幫助理解本實(shí)用新型的精神。在本實(shí)用新型所揭示的精神下，對本實(shí)用新型所作的各種變化，都應(yīng)包含在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)。本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)由所附的權(quán)利要求書來限定。