三相电压调整模块中E形耦合电感的建模与设计.pdf

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1、2011年11月电工技术学报Vol.26No.11第26卷第11期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYNov.2011三相电压调整模块中“EΠ”形耦合电感的建模与设计杨玉岗李洪珠冯本成（辽宁工程技术大学电气与控制工程学院葫芦岛125105）摘要为适应新一代微处理器低压、大电流和快速暂态响应的功率需求，提出一种用于三相电压调整模块（VRM）的“EΠ”形耦合电感结构，通过分析耦合电感的磁通分布，建立了磁路模型及包括气隙边缘磁阻和绕组外面空气磁阻的改进磁路模型，采用空间切割的方法得出空气磁阻的计算公式

2、，从而得出自感、漏感和互感的计算公式，给出耦合电感的设计方法，并通过电感值的三维有限元仿真和实验验证了所提“EΠ”形耦合电感结构的有效性及其磁路模型和设计方法的正确性。关键词：三相电压调整模块“EΠ”形耦合电感器磁路模型空气磁阻自感和漏感中图分类号：TM55ModelingandDesignof“EΠ”CoreCoupledInductorin3-PhaseVoltageRegulatorModuleYangYugangLiHongzhuFengBencheng（LiaoningTechnicalUniversityHuludao125105

3、China）AbstractInordertoadaptthepowerdeliveryrequirementsofmodernmicroprocessorsofhighcurrent,lowervoltageandfastertransientresponse,thispaperproposes“EΠ”corecoupledinductorstobeusedin3-phaseinterleavingvoltageregulatormodule(VRM).Thispapersetsupthecoupledinductors’magneticm

4、odelandimprovesmagneticmodelincludingairgapfringereluctanceandairreluctanceoutsidethewindingsbyanalyzingitsfluxdistribution,deducestheairreluctanceformulaswithairspacecuttingmethod,andgetstheformulasofselfinductanceandleakageinductanceandthedesignmethod.3Dfiniteelementsimul

5、ationandexperimentresultsverifythe“EΠ”corecoupledinductorsstructureanditsmagneticmodelanddesignmethod.Keywords：3-Phasevoltageregulatormodule(VRM),“EΠ”corecoupledinductors,magneticcircuitmodel,airreluctance,selfinductanceandleakageinductance多相交错并联技术，把VRM传递的功率平均分布1引言在各相上，并可以减

6、小输入电容和输出电容的电流随着新一代微处理器的发展，要求为微处理器纹波，然而，在电感值和开关频率给定的情况下，提供电能的电压调整模块（VRM）具有更大的电流多相交错并联VRM中流过电感器和开关器件的纹[3]（超过100A）、更低的电压（小于1.2V）、更高的波电流与单相VRM相同。虽然通过减小电感值可效率、更大的负载阶跃以及小于100mV的输出电压以提高VRM的暂态响应速度，但是增加了输出纹[1-2]波电流，降低了VRM的效率[4]。为了解决这一问题，容差。为实现这一目标，当前大多数VRM采用人们在采用交错并联技术的同时，研究了集成磁技术，即

7、将VRM中的各相分立电感集成为反向耦合电国家自然科学基金(51177067)，教育部留学回国人员科研启动基金[3-12]（教外司留2009-134）和辽宁省自然科学基金(20102092)资助项目。感，多相交错并联VRM采用这种反相耦合的电感，收稿日期2010-03-02改稿日期2010-06-21可以在保持稳态电流纹波不增加的情况下提高暂态响82电工技术学报2011年11月应速度，或者在保持暂态响应速度不降低的情况下减式中，L1、L2、L3为三相耦合电感器的自感，L1=L2=[3]小稳态电流纹波，从而提高效率，与此同时可以减少L3=L，Mi

8、j（i=1,2,3;j=1,2,3;i≠j）为各相绕组之间的电感器和输出电容器的总体积。为此，文献[3-12]给出互感，M12=M21，M13=M31，M23=M3