三相VRM集成电感的稳态性能研究.pdf

第48卷第1期
电力电子技术
Vol 48. No. 1
2014年1月
Power Electronics
相VRM集成电感的稳怣性能研究
付兴武,周洁,叶菁源,杨玉岗
(辽宁工程技术大学,电气与控制工程学院,辽宁葫芦岛125105
摘要:针对电压调整模块(VRLM)中储能电感设计与分析的要求,提出一“种基于VRM的三相对称集成电感;通过
对三相VRM工作模态的分析,对比分立电感与耦合电感对三相VRM稳态电流的影响,说明应用耦合电感有效
地减小了三相VRM的稳态相电流纹波,使其稳态性能更稳定、高效。通过电路实验验证了理论分析的正确性。
关键词:集成电感;电压调整模块;储能
中图分类号:TM552
文献标识码:A
文章编号:1000-100X(2014)01-008-03
Research on the Steady State Performance of Three-phase VRM Integrated Inductor
FU Xing-wu, ZHOU Jie, YE, Jing-yuan, YANG Yu-gang
(Liaoning Technical University, Huludao 125105, China
Abstract: Aimed a eney storage in or n voltage regulation module(VRM) design and analysis requirements, this
paper proposes a three-phase symmetrical integrated inductors based on VRM. Analyzing the three-phase VRM work
mode, and comparing discrete inductance with coupling inductance effect on VRM steady-state three-phase current
shows that apply the coupling inductance will effectively reduces the steady-state phase current ripple of three-ph
VRM, also makes the VRM steady-state performance more stable and more efficient.At last, the paper verify the cor
rectness of theory analysis with the experiment of circuit
Keywords: integrated inductance; voltage regulator module; energy storage
Foundation Project: Supported by National Natural Science Foundation of China(No.51177067
1引言
VRM作为对CPU供电的电源转换模块,既要
提高工作效率,又要提高动态响应性能。目前普遍与
采用交错并联的变换器作为电路构架。而电感作
(a)拓扑结构
(b)三相电感耦合关系
图1VRM拓扑结构和电感耦合
为VRM的重要部件,其体积、损耗、电感量等是影
Fig. 1 The topology structure and inductance coupling of VRM
响VRM体积、电流纹波、效率和动态速度的重要
因素,因此对VRM中电感的分析是提升VRM性
在占空比小于1/3的情况下对各相等效电感
能不可或缺的一步-习。
进行分析,设三相耦合电感是对称且反向耦合的,
在此提出研究Buck型VRM的交错并联磁集则其电压方程为
成理论,将三相交错并联Buck变换器的3个电感
u1=L di1/dt+Mpdi/dt+Mpdi/dt
集成为1个耦合电感向,对Buck变换器电感耦合
u =M,pdi,/d+L, di2/d+M2xdi/dt
与分立时的稳态电流纹波进行对比研究,为交错
u =M,adi/dt+Mxdix/dt+L2 diy/dt
并联磁集成VRM的设计提供理论依据。
式中:u1,l2,4分别为加在三相电感绕组上的电压;L1,L2
3分别为二相电感绕组的自感;M为各相间的互感
2三相VRM的工作模态分析
由于设三相耦合电感对称,所以L1=L2=L3=L;
三相Buck型交错并联磁集成VRM的拓扑结由于是反向耦合,所以-0.5≤ML≤0。设n和UL
构如图1a所示,其中开关管均为 MOSFET。图1b
分别为变换器的高压侧电压和低压侧电压,令u=
示出三相电感的耦合关系。
Ua-UL,4=-UL,变换器的6个工作模态如下
模态1(0~)电感两端电压满足u1=n,2=
基金项目:国家自然科学基金(51177067)
4,v=an,将其代入式(1),可得等效电感为
定稿日期:2013-09-30
L-MD)(L+2M)=、(1-k)(1+2
作者简介:付兴武(1962-),男,辽宁建平人,博士,教授,
4L+(1+2D/D)M1+(1+2D/D")k
(2)
研究方向为电力传动技术与应用、エ业过程控制与优化。式中:k为耦合系数,a=ML;D为古空比,D=UUn;D'=1-D。
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