四相VRM中无直流偏磁集成磁件

杨玉岗 冯本成 韩占岭 李洪珠

（辽宁工程技术大学电气与控制工程学院 葫芦岛 125105）

1 引言

电压调整模块（Voltage Regulator Module，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。磁件作为VRM的重要部件，其体积、损耗、电感量等是影响VRM体积、电流纹波、效率和动态速度的重要因素。在提高开关电源频率和采用多相交错并联技术的基础上，研究磁集成技术，可以减小磁件的体积和数量，改善VRM的性能[1-5]。

直流偏磁的存在不利于磁心体积的减小和损耗的降低，严重影响磁件的载流能力。本文以消除磁件直流偏磁和改善变换器动态性能为突破点，在结合文献[6]提出的四相立体式耦合磁件结构和文献[7]采用共用磁路实现电感和变压器集成思想的前提下，提出了立体式无直流偏磁集成磁件结构。所提集成磁件结构实现了四相电感两两反向耦合集成，同文献[8]相比，有效地解决了耦合电感的对称性问题；并将其应用于四相非隔离交错并联型VRM中。

本文利用“场”、“路”结合的方法对消除直流偏磁原理进行了分析；结合等效磁路模型和磁路-电路对偶变换原理，推导得到集成磁件等效电路模型；并给出集成磁件的电磁设计的相关公式；理论分析和Saber、3D Maxwell仿真及实验结果表明了所提立体式无直流偏磁集成磁件结构的有效性及采用该磁件结构的交错并联变换器具有诸多优点。

2 立体式无直流偏磁集成磁件结构

四相非隔离交错并联型VRM拓扑，如图1a所示。……