計算機電源的pfc電感的製作方法

2023-12-09 11:02:46 1

專利名稱：計算機電源的pfc電感的製作方法
技術領域：
本發明涉及計算機電源，尤其涉及一種計算機電源的PFC電感。
背景技術：
計算機電源使用市電，其電流和電壓之間的相位差會形成諧波電流，諧波電流的存在使得總耗電量(視在功率)大大高於有效功率，造成交換功率的損失，浪費大量電能。 為了抑制諧波，計算機電源都需要採用PFC(功率因數校正器)電感來提高功率因數，功率因數是指有效功率除以總耗電量(視在功率)的比值。在廣泛的計算機電源領域中，PFC電感主要還是採用傳統的晶態軟磁材料作為磁芯原料。目前計算機電源所採用的PFC電感分為被動式PFC (也稱無源PFC)電感和主動式 PFC(也稱有源式PFC)電感兩種。其中，被動式PFC電感採用傳統的冷軋矽鋼片疊成的磁芯，主動式PFC電感主要由控制晶片與鐵氧體磁環組成。如圖1所示，其為現有計算機電源的被動式PFC電感的結構示意圖，該被動式PFC 電感主要包括由冷軋矽鋼片疊成的磁芯1、骨架2及引線3，磁芯1為UU型，磁芯1固定於骨架2上，繞組纏繞磁芯1後引出引線3。被動式PFC電感的最大好處是EMI (電磁幹擾) 較低，而且所需線路簡單，生產成本也因此較低。現有的計算機電源的被動式PFC電感電氣性能雖然能夠達到國家強制規定的諧波電流上限標準，但由於冷軋矽鋼片本身的磁導率不高、激磁功率偏大以及鐵損較高等重要性能的缺陷，造成這種被動式PFC電感的功率因素不高(一般在0. 70以下)、溫升較高(滿載時線圈溫度超過120°C )、體積較大，而這些都是阻礙計算機電源發展的重要瓶頸。如今的計算機電源中，應用主動式PFC電感的也佔有一定的比例。主動式PFC電感是由一顆鐵氧體作為磁芯的環形濾波電感再配上集成電路而成，功率因素可以達到0. 90 以上。但是涉及到濾波電感和集成電路的匹配容易出現不良、線路比較複雜，在應用其設計計算機電源時經常出現最讓技術工程師頭疼的EMI/EMC超標的問題，而且元器件成本高。 由於主動式PFC電感的成本較高，所以市場採用量遠遠低於被動式PFC電感，只是在高功率 (一般在500W以上)的計算機電源中才會使用，所以發展的前景不被太過看好。現有計算機電源的被動式PFC電感存在體積大、溫度高、功率因數偏低的缺點，而主動式PFC電感卻存在線路複雜、成本昂貴的現實。現有計算機電源的PFC電感要麼使用體積大、溫度高、功率因數偏低的被動式PFC電感，要麼使用線路複雜、成本昂貴的主動式PFC 電感，計算機電源的成本與性能不能兼顧，這是一個難以解決的矛盾，並成為現代計算機電源發展的一大瓶頸。有調查顯示，2010年全球已有計算機個人用戶13億，而且每年將以30%的速度激增，可以說生產計算機電源的企業就必須需求PFC電感。現有計算機電源的PFC電感市場隨著全球計算機電源的市場發展迅速壯大，經過近十年的膨脹，已經逐漸飽和，再加上其性能的不足，成為計算機電源發展的障礙，如今已遠遠跟不上計算機發展的步伐。而且，現有計算機電源的被動式PFC電感的原材料中大量需要銅材(漆包線)和鋼材(冷軋矽鋼片)，隨著全球銅價和鋼材價格的大幅飆升，加上計算機電源的成本壓力越來越大，被動式 PFC電感的利潤空間迅速縮小，使得現有的被動式PFC電感成為「雞肋」，已經是非常微利的行業。至於主動式PFC電感，其價格一直高居不下，鐵氧體磁環的價值只是佔整個模塊的一小部分，鐵氧體磁環生產廠家的附加值非常低，無法與被動式PFC電感的市場份額相比。

發明內容
因此，本發明的目的在於解決現有計算機電源的被動式PFC電感功率因數偏低、 溫度過高、體積太大的問題。為實現上述目的，本發明提供一種計算機電源的PFC電感，包括磁芯及漆包線， 所述磁芯由非晶軟磁材料製成，所述漆包線在磁芯上繞合適匝數，所述漆包線的始末兩端保留作為引線。其中，所述非晶軟磁材料為鐵基非晶合金。其中，所述非晶軟磁材料為鈷基非晶合金。其中，所述非晶軟磁材料為納米晶合金。其中，所述磁芯為任何閉合形狀。其中，所述磁芯為環型、方型或三角型磁芯。其中，所述磁芯是用所述非晶軟磁材料的帶材卷繞成型。本發明計算機電源的PFC電感大大提升了功率因數，降低熱能損耗，縮小了體積， 性價比高，生產效率高。


下面結合附圖，通過對本發明的具體實施方式
詳細描述，將使本發明的技術方案及其他有益效果顯而易見。附圖中，圖1為現有計算機電源的被動式PFC電感的結構示意圖；圖2為本發明計算機電源的PFC電感一較佳實施例的俯視圖；圖3為本發明計算機電源的PFC電感一較佳實施例的側視圖。
具體實施例方式如圖2及圖3所示，圖2為本發明計算機電源的PFC電感一較佳實施例的俯視圖， 圖3為其側視圖。該較佳實施例的計算機電源的PFC電感包括非晶軟磁材料製成的磁芯10 以及漆包線20，漆包線20在磁芯10上繞合適匝數，漆包線20的始末兩端保留作為引線21。 磁芯10可以為任何閉合形狀，例如為環型、方型或三角型磁芯等，在此較佳實施例中，磁芯 10為環型磁芯。磁芯10上根據需要還可開設氣隙。製成磁芯10的非晶軟磁材料可以為鐵基非晶合金、鈷基非晶合金或納米晶合金。 在本發明的較佳實施例中，綜合成本和性能考慮，磁芯10優選採用鐵基非晶合金製成，用鈷基非晶合金或納米晶合金製成的磁芯10雖然性能更好，但成本相對較高。與其它兩種非晶軟磁材料不同，鐵基非晶合金主要用於工頻和中頻領域電源技術中的電磁器件。鐵基非晶合金的主要元素是鐵、矽、硼、碳、磷等，其優異的特性在於磁性強(飽和磁感應強度可達1. 4-1. 7T)、磁導率、激磁功率和鐵損等軟磁性能優於矽鋼片，鐵基非晶合金與冷軋矽鋼性能的比較參見表一，鐵基非晶合金價格便宜，最適合替代矽鋼片，特別是鐵損低(為取向矽鋼片的1/3-1/5，比非取向矽鋼片低更多)，代替矽鋼做計算機電源的PFC電感能夠減少30% -50%的熱能損耗。鐵基非晶合金的帶材厚度一般為0. 03毫米左右，目前廣泛應用於中低頻變壓器的鐵芯(一般在10千赫茲以下)以取代冷軋矽鋼，例如配電變壓器、中頻變壓器、大功率電感、電抗器等。但是無論從技術文獻還是市場信息來看，尚未有將鐵基非晶合金應用在計算機電源的PFC電感的例子。在廣泛的計算機電源領域中，PFC電感主要還是採用傳統的晶態軟磁材料作為磁芯原料，並沒有以非晶軟磁合金為原材料的例子，也就是說本發明填補了國內乃至國際計算機電源領域的空白——一個有著13億用戶群、且每年以30%速度激增的龐大市場領域的空白。雖然鐵基非晶合金價格相對便宜，但仍較傳統的晶態軟磁材料高， 因此傳統生產計算機電源的廠家並沒有意識到將其應用到計算機電源的FPC電感上，更不用說應用價格更高的鈷基非晶合金或納米晶合金，因此現有的計算機電源的FPC電感要麼是低端的採用矽鋼片的被動式FPC電感，要麼是昂貴的主動式PFC電感，性能和成本處於兩個極端，導致計算機電源的使用和設計沒有更好的選擇，成為計算機電源技術發展的瓶頸。表一、鐵基非晶合金與冷軋矽鋼性能的比較
權利要求
1.一種計算機電源的PFC電感，其特徵在於，包括磁芯及漆包線，所述磁芯由非晶軟磁材料製成，所述漆包線在磁芯上繞合適匝數，所述漆包線的始末兩端保留作為引線。
2.如權利要求1所述的計算機電源的PFC電感，其特徵在於，所述非晶軟磁材料為鐵基非晶合金。
3.如權利要求1所述的計算機電源的PFC電感，其特徵在於，所述非晶軟磁材料為鈷基非晶合金。
4.如權利要求1所述的計算機電源的PFC電感，其特徵在於，所述非晶軟磁材料為納米晶合金。
5.如權利要求1所述的計算機電源的PFC電感，其特徵在於，所述磁芯為任何閉合形狀。
6.如權利要求5所述的計算機電源的PFC電感，其特徵在於，所述磁芯為環型、方型或三角型磁芯。
7.如權利要求1-6任一所述的計算機電源的PFC電感，其特徵在於，所述磁芯是用所述非晶軟磁材料的帶材卷繞成型。
全文摘要
本發明涉及一種計算機電源的PFC電感，包括磁芯及漆包線，所述磁芯由非晶軟磁材料製成，所述漆包線在磁芯上繞合適匝數，所述漆包線的始末兩端保留作為引線。本發明改用非晶軟磁的磁芯材料生產PFC電感，應用於計算機電源中以大大提高電源的功率因數，同時還可以降低PFC電感的工作時的溫度、減小PFC電感的體積。提高了計算機電源的功率因數、降低熱能消耗、減小體積，從而使計算機電源的整體性價比大大提升，而且生產效率高。
文檔編號H01F27/28GK102231317SQ20111009406
公開日2011年11月2日 申請日期2011年4月14日 優先權日2011年4月14日
發明者宋戈 申請人:東莞市銘科電子有限公司