电感、功率因数校正电路及电源系统的制作方法

1.本技术涉及电源技术领域，尤其涉及到电感、功率因数校正电路及电源系统。


背景技术：

2.电源系统广泛应用于服务器、数据中心、基站等各种供电场合。为了应对随科技发展日益加重的能源消耗问题，对电源系统的工作效率的要求越来越高，特别是对电源系统中功率因数校正电路的工作效率提出了更高要求。在临界导通模式下，如何提高功率因数校正电路工作效率是当前提升电源系统效率的关键。


技术实现要素：

3.本技术提供了一种电感、功率因数校正电路及电源系统，使得电源系统临界导通模式的轻载段具有较高的工作效率，从而提升电源效率。
4.第一方面，本技术提供了一种电感，可以应用到功率因数校正电路中。该电感包括线圈绕组和磁芯。磁芯包括第一外磁芯、第二外磁芯以及绕线单元，第一外磁芯和第二外磁芯沿第一方向相对设置，绕线单元设置于第一外磁芯与第二外磁芯之间，线圈绕组环绕设置于绕线单元。具体地，绕线单元包括磁芯中柱和至少两个沿第一方向分布的气隙，磁芯中柱的轴心线的方向平行于第一方向。该至少两个气隙用于实现磁芯的分段气隙。该至少两个气隙包括一个空气气隙和至少一个固体气隙。固体气隙的磁感应强度大于磁芯中柱，磁感应强度指的是单位面积(该单位面积垂直于第一方向)内通过的磁感线的密度。
5.对于磁芯，当磁通量增大，固体气隙将比磁芯中柱更早的达到磁通量饱和状态，当固体气隙的磁通量达到饱和，固体气隙内的磁通量迅速衰减并最终使得固体气隙充当一空气气隙。当磁通量比较小时，固体气隙磁通量未饱和，固体气隙可以用作磁导通，此时整个磁芯的总气隙等于空气气隙；当磁通量逐渐增大至固体气隙磁通量饱和，固体气隙的磁通量迅速衰减，最终，固体气隙将会充当另一个空气气隙，此时整个磁芯的总气隙等于空气气隙与固体气隙之和。也就是说，磁芯的总气隙大小可以随线圈绕组内的电流大小改变。
6.将该电感应用电源系统的功率因数校正电路中，电源系统在临界导通模式下轻载段时，电感的气隙相当于只有原本结构中的空气气隙，电感感量大，可以降低功率因数校正电路的开关频率，从而减小功率因数校正电路中金氧半场效晶体管(metal oxide semiconductor field effect transistor，mosfet)开关的损耗，相当于可以提升电源系统在轻载段的效率；随着电源系统负载的增大，固体气隙随负载增大磁通量饱和，固体气隙充当另一个空气气隙，此时总气隙相当于空气气隙和固体气隙之和。电感的总气隙增大，电感的感量下降，可以提升功率因数校正电路的开关频率。可以看出，上述磁芯应用到电源系统中，可以使功率因数校正电路在电源系统处于临界导通模式的轻载段时具有较高的工作效率，使得电源系统在轻载段也具有较高的效率，进而提高电源系统的效率，满足高效率的电源需求。
7.绕线单元的结构可以有多种实施方式，磁芯中柱可以固定于第一外磁芯，磁芯中
柱与第二外磁芯之间形成空气气隙；或者，磁芯中柱固定于第二外磁芯，磁芯中柱与第一外磁芯之间形成空气气隙；或者，磁芯中柱包括第一子柱和第二子柱，第一子柱固定于其中第一外磁芯，第二子柱固定于第二外磁芯；第一子柱与第二子柱之间形成空气气隙。
8.在一些可能的实现方式中，空气气隙可以与固体气隙相邻设置。
9.在一些可能的实现方式中，磁芯中柱包括多个内磁芯，空气气隙与固体气隙分别设置于一个内磁芯沿第一方向的两侧。
10.固体气隙的材质可以为铁磁体或铁磁粉，还可以为其他氧化铁混合物。
11.在一种可能的实现方式中，固体气隙的中心具有沿第一方向贯穿固体气隙的镂空区域该镂空区域可以提高固体气隙的磁感应强度，使得固体气隙的磁感应强度大于磁芯中柱的磁感应强度；此外，这种结构的固体气隙为封闭环形，使得固体气隙能够减小漏磁通在周边线圈上产生的涡流损耗，提升电源效率。其中，镂空区域可以为圆柱形，且镂空区域与磁芯中柱共轴。固体气隙的周向表面则与磁芯中柱的周向表面平齐，方便线圈绕组环绕设置于绕线单元。具体地，固体气隙可以通过胶粘剂、粘接层等粘接于磁芯中柱上。
12.在一种可能的实现方式中，固体气隙垂直于第一方向的径向尺寸大于磁芯中柱垂直于第一方向的径向尺寸。
13.其中，第一外磁芯包括第一底座和两个第一边柱，两个第一边柱固定于第一底座并向第二外磁芯延伸；第二外磁芯包括第二底座和两个第二边柱，两个第二边柱固定于第二底座并向第一外磁芯延伸；磁芯中柱的两端分别固定于第一底座和第二底座，两个第一边柱和两个第二边柱一一对应地配合连接。第一外磁芯和第二外磁芯具体可以为ee型、ep型、pq型或rm型中的任意一种。
14.由于该电感中磁芯的总气隙可以根据电源系统的负载变化而变化，在电源系统处于临界导通模式时，电感可以在电源系统轻载段感量较大，而在电源系统重载段感量较小。
15.第二方面，本技术还提供一种功率因数校正电路，包括电容、金氧半场效晶体管开关、二极管以及上述电感。电感的一端连接整流电路的输出端，用于接收整流电路的输出电流，电感的另一端连接二极管的阳极及金氧半场效晶体管开关的一端。二极管的阴极连接直流变压电路的输入端及电容。在电源系统处于临界导通模式时，该功率因数校正电路中的金氧半场效晶体管开关在电源系统轻载段损耗小，使得该功率因数校正电路在电源系统处于临界导通模式的轻载段时具有较高的工作效率，使得电源系统在轻载段也具有较高的效率，进而提高电源系统的效率。
16.第三方面，本技术还提供一种电源系统，该电源系统包括交直流转换电路、直流变压电路、控制电路。其中，交直流转换电路包括整流电路及上述的功率因数校正电路。在电源系统处于临界导通模式时，该功率因数校正电路在电源系统处于临界导通模式的轻载段时具有较高的工作效率，使得电源系统在轻载段也具有较高的效率，进而提高电源系统的效率，满足高效率的电源需求。
附图说明
17.图1a为电源系统的示意图；
18.图1b为交直流转换电路的示意图；
19.图1c为图1b所示的功率因数校正电路在临界导通工作模式下的电感电流波形图；
20.图2为本技术实施例提供的一种电感的示意图；
21.图3a为本技术实施例提供的一种电感的结构示意图；
22.图3b为本技术实施例提供的一种电感的结构示意图；
23.图3c为本技术实施例提供的一种电感的主视图；
24.图4为本技术实施例提供的一种电感的爆炸图；
25.图5为本技术实施例提供的一种电感的固体气隙的结构示意图；
26.图6a为本技术实施例提供的一种电感的爆炸图；
27.图6b和图6c为本技术实施例提供的一种电感的固体气隙的结构示意图；
28.图7a至图7b为本技术实施例提供的一种电感的固体气隙的结构示意图；
29.图8为本技术实施例提供的一种电感的主视图；
30.图9为本技术实施例提供的一种电感的磁感线分布示意图；
31.图10a和图10b为本技术实施例提供的一种电感的结构示意图；
32.图11a至图11c为本技术实施例提供的一种电感的结构示意图。
具体实施方式
33.图1a为电源系统的示意图。电源系统100用于接收交流电源200提供的交流电，并向直流负载300输出直流电。直流负载300包括服务器、数据中心、基站、家用电器或照明设备。如图1a所示，电源系统100包括交直流(alternating current/direct current，ac/dc)转换电路110、直流变压电路120和控制电路130。
34.图1b为交直流转换电路的示意图。如图1b所示，交直流转换电路110包括整流电路111和功率因数校正(power factor correction，pfc)电路112。交直流转换电路110的输入端连接交流电源200，输出端连接如图1a所示的直流变压电路120。其中，交直流转换电路110还设置有模拟接地(analog ground，agnd)。整流电路111的输入端连接交流电源200，输出端连接功率因数校正电路112。其中，整流电路111包括四个二极管(d1、d2、d3、d4)，每个二极管能够允许交流电在正向流动时流过并在电流反向流动时阻断电流。功率因数校正电路112包括电感l1、电容c、二极管d0、金氧半场效晶体管q1。其中，电感l1的一端连接整流电路111的输出端，用于接收整流电路111的输出电流，电感l1的另一端连接二极管d0的阳极及金氧半场效晶体管开关q1的一端。二极管d0的阴极连接直流变压电路120的输入端及电容c。可以理解的，电感l1在金氧半场效晶体管开关q1导通时储存能量，在金氧半场效晶体管开关q1截止时电感l1将导通时储存的能量通过二极管d0对电容c充电。
35.图1c示出了功率因数校正电路在临界导通工作模式下，电感l1半个的电流周期内的波形(正向电流)，其横坐标为时间t，纵坐标为电流i，电感l1上的电流随金氧半场效晶体管开关q1的导通时间呈齿状，t
on
指的是金氧半场效晶体管开关q1导通时段，t
off
指的是金氧半场效晶体管开关q1截止时段，ts相当于金氧半场效晶体管开关q1的开关周期，电感l1电流波形的峰值连成曲线i
peak
，电感l1电流波形的峰值连成曲线i
average
；其中，金氧半场效晶体管开关q1可以实现零电流/零电压开通，开通损耗小；电感l1的电流临界过零，使得该模式没有二极管反向恢复问题。但是，这种功率因数校正电路轻载段开关频率高，金氧半场效晶体管开关q1开关损耗大。金氧半场效晶体管开关q1的频率与输入电压、电感感量和输出负载大小三个因素相关，在电源输入电压、输出负载电流确定的条件下，金氧半场效晶体管
开关q1的频率由功率因数校正电路中的电感感量决定。如果电感的感量可以在轻载段大、重载段小，就可以降低金氧半场效晶体管开关q1在轻载段的频率，减小金氧半场效晶体管q1开关损耗，进而提高电源效率。
36.其中，电感感量计算公式为：
[0037][0038]
μ0表示真空磁导率，μ0＝4π
×
10-7
h/m，n表示电感匝数，ae表示磁芯有效截面积，δ表示磁芯所开气隙。电感的线圈绕组、磁芯形状选定后，n和ae可认为是不变量，则δ气隙的大小成了公式中的影响电感感量的唯一变量。现有的电感包括单段或分段气隙，气隙大小都是固定值，并不能通过改变气隙大小调节电感的感量大小。
[0039]
基于此，本技术实施例提供一种电感、功率因数校正电路及电源系统，以解决上述问题。为了使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术作进一步地详细描述。
[0040]
以下实施例中所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，而并非旨在作为对本技术的限制。如在本技术的说明书和所附权利要求书中所使用的那样，单数表达形式“一个”、“一种”、“所述”、“上述”、“该”和“这一”旨在也包括例如“一个或多个”这种表达形式，除非其上下文中明确地有相反指示。
[0041]
在本说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本技术的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
[0042]
图2为本技术实施例提供的一种电感的示意图。如图2所示，电感包括磁芯10、线圈绕组6。磁芯10包括第一外磁芯1、第二外磁芯2及绕线单元r。线圈绕组6环绕设置于绕组单元r。可以理解的，线圈绕组6具体可以为多股线、励磁线、电路板绕组等，当然并不限于此处的举例。为了方便展示，后续图示中隐藏了电感的线圈绕组6。
[0043]
图3a为本技术实施例提供的一种电感的结构示意图。为了方便展示，图示中隐藏了电感的线圈绕组6。如图3a所示，磁芯10包括第一外磁芯1、第二外磁芯2及绕线单元r。其中，第一外磁芯1和第二外磁芯2沿第一方向相对设置，绕组单元r设置于第一外磁芯1与第二外磁芯2之间。应当理解，此处的第一方向既包括第一外磁芯1指向第二外磁芯2的方向，也包括第二外磁芯2指向第一外磁芯1的方向。
[0044]
第一外磁芯1具体包括第一底座11和两个第一边柱12。两个第一边柱12固定于第一底座11，且两个第一边柱12向第二外磁芯2延伸。对应地，第二外磁芯2具体包括第二底座21和两个第二边柱22。两个第二边柱22固定于第二底座21，且两个第二边柱22向第一外磁芯1延伸。在本技术的一种实施方式中，两个第一边柱12和两个第二边柱22一一对应地配合连接，第一边柱12与对应的第二边柱22的连接可以是粘接、卡接等固定方式。第一外磁芯1中的第一底座11和两个第一边柱12可以为一体式结构，第二外磁芯2中的第二底座21和第二边柱22可以为一体式结构。在本技术的另一种实施方式中，第一边柱12与对应的第二边
柱22可以是一体式的，第一底座11和第一边柱12的连接可以是粘接、卡接等固定方式，第二底座21和第二边柱22的连接可以是粘接、卡接等固定方式。应当理解，在本技术的实施例中，第一边柱12与第二边柱22的接合处、第一底座11与第一边柱12的接合处、第二底座21与第二边柱22的接合处可以存在间隙。可以理解的，本技术实施例附图中的第一外磁芯1和第二外磁芯2仅做示例，第一外磁芯1和第二外磁芯2可以为ee型、ep型、pq型或rm型中的任意一种。其中，第一外磁芯1、第二外磁芯2的材质可以为铁磁体或铁磁粉，还可以为铁硅铝等其他氧化铁混合物。
[0045]
图3b为本技术实施例提供的一种电感的结构示意图。为了方便展示，图示中隐藏了电感的线圈绕组6。如图3b所示，绕线单元r包括磁芯中柱3和至少两个气隙。磁芯中柱3的轴心线与上述第一方向平行。该至少两个气隙具体示例为一个空气气隙41和至少一个固体气隙42。继续参照图3b，磁芯中柱3沿第一方向的两端分别固定于第一底座11和第二底座21。磁芯中柱3沿第一方向可以分为至少三段，形成至少三个内磁芯(示例为第一内磁芯31a、第二内磁芯31b、第三内磁芯31c)。第一内磁芯31a固定于第一底座11，第一内磁芯31a与第一底座11可以为一体式结构。第三内磁芯31c固定于第二底座21，第三内磁芯31c与第二底座21可以为一体式结构。第二内磁芯31b设置于第一内磁芯31a、第三内磁芯3c之间。固体气隙42设置于第一内磁芯31a与第二内磁芯31b之间，空气气隙41设置于第二内磁芯31b与第三内磁芯31c之间。此处的空气气隙41和固体气隙42可以实现磁芯中柱3的分段，降低绕在磁芯中柱3上的线圈绕组产生的涡流损耗。在本技术其他实施例中，空气气隙41可以设置于第一内磁芯31a与第二内磁芯31b之间，固体气隙42可以设置于第二内磁芯31b与第三内磁芯31c之间。可以理解的，空气气隙41和固体气隙42可以设置在任意相邻的两个内磁芯之间。其中，磁芯中柱3的材质可以为铁磁体或铁磁粉，还可以为铁硅铝等其他氧化铁混合物。固体气隙42的材质可以为铁磁体，也可以为铁磁粉，还可以为铁硅铝等其他氧化铁混合物。
[0046]
图3c为本技术实施例提供的一种电感的主视图。为了方便展示，图示中隐藏了电感的线圈绕组6。如图3c所示，第一外磁芯1和第二外磁芯2沿第一方向相对设置。第一外磁芯1包括第一底座11以及连接于第一底座11两侧的两个第一边柱12，第二外磁芯2包括第二底座21以及连接于第二底座21的两个第二边柱22。绕线单元6包括磁芯中柱3、空气气隙41和固体气隙42。其中，磁芯中柱3包括第一子柱3a和第二子柱3b，第一子柱3a固定于第一底座11，第二子柱3b固定于第二底座21。空气气隙41设置于第一子柱3a和第二子柱3b之间，固体气隙42设置于第一子柱3a。可以理解的，空气气隙41将磁芯中柱3分为第一子柱3a(即第一内磁芯31a和第二内磁芯31b)和第二子柱3b(即第三内磁芯31c)。具体的，磁芯中柱3沿第一方向包括第一内磁芯31a、第二内磁芯31b、第三内磁芯31c。第一内磁芯31a固定于第一底座11，第三内磁芯31c固定于第二底座21。第二内磁芯31b设置于第一内磁芯31a、第三内磁芯3c之间。空气气隙41设置于第二内磁芯31b与第三内磁芯31c之间。固体气隙42设置于第一内磁芯31a和第二内磁芯31b之间。可以理解的，第二内磁芯31b位于空气气隙41和固体气隙42之间。
[0047]
参照图4所示，第一外磁芯1和第二外磁芯2沿第一方向相对设置，第一外磁芯1包括第一底座11以及连接于第一底座11两侧的两个第一边柱12，第二外磁芯2包括第二底座21以及连接于第二底座21的两个第二边柱22。磁芯中柱3连接于第一底座11与第二底座21
之间，磁芯中柱3沿第一方向包括第一内磁芯31a、第二内磁芯31b、第三内磁芯31c。第一内磁芯31a和第二内磁芯31b之间设置有一个固体气隙42。该固体气隙42的结构可以参照图5。
[0048]
如图5所示，固体气隙42的中心设置有沿第一方向贯穿固体气隙42的镂空区域q。在本实施例中，镂空区域q为圆柱形，镂空区域q在第一外磁芯1或第二外磁芯2上的正投影为圆形，且圆形投影的圆心位于磁芯中柱3的轴心线上。镂空区域q与磁芯中柱3共轴，即镂空区域q的轴心线与磁芯中柱3的轴心线共线。可以理解的，镂空区域q也可以为其他形状。固体气隙42的周向表面可以与磁芯中柱3的周向表面平齐，使得固体气隙42可以与磁芯中柱3的周向表面保持整齐，有利于线圈绕组环绕设置于绕组单元r。
[0049]
磁感应强度是单位面积内可以通过的磁感线的数量，该单位面积垂直于图4和图5所示的第一方向。由于镂空区域q的存在，固体气隙42的磁感应强度大于磁芯中柱3的磁感应强度。当线圈绕组6的电流较小，固体气隙42的磁通量未饱和时，固体气隙42发挥磁导通的作用，此时磁芯10的总气隙相当于空气气隙41。当线圈绕组6的电流增大，固体气隙42的磁通量饱和时，固体气隙42的磁通量迅速衰减，最终固体气隙42发挥空气气隙的作用，此时磁芯10的总气隙相当于空气气隙41和固体气隙42的叠加。此处，固体气隙42相当于一磁性的封闭圆环，使得固体气隙42能够减小漏磁通在周边线圈绕组上产生的涡流损耗。
[0050]
如图6a所，磁芯10的结构与图4所示磁芯10的结构类似。区别点在于，图6a所示的磁芯10中固体气隙42为圆饼状，且固体气隙42的径向尺寸(垂直于第一方向的尺寸)小于磁芯中柱3的径向尺寸。较小的径向尺寸，使得该固体气隙42的磁感应强度大于磁芯中柱3的磁感应强度。当固体气隙42的磁通量未达到饱和状态时，固体气隙42可以发挥磁导通的作用。当固体气隙42的磁通量饱和时，固体气隙42中的磁通量迅速衰减，最终固体气隙42发挥空气气隙的作用。
[0051]
图6b是本技术实施例提供的电感中一种固体气隙的示意图。如图6b所示，固体气隙42沿第一方向具有相互平行的第一表面a1和第二表面a2，第一表面a1的径向尺寸小于第二表面a2的径向尺寸。其中，第二表面a2的径向尺寸可以小于或等于磁芯中柱3的径向尺寸。可以理解的，第一表面a1与第二表面a2之间也可以成夹角，即第一表面a1与第二表面a2不平行。
[0052]
图6c是本技术实施例提供的电感中一种固体气隙的示意图。如图6c所示，固体气隙42沿第一方向具有第一表面a1和第二表面a2，第一表面a1与第二表面a2之间成夹角，即第一表面a1与第二表面a2不平行。其中，第二表面a2的径向尺寸可以小于磁芯中柱3的径向尺寸。
[0053]
参照图5和图6b，固体气隙42的结构还可以如图7a所示。固体气隙42具有相互平行的第一表面a1和第二表面a2。固体气隙42具有贯穿第一表面a1和第二表面a2的镂空区域q。其中，沿第一方向，第一表面a1的径向尺寸小于第二表面a2的径向尺寸，第二表面a2的径向尺寸可以小于磁芯中柱3的径向尺寸。可以理解的，第一表面a1与第二表面a2之间也可以成夹角，即第一表面a1与第二表面a2不平行。
[0054]
参照图5和图6c，固体气隙42的结构还可以如图7b所示。该固体气隙42具有第一表面a1和第二表面a2，第一表面a1与第二表面a2之间成夹角。沿第一方向，固体气隙42具有贯穿第一表面a1和第二表面a2的镂空区域q。在本实施方式中，固体气隙42第二表面a2的径向尺寸可以小于或等于磁芯中柱3的径向尺寸。
[0055]
应当理解，上述实施例仅对固体气隙42的结构做了简单的示例说明，固体气隙42的结构还可能有其他的实现方式，例如立方体、多面体甚至不规则形状，只要能够使得固体气隙42的磁感应强度大于磁芯中柱3的磁感应强度即可，进而使得固体气隙41随磁通量变化时发挥磁导通或空气气隙的作用。
[0056]
图8为本技术实施例提供的一种电感的主视图。为了方便展示，图示中隐藏了电感的线圈绕组6。如图8所示，第一外磁芯1和第二外磁芯2沿第一方向相对设置。第一外磁芯1包括第一底座11以及连接于第一底座11两侧的两个第一边柱12，第二外磁芯2包括第二底座21以及连接于第二底座21的两个第二边柱22。磁芯中柱3连接于第一底座11与第二底座21之间，磁芯中柱3沿第一方向包括第一内磁芯31a和第二内磁芯31b，第一内磁芯31a固定于第一底座11，第二内磁芯31b固定于第二底座21。空气气隙41与固体气隙42相邻，设置于第一内磁芯31a和第二内磁芯31b之间。具体地，固体气隙42设置于第二内磁芯31b朝向第一内磁芯31a的一侧，固体气隙42的第二表面a2固定于第二内磁芯31b朝向第一内磁芯31a的表面，固体气隙42与第一内磁芯31a之间设置空气气隙41。可以理解的，固体气隙42也可以设置于第一内磁芯31a朝向第二内磁芯31b的一侧，固体气隙42的第二表面a2固定于第一内磁芯31a朝向第二内磁芯31b的表面，固体气隙42与第二内磁芯31b之间设置空气气隙41。
[0057]
图9为本技术实施例提供的一种电感的磁感线分布示意图。为了方便展示，图示中隐藏了电感的线圈绕组6。为了方便展示，此处仅用虚线示例了三组磁感线，箭头方向仅为示例。如图9所示，绕线单元r的线圈绕组6通电后，多路磁感线穿过磁芯中柱3以及固体气隙42。线圈绕组6的电流大小与磁芯10内磁通量在一定范围内呈正相关。因此，当线圈绕组6的电流增大，磁芯中柱3以及固体气隙42的磁通量会随之增大。根据上述实施例记载，固体气隙42的磁感应强度小于磁芯中柱3的磁感应强度。随着线圈绕组6的电流的增大，固体气隙42将比磁芯中柱3更早的达到磁通量饱和状态。当固体气隙42的磁通量达到饱和，固体气隙42内的磁通量迅速衰减并最终使得固体气隙42发挥空气气隙的作用。也就是说，当线圈绕组6的电流的比较小时，固体气隙42磁通量未饱和，由于固体气隙42的材质为磁性材质，使得固体气隙42可以与磁芯中柱3类似地发挥磁导通的作用，此时电感的总气隙大小等于空气气隙41的大小。当线圈绕组6的电流的增大使得固体气隙42磁通量饱和时，固体气隙42的磁通量迅速衰减，最终固体气隙42将会发挥空气气隙的作用，此时电感的总气隙大小等于空气气隙41大小加固体气隙42大小。电感的总气隙增大，电感的感量变小。可以理解的，本技术实施例提供的电感的固体气隙42可以根据磁通量的变化发挥磁导通或气隙作用，因此电感的总气隙可以根据线圈绕组6的电流变化而变化，使得电感的感量可以根据线圈绕组6的电流变化而变化。
[0058]
图10a和图10b为本技术实施例提供的一种电感的主视图。为了方便展示，图示中隐藏了电感的线圈绕组6。如图10a和图10b所示，第一外磁芯1和第二外磁芯2沿第一方向相对设置，第一外磁芯1包括第一底座11以及连接于第一底座11两侧的两个第一边柱12，第二外磁芯2包括第二底座21以及连接于第二底座21的两个第二边柱22。磁芯中柱3可以固定连接第一外磁芯1或第二外磁芯2，空气气隙41可以形成于磁芯中柱3与第一外磁芯1之间或磁芯中柱3与第二外磁芯2之间。在图10a中，磁芯中柱3包括沿第一方向依次分布的第一内磁芯31a、第二内磁芯31b。第一内磁芯31a固定于第一外磁芯1的第一底座11，第一内磁芯31a与第二内磁芯31b之间设置一个固体气隙42，第二内磁芯31b与第二外磁芯2的第二底座21
之间形成空气气隙41。在图10b中，磁芯中柱3包括沿第一方向依次分布的第一内磁芯31a、第二内磁芯31b。第二内磁芯31b固定于第二外磁芯2的第二底座21，第一内磁芯31a与第二内磁芯31b之间设置一个固体气隙42，第一内磁芯31a与第一外磁芯1的第一底座11之间形成空气气隙41。可以理解的，本实施例中磁芯中柱3还可以包括更多个内磁芯，并且相邻内磁芯之间可以设置空气气隙和/或固体气隙，空气气隙41与固体气隙42可以分别设置于一个内磁芯沿第一方向的两侧，空气气隙41与固体气隙42也可以相邻设置于两个内磁芯之间。
[0059]
图11a、图11b、图11c为本技术实施例提供的一种电感的主视图。为了方便展示，图示中隐藏了电感的线圈绕组6。如图11a至图11c所示，第一外磁芯1和第二外磁芯2沿第一方向相对，第一外磁芯1包括第一底座11以及连接于第一底座11两侧的两个第一边柱12，第二外磁芯2包括第二底座21以及连接于第二底座21的两个第二边柱22。磁芯中柱3设置于第一底座11与第二底座21之间。
[0060]
在图11a中，磁芯中柱3a包括沿第一方向依次分布的第一内磁芯31a、第二内磁芯31b、第三内磁芯31c以及第四内磁芯31d。第一内磁芯31a固定于第一底座11，第四内磁芯31d固定于第二底座21。第一内磁芯31a与第二内磁芯31b之间设置一个固体气隙42a。第二内磁芯31b与第三内磁芯31c之间设置一个固体气隙42b。第三内磁芯31c与第四内磁芯31d之间形成一个空气气隙41。
[0061]
在图11b中，磁芯中柱3a包括沿第一方向依次分布的第一内磁芯31a、第二内磁芯31b、第三内磁芯31c以及第四内磁芯31d。第一内磁芯31a固定于第一底座11，第四内磁芯31d固定于第二底座21。第一内磁芯31a与第二内磁芯31b之间设置一个固体气隙42a。第三内磁芯31c与第四内磁芯31d之间设置一个固体气隙42b。第二内磁芯31b与第三内磁芯31c之间形成一个空气气隙41。
[0062]
在图11c中，磁芯中柱3a包括沿第一方向依次分布的第一内磁芯31a、第二内磁芯31b、第三内磁芯31c以及第四内磁芯31d。第一内磁芯31a固定于第一底座11，第四内磁芯31d固定于第二底座21。第一内磁芯31a与第二内磁芯31b之间设置一个空气气隙41。第二内磁芯31b与第三内磁芯31c之间设置一个固体气隙42b。第三内磁芯31c与第四内磁芯31d之间设置一个固体气隙42a。
[0063]
本技术实施例提供的电感的气隙包括空气气隙41和固体气隙42的组合，空气气隙41和固体气隙42的组合可以是一个固体气隙42和多个空气气隙41，也可以是多个固体气隙42和一个空气气隙41，也可以是多个固体气隙42和多个空气气隙41。可以理解的，空气气隙41与固体气隙42可以相邻设置，空气气隙41与固体气隙42也可以分别设置于一个内磁芯沿第一方向的两侧。
[0064]
本技术实施例提供的电感的固体气隙42可以根据磁通量的变化发挥磁导通或气隙作用，使得电感的总气隙可以根据线圈绕组6的电流变化而变化，进一步使得电感的感量可以根据线圈绕组6的电流变化而变化。因此，本技术实施例提供的电感应用于功率因数校正电路、交直流转换电路及电源系统，可以提高功率因数校正电路、交直流转换电路及电源系统的效率。
[0065]
相应地，本技术实施例还提供一种功率因数校正电路、交直流转换电路及电源系统。其中，本技术实施例提供的功率因数校正电路的结构可以参照图1b所示的功率因数校
正电路112，区别在于图1b中的电感l1可以替换为本技术上述实施例中提供的电感。其中，本技术实施例提供的交直流转换电路的结构可以参照图1b所示的交直流转换电路110，区别在于图1b中的电感l1可以替换为本技术上述实施例中提供的电感。其中，本技术实施例提供的电源系统的结构可以参照图1a所示的电源系统100，区别在于图1a中的交直流转换电路110应用了本技术上述实施例中提供的电感。
[0066]
在临界导通模式下，本技术实施例提供的电源系统100在轻载段运行时，交直流转换电路110中功率因数校正电路112的电感l1的电流较小，电感l1的线圈绕组6的电流比较小，电感l1的固体气隙42的磁通量未达到饱和，固体气隙42可以与内磁芯31发挥类似的磁导通作用，此时电感的总气隙大小相当于空气气隙41的大小。因此，电源系统100在轻载段运行时电感的感量大，可以降低功率因数校正电路112的开关频率，从而减小金氧半场效晶体管开关的损耗，相当于可以提升电源系统在轻载段的效率，进而提高电源系统100的效率。随着电源系统100负载的增大，交直流转换电路110中功率因数校正电路112的电感l1的电流变大，电感l1的线圈绕组6的电流增大，固体气隙42的磁通量逐渐增大至饱和时，固体气隙42的磁通量迅速衰减，最终固体气隙42发挥空气气隙的作用，此时电感的总气隙相当于空气气隙41和固体气隙42的叠加。电感的总气隙增大，电感的感量变小。因此，电源系统100在重载段运行时电感的感量小，可以提升功率因数校正电路112的开关频率，从而避免金氧半场效晶体管开关因频率过低出现异音。
[0067]
可以理解的，本技术实施例提供的功率因数校正电路及交直流转换电路，在临界导通模式下，当电源系统轻载时可以降低金氧半场效晶体管开关的开关频率，进而降低金氧半场效晶体管开关的损耗，优化功率因数校正电路在电源系统轻载段的效率。当电源系统重载时可以提升金氧半场效晶体管开关的开关频率，避免金氧半场效晶体管开关因频率过低出现异音。
[0068]
可以理解的，本技术实施例提供的电源系统，在临界导通模式下，电源系统的轻载段具有更高的工作效率，可以提高电源系统的效率，满足高效率的电源需求。
[0069]
以上，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。