[发明专利]电感器设备和堆叠电源拓扑

说明书

本公开涉及一种电感器设备和堆叠电源拓扑。根据一种配置，一种电感器设备包括：磁芯材料和一个或多个导电路径。该磁芯材料是导磁性的并且围绕(包围)该一个或多个导电路径。每个导电路径穿过该电感器设备的磁芯材料从该电感器设备的第一端延伸至该电感器设备的第二端。该导磁性的磁芯材料可操作以限定(引导、承载、运送、局部化等)从流经相应导电路径的电流中生成的相应磁通量。该磁芯材料存储从流经第一导电路径的电流中生成的磁通量能量(即，第一磁通量)。本文的一种配置包括功率转换器组件，该功率转换器组件由包括如前述的电感器设备的部件堆叠组成，以及第一功率接口、第二功率接口和一个或多个开关。

背景技术

常规的开关电源电路有时包括诸如电感器之类的能量存储部件以产生对负载供电的输出电压。例如，为了将输出电压的幅度保持在所期望的范围之内，控制器通过一个或多个电感器来控制输入电流的切换。

通常，常规电感器是包括连线和其它传导材料的部件，该传导材料被成形为线圈或螺旋状以增加穿过相应电路路径的磁通量的量。将连线绕组为多匝的线圈增加了在相应电感器部件中的相应磁通线的数目，增大了磁场并且因此增大了相应电感器部件的整体电感。

发明内容

本公开包括常规电感器部件适用于平面电路应用的观察，在该平面电路应用中，电源电路板的相应平面表面被填充以多种不同的部件，该部件进而经由设置在该平面表面上的电路迹线相互耦合。这种(在电源电路板中提供水平功率流的)拓扑不可避免地使得难以形成紧凑、高效且高电流输出功率的电源电路。因此，实现一个或多个电感器的常规电源电路并不是所期望的。

更具体地，对于以低于2V的输出电压提供1000Amp输出电流目标的功率转换器而言，现有技术通过实现水平功率流的电源电路来实现电压调节器。利用实现水平功率流的常规拓扑的主要问题在于：

·因为由于具有存储器和其它内核的CPU的高频通信所需的I/O轨线的潜在干扰所导致的特定的“禁用(keep-out)”区域，相应电路的PoL(负载点)级无法被移动至更靠近于CPU(中央处理器)负载；

·在VRM(电压调节器模块)的输出处的铜轨线的纯传导损耗，该VRM用于将电流经信道送入处理器；

·将VRM的噪声与输出信道的任一侧上的数据信道进行极为贴近且潜在的耦合；

·铜轨线的阻抗限制了最大瞬时响应速度；

·为了处理瞬时响应，需要大量的靠近处理器且位于其下方的输出电容器和空腔电容器；

·消耗了相应主板上的CPU负载一侧的大量表面空间；

·随着相应负载的动态电流消耗的增加，以上的所有问题将变得恶化。

与常规技术相比，本文的实施例提供了新颖且改进的电感器部件以及新颖且改进的堆叠功率转换器拓扑。

第一实施例——改进的电感器部件

本文的第一实施例提供了一种新颖的电感器设备及其制造该电感器设备的方法。

例如，制作者制造一种电感器设备(部件)以包括：磁芯材料和第一导电路径。磁芯材料是导磁性的并且围绕(包围)第一导电路径。第一导电路径(第一感应路径)穿过该电感器设备的磁芯材料从电感器设备的第一端(诸如近端)延伸至第二端(诸如电感器设备的远端)。导磁性的磁芯材料可操作以限定(和/或引导、承载、运送、局部化等)从流经第一导电路径的第一电流中生成的第一磁通量。磁芯材料可操作以存储从流经第一导电路径的电流中生成的磁通量能量(即，第一磁通量)。

依据进一步的实施例，制造装置制造电感器设备以包括：第二导电路径(第二感应路径)，第二导电路径在磁芯材料中与第一导电路径间隔开。第二导电路径穿过磁芯材料从电感器设备的第一端延伸至第二端。导磁性的磁芯材料可操作以限定(引导、承载、运送、局部化等)从流经第二电路径的第二电流中生成的第二磁通量。