[发明专利]电感器器件和堆叠式电源拓扑

说明书

本公开的各实施例涉及电感器器件和堆叠式电源拓扑。根据一个配置，电感器器件包括芯材料和至少第一导电路径。芯材料由可导磁材料制成。第一导电路径从电感器器件的近端轴向延伸穿过芯材料，到达电感器器件的远端。芯材料可操作为限制由流过第一导电路径的第一电流生成的第一磁通量。电感器器件还在芯材料中包括间隙。间隙(气体或固体材料)与芯材料具有不同的磁导率。在芯材料中包含间隙提供了调整电感器器件的电感并增加电感器器件的磁饱和水平的方法。芯材料包括任意数量的导电路径和对应的间隙。

技术领域

本公开的各实施例总体上涉及电感器器件和堆叠式电源拓扑。

背景技术

常规的开关电源电路有时包括诸如电感器的能量存储部件来产 生为负载供电的输出电压。例如，为了将输出电压的幅度保持在期望 范围内，控制器控制流过一个或多个电感器来产生为负载供电的输出 电压的电流的切换。

通常，常规电感器是包括导线或其他导电材料的部件，导线或其 他导电材料被成形为线圈或螺旋线来增加通过相应电路路径的磁通 量。将导线缠绕为多匝线圈是有用的，因为它增加了相应电感器部件 中相应磁通线的数量，从而增大了磁场并且因此增大了相应电感器部 件的总电感。

发明内容

本公开包括观察到常规电感器部件适用于平面电路应用，在平面 电路应用中，电源电路板的相应平面表面被填充有多个不同部件，多 个不同部件进而经由平面表面上设置的电路迹线而彼此耦合。这样的 拓扑(在电源电路板中提供水平功率流)不可避免地导致难以创建紧 凑、高效和大电流输出的电源电路。因此，经由绕组实现一个或多个 电感器的常规电源电路有时是不合需要的。

与常规技术相比，本文的实施例提供了新颖并且改进的电感器部 件、电感器组装件、电源、堆叠式电路拓扑等。

更具体地，本文的一个实施例包括制造N相电感器器件(组装 件)，其中电感器器件包括任意数量的N(N＝1、2、3、4、5、6、7、…) 个电感器相。制造者接收可导磁的芯材料。制造者将至少第一导电路 径设置为从电感器器件的近端穿过芯材料，到达电感器器件的远端。 可导磁芯材料可操作为限制由流过第一导电路径的电流生成的第一 磁通量。制造者还将芯材料制造为包括间隙，间隙具有与芯材料不同 的磁导率。间隙用于在电流流过第一导电路径的情况下控制芯材料中 的通量幅度。

请注意，芯材料可以由任何合适的材料制成。在一个实施例中， 芯材料由铁氧体材料薄片制成，一个或多个导电路径借助铁氧体材料 薄片制成。

芯材料中的间隙(部分)可以被制造为可导磁材料的空隙(例如， 气隙、真空等)。备选地，芯材料是第一可导磁材料，并且间隙是第 二可导磁材料。

本文的又一实施例包括将电感器器件制造为在芯材料中包括至 少第二导电路径。类似于第一导电路径，第二导电路径从电感器器件 的近端延伸穿过芯材料，到达电感器器件的远端。芯材料可操作为限 制由流过第二导电路径的第二电流生成的第二磁通量。

在又一示例实施例中，第一导电路径是N相直接耦合电感器器件 的第一电感器相；第二导电路径是N相直接耦合电感器器件的第二电 感器相。

在更又一示例实施例中，芯材料具有大于80的相对磁导率。但 是其可以根据实施例而变化。

在又一示例实施例中，经由在芯材料中放置间隙，第一导电路径 与第二导电路径之间的磁耦合因子小于10％。

根据又一示例实施例，其中间隙对第二导电路径和第一导电路径 之间的磁耦合因子进行控制。