[發明專利]一種薄膜電感和電源轉換電路

有效

• 申請號: 201610248079.9
• 申請日: 2016-04-20
• 公開（公告）號: CN105761880B
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 楊和錢;朱勇發;駱孝龍
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: H01F17/00
• 分類號: H01F17/00;H01F17/04;H01F27/30;H02M3/155
• 代理公司: 北京龍雙利達知識產權代理有限公司11329
• 代理人: 毛威,時林

技術領域

本發明涉及電路領域，并且更具體地，涉及一種薄膜電感和電源轉換電路。

背景技術

芯片電源的電源轉換系統朝著小型化的方向發展，電源轉換系統中的主要器件電感的體積較大，很難集成到處理器中去。目前，已知一種高頻硅基銅-磁鐵-銅(Copper Magnetic Copper，簡稱“CMC”)磁膜電感，其薄膜磁芯由多層磁性薄膜層疊而成，形狀可以是閉合的口字型。

但是，由于磁性薄膜的各向異性的特點，磁性薄膜在不同的方向上，磁性能不同，并且具有非常大的差異。若沿著難于磁通流通的方向設計電感，在形成的磁芯結構中，沿著易于磁通流通的方向，磁導率較大，磁芯容易飽和。磁芯飽和導致磁導率為零，使電感量急劇下降，導致電流激增，嚴重時甚至燒毀器件。

并且，由于正常工作時的電流包括直流電流和交流電流，所產生的直流磁通和交流磁通在閉合的鐵芯內流通，造成難于磁通流通的方向的交流磁通加強，也會導致磁芯易飽和的問題。

發明內容

本申請提出一種薄膜電感和電源轉換電路，以解決磁性薄膜材料磁芯易飽和的問題。

第一方面，本申請提出一種薄膜電感，所述薄膜電感包括：薄膜磁芯，所述薄膜磁芯包括多個磁柱、第一端部和與所述第一端部相對的第二端部，所述多個磁柱之間是相隔離的，所述多個磁柱均呈桿狀，所述多個磁柱中每個磁柱的一端與所述第一端部相接觸，另一端與所述第二端部相接觸；所述多個磁柱包括兩個以上繞組磁柱和一個非繞組磁柱，所述非繞組磁柱位于所述兩個以上繞組磁柱的一側；或者，所述多個磁柱包括兩個以上繞組磁柱和兩個非繞組磁柱，所述兩個以上繞組磁柱位于所述兩個非繞組磁柱之間；所述薄膜磁芯包括至少一層磁性薄膜，每一層磁性薄膜中位于所述第一端部和所述第二端部的且位于相鄰的兩個繞組磁柱之間的區域設有至少一個所述第一類間隙，其中，所述第一類間隙的長度方向與所述磁性薄膜的難磁化方向平行，且所述第一類間隙沿所述第一類間隙的長度方向貫穿所述磁性薄膜位于所述第一端部或所述第二端部的區域，所述第一類間隙的寬度w₁小于或等于100微米；在所述薄膜磁性包括兩層以上磁性薄膜的情況下，所述兩層以上磁性薄膜是層疊并且互相重合的，且每一層磁性薄膜上的所有所述第一類間隙的寬度之和是相等的。

其中，繞組磁柱是指在繞制有繞組的磁柱，非繞組磁柱是指未繞制繞組的磁柱。

通過在第一端部或第二端部(即，易磁化方向)的相鄰繞組磁柱間的區域設置第一類間隙，使得易磁化方向上的磁導率降低，磁芯不易達到飽和。并在繞組磁柱上并聯非繞組磁柱，將難磁化軸方向上的繞組磁柱中的部分磁通引到非繞組磁柱中，從而減小了繞組磁柱中的磁芯飽和的風險。

可選地，所述第一類間隙的寬度w₁小于或等于10微米。

通過仿真實驗發現，第一類間隙的寬度w₁小于或等于10微米時，對減小磁導率、避免易磁化方向的薄膜磁芯的磁芯飽和的效果最好。

可選地，所述第一端部與所述第二端部相互平行。

可選地，所述多個磁柱之間互相平行。

可選地，每一磁柱與所述薄膜磁芯的第一端部相垂直。

可選地，每兩個相鄰的磁柱之間的間距相同。

可選地，所述薄膜電感還包括與所述兩個以上繞組磁柱的數目相同的繞組，每一繞組繞在一個繞組磁柱上，且所有繞組的繞制方向相同。

可選地，在所述薄膜磁芯包括兩層以上磁性薄膜的情況下，每層磁性薄膜均采用相同的材料。

結合第一方面，在第一方面的第一種可能的實現方式中，在所述薄膜磁芯包括兩層以上磁性薄膜的情況下，所述兩層以上磁性薄膜包括第一層磁性薄膜和第二層磁性薄膜，所述第一層磁性薄膜內所述第一類間隙的數量與所述第二層磁性薄膜內所述第一類間隙的數量是相同的，并且所述第一層磁性薄膜內的所述第一類間隙與所述第二層磁性薄膜內位置相對應的所述第一類間隙相重合。

結合第一方面，在第一方面的第二種可能的實現方式中，在所述薄膜磁芯包括兩層以上磁性薄膜的情況下，所述兩層以上磁性薄膜中每一層磁性薄膜包含的所述第一類間隙的數量是相同的，并且所述兩層以上磁性薄膜中任意兩層磁性薄膜包含的位置相對應的所述第一類間隙均是互相重合的。

通過將各層的第一類間隙設置在相同位置，便于掩膜版的制作，節省成本。