[發明專利]電源模塊及多繞組電感

在審

• 申請號: 202110239526.5
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN115020082A
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 張明準;周錦平;周敏;洪守玉;陳慶東
• 申請（專利權）人: 臺達電子企業管理（上海）有限公司
• 主分類號: H01F27/30
• 分類號: H01F27/30;H01F27/08;H01F27/28;H01F27/02
• 代理公司: 北京律智知識產權代理有限公司 11438
• 代理人: 闞梓瑄;袁禮君

本發明提出一種效率高的多繞組電感及電源模塊。多繞組電感包括磁芯和繞組組件。磁芯包括兩個相對設置的蓋板和連接于兩個蓋板并按逆時針方向依次排列的三個磁柱。繞組組件包括交叉設置的第一、第二繞組，各個繞組分別包含第一、第二和第三部分。第一磁柱設置在第一繞組的第一部分和第二繞組的第一部分之間；第二磁柱設置在第一繞組的第一部分和第二繞組的第三部分的一側；第三磁柱設置在第一繞組的第三部分和第二繞組的第三部分之間。第一、第二繞組的第一部分延伸至磁芯的第一表面并形成電感的第一、第三引腳；第一、第二繞組的第三部分延伸至磁芯的第二表面并形成電感的第二、第四引腳。磁芯的第一表面和第二表面相對設置。

技術領域

本發明涉及一種電源模塊及多繞組電感。

背景技術

近年來，隨著數據中心、人工智能等技術等發展，中央處理器(CPU)、圖形處理器(GPU)及各類集成芯片(IC)的工作速度越來越快，工作電流越來越大，給這些器件供電的電源模塊例如電壓調節模塊(VRM)在功率密度、效率、動態性能等方面的要求越來越嚴苛，對VRM的設計提出了非常高的挑戰。

在電壓調節模塊中，多繞組電感的體積往往是占比最高的，同時多繞組電感的感量也是直接影響整個VRM的效率和動態性能的主要因素。隨著VRM功率密度的提高，體積的進一步縮小，VRM散熱設計面臨巨大的挑戰，甚至已經成為VRM技術發展的瓶頸。

如圖1所示，圖1是中國專利申請CN107046366A公開的一種VRM的結構示意圖。在圖1所示的VRM結構中，作為熱源的開關單元21設置在多繞組電感10的上方，多繞組電感的線圈13的一端設置在多繞組電感10的上表面，并與開關單元21連接，多繞組電感的線圈13的另一端設置在多繞組電感10的下表面，用于與負載連接。這樣的設置使包含熱源的開關單元21直接與上面的散熱器(圖中未示出)連接，從而最大化提升了VRM的散熱能力。

在圖1所示的結構中，其電感雖然滿足上下雙面同時出PIN的要求，然而，電感并不能實現反耦合。而反耦合電感技術可以提供較小的動態感量以滿足高的動態性能；同時，反耦合電感可以提供較大的穩態感量以實現高效率。因此，電感在上下雙面出PIN的基礎上實現反耦合是VRM模塊電源模塊領域當前的一個設計熱點與難點。

發明內容

本發明的目的在于提出一種不但散熱效果好而且有利于提升效率的多繞組電感以及電源模塊。

根據本發明的一個方面，一種多繞組電感，包括磁芯和繞組組件。磁芯包括第一蓋板、第二蓋板和三個磁柱：所述第一蓋板和所述第二蓋板相對設置；所述三個磁柱包括第一磁柱、第二磁柱和第三磁柱，按逆時針方向依次排列，且每一磁柱的兩端分別連接于所述第一蓋板和所述第二蓋板；繞組組件包括第一繞組和第二繞組；所述第一繞組和所述第二繞組分別包含第一部分、第二部分以及第三部分；其中，每一繞組的所述第一部分和所述第三部分通過所述第二部分連接；所述第一磁柱設置在所述第一繞組的第一部分和所述第二繞組的第一部分之間；所述第二磁柱設置在所述第一繞組的第一部分和所述第二繞組的第三部分的一側；所述第三磁柱設置在所述第一繞組的第三部分和所述第二繞組的第三部分之間。其中，所述第一繞組的第一部分延伸至磁芯的第一表面并且在磁芯的第一表面形成電感的第一引腳，所述第三部分延伸至磁芯的第二表面并且在磁芯的第二表面形成電感的第二引腳；所述第二繞組的第一部分延伸至磁芯的第一表面并且在磁芯的第一表面形成電感的第三引腳，所述第三部分延伸至磁芯的第二表面并且在磁芯的第二表面形成電感的第四引腳，磁芯的第一表面和第二表面相對設置。

根據本發明的一實施方式，所述第一繞組設有缺口或孔，所述第二繞組設有缺口或孔，所述第一繞組與所述第二繞組通過所述缺口或所述孔交叉設置，使得所述第一繞組的第二部分與所述第二繞組的第二部分重疊。

根據本發明的一實施方式，所述的多繞組電感還包括第四磁柱，所述第四磁柱的兩端分別連接于所述第一蓋板和所述第二蓋板；并且所述第四磁柱設置在所述第一繞組的第三部分和所述第二繞組的第一部分的一側。