[發明專利]電感器器件和堆疊式電源拓撲

在審

• 申請號: 202210179817.4
• 申請日: 2022-02-25
• 公開（公告）號: CN114974825A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: L·佩盧索;G·德伯伊;M·J·卡斯珀;K·K·梁
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技奧地利有限公司
• 主分類號: H01F27/24
• 分類號: H01F27/24;H01F41/02;H02M1/00;H05K1/18;H05K3/30
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華

本公開的實施例涉及電感器器件和堆疊式電源拓撲。根據一個配置，電感器器件包括由多個不同類型的導磁材料制成的芯。電感器器件包括延伸穿過芯的導電路徑。芯的導磁率的量值與相對于導電路徑的距離相關。

技術領域

本公開的實施例涉及電感器器件和堆疊式電源拓撲。

背景技術

常規的切換式電源電路有時包括諸如電感器的能量存儲部件來產生為負載供電的輸出電壓。例如，為了將輸出電壓的量值保持在期望范圍內，控制器借助一個或多個電感器來控制輸入電流的切換。

通常，常規電感器是包括導線或其他導電材料的部件，其形狀為線圈或螺旋線，以增加通過相應電路路徑的磁通量的量。將導線纏繞成多匝線圈增加了相應電感器部件中的相應磁通量線的數目，從而增加了磁場并因此增加了相應電感器部件的總電感。

發明內容

清潔能源(或綠色技術)的實現方式對于減少我們作為人類對環境的影響非常重要。一般來說，清潔能源包括用于減少能源消耗對環境的總體毒性的任何不斷發展的方法和材料。

本公開包括以下觀察：狀態從綠色能源或非綠色能源接收的原始能源通常需要在其可以被用于為諸如服務器、計算機、移動通信設備、無線基站等的終端設備供電之前轉換為適當的形式(諸如期望的AC電壓、DC電壓等)。在某些情況下，能量被存儲在相應的一個或多個電池資源中。無論能源是來自綠色能源還是非綠色能源，期望最有效地利用此類系統提供的原始能源(諸如存儲和后續分配)，以減少我們對環境的影響。本公開有助于減少我們的碳足跡并且經由更有效的能源轉換來更好地利用能源。

例如，本公開包括以下觀察：常規電感器部件(諸如被用于支持功率轉換)適用于平面電路應用，其中電源電路板的相應平面表面被填充有多個不同的部件，這些部件進而經由平面表面上設置的電路跡線彼此耦合。這樣的拓撲結構(在電源電路板中提供水平功率流)不可避免地使得難以創建緊湊、高效和大電流輸出電源電路。

與常規技術相對地，本文的實施例提供了用于諸如功率轉換的應用中的新穎且改善的電感器部件。例如，本文的實施例包括新穎的電感器器件、相應的用途、制造它們的方法等。

更具體地，本文的實施例包括新穎的電感器器件，電感器器件包括由多個不同類型的導磁材料制成的芯。電感器器件包括延伸穿過電感器器件的芯的導電路徑。芯(圍繞導電路徑)的導磁率的量值與相對于導電路徑的距離相關。

根據進一步的示例實施例，芯的導磁率根據距導電路徑的徑向距離而變化。

在又一示例實施例中，芯中的導磁材料的導磁率隨著距導電路徑的徑向距離的增加而在量值上增加。

在更進一步的示例實施例中，芯包括相對于導電路徑的多個同心材料層。多個同心導磁材料層包括第一同心材料層(在相對于導電路徑的第一半徑處)和第二同心材料層(在相對于導電路徑的第二半徑處)。第二同心材料層(諸如相對于導電路徑的外層)具有比第一同心材料層更高的導磁率。在一個實施例中，第一同心材料層被設置在導電路徑和第二同心材料層之間。

在進一步的示例實施例中，如本文所討論的電感器器件的芯限制由流過導電路徑的電流生成的磁通量。導磁材料的導磁率的量值可以是任何合適的一個或多個值。在一個非限制性示例實施例中，電感器器件的芯中的導磁材料的導磁率在30和150亨利/米之間，但是它可以是任何合適的值。

根據另一示例實施例，芯中的導磁率根據距導電路徑的距離的變化基本上是線性的。例如，在一個實施例中，電感器器件的芯中的導磁材料的可變導磁率導致整個導磁材料的磁通量的磁密度基本相同，這基于通過導電路徑從而產生磁通量的相應電流流動。

在進一步的示例實施例中，電感器器件的芯中的導磁材料包括第一導磁材料和第二導磁材料。第一導磁材料被制造為從導電路徑徑向向外延伸的一個或多個鰭狀件。第二導磁材料填充在鰭狀件之間的電感器器件的間隙(諸如，楔形物、填充物等)中。