复合平滑电感器以及平滑化电路制造技术

能够响应小型化、驱动频率的高频率化等要求的提高的复合平滑电感器(10)在基板(50)上集成地具备耦合变压器(20)、第一平滑用电感器(30)、以及第二平滑用电感器(40)，两个输入端子(11A、11B)均与耦合变压器(20)连接，耦合变压器(20)的一个输出部与第一平滑用电感器(30)连接，耦合变压器(20)的另一个输出部与第二平滑用电感器(40)连接，第一平滑用电感器(30)以及第二平滑用电感器(40)均与输出端子(12)连接，耦合变压器(20)的互感比第一平滑用电感器(30)的自感以及第二平滑用电感器(40)的自感中的任一者都高。

Compound Smoothing Inductor and Smoothing Circuit

The composite smoothing inductor (10) which can respond to the requirements of miniaturization and high frequency of driving frequency has integrated coupling transformer (20), first smoothing inductor (30) and second smoothing inductor (40) on the substrate (50). Both input terminals (11A, 11B) are connected with the coupling transformer (20), and one output part of the coupling transformer (20) is connected with the first smoothing inductor (30). The other output part of the coupling transformer (20) is connected with the second smoothing inductor (40). The first smoothing inductor (30) and the second smoothing inductor (40) are connected with the output terminal (12). The mutual inductance of the coupling transformer (20) is higher than that of the first smoothing inductor (30) and the second smoothing inductor (40).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】复合平滑电感器以及平滑化电路
本专利技术涉及复合平滑电感器，特别是在多相式的DC-DC变换器中使用的复合平滑电感器以及具备该复合平滑电感器的平滑化电路。
技术介绍
伴随着信息处理的增大，LSI等半导体装置等的电子设备所需电流量的增大化越来越加剧。对此，开始使用多相式的DC-DC变换器。在专利文献1中，作为使用于这样的多相式的DC-DC变换器等的耦合电感器而记载了如下的耦合电感器，其具备第一线圈导体、第二线圈导体、以及夹着所述第一线圈导体和第二线圈导体的第一磁性体和第二磁性体，由金属磁性箔的层叠体构成所述第一磁性体以及第二磁性体，且使该金属磁性箔的层叠方向与由所述第一线圈导体和第二线圈导体产生的磁通量的方向正交。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2009-117676号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题在供给大电流的DC-DC变换器中，若要通过单输出电路来供给大电流，则施加于功率半导体的负载会变大，不能进行高速动作，会在效率、尺寸方面产生负面的影响。因此，虽然可考虑通过将多输出电路进行并联(移相)连接而降低每个单输出的电流值，从而实现功率半导体的高速动作并改善效率和尺寸，但是仍要求进一步的改善。作为一个例子，若用低电压大电流输出的DC-DC变换器进行降压，则与DC-DC变换器相比在后级电流增加从而能量损耗增加。因此，DC-DC变换器最好配置在LSI等半导体装置的附近。故此，DC-DC变换器的小型化的要求提高。专利文献1公开的那样的耦合电感器为了响应该要求，作为基本结构而具备使耦合变压器和平滑用电感器一体化的结构，但是，对于近期的DC-DC变换器的小型化的要求的进一步的提高、驱动频率的高频率化的要求，耦合电感器在本质上不再能够应对。图11是与专利文献1公开的耦合电感器具有同样的构造的耦合电感器的剖视图。在图11所示的耦合电感器60中，通过第一线圈导体63A和第二线圈导体63B进行磁耦合，从而作为耦合变压器而发挥功能，并且第一线圈导体63A以及第二线圈导体63B各自作为平滑用电感器的线圈而发挥功能。因为耦合电感器60具备这样的结构，所以由流过第一线圈导体63A以及第二线圈导体63B中的一方(例如，第一线圈导体63A)的电流产生的磁场的一部分不可避免地用于具备第一线圈导体63A的作为平滑用电感器的第一磁路MC1。因此，在耦合电感器60中，只有由流过第一线圈导体63A的电流产生的磁场的一部分能够用于使第二线圈导体63B产生感应电流用的第二磁路MC2。对于提高耦合变压器的电感而言，这将成为本质性的障碍。在耦合变压器的电感低的情况下，在第二线圈导体63B产生的感应电流下降，DC-DC变换器的输出信号中的纹波值(输出信号中的电流变动幅度)变大。将该纹波值抑制在某种程度的范围(例如，相对于输出信号的最大值在30％以内)是DC-DC变换器的基本指标，因此要求将耦合电感器整体增大来提高平滑用电感器的电感等对策，难以将耦合电感器60小型化。此外，在第一线圈导体63A与第二线圈导体63B之间设置气隙AG，使得基于由来自电源的脉冲电流产生的磁场，适当地产生耦合变压器用的第二磁路MC2和平滑用电感器用的第一磁路MC1，使平滑用电感器用的第一磁路MC1的有效导磁率下降。来自该气隙AG的漏磁场成为耦合变压器的小型化的障碍。特别是，若驱动频率变高，则基于漏磁场的损耗变大，发热等问题显著化，将耦合变压器进一步小型化变得不可能。鉴于这样的现状，本专利技术的目的在于，提供一种能够响应小型化、驱动频率的高频率化等要求的提高的复合平滑电感器以及具备这样的复合平滑电感器的平滑化电路。用于解决课题的技术方案在用于解决上述的课题的本专利技术的一个方式中，提供一种复合平滑电感器，在一个基板上集成地具备：一个耦合变压器，具备两个输入部和两个输出部；第一平滑用电感器，具备一个输入部和一个输出部；第二平滑用电感器，具备一个输入部和一个输出部；以及两个输入端子和一个输出端子，所述复合平滑电感器的特征在于，所述两个输入端子中的一个与所述耦合变压器的两个输入部中的一个连接，所述两个输入端子中的另一个与所述耦合变压器的两个输入部中的另一个连接，所述耦合变压器的两个输出部中的一个与所述第一平滑用电感器的输入部连接，所述耦合变压器的两个输出部中的另一个与所述第二平滑用电感器的输入部连接，所述第一平滑用电感器的输出部以及所述第二平滑用电感器的输出部均与所述一个输出端子连接，所述耦合变压器的互感比所述第一平滑用电感器的自感以及所述第二平滑用电感器的自感中的任一者都高。像这样，通过将一个耦合变压器和两个平滑用电感器设为独立体，从而能够分别追求用于提高作为耦合变压器的功能的结构和用于提高作为平滑用电感器的功能的结构。作为其结果，虽然耦合变压器和平滑用电感器是独立体，但是能够构成比使它们一体化的耦合电感器更能够应对小型化、驱动频率的高频率化的要求的提高的复合平滑电感器。在此，通过将耦合变压器的互感设定为比第一平滑用电感器的自感以及第二平滑用电感器的自感中的任一者都高，从而容易减小具备复合平滑电感器的DC-DC变换器的输出信号中的纹波值。在所述耦合变压器中，所述耦合变压器的互感Lm相对于所述第一平滑用电感器的自感Lk以及所述第二平滑用电感器的自感Lk的比率(Lm/Lk比)优选超过1且为12以下。通过Lm/Lk比为上述的比率，从而能够高效地抑制从耦合变压器的发热。优选地，所述耦合变压器具备第一变压器线圈和第二变压器线圈以及内含这些线圈的至少一部分的变压器用磁性构件，所述第一平滑用电感器具备第一电感器线圈以及内含该第一电感器线圈的至少一部分的第一电感器用磁性构件，所述第二平滑用电感器具备第二电感器线圈以及内含该第二电感器线圈的至少一部分的第二电感器用磁性构件，所述变压器用磁性构件的有效导磁率比所述第一电感器用磁性构件的有效导磁率以及所述第二电感器用磁性构件的有效导磁率中的任一者都高，构成所述变压器用磁性构件的变压器用磁性材料的饱和磁通量密度比构成所述第一电感器用磁性构件的第一电感器用磁性材料的饱和磁通量密度以及构成所述第二电感器用磁性构件的第二电感器用磁性材料的饱和磁通量密度中的任一者都低。通过将一个耦合变压器和两个平滑用电感器设为独立体，从而能够使用于耦合变压器的磁性构件的磁性材料和用于平滑用电感器的磁性构件的磁性材料不同，变得容易响应小型化等的要求。具体地，通过使变压器用磁性构件的有效导磁率比第一电感器用磁性构件的有效导磁率以及第二电感器用磁性构件的有效导磁率中的任一者都高，从而容易使耦合变压器的互感比第一平滑用电感器的自感以及第二平滑用电感器的自感中的任一者都高。此外，通过使第一电感器用磁性材料的饱和磁通量密度以及第二电感器用磁性材料的饱和磁通量密度均比变压器用磁性材料的饱和磁通量密度高，从而向第一平滑用电感器以及第二平滑用电感器的能量蓄积变得容易，容易减小具备复合平滑电感器的DC-DC变换器的输出信号中的纹波。优选地，在上述的结构中，基于被蓄积于所述耦合变压器的能量的磁通量密度为构成所述变压器用磁性构件的变压器用磁性材料的饱和磁通量密度的50％以下。通过使耦合变压器在这样的范围进行动作，从而可适当地抑制铁损增大从而耦合变压器发热的可能性。优选地，在上述的结构中，所述变压器用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合平滑电感器，在一个基板上集成地具备：一个耦合变压器，具备两个输入部和两个输出部；第一平滑用电感器，具备一个输入部和一个输出部；第二平滑用电感器，具备一个输入部和一个输出部；以及两个输入端子和一个输出端子，所述复合平滑电感器的特征在于，所述两个输入端子中的一个与所述耦合变压器的两个输入部中的一个连接，所述两个输入端子中的另一个与所述耦合变压器的两个输入部中的另一个连接，所述耦合变压器的两个输出部中的一个与所述第一平滑用电感器的输入部连接，所述耦合变压器的两个输出部中的另一个与所述第二平滑用电感器的输入部连接，所述第一平滑用电感器的输出部以及所述第二平滑用电感器的输出部均与所述一个输出端子连接，所述耦合变压器的互感比所述第一平滑用电感器的自感以及所述第二平滑用电感器的自感中的任一者都高。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.14 JP 2016-1395641.一种复合平滑电感器，在一个基板上集成地具备：一个耦合变压器，具备两个输入部和两个输出部；第一平滑用电感器，具备一个输入部和一个输出部；第二平滑用电感器，具备一个输入部和一个输出部；以及两个输入端子和一个输出端子，所述复合平滑电感器的特征在于，所述两个输入端子中的一个与所述耦合变压器的两个输入部中的一个连接，所述两个输入端子中的另一个与所述耦合变压器的两个输入部中的另一个连接，所述耦合变压器的两个输出部中的一个与所述第一平滑用电感器的输入部连接，所述耦合变压器的两个输出部中的另一个与所述第二平滑用电感器的输入部连接，所述第一平滑用电感器的输出部以及所述第二平滑用电感器的输出部均与所述一个输出端子连接，所述耦合变压器的互感比所述第一平滑用电感器的自感以及所述第二平滑用电感器的自感中的任一者都高。2.根据权利要求1所述的复合平滑电感器，其特征在于，所述耦合变压器的互感相对于所述第一平滑用电感器的自感以及所述第二平滑用电感器的自感的比率超过1且为12以下。3.根据权利要求1或权利要求2所述的复合平滑电感器，其特征在于，所述耦合变压器具备第一变压器线圈和第二变压器线圈以及内含这些线圈的至少一部分的变压器用磁性构件，所述第一平滑用电感器具备第一电感器线圈以及内含该第一电感器线圈的至少一部分的第一电感器用磁性构件，所述第二平滑用电感器具备第二电感器线圈以及内含该第二电感器线圈的至少一部分的第二电感器用磁性构件，所述变压器用磁性构件的有效导磁率比所述第一电感器用磁性构件的有效导磁率以及所述第二电感器用磁性构件的有效导磁率中的任一者都高，构成所述变压器用磁性构件的变压器用磁性材料的饱和磁通量密度比构成所述第一电感器用磁性构件的第一电感器用磁性材料的饱和磁通量密度以及构成所述第二电感器用磁性构件的第二电感器用磁性材料的饱和磁通量密度中的任一者都低。4.根据权利要求3所述的复合平滑电感器，其特征在于，基于被蓄积于所述耦合变压器的能量的磁通量密度为构成所述变压器用磁性构件的变压器用磁性材料的饱和磁通量密度的50％以下。5.根据权利要求3或权利要求4所述的复合平滑电感器，其特征在于，所述变压器用磁性构件的有效导磁率为1000以上且3500以下，所述第一电感器用磁性构件的有效导磁率以及所述第二电感器用磁性构件的有效导磁率为15以上且120以下。6.根据权利要求3至权利要求5中的任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤本三直，今野幸男，
申请(专利权)人：阿尔卑斯电气株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP