功率转换模块及其磁性组件制造技术

本案涉及一种磁性组件，该磁性组件包含：磁芯组件，包含；第一磁柱至第四磁柱，第一与第三磁柱相对设置并位于第二及第四磁柱之间，第二与第四磁柱相对设置；第一绕线通道，包括第一部分形成于第一及第二磁柱之间，以及第二部分形成于第二及第三磁柱之间；第二绕线通道，包括第一部分形成于第一及第四磁柱之间，以及第二部分形成于第三及第四磁柱之间；第一绕组，部分设置于第一绕线通道的第一部分内，部分设置于第二绕线通道的第二部分内；以及第二绕组，部分设置于第二绕线通道的第一部分内，部分设置于第一绕线通道的第二部分内。本案还涉及一种功率转换模块。涉及一种功率转换模块。涉及一种功率转换模块。

【技术实现步骤摘要】
功率转换模块及其磁性组件


[0001]本案涉及一电力电子设备
，尤指一种功率转换模块及其磁性组件。

技术介绍

[0002]现代电力电子装置作为电力转换的重要组成部分，广泛应用于电力、电子、电机和能源行业。确保电力电子装置的长期稳定运行和提高电力电子装置的电能转换效率，一直是本领域技术人员的重要追求目标。
[0003]随着移动通信和云计算等技术的快速发展，大功率DC/DC功率转换模块在通信产品中亦已得到了广泛使用。由于产品的高功率化且倾向于小型化，对功率转换模块在转换效率和体积上提出了新的挑战。因此，如何给功率转换模块设计合理的结构和布局，提高其转换效率并减小其体积，更是本
的热点问题之一。
[0004]为了实现降低输出滤波器的体积和提高输出功率的优点，传统功率转换模块通常使用并联型电路架构，即包含至少两个并联连接的电源转换电路，例如包含并联连接的两个降压型(Buck)电源转换电路，且为了优化该些并联电路的输出电流的纹波特性，更利用磁集成技术让功率转换模块内的两个电源转换电路的该些电感形成磁集成的耦合关系，即两个电源转换电路的两个电感构成两相耦合的电感。
[0005]传统功率转换模块在磁集成技术中所使用的磁性组件包含两个绕组及磁芯，以通过两个绕组及磁芯的搭配形成两相耦合的电感。然而由于传统功率转换模块的磁性组件的两个绕组的绕制位置与绕制方式的关系，使得由其中的一绕组所构成的电感的输出端相对较接近功率转换模块的输出端子，而由另一绕组所构成的电感的输出端则相对较远离功率转换模块的输出端子，即两相耦合的电感的输出端与功率转换模块的输出端子的距离不一致，如此一来，将使得两相耦合的电感的等效直流串联电阻不对称，两相耦合的电感的电流不均，导致磁芯的边柱直流磁通大，进而容易引发磁芯的边柱的磁通饱和，不利于功率转换模块性能提升。
[0006]因此，如何发展一种功率转换模块及其磁性组件来解决现有技术所面临的问题，达到优化功率转换模块的目的，实为本领域极需面对的课题。

技术实现思路

[0007]本案的目的在于提供一种功率转换模块及其磁性组件，以解决传统功率转换模块的两相耦合的电感的输出端与功率转换模块的输出端子的距离不一致，使得两相耦合的电感的等效直流串联电阻不对称，两相耦合的电感的电流不均，进而造成E型磁芯的边柱的磁通容易饱和，不利于功率转换模块性能提升的缺失。
[0008]为达到前述目的，本案提供一种磁性组件，包含：磁芯组件，包含；第一磁柱；第二磁柱；第三磁柱，与第一磁柱相对设置；以及第四磁柱，与第二磁柱相对设置，其中第一磁柱及第三磁柱位于第二磁柱及第四磁柱之间；第一绕线通道，包括第一部分形成于第一磁柱及第二磁柱之间，以及第二部分形成于第二磁柱及第三磁柱之间；第二绕线通道，包括第一
部分形成于第一磁柱及第四磁柱之间，以及第二部分形成于第三磁柱及第四磁柱之间；第一绕组，第一绕组的输入端设置于第一绕线通道的第一部分内，第一绕组的输出端设置于第二绕线通道的第二部分内；以及第二绕组，第二绕组的输入端设置于第二绕线通道的第一部分内，第二绕组的输出端设置于第一绕线通道的第二部分内；其中第二磁柱的磁阻和第四磁柱的磁阻分别大于第一磁柱的磁阻与第三磁柱的磁阻。
[0009]为达到前述目的，本案另提供一种功率转换模块，包含：磁性组件，包含：磁芯组件，包含；第一磁柱；第二磁柱；第三磁柱，与第一磁柱相对设置；以及第四磁柱，与第二磁柱相对设置，其中第一磁柱及第三磁柱位于第二磁柱及第四磁柱之间；第一绕线通道，包括第一部分形成于第一磁柱及第二磁柱之间，以及第二部分形成于第二磁柱及第三磁柱之间；第二绕线通道，包括第一部分形成于第一磁柱及第四磁柱之间，以及第二部分部分形成于第三磁柱及第四磁柱之间；第一绕组，第一绕组的输入端设置于第一绕线通道的第一部分内，第一绕组的输出端设置于第二绕线通道的第二部分内；以及第二绕组，第二绕组的输入端设置于第二绕线通道的第一部分内，第二绕组的输出端设置于第一绕线通道的第二部分内，其中第二磁柱的磁阻和第四磁柱的磁阻分别大于第一磁柱的磁阻与第三磁柱的磁阻；以及两个功率器件，其中的一功率器件与第一绕组的输入端电连接，其中另一功率器件与第二绕组的输入端电连接。
[0010]为达到前述目的，本案又提供一种磁性组件，包含；印刷电路板，印刷电路板内置至少一绕组，且印刷电路板包含至少一贯穿孔，贯穿孔被该至少一绕组包围，且贯穿孔内填充磁粉材料，磁粉材料通过压合而在至少一贯穿孔内形成至少一第一磁柱
附图说明
[0011]图1A及图1B为本案第一优选实施例的功率转换模块在不同视角下的立体结构图；
[0012]图2A及图2B为图1A所示的功率转换模块在不同视角下的分解结构图；
[0013]图3A及图3B为图1A所示的本案的功率转换模块的磁性组件在不同视角下的分解结构图；
[0014]图4A及图4B为图1A所示的本案的功率转换模块的磁性组件在不同视角下的立体结构图；
[0015]图4C、图4D、图4E及图4F为导电体及第一、二、三和四连接部的结构示意图；
[0016]图4G为图3A所示的由主体层、导电体、第一绕组及第二绕组所构成的一体式结构的结构示意图；
[0017]图5为图3A所示的第一绕组及第二绕组的电流方向示意图；
[0018]图6为本案的功率转换模块对应的电路拓扑；
[0019]图7为本案第二优选实施例的功率转换模块的立体与部分透视结构图；
[0020]图8A及图8B为本案第三优选实施例的功率转换模块在不同视角下的立体结构图；
[0021]图9A及图9B为图8A所示的功率转换模块在不同视角下的分解结构图。
[0022]图10为本案第四优选实施例的磁性组件的分解结构图。
[0023]其中，附图标记说明如下：
[0024]1、1b、1c：功率转换模块
[0025]2：磁性组件
[0026]20：磁芯组件
[0027]21、21a：第一绕组
[0028]22、22a：第二绕组
[0029]200：第一磁柱
[0030]201：第二磁柱
[0031]202：第三磁柱
[0032]203：第四磁柱
[0033]204：第一绕线通道
[0034]205：第二绕线通道
[0035]D1、D2：直流电流的方向
[0036]L
0A
、L
0N
：电感
[0037]206：连通区
[0038]A：延伸线
[0039]26、26b：第一磁盖
[0040]27、26b：第二磁盖
[0041]30：主体层
[0042]40：导电体
[0043]401：第一连接部
[0044]402：第二连接部
[0045]403：第四连接部
[0046]404：第三连接部
[0047]31、520、60、8本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁性组件，包含：一磁芯组件，包含：一第一磁柱；一第二磁柱；一第三磁柱，与所述第一磁柱相对设置；一第四磁柱，与所述第二磁柱相对设置，其中所述第一磁柱及所述第三磁柱位于所述第二磁柱及所述第四磁柱之间；一第一绕线通道，包括一第一部分形成于所述第一磁柱及所述第二磁柱之间，以及一第二部分形成于所述第二磁柱及所述第三磁柱之间；以及一第二绕线通道，包括一第一部分形成于所述第一磁柱及所述第四磁柱之间，以及一第二部分形成于所述第三磁柱及所述第四磁柱之间；一第一绕组，所述第一绕组的一输入端设置于所述第一绕线通道的所述第一部分内，所述第一绕组的一输出端设置于位于所述第二绕线通道的所述第二部分内；以及一第二绕组，所述第二绕组的一输入端设置于位于所述第二绕线通道的所述第一部分内，所述第二绕组的一输出端设置于所述第一绕线通道的所述第二部分内；其中所述第二磁柱的磁阻和所述第四磁柱的磁阻分别大于所述第一磁柱的磁阻与所述第三磁柱的磁阻。2.如权利要求1所述的磁性组件，其中，所述第二磁柱的一气隙的长度和所述第四磁柱的一气隙的长度分别大于所述第一磁柱的的一气隙的长度与所述第三磁柱的一气隙的长度，且流过所述第一绕组的一直流电流的方向与流过所述第二绕组的一直流电流的方向相同。3.如权利要求1所述的磁性组件，其中，所述第二绕线通道经由一连通区与所述第一绕线通道连通，且所述第一绕组还部分设置于所述连通区内，使所述第一绕组经由所述连通区跨接于所述第一绕线通道及所述第二绕线通道，所述第二绕组更部分设置于所述连通区内，使所述第二绕组经由所述连通区跨接于所述第一绕线通道及所述第二绕线通道。4.如权利要求1所述的磁性组件，其中，所述第一绕组的输出端及所述第二绕组的输出端短路相接。5.如权利要求1所述的磁性组件，其中，所述第二磁柱与所述第四磁柱分别包括一气隙，所述第一磁柱与所述第三磁柱无气隙。6.如权利要求1所述的磁性组件，其中，所述磁芯组件还包含相对设置的一第一磁盖及一第二磁盖，所述第一磁柱、所述第二磁柱、所述第三磁柱及所述第四磁柱分别位于所述第一磁盖及所述第二磁盖之间。7.如权利要求6所述的磁性组件，其中，所述第一磁柱、所述第二磁柱、所述第三磁柱及所述第四磁柱中每一所述磁柱包括一气隙，其中所述第一磁柱、所述第二磁柱、所述第三磁柱及所述第四磁柱中每一所述磁柱的所述气隙位于对应所述磁柱的上方区域而与所述第一磁盖相邻、每一所述磁柱的所述气隙位于对应所述磁柱的下方区域而与所述第二磁盖相邻或每一所述磁柱的所述气隙位于对应所述磁柱的中间区域。8.如权利要求6所述的磁性组件，其中，所述磁性组件还包含：一主体层，包含一第一表面以及一第二表面，所述第一表面与所述第二表面为两相对
面，其中所述磁芯组件嵌设于所述主体层，且所述磁芯组件的所述第一磁盖相邻于所述第一表面，所述磁芯组件的所述第二磁盖相邻于所述第二表面；以及一导电体，嵌设于所述主体层的所述第一表面和所述第二表面之间，并至少部分外露所述第一表面或所述第二表面，且包含所述第一绕组及所述第二绕组。9.如权利要求8所述的磁性组件，其中，所述主体层的所述第一表面的高度高于所述磁芯组件的所述第一磁盖的一上表面，所述主体层的所述第二表面的高度低于磁芯组件的所述第二磁盖的一下表面。10.如权利要求1所述的磁性组件，其中，所述第一磁柱及所述第三磁柱的构成材料与所述磁芯组件的其余部分的构成材料相异。11.如权利要求10所述的磁性组件，其中，所述第一磁柱及所述第三磁柱的构成材料为铁氧体材料，所述磁芯组件的其余部分的构成材料为分布气隙的铁粉材料。12.如权利要求1所述的磁性组件，其中，流过所述第一绕组的一直流电流由所述第一绕组的所述输入端流入并由所述第一绕组的所述输出端流出，流过所述第二绕组的一直流电流由所述第二绕组的所述输入端流入并由所述第二绕组的所述输出端流出。13.如权利要求1所述的磁性组件，其中，跨接于所述第一绕组的所述输入端及所述输出端的一第一电压与跨接于所述第一绕组的所述输入端及所述输出端的一第二电压错相180
°
。14.如权利要求1所述的磁性组件，其中，所述第二磁柱和所述第四磁柱的截面积的和大于所述第一磁柱和所述第三磁柱的截面积的和。15.如权利要求1所述的磁性组件，其中，所述第二磁柱的截面积近似等于所述第四磁柱的截面积，而误差为
±
20％内。16.如权利要求1所述的磁性组件，其中，所述第一磁柱的截面积近似等于所述的第三磁柱的截面积，而误差为
±
20％内。17.如权利要求1所述的磁性组件，其中，所述两个绕组由两个铜条所构成，且所述两个铜条内嵌于所述磁芯组件内，或者所述两个绕组由内嵌在一印刷电路板里的铜条构成；或者在所述第一绕组及所述第二绕组的交叉位置，构成所述第一绕组及所述第二绕组的所述铜条依靠所述印刷电路板的一绝缘介质隔离；或者在所述第一绕组及所述第二绕组的非交叉的位置，所述印刷电路板的所述绝缘介质上的所述铜条和所述绝缘介质下的铜条依靠侧边电镀短接，形成所述第一绕组及所述第二绕组各自的所述输入端及所述输出端。18.如权利要求1所述的磁性组件，其中，所述磁芯组...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊雅红，崔俊国，钱黎涛，宿清华，
申请(专利权)人：台达电子工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：