一种二维电感制造技术

本实用新型专利技术提供了一种二维电感。所述二维电感包括电路板、多匝第一线圈及多匝第二线圈。所述电路板包括至少两个电路层，并设有连通至少两个所述电路层的多个过孔。所述多匝第一线圈设于所述电路板的第一电路层。所述第一线圈的第一端连接所述二维电感的输入端，而其第二端连接所述过孔。各所述第一线圈具有不同的第一长度。所述多匝第二线圈设于所述电路板的第二电路层。所述第二线圈的第一端经由所述过孔连接对应的第一线圈，而其第二端连接所述二维电感的输出端。各所述第二线圈具有不同的第二长度，以使各所述第二线圈的第二长度与其连接的第一线圈的第一长度之和趋同。连接的第一线圈的第一长度之和趋同。连接的第一线圈的第一长度之和趋同。

【技术实现步骤摘要】
一种二维电感


[0001]本技术涉及电力电子
，尤其涉及一种二维电感，以及一种二维电感的制备方法。

技术介绍

[0002]传统的绕线电感需要在支架上缠绕大量线圈来产生所需的电感值，存在体积大、重量大、空间利用率低、散热面积小和加工效率低等缺陷。为了克服这些缺陷，本领域提出了一些平面布线式的二维电感的在先技术，能够有效减小电路系统的体积和重量，并提升电感元件的加工效率。
[0003]然而，这种二维电感的设计会进一步带来电磁热耦合的问题。例如，在高频电路的应用场景下，二维电感的线圈内部会发生明显的涡流效应，导致电流仅仅分布在导线的表面，从而增加电感元件的电阻损耗并降低其电感值。尤其是针对导电性更好的铜质导线，其集肤深度更小，集肤效应更加严重。又例如，现有的平面布线式的二维电感普遍存在外圈导线长而内圈导线短的现象，使得内圈导线电阻小于外圈导线电阻，从而使绝大部分电流都集中在最内侧的线圈，并造成内圈导线温升严重的问题。这些问题都严重限制了二维电感在高频、大电流等场景下的应用与推广。
[0004]为了克服现有技术存在的上述缺陷，本领域亟需一种二维电感，用于抑制高频场景下的集肤效应，并提升二维电感的内外圈导线的发热均匀性。

技术实现思路

[0005]以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之前序。
[0006]为了克服现有技术存在的上述缺陷，本技术提供了一种二维电感，以及一种二维电感的制备方法，能够抑制高频场景下的集肤效应，并提升二维电感的内外圈导线的发热均匀性。
[0007]具体来说，根据本技术的第一方面提供的上述二维电感包括电路板、多匝第一线圈及多匝第二线圈。所述电路板包括至少两个电路层，并设有连通至少两个所述电路层的多个过孔。所述多匝第一线圈设于所述电路板的第一电路层。所述第一线圈的第一端连接所述二维电感的输入端，而其第二端连接所述过孔。各所述第一线圈具有不同的第一长度。所述多匝第二线圈设于所述电路板的第二电路层。所述第二线圈的第一端经由所述过孔连接对应的第一线圈，而其第二端连接所述二维电感的输出端。各所述第二线圈具有不同的第二长度，以使各所述第二线圈的第二长度与其连接的第一线圈的第一长度之和趋同。
[0008]进一步地，在本技术的一些实施例中，所述二维电感的输入端设于所述第一
电路层的外围区域，所述二维电感的输出端设于所述第二电路层的外围区域，所述多个过孔设于所述第一电路层及所述第二电路层的中心区域。所述多匝第一线圈由外向内并列分布，并沿顺时针或逆时针方向螺旋向内延伸至所述多个过孔，所述多匝第一线圈的第一长度由外向内依次递减。所述多匝第二线圈由内向外并列分布，并沿顺时针或逆时针方向螺旋向外延伸至所述二维电感的输出端，所述多匝第二线圈的第二长度由内向外依次递增。
[0009]进一步地，在本技术的一些实施例中，所述多匝第一线圈和/或所述多匝第二线圈中还包括蛇形走线结构，用于进一步趋同各所述第二线圈的第二长度与其连接的第一线圈的第一长度之和。
[0010]进一步地，在本技术的一些实施例中，所述过孔穿透所述电路板，所述第一电路层设于所述电路板的正面，所述第二电路层设于所述电路板的反面。或者，所述第一电路层及所述第二电路层均设于所述电路板的正面，所述过孔在所述电路板的正面连通所述第一电路层及所述第二电路层。或者，所述第一电路层及所述第二电路层均设于所述电路板的反面，所述过孔在所述电路板的反面连通所述第一电路层及所述第二电路层。
[0011]进一步地，在本技术的一些实施例中，所述第一线圈和/或所述第二线圈是经由PCB印刷技术打印在所述电路板上的刻制导线。
[0012]此外，根据本技术的第二方面提供的上述二维电感的制备方法包括以下步骤：准备电路板；在所述电路板的第一电路层制备多匝第一线圈，使各所述第一线圈的第一端并联连接所述二维电感的输入端，其中，各所述第一线圈具有不同的第一长度；在所述多匝第一线圈的第二端开设多个过孔，以连通所述电路板的所述第一电路层及第二电路层；以及在所述第二电路层制备多匝第二线圈，使各所述第二线圈的第一端分别经由对应的过孔连接对应的第一线圈，使各所述第二线圈的第二端并联连接所述二维电感的输出端，并使各所述第二线圈具有不同的第二长度，以趋同各所述第二线圈的第二长度与其连接的第一线圈的第一长度之和。
[0013]进一步地，在本技术的一些实施例中，所述二维电感的输入端设于所述第一电路层的外围区域，所述二维电感的输出端设于所述第二电路层的外围区域，所述多个过孔设于所述第一电路层及所述第二电路层的中心区域。所述在所述电路板的第一电路层制备多匝第一线圈，以及所述在所述第二电路层制备多匝第二线圈的步骤包括：将所述多匝第一线圈由外向内并列分布，并沿顺时针或逆时针方向螺旋向内延伸至所述多个过孔，以使所述多匝第一线圈的第一长度由外向内依次递减；以及将所述多匝第二线圈由内向外并列分布，并沿顺时针或逆时针方向螺旋向外延伸至所述二维电感的输出端，以使所述多匝第二线圈的第二长度由内向外依次递增。
[0014]进一步地，在本技术的一些实施例中，所述在所述电路板的第一电路层制备多匝第一线圈，和/或所述在所述第二电路层制备多匝第二线圈的步骤还包括：在所述多匝第一线圈和/或所述多匝第二线圈中设计蛇形走线结构，以进一步趋同各所述第二线圈的第二长度与其连接的第一线圈的第一长度之和。
[0015]进一步地，在本技术的一些实施例中，所述在所述电路板的第一电路层制备多匝第一线圈，和/或所述在所述第二电路层制备多匝第二线圈的步骤包括：根据所述二维电感的目标工作频率及线圈材料的电磁参数，确定所述线圈的宽度；以及根据所述二维电感的目标尺寸以及所述线圈的宽度及加工精度，确定所述线圈的匝数和/或各所述线圈之
间的间隙宽度。
[0016]进一步地，在本技术的一些实施例中，所述根据所述二维电感的目标尺寸以及所述线圈的宽度及加工精度，确定所述线圈的匝数和/或各所述线圈之间的间隙宽度的步骤包括：根据所述线圈的加工精度，确定预设间隙宽度；根据所述二维电感的目标尺寸、所述线圈的宽度及所述预设间隙宽度，确定所述线圈的匝数；以及根据所述二维电感的目标尺寸、所述线圈的宽度及所述线圈的匝数，修正各所述线圈之间的间隙宽度。
附图说明
[0017]在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本技术的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。
[0018]图1示出了根据本技术的一些实施例提供的二维电感的制备方法的流程示意图。
[0019]图2示出了根据本技术的一些实施例提供的二维电感的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二维电感，其特征在于，包括：电路板，包括至少两个电路层，并设有连通至少两个所述电路层的多个过孔；多匝第一线圈，设于所述电路板的第一电路层，其中，所述第一线圈的第一端连接所述二维电感的输入端，而其第二端连接所述过孔，各所述第一线圈具有不同的第一长度；以及多匝第二线圈，设于所述电路板的第二电路层，其中，所述第二线圈的第一端经由所述过孔连接对应的第一线圈，而其第二端连接所述二维电感的输出端，各所述第二线圈具有不同的第二长度，以使各所述第二线圈的第二长度与其连接的第一线圈的第一长度之和趋同。2.如权利要求1所述的二维电感，其特征在于，所述二维电感的输入端设于所述第一电路层的外围区域，所述二维电感的输出端设于所述第二电路层的外围区域，所述多个过孔设于所述第一电路层及所述第二电路层的中心区域，所述多匝第一线圈由外向内并列分布，并沿顺时针或逆时针方向螺旋向内延伸至所述多个过孔，所述多匝第一线圈的第一长度由外向内依次递减，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王梓杨，赵晖，邱剑，刘克富，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：新型
国别省市：