单相表面安装摆动电感器部件和制造方法技术

电感器部件包括配置为与电路板建立表面安装连接的单个导电线圈。磁芯结构接收并包围单个导电线圈的第一腿部和第二腿部，第一物理间隙和第二物理间隙分别形成在磁芯结构中，并被定位成分别与在细长的第一腿部或第二腿部中的仅一个中流动的电流生成的磁通路径相交。凭借这对物理间隙，电感器部件作为具有多个电感滚降梯级的摆动型电感器部件操作。感滚降梯级的摆动型电感器部件操作。感滚降梯级的摆动型电感器部件操作。

【技术实现步骤摘要】
单相表面安装摆动电感器部件和制造方法


[0001]本专利技术的领域总地涉及表面安装电磁部件组件及其制造方法，更具体地，涉及高电流、单相、摆动型表面安装摆动电感器部件及其制造方法。

技术介绍

[0002]已知电磁电感器部件利用电流和磁场在电路中提供期望的效果。电流流过电感器部件中的导体会生成可以集中在磁芯中的磁场。磁场又可以存储能量和释放能量、消除电气和电子装置的电力线和信号线中的不期望的信号分量和噪声，或者以其他方式过滤信号以提供期望的输出。
[0003]电路板应用中增加的功率密度导致对电感器解决方案的进一步需求，以提供具有期望性能的封装尺寸变小的电源。摆动型电感器部件是已知的，其理想地以随电流负载在多个滚降梯级中变化的电感操作，因此相对于以单步电感滚降特性操作的其他非摆动型电感器部件，在某些应用中提供性能优势。然而，传统的摆动型电感器解决方案在某些方面存在缺陷，因此需要改进。
附图说明
[0004]参考以下附图描述非限制性和非穷举性实施例，其中除非另有说明，否则在各个附图中相同的附图标记指代相同的部件。
[0005]图1是根据本专利技术的单相摆动电感器部件的第一示例性实施例的透视图。
[0006]图2是图1所示的单相摆动电感器部件的分解图。
[0007]图3是图1和图2所示的磁芯结构的俯视图。
[0008]图4是图3所示的磁芯结构的第一示例性替代磁芯结构的俯视图。
[0009]图5是图3所示的磁芯结构的第二示例性替代磁芯结构的俯视图。
[0010]图6是图3所示的磁芯结构的第三示例性替代磁芯结构的俯视图。
[0011]图7是根据本专利技术的单相摆动电感器部件的第二示例性实施例的透视图。
[0012]图8是图7所示的单相摆动电感器部件的分解图。
[0013]图9是图7和图8所示的单相摆动电感器部件的磁芯结构的俯视图。
[0014]图10是图9所示的磁芯结构的第一示例性替代磁芯结构的俯视图。
[0015]图11是图9所示的磁芯结构的第二示例性替代磁芯结构的俯视图。
[0016]图12是图9所示的磁芯结构的第三示例性替代磁芯结构的俯视图。
[0017]图13是图9所示的磁芯结构的第四示例性替代磁芯结构的俯视图。
[0018]图14是根据本专利技术的摆动电感器的电感滚降特性的梯级的第一示例性图示。
[0019]图15是根据本专利技术的摆动电感器的电感滚降特性的梯级的第二示例性图示。
具体实施方式
[0020]在各种电力系统应用中非常需要更强大和高性能的电源，包括但不限于最先进的
电信和计算(数据中心、云等)应用。在中低电源(低于40安培)的情况下，相对于更复杂和更昂贵的多相电源，单相电源架构可能是优选的。对于最新的处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)和云计算系统，需要更高级别的功率和更高的性能。因此需要用于诸如服务器等的高电流计算应用的新电源模块，但是它们的实现至少部分地受到电源操作中所需的常规磁性部件的限制。因此，有利地需要创新的单相电感器设计来实现高性能单相电源的期望的性能标准，以满足市场需求。
[0021]对于表面安装电感器部件制造商而言，挑战是提供电感器部件以最小化电感器部件在电路板上占据的面积(有时称为部件“占用面积”)和/或最小化在垂直于电路板平面的方向上测量的部件高度(有时称为部件“轮廓”)。通过减小电感器部件的占用面积和轮廓，可以减小用于电子装置的电路板组件的尺寸和/或可以增加电路板上的组件密度，这允许减小电子装置本身的尺寸或具有同等尺寸的装置的增强的功能。然而，在竞争激烈的市场中，以具有成本效益的方式使电子部件小型化给电子部件制造商带来了许多实际挑战。由于电子装置需要大量的电感器部件，在不牺牲性能的情况下降低制造电感器部件的成本已成为电子部件制造商的重要实际利益。
[0022]通常，每一代电子装置不仅需要更小，而且需要提供增加的功能特征和能力。因此，电子装置必须是越来越强大的装置。对于某些类型的部件，例如可以除其他之外提供能量存储和调节能力的电磁电感器部件，在满足不断增加的功率需求的同时继续减小已经非常小的电感器部件的尺寸，已证明与一般命题一样具有挑战性，对某些应用尤其具有挑战性。
[0023]在一些情况下，单相电感器部件期望以低电感和高电感操作以单独用于快速负载瞬态响应、高DC偏置电流电阻和高效率。随着电感器尺寸的不断减小，实现高初始电感和高DC偏置电流电阻以及传统的单步电感下降特性(有时称为电感滚降,inductance roll off)变得越来越具有挑战性。
[0024]已知摆动型电感器部件可自调节以在功率转换器应用中实现瞬态性能、DC偏置电流电阻和效率之间的最佳折衷。不同于其他类型的电感器部件，部件的电感在预定饱和点以单一方式滚降，摆动型电感器可在全饱和点和部分饱和点操作，分别具有不同和最佳的电感滚降特性，以更灵活地满足特定应用的需要。具体地，摆动型电感器部件可以包括在某些电流负载下几乎可以在磁饱和下操作的磁芯。摆动磁芯的电感在相对较小的电流范围内达到最大值，而对于另一范围的相对较高的电流，电感改变或摆动到较低值。单相摆动型电感器及其多级电感滚降特性可以避免功率转换器应用中其他类型的电感器部件的局限性，但往往难以在所需的占用面积上经济地制造并同时仍然提供期望的性能。因此需要改进单相摆动型电感器部件。
[0025]单相、表面安装、摆动型电感器部件的示例性实施例在下文中描述，与现在使用的常规单相电感器部件相比，它们可以在更高电流、更高功率的电路中更有效地执行。单相电感器部件组件的示例性实施例还可以以相对低的成本和简化的制造工艺和技术制造。还促进了单相电感器的示例性实施例的期望小型化，以提供具有更小封装尺寸、但在高电流应用中的能力得到提高的表面安装电感器部件。在下面的描述中，方法方面将部分是显而易见的，部分是明确讨论的。
[0026]图1
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3示出了根据本专利技术的单相摆动电感器部件100的第一示例性实施例。部件
100包括在两个分立的芯件104、106中制造的磁芯结构102，每个芯件分别接收和包含单个导电线圈108的一部分，该导电线圈108可以表面安装到电路板110。电路板110和摆动电感器部件100定义了包括在电子装置中的电源电路的一部分。在预期的实施例中，电路板110上的电源电路可以实现单相电源架构，包括连接到摆动电感器部件100的线圈108的功率转换器。更具体地，摆动电感器部件100可以通过电路板110连接到单相功率转换器的输出。
[0027]可替代地，在另一个预期的实施例中，摆动电感器部件100可以连接到多相电力系统和多相电力系统转换器的一相并且仅连接到一相。因此，就本说明书而言，“单相”摆动电感器部件将意味着摆动电感器部件包括一个且仅一个导电线圈108，该导电线圈108可通过电路板110连接至电源的仅一相。因此，这样的“单相”摆动电感器部件100与具有多于一个导电线圈(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于在电路板上实现的电源电路的电感器部件，所述电感器部件包括：单个导电线圈，被配置为与所述电源电路的单相建立表面安装连接，所述单个导电线圈包括各自具有矩形横截面的细长的第一腿部和第二腿部，并且所述细长的第一腿部和第二腿部进一步被间隔开但大致彼此平行延伸；以及磁芯结构，接收并包围所述单个导电线圈的细长的第一腿部和第二腿部中的每一个，所述磁芯结构由邻接所述电路板的底壁、在所述底壁上方延伸并与所述细长的第一腿部和第二腿部间隔开的多个外侧壁、以及在所述底壁上方延伸同时邻近并围绕相应的细长的第一腿部和第二腿部的多个内侧壁限定；其中，第一物理间隙和第二物理间隙分别形成于所述磁芯结构中，所述第一物理间隙和所述第二物理间隙中的每一个不完全地延伸穿过相对的一对外侧壁或相对的一对内侧壁中的相应一个，并且所述第一物理间隙和所述第二物理间隙中的每一个被定位成分别与在所述细长的第一腿部或第二腿部中的仅一个中流动的电流生成的磁通路径相交；其中，凭借所述第一物理间隙和所述第二物理间隙，所述电感器部件作为具有多个电感滚降梯级的摆动型电感器部件操作。2.根据权利要求1所述的电感器部件，其中，所述第一物理间隙和所述第二物理间隙是所述磁芯结构中存在的仅有的物理间隙。3.根据权利要求1所述的电感器部件，其中，所述第一物理间隙和所述第二物理间隙分别形成在相对的一对外侧壁中。4.根据权利要求1所述的电感器部件，其中，所述第一物理间隙和所述第二物理间隙分别形成在相对的一对内侧壁中。5.根据权利要求1所述的电感器部件，其中，所述细长的第一腿部和第二腿部的矩形横截面包括长边和短边，并且其中，所述第一物理间隙和所述第二物理间隙是平行于所述磁芯结构的横截面中的长边延伸的细长凹槽。6.根据权利要求1所述的电感器部件，其中，所述细长的第一腿部和第二腿部的矩形横截面包括长边和短边，并且其中，所述第一物理间隙和所述第二物理间隙是垂...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜毅鹏，周邓燕，
申请(专利权)人：伊顿智能动力有限公司，
类型：发明
国别省市：