紧凑型耦合电感器制造技术

提供了一种具有改进特性的紧凑型耦合电感器。耦合电感器包括基部与顶部之间的共享腿部和基部与顶部之间的两个中心腿部，以及第一中心腿部和/或第二中心腿部中的第一竖直间隙。隙。隙。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】紧凑型耦合电感器


[0001]本专利技术涉及耦合电感器的领域，具体是可在电压转换器中(例如在DC
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DC转换器中)使用的磁耦合电感器。

技术介绍

[0002]DC
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DC转换器可用于将第一DC电压电平转换为第二DC电压电平。第二DC电压电平可低于或高于第一电压电平。
[0003]通常，DC
‑
DC电压转换器应与高功率应用兼容，应以高功率效率工作，并且应具有较小的空间尺寸。通过减少诸如芯损耗的损耗，可获得高功率效率。
[0004]此外，在输出端口处提供的电压纹波应尽可能小。
[0005]从美国专利7,612,640B2和从美国专利6,362,986B1中已知例如用于DC
‑
DC转换器应用的耦合电感器。
[0006]然而，除了上述目的之外，还期望具有带附加改进的特征的转换器。特别地，期望具有基于转换器的磁活性构件的改进磁特性的转换器。

技术实现思路

[0007]为此，提供了根据独立权利要求1的耦合电感器。从属权利要求提供了优选实施例。
[0008]耦合电感器包括基部和顶部。此外，耦合电感器包括基部与顶部之间的共享腿部、基部与顶部之间的第一中心腿部以及基部与顶部之间的第二中心腿部。另外，耦合电感器包括第一中心腿部中的第一竖直间隙和/或第二中心腿部中的第一间隙。此外，耦合电感器包括第一线圈和第二线圈。第一线圈围绕第一中心腿部缠绕。第二线圈围绕第二中心腿部缠绕。共享腿部布置在中心腿部之间。
[0009]第一线圈和第二线圈可电连接或联接到对应的DC
‑
DC转换器的其它电路元件。耦合电感器的对应中心腿部建立用于传导与对应线圈相关联的磁通量的磁芯。
[0010]基部和顶部的至少部分建立了另外的通量传导节段，从而提供改进的磁通量传导。中心腿部使其对应的线圈围绕中心腿部的材料缠绕，使得中心腿部基本上布置在对应线圈的中心中。
[0011]共享腿部建立了磁通量传导路径，其可用于与不同线圈相关联的磁通量。因此，对应的传导路径由不同的线圈“共享”。
[0012]耦合电感器的基部、腿部和顶部堆叠，使得腿部在竖直方向上布置在基部上或在其上方，而顶部在竖直方向上布置在腿部上方。竖直方向平行于Z轴，并且垂直于XY平面。
[0013]中心腿部和共享腿部彼此并排布置在耦合电感器的基部上，使得共享腿部在XY平面内在水平方向上布置在至少两个中心腿部之间。
[0014]所描述的耦合电感器使其漏电感可调整。具体地，可通过腿部的横截面的空间尺寸和至少一个间隙的竖直高度来调整漏电感。
[0015]此外，所描述的耦合电感器提供减少的边缘损耗。边缘损耗由未包含在腿部中(例如在共享腿部中)并且延伸到线圈的传导材料中的磁通量引起。
[0016]此外，所描述的耦合电感器可设有改进的磁耦合。具体地，可通过选择诸如腿部的横截面和/或一个或多个间隙的高度的对应参数来改进耦合。
[0017]因此，与已知的耦合电感器相比，提供了一种具有可调整的漏电感、具有减少的边缘损耗并且具有改进的磁耦合的耦合电感器。因此，对应的DC
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DC转换器可提供改进的电气特性，诸如在减小的空间尺寸下提高的功率效率。因此，提供了改进的又进一步小型化的耦合电感器。
[0018]耦合电感器可能包括第一中心腿部中的第一竖直间隙和第二中心腿部中的第一竖直间隙。
[0019]在第一中心腿部和第二中心腿部中的每一个中提供竖直间隙提供了相对于磁通量的路径的对称构造的可能性。两个腿部中的竖直间隙可具有相等的高度。然而，两个腿部中的间隙的高度也可能不同。
[0020]然后，提供了调整磁通量、具体是磁通量的路径的附加自由度。可调整间隙的空间尺寸，从而可调整漏电感、耦合或边缘损耗。此外，可能提供尺寸，使得这些参数中的两个或甚至三个的组合得到改进的。
[0021]对于各腿部竖直间隙的高度与基部和顶部之间的距离之间的比率可能在0％与80％之间。0.5％至1.5％的比率(例如1.0％)是优选的比率。
[0022]与其它比率相比，这种大小的比率的特殊效果是显著改进的磁耦合。
[0023]在这方面，基部与顶部之间的距离基本上等于腿部在竖直方向上的长度。
[0024]为了简单起见，间隙的竖直高度包括在腿部的长度内，因为腿部中的间隙视为腿部的部分，但间隙显然不包含腿部的任何材料。
[0025]提供竖直间隙的高度与基部和顶部之间的距离之间的比率(即竖直间隙的高度与腿部的长度之间的比率)提供了用于优化耦合电感器的磁特性的方便参数。
[0026]耦合电感器可能进一步包括共享腿部中的竖直间隙。
[0027]通过在共享腿部中提供间隙，提供了另一个自由度来优化耦合电感器的磁通量以改进耦合电感器的磁特性。
[0028]具体地，可能提供中心腿部中的一个或多个间隙的高度与共享腿部中的一个或多个间隙的高度的优选比率作为用于优化耦合电感器的磁行为的方便参数。
[0029]中心腿部中的间隙的高度之和与共享腿部中的间隙的高度之和之间的比率可在0.01％与50％之间，例如1％、5％、10％、20％或40％。对应地，耦合电感器可能包括中心腿部中的一个或多个附加竖直间隙。
[0030]另外，耦合电感器可能包括共享腿部中的一个或多个附加竖直间隙。
[0031]对于各腿部(即对于各中心腿部或对于各共享腿部)提供多于一个间隙，而不是单个较大的间隙，建立了易于实现的减少边缘损耗的可能性。
[0032]如上所述，边缘损耗由离开所提供的通量传导路径并且进入相邻线圈的传导材料的磁通量引起。
[0033]通过将空间区域分布在更多数目的间隙上，通量进入相邻线圈的传导材料的总体积减小，并且对对应线圈中的电流的对应不利影响减小。
[0034]共享腿部的数目不限于一个。而是，耦合电感器可包括一个或多个附加共享腿部。共享腿部布置在中心腿部之间。
[0035]另外，中心腿部的数目不限于两个。而是，中心腿部的数目可大于两个。特别地，中心腿部的数目可为3、4、5、6、7、8、9、10或更多。然而，优选的是，中心腿部的数目是偶数，例如2、4、6、8、10或更大的偶数。提供偶数个中心腿部提供了电连接围绕中心腿部缠绕的对应线圈的可能性，从而提供交错切换。具有并联电连接的线圈的DC
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DC转换器提供了转换器的增加的功率容量的提供。提供交错切换(即一对线圈中的每一个之间的180
°
相移)可基本上有助于减少输出电压纹波。
[0036]这样的多相交错应用可在每个相中使用单个功率电感器来减少输出电压纹波。线圈之间的电感耦合进一步减少了中心腿部中的磁通量，以导致较低的磁损耗和提高的功率效率。每个中心腿部和每个共享腿部可能在基部与顶部之间的特定竖直位置处具有横截面。中心腿部的特定竖直位置(即高度)处的对应横截面可小于共享腿部的相同高度处的横截面。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种耦合电感器，其包括
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基部和顶部，
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所述基部与所述顶部之间的共享腿部，
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所述基部与所述顶部之间的第一中心腿部和所述基部与所述顶部之间的第二中心腿部，
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所述第一中心腿部中的第一竖直间隙和/或所述第二中心腿部中的第一间隙，
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第一线圈和第二线圈，其中，
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所述第一线圈围绕所述第一中心腿部缠绕，
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所述第二线圈围绕所述第二中心腿部缠绕，
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所述共享腿部布置在所述中心腿部之间。2.根据前一项权利要求所述的耦合电感器，其包括所述第一中心腿部中的第一竖直间隙和所述第二中心腿部中的第一竖直间隙。3.根据前述权利要求中的一项所述的耦合电感器，其中，所述竖直间隙的高度与所述基部和所述顶部之间的距离之间的比率在0％与80％之间。4.根据前述权利要求中的一项所述的耦合电感器，其进一步包括所述共享腿部中的竖直间隙。5.根据前述权利要求中的一项所述的耦合电感器，其中，所述中心腿部中的竖直间隙的高度之和与所述共享腿部中的竖直间隙的高度之和之间的比率在0.01％与50％之间。6.根据前述权利要求中的一项所述的耦合电感器，其包括所述中心腿部中的一个或多个附加竖直间隙。7.根据前述权利要求中的一项所述的耦合电感器，其包括所述共享腿部中的一个或多个附加竖直间隙。8.根据前述权利要求中的一项所述的耦合电感器，其进一步包括具有对应附加线圈的附加中心腿部。9.根据前述权利要求中的一项所述的耦合电感器，其进一步包括布置在所述中心腿部之间的一个或多个附加共享腿部。10.根据前述权利要求中的一项所述的耦合电感器，其中，所述中心腿部的数目为N，其中N＝2、4、6、8、10或更大的偶数。11.根据前述权利要求中的一项所述的耦合电感器，其中，
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每个...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：TDK电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：