电源模块及多绕组电感制造技术

本发明专利技术提出一种效率高的多绕组电感及电源模块。多绕组电感包括磁芯和绕组组件。磁芯包括两个相对设置的盖板和连接于两个盖板并按逆时针方向依次排列的四个磁柱。绕组组件包括第一、第二绕组，各个绕组分别包含第一、第二和第三部分。第一绕组的第一部分设置在第一、第二磁柱之间，第一绕组的第三部分设置在第三、第四磁柱之间，第二绕组的第一部分设置在第四、第一磁柱之间。第一、第二绕组的第一部分分别延伸至磁芯的第一表面并且在磁芯的第一表面形成多绕组电感的引脚。第一绕组和第二绕组为一具有宽度和厚度的扁平导线，厚度小于宽度，其中宽度平行于磁柱延伸方向。其中宽度平行于磁柱延伸方向。其中宽度平行于磁柱延伸方向。

【技术实现步骤摘要】
电源模块及多绕组电感


[0001]本专利技术涉及一种电源模块及多绕组电感。

技术介绍

[0002]近年来，随着数据中心、人工智能等技术等发展，中央处理器(CPU)、图形处理器(GPU)及各类集成芯片(IC)的工作速度越来越快，工作电流越来越大，给这些器件供电的电源模块例如电压调节模块(VRM)在功率密度、效率、动态性能等方面的要求越来越严苛，对VRM的设计提出了非常高的挑战。
[0003]在电压调节模块中，多绕组电感的体积往往是占比最高的，同时多绕组电感的感量也是直接影响整个VRM的效率和动态性能的主要因素。随着VRM功率密度的提高，体积的进一步缩小，VRM散热设计面临巨大的挑战，甚至已经成为VRM技术发展的瓶颈。
[0004]如图1所示，图1是中国专利申请CN107046366A公开的一种VRM的结构示意图。在图1所示的VRM结构中，作为热源的开关单元21设置在多绕组电感10的上方，多绕组电感的线圈13的一端设置在多绕组电感10的上表面，并与开关单元21连接，多绕组电感的线圈13的另一端设置在多绕组电感10的下表面，用于与负载连接。这样的设置使包含热源的开关单元21直接与上面的散热器(图中未示出)连接，从而最大化提升了VRM的散热能力。
[0005]在图1所示的结构中，其电感虽然满足上下双面同时出PIN的要求，然而，电感并不能实现反耦合。而反耦合电感技术可以提供较小的动态感量以满足高的动态性能；同时，反耦合电感可以提供较大的稳态感量以实现高效率。因此，电感在上下双面出PIN的基础上实现反耦合是VRM模块电源模块领域当前的一个设计热点与难点。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提出一种不但散热效果好而且有利于提升效率的多绕组电感以及电源模块。
[0007]根据本专利技术的一个方面，一种多绕组电感，包括磁芯和绕组组件。磁芯包括第一盖板、第二盖板和三个磁柱：所述第一盖板和所述第二盖板相对设置；所述三个磁柱包括第一磁柱、第二磁柱和第三磁柱，按逆时针方向依次排列，且每一磁柱的两端分别连接于所述第一盖板和所述第二盖板；绕组组件包括第一绕组和第二绕组；所述第一绕组和所述第二绕组分别包含第一部分、第二部分以及第三部分；其中，每一绕组的所述第一部分和所述第三部分通过所述第二部分连接；所述第一磁柱设置在所述第一绕组的第一部分和所述第二绕组的第一部分之间；所述第二磁柱设置在所述第一绕组的第一部分和所述第二绕组的第三部分的一侧；所述第三磁柱设置在所述第一绕组的第三部分和所述第二绕组的第三部分之间。其中，所述第一绕组的第一部分延伸至磁芯的第一表面并且在磁芯的第一表面形成电感的第一引脚，所述第三部分延伸至磁芯的第二表面并且在磁芯的第二表面形成电感的第二引脚；所述第二绕组的第一部分延伸至磁芯的第一表面并且在磁芯的第一表面形成电感的第三引脚，所述第三部分延伸至磁芯的第二表面并且在磁芯的第二表面形成电感的第四
引脚，磁芯的第一表面和第二表面相对设置。
[0008]根据本专利技术的一实施方式，所述第一绕组设有缺口或孔，所述第二绕组设有缺口或孔，所述第一绕组与所述第二绕组通过所述缺口或所述孔交叉设置，使得所述第一绕组的第二部分与所述第二绕组的第二部分重叠。
[0009]根据本专利技术的一实施方式，所述的多绕组电感还包括第四磁柱，所述第四磁柱的两端分别连接于所述第一盖板和所述第二盖板；并且所述第四磁柱设置在所述第一绕组的第三部分和所述第二绕组的第一部分的一侧。
[0010]根据本专利技术的一实施方式，所述第一磁柱、所述第一盖板、所述第三磁柱和所述第二盖板形成第一磁路；所述第一盖板、所述第二磁柱、所述第二盖板和所述第四磁柱形成第二磁路；所述第一磁路的总磁阻小于所述第二磁路的总磁阻。
[0011]根据本专利技术的一实施方式，所述第一磁柱、所述第一盖板、所述第三磁柱和所述第二盖板形成第一磁路；所述第一盖板、所述第二磁柱、所述第二盖板和所述第四磁柱形成第二磁路；所述第一磁路的总磁阻大于所述第二磁路的总磁阻。
[0012]根据本专利技术的一实施方式，所述第一磁柱、所述第一盖板、所述第三磁柱和所述第二盖板形成第一磁路；所述第一盖板、所述第二磁柱、所述第二盖板和所述第四磁柱形成第二磁路；所述第一磁路的总磁阻等于所述第二磁路的总磁阻。
[0013]根据本专利技术的一实施方式，所述第一磁路上的气隙之和小于所述第二磁路上的气隙之和。
[0014]根据本专利技术的一实施方式，所述第二磁柱和所述第四磁柱上至少部分磁性材料的磁导率低于所述第一磁柱和所述第三磁柱的磁性材料的磁导率。
[0015]根据本专利技术的一实施方式，所述磁芯由一种磁性材料形成，所述第一磁路的等效磁路长度与等效截面的比值小于所述第二磁路的等效磁路长度与等效截面的比值。
[0016]根据本专利技术的一实施方式，所述第一绕组和所述第二绕组为一具有宽度和厚度的扁平导线，所述厚度小于宽度，其中所述宽度平行于所述磁柱的延伸方向。
[0017]根据本专利技术的另一个方面，一种多绕组电感包括磁芯和绕组组件，磁芯包括第一盖板、第二盖板和四个磁柱；所述第一盖板和所述第二盖板相对设置；所述四个磁柱包括第一磁柱、第二磁柱、第三磁柱和第四磁柱，按逆时针方向依次排列，且每一磁柱的两端分别连接所述第一盖板和所述第二盖板；绕组组件至少包括第一绕组和第二绕组，所述第一绕组和所述第二绕组分别包含第一部分、第二部分以及第三部分。其中，每一绕组的所述第一部分和所述第三部分通过所述第二部分连接。所述第一绕组的第一部分设置在所述第一磁柱和所述第二磁柱之间，所述第一绕组的第三部分设置在所述第三磁柱和所述第四磁柱之间，所述第二绕组的第一部分设置在所述第四磁柱和所述第一磁柱之间，所述第二绕组的第三部分设置在所述第二磁柱和所述第三磁柱之间。其中，所述第一绕组的第一部分延伸至磁芯的第一表面并且在磁芯的第一表面形成电感的第一引脚；所述第二绕组的第一部分延伸至磁芯的第一表面并且在磁芯的第一表面形成电感的第三引脚，其中所述第一绕组和所述第二绕组为一具有宽度和厚度的扁平导线，所述厚度小于宽度，其中所述宽度平行于所述磁柱延伸方向。
[0018]根据本专利技术的一实施方式，所述第一绕组和所述第二绕组交叉设置。
[0019]根据本专利技术的一实施方式，其中所述第一绕组设有缺口或孔，所述第二绕组设有
缺口或孔，所述第一绕组与所述第二绕组通过所述缺口或所述孔交叉设置，使得所述第一绕组的第二部分与所述第二绕组的第二部分重叠。
[0020]根据本专利技术的一实施方式，所述第一绕组的所述第三部分延伸至磁芯的第二表面形成电感的第二引脚；所述第二绕组的所述第三部分延伸至磁芯的第二表面形成电感的第四引脚。
[0021]根据本专利技术的一实施方式，所述第一磁柱、所述第一盖板、所述第三磁柱和所述第二盖板形成第一磁路；所述第一盖板、所述第二磁柱、所述第二盖板和所述第四磁柱形成第二磁路；所述第一磁路的总磁阻小于或大于或等于所述第二磁路的总磁阻。
[0022]根据本专利技术的一实施方式，所述第一磁路上的气隙之和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多绕组电感，其特征在于，包括：磁芯，包括第一盖板、第二盖板和四个磁柱，所述第一盖板和所述第二盖板相对设置，所述四个磁柱包括第一磁柱、第二磁柱、第三磁柱和第四磁柱，按逆时针方向依次排列，且每一磁柱的两端分别连接所述第一盖板和所述第二盖板；和绕组组件，至少包括第一绕组和第二绕组，所述第一绕组和所述第二绕组分别包含第一部分、第二部分以及第三部分，其中，每一绕组的所述第一部分和所述第三部分通过所述第二部分连接；所述第一绕组的第一部分设置在所述第一磁柱和所述第二磁柱之间，所述第一绕组的第三部分设置在所述第三磁柱和所述第四磁柱之间，所述第二绕组的第一部分设置在所述第四磁柱和所述第一磁柱之间，所述第二绕组的第三部分设置在所述第二磁柱和所述第三磁柱之间，其中，所述第一绕组的第一部分延伸至磁芯的第一表面并且在磁芯的第一表面形成所述多绕组电感的第一引脚；所述第二绕组的第一部分延伸至磁芯的第一表面并且在磁芯的第一表面形成所述多绕组电感的第三引脚，其中，所述第一绕组和所述第二绕组为一具有宽度和厚度的扁平导线，所述厚度小于宽度，其中所述宽度平行于所述磁柱延伸方向。2.如权利要求1所述的多绕组电感，其特征在于，所述第一绕组和所述第二绕组交叉设置。3.如权利要求2所述的多绕组电感，其特征在于，所述第一绕组设有缺口或孔，所述第二绕组设有缺口或孔，所述第一绕组与所述第二绕组通过所述缺口或所述孔交叉设置，使得所述第一绕组的第二部分与所述第二绕组的第二部分重叠。4.如权利要求2所述的多绕组电感，其特征在于，所述第一绕组的所述第三部分延伸至磁芯的第二表面形成电感的第二引脚；所述第二绕组的所述第三部分延伸至磁芯的第二表面形成电感的第四引脚。5.如权利要求1所述的多绕组电感，其特征在于，所述第一磁柱、所述第一盖板、所述第三磁柱和所述第二盖板形成第一磁路；所述第一盖板、所述第二磁柱、所述第二盖板和所述第四磁柱形成第二磁路；所述第一磁路的总磁阻小于所述第二磁路的总磁阻。6.如权利要求1所述的多绕组电感，其特征在于，所述第一磁柱、所述第一盖板、所述第三磁柱和所述第二盖板形成第一磁路；所述第一盖板、所述第二磁柱、所述第二盖板和所述第四磁柱形成第二磁路；所述第一磁路的总磁阻大于所述第二磁路的总磁阻。7.如权利要求1所述的多绕组电感，其特征在于，所述第一磁柱、所述第一盖板、所述第三磁柱和所述第二盖板形成第一磁路；所述第一盖板、所述第二磁柱、所述第二盖板和所述第四磁柱形成第二磁路；所述第一磁路的总磁阻等于所述第二磁路的总磁阻。8.如权利要求5所述的多绕组电感，其特征在于，所述第一磁路上的气隙之和小于所述第二磁路上的气隙之和。9.如权利要求8所述的多绕组电感，其特征在于，所述四个磁柱各自包括第一部分和第二部分，所述磁芯包括第一组件和第二组件，其中，所述第一组件包括第一盖板和四个磁柱的第一部分，所述第二组件包括第二盖板和四个磁柱的第二部分组成，所述气隙设置于所述四个磁柱的第一部分和第二部分之间。
10.如权利要求8所述的多绕组电感，其特征在于，所述磁芯包括第一组件和第二组件，其中，第一组件包括所述四个磁柱以及所述第一盖板和第二盖板中两者之一，所述第二组件包括所述第一盖板和第二盖板中的两者中的另一个，所述气隙形成于所述两个组件之间。11.如权利要求8所述的多绕组电感，其特征在于，所述第二磁柱和所述第四磁柱设于所述第一盖板和所述第二盖板的相对的两侧，所述第二磁柱的气隙形成于所述第二磁柱与所述第一盖板和所述第二盖板之间，所述第四磁柱的气隙形成于所述第四磁柱与所述第一盖板和所述第二盖板之间。12.如权利要求11所述的多绕组电感，其特征在于，所述磁芯由两个U型组件和两个I型组件组成。13.如权利要求12所述的多绕组电感，其特征在于，所述U型组件由高磁导率的铁氧体材料组成；所述I型组件由低磁导率的粉芯类磁材料组成。14.如权利要求5所述的多绕组电感，其特征在于，所述第二磁柱和所述第四磁柱上至少部分磁性材料的磁导率低于所述第一磁柱...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明准，周锦平，周敏，洪守玉，陈庆东，
申请(专利权)人：台达电子企业管理上海有限公司，
类型：发明
国别省市：