[发明专利]电源模块及多绕组电感

说明书

本发明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三个磁柱。绕组组件包括交叉设置的第一、第二绕组，各个绕组分别包含第一、第二和第三部分。第一磁柱设置在第一绕组的第一部分和第二绕组的第一部分之间；第二磁柱设置在第一绕组的第一部分和第二绕组的第三部分的一侧；第三磁柱设置在第一绕组的第三部分和第二绕组的第三部分之间。第一、第二绕组的第一部分延伸至磁芯的第一表面并形成电感的第一、第三引脚；第一、第二绕组的第三部分延伸至磁芯的第二表面并形成电感的第二、第四引脚。磁芯的第一表面和第二表面相对设置。

技术领域

本发明涉及一种电源模块及多绕组电感。

背景技术

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。

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。

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。

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。

发明内容

本发明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。

根据本发明的一个方面，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。

根据本发明的一实施方式，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。

根据本发明的一实施方式，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。