[发明专利]电感器器件和堆叠式电源拓扑

说明书

本公开的实施例涉及电感器器件和堆叠式电源拓扑。根据一个配置，电感器器件包括由多个不同类型的导磁材料制成的芯。电感器器件包括延伸穿过芯的导电路径。芯的导磁率的量值与相对于导电路径的距离相关。

技术领域

本公开的实施例涉及电感器器件和堆叠式电源拓扑。

背景技术

常规的切换式电源电路有时包括诸如电感器的能量存储部件来产生为负载供电的输出电压。例如，为了将输出电压的量值保持在期望范围内，控制器借助一个或多个电感器来控制输入电流的切换。

通常，常规电感器是包括导线或其他导电材料的部件，其形状为线圈或螺旋线，以增加通过相应电路路径的磁通量的量。将导线缠绕成多匝线圈增加了相应电感器部件中的相应磁通量线的数目，从而增加了磁场并因此增加了相应电感器部件的总电感。

发明内容

清洁能源(或绿色技术)的实现方式对于减少我们作为人类对环境的影响非常重要。一般来说，清洁能源包括用于减少能源消耗对环境的总体毒性的任何不断发展的方法和材料。

本公开包括以下观察：状态从绿色能源或非绿色能源接收的原始能源通常需要在其可以被用于为诸如服务器、计算机、移动通信设备、无线基站等的终端设备供电之前转换为适当的形式(诸如期望的AC电压、DC电压等)。在某些情况下，能量被存储在相应的一个或多个电池资源中。无论能源是来自绿色能源还是非绿色能源，期望最有效地利用此类系统提供的原始能源(诸如存储和后续分配)，以减少我们对环境的影响。本公开有助于减少我们的碳足迹并且经由更有效的能源转换来更好地利用能源。

例如，本公开包括以下观察：常规电感器部件(诸如被用于支持功率转换)适用于平面电路应用，其中电源电路板的相应平面表面被填充有多个不同的部件，这些部件进而经由平面表面上设置的电路迹线彼此耦合。这样的拓扑结构(在电源电路板中提供水平功率流)不可避免地使得难以创建紧凑、高效和大电流输出电源电路。

与常规技术相对地，本文的实施例提供了用于诸如功率转换的应用中的新颖且改善的电感器部件。例如，本文的实施例包括新颖的电感器器件、相应的用途、制造它们的方法等。

更具体地，本文的实施例包括新颖的电感器器件，电感器器件包括由多个不同类型的导磁材料制成的芯。电感器器件包括延伸穿过电感器器件的芯的导电路径。芯(围绕导电路径)的导磁率的量值与相对于导电路径的距离相关。

根据进一步的示例实施例，芯的导磁率根据距导电路径的径向距离而变化。

在又一示例实施例中，芯中的导磁材料的导磁率随着距导电路径的径向距离的增加而在量值上增加。

在更进一步的示例实施例中，芯包括相对于导电路径的多个同心材料层。多个同心导磁材料层包括第一同心材料层(在相对于导电路径的第一半径处)和第二同心材料层(在相对于导电路径的第二半径处)。第二同心材料层(诸如相对于导电路径的外层)具有比第一同心材料层更高的导磁率。在一个实施例中，第一同心材料层被设置在导电路径和第二同心材料层之间。

在进一步的示例实施例中，如本文所讨论的电感器器件的芯限制由流过导电路径的电流生成的磁通量。导磁材料的导磁率的量值可以是任何合适的一个或多个值。在一个非限制性示例实施例中，电感器器件的芯中的导磁材料的导磁率在30和150亨利/米之间，但是它可以是任何合适的值。

根据另一示例实施例，芯中的导磁率根据距导电路径的距离的变化基本上是线性的。例如，在一个实施例中，电感器器件的芯中的导磁材料的可变导磁率导致整个导磁材料的磁通量的磁密度基本相同，这基于通过导电路径从而产生磁通量的相应电流流动。

在进一步的示例实施例中，电感器器件的芯中的导磁材料包括第一导磁材料和第二导磁材料。第一导磁材料被制造为从导电路径径向向外延伸的一个或多个鳍状件。第二导磁材料填充在鳍状件之间的电感器器件的间隙(诸如，楔形物、填充物等)中。