CN107481833B - 一种薄膜耦合电感和电源转换电路 - Google Patents

一种薄膜耦合电感和电源转换电路 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供了一种薄膜耦合电感和电源转换电路,该薄膜耦合电感包括:薄膜磁芯,形成为具有两端开口的腔体结构;第一导体组和第二导体组,该第一导体组通入第一直流电流后产生的磁场与该第二导体组通入第二直流电流后产生的磁场经过矢量叠加后形成第一磁场和第二磁场,该第一磁场沿第一磁通回路分布,该第二磁场沿第二磁通回路分布;永磁体,位于该第一导体组和该第二导体组之间的区域,该永磁体产生沿该第一磁通回路分布的第三磁场和沿该第二磁通回路分布的第四磁场,其中,该第三磁场的方向与该第一磁场的方向相反,该第四磁场的方向与该第二磁场的方向相反,因而,有助于减少该薄膜耦合电感易达到饱和状态的可能性。

Description

一种薄膜耦合电感和电源转换电路
技术领域
本发明实施例涉及电路领域,并且更具体地,涉及一种薄膜耦合电感和电源转换电路。
背景技术
现有技术中,已知一种薄膜耦合电感为两相反耦合电感,该薄膜耦合电感包括薄膜磁芯以及被该薄膜磁芯包围的两个导体组,每个导体组包括至少一个导体。正常工作时,每个导体组通入的电流(或者说,每个导体组中的各个导体通入的电流经过矢量叠加后的电流)包括直流分量和交流分量,且该两个导体组中被通入的直流分量的大小相等且方向相反。相应地,每个导体组通入电流后产生的磁场是该电流的直流分量和该电流的交流分量共同产生的磁场,或者,该每个导体组通入电流后产生的磁场是由该电流的直流分量产生的磁场和该电流的交流分量产生的磁场经过矢量叠加后形成的磁场。
通常,该两相反耦合电感两端的电压是周期性变化的,且每个周期内的电压峰值不变,因而,通入每个导体组中的交流分量也是周期性变化,进而,使得该每个导体组通入交流分量后产生的磁场的磁感应强度也是呈周期性变化,且磁场的最大磁感应强度是不变的。但是,通入该每个导体组的直流分量是随着芯片的工作负载的变化而变化的:当芯片的工作负载较小时,通入该每个导体组的直流分量较小,相应地,使得该每个导体组通入直流分量后产生的磁场的磁感应强度较小;当芯片的工作负载较大时,通入该每个导体组的直流分量较大,相应地,使得该每个导体组通入直流分量后产生的磁场的磁感应强度较大。
虽然通入每个导体组的电流包括直流分量和交流分量,但是直流分量占据较大比例,因而,直流分量的变化对于导体组通电后产生的磁场的磁感应强度有着较大影响。尤其在直流分量较大时,虽然交流分量产生的磁场的最大磁感应强度不变,但是,较大的直流分量产生的磁场与交流分量产生的磁场经过矢量叠加后产生的磁场的磁感应强度增大,从而容易达到该薄膜耦合电感的饱和磁感应强度(一种情况是较大的直流分量产生的磁场的磁感应强度直接达到该薄膜耦合电感的饱和磁感应强度,另一种情况是虽然较大的直流分量产生的磁场的磁感应强度未达到该薄膜耦合电感的饱和磁感应强度,但是两种电流分量各自产生的磁场叠加后得到的磁场的磁感应强度到该薄膜耦合电感的饱和磁感应强度),从而导致磁导率接近为零,使得电感的感量急剧下降,电源转化电路中的电流激增,严重时甚至烧毁器件。
因而,需要提供一种技术,有助于减少该薄膜耦合电感的磁感应强度,从而减少该薄膜耦合电感易达到饱和磁感应强度的可能性。
发明内容
本发明实施例提供了一种薄膜耦合电感,可以有助于减少薄膜耦合电感的磁感应强度,增强该薄膜耦合电感的抗饱和能力。
第一方面,本发明实施例提供了一种薄膜耦合电感,所述薄膜耦合电感包括:
薄膜磁芯,形成为具有两端开口的腔体结构;
薄膜磁芯,形成为具有两端开口的腔体结构;
第一导体组和第二导体组,位于所述腔体结构的内部,所述第一导体组包括至少一个第一导体,所述第二导体组包括至少一个第二导体,所述第一导体组通入第一直流电流后产生的磁场与所述第二导体组通入第二直流电流后产生的磁场经过矢量叠加后形成第一磁场和第二磁场,所述第一磁场沿第一磁通回路分布,所述第二磁场沿第二磁通回路分布,所述第一磁通回路仅包围所述第一导体组,所述第二磁通回路仅包围所述第二导体组,所述第一直流电流和所述第二直流电流的大小相等且方向相反,所述第一直流电流的大小为所述第一导体组中各个第一导体通入的直流电流的大小的总和,且所述至少一个第一导体通入的直流电流的方向都相同,所述第二直流电流的大小为所述第二导体组中各个第二导体通入的直流电流的大小的总和,且所述至少一个第二导体通入的直流电流的方向相同;
永磁体,位于所述第一导体组和所述第二导体组之间的区域,所述永磁体产生沿所述第一磁通回路分布的第三磁场和沿所述第二磁通回路分布的第四磁场,
其中,所述第三磁场的方向与所述第一磁场的方向相反,所述第四磁场的方向与所述第二磁场的方向相反,所述第三磁场的磁感应强度与所述第一磁场的磁感应强度之间的差值小于所述第一磁场的磁感应强度,所述第四磁场的磁感应强度与所述第二磁场的磁感应强度的差值小于所述第二磁场的磁感应强度。
因而,本发明实施例的薄膜耦合电感,在该第一导体组与该第二导体组通入方向相反且大小相等的直流电流后分别产生的磁场的共同作用下,该薄膜耦合电感中的薄膜磁芯中分布有沿着第一磁通回路的第一磁场和沿着第二磁通回路的第二磁场,且通过在第一导体组与第二导体组之间的区域放置永磁体,使得该永磁体产生沿该第一磁通回路分布的第三磁场和沿该第二磁通回路分布的第四磁场,且该第三磁场的方向与该第一磁场的方向相反,该第四磁场的方向与该第二磁场的方向相反,且该第三磁场内的磁感应强度与该第一磁场内的磁感应强度之间的差值小于该第一磁场内的磁感应强度,该第四磁场内的磁感应强度与该第二磁场内的磁感应强度的差值小于该第二磁场内的磁感应强度,可以使得该永磁体产生的磁场与该两个导体组通入直流电流后产生的磁场经过矢量叠加后的磁场内的磁感应强度减少,有助于减小该薄膜耦合电感易达到饱和状态的可能性(即,提高了该薄膜耦合电感的抗饱和能力)
结合第一方面,在第一方面的第一种可能的实现方式中,所述第三磁场的磁感应强度小于或等于所述第一磁场的磁感应强度,且所述第四磁场的磁感应强度小于或等于所述第二磁场的磁感应强度。
结合第一方面,在第一方面的第二种可能的实现方式中,所述薄膜磁芯包括第一部分和第二部分,所述第一部分位于所述第二部分的一侧,所述第一部分包括第一端和第二端,所述第二部分面朝所述第一部分的表面包括相互隔离的第一区域和第二区域,其中,
所述第一端与所述第一区域相接触,或,所述第一端靠近所述第一区域且与所述第一区域之间存在间隔;
所述第二端与所述第二区域相接触,或,所述第二端靠近所述第二区域且与所述第二区域之间存在间隔。
结合第一方面,在第一方面的第三种可能的实现方式中,所述第一导体组、所述永磁体和所述第二导体组沿Y方向排布,所述Y方向与所述第二部分面朝所述第一部分的表面所在的平面平行,且所述Y方向与Z方向垂直,所述Z方向为沿所述薄膜磁芯的一端开口延伸至所述薄膜磁芯的另一端开口的方向。
这样,通过使得第一导体组、永磁体和第二导体组沿Y方向(即,该薄膜磁芯的宽度方向)排布,减少了工艺实现的复杂性,有利于工艺实现。
结合第一方面,在第一方面的第四种可能的实现方式中,所述第一导体组沿所述Y方向在XZ-平面上的投影以及所述第二导体组沿所述Y方向在所述XZ-平面上的投影均和所述永磁体沿所述Y方向在所述XZ-平面上的投影之间至少部分重叠,其中,所述XZ-平面垂直于所述第二部分面朝所述第一部分的表面所在的平面。
结合第一方面,在第一方面的第五种可能的实现方式中,所述第一导体组包括至少两个第一导体,所述至少两个第一导体沿X方向呈N层排布,每层包括至少一个第一导体,且位于每相邻两层中的第一导体之间间隔有绝缘层,所述N为大于或等于2的整数,且所述N小于或等于所述第一导体组中包括的第一导体的个数,
其中,所述X方向垂直于所述第二部分面朝所述第一部分的表面所在的平面。
结合第一方面,在第一方面的第六种可能的实现方式中,所述第二导体组包括至少两个第二导体,所述至少两个第二导体沿X方向呈M层排布,每层包括至少一个第二导体,且位于每相邻两层中的第二导体之间间隔有绝缘层,所述M为大于或等于2的整数,且所述M小于或等于所述第二导体组中包括的第二导体的个数,
其中,所述X方向垂直于YZ-平面,所述YZ-平面内的Y方向平行于所述第二部分面朝所述第一部分的表面所在的平面,所述YZ-平面内的Z方向为沿所述薄膜磁芯的一端的开口延伸至所述薄膜磁芯的另一端的开口的方向。
结合第一方面,在第一方面的第七种可能的实现方式中,所述第一导体组包括Q个第一导体,所述第二导体组包括L个第二导体,
所述Q为大于或等于所述L的整数,且所述L为大于或等于1的整数,其中,所述Q个第一导体内靠近所述永磁体的L个第一导体和所述L个第二导体对称地分布在所述永磁体的两侧。
结合第一方面,在第一方面的第八种可能的实现方式中,所述第一导体组包括至少两个第一导体,所述至少两个第一导体中每两个第一导体之间是相互隔离的,且每两个第一导体通入的直流电流的大小相等。
结合第一方面,在第一方面的第九种可能的实现方式中,所述第二导体组包括至少两个第二导体,所述至少两个第二导体中每两个第二导体之间是相互隔离的,且每两个第二导体通入的直流电流的大小相等。
结合第一方面,在第一方面的第十种可能的实现方式中,所述薄膜磁芯在XY-平面上的投影为轴对称图形,所述XY-平面为所述薄膜磁芯的截面所在的平面,所述XY-平面垂直于Z方向,所述Z方向为沿所述薄膜磁芯的一端的开口延伸至另一端的开口的方向。
结合第一方面,在第一方面的第十一种可能的实现方式中,所述永磁体与所述第一端的距离和所述永磁体与所述第二端的距离相等。
结合第一方面,在第一方面的第十二种可能的实现方式中,所述永磁体的材料为Nd2Fe14B、SmCo、AlNiCo和铁氧体中的任意一种。
结合第一方面,在第一方面的第十三种可能的实现方式中,所述至少一个第一导体中的每个第一导体的长度方向、所述至少一个第二导体中的每个第二导体的长度方向以及所述永磁体的长度方向都与Z方向相同,所述Z方向为沿所述薄膜磁芯的一端开口延伸到所述薄膜磁芯的另一端开口的方向。
第二方面,本发明实施例提供了一种电源转换电路,所述电源转化电路包括:
直流电源;
至少一个开关单元;
电容单元;
至少一个电感单元,所述至少一个电感单元中每个电感单元对应所述至少一个开关单元中的一个开关单元,所述每个电感单元通过对应的开关单元与所述直流电源相连,且所述每个电感单元的一端与所述电容单元相连接,所述每个电感单元的另一端与对应的开关单元相连接,其中,所述每个电感单元包括所述第一方面中任一种实现方式中的薄膜耦合电感。
第三方面,本发明实施例提供了一种芯片,所述芯片包括:所述第二方面的电源转换电路和负载,所述电源转换电路与所述负载相连接,所述电源转换电路用于接收来自外部电源的电流并对所述电流进行转换处理后供应给所述负载。
在上述某些实现方式中,所述第一端与所述第一区域相接触,且所述第二端与所述第二区域相接触。
在上述某些实现方式中,所述第一端靠近所述第一区域且与所述第一区域之间存在间隔,且所述第二端靠近所述第二区域且与所述第二区域之间存在间隔。
在上述某些实现方式中,所述薄膜磁芯在XY-平面上的投影形成的轴对称图形的对称轴穿越所述永磁体的截面上的中心,所述永磁体的截面垂直于所述Z方向。
附图说明
图1是现有技术的薄膜耦合电感正常工作时在薄膜磁芯中通入直流电流后产生的磁场的示意图。
图2是现有技术的薄膜耦合电感正常工作时在薄膜磁芯中通入交流电流后产生的磁场的示意图。
图3是根据本发明实施例的薄膜耦合电感的示意性结构图。
图4是根据本发明另一实施例的薄膜耦合电感的示意性结构图。
图5是根据本发明另一实施例的薄膜耦合电感的示意性结构图。
图6是根据本发明实施例的薄膜耦合电感的示意性三维结构图。
图7是现有技术以及本发明实施例中的直流电流与电感量之间的关系的示意图。
图8是根据本发明另一实施例的薄膜耦合电感的示意性结构图。
图9是根据本发明实施例的薄膜耦合电感中的三相耦合电感的示意性结构图。
图10是根据本发明另一实施例的薄膜耦合电感中的三相耦合电感的示意性结构图。
图11是根据本发明实施例的薄膜耦合电感中的四相耦合电感的示意性结构图。
图12是说明根据本发明实施例的两相耦合薄膜电感在电源转换系统中的工作原理。
图13至图14是根据本发明实施例的薄膜耦合电感的制备方法的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图,对本发明实施例中的技术方案进行描述。
图1是现有技术的薄膜耦合电感正常工作时通入直流电流后产生的磁场的示意图,图2是现有技术的薄膜耦合电感正常工作时通入交流电流后产生的磁场的示意图。
下面,结合图1和图2详细分析现有技术的薄膜耦合电感中存在的问题。
需要说明的是,在本发明实施例中,在针对任一幅图中的三维坐标系中,符号“·”表示的电流方向为沿着Z轴正方向,即,垂直纸面向外,符号“x”表示的电流方向为沿着Z轴反方向,即垂直纸面向内。
如图1和图2所示,该薄膜耦合电感100为两相反耦合电感,该薄膜耦合电感100包括薄膜磁芯110以及被该薄膜磁芯110包围的两个导体组120(即,第一导体组121和第一导体组122),每个导体组中都包括一个导体。
在图1中,两个导体组中通入的是直流电流,该导体组121流过的直流电流的方向为Z轴正方向,该导体组121流过的直流电流的方向为Z轴反方向,即,该导体组121流过的直流电流与该导体组122流过的直流电流的方向相反,且大小相等,都为1A。
通入直流电流后,该导体组121产生的磁场的方向(或者说,磁感应强度的方向)为逆时针方向,该导体组121对应的磁通回路有两条,分别是磁通回路11与磁通回路12,该导体组121通电后分别产生沿着磁通回路11和磁通回路12分布的磁场;通入直流电流后,该导体组122产生的磁场的方向为顺时针方向,该导体组122对应的磁通回路同样有两条,分别是磁通回路13与磁通回路12。对于磁通回路12来说,磁通回路12中分布有由导体组121通电后产生的磁场以及由导体组122通电后产生的磁场,其中,由导体组121通电后产生的磁场的方向为逆时针方向,由导体组122通电后产生的磁场的方向为顺时针方向。由于两个导体组中的直流电流大小相等、方向相反,那么,分布在磁通回路12中的两个方向相反的磁场相互抵消。因此,从结果上来说,导体组121通电后产生的磁场仅仅分布在磁通回路11,导体组122通电后产生的磁场仅仅分布在磁通回路13,也就是说,在该导体组121与该导体组122通入方向相反的直流电流后,该薄膜耦合电感中的磁场是在上述两个方向相反的直流电流分别产生的磁场的共同作用下产生的。
在图2中,在与图1相同结构的薄膜耦合电感中,该导体组121和该导体组122中通入的是交流电流,且该交流电流的幅值为0.2A,图2中的薄膜耦合电感中的磁场是在交流电流的峰值大小为0.2A时产生的磁场,且电流方向都相等,即为沿着Z轴正方向,该导体组121通入交流电流后产生的磁场沿磁通回路14分布,该导体组122通入交流电流后产生的磁场同样也沿着磁通回路14分布,并且,该导体组121通入交流电流后产生的磁场的方向和该导体组122通入交流电流后产生的磁场的方向都为逆时针方向。
这里需要说明的是,在两个导体组通入的电流方向相同时,两个导体组的中间区域的磁场很少,为了描述方便,本发明实施例中可以忽略不计。
通过仿真实验发现,针对包括两个导体组的薄膜耦合电感来说,一般情况下,当两个导体组中仅仅分别通入直流电流后,分布在该薄膜磁芯的磁场中的磁感应强度不会达到该薄膜耦合电感的饱和状态;当两个导体组中仅仅分别通入交流电流后,分布在该薄膜磁芯的磁场中的磁感应强度也不会达到该薄膜耦合电感的饱和状态。
如背景技术所述,实际上,该薄膜耦合电感在正常工作时,流过每个导体组的电流包括直流电流和交流电流,那么,将图1与图2中的磁场进行叠加:通入导体组121的交流电流与直流电流方向相同,磁场的磁场强度互相增强,即,导体组121在直流电流与交流电流共同作用下产生的磁场的磁场强度增强,即,磁场的磁感应强度增大;通入导体组122的交流电流与直流电流方向相反,磁场的磁场强度可以互相抵消(需要说明的是,由于直流电流占据的比例较大,导体组122通入直流电流产生的磁场可以将导体组122通入交流电流产生的磁场完全抵消,导体组122产生的磁场即为抵消后剩下的磁场),即,导体组122在直流电流与交流电流共同作用下产生的磁场减少,磁场强度减少,即磁感应强度减少。这样,相比于导体组122,导体组121通电后产生的磁场中的磁感应强度较大,容易达到该薄膜耦合电感的饱和状态(即,磁感应强度等于薄膜磁芯的饱和磁感应强度)。
通常,该两相反耦合电感两端的电压是周期性变化的,且每个周期内的电压峰值不变,因而,通入每个导体组中的交流分量也是周期性变化,进而,使得该每个导体组通入交流分量后产生的磁场的磁感应强度也是呈周期性变化,且磁场的最大磁感应强度是不变的。但是,通入该每个导体组的直流电流是随着芯片的工作负载的变化而变化的,进而,使得该每个导体组通电后产生的磁场的磁感应强度也是随着芯片的工作负载的变化而变化的。也就是说,每个导体组通入直流电流后产生的磁场和通入交流电流后产生的磁场经过矢量叠加后的磁场的变化很大程度上取决于直流电流的变化。
此外,虽然流过每个导体组的电流包括直流电流和交流电流,但是直流电流占据较大比例,因而,直流电流的变化对于导体组通电后产生的磁场的磁感应强度有着很大影响。尤其在直流电流较大时,虽然交流电流产生的磁场的最大磁感应强度不变,但是,较大的直流电流产生的磁场与交流电流产生的磁场经过矢量叠加后产生的磁场的磁感应强度增大,从而容易达到该薄膜耦合电感的饱和磁感应强度(一种情况是较大的直流电流产生的磁场的磁感应强度直接达到该薄膜耦合电感的饱和磁感应强度,另一种情况是虽然较大的直流电流产生的磁场的磁感应强度未达到该薄膜耦合电感的饱和磁感应强度,但是两种电流产生的磁场的磁感应强度到该薄膜耦合电感的饱和磁感应强度),从而导致磁导率接近为零,使得电感量急剧下降,电源转化电路中的电流激增,严重时甚至烧毁器件。因而,本发明实施例提供了一种薄膜耦合电感,能够有助于减减小该薄膜耦合电感的磁感应强度,增强该薄膜耦合电感的抗饱和能力,从而减少该薄膜耦合电感易达到饱和磁感应强度的可能性。
图3所示为根据本发明实施例的薄膜耦合电感的示意性结构图。如图3所示,该薄膜耦合电感200包括:
薄膜磁芯210,形成为具有两端开口的腔体结构;
第一导体组211和第二导体组212,位于该腔体结构的内部,该第一导体组211包括至少一个第一导体,该第二导体组212包括至少一个第二导体,该第一导体组211通入第一直流电流后产生的磁场与该第二导体组212通入第二直流电流后产生的磁场经过矢量叠加后形成第一磁场和第二磁场,该第一磁场沿第一磁通回路分布,该第二磁场沿第二磁通回路分布,该第一磁通回路仅包围该第一导体组211,该第二磁通回路仅包围该第二导体组212,该第一直流电流和该第二直流电流的大小相等且方向相反,该第一直流电流的大小为该第一导体组211中各个第一导体通入的直流电流的大小的总和,且该至少一个第一导体通入的直流电流的方向都相同,该第二直流电流的大小为该第二导体组212中各个第二导体通入的直流电流的大小的总和,且该至少一个第二导体通入的直流电流的方向相同;
永磁体230,位于该第一导体组221和该第二导体组222之间的区域,该永磁体230产生沿该第一磁通回路分布的第三磁场和沿该第二磁通回路分布的第四磁场,
其中,该第三磁场的方向与该第一磁场的方向相反,该第四磁场的方向与该第二磁场的方向相反,该第三磁场的磁感应强度与该第一磁场的磁场应强度之间的差值小于该第一磁场的磁感应强度,该第四磁场的磁感应强度与该第二磁场的磁感应强度的差值小于该第二磁场的磁感应强度。
具体而言,该薄膜磁芯200形成的腔体结构具有两个端部,两个端部都呈开口状,该腔体结构仅仅只有侧壁,该侧壁即为该薄膜磁芯200,该侧壁的厚度也即该薄膜磁芯200的厚度。
更具体地说,该薄膜磁芯200包括至少一层磁性薄膜,该腔体结构的侧壁的最内层即为该至少一层磁性薄膜中的最内层磁性薄膜,该侧壁的最外层即为该至少一层磁性薄膜中的最外层磁性薄膜。
此外,在该薄膜磁芯200包括至少两层磁性薄膜的情况下,任意两层磁性薄膜之间间隔有绝缘层。
在该薄膜磁芯200形成的腔体结构中,放置有两个导体组,即该第一导体组221和该第二导体组222,该第一导体组221与该第二导体组222之间具有间隙,同时,在该第一导体组221与该第二导体组222之间的区域放置有永磁体230,即,该第一导体组221和该第二导体组222位于该永磁体230的两侧。
该第一导体组221包括至少一个第一导体,该第二导体组222包括至少一个第二导体,该第一导体组221中包括的第一导体的个数与该第二导体组222中包括的第二导体可以相同,也可以不同。
作为示例而非限定,例如,在图3中,该第一导体组221包括一个第一导体,该第二导体组222包括一个第二导体,在图4中,该第一导体组221包括2个第一导体,即第一导体2211和第一导体2212,该第二导体组222包括2个第二导体,即第二导体2221和第二导体2222。
此外,应理解,当该第一导体组221包括多个第一导体,且该第二导体组222包括多个第二导体时,该第一导体组221中的多个第一导体都位于该永磁体230的一侧,该第二导体组222中的多个第二导体都位于该永磁体230的另一侧。
例如,如图4所示,该第一导体2211和第一导体2212都位于该永磁体230的左侧,该第二导体2221和该第二导体2222都位于该永磁体230的右侧。
在本发明实施例中,该第一导体组221、该第二导体组222和该永磁体230之间的排布方式(即,该两个导体组和该永磁体沿着水平方向排布)不仅可以是如图3的排布方式,也可以是是其他任何可行的排布方式,都在本发明实施例的保护范围内,只要该永磁体位于该两个导体组之间即可。
例如,该两个导体组和该永磁体可以上下错开排布,即,该两个导体组、该永磁体与水平面之间的距离不相等(图中未示出),只要该永磁体位于该两个导体组之间即可。
此外,作为示例而非限定,该薄膜磁芯200形成的不仅可以是如图3所示的形状,也可以是别的形状,只要该薄膜磁芯能够形成如前所述的腔体结构,从而使得该薄膜磁芯具有能够放置导体组以及永磁体的腔体即可。
例如,该薄膜磁芯的形状也可以如图5所示,该薄膜磁芯200中的上部分薄膜磁芯类似于拱形,下部分薄膜磁芯与该上部分薄膜磁芯连接,构成闭合的薄膜磁芯。
再例如,也可以是矩形、椭圆形等(图中并未示出),本发明实施例并不限于此。
需要说明的是,该第一导体组221、该第二导体组222与该永磁体230都位于该腔体结构的内壁上,且与该腔体结构的内壁之间都间隔有一层钝化层,该钝化层可以为二氧化硅、氮化硅或者其它绝缘的有机材料涂层。
在本发明实施例中,该永磁体230的材料可以是钕铁硼、铁氧体、钐钴等永磁体材料。
图6所示为根据本发明实施例的薄膜耦合电感的示意性三维结构图,图6与图3中相同的附图标记对应的是相同的部件,此处不再赘述。
需要说明的是,图6中的X轴即为该薄膜耦合电感的高度方向,Y轴即为该薄膜耦合电感的宽度方向,Z轴即为该薄膜耦合电感中的长度方向,或者说,Z轴即为该薄膜耦合电感中的薄膜磁芯、导体以及永磁体的延伸方向。
此外,在图6中,X轴、Y轴和Z轴中的任意两个轴之间相互垂直,说明了该薄膜耦合电感的高度方向、该薄膜耦合电感的宽度方向和该薄膜耦合电感中的长度方向中的任意两者相互垂直。
在下面的描述中,会出现XY-平面、XZ-平面和YZ-平面,应当知道的是,图6中X轴和Y轴限定的平面即为所述XY-平面,图6中X轴和Z轴限定的平面即为所述XZ-平面,图6中Y轴和Z轴限定的平面即为所述YZ-平面。
上述对于该薄膜磁芯210、该第一导体组221、该第二导体组222以及该永磁体230之间的位置关系做了描述,下面,详细描述本发明实施例的该薄膜耦合电感200内的磁场分布。
继续如图3所示,对于该第一导体组221和该第二导体组222来说,该第一导体组221与该第二导体组222内通入的电流大小相等,方向相反,即,该第一导体组221通入该第一直流电流,该第一直流电流的方向为z轴正方向,或者说,该第一直流电流的方向为垂直纸面向外,该第二导体组222通入该第二直流电流,该第二直流电流的方向为z轴反方向,或者说,该第二直流电流的方向为垂直纸面向内。
这样,在该第一导体组221通入该第一直流电流后产生的磁场与该第二导体组222通入第二直流电流后产生的磁场的共同作用下,该薄膜磁芯200内分布有两个磁通回路的磁场,即,沿着该第一磁通回路20分布的第一磁场和沿着该第二磁通回路30分布的第二磁场。
这里,需要说明的是,该第一直流电流是该第一导体组221中所有导体通入的直流电流的总和,且该第一导体组221中所有导体通入的直流电流的方向相同;同理,该第二直流电流是该第二导体组222中所有导体通入的直流电流的总和,且该第二导体组222中所有导体通入的直流电流的方向相同。
以图4为例,该第一导体组221包括第一导体2211和第一导体2212,该第一直流电流即为第一导体2211通入的直流电流以及第一导体2212通入的直流电流的总和,且,第一导体2211通入的直流电流的方向与第二导体2212通入的直流电流的方向相同;该第二导体组222包括第二导体2221和第二导体2222,该第二直流电流即为第二导体2221通入的直流电流以及第二导体2222通入的直流电流的总和,且,第二导体2221通入的直流电流的方向与第二导体2222通入的直流电流的方向相同。
在本发明实施例中,针对于每个导体组中各个导体的电流可以相同,也可以不同。
可选地,该第一导体组221包括至少两个第一导体,该至少两个第一导体中每两个第一导体之间是相互隔离的,且每两个第一导体通入的直流电流的大小相等;和/或,
该第二导体组222包括至少两个第二导体,该至少两个第二导体中每两个第二导体之间是相互隔离的,且每两个第二导体通入的直流电流的大小相等。
也就是说,当该第一导体组221包括至少两个第一导体时,任意两个第一导体通入的直流电流的大小都是相同的;同理,当该第二导体组221包括至少两个第二导体时,任意两个第二导体通入的直流电流的大小都是相同的。
例如,该第一导体组221包括两个第一导电体,每个第一导体内通入的电流都为1A,该第一直流电流的大小为2A,该第二导体组222也包括两个第二导体,每个第二导体内通入的电流都为1A,该第二直流电流的大小也为2A。
作为示例而非限定,当该第一导体组221包括至少两个第一导体时,任意两个第一导体通入的直流电流的大小可以不同;同理,当该第二导体组221包括至少两个第二导体时,任意两个第二导体通入的直流电流的大小也可以不同。但是,无论每个导体组中的任意两个导体之间的电流大小是否相同,针对该第一导体组221的第一直流电流的大小针对该第二导体组222的第二直流电流的大小都是相同的。
例如,该第一导体组221包括两个第一导电体,其中一个第一导体通入的直流电流的大小为1.5A,另一个第一导体通入的直流电流的大小为0.5A,该第一直流电流的大小为2A;该第二导体组222也包括两个第二导体,其中一个第一导体通入的直流电流的大小为0.5A,另一个第一导体通入的直流电流的大小为1.5A,该第二直流电流的大小为2A。
再例如,该第一导体组221包括两个第一导电体,其中一个第一导体通入的直流电流的大小为1.5A,另一个第一导体通入的直流电流的大小为0.5A,该第一直流电流的大小为2A;该第二导体组222也包括两个第二导体,每个第二导体内通入的电流都为1A,该第二直流电流的大小也为2A。
也就是说,如前所述,无论该两个导体组中每个导体组中包括的导电体的个数是否相同,该第一导体组221中各个第一导体通入的直流电流的总和(即,该第一直流电流的大小)与该第二导体组222中各个第二导体通入的直流电流的总和(即,该第二直流电流的大小)总是相等的,且该第一直流电流的方向与该第二直流电流的方向相反。
应理解,该第一直流电流的方向与该第二直流电流的方向相反,由右手安培定则可得,该第一磁场的方向与该第二磁场的方向必然不同,在该第一直流电流的方向为图3所示的沿着Z轴正方向时,该第一磁场的方向为逆时针方向,即为第一磁通回路20中由逆时针箭头所指向的方向;在该第二直流电流的方向为图3所示的Z轴反方向时,该第二磁场的方向为顺时针方向,即为第二磁通回路30由顺时针箭头所指向的方向。
此外,该第一磁场的磁感应强度与该第二磁场的磁感应强度可能相等也可能不相等,具体情况与该薄膜磁芯的形状有关。
继续如图3所示,该永磁体230位于该第一导体组221和该第二导体组222之间的区域,该永磁体230会产生沿着两个磁通回路的磁场,即,该永磁体230产生沿该第一磁通回路20分布的第三磁场以及沿该第二磁通回路30分布的第四磁场:该第三磁场的方向与该第一磁场的方向相反,为顺时针方向,即为第一磁通回路20中上有顺时针箭头所指向的方向;该第四磁场的方向与该第二磁场的方向相反,为逆时针方向,即为第二磁通回路30中由逆时针箭头所指向的方向。
当然,由于该永磁体230位于该第一导体组221与该第二导体组222之间的区域,该第三磁场的方向与该第四磁场的方向必然相反。
该第三磁场的磁感应强度与该第一磁场的磁感应强度之间的差值小于该第一磁场的磁感应强度,也就是说,该第三磁场的磁感应强度可以大于、小于或等于该第一磁场的磁感应强度。
应理解,在该第三磁场的磁感应强度小于或等于该第一磁场的磁感应强度时,该第三磁场的磁感应强度与该第一磁场的磁感应强度之间的差值必然小于该第一阈值,且抵消后的磁场的方向与该第一磁场的方向相同;在该第三磁场的磁感应强度大于该第一磁场的磁感应强度时,理论上(或者说,理想情况下),该第三磁场的磁感应强度不仅将该第一磁场的磁感应强度完全抵消,该第三磁场剩余的磁感应强度与该第一磁场的磁感应强度(或者说,原有的磁感应强度)方向相反,为了有助于减少该薄膜耦合电感容易达到饱和状态的可能性,该第三磁场剩余的磁感应强度需要小于该第一磁场内的磁感应强度,即,该第三磁场的磁感应强度与该第一磁场内的磁感应强度之间的差值小于该第一磁场内的磁感应强度。从而,该第三磁场与该第一磁场经过矢量叠加后,有助于减少在该薄膜磁芯中沿着该第一磁通回路分布的磁场内的磁感应强度,进而减少该薄膜耦合电感易达到饱和状态的可能性。
同理,该第四磁场内的磁感应强度与该第二磁场内的磁感应强度之间的关系与该第三磁场内的磁感应强度与该第一磁场内的磁感应强度之间的关系相同,为了简洁,此处不再赘述。
需要说明的是,当该第三磁场的磁感应强度大于该第一磁场的磁感应强度时,若是超出了实际可行范围(即,超过第一阈值,或者远超过第一阈值)时,不在本发明实施例的考虑范围;同理,上述处理方式同样适用于针对该第四磁场的磁感应强度与该第二磁场的磁感应强度。
实际上,对于任一个导体组来说,以导体组221来说,产生的磁场在该薄膜磁芯200中不仅沿着第一磁通回路20分布,也会沿着如图1所示的类似磁通回路12的磁通回路中分布,这种磁通回路围绕该两个导体组;同理,对于导体组222来说,产生的磁场在该薄膜磁芯200中不仅沿着第二磁通回路30分布,也会沿着如图1所示的类似磁通回路12的磁通回路分布,这种磁通回路围绕该两个导体组。由于该两个导体组分别通入的直流电流的方向相反且大小相等,使得沿着包围该两个导体组的磁通回路分布的两个方向相反的磁场可以相互抵消,从而仅仅只有沿着该第一磁通回路和该第二磁通回路内分布的磁场。
需要说明的是,虽然通入该两个导体组的直流电流的大小相等且方向相反,但是由于该薄膜磁芯的形状的差异,可能会使得沿着包围该两个导体组的磁通回路分布的两个方向相反的磁场并不能完全抵消。
继续如图3所示,该薄膜电感200的部位241,在该部位241处,沿着包围该两个导体组的磁通回路分布的两个方向的磁场并不能完全抵消,在该两个导体组通入直流电流后产生的磁场相互抵消后剩余的磁场虽然仅仅沿着包围该导体组221的第一磁通回路20分布,但是,由于该部位241处的磁场并不能完全抵消,使得该部位241处的磁场中的磁感应强度相较于其他部位所处的磁场中的磁感应强度大很多。也就是说,该薄膜磁芯210沿着该第一磁通回路20分布的磁场,在不同部位,磁场中的磁感应强度是不同的。对于第一磁通回路20来说,在部位241处分布的磁场的磁感应强度最大。
同理,对于部位242来说,情况与部位241的情况类似,为了简洁,此处不再赘述。仅需要说明一点,对于第二磁通回路30来说,在部位242处分布的磁场的磁感应强度最大。
通过仿真实验测得,在该薄膜磁芯的形状、该第一导体组221中的至少一个第一导体与该第二导体组222中的至少一个第二导体的的位置相同的条件下,现有技术中,该两个导体组通入如图1所示的直流电流和如图2所示的交流电流后,该薄膜磁芯210中的部位241处的磁感应强度是最大的,且超过了该薄膜磁芯210的饱和磁感应强度;
同样,在本发明实施例中,该薄膜磁芯210中的部位241处的磁感应强度仍然是最大,通入如图1所示的直流电流和如图2所示的交流电流后,该薄膜磁芯210中的部位241处的磁感应强度明显减少,未达到该薄膜磁芯210的饱和磁感应强度,电感性能得到了保证。
图7所示为现有技术以及本发明实施例中的直流电流与电感量之间的关系的示意图。如图7所示,现有技术中,随着直流电流的增加,保持电感量不变的区域为区域1,也就是现有技术的薄膜耦合电感产生的磁感应强度不会达到饱和磁感应强度时该薄膜耦合电感中通入的直流电流能够变化的有效区域;本发明实施例中,随着直流电流的增加,保持电感量不变的区域为区域2,也就是本发明实施例的薄膜耦合电感不产生的磁感应强度不会达到饱和磁感应强度时该薄膜耦合电感中通入的直流电流能够变化的有效区域。很明显,本发明实施例对应的区域2的范围大于现有技术对应的区域1的范围,很好地体现出了本发明实施例对于该薄膜耦合电感的抗饱和能力的提高。
因而,本发明实施例的薄膜耦合电感,在该第一导体组与该第二导体组通入方向相反且大小相等的直流电流后分别产生的磁场的共同作用下,该薄膜耦合电感中的薄膜磁芯中分布有沿着第一磁通回路的第一磁场和沿着第二磁通回路的第二磁场,且通过在第一导体组与第二导体组之间的区域放置永磁体,使得该永磁体产生沿该第一磁通回路分布的第三磁场和沿该第二磁通回路分布的第四磁场,且该第三磁场的方向与该第一磁场的方向相反,该第四磁场的方向与该第二磁场的方向相反,且该第三磁场的磁感应强度与该第一磁场的磁感应强度之间的差值小于该第一磁场的磁感应强度,该第四磁场的磁感应强度与该第二磁场的磁感应强度的差值小于该第二磁场的磁感应强度,可以使得该永磁体产生的磁场与该两个导体组通入直流电流后产生的磁场经过矢量叠加后的磁场的磁感应强度减少,有助于减小该薄膜耦合电感易达到饱和状态的可能性(即,提高了该薄膜耦合电感的抗饱和能力)。
可选地,该第三磁场的磁感应强度小于或等于该第一磁场的磁感应强度,该第四磁场的磁感应强度小于或等于该第二磁场的磁感应强度。
可选地,该薄膜磁芯210包括第一部分和第二部分,该第一部分位于该第二部分的一侧,该第一部分包括第一端和第二端,该第二部分面朝该第一部分的表面包括相互隔离的第一区域和第二区域,其中,
该第一端与该第一区域相接触,或,该第一端靠近该第一区域且与该第一区域之间存在间隔;
该第二端与该第二区域相接触,或,该第二端靠近该第二区域且与该第二区域之间存在间隔。
具体而言,为了便于工艺实现中,基于该薄膜磁芯210的形状,该薄膜磁芯210可以由两部分组成,即该第一部分和该第二部分,该第一部分可以位于该第二部分的上方,且,该第二部分面朝该第一部分的表面包括相互隔离的两个区域,即第一区域和第二区域,且该第一区域与该第一部分的第一端部接触或存在间隙,该第二区域与该第一部分的第二端部接触或存在间隙。
当该第一区域与该第一端部存在间隙或该第二区域与该第二端部存在间隙时,间隙之间的具体大小可以根据实际需要确定。
作为示例而非限定,该第一部分可以形成为该腔体结构的弯曲部分,即为图3所示的腔体结构的上半部分,该第二部分形成为该腔体结构的平面部分或者近似平面部分,即为图3所示的腔体结构的下半部分,从而形成为在该薄膜磁芯210的长度方向具有两端开口的腔体结构。应当知道的是,该第一部分和该第二部分可以是一体的,也可以是分离的。
可选地,该第一端与该第一区域相接触,且该第二端与该第二区域相接触。
可选的,该第一端靠近该第一区域且与该第一区域之间存在间隔,且该第二端靠近该第二区域且与该第二区域之间存在间隔。
实际上,为了使得该第一导体组221和该第二导体组222通入直流电流后分别产生的包围两个导体组的磁通回路的磁场能够较好地进行抵消,可选地,该薄膜磁芯210在XY-平面上的投影为轴对称图形,该XY-平面为该薄膜磁芯210的截面所在的平面,该XY-平面垂直于Z方向,该Z方向为沿该薄膜磁芯210的一端的开口延伸至另一端的开口的方向。
继续如图3所示,该XY-平面即为图3所示的截面所在的平面,该Z方向即为该薄膜磁芯的长度方向,即图3所示的沿着Z轴所示的方向,也就是为自该薄膜磁芯210的一端的开口延伸至另一端的开口的方向。
因而,通过使得薄膜磁芯在XY-平面内的投影为轴对称图形,可以使得在该两个导体组通入方向相反且大小相等的直流电流后,分布在包围该两个导体组的磁通回路的方向相反的磁场能够较好地进行抵消,从而使得该薄膜磁芯中的磁场仅仅是沿着该第一磁通回路的第一磁场和沿着该第二磁通回路的第二磁场,该永磁体产生的磁场能够较好地抵消该第一磁场和该第二磁场,进而使得分布在该薄膜磁芯中的磁场的磁感应强度减小,有助于减少该薄膜耦合电感易达到饱和状态的可能性。
可选地,该薄膜磁芯210在该XY-平面上的投影为轴对称图形,其中,该永磁体230与该第一端的距离和该永磁体230与所述第二端的距离相等。
也就是说,该永磁体230可以位于该薄膜磁芯210的中间位置。
可选地,该薄膜磁芯210在该XY-平面上的投影的对称轴穿越该永磁体230的截面的中心,该永磁体230的截面垂直于该Z方向。
可以这么理解,在该薄膜磁芯210在XY-平面内的投影形成的轴对称图形为第一轴对称图形(或,近似为第一轴对称图形)时,该永磁体230在该XY-平面内的投影形成的轴对称图形为第二轴对称图形,该第二轴对称图形的对称轴与该第一轴对称图形的对称轴重合。
这样,永磁体位于该薄膜磁芯所形成的腔体结构的中心位置,可以使得该永磁体产生的磁场在该薄膜磁芯中能够均匀分布,更加有效地抵消第一磁场和第二磁场,进而使得分布在该薄膜磁芯中的磁场的磁感应强度减少,有助于减少该薄膜耦合电感易达到饱和状态的可能性。
可选地,该第一导体组221、该永磁体230和该第二导体组222沿Y方向排布,该Y方向与该第二部分面朝该第一部分的表面所在的平面平行。
也就是说,该第一导体组221、该第二导体组222都沿着该Y方向(即,该薄膜磁芯210的宽度方向)位于该永磁体230的两侧,该Y方向即为图3或图4所示坐标系中的Y轴方向。
该第一导体组221的下表面、该第二导体组222的下表面和该永磁体230的下表面可以位于同一个平面(即,Y方向与Z方向构成的平面,即YZ-平面)上,该YZ-平面与该第二部分面朝该第一部分的表面所在的平面平行。
该第一导体组221、该第二导体组222和该永磁体230也可以上下错开排布,即,该两个导体组、该永磁体与该YZ-平面之间的距离不相等(图中未示出),只要该永磁体位于该两个导体组之间即可。
该两个导体组和该永磁体可以上下错开排布,即,该两个导体组、该永磁体与水平面之间的距离不相等(图中未示出),只要该永磁体位于该两个导体组之间即可。
可选地,该第一导体组221沿该Y方向在XZ-平面上的投影以及该第二导体组222沿该Y方向在该XZ-平面上的投影均和该永磁体230沿该Y方向在该XZ-平面上的投影之间至少部分重叠,其中,该XZ-平面垂直于该第二部分面朝该第一部分的表面所在的平面。
也就是说,该第一导体组221、该第二导体组222和该永磁体230可以上下错开排布,但是,两个导体组在XZ-平面上的投影都和该永磁体230在该XZ-平面上的投影存在重合区域,每个导体组在该XZ-平面上的投影可以与该永磁体230在该XZ-平面上的投影全部重合,也可以部分重合。
可选地,该第一导体组221包括至少两个第一导体,所述至少两个第一导体沿X方向呈N层排布,每层包括至少一个第一导体,且位于每相邻两层中的第一导体之间间隔有绝缘层,该N为大于或等于2的整数,且该N小于或等于该第一导体组221中包括的第一导体的个数,
其中,该X方向垂直于YZ-平面,该YZ-平面内的Y方向平行于该第二部分面朝该第一部分的表面所在的平面,该YZ-平面内的Z方向为沿该薄膜磁芯210的一端的开口延伸至该薄膜磁芯210另一端的开口的方向。
可选地,该第二导体组221包括至少两个第二导体,该至少两个第二导体沿X方向呈M层排布,每层包括至少一个第二导体,且位于每相邻两层中的第二导体之间间隔有绝缘层,该M为大于或等于2的整数,且该M小于或等于该第二导体组222中包括的第二导体的个数,
其中,该X方向垂直于YZ-平面,该YZ-平面内的Y方向平行于该第二部分面朝该第一部分的表面所在的平面,该YZ-平面内的Z方向为沿该薄膜磁芯210的一端的开口延伸至该薄膜磁芯210的另一端的开口的方向。
该X方向垂直于该YZ-方向,即该X方向垂直于该第二部分面朝该第一部分的表面所在的平面,该X方向即为该薄膜磁芯210的高度方向,其中,该YZ-平面也就是说与该第二部分面朝该第一部分的表面所在的平面平行的平面。具体而言,在该第一导体组211包括多个第一导体时,基于该薄膜耦合电感的尺寸(例如,该薄膜耦合电感在宽度方向上的尺寸较小)以及多个第一导体的个数(第一导体的个数较多)等因素,该多个第一导体可以沿着X方向(即,该薄膜磁芯210的高度方向)呈至少两层排布,每层都排布有至少一个第一导体,并且,任意两层中排布的多个第一导体之间间隔有绝缘层。
同理,在该第二导体组212包括多个第二导体时,基于该薄膜耦合电感的尺寸(例如,该薄膜耦合电感在宽度方向上的尺寸较小)以及多个第二导体的个数(第二导体的个数较多)等因素,该多个第二导体也可以沿着该X方向(即,该薄膜耦合电感的高度方向)呈至少两层排布,每层都排布有至少一个第二导体,并且,任意两层中排布的多个第二导体之间间隔有绝缘层。
图8所示为根据本发明另一实施例的薄膜耦合电感的示意性结构图。如图8所示,该第一导体组221包括4个第一导体,4个第一导体呈两层分排布,每层中都包括两个第一导体,且第一层中的两个第一导体与第二层中的两个第一导体之间间隔有绝缘层(尽管图中未示出);同理,该第二导体组222包括4个第二导体,4个第二导体呈两层排布,每层中包括两个第二导体,且第一层中的两个第二导体与第二层中的两个第二导体之间间隔有绝缘层(尽管图中未示出)。
可选地,该第一导体组221包括Q个第一导体,该第二导体组222包括L个第二导体,
该Q为大于或等于该L的整数,且该L为大于或等于1的整数,其中,该Q个第一导体内靠近该永磁体230的L个第一导体和该L个第二导体对称地分布在该永磁体230的两侧。
具体而言,在本发明实施例中,针对该两个导体组中相同数量的导体做进一步限定:当该第一导体组221中的第一导体的个数大于或等于该第二导体组222中的第二导体的个数,即该Q大于或等于该L时,该第一导体组221中靠近该永磁体230的L个第一导体与该L个第二导体对称地分布在该永磁体230的两侧,或者说,该L个第一导体的位置与该L个第二导体的位置一一对应,该L个第一导体中每个第一导体的位置与对应的第二导体的位置都是对称位于该永磁体230的两侧;同理,当该第二导体组222中的第二导体的个数大于或等于该第一导体组221中的第二导体的个数,即该L大于或等于该Q时,该第二导体组222中靠近该永磁体230的Q个第二导体与该Q个第一导体对称地分布在该永磁体230的两侧,或者说,该Q个第二导体的位置与该Q个第一导体的位置一一对应,该Q个第二导体中每个第二导体的位置与对应的第一导体的位置都是对称位于该永磁体230的两侧。
作为示例而非限定,也可以针对该两个导体组中相同数量的导体中的部分个数的导体做进一步限定:当该Q大于或等于该L时,该Q个第一导体内靠近该永磁体230的P个第一导体和该L个第二导体中靠近该永磁体230的P个第二导体对称地分布在该永磁体230的两侧,该P为大于或等于1且小于Q的整数;当该L大于或等于该Q时,该Q个第一导体内靠近该永磁体230的P个第一导体和该L个第二导体中靠近该永磁体230的P个第二导体对称地分布在该永磁体230的两侧,该P为大于1或等于1且小于L的整数。
可选地,该永磁体230的材料为Nd2Fe14B、SmCo、AlNiCo和铁氧体中的任意一种。
可选地,该至少一个第一导体中的每个第一导体的长度方向、该至少一个第二导体中的每个第二导体的长度方向以及该永磁体230的长度方向都与Z方向相同,该Z方向为沿该薄膜磁芯的一端开口延伸到该薄膜磁芯的另一端开口的方向。
即,每个第一导体、每个第二导体以及永磁体230的延伸方向(即,沿着Z轴的方向,或者说,薄膜磁芯210的长度方向)与该薄膜磁芯210的延伸方向相同。
可选地,该薄膜耦合电感的高度d1满足条件:0微米≤d1≤150微米。
即,该薄膜耦合电感中的薄膜磁芯210的总体高度,具体指的是该薄膜磁芯210在X方向上的长度,以图3为例,X方向即为X轴的方向。
可选地,该薄膜磁芯210包括多层磁性薄膜,任意两层磁性薄膜之间间隔有绝缘层,该任意两层磁芯薄膜之间间隔的绝缘层的厚度d2满足条件:0微米≤d2≤20微米。
可选地,该薄膜磁芯210包括多层磁性薄膜,该多层磁性薄膜中每层磁性薄膜的厚度d3满足条件:0微米≤d3≤20微米。
这样,在该薄膜耦合电感具有较好的抗饱和能力的情况下,使得该薄膜磁芯具有较小的体积,可以更好地应用于电池芯片中。
在本发明实施例中,应用永磁体产生的磁场与导体组通入直流电流后产生的磁场的相互抵消的方案不仅可以应用于两相耦合的薄膜耦合电感中,也可以应用于其他多相耦合的薄膜耦合电感中。
该薄膜耦合电感包括:
薄膜磁芯,形成为两端开口的腔体结构;
N个导体组,每个导体组包括至少一个导体;
N-1个永磁体,该N个导体组和该N-1个永磁体沿着该薄膜磁芯的宽度方向排布,任意两个导体组之间放置该N-1个永磁体中的任一个永磁体,且相邻的两个永磁体的磁极相反,该薄膜磁芯的宽度方向与该薄膜磁芯的长度方向垂直,该薄膜磁芯的长度方向为沿该薄膜磁芯的一端开口延伸到该薄膜磁芯的另一端开口的方向,
该N个导体组中任意相邻的两个导体组通入的直流电流的方向相反,每个导体组中的至少一个导体通入的直流电流的方向都相同,
该N个导体组的N-2个导体组中,相邻的两个导体组中通入的直流电流的大小相等,其中,该N-2个导体组为该N个导体组中最外侧的两个导体组,
该N个导体组中最外侧的两个导体组中通入的直流电流的大小相等,且与该N-2个导体组中每个导体组中通入的直流电流的大小相异,
该N个导体组中,通入第三方向的直流电流的大小的总和与通入第四方向的直流电流的大小的总和相等,该第三方向与该第四方向相反,
该N个导体组中各个导体组通入直流电流后产生的磁场进行矢量叠加后,形成N个磁通回路,其中,该N个磁通回路与该N个导体组一一对应,每个磁通回路仅包围对应的导体组,
该N-1个永磁体产生的磁场分别分布在该N个磁通回路中,其中,每个永磁体产生的磁场分别分布在相邻的两个导体组对应的两个磁通回路中,其中,针对同一个磁通回路,永磁体产生的磁场的方向与导体组通入直流电流后产生的磁场的方向相异。
这样,进一步通过仿真实验获得每个永磁体能够产生的磁场的磁感应强度的大小,对应于同一个磁通回路,使得永磁体产生的磁场可以抵消导体组通入直流电流后产生的磁场,从而,可以使得永磁体产生的磁场与该两个导体组通入直流电流后产生的磁场经过矢量叠加后的磁场的磁感应强度减少,有助于减小该薄膜耦合电感易达到饱和状态的可能性(即,提高了该薄膜耦合电感的抗饱和能力)。
可选地,该N-2个导体组中每个导体组通入的直流电流的大小的总和为该N个导体组中最外侧的两个导体组通入的直流电流的大小的总和的两倍。
下面,结合图9至图11以及上述针对多相耦合电感的描述,详细描述本发明实施例的其他多相耦合的薄膜耦合电感。
图9所示为本发明实施例的薄膜耦合电感中的三相耦合电感的示意性结构图,该三相耦合电感中每个导体组只有一个导体。
如图9所示,该三相耦合电感包括薄膜磁芯310、第一导体组321、第二导体组322、第三导体组323、位于该第一导体组321和该第二导体组322之间的第一永磁体331、位于该第二导体组322和该第三导体组323之间的第二永磁体332,且该第一永磁体331和该第二永磁体332磁极相反。
为了便于区分与理解,将该第一导体组321通入的直流电流记为直流电流#1,将该第二导体组322通入的直流电流记为直流电流#2,将该第三导体组323通入的直流电流记为直流电流#3。
其中,直流电流#1的大小为1A,方向为z轴反方向,直流电流#2的大小为2A,方向为z轴正方向,直流电流#3的大小为1A,方向为z轴反方向。即,直流电流#1与直流电流#2的方向相反,直流电流#2与直流电流#3的方向相反;该直流电流#1与直流电流#3的大小相等,且该直流电流#1与该直流电流#2的大小相异(或者说,该直流电流#3与该直流电流#2的大小相异);针对于同一个方向(即,z轴反方向)的直流电流#1与该直流电流#3的大小的总和与针对于另一个方向(即,z轴正方向)直流电流#2的大小的总和相等。
图10所示为本发明另一实施例的薄膜耦合电感中的三相耦合电感的示意性结构图,该三相耦合电感中至少一个导体组中的每个导体组包括两个导体。
如图10所示,该第一导体组321、第二导体组322、第三导体组323、该第一永磁体331和第二永磁体332之间的排布方式,各个导体组通入的直流电流的大小和方向同图9所示的三相耦合电感,此处为了简介,省略其说明。
这里,需要重点说明的是,对于包括至少两个导体的导体组中,任意两个导体通入的直流电流的大小可以相同,也可以不同。例如,该第一导体组321通入的直流电流#1为1A,每个导体通入的直流电流的大小为0.5A,该第二导体组322通入的直流电流#2为2A,两个导体通入的直流电流的大小分别是0.5A和1.5A。
图11所示为本发明实施例的薄膜耦合电感中的四相耦合电感的示意性结构图。如图11所示,该四相耦合电感包括薄膜磁芯410、第一导体组421、第二导体组422、第三导体组423、第四导体组424,位于该第一导体组421和该第二导体组422之间的第一永磁体431、位于该第二导体组422和该第三导体组423之间的第二永磁体432,位于该第三导体组423和该第四导体组424之间的第三永磁体433,且该第一永磁体431和该第二永磁体432磁极相反,该第二永磁体432和该第三永磁体433磁极相反。
为了便于区分与理解,将该第一导体组421通入的直流电流记为直流电流#A,将该第二导体组422通入的直流电流记为直流电流#B,将该第三导体组423通入的直流电流记为直流电流#C,将该第四导体组424通入的直流电流记为直流电流#D。
其中,直流电流#A的大小为1A,方向为z轴正方向,直流电流#B的大小为2A,方向为z轴反方向,直流电流#C的大小为2A,方向为z轴正方向,直流电流#D的大小为1A,方向为z轴反方向。即,直流电流#A与直流电流#B的方向相反,直流电流#B与直流电流#C的方向相反,直流电流#C与直流电流#D的方向相反(或者说,直流电流#A与直流电流#C的方向相同,直流电流#B与直流电流#D的方向相同);该直流电流#A与直流电流#D的大小相等,该直流电流#B与直流电流#C的大小相等,且该直流电流#A与该直流电流#B的大小相异(或者说,该直流电流#C与该直流电流#D的大小相异);针对于同一个方向(即,z轴正方向)的直流电流#A与该直流电流#C的大小的总和与针对于另一个方向(即,z轴反方向)直流电流#B与该直流电流#D的大小的总和相等。
此外,任一个永磁体产生的磁场的方向与相邻的导体组通入直流电流后产生的磁场的方向都是相反的,每个永磁体能够产生的磁场的磁感应强度(或者说永磁体具有的磁矫顽力)都是相同的,具体数值大小可以通过仿真实验获取。
作为示例而非限定,该N-2个导体组中每个导体组通入的直流电流的大小的总和不一定为该N个导体组中最外侧的两个导体组通入的直流电流的大小的总和的两倍,具体关系可以根据该薄膜磁芯的形状以及材料来确定。
当导体组中的电流有其他变化时,可以通过改变永磁体的磁矫顽力大小来实现较好的抵消性能。以图11为例,当第二导体组422和第三导体组423中的电流变大时,第二永磁体432的磁矫顽力就要相应的增大。当第二导体组422和第三导体组423的电流减小时,第二永磁体432的磁矫顽力就要减小。例如,当第二导体组422和第三导体组423中的电流由2A变为1A时,第二永磁体432就可能去掉,而当第二导体组422和第三导体组423中的电流继续减小时,在第二永磁体432和第三永磁体433的磁矫顽力不变的情况下,第三永磁体433可能需要调转极性来达到较好的抵消效果(在第一和第三永磁体磁矫顽力不变的情况下)。
以上仅为举例说明,本发明实施例并不限于此。实际情况中,在不同导体组的排布方式以及每个导体组中通入的直流电流不同的情况下,可以通过引入不同位置具有相同或者不同磁矫顽力的永磁体的方式来实现电感器件抗饱和能力的提升。
因而,本发明实施例的薄膜耦合电感,一方面,在该第一导体组与该第二导体组通入方向相反且大小相等的直流电流后分别产生的磁场的共同作用下,该薄膜耦合电感中的薄膜磁芯中分布有沿着仅包围该第一导体组的第一磁通回路的第一磁场和沿着仅包围该第二导体组的第二磁通回路的第二磁场,通过在第一导体组与第二导体组之间的区域放置永磁体,使得该永磁体产生沿该第一磁通回路分布的第三磁场和沿该第二磁通回路分布的第四磁场,且该第三磁场的方向与该第一磁场的方向相反,该第四磁场的方向与该第二磁场的方向相反,且该第三磁场的磁感应强度与该第一磁场的磁感应强度之间的差值小于该第一磁场的磁感应强度,该第四磁场内的磁感应强度与该第二磁场的磁感应强度的差值小于该第二磁场的磁感应强度,可以使得该永磁体产生的磁场与该两个导体组通入直流电流后产生的磁场经过矢量叠加后的磁场的磁感应强度减少,有助于减小该薄膜耦合电感易达到饱和状态的可能性(即,提高了该薄膜耦合电感的抗饱和能力);
另一方面,永磁体位于该薄膜磁芯所形成的腔体结构的中心位置,可以使得该永磁体产生的磁场在该薄膜磁芯中能够均匀分布,更加有效地抵消第一磁场和第二磁场,进而使得分布在该薄膜磁芯中的磁场的磁感应强度减少,有助于减少该薄膜耦合电感易达到饱和状态的可能性;
再一方面,通过使得第一导体组、永磁体和第二导体组沿Y方向(即,该薄膜磁芯的宽度方向)排布,减少了工艺实现的复杂性,有利于工艺实现。
需要说明的是,以上所说的“平行”可以理解为“近似平行”,以上所说的“垂直”可以理解为“近似垂直”,即,对于本领域的技术人员而言,是基于磁性薄膜加工过程中的公差范围和误差范围内的平行或垂直。因此,均落入本发明实施例的保护范围内。
以上,结合图1和图11详细说明了根据本发明实施例的薄膜耦合电感,下面,结合图12详细说明根据本发明实施例的两相耦合薄膜电感在电源转换系统中的工作原理。
如图12所示,该电源转换系统500包括:直流(Direct Current,DC)电源510、至少一个开关单元520、至少一个电感单元530、滤波电容550和负载550。该电源转换系统的电路工作原理为多相交错并联降压(BUCK)电路。其中,两相电感两两耦合,形成一个电感单元,一个或多个电感单元并联输出给负载提供能量。两个串联的开关管(例如,开关管Q1和Q2)构成一个开关单元。各开关管通过驱动(Drive,DRV)与控制IC连接,以控制开关管的开通与关断。至少一个开关单元与至少一个电感单元一一对应,每个电感单元通过所对应的开关单元与直流电源相连。其中,该电感单元可以包括上文中所描述中的两相耦合薄膜电感。
以下,为方便理解和说明,以一个电感单元(即,两相电感,例如图9中所示L1)为例,详细说明电感单元的工作原理。
第一相电源转换电路由第一开关单元(例如,开关管Q1、Q2组成的开关单元)以及第一电感单元(例如,电感L1)中的一相组成。开关管Q1导通时,直流电流通过电感单元中与开关管Q1连接的一相,电感电流开始上升,并经电容C滤波后给负载R供电;当Q1关断后,Q2开始导通,滤波电容上的电压反向加在电感上,电感的电流开始下降,完成BUCK转换电路中的续流部分。同理,第二相电源转换电路由开关管Q3、Q4以及电感单元L1中的另外一相组成。开关管Q3导通时,直流电流通过电感单元中与开关管Q4连接的另外一相,电感电流开始上升,并经电容C滤波后给负载R供电;当Q3关断后,Q4开始导通,滤波电容上的电压反向加在电感上,电感的电流开始下降,完成BUCK转换电路中的续流部分。上述的两相BUCK电源转换部分Q1、Q2、Q3、Q4以及电感单元L1组成一个电源转换单元,根据输出负载对电流的要求可以采用单个或者多个电源转换单元并联的方式来实现。
应理解,以上列举的多相交错并联降压(BUCK)电路仅为示例性说明,不应对本发明构成任何限定,例如,本发明实施例的两相耦合薄膜电感还可以应用于多相交错并联升压(Boost)电路,本发明实施例对此并未特别限定。
以下,结合图13至图14详细说明本发明实施例的薄膜耦合电感的制备方法。
图13是根据本发明一实施例的薄膜耦合电感的制备方法的示意性流程图。如图3所示,该制备方法600包括:
S610,配置薄膜磁芯610,形成为具有两端开口的腔体结构;
S620,将第一导体组621与第二导体组622放置在该腔体结构中,该第一导体组621包括至少一个第一导体,该第二导体组622包括至少一个第二导体,该第一导体组621通入第一直流电流后产生的磁场与该第二导体组622通入第二直流电流后产生的磁场经过矢量叠加后形成第一磁场和第二磁场,该第一磁场沿第一磁通回路分布,该第二磁场沿第二磁通回路分布,该第一磁通回路仅包围该第一导体组621,该第二磁通回路仅包围该第二导体组622,该第一直流电流和该第二直流电流的大小相等且方向相反,该第一直流电流的大小为该第一导体组621中各个第一导体通入的直流电流的大小的总和,且该至少一个第一导体通入的直流电流的方向都相同,该第二直流电流的大小为该第二导体组622中各个第二导体通入的直流电流的大小的总和,且该至少一个第二导体通入的直流电流的方向相同;
S630,将永磁体630放置在该第一导体组621与该第二导体组622之间的区域,该永磁体30产生沿该第一磁通回路分布的第三磁场和沿该第二磁通回路分布的第四磁场,
其中,该第三磁场的方向与该第一磁场的方向相反,该第四磁场的方向与该第二磁场的方向相反,该第三磁场的磁感应强度与该第一磁场的磁感应强度之间的差值小于第该第一磁场的磁感应强度,该第四磁场的磁感应强度与该第二磁场的磁感应强度的差值小于该第二磁场的磁感应强度。
具体地,实际工艺实现过程中,可以首先形成该薄膜磁芯610中具有平面结构的下层薄膜磁芯610-1(或者说,第二部分610-1),接着形成该第一导体组621、该第二导体组622以及永磁体630,最后形成该薄膜磁芯610中具有弯曲结构的上层薄膜磁芯610-2(或者说,第一部分610-2),最终形成该薄膜耦合电感600。
以下,以一个导体组中仅包括第一导体为例,结合图14详细说明根据本发明一实施例的薄膜耦合电感600的制备方法。
如图14所示,首先在硅基板上601上沉积一层钝化层602,钝化层602可以为二氧化硅、氮化硅或者其他绝缘的有机材料涂层,且钝化层完全覆盖硅基体601的表面。接着,在钝化层602上形成下层薄膜磁芯610-1。一般情况下,该下层薄膜磁芯610-1的设计形状通过掩膜板制作。具体而言,首先利用光刻胶SU8或其它光刻胶,以及需要制作的图形的掩膜板,刻蚀出该薄膜磁芯610-1的图形,然后形成该薄膜磁芯610-1。
为了得到更优的电感性能,该薄膜磁芯610-1一般由多层磁性薄膜构成。磁性薄膜的形成可以是化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)、物理气相沉积(PhysicalVapor Deposition,PVD)、原子层沉积(Atomic Layer Deposition,ALD)等实现方式,每层磁性薄膜间沉积有绝缘层,该绝缘层的材料可以是二氧化硅、氮化硅或者其他绝缘的有机材料涂层,实现每层磁性薄膜间的隔离。为了减小磁性薄膜的涡流损耗,磁性薄膜的厚度可以控制在1um以下。
应注意,在磁性薄膜溅射或电镀沉积过程中,需要外加磁场来控制磁性薄膜材料的各向异性,外加磁场方向需沿着易磁化轴方向。
接着,在完成该下层薄膜磁芯610-1的制作后,在该下层薄膜磁芯610-1的上面制作一层绝缘层,即绝缘层603,在该绝缘层603上进行永磁体630的制作。具体地,通过首先利用光刻胶SU8或其它光刻胶,以及需要制作的图形的掩膜板,刻蚀出所需要的图形,然后利用CVD、PVD或ALD等实现方式形成永磁体磁膜层。
接着,在完成该永磁体630的制作后,在该绝缘层603上进行导体组621和导体组622的制作。以导体组621为例,在绝缘层603上,通过气相沉积工艺在整个硅晶片上沉积导电种子层。接下来光致抗刻蚀材料层被沉积和刻蚀,以形成覆盖种子层的部分的光致抗刻蚀掩膜。接下来采用标准的电镀工艺技术,将导体组621电镀在种子层上,形成该薄膜耦合电感中的导体组621。在完成电镀之后,需去除光致抗蚀掩膜,并通过反应离子刻蚀(Reactive Ion Etching,RIE)或其它合适的刻蚀方法来去除残留的种子层。同理,该导体组622的制作过程同该导体组621的制作过程,为了简洁,此处不再赘述。
在制作完该永磁体630、该导体组621与导体组622之后,需要再沉积一层绝缘层,覆盖该永磁体630、该导体组621与导体组622,该绝缘层的形状可以与上层薄膜磁芯的形状相同。
最后,形成上层薄膜磁芯610-2。该上层薄膜磁芯610-2覆盖在上述具有弯曲结构的绝缘层上,该上层薄膜磁芯610-2的设计形状一般通过掩膜版制作,该上层薄膜磁芯610-2的加工工艺与下层薄膜磁芯610-1的加工工艺基本相同,此处不再赘述。
同理,为了得到更优的电感性能,该薄膜磁芯610-1一般由多层磁性薄膜构成。磁性薄膜的形成可以是化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)、物理气相沉积(Physical Vapor Deposition,PVD)、原子层沉积(Atomic Layer Deposition,ALD)等实现方式,每层磁性薄膜间沉积有绝缘层,该绝缘层的材料可以是二氧化硅、氮化硅或者其他绝缘的有机材料涂层,实现每层磁性薄膜间的隔离。为了减小磁性薄膜的涡流损耗,磁性薄膜的厚度可以控制在1um以下。
应注意,在磁性薄膜溅射或电镀沉积过程中,需要外加磁场来控制磁性薄膜材料的各向异性,外加磁场方向需沿着易磁化轴方向。
该薄膜耦合电感制作完毕后,需要对永磁体进行充磁。
可以有两种方式:
第一种方式
简单来说,通过施加外加磁场使得该薄膜磁芯的磁感应强度达到饱和状态,此时,薄膜磁芯相当于空气,进而,继续增大外界磁场使得其达到永磁体的内秉矫顽力,从而完成对该永磁体的充磁。
第二种方式
向本发明实施例的薄膜耦合电感中的导体组通入直流电流,该导体组中通入的直流电流与该薄膜耦合电感正常工作时通入的直流电流的方向相反,逐渐增大直流电流,使经过永磁体的磁场大于其内禀矫顽力,完成对永磁体的充磁。
应理解,上述薄膜耦合电感的制备过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后,各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定,而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
需要说明的是,以上薄膜耦合电感中包括两个导体组和一个永磁体的制备过程仅为示意性说明,薄膜耦合电感中包括多个导体组和多个永磁体时,每个导体组和每个永磁体的加工过程都与上述方法相似,都在本发明实施例的保护范围内。
以上所述,仅为本发明实施例的具体实施方式,但本发明实施例的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明实施例的保护范围之内。因此,本发明实施例的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (16)

1.一种薄膜耦合电感,其特征在于,所述薄膜耦合电感应用于芯片中,所述芯片中可包括所述薄膜耦合电感,所述薄膜耦合电感包括:
薄膜磁芯,形成为具有两端开口的腔体结构;
第一导体组和第二导体组,位于所述腔体结构的内部,所述第一导体组包括至少一个第一导体,所述第二导体组包括至少一个第二导体,所述第一导体组通入第一直流电流后产生的磁场与所述第二导体组通入第二直流电流后产生的磁场经过矢量叠加后形成第一磁场和第二磁场,所述第一磁场沿第一磁通回路分布,所述第二磁场沿第二磁通回路分布,所述第一磁通回路仅包围所述第一导体组,所述第二磁通回路仅包围所述第二导体组,所述第一直流电流和所述第二直流电流的大小相等且方向相反,所述第一直流电流的大小为所述第一导体组中各个第一导体通入的直流电流的大小的总和,且所述至少一个第一导体通入的直流电流的方向都相同,所述第二直流电流的大小为所述第二导体组中各个第二导体通入的直流电流的大小的总和,且所述至少一个第二导体通入的直流电流的方向相同;
永磁体,位于所述第一导体组和所述第二导体组之间的区域,所述永磁体产生沿所述第一磁通回路分布的第三磁场和沿所述第二磁通回路分布的第四磁场,
其中,所述第三磁场的方向与所述第一磁场的方向相反,所述第四磁场的方向与所述第二磁场的方向相反,所述第三磁场的磁感应强度与所述第一磁场的磁感应强度之间的差值小于所述第一磁场的磁感应强度,所述第四磁场的磁感应强度与所述第二磁场的磁感应强度的差值小于所述第二磁场的磁感应强度。
2.根据权利要求1所述的薄膜耦合电感,其特征在于,所述第三磁场的磁感应强度小于或等于所述第一磁场的磁感应强度,且所述第四磁场的磁感应强度小于或等于所述第二磁场的磁感应强度。
3.根据权利要求1或2所述的薄膜耦合电感,其特征在于,所述薄膜磁芯包括第一部分和第二部分,所述第一部分位于所述第二部分的一侧,所述第一部分包括第一端和第二端,所述第二部分面朝所述第一部分的表面包括相互隔离的第一区域和第二区域,其中,
所述第一端与所述第一区域相接触,或,所述第一端靠近所述第一区域且与所述第一区域之间存在间隔;
所述第二端与所述第二区域相接触,或,所述第二端靠近所述第二区域且与所述第二区域之间存在间隔。
4.根据权利要求3所述的薄膜耦合电感,其特征在于,所述第一导体组、所述永磁体和所述第二导体组沿Y方向排布,所述Y方向与所述第二部分面朝所述第一部分的表面所在的平面平行,且所述Y方向与Z方向垂直,所述Z方向为沿所述薄膜磁芯的一端开口延伸至所述薄膜磁芯的另一端开口的方向。
5.根据权利要求4所述的薄膜耦合电感,其特征在于,所述第一导体组沿所述Y方向在XZ-平面上的投影以及所述第二导体组沿所述Y方向在所述XZ-平面上的投影均和所述永磁体沿所述Y方向在所述XZ-平面上的投影之间至少部分重叠,其中,所述XZ-平面垂直于所述第二部分面朝所述第一部分的表面所在的平面。
6.根据权利要求3所述的薄膜耦合电感,其特征在于,所述第一导体组包括至少两个第一导体,所述至少两个第一导体沿X方向呈N层排布,每层包括至少一个第一导体,且位于每相邻两层中的第一导体之间间隔有绝缘层,所述N为大于或等于2的整数,且所述N小于或等于所述第一导体组中包括的第一导体的个数,
其中,所述X方向垂直于所述第二部分面朝所述第一部分的表面所在的平面。
7.根据权利要求3所述的薄膜耦合电感,其特征在于,所述第二导体组包括至少两个第二导体,所述至少两个第二导体沿X方向呈M层排布,每层包括至少一个第二导体,且位于每相邻两层中的第二导体之间间隔有绝缘层,所述M为大于或等于2的整数,且所述M小于或等于所述第二导体组中包括的第二导体的个数,
其中,所述X方向垂直于YZ-平面,所述YZ-平面内的Y方向平行于所述第二部分面朝所述第一部分的表面所在的平面,所述YZ-平面内的Z方向为沿所述薄膜磁芯的一端的开口延伸至所述薄膜磁芯的另一端的开口的方向。
8.根据权利要求1或2所述的薄膜耦合电感,其特征在于,所述第一导体组包括Q个第一导体,所述第二导体组包括L个第二导体,
所述Q为大于或等于所述L的整数,且所述L为大于或等于1的整数,其中,所述Q个第一导体内靠近所述永磁体的L个第一导体和所述L个第二导体对称地分布在所述永磁体的两侧。
9.根据权利要求1或2所述的薄膜耦合电感,其特征在于,所述第一导体组包括至少两个第一导体,所述至少两个第一导体中每两个第一导体之间是相互隔离的,且每两个第一导体通入的直流电流的大小相等。
10.根据权利要求1或2所述的薄膜耦合电感,其特征在于,所述第二导体组包括至少两个第二导体,所述至少两个第二导体中每两个第二导体之间是相互隔离的,且每两个第二导体通入的直流电流的大小相等。
11.根据权利要求1或2所述的薄膜耦合电感,其特征在于,所述薄膜磁芯在XY-平面上的投影为轴对称图形,所述XY-平面为所述薄膜磁芯的截面所在的平面,所述XY-平面垂直于Z方向,所述Z方向为沿所述薄膜磁芯的一端的开口延伸至另一端的开口的方向。
12.根据权利要求3所述的薄膜耦合电感,其特征在于,所述永磁体与所述第一端的距离和所述永磁体与所述第二端的距离相等。
13.根据权利要求1或2所述的薄膜耦合电感,其特征在于,所述永磁体的材料为Nd2Fe14B、SmCo、AlNiCo和铁氧体中的任意一种。
14.根据权利要求1或2所述的薄膜耦合电感,其特征在于,所述至少一个第一导体中的每个第一导体的长度方向、所述至少一个第二导体中的每个第二导体的长度方向以及所述永磁体的长度方向都与Z方向相同,所述Z方向为沿所述薄膜磁芯的一端开口延伸到所述薄膜磁芯的另一端开口的方向。
15.一种电源转换电路,其特征在于,所述电源转换电路包括:
直流电源;
至少一个开关单元;
电容单元;
至少一个电感单元,所述至少一个电感单元中每个电感单元对应所述至少一个开关单元中的一个开关单元,所述每个电感单元通过对应的开关单元与所述直流电源相连,且所述每个电感单元的一端与所述电容单元相连接,所述每个电感单元的另一端与对应的开关单元相连接,其中,所述每个电感单元包括如权利要求1至14中任一项所述的薄膜耦合电感。
16.一种芯片,其特征在于,包括如权利要求15所述的电源转换电路和负载,所述电源转换电路与所述负载相连接,所述电源转换电路用于接收来自外部电源的电流并对所述电流进行转换处理后供应给所述负载。
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