CN114050026A - 磁性组件、其制作方法、功率模块及开关电源 - Google Patents

磁性组件、其制作方法、功率模块及开关电源 Download PDF

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CN114050026A CN202111450931.8A CN202111450931A CN114050026A CN 114050026 A CN114050026 A CN 114050026A CN 202111450931 A CN202111450931 A CN 202111450931A CN 114050026 A CN114050026 A CN 114050026A
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Abstract

本申请提供了一种磁性组件、其制作方法、功率模块及开关电源，所述磁性组件包括至少两个X型磁芯以及至少一个I型磁芯；所述X型磁芯上设有绕组，且所述至少两个X型磁芯和所述至少一个I型磁芯形成闭合磁回路；所述X型磁芯包括绕线柱和环绕在所述绕线柱周围的四个边柱，所述四个边柱的一侧分别与所述绕线柱的一侧连接形成连接面；所述四个边柱和所述绕线柱的另一侧分别与所述I型磁芯或其他X型磁芯的连接面接触设置，本申请可解决多个磁性元件集成后散热效果较差的问题。

Description

磁性组件、其制作方法、功率模块及开关电源
技术领域
本申请涉及磁性组件技术领域，尤其涉及一种磁性组件、其制作方法、功率模块及开关电源。
背景技术
目前，大部分服务器及通讯电源设置有开关电源，为了提高开关电源的工作频率、功率密度及可自动化制造性，且同时为了降低制造成本，越来越多的开关电源采用模块化的方式进行设计。模块化是指将开关电源的功率半导体器件设置于模块电路板上，再将模块电路板设置于主电路板上，其中模块电路板上还设置有磁性元件及功率变换线路。
由于大部分服务器及通讯电源的高度需要设计为1U，使得设置于服务器及通讯电源内部的模块电路板的高度受到限制。且由于磁性元件在模块电路板上占有相当大的体积、重量与损耗，因此磁性元件的设计及空间布局可以决定模块电路板(PCB)的利用率及通讯电源的整体性能。目前，为了缩小磁性元件的尺寸，提高模块电路板的利用率，通常采用多个磁性元件集成的方式形成平面结构的磁性元件。但是，多个磁性元件集成会导致磁性元件的散热效果较差的问题，影响磁性元件寿命和使用安全性。
发明内容
本申请的一个目的在于提供一种磁性组件，以解决多个磁性元件集成后散热效果较差的问题。本申请的另一个目的在于提供一种功率模块。本申请的再一个目的在于提供一种开关电源。本申请的还一个目的在于提供一种磁性组件的制作方法。
为了达到以上目的，本申请一方面公开了一种磁性组件，包括至少两个X型磁芯以及至少一个I型磁芯；
所述X型磁芯上设有绕组，且所述至少两个X型磁芯和所述至少一个I型磁芯形成闭合磁回路；
所述X型磁芯包括绕线柱和环绕在所述绕线柱周围的四个边柱，所述四个边柱的一侧分别与所述绕线柱的一侧连接形成连接面；
所述四个边柱和所述绕线柱的另一侧分别与所述I型磁芯或其他X型磁芯的连接面接触设置。
可选的，所述磁性组件包括两路磁性组件，所述两路磁性组件包括两个X型磁芯和一个I型磁芯，所述两个X型磁芯包括第一磁芯和第二磁芯，所述一个I型磁芯为第三磁芯；
所述第一磁芯和第二磁芯上分别设有第一绕组和第二绕组；
所述第一磁芯、第二磁芯和第三磁芯按照第一磁芯、第三磁芯和第二磁芯的顺序或者第一磁芯、第二磁芯和第三磁芯的顺序依次排列。
可选的，第一磁芯和/或第二磁芯的绕线柱形成有气隙。
可选的，所述气隙由多段气隙组成。
可选的，第一磁芯和第二磁芯的绕线柱分别形成有第一气隙和第二气隙，所述第一气隙和所述第二气隙的大小相等。
可选的，当向第一绕组和第二绕组分别输入直流电流时，所述第一磁芯的绕线柱和第二磁芯的绕线柱中形成的直流磁通方向相同；
当向第一绕组和第二绕组分别输入交流电流时，所述第一磁芯的绕线柱和第二磁芯的绕线柱中形成的交流磁通方向相同且相位相差180度。
可选的，所述两路磁性组件为两路电感，所述第一绕组包括第一线圈，所述第二绕组包括第二线圈。
可选的，所述两路磁性组件包括电感和变压器，所述第一绕组包括电感的电感线圈，所述第二绕组包括变压器的原边线圈和副边线圈。
可选的，所述磁性组件包括三路磁性组件，所述三路磁性组件包括三个X型磁芯和一个I型磁芯，所述三个X型磁芯包括第四磁芯、第五磁芯和第六磁芯，所述一个I型磁芯为第七磁芯；
所述第四磁芯、第五磁芯和第六磁芯上分别设有第四绕组、第五绕组和第六绕组；
所述第四磁芯、第五磁芯、第六磁芯和第七磁芯按照第四磁芯、第五磁芯、第六磁芯和第七磁芯的顺序或者第四磁芯、第七磁芯、第五磁芯和第六磁芯的顺序依次排列。
可选的，所述第四磁芯、第五磁芯和第六磁芯的至少之一的绕线柱形成有气隙。
可选的，第四磁芯、第五磁芯和第六磁芯的绕线柱分别形成有第四气隙、第五气隙和第六气隙，所述第四气隙、第五气隙和第六气隙的大小相等。
可选的，当向第四绕组、第五绕组和第六绕组分别输入直流电流时，所述第四磁芯、第五磁芯、第六磁芯的绕线柱中形成的直流磁通方向相同；
当向第四绕组、第五绕组和第六绕组分别输入交流电流时，所述第四磁芯、第五磁芯、第六磁芯的绕线柱中形成的交流磁通方向相同且相位相差120度。
可选的，所述三路磁性组件为三路电感，所述第四绕组包括第四线圈，所述第五绕组包括第五线圈，所述第六绕组包括第六线圈。
可选的，所述三路磁性组件为三相电感，所述第四绕组包括第七线圈，所述第五绕组包括第八线圈，所述第六绕组包括第九线圈。
可选的，所述三路磁性组件为三相变压器，所述第四绕组包括第一原边线圈和第一副边线圈，所述第五绕组包括第二原边线圈和第二副边线圈，所述第六绕组包括第三原边线圈和第三副边线圈。
本申请还公开了一种功率模块，包括如上所述的磁性组件。
本申请还公开了一种开关电源，包括如上所述的功率模块。
本申请还公开了一种磁性组件的制作方法，包括：
在至少两个X型磁芯的绕线柱上设置绕组，所述X型磁芯包括绕线柱和环绕在所述绕线柱周围的四个边柱，所述四个边柱的一侧分别与所述绕线柱的一侧连接形成连接面；
使X型磁芯的所述四个边柱和所述绕线柱的另一侧分别与I型磁芯或其他X型磁芯的连接面接触设置以使所述至少两个X型磁芯以及至少一个I型磁芯连接形成闭合磁回路。
本申请的磁性组件包括至少两个X型磁芯以及至少一个I型磁芯，两个X型磁芯以及至少一个I型磁芯提供闭合磁回路。其中，所述X型磁芯包括绕线柱和环绕在所述绕线柱周围的四个边柱，所述四个边柱的一侧分别与所述绕线柱的一侧连接形成连接面。由此，X型磁芯的相邻两个边柱之间镂空形成条状空隙，可为磁性组件提供沿边柱延伸方向的散热通道。由于X型磁芯包括四个边柱，从而可为磁性组件提供沿边柱延伸的第一方向的四条散热通道，增加散热面积。此外，由于每个X型磁芯的绕线柱与边柱之间存在环形空隙，该环形空隙与各相邻的两个边柱之间的条状空隙连通，共同形成与边柱延伸方向垂直的第二方向的环形散热通道。因此，本申请的磁性组件具有两条主要的散热通道，能够更好的将磁性组件内部产生的热量带走，提升散热效果，解决多个磁性元件集成后散热效果较差的问题，提高磁性组件的寿命和使用安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出本申请磁性组件中两路磁性组件具体实施例的示意图；
图2示出本申请磁性组件中两路磁性组件具体实施例第一磁芯或第二磁芯的内部示意图；
图3示出本申请磁性组件中两路磁性组件具体实施例第一磁芯、第二磁芯和第三磁芯的示意图；
图4示出本申请磁性组件中两路磁性组件具体实施例的爆炸图；
图5示出本申请磁性组件中两路磁性组件具体实施例的等效电路拓扑图；
图6示出本申请磁性组件中两路磁性组件另一个具体实施例的示意图；
图7～图11示出本申请磁性组件应用的各电路中的电路拓扑图；
图12示出本申请磁性组件中三路磁性组件具体实施例的示意图；
附图说明：
11、第一磁芯，12、第二磁芯，13、第三磁芯，101、绕线柱，102、边柱，103、连接面，114、第一绕组，124、第二绕组，14、第四磁芯，15、第五磁芯，16、第六磁芯，17、第七磁芯。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
“平行”或“垂直”等位置关系不仅包含完全“平行”或“垂直”的位置关系，还包含相对于完全“平行”或“垂直”的角度偏差在预设偏差范围内的位置关系。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。
此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
现有技术中，开关电源通常采用模块化设计，将功率半导体器件设置于模块电路板上，模块电路板上还设置有磁性元件及功率变换线路，然后将模块电路板设置在主电路板上，形成开关电源。
服务器及通讯电源通常需要设置在机柜上，机柜中每一层的高度通常为1U，因此，服务器及通讯电源等设备的高度需要设置在1U以下，用于服务器及通讯电源中的开关电源受到服务器及通讯电源高度的限制，磁性元件在模块电路板上占有相当大的体积、重量与损耗，需要尽可能的缩小模块电路板上的磁性元件的尺寸，提高模块电路板的利用率。
近年来，磁性元件的设计和空间布局经历了快速的发展。磁性元件的结构从单一的独立绕线式发展到平面结构、矩阵结构、模块结构、集成结构和混合结构等多种形态。在通讯电源的模块化和开关频率的高频化的发展趋势下，平面结构的磁性元件具有体积小及功率密度高的优点，故被广泛地应用于模块电路板的磁性元件的设计中。但是，多个磁性元件集成形成平面结构的磁性元件以及现有的磁性元件采用铁氧体材料，导致磁性元件的散热效果较差的问题，影响磁性元件寿命和使用安全性。基于现有技术中存在的问题，本申请实施例提供了一种磁性组件，增大磁性组件的散热面积，提供两条不同的散热方向，从而提升散热效果，更好的将磁性组件内部产生的热量带走，解决多个磁性元件集成后散热效果较差的问题，提高磁性组件的寿命和使用安全性。
基于此，根据本申请的一个方面，本实施例公开了一种磁性组件。如图1～图6和图12所示，该磁性组件包括至少两个X型磁芯以及至少一个I型磁芯。
其中，所述X型磁芯上设有绕组，且所述至少两个X型磁芯和所述至少一个I型磁芯形成闭合磁回路。
所述X型磁芯包括绕线柱101和环绕在所述绕线柱101周围的四个边柱102，所述四个边柱102的一侧分别与所述绕线柱101的一侧连接形成连接面103。
所述四个边柱102和所述绕线柱101的另一侧分别与所述I型磁芯或其他X型磁芯的连接面103接触设置。
本申请的磁性组件包括至少两个X型磁芯以及至少一个I型磁芯，两个X型磁芯以及至少一个I型磁芯提供闭合磁回路。其中，所述X型磁芯包括绕线柱101和环绕在所述绕线柱101周围的四个边柱102，所述四个边柱102的一侧分别与所述绕线柱101的一侧连接形成连接面103。由此，X型磁芯的相邻两个边柱102之间镂空形成条状空隙，可为磁性组件提供沿边柱102延伸方向的散热通道。由于X型磁芯包括四个边柱102，从而可为磁性组件提供沿边柱102延伸的第一方向的四条散热通道，增加散热面积。此外，由于每个X型磁芯的绕线柱101与边柱102之间存在环形空隙，该环形空隙与各相邻的两个边柱102之间的条状空隙连通，共同形成与边柱102延伸方向垂直的第二方向的环形散热通道。因此，本申请的磁性组件具有两条主要的散热通道，能够更好的将磁性组件内部产生的热量带走，提升散热效果，解决多个磁性元件集成后散热效果较差的问题，提高磁性组件的寿命和使用安全性。
在一个可选的实施方式中，如图1～图4所示，所述磁性组件包括两路磁性组件。所述两路磁性组件包括两个X型磁芯和一个I型磁芯，所述两个X型磁芯包括第一磁芯11和第二磁芯12，所述一个I型磁芯为第三磁芯13。
其中，所述第一磁芯11和第二磁芯12上分别设有第一绕组114和第二绕组124。所述第一磁芯11、第二磁芯12和第三磁芯13按照第一磁芯11、第三磁芯13和第二磁芯12的顺序或者第一磁芯11、第二磁芯12和第三磁芯13的顺序依次排列。
在一个或多个具体实施方式中，所述第一磁芯11、第二磁芯12和第三磁芯13按照第一磁芯11、第三磁芯13和第二磁芯12的顺序依次排列。图5示出了该具体例子的等效电路拓扑图，图5中，R1为第一磁芯的绕线柱101的等效电阻，R2为第二磁芯的绕线柱101的等效电阻，R3和R4为第一磁芯的边柱102的等效电阻，R5和R6为第二磁芯的边柱102的等效电阻，R7和R8为第三磁芯13的等效电阻。箭头1表示第一磁芯的绕线柱101中形成的感应电流的传输方向，箭头2表示第一磁芯11和第三磁芯13形成的闭合磁回路中的磁场方向，箭头3表示第二磁芯的绕线柱101中形成的感应电流的传输方向，箭头4表示第二磁芯12和第三磁芯13形成的闭合磁回路中的磁场方向。从图5中可以看出，第一磁芯11和第二磁芯12的闭合磁回路中的磁通在第三磁芯13处部分抵消，磁通部分抵消可降低第三磁芯13的损耗。并且，在此基础上，在第三磁芯13损耗降低的情况下，可进一步降低第三磁芯13的厚度，从而本申请可采用更小尺寸的第三磁芯13形成闭合磁回路，降低了磁性组件的体积。此外，第一磁芯11和第二磁芯12包括四个边柱102，使磁性组件中的磁通更加分散，能够减小磁芯损耗。
从图1～图4中可以看出，第一磁芯11和第二磁芯12的四个边柱102中各相邻的两个边柱102间形成条状空隙，可为磁性组件提供沿边柱102延伸方向的散热通道。第一磁芯11和第二磁芯12均包括四个边柱102，从而可为磁芯提供沿边柱102延伸的第一方向的四条散热通道，增加散热面积。此外，第一磁芯11和第二磁芯的绕线柱101与边柱102之间存在环形空隙，该环形空隙与各相邻的两个边柱102之间的条状空隙连通，共同形成与边柱102延伸方向垂直的第二方向的环形散热通道。因此，该实施方式中，磁性组件具有第一方向和第二方向两条主要的散热通道，能够更好的将磁性组件内部产生的热量带走，提升散热效果，解决多个磁性元件集成后散热效果较差的问题，提高磁性组件的寿命和使用安全性。
作为一种可选的实施方式，可使第一磁芯11和第二磁芯的边柱102分别对应设置，即分别对应在同一直线上，即使第一磁芯11的四个条状空隙分别与第二磁芯12的条状空隙对应，连通第一磁芯11和第二磁芯12的第一方向散热通道，保证气流顺畅，提升散热效果。
作为一种可选的实施方式，第一磁芯11和第二磁芯12条状空隙处的表面向内凹陷形成凹槽，以增大散热气流流动区域，提升散热效果。
作为一种可选的实施方式，第三磁芯13对应于第一磁芯11和第二磁芯12的条状空隙的边缘也可向内凹陷形成凹槽，防止第三磁芯13阻碍气流流动，保证气流顺畅，提升散热效果。
当然，在其他实施方式中，所述第一磁芯11、第二磁芯12和第三磁芯13也可按照第一磁芯11、第二磁芯12和第三磁芯13的顺序依次排列，如图6所示。在该实施方式中，第一磁芯的连接面103朝向磁性组件外侧，即第一磁芯的连接面103位于第一磁芯11背离第二磁芯12的一侧，第一磁芯11的四个边柱102不连接的一端与第二磁芯的连接面103接触设置，从而第一磁芯11与第二磁芯的连接面103形成闭合磁回路。第二磁芯12的四个边柱102不连接的一侧与第三磁芯13接触设置，从而第二磁芯12与第三磁芯13形成闭合磁回路。
需要说明的是，在该实施方式中，第一磁芯11、第二磁芯12和第三磁芯13按照从左到右的顺序依次设置，其中“左”、“右”的方向具有相对性，则第一磁芯11、第二磁芯12和第三磁芯13按照从右到左的顺序依次设置的实施方式对应的技术方案也理应在本申请的保护范围内。
并且，第一磁芯11和第二磁芯12均为X型磁芯，第一磁芯11和第二磁芯12仅作为示例进行说明，第一磁芯11和第二磁芯12的X型磁芯的位置也可以互换。即该实施方式中，第一磁芯11、第二磁芯12和第三磁芯13依次顺序设置，在其他实施方式中，也可按照第二磁芯12、第一磁芯11和第三磁芯13依次顺序设置，该实施方式对应的技术方案也理应在本申请的保护范围内。
在可选的实施方式中，所述第一绕组114和所述第二绕组124的匝数相等。
可以理解的是，为了使两路磁性组件的两路磁性表现相同，例如得到电感值完全相同的两个电感，可使第一绕组114和第二绕组124的匝数相等。当然，在实际应用中，本领域技术人员可根据实际需求确定第一绕组114和第二绕组124的匝数，本申请对此并不作限定。
在可选的实施方式中，第一磁芯11和/或第二磁芯的绕线柱101形成有气隙。可选的，该气隙由多段气隙组成。
可以理解的是，为了避免磁饱和等不良现象，可在第一磁芯11和/或第二磁芯的绕线柱101上形成一段或多段气隙。当然，本领域技术人员可根据实际需求确定是否在第一磁芯11和第二磁芯12上设置一段或多段气隙，本申请对些并不作限定。
在可选的实施方式中，第一磁芯11和第二磁芯的绕线柱101分别形成有第一气隙和第二气隙，所述第一气隙和所述第二气隙的大小相等。
可以理解的是，当需要在第一磁芯11和第二磁芯的绕线柱101上分别形成第一气隙和第二气隙时，为了尽量使第一磁芯11和第二磁芯12的磁性表现相同，可选的将第一气隙和第二气隙设置为大小相等。
在可选的实施方式中，当向第一绕组114和第二绕组124分别输入直流电流时，所述第一磁芯的绕线柱101和第二磁芯的绕线柱101中形成的直流磁通方向相同。
当向第一绕组114和第二绕组124分别输入交流电流时，所述第一磁芯的绕线柱101和第二磁芯的绕线柱101中形成的交流磁通方向相同且相位相差180度。
具体的，为了实现第一磁芯11和第二磁芯12在第三磁芯13上形成的磁通至少部分抵消以及考虑到两路磁性组件应用的电路结构的不同，当向第一磁芯11上的第一绕组114和第二磁芯12上的第二绕组124分别输入电流时，需保证直流电流形成的磁通方向相同，交流电流形成的磁通方向相同但相位相差180度。
在一个具体实施例中，所述两路磁性组件为两路电感，所述第一绕组114包括第一线圈，所述第二绕组124包括第二线圈。即可采用该两路磁性组件制成两个电感集成的磁性组件，例如，可形成交错两路交错PFC(Power Factor Correction，功率因数校正)电感，用于两路交错式PFC电路中，如图7所示，该两路交错式PFC电路为本领域的常用技术，在此不再赘述。
图7～图11示出磁性组件应用的各电路中的电路拓扑图。图7～图11中，L1、L2、Lr、Lr1、Lr2、Lr3、Lm和L3为电感，D1、D2和D3为二极管，S1、S2、S3、S4、S5、S6、SR1、SR2、SR3和SR4为开关元件，C、C1、C2、C3、CB、Cr1和Cr2为电容，VAC、VA、VB、VC和Vin为电源，R为电阻，Tx1、Tx2和Tx3为变压器。
具体的，可将第一线圈作为第一绕组114绕设在第一磁芯11上，将第二线圈作为第二绕组124绕设在第二磁芯12上，然后将第一磁芯11、第二磁芯12和第三磁芯13组合，使第一磁芯11、第二磁芯12和第三磁芯13中可形成闭合磁回路得到两路电感。
在另一个具体实施例中，所述两路磁性组件包括电感和变压器，所述第一绕组114包括电感的电感线圈，所述第二绕组124包括变压器的原边线圈和副边线圈。即可采用该两路磁性组件制成电感与变压器集成的磁性组件，用于开关电源中，如图8所示。
具体的，可将电感线圈作为第一绕组114绕设在第一磁芯11上，将变压器的原边线圈和副边线圈作为第二绕组124绕设在第二磁芯12上，然后将第一磁芯11、第二磁芯12和第三磁芯13组合，使第一磁芯11、第二磁芯12和第三磁芯13中可形成闭合磁回路得到电感和变压器集成的磁性组件。其中，可选的，第一磁芯11和第二磁芯12的长度可以设置为不同长度，以适应第一磁芯11和第二磁芯12的绕线柱上设置的线圈长度不同。
在另一个可选的实施方式中，如图12所示，所述磁性组件包括三路磁性组件，所述三路磁性组件包括三个X型磁芯和一个I型磁芯，所述三个X型磁芯包括第四磁芯14、第五磁芯15和第六磁芯16，所述一个I型磁芯为第七磁芯17。
其中，所述第四磁芯14、第五磁芯15和第六磁芯16上分别设有第四绕组、第五绕组和第六绕组。
所述第四磁芯14、第五磁芯15、第六磁芯16和第七磁芯17按照第四磁芯14、第五磁芯15、第六磁芯16和第七磁芯17的顺序或者第四磁芯14、第七磁芯17、第五磁芯15和第六磁芯16的顺序依次排列。
在一个或多个具体实施方式中，所述第四磁芯14、第五磁芯15、第六磁芯16和第七磁芯17按照第四磁芯14、第五磁芯15、第六磁芯16和第七磁芯17的顺序依次排列。与两路磁性组件同理的，第四磁芯14、第五磁芯15和第六磁芯16的闭合磁回路中的磁通在第七磁芯17处部分抵消，磁通部分抵消可降低第七磁芯17的损耗。并且，在此基础上，在第七磁芯17损耗降低的情况下，可进一步降低第七磁芯17的厚度，从而本申请可采用更小尺寸的第七磁芯17形成闭合磁回路，降低了磁性组件的体积。此外，第四磁芯14、第五磁芯15、第六磁芯16包括四个边柱102，使磁性组件中的磁通更加分散，能够减小磁芯损耗。
从图12中可以看出，第四磁芯14、第五磁芯15和第六磁芯16的四个边柱102中各相邻的两个边柱102间形成条状空隙，可为磁性组件提供沿边柱102延伸方向的散热通道。第四磁芯14、第五磁芯15和第六磁芯16均包括四个边柱102，从而可为磁芯提供沿边柱102延伸的第一方向的四条散热通道，增加散热面积。此外，第四磁芯14、第五磁芯15和第六磁芯16的绕线柱101与边柱102之间存在环形空隙，该环形空隙与各相邻的两个边柱102之间的条状空隙连通，共同形成与边柱102延伸方向垂直的第二方向的环形散热通道。因此，该实施方式中，磁性组件具有第一方向和第二方向两条主要的散热通道，能够更好的将磁性组件内部产生的热量带走，提升散热效果，解决多个磁性元件集成后散热效果较差的问题，提高磁性组件的寿命和使用安全性。
作为一种可选的实施方式，可使第四磁芯14、第五磁芯15和第六磁芯16的边柱102分别对应设置，即分别对应设置在同一直线上，即使第四磁芯14、第五磁芯15和第六磁芯16的四个条状空隙分别对应，连通第四磁芯14、第五磁芯15和第六磁芯16的第一方向散热通道，保证气流顺畅，提升散热效果。
作为一种可选的实施方式，第四磁芯14、第五磁芯15和第六磁芯16条状空隙处的表面向内凹陷形成凹槽，以增大散热气流流动区域，提升散热效果。
作为一种可选的实施方式，第七磁芯17对应于第四磁芯14、第五磁芯15和第六磁芯16的条状空隙的边缘也可向内凹陷形成凹槽，防止第七磁芯17阻碍气流流动，保证气流顺畅，提升散热效果。
当然，在其他实施方式中，所述第四磁芯14、第五磁芯15、第六磁芯16和第七磁芯17也可按照第四磁芯14、第七磁芯17、第五磁芯15和第六磁芯16的顺序依次排列。在该实施方式中，第四磁芯14的连接面103朝向磁性组件外侧，即第四磁芯14的连接面103位于第四磁芯14背离第七磁芯17的一侧，第四磁芯14的四个边柱102不连接的一端与第七磁芯17接触设置，从而第四磁芯14与第七磁芯17形成闭合磁回路。第七磁芯17与第五磁芯15的四个边柱102不连接的一侧接触设置与第五磁芯15形成闭合磁回路，第五磁芯15的连接面103与第六磁芯16四个边柱102不连接的一端接触设置与第六磁芯16形成闭合磁回路。其中，可选的，第一磁芯11和第二磁芯12的长度可以设置为不同长度，以适应第四磁芯14、第五磁芯15、第六磁芯16的绕线柱上设置的线圈长度不同。
需要说明的是，在该实施方式中，第四磁芯14、第七磁芯17、第五磁芯15和第六磁芯16按照从左到右的顺序依次设置，其中“左”、“右”的方向具有相对性，则第四磁芯14、第五磁芯15、第六磁芯16和第七磁芯17按照从右到左的顺序依次设置的实施方式对应的技术方案也理应在本申请的保护范围内。
并且，第四磁芯14、第五磁芯15和第六磁芯16均为X型磁芯，第四磁芯14、第五磁芯15和第六磁芯16仅作为示例进行说明，第四磁芯14、第五磁芯15和第六磁芯16的X型磁芯的位置也可以互换，这些实施方式对应的技术方案也理应在本申请的保护范围内。
在可选的实施方式中，所述第四绕组、第五绕组和第六绕组的至少之一的匝数相等。
可以理解的是，为了使三路磁性组件的三路磁性表现相同，例如得到电感值完全相同的三个电感，可使第四绕组、第五绕组和第六绕组的匝数相等。当然，在实际应用中，本领域技术人员可根据实际需求确定第四绕组、第五绕组和第六绕组的匝数，本申请对此并不作限定。
在可选的实施方式中，所述第四磁芯14、第五磁芯15和第六磁芯16的至少之一的绕线柱101形成有气隙。可选的，该气隙由多段气隙组成。
可以理解的是，为了避免磁饱和等不良现象，可在第四磁芯14、第五磁芯15和第六磁芯16的至少之一的绕线柱101上形成一段或多段气隙。当然，本领域技术人员可根据实际需求确定是否在第四磁芯14、第五磁芯15和第六磁芯16上设置一段或多段气隙，本申请对些并不作限定。
在可选的实施方式中，第四磁芯14、第五磁芯15和第六磁芯16的绕线柱101分别形成有第四气隙、第五气隙和第六气隙，所述第四气隙、第五气隙和第六气隙的大小相等。
可以理解的是，当需要在第四磁芯14、第五磁芯15和第六磁芯16的绕线柱101上分别形成第四气隙、第五气隙和第六气隙时，为了尽量使第四磁芯14、第五磁芯15和第六磁芯16的磁性表现相同，可选的将第四气隙、第五气隙和第六气隙设置为大小相等。
在可选的实施方式中，当向第四绕组、第五绕组和第六绕组分别输入直流电流时，所述第四磁芯14、第五磁芯15、第六磁芯16的绕线柱101中形成的直流磁通方向相同。
当向第四绕组、第五绕组和第六绕组分别输入交流电流时，所述第四磁芯14、第五磁芯15、第六磁芯16的绕线柱101中形成的交流磁通方向相同且相位相差120度。
具体的，为了实现在第七磁芯17上形成的磁通至少部分抵消以及考虑到三路磁性组件应用的电路结构的不同，当向第四绕组、第五绕组和第六绕组分别输入电流时，需保证直流电流形成的磁通方向相同，交流电流形成的磁通方向相同但相位相差180度。
在一个具体例子中，所述三路磁性组件为三路交错PFC(Power FactorCorrection，功率因数校正)电感，所述第四绕组包括第四线圈，所述第五绕组包括第五线圈，所述第六绕组包括第六线圈。即可采用该三路磁性组件制成三个电感集成的磁性组件，可用于三路交错式PFC电路中，如图9所示，该三路交错式PFC电路为本领域的常用技术，在此不再赘述。
在另一个具体例子中，所述三路磁性组件为三相电感，所述第四绕组包括第七线圈，所述第五绕组包括第八线圈，所述第六绕组包括第九线圈，即可采用该三路磁性组件制成另一种三个电感集成的磁性组件，可用于如图10所示的电路中，该电路为本领域的常用技术，在此不再赘述。
具体的，将第四线圈作为第四绕组绕设在第四磁芯14上，可将第五线圈作为第五绕组绕设在第五磁芯15上，将第六线圈作为第六绕组绕设在第六磁芯16上，然后将第四磁芯14、第五磁芯15、第六磁芯16和第七磁芯17组合，使第四磁芯14、第五磁芯15、第六磁芯16和第七磁芯17中可形成闭合磁回路得到三路电感。
在另一个具体例子中，所述三路磁性组件为三相变压器，所述第四绕组包括第一原边线圈和第一副边线圈，所述第五绕组包括第二原边线圈和第二副边线圈，所述第六绕组包括第三原边线圈和第三副边线圈。即可采用该三路磁性组件制成三个变压器集成的磁性组件，如图11所示。具体的，可将第一原边线圈和第一副边线圈作为第四绕组绕设在第四磁芯14上，将第二原边线圈和第二副边线圈作为第五绕组绕设在第五磁芯15上，将第三原边线圈和第三副边线圈作为第六绕组绕设在第六磁芯16上，然后将第四磁芯14、第五磁芯15、第六磁芯16和第七磁芯17组合，使第四磁芯14、第五磁芯15、第六磁芯16和第七磁芯17中可形成闭合磁回路得到三路变压器。
基于相同原理，本实施例还公开了一种功率模块。该功率模块包括如本实施例所述的磁性组件。
具体的，如图7～图11所示，功率模块可包括本实施例的磁性组件，还可包括电容以及开关元件等器件，其中磁性组件可提供电感、变压器及电感与变压器集成的磁性器件，例如三相电感、三相变压器等。
作为一个可选的实施方式，功率模块可设置在模块电路板上，进而模块电路板可设置在主电路板上，形成开关电源。
由于该功率模块解决问题的原理与以上方法类似，因此本功率模块的实施可以参见方法的实施，在此不再赘述。
基于相同原理，本实施例还公开了一种开关电源。该开关电源包括如本实施例所述的功率模块。
可以理解的是，该开关电源可包括主电路板，该主电路板上可设置功率模块。可选的，功率模块可先设置在模块电路板上，然后将模块电路板设置在主电路板上形成开关电源，实现将本实施例的功率模块设置在开关电源中。
由于该开关电源解决问题的原理与以上方法类似，因此本开关电源的实施可以参见方法的实施，在此不再赘述。
基于相同原理，本实施例还公开了一种磁性组件的制作方法。所述方法包括：
S100：在至少两个X型磁芯的绕线柱101上设置绕组，所述X型磁芯包括绕线柱101和环绕在所述绕线柱101周围的四个边柱102，所述四个边柱102的一侧分别与所述绕线柱101的一侧连接形成连接面103。
S200：使X型磁芯的所述四个边柱102和所述绕线柱101的另一侧分别与I型磁芯或其他X型磁芯的连接面103接触设置以使所述至少两个X型磁芯以及至少一个I型磁芯连接形成闭合磁回路。
由于该方法解决问题的原理与以上磁性组件类似，因此本方法的实施可以参见磁性组件的实施，在此不再赘述。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (18)

1.一种磁性组件，其特征在于，包括至少两个X型磁芯以及至少一个I型磁芯；
所述X型磁芯上设有绕组，且所述至少两个X型磁芯和所述至少一个I型磁芯形成闭合磁回路；
所述X型磁芯包括绕线柱和环绕在所述绕线柱周围的四个边柱，所述四个边柱的一侧分别与所述绕线柱的一侧连接形成连接面；
所述四个边柱和所述绕线柱的另一侧分别与所述I型磁芯或其他X型磁芯的连接面接触设置。
2.根据权利要求1所述的磁性组件，其特征在于，所述磁性组件包括两路磁性组件，所述两路磁性组件包括两个X型磁芯和一个I型磁芯，所述两个X型磁芯包括第一磁芯和第二磁芯，所述一个I型磁芯为第三磁芯；
所述第一磁芯和第二磁芯上分别设有第一绕组和第二绕组；
所述第一磁芯、第二磁芯和第三磁芯按照第一磁芯、第三磁芯和第二磁芯的顺序或者第一磁芯、第二磁芯和第三磁芯的顺序依次排列。
3.根据权利要求2所述的磁性组件，其特征在于，第一磁芯和/或第二磁芯的绕线柱形成有气隙。
4.根据权利要求3所述的磁性组件，其特征在于，所述气隙由多段气隙组成。
5.根据权利要求3所述的磁性组件，其特征在于，第一磁芯和第二磁芯的绕线柱分别形成有第一气隙和第二气隙，所述第一气隙和所述第二气隙的大小相等。
6.根据权利要求2所述的磁性组件，其特征在于，当向第一绕组和第二绕组分别输入直流电流时，所述第一磁芯的绕线柱和第二磁芯的绕线柱中形成的直流磁通方向相同；
当向第一绕组和第二绕组分别输入交流电流时，所述第一磁芯的绕线柱和第二磁芯的绕线柱中形成的交流磁通方向相同且相位相差180度。
7.根据权利要求2所述的磁性组件，其特征在于，所述两路磁性组件为两路电感，所述第一绕组包括第一线圈，所述第二绕组包括第二线圈。
8.根据权利要求2所述的磁性组件，其特征在于，所述两路磁性组件包括电感和变压器，所述第一绕组包括电感的电感线圈，所述第二绕组包括变压器的原边线圈和副边线圈。
9.根据权利要求1所述的磁性组件，其特征在于，所述磁性组件包括三路磁性组件，所述三路磁性组件包括三个X型磁芯和一个I型磁芯，所述三个X型磁芯包括第四磁芯、第五磁芯和第六磁芯，所述一个I型磁芯为第七磁芯；
所述第四磁芯、第五磁芯和第六磁芯上分别设有第四绕组、第五绕组和第六绕组；
所述第四磁芯、第五磁芯、第六磁芯和第七磁芯按照第四磁芯、第五磁芯、第六磁芯和第七磁芯的顺序或者第四磁芯、第七磁芯、第五磁芯和第六磁芯的顺序依次排列。
10.根据权利要求9所述的磁性组件，其特征在于，所述第四磁芯、第五磁芯和第六磁芯的至少之一的绕线柱形成有气隙。
11.根据权利要求10所述的磁性组件，其特征在于，第四磁芯、第五磁芯和第六磁芯的绕线柱分别形成有第四气隙、第五气隙和第六气隙，所述第四气隙、第五气隙和第六气隙的大小相等。
12.根据权利要求9所述的磁性组件，其特征在于，当向第四绕组、第五绕组和第六绕组分别输入直流电流时，所述第四磁芯、第五磁芯、第六磁芯的绕线柱中形成的直流磁通方向相同；
当向第四绕组、第五绕组和第六绕组分别输入交流电流时，所述第四磁芯、第五磁芯、第六磁芯的绕线柱中形成的交流磁通方向相同且相位相差120度。
13.根据权利要求9所述的磁性组件，其特征在于，所述三路磁性组件为三路交错PFC电感，所述第四绕组包括第四线圈，所述第五绕组包括第五线圈，所述第六绕组包括第六线圈。
14.根据权利要求10所述的磁性组件，其特征在于，所述三路磁性组件为三相电感，所述第四绕组包括第七线圈，所述第五绕组包括第八线圈，所述第六绕组包括第九线圈。
15.根据权利要求9所述的磁性组件，其特征在于，所述三路磁性组件为三相变压器，所述第四绕组包括第一原边线圈和第一副边线圈，所述第五绕组包括第二原边线圈和第二副边线圈，所述第六绕组包括第三原边线圈和第三副边线圈。
16.一种功率模块，其特征在于，包括如权利要求1-15任一项所述的磁性组件。
17.一种开关电源，其特征在于，包括如权利要求16所述的功率模块。
18.一种磁性组件的制作方法，其特征在于，包括：
在至少两个X型磁芯的绕线柱上设置绕组，所述X型磁芯包括绕线柱和环绕在所述绕线柱周围的四个边柱，所述四个边柱的一侧分别与所述绕线柱的一侧连接形成连接面；
使X型磁芯的所述四个边柱和所述绕线柱的另一侧分别与I型磁芯或其他X型磁芯的连接面接触设置以使所述至少两个X型磁芯以及至少一个I型磁芯连接形成闭合磁回路。
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