CN116564647A - 具有对角重叠绕组和间隙控制反向耦合的双相耦合电感器 - Google Patents

Abstract

本公开涉及具有对角重叠绕组和间隙控制反向耦合的双相耦合电感器。低剖面双相反向耦合电感器结构可包括对角重叠的绕组和间隙控制的反向耦合，例如可用于帮助实现POL应用的强负耦合和高饱和电流。该器件可以包括耦合的电感器结构，包括第一磁芯件和在所述第一磁芯件的至少一部分上的导电第一绕组部分。电绝缘体可以被包括在第一绕组部分的至少一部分上，并且导电第二绕组部分可以被定位成覆盖绝缘体。所述第二绕组部分的至少一部分与所述第一绕组部分的下面部分重叠，并且可以通过所述绝缘体与所述下面部分分离。第二磁芯件可以位于第二绕组部分上。

Description

具有对角重叠绕组和间隙控制反向耦合的双相耦合电感器

技术领域

本公开涉及电感器结构，具体地，涉及具有重叠绕组和可变间隙结构以控制耦合电感器的反向耦合系数的耦合电感器结构。

背景技术

随着电子设备变小，设备中包含的电路板上的电路组件的空间变小。诸如多相降压转换器的功率转换器被用于诸如电池充电器、功率音频放大器等的各种电子设备中。当脉宽调制(PWM)或其他控制信号操作耦合到电感器的开关的桥或其他配置时，开关模式功率转换器可以使用电感器来向负载提供稳定的电流。电感器可以耦合或非耦合。耦合电感器在同一芯上有两个或多个绕组，这利用磁耦合来影响每个绕组在另一个上的行为。非-耦合或非耦合的分立电感器使用两个或多个磁芯，每个磁芯上有一个绕组。耦合电感器可用于增加或减少电压或电流，用于通过电路传递阻抗，或用于将两个电路彼此电隔离，同时占用电路板上的较少空间。

发明内容

本文所述的技术涉及低剖面双相反向耦合电感器结构(以下称为“耦合电感器结构”、“反向耦合电感器结构”或“结构”，其可在整个过程中同时使用)，可以包括对角重叠的绕组和间隙控制的反向耦合，这样可以有助于实现POL应用的强负耦合和高饱和电流。示例可以包括包括耦合电感器结构的器件。该器件可以包括第一磁芯件。导电第一绕组部分可以位于第一磁芯件的至少一部分上。电绝缘体可以位于第一绕组部分的至少一部分上。导电第二绕组部分可以覆盖绝缘体。第二绕组部分的至少一部分可以与第一绕组部分的下面部分重叠，并且可以通过绝缘体与第一绕组部的下面部分分离。第二磁芯件可以位于第二绕组部分上。在一个示例中，电绝缘体可以是独立的绝缘体，或者可选地，可以是导电绕组部分上的涂层。

耦合电感器结构可以是矩形的，具有两个侧面和两个端部。这两个侧面(第一侧面和与第一侧面相对的第二侧面)可以形成矩形结构的长度，并且可以基本上彼此平行。两个端部(第一端部和与第一端部相对的第二端部)可以形成矩形结构的宽度，并且可以基本上彼此平行。在这样的示例中，两个侧面的长度可以相等，并且长度大于两个端部的宽度，这也可以彼此相等。

所述耦合电感器结构可以包括位于所述耦合电感器结构的第一侧上的第一开关节点端子和第二开关节点端子。所述耦合电感器结构还可以包括位于耦合电感器结构的第二侧上的第一输出电压端子和第二输出电压端子。开关节点端子可以基本上位于从电压输出端子跨越(例如，在电感器结构的相对侧)。例如，第一开关节点端子可以基本上位于从第一或第二输出电压端子中的一个跨越耦合电感器结构，并且第二开关节点端子可以基本上位于从第一或第二输出电压端子中另一个跨越耦合电感器结构。因此，耦合电感器结构可以在磁芯的一侧具有所有输入节点，而在磁芯的另一侧具有输出节点。在一个示例中，部分绕组可以提供或提供低的或降低的直流(DC)电阻。例如，当与绕组的较长部分或长度相比时，第一绕组的较短长度和/或第二绕组的较短长度可提供低DC电阻。

耦合电感器结构可包括第一间隙和第二间隙，形成在所述第一磁芯件和所述第二磁芯件之间。第一间隙和第二间隙可以基本上彼此平行，并且可以跨越第一侧和第二侧之间的耦合电感器结构的宽度。例如，第一间隙可以跨越第一开关节点端子和第一输出电压端子或第二输出电压端子之一之间的耦合电感器结构的宽度。类似地，第二间隙可以跨越第二开关节点端子和第一输出电压端子或第二输出电压端子中的另一个之间的耦合电感器结构的宽度。耦合电感器结构的第一绕组部分和第二绕组部分之间的反向耦合可以以基于第一间隙或第二间隙中的至少一个的厚度的强度存在。

耦合电感器结构还可包括第三间隙和第四间隙，形成在所述第一磁芯件和所述第二磁芯件之间。第三间隙可以位于第一侧或第二侧中的一个上，并且第四间隙可以位于第一侧或第二侧中的另一个上。因此，第三间隙和第四间隙也可以基本上彼此平行。在示例中，耦合电感器结构的饱和电流水平可以基于第三间隙或第四间隙中的至少一个的厚度。任何间隙都可以填充空气或各种类型的材料，例如具有接近或类似于空气渗透性的胶、环氧树脂、纸或塑料。

在一个示例中，耦合电感器结构可包括在一种互感器电压调节器(TLVR)电路中。TLVR电路可包括：第一磁芯件，位于所述第一磁芯件的至少一部分上的第一绕组部分，绝缘体，位于所述第一绕组部分的至少一部分上；和第二绕组部分，至少部分地位于所述绝缘体上并且至少与所述第一绕组部分的下面部分重叠。第一绕组部分和第二绕组部分可以形成具有第一端和与第一端相对的第二端的绕组结构。第三绕组部分可位于绕组结构的第一端附近，并且第四绕组部分可位于绕组结构的第二端附近。第二磁芯件可以位于绕组结构、第三绕组部分和第四绕组部分的上方。

第三绕组部分的端子可以连接到第四绕组部分的端子，以将第三绕组部分和第四绕组部分耦合到绕组结构。第一绕组部分和第二绕组部分可以是初级侧绕组部分，并且第三绕组部分和第四绕组部分可以为次级侧绕组部分。第三绕组部分或第四绕组部分中的至少一个可以与第一绕组部分或第一绕组部分具有一对一的匝数比。

反向耦合电感器结构可利用基本上或完全平坦的顶部表面区域，这可有助于使用拾取和放置机器，并可增强机械鲁棒性。此外，将开关节点端子(例如SW₁和SW₂)定位在电感器结构的一侧，而将输出电压端子(例如V_OUT1和V_OUT2)定位于结构的另一侧，可以简化电感器结构与包括电感器的设备的周围电路(例如，功率转换器的功率级或控制器)的耦合。

该结构的重叠绕组可以帮助减少绕组长度和DC电阻(DCR)，这有助于减少或最小化反向耦合电感器结构的绕组损耗。此外，与其他电感器结构相比，重叠绕组结构可允许反向耦合电感器具有更小或更低的高度，这可减小包括反向耦合电电器结构的整个功率模块的轮廓。功率模块的较低轮廓也可以帮助减小包括电感器的电子设备的总体尺寸。最后，绕组的至少一部分可以由铜或与铜具有类似性质(例如，导电性、欧姆电阻等)的材料形成，可以被反向耦合电感器的磁芯屏蔽。用磁芯屏蔽绕组可具有减少或降低由绕组引起的电磁干扰(EMI)或以其他方式帮助电感器结构的总体噪声降低的益处。

附图说明

在不一定按比例绘制的附图中，相同的数字可以在不同的视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的相似数字可以表示相似组件的不同实例。附图通过示例而非限制的方式概括地示出了本文档中讨论的各种实施例。

图1A-1F示出了在制造或组装过程中耦合电感器结构的不同部分或部件。

图2A-2G示出了组装的耦合电感器结构的多个视图和结构。

图3A示出了用于TLVR功率转换器中的跨电感器电压调节器(TLVR)耦合电感器300的示例。

图3B和3C示出了示例TLVR耦合电感器结构的不同视图。

图4是制造耦合电感器结构的方法的示例流程图。

具体实施方式

低压高电流负载点(POL)应用中的功率转换器应提供高效率和快速的负载瞬态响应。在这种功率转换应用中，多相开关模式降压转换器是有用的拓扑。在多相降压转换器中使用非耦合离散电感器的情况下，上述高效率和快速负载瞬态响应的两个目标是冲突的。可以在转换器的每个相位中使用更大的电感以减少每个相位中的电感器电流纹波，这也减少了与传导相关的损耗，从而提高了效率。然而，使用更大的电感器会增加转换器的瞬态响应时间，从而在快速负载瞬态发生时导致输出电压的更严重的过冲和下冲。

作为非耦合电感器的替代，可以在功率转换器(如多相降压转换器)中使用反向耦合电感，以帮助提高性能。本主题涉及一种具有对角重叠绕组和间隙控制反向耦合的低剖面双相反向耦合电感器结构，例如可用于帮助实现POL应用的强负耦合和高饱和电流。反向耦合电感器结构可以包括两种不同类型的间隙。“第一”间隙可用于减少结构绕组之间的正耦合。“第二”间隙可用于提供绕组之间的强反向耦合。第一间隙可增加电感器结构的芯对芯内磁通的磁阻，例如可导致减少或降低绕组之间的正耦合。第二间隙可用于减小磁芯内提供绕组之间的负耦合的磁通的磁阻和/或控制耦合电感器结构的饱和电流的量。

例如，第一间隙可以是结构端部上的空气间隙。这些气隙的大小可被设定为实现强反向耦合，并允许结构提供高饱和电流。第二间隙可以是结构的中间腿(在结构的侧面上)中的间隙。第二间隙的大小可以被确定为有助于为结构提供反向耦合和高饱和电流。

该结构可以具有低轮廓、平面几何形状和平坦的顶表面。这种结构对于包括反向耦合电感器结构的功率转换器的制造期间的拾取和放置机器可能是有利的。反向耦合电感器结构还可以提供高开路电感(稳态电感)、可控且强的反向耦合系数、高饱和电流、结构的相应相同侧上的开关节点和输出节点，以及改进的机械鲁棒性、用于低绕组电阻的重叠绕组，并且通过电感器结构的磁芯屏蔽绕组来降低EMI噪声。

图1A至1F示出了耦合电感器结构的不同部件或组件的示例，例如在制造或组装过程中。图1A示出了第一磁芯件100。第一磁芯件100可以包括耦合电感器结构的“顶部”件。第一磁芯件可以由铁磁性材料形成，例如铁、铁氧体或任何类似材料。第一磁芯件100可以是大致矩形的形状，其具有可以形成矩形块的长度102、宽度104和高度106。第一磁芯件100可以被蚀刻或切割，以便在其他矩形块中形成一个或多个槽、凹陷、空腔、空隙、插座、凹部等。空腔可以包括一系列连接空腔，或者如图1A所示，当从上方侧视图观察空腔108时，单个空腔108具有“H形”，或者当从上方端视空腔108时具有“I形”。空腔108可以形成为使得第一凸起部分110和第二凸起部分112可以沿着第一磁芯件100的长度102在中间部分(或基本上中间)彼此相对地定位。

图1B示出了第一导电绕组部分114如何位于第一磁芯件100的一部分上或其中，例如位于空腔108的至少一部分中的示例。第一导电绕组部分114可以包括由导电材料形成的导线，例如铜等金属或具有类似于铜的性质的任何合适材料。第一导电绕组部分114可以包括绝缘或涂覆的导线或导线的一部分。这里使用的术语绕组可以包括但不限于线圈绕组。术语绕组可以包括导线或扁平或其他电导体，例如缝钉绕组。

图1C示出了一个示例，其中电绝缘体116可以位于、定位、放置或形成在第一导电绕组部分114的至少一部分上。例如，第一导电绕组部分114的中间部分从第一磁芯件100的一端(第一端118)跨越到第一磁芯件100的另一端(第二端120)，并在第一凸起部分110和第二凸起部分112之间延伸。电绝缘体116可以由诸如聚酰亚胺带(例如，带)、橡胶、塑料或能够抵抗电流并在导电结构之间形成屏障的任何其他合适或期望的材料形成。可替换地，电绝缘体116可以由第一导电绕组部分114上的涂层代替，该涂层可以实现与聚酰亚胺带、橡胶、塑料等相同或类似的绝缘效果。

图1D示出了导电第二绕组部分122可以被定位成覆盖电绝缘体116的至少一部分的示例。因此，导电第二绕组部分122可以重叠并且可以(通过电绝缘体116)与第一导电绕组部分114的至少下面部分分离。当第一导电绕组部分114、电绝缘体116和导电第二绕组部分122全部就位时，它们可以至少部分地填充形成在第一磁芯件100中的空腔108。一旦绕组就位，可以在第一凸起部分110和/或第二凸起部分112的至少一部分上放置胶水、环氧树脂或其他密封剂。

图1E示出了一个示例，其中第二磁芯件124可以放置在导电第二绕组部分122上或上方，以形成组装的耦合电感器结构(以下称为“结构”)。第一导电绕组部分114和导电第二绕组部分122的一部分(例如，端部)可以在结构的任一侧上形成端子。例如，第一导电绕组部分114的一部分可形成第一开关节点端子130，而导电第二绕组部分122的一部分可以在结构的同一侧上形成第二开关节点端子132。类似地，第一导电绕组部分114的不同部分可形成第一输出电压端子134，而导电第二绕组部分122的不同部分可以形成位于结构的第二侧的第二输出电压端子136。因此，第一开关节点端子130可以基本上与第二输出电压端子136相对或跨接，而第二开关节点端子132可以基本上和第一输出电压端子134相对或跨接到第一输出电压端134。

该结构可以包括形成在第一磁芯件100和第二磁芯件124之间的第一间隙126和第二间隙128。第一间隙126和第二间隙128可以基本上彼此平行，并且可以跨越第一侧和第二侧之间的结构的宽度。例如，第一间隙126可以跨越第一开关节点端子130和第二输出电压端子136之间的结构的宽度。类似地，第二间隙128可以跨越第二开关节点端子132和第一输出电压端子134之间的结构的宽度。

该结构还可以包括形成在第一磁芯件100和第二磁芯件124之间的第三间隙138和第四间隙140。在一个示例中，第三间隙138可以位于结构的第一侧或第二侧中的一个上，并且第四间隙140可以位于第一侧和第二侧的另一个上使得第三间隙138和第四间隙140基本上彼此平行。例如，第三间隙138可以形成在结构的一侧上的第二凸起部分112和第二磁芯件124之间，而第四间隙140可以形成在该结构的另一侧上的第一凸起部分110和第二磁芯件124之间。

间隙的尺寸、宽度或厚度可用于控制耦合电感器的一个或多个特性。例如，增加第一间隙126和/或第二间隙128的厚度可以帮助加强或增加结构的反向耦合(例如，通过削弱正耦合)到可以提供高开路电感、低短路电感和高饱和电流两者的水平。换言之，耦合电感器结构的第一绕组部分和第二绕组部分之间的反向耦合可以以基于第一间隙126或第二间隙128中的至少一个的厚度的强度存在。类似地，第三间隙138或第四间隙140中的至少一个的厚度可以被确定、选择和调整(例如，增加、加宽、减小或变窄)，以便根据需要帮助增加或减小饱和电流和/或负耦合。换句话说，结构的饱和电流的水平可以基于第三间隙138或第四间隙140中的至少一个的厚度。

图1F示出了一个示例，其中间隙可以用诸如胶、环氧树脂、塑料、木材等材料填充，或者可以作为气隙而不填充。图1A-1F示出了从顶部件(第一磁芯件100)到底部件(第二磁芯件124)制造的结构，并且图1E和1F所示的组装结构以“翻转”视图示出，使得结构的顶部朝下，而结构的底部朝上。该结构可以从下向上制造(例如，从第二磁芯件124开始并以第一磁芯件100结束)，或者可以按照将导致上述组装结构的任何顺序制造。

图2A-2G示出了组装的耦合电感器结构的多个视图和结构。图2A示出了如图1A-1F中所述组装的结构，该结构被翻转，使得顶表面200朝上，并且绕组的端子(例如第一开关节点端子130和第二开关节点端子132)位于底部，如同它们附接到电路板时一样。顶表面200的表面区域可以基本上或完全平坦。使用平坦的顶表面200可以允许在拾取和放置机器中使用耦合的电感器，并且可以增强结构的机械鲁棒性。图2A示出了其中第四间隙140在面对侧，与第一开关节点端子130和第二开关节点端子132在同一侧的视图。

图2B-2G示出了如何修改芯结构和绕组结构的不同方面的示例。例如，如上所述，间隙的大小、宽度或厚度可被调整以控制参数，例如饱和电流的水平或绕组之间的反向耦合的强度。

图2B示出了在第一磁芯件100的第一凸起部分110和第二磁芯件124之间的更宽或更厚的第四间隙140。

图2C示出了一个或多个绕组端子的一部分(例如第一开关节点端子130的一部分或第二开关节点端子132的一部分)如何弯曲(例如，以使得绕组端子的部分在结构下方或下方弯曲或扭曲的方式)以使得结构能够组装在表面安装装置中的示例。

该结构可以包括第一磁芯件100和第二磁芯件124之间的附加间隙。图2D示出了一个示例，其中第五间隙202和第六间隙204可以形成在结构的端部上，例如基本上彼此平行地定位。第五间隙202可以位于结构的第一端118上，而第六间隙204可以位于该结构的第二端120(例如，相对端)上。第五间隙202和第六间隙204可以代替第一间隙126和第二间隙128，或者可以形成在除了第一间隙126与第二间隙126之外的结构中。如上所述，该结构可以包括控制或调整诸如电感、饱和电流等参数所需或期望的任意多的间隙。

绕组可以基于期望的特性(例如储能容量)不同地定尺寸。例如，如图1A-1E和图2A-2C所示，第一导电绕组部分114和导电第二绕组部分122可形成为基本上配合在第一磁芯件100中形成的H形(或I形)空腔108中。然而，如图2E-2G所示，绕组可以形成为使得当它们重叠时，它们具有更大的顶表面区域208，该顶表面区域占据或填充结构的内部部分中的更多空间。这又可涉及可在第一磁芯件100中形成的替代形状的空腔。空腔108的尺寸或形状以及第一导电绕组部分114和/或导电第二绕组部分122的尺寸可以是适合或期望的任何尺寸或形状。类似地，该结构可以包括任意数量的绕组部分，或者适合于其中要包括该结构的特定装置。

第一磁芯件100或第二磁芯件124中的至少一个的外部可以被形成或改变以满足特定规格、适合于特定设备等。该结构可以包括“中间腿”210，其可以是由结构侧面上的绕组端子之间的芯件形成的结构的区域、位置、部分等。例如，在结构的一侧的第一开关节点端子130和第二开关节点端子132之间和/或在结构的另一侧的第一输出电压端子134和第二输出电压端子136之间。

由第一磁芯件100和第二磁芯件124形成的磁芯结构的一部分的尺寸可以不同，以形成中间腿210。如图2E-2G所示，当从侧面角度观察时(如图2E和2G所示)，该中间腿部分212A、212B、212C可以凹入或以其他方式位于绕组端子后面，可以延伸超过中间腿210(如图2E所示)以“突出”或延伸超出绕组端子。中间腿210可形成为与绕组端子基本上平齐、齐平等。中间腿可以在结构的每一侧上镜像，使得中间腿在结构的两侧上对称，或者中间腿可以不同地形成在结构的相对侧上。例如，在结构的一侧(例如，在电压输出端子之间)，元件212A和212C所示，中间腿部分可以是凹陷的，并且在另一侧(例如，在开关节点端子之间)可以如元件212B所示，突出于绕组端子之外。

图3A示出了用于TLVR功率转换器中的跨电感器电压调节器(TLVR)耦合电感器300的示例。TLVR耦合电感器300可以包括连接到变压器的初级绕组的多个相。初级绕组可以依次耦合到辅助次级绕组。

在图3A所示的示例中，第一初级绕组302和第二初级绕组308可以耦合到一对次级绕组。例如，第一初级绕组302可以耦合到第一次级绕组304，并且第二初级绕组308可以耦合到第二次级绕组306。次级绕组304和306可以紧密耦合到初级绕组302和308。因此，第一次级绕组304可以与第一初级绕组302具有一对一的匝数比。类似地，第二次级绕组306可以与第二初级绕组308具有一对一的匝数比。在一个示例中，第一次级绕组304和第二次级绕组306可以连接到补偿电感器310，这可以帮助改善功率转换器的电压分布、功率因数或传输容量。

TLVR耦合电感器300可以包括所需的、必要的或适合于其所包括的器件或部件的任意多个相和绕组组。此外，初级绕组可以根据需要耦合(如连接第一初级绕组302和第二初级绕组308的箭头所示)或不耦合。

图3B和3C示出了TLVR耦合电感器300结构(以下称为“TLVR结构”)的示例的不同视图。图3B示出了从上方看结构顶部的TLVR结构。图3C示出了从上方看结构底部的TLVR结构。图3B和3C中所示的TLVR结构可以以基本上与上述图1A-1F中所述的方式相同的方式形成，并且包括图2A-2G中所描述的任何变型。因此，TLVR结构可包括第一绕组部分312和第二绕组部分314，其至少与绝缘体324的下层部分和第一绕组部分312重叠。第一绕组部分312、第二绕组部分314和绝缘体324可以位于由第一磁芯件316和第二磁芯件318形成的磁芯内。TLVR结构还可以包括第三绕组部分320和第四绕组部分322。第三绕组部分320可位于TLVR结构的第一端附近，而第四绕组部分322可位于与第一端相对的TLVR结构第二端附近。在一个示例中，第三绕组部分320可以位于第二绕组部分314的旁边、附近、附近等，使得第三绕组部分320的至少一部分基本上平行于第二绕组部分314的至少一个部分。类似地，第四绕组部分322可以位于第一绕组部分312附近、邻近、接近等，使得第四绕组部分322的至少一部分基本上平行于第一绕组部分312的至少一个部分。此外，第三绕组部分320或第四绕组部分322中的至少一个可以与第一绕组部分312或第二绕组部分314具有一对一的匝数比。

图3C示出了一个示例，其中TLVR结构可以包含一个或多个间隙，例如在第一磁芯件316和第二磁芯件318之间。这些间隙的位置可以与上面讨论的类似。例如，第一间隙326可以位于TLVR结构的一端，并且第二间隙328可以位于TLVR结构的另一端(例如，相对端)，使得第一间隙326和第二间隙326基本上彼此平行。类似地，第三间隙330和第四间隙332可以形成在第一磁芯件316和第二磁芯件318之间的TLVR结构的相对侧上，使得第三间隙320和第四间隙332基本上彼此平行。与上面讨论的间隙一样，一个或多个间隙可以用胶水、环氧树脂、空气或任何合适或期望的材料填充。此外，可以选择或调整任何间隙的尺寸(例如，宽度或厚度)，以控制TLVR结构的反向或负耦合、TLVR结构饱和电流等。

TLVR结构的绕组的端子可以定位成从TLVR结构侧面延伸。例如，第一绕组部分312、第二绕组部分314、第三绕组部分320和第四绕组部分322的端子端可以位于TLVR结构的侧面上，使得两个或更多个开关节点端子(例如，并且两个或更多个输出电压端子(例如第一输出电压端子338和第二输出电压端子340)可以位于TLVR结构的与开关节点端子相对的另一侧。任何绕组端子都可以弯曲(如上所述)，以使TLVR结构能够组装在表面安装装置中。

第三绕组部分320的端子可以例如通过印刷电路板(PCB)上的电连接连接到第四绕组部分322的端子，以将第三绕组部分320和第四绕组部分322耦合到TLVR绕组结构的另一部分，例如耦合到第一绕组部分312和/或第二绕组部分314。此外，第三绕组部分320或第四绕组部分322的一个或多个端子可以形成为与开关节点端子或电压输出端子中的一个或多个重叠。

图4是示出制造耦合电感器结构的方法400的部分的流程图的示例。方法400可包括可用于执行方法400的一系列操作或步骤。在402处，可以提供第一磁芯件。第一磁芯件可以由铁磁性材料形成，例如铁、铁氧体或任何类似材料。在一个示例中，可以在制造耦合电感器结构之前或期间在第一磁芯件中形成空腔或凹陷(或一系列空腔或凹陷)。在404，第一绕组部分可以位于第一磁芯件的表面中或表面上。在一个示例中，第一绕组部分的至少一部分可以位于第一磁芯件中形成的空腔或凹陷中。

在406，绝缘体可以形成或位于第一绕组部分的至少一部分上。绝缘体可以是施加到第一绕组部分的涂层，或者可以是电绝缘材料，例如橡胶、塑料或任何其他期望的或合适的电绝缘材料。在408处，第二绕组部分可以位于第一磁芯件中或之上(例如在空腔的一部分中)，与绝缘体的至少一个下面部分和第一绕组部分重叠。在410处，第二磁芯件可以位于第二绕组部分上。第二磁芯件可以放置在第二绕组部分的上方、上面或上部，并且可以胶粘或以其他方式附接到第一磁芯件的一部分。

第二磁芯件的尺寸可以被确定为使得在第一磁芯件和第二磁芯件之间形成一个或多个间隙。例如，第一间隙和第二间隙可以形成在芯件之间，使得第一间隙位于耦合电感器结构的第一端上，而第二间隙位于与第一端相对的耦合电感结构的第二端上。可替换地，第一间隙和第二间隙可以被定位成跨越第一绕组部分和第二绕组部分的端子之间的结构的侧面之间的耦合电感器结构的宽度。第一间隙和第二间隙可以被定位为使得它们基本上彼此平行。

附加地或替代地，第三间隙和第四间隙可以在耦合电感器结构的侧面上形成在第一磁芯件和第二磁芯件之间。例如，第三间隙可以位于结构的第一侧，并且第四间隙可以位于与第一侧相对的结构的第二侧。第三间隙和第四间隙可以定位成彼此平行，并且垂直于第一间隙或第二间隙中的至少一个。

第一间隙或第二间隙中的任何一个可以填充有空气，或者填充有诸如胶、环氧树脂、纸、塑料或具有类似透气性的任何材料的材料。此外，第一绕组部分和第二绕组部分之间的反向或负耦合可以以基于第一间隙或第二间隙中的至少一个的尺寸(例如，宽度或厚度)的强度存在。附加地或可替换地，耦合电感器结构的饱和电流水平可以基于第三间隙或第四间隙中的至少一个的大小。间隙的大小可以至少部分地基于第一磁芯件或第二磁芯件中的至少一个的一个或多个尺寸。当耦合电感器设计需要相对大的电感并且因此需要非常小的间隙时，低渗透性磁性材料可能是填充间隙的更好的候选材料，这可能会增加间隙长度，并使间隙磁阻，从而使电感对制造公差不太敏感。

第一绕组部分或第二绕组部分中的至少一个(或每个绕组部分的一部分)可以被芯片电磁屏蔽，以减少电磁干扰或噪声。附加地或替代地，第一磁芯件或第二磁芯件中的至少一个的外表面(例如，完全组装的结构的顶表面或底表面)可以是平坦的，以当与较大电感器结构的尺寸相比时，允许该结构保持较小的轮廓或高度(例如，3.5mm)、长度(例如，21.65mm)和宽度(例如，14.5mm)，同时保持比其他电感器更高的反向耦合和更高的饱和电流。

附加说明和示例

示例1是器件，包括反向耦合电感器结构，所述器件包括:第一磁芯件；在所述第一磁芯件的至少一部分上的导电第一绕组部分；在所述第一绕组部分的至少一部分上的电绝缘体；覆盖所述绝缘体的导电第二绕组部分，其中所述第二绕组部分的至少一部分与所述第一绕组部分的下面部分重叠，并且通过所述绝缘体与所述下面部分分离；和第二磁芯件，位于所述第二绕组部分上。

在示例2中，示例1的主题任选地包括：其中第一输入节点和第二输入节点位于所述反向耦合电感器结构的第一侧上，其中所述第一输入节点是第一开关节点端子，并且所述第二输入节点是第二开关节点端子。

在示例3中，示例2的主题任选地包括：其中第一输出电压端子和第二输出电压端子位于所述反向耦合电感器结构的第二侧上，和其中所述第二侧与所述第一侧相对。

在示例4中，示例3的主题任选地包括：其中所述第一开关节点端子基本上位于从所述第二输出电压端子跨越所述反向耦合电感器结构，和其中所述第二开关节点端子基本上位于从所述第一输出电压端子跨越所述耦合电感器结构。

在示例5中，示例4的主题任选地包括：第一间隙和第二间隙，形成在所述第一磁芯件和所述第二磁芯件之间，其中所述第一间隙和所述二间隙基本上彼此平行。

在示例6中，示例5的主题任选地包括：其中所述第一间隙跨越所述反向耦合电感器结构在所述第一开关节点端子和所述第二输出电压端子之间的所述第一侧与所述第二侧之间的宽度，和其中所述第二间隙跨越所述第二开关节点端子和所述第一输出电压端子之间的所述反向耦合电感器结构的宽度。

在示例7中，示例5-6中任一项或多项的主题可选地包括：其中所述反向耦合电感器结构的所述第一绕组部分和所述第二绕组部分之间的反向耦合以基于所述第一间隙或所述第二间隙中的至少一个的厚度的强度存在。

在示例8中，示例5-7中任一项或多项的主题可选地包括：第三间隙和第四间隙，形成在所述第一磁芯件和所述第二磁芯件之间,其中所述第三间隙位于所述第一侧或所述第二侧中的一个上，并且所述第四间隙位于所述第一侧或第二侧中的另一个上，和其中所述第三间隙和所述第四间隙基本上彼此平行。

在示例9中，示例8的主题任选地包括：其中所述反向耦合电感器结构的饱和电流水平基于所述第三间隙或所述第四间隙中的至少一个的厚度。

在示例10中，示例8–9中任一项或多项的主题可选地包括：其中所述第一芯件固定到所述第二芯件。

在示例11中，示例4–10中任一项或多项的主题可选地包括：其中所述第一开关节点端子、所述第二开关节点端子、所述第一输出电压端子或所述第二输出电压端子中的至少一个被弯曲以使得所述反向耦合的电感器结构能够被组装在表面安装器件中。

在示例12中，示例1–11中任一项或多项的主题可选地包括：其中所述第一磁芯件或所述第二磁芯件中的至少一个的外表面是平坦的。

示例13是一种制造反向耦合电感器结构的方法，所述方法包括:提供第一磁芯件；将第一绕组部分定位在所述第一磁芯件中或上；在所述第一绕组部分的至少一部分上形成绝缘体；所述第二绕组至少与所述绝缘体的下面部分和所述第一绕组部分重叠；和将第二磁芯件定位在所述第二绕组上。

在示例14中，示例13的主题任选地包括：在所述第一磁芯件和所述第二磁芯件之间形成第一间隙和第二间隙，其中所述第一间隙和所述二间隙基本上彼此平行,以建立所述反向耦合电感器结构的反向耦合，所述反向耦合电感器结构具有基于所述第一间隙或第二间隙中的至少一个的厚度的强度。

在示例15中，示例13–14中任一项或多项的主题可选地包括：在所述第一磁芯件和所述第二磁芯件之间形成第一间隙和第二间隙，其中所述第一间隙位于所述反向耦合电感器结构的第一端上，和其中所述第二间隙位于与所述第一端相对的所述反向耦接电感器结构的第二端上，使得所述第一间隙和所述第二间隙彼此平行。

在示例16中，示例13–15中任一项或多项的主题可选地包括：在所述第一磁芯件和所述第二磁芯件之间形成第三间隙和第四间隙，其中所述第三间隙位于所述反向耦合电感器结构的第一侧上，并且所述第四间隙位于与所述第一侧相对的所述反向耦合电感器结构的第二侧上，使得所述第三间隙和所述第四间隙彼此平行。

示例17是一种互感器电压调节器(TLVR)电路，包括：第一磁芯件；位于所述第一磁芯件的至少一部分上的第一绕组部分；绝缘体，位于所述第一绕组部分的至少一部分上；第二绕组部分，至少部分地位于所述绝缘体上并且至少与所述第一绕组部分的下面部分重叠,其中所述第一绕组部分和所述第二绕组部分形成具有第一端和与所述第一端相对的第二端的绕组结构；靠近所述绕组结构的第一端的第三绕组部分；靠近所述绕组结构的第二端的第四绕组部分；和位于所述绕组结构、所述第三绕组部分和所述第四绕组部分上方的第二磁芯部分。

在示例18中，示例17的主题任选地包括：其中所述第三绕组部分的端子连接到所述第四绕组部分的端子，以将所述第三绕组部分和所述第四绕组部分耦合到所述绕组结构。

在示例19中，示例17–18中任一项或多项的主题可选地包括：其中所述第一绕组部分和所述第二绕组部分是初级侧绕组部分，其中所述第三绕组部分和所述第四绕组部分是次级侧绕组部分，和其中所述第三绕组部分和第四绕组部分中的至少一个具有与所述第一绕组部分或第二绕组部分一对一的匝数比。

在示例20中，示例17–19中任一项或多项的主题可选地包括：连接到所述第三绕组部分和所述第四绕组部分的补偿电感器。

上述详细描述包括对附图的引用，附图构成详细描述的一部分。附图通过说明的方式示出了可以实践的具体实施例。这些实施例在本文中也被称为“示例”。这些示例可以包括除所示或描述的元件之外的元件。然而，本发明人还设想了仅提供所示或描述的那些元件的示例。此外，本发明人还考虑使用所示或描述的那些元素(或其一个或多个方面)的任何组合或排列的示例，或者关于特定示例(或其个或多方面)，或者关于本文所示或所描述的其他示例(或其中一个或更多方面)。

本文件中提及的所有出版物、专利和专利文件通过引用全部并入本文，如同通过引用单独并入。如果本文件与通过引用合并的文件之间的用法不一致，则合并的引用文件中的用法应视为对本文件的补充；对于不可调和的不一致，本文档中的用法进行控制。

在本文件中，术语“一个”或“一种”在专利文件中常见，包括一个或多个，独立于“至少一个”或“一个或更多个”的任何其他实例或用法，除非另有说明，否则“A或B”包括“A但不包括B”、“B但不包括A”和“A和B”。在所附权利要求书中，术语“包括”和“其中”被用作相应术语“包含”和“其中.”此外，在以下权利要求中，术语“包括”和“包括”是开放式的，即，包括权利要求中该术语之后列出的元件之外的元件的系统、装置、物品或过程仍被视为落入该权利要求的范围内。此外，在以下权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标签，并不旨在对其对象施加数字要求。

以上描述旨在说明性而非限制性。例如，上述示例(或其一个或多个方面)可以彼此组合使用。可以使用其他实施例，例如由本领域普通技术人员在回顾上述描述后使用。摘要是为了使读者能够快速确定技术公开的性质，并且提交摘要时应理解其不会用于解释或限制权利要求的范围或含义。此外，在上述详细描述中，可以将各种特征分组在一起以简化本公开。这不应被解释为意味着无人认领的公开特征对任何权利要求至关重要。相反，本发明的主题可能存在于特定公开实施例的少于所有特征中。因此，以下权利要求在此并入详细说明书中，每个权利要求作为单独的实施例独立存在。实施例的范围应当参考所附权利要求以及这些权利要求所享有的等同物的全部范围来确定。

Claims (20)

1.一种包括反向耦合电感器结构的器件，所述器件包括：

第一磁芯件；

在所述第一磁芯件的至少一部分上的导电第一绕组部分；

在所述第一绕组部分的至少一部分上的电绝缘体；

覆盖所述绝缘体的导电第二绕组部分，其中所述第二绕组部分的至少一部分与所述第一绕组部分的下面部分重叠，并且通过所述绝缘体与所述下面部分分离；和

第二磁芯件，位于所述第二绕组部分上。

2.根据权利要求1所述的器件，其中第一输入节点和第二输入节点位于所述反向耦合电感器结构的第一侧上，其中所述第一输入节点是第一开关节点端子，并且所述第二输入节点是第二开关节点端子。

3.根据权利要求2所述的器件，其中第一输出电压端子和第二输出电压端子位于所述反向耦合电感器结构的第二侧上，并且其中所述第二侧与所述第一侧相对。

4.根据权利要求3所述的器件，其中所述第一开关节点端子基本上位于从所述第二输出电压端子跨越所述反向耦合电感器结构，并且其中所述第二开关节点端子基本上位于从所述第一输出电压端子跨越所述耦合电感器结构。

5.根据权利要求4所述的器件，进一步包括：

第一间隙和第二间隙，形成在所述第一磁芯件和所述第二磁芯件之间，其中所述第一间隙和所述二间隙基本上彼此平行。

6.根据权利要求5所述的器件，其中所述第一间隙跨越所述反向耦合电感器结构在所述第一开关节点端子和所述第二输出电压端子之间的所述第一侧与所述第二侧之间的宽度，并且其中所述第二间隙跨越所述第二开关节点端子和所述第一输出电压端子之间的所述反向耦合电感器结构的宽度。

7.根据权利要求5所述的器件，其中所述反向耦合电感器结构的所述第一绕组部分和所述第二绕组部分之间的反向耦合以基于所述第一间隙或所述第二间隙中的至少一个的厚度的强度存在。

8.根据权利要求5所述的器件，进一步包括：

第三间隙和第四间隙，形成在所述第一磁芯件和所述第二磁芯件之间，其中所述第三间隙位于所述第一侧或所述第二侧中的一个上，并且所述第四间隙位于所述第一侧或第二侧中的另一个上，并且其中所述第三间隙和所述第四间隙基本上彼此平行。

9.根据权利要求8所述的器件，其中所述反向耦合电感器结构的饱和电流水平基于所述第三间隙或所述第四间隙中的至少一个的厚度。

10.根据权利要求8所述的器件，其中所述第一芯件固定到所述第二芯件。

11.根据权利要求4所述的器件，其中所述第一开关节点端子、所述第二开关节点端子、所述第一输出电压端子或所述第二输出电压端子中的至少一个被弯曲以使得所述反向耦合的电感器结构能够被组装在表面安装器件中。

12.根据权利要求1所述的器件，其中所述第一磁芯件或所述第二磁芯件中的至少一个的外表面是平坦的。

13.一种制造反向耦合电感器结构的方法，所述方法包括：

提供第一磁芯件；

将第一绕组部分定位在所述第一磁芯件中或上；

在所述第一绕组部分的至少一部分上形成绝缘体；

将第二绕组部分定位在所述第一磁芯件中或其上，所述第二绕组至少与所述绝缘体的下面部分和所述第一绕组部分重叠；和

将第二磁芯件定位在所述第二绕组上。

14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：

在所述第一磁芯件和所述第二磁芯件之间形成第一间隙和第二间隙，其中所述第一间隙和所述二间隙基本上彼此平行，以建立所述反向耦合电感器结构的反向耦合，所述反向耦合电感器结构具有基于所述第一间隙或第二间隙中的至少一个的厚度的强度。

15.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：

在所述第一磁芯件和所述第二磁芯件之间形成第一间隙和第二间隙，其中所述第一间隙位于所述反向耦合电感器结构的第一端上，并且其中所述第二间隙位于与所述第一端相对的所述反向耦接电感器结构的第二端上，使得所述第一间隙和所述第二间隙彼此平行。

16.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：

在所述第一磁芯件和所述第二磁芯件之间形成第三间隙和第四间隙，其中所述第三间隙位于所述反向耦合电感器结构的第一侧上，并且所述第四间隙位于与所述第一侧相对的所述反向耦合电感器结构的第二侧上，使得所述第三间隙和所述第四间隙彼此平行。

17.一种互感器电压调节器(TLVR)电路，包括：

第一磁芯件；

位于所述第一磁芯件的至少一部分上的第一绕组部分；

绝缘体，位于所述第一绕组部分的至少一部分上；

第二绕组部分，至少部分地位于所述绝缘体上并且至少与所述第一绕组部分的下面部分重叠，其中所述第一绕组部分和所述第二绕组部分形成具有第一端和与所述第一端相对的第二端的绕组结构；

靠近所述绕组结构的第一端的第三绕组部分；

靠近所述绕组结构的第二端的第四绕组部分；和

位于所述绕组结构、所述第三绕组部分和所述第四绕组部分上方的第二磁芯部分。

18.根据权利要求17所述的TLVR电路，其中所述第三绕组部分的端子连接到所述第四绕组部分的端子，以将所述第三绕组部分和所述第四绕组部分耦合到所述绕组结构。

19.根据权利要求17所述的TLVR电路，其中所述第一绕组部分和所述第二绕组部分是初级侧绕组部分，其中所述第三绕组部分和所述第四绕组部分是次级侧绕组部分，并且其中所述第三绕组部分和第四绕组部分中的至少一个具有与所述第一绕组部分或第二绕组部分一对一的匝数比。

20.根据权利要求17所述的TLVR电路，进一步包括：

连接到所述第三绕组部分和所述第四绕组部分的补偿电感器。