CN116564648A - 扭芯型低剖面耦合电感器 - Google Patents

Abstract

本公开涉及扭芯型低剖面耦合电感器。装置可包括耦合电感器结构，包括：第一绕组部分、第二绕组部分和磁芯结构。磁芯结构可包括至少部分截面为U形的第一和第二芯件。第一连接芯件可将所述第一芯件的第一部分附接到所述第二芯件的第一部分，并且第二连接芯件可将所述第一芯件的第二部分附接到所述第二芯件的第二部分。

Description

扭芯型低剖面耦合电感器

技术领域

本公开涉及电感器结构，具体地，涉及扭芯型的耦合电感器，并且包括用于独立地控制耦合电感结构的磁化和漏电感的间隙。

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，每个磁芯上有单一绕组。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

本技术涉及一种包括反向耦合电感器的器件。反向耦合电感器可以使用具有类似于扭曲芯结构的磁通图案的芯结构(例如，模仿或充当扭曲芯结构)，而实际上不需要形成扭曲芯。该装置可以包括由铁磁性材料(例如铁、铁氧体或任何类似材料)形成的多个磁芯件。芯结构可被组装成使得完成的结构呈大致矩形块的形状。绕组(例如缝钉绕组)或绕组的一部分可以被芯结构的至少一部分围绕、嵌入或以其他方式包括在芯结构的一部分中。例如，磁芯件可以被组装成形成芯结构，其中一个或多个绕组部分可以至少部分地插入到芯结构中，例如通过组装的芯结构的侧面中的槽。

包括反向耦合电感器的装置可以包括位于第一平面上的第一直线绕组部分和位于第二平面上的第二直线绕组部分，该第一平面沿着第一直线轴，该第二平面沿着平行于第一直线轴的第二线性轴平行于第一平面。组装的芯结构可以是基本上矩形的块，围绕第一和第二直线绕组部分形成磁闭环。组装的芯结构能够在顺时针方向上围绕第一直线绕组部分或第二直线绕组部分中的一个，并且在逆时针方向上环绕第一直线绕组部分或第二直绕组部分中的另一个。

芯结构可以包括第一锯齿形间隙，其在闭环磁芯结构的位于第一直线绕组部分和第二直线绕组部分上方的至少两个部分之间产生第一间隙，以及第二锯齿形间隙，其在位于第一直线绕组部分和第二直线绕组部分下方的闭环磁芯结构的至少两个其他部分之间产生第二间隙。第一锯齿形间隙可以包括位于第一直线绕组部分上方的第一直线部分，该第一直线部分平行于所述第一线性轴线，并且具有大约所述第一直线绕组部分的一半的长度。第一锯齿形间隙还可以包括第二直线部分，位于所述第一直线绕组部分上方，并且所述第二直线绕组部分从所述第一直线绕组部分的近似中心点上方延伸到所述第二直线绕组部分近似中心点的上方。第一锯齿形间隙还可以包括第三直线部分，该第三直线部位于第二绕组部分上方，平行于第二直线轴延伸，并且具有大约第二直线绕组部分的一半的长度。

第二锯齿形间隙可以包括第一直线部分，位于第一直线缠绕部分的下方，平行于第一直线轴线延伸，并且具有大约第一直线缠绕部分的一半的长度。第二锯齿形间隙还可以包括位于第一直线绕组部分和第二直线绕组部分下方的第二直线部分，从第一直线绕组部分的近似中心点下方延伸到第二直线绕组部分的近似中央点下方。最后，第二锯齿形间隙可以包括第三直线部分，位于第二直线绕组部分的下方，平行于第二直线轴线延伸，并且具有第二直线绕组部分的大约一半的长度。

闭环磁芯结构可以进一步包括沿着闭环路径的至少一个直线间隙，每个直线间隙的横截面被定位成垂直于闭环路径。一个或多个直间隙可以被形成或设计为充分小于由锯齿形间隙产生的每个间隙、宽度或厚度，使得反向耦合电感器结构的耦合系数至少为0.6。

磁芯结构的件可以包括两个至少部分横截面为U形的芯件(当沿着线性轴观察时)，以及连接到U形芯件的两个连接芯件。连接芯件可以包括台阶结构(例如，当从侧面观察时，形状像“Z”)或块状结构(例如当从侧面看时，形状就像三维正方形或矩形)。或者，磁芯结构的件可以包括一个或多个“L形”件(当从上方观察时)，其中蚀刻或切割有凹槽或槽，绕组部分可以放置在其中或以其他方式定位。例如，磁芯结构可以包括两个L形“底部”件和两个L型“顶部”件，其中绕组部分位于顶部件和底部件之间。U形芯件可以围绕绕组部分至少180度。连接芯件可以附接第一芯件和第二芯件的端部，并且在第一直线绕组部分和第二直线绕组部分之间的位置处穿过第一平面和第二平面。

组装的芯结构(可与术语“耦合电感结构”、“闭环磁芯结构”、”组装结构“或”电感结构“互换使用)可包括在各个芯件之间形成的一个或多个间隙。例如，在至少一个连接芯件和至少一个U形芯件之间形成的第一间隙可以控制反向耦合电感器的漏电感。附加地或可替代地，在至少一个连接芯件和至少一个U形芯件之间形成的第二间隙可以控制反向耦合电感器的互感。

组装的结构可以使用基本上或完全平坦的顶部表面区域，这可以有助于拾取和放置机器的工作，并且可以增强机械鲁棒性。此外，绕组的端子端可以定位成使得开关节点端子(例如，SW₁和SW₂)可以位于电感器结构的一侧，而输出电压端子(例如V_OUT1和V_OUT2)可以定位在电感器的另一侧。将开关节点端子定位在组装结构的一侧上并且将输出电压端子定位在另一侧上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，功率级或功率转换器的控制器)的集成或耦合。

因此，电感器结构可以包括从第一端延伸到第二端的第一芯件，在第一直线绕组部分的两端之间的位置处跨过第一直线绕组部分。电感器结构还可以包括第二芯件，磁性连接到第一芯件的第二端。第二芯件可以从第一端延伸到第二端，具有在第二直线绕组部分的两端之间的位置处在第二直线绕组部分下方交叉的部分。电感器结构还可以包括磁性连接到第二芯件的第二端的第三芯件。第三芯件可以从第一端延伸到第二端，并在第二直线绕组部分的两端之间的位置处跨过第二直线绕组部分。电感器结构可以包括连接到第三芯件的第二端的第四芯件。第四芯件可以从第一端延伸到第二端，并且包括在第一直线绕组部分的端部之间的位置处在第一直线绕组部分下方交叉的部分。第四芯件可以连接到第一芯件的第一端以闭合环。第一绕组部分可以位于形成在附接的第一芯件、第二芯件和第四芯件之间的电感器结构中的第一槽中。第二绕组部分可以位于形成在附接的第二芯件、第三芯件和第四芯件之间的电感器结构中的第二槽中。当所有芯件被附接时，当从垂直于第一平面和第二平面的方向观察时，组装的电感器结构可以是大致L形的。

组装磁芯结构可以包括提供第一芯件、将第二芯件的第一端连接到第一芯件的第一端、将第三芯件的第一端连接到第二芯片的第二端、将第四芯件的第一端连接到第三芯片的第二端，以及将第四芯件的第二端附接到第一芯件的第一端。

反向耦合电感器结构可以帮助减少绕组长度和DC电阻(DCR)，这可以帮助减少或最小化反向耦合电电器结构的绕组损耗。间隙位置、布局或结构可允许例如通过控制每个间隙的尺寸来容易且独立地控制互感和漏电感。例如，由第一和第二锯齿形间隙产生的间隙可以被设计成控制反向耦合电感器的漏电感。另外，或者可替代地，至少一个直线间隙的长度可以被设计成控制反向耦合电感器的互感。两个锯齿形间隙可以跨越磁芯结构的整个宽度，并且至少一个直线间隙可以跨越至少大约磁芯结构宽度的一半。

与其他电感器结构相比，反向耦合电感器可以具有更小或更低的高度，这可以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，可以由铜或与铜具有类似性质(例如，导电性、欧姆电阻等)的材料形成的绕组的至少一部分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1示出了可被组装以形成扭芯型耦合电感器结构的示例部件。

图2A-2D示出了组装的耦合电感器结构的不同视图，其中绕组插入到组装的芯中，并且示出了在组装的耦合电感结构中的间隙的位置。

图3示出了扭芯型耦合电感器结构的等效磁路图。

图4A-4C示出了在制造或组装过程中的替代耦合电感器结构的不同部件。

图5A示出了用于TLVR功率转换器中的互感器电压调节器(TLVR)耦合电感器500的示例。

图5B示出了用于安装在通孔结构中的TLVR结构。

图5C示出了用于安装在表面安装装置上的TLVR结构

图6是示出制造耦合电感器结构的方法600的部分的流程图的示例。

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。多相降压转换器是这种功率转换应用中的拓扑的示例。在多相降压转换器中使用分立(非耦合)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存在冲突。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，使用更大的电感会增加转换器的瞬态响应时间，并可导致在发生快速负载瞬态时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，可以在诸如多相降压转换器的功率转换器中使用反向耦合电感，以提高性能。本主题涉及一种低剖面双相反向耦合电感器结构，其具有具有类似于扭曲芯结构的通量图案的芯结构，其可用于POL应用。因此，芯结构可以模仿或类似于扭曲的芯结构，具有潜在的优点，例如在电感器结构的同一侧具有开关节点端子，并且在电感结构的与开关节点端子相反的一侧具有输出电压端子。电感器结构的单侧上的开关节点端子和与开关节点端子相对的一侧上的输出电压端子的位置可以帮助简化将电感器集成或耦合到周围电路，例如用于包括耦合电感器的系统的功率级和控制器。

反向耦合电感器结构可以包括双间隙配置、布局、设计或结构，用于独立地控制耦合电感结构的泄漏和互感。芯结构的一个间隙或一组间隙可以控制耦合电感器的互感，而另一个间隙或者一组间隙则可以控制耦合电感的漏电感。因为可以通过双间隙配置独立地控制互感和漏电感，所以与漏电感和互感相互结合地控制的其他电感器设计相比，可以简化耦合电感器结构的设计。

本主题的低剖面扭曲芯耦合电感器具有良好的空间利用率和相对较大的顶表面面积，这有利于与拾取和放置机器一起工作，并增强了机械鲁棒性。此外，耦合电感器结构可以使用直线绕组(例如，缝钉绕组)，这可以帮助最小化绕组长度，从而帮助减小DC电阻(DCR)，这有利于最小化耦合电感的绕组损耗。最后，铜绕组的大部分可以被磁芯屏蔽，这有利于减少EMI噪声。

图1示出了可被组装以形成扭芯型耦合电感器结构的部件的示例。如图1所示，耦合电感器结构的部件可以包括第一芯件100和第二芯件102。第一芯件100和/或第二芯件102可以是至少部分截面为U形的，这意味着第一芯件100或第二芯件102中的至少一个可以包括在芯件的一部分中切割的狭缝101，例如从芯件的一侧到另一侧，使得芯件在横截面上看起来像具有方形底部的“U”形。可选地，芯件可以具有修改的U形，如修改的第一芯件112和修改的第二芯件114所示。修改的第一芯件112和/或修改的第二芯件114可以具有在芯件的一侧上的狭缝101上方的部分和在芯件另一侧上的被切除、移除等的狭缝101下方的部分。

耦合电感器结构的部件可进一步包括一个或多个连接器件，例如第一阶梯形连接器件104、第二阶梯形连接器件106，或者可替代地，第一块状连接器件116或第二块状连接器件118。连接器件可用于将芯件连接在一起。例如，第一阶梯形连接器件104可以将第一芯件100的第一部分附接到第二芯件102的第一部分。同样，第二阶梯形连接器件106可以将第一芯件100的第二部分附接到第二芯件102的第二部分。类似地，第一块状连接件116可以将修改的第一芯件112的第一部分连接到修改的第二芯件114的第一部分。第二块状连接器件118可将修改的第一芯件112的第二部分连接到修改的第二芯件114的第二部分。

电感器结构的部件还可以包括一个或多个绕组，例如绕组108、110、120或122(统称为“绕组”)。例如，绕组可以包括缝钉绕组，例如第一缝钉绕组108和第二缝钉绕组110，并且可以具有基本上直的终端，从而成为通孔封装的一部分(统称为“通孔绕组”)。因此，电感器结构可以安装在电路板上，例如通过将端子端插入电路板上的孔并将端子端焊接到位。或者，绕组的终端可以弯曲、扭曲或折叠。这有助于将电感器结构组装在表面安装装置(统称为“表面安装绕组”)中，如第一表面安装绕组120和第二表面安装绕组122所示。绕组可以在芯件和连接器件组装期间或之后插入耦合的电感器结构中，例如插入芯件和/或连接器件之间形成的槽中。

图2A-2D示出了组装的耦合电感器结构的不同视图，其中绕组插入到组装的芯中，并且示出了在组装的耦合电感结构中的间隙的位置。图2A示出了第一芯件100可以通过第一阶梯形连接器件104和第二阶梯形连接器件106连接到第二芯件102的示例。第一阶梯形连接器件104的下部可连接到第一芯件100的下部，并且第一阶梯形连接件104的上部可连接到第二芯件102的上部。类似地，第二阶梯形连接器件106的上部可以连接到第一芯件100的上部，并且第二阶梯形连接器件106的下部可以连接到第二芯件102的下部。

连接器件可以这样的方式连接到芯件，以在第一阶梯形连接器件104和第一芯件100之间形成第一间隙200。相应的第一间隙204可以形成在第二阶梯形连接器件106和第二芯件102之间。第一间隙200和对应的第一间隙204可以组合地跨越或跨越芯结构的整个宽度，并有助于控制组装的耦合电感器结构的漏电感。此外，第二间隙202可以形成或位于第一阶梯形连接器件104和第二芯件102之间，并且相应的第二间隙206可以形成或定位在第二阶梯形连接器件106和第一芯件100之间。在一个示例中，第二间隙202和对应的第二间隙206中的每一个可以跨越或跨越芯结构的大约一半宽度，并且可以帮助控制组装的耦合电感器结构的磁化或互感。第一间隙200和对应的第一间隙204可以具有相同的宽度或厚度，并且第二间隙202和对应的第二间隙206可以具有相同宽度或厚度，其可以小于第一间隙200和对应的第一间隙204的宽度。换句话说，第一间隙200和对应的第一间隙204的宽度可以大于第二间隙202和对应的第二间隙206的宽度。

绕组可以在芯件和连接器件被组装时(例如，在电感器结构的制造期间)插入到组装的导体结构中，或者插入到槽、开口等中，例如第一芯件100和/或第二芯件102中的狭缝101中。图2A示出了具有如上所述的直线终端的缝钉绕组108和110。图2B示出了其中表面安装绕组120和122可用于组装的电感器结构中的选项。组装的电感器结构可允许绕组两端的两个电流激励iL₁和iL₂，其可沿相同方向流过绕组。绕组的端子端可以形成两个开关节点端子SW₁和SW₂。SW₁可以由第一缝钉绕组108的终端形成，并且SW₂可以由第二缝钉绕组110的终端形成。两个开关节点端子可以位于组装的耦合电感器结构的同一侧。类似地，两个输出电压端子V_OUT1和V_OUT2可以由在组装的耦合电感器结构的与开关节点端子相反的一侧上的端子绕组的相对端形成。例如，V_OUT1可以由第一缝钉绕组108的相对的终端形成，并且V_OUT2可以由第二稳定绕组110的相对的末端形成。表面安装绕组的终端可以形成如图2B所示的类似布置。

图2C示出了从上方看到的组装的耦合电感器结构的另一视图，示出了绕组如何被芯件和连接器件屏蔽。如图2C所示，第一缝钉绕组108和第二缝钉绕组110可以至少部分地被第一芯件100、第一阶梯形连接器件104、第二芯件102和第二阶梯形连接器件106覆盖、包围、包裹等。这有助于屏蔽绕组并减少绕组的EMI。此外，如图2C所示，当从顶侧观察时，第一芯件100和第二阶梯形连接器件106在彼此连接时可以形成第一“L形”芯件。类似地，当第二芯件102和第一阶梯形连接器件104彼此连接时，可以形成第二“L形芯”件，该第二“R形芯”通过第一间隙200和相应的第一间隙204与第一L形芯件分离。

图2D示出了从下方观察的组装的耦合电感器结构的下侧的视图。类似于图2A-2C中所示的组装结构的顶侧，下侧可以在与结构顶侧上的间隙类似的位置或类似的构造中包括一个或多个间隙。例如，结构的下侧可以包括第三间隙208和连接器件和芯件之间的相应第三间隙210，其组合可以跨越结构的整个宽度。这可以有助于控制组装的耦合电感器结构的漏电感，如芯结构的顶侧上的第一间隙200和对应的第一间隙204。芯结构的下侧还可以包括第四间隙212和连接器件与芯件之间的对应的第四间隙214。第四间隙212和相应的第四间隙214可以各自跨越芯结构的下侧的大约一半。这可以有助于控制组装的耦合电感器结构的磁化或互感，正如第二间隙202和对应的第二间隙206在芯结构的顶侧上所做的那样。第四间隙212和相应的第四间隙214可以具有比第三间隙208和相应的第三间隙210更小的宽度或更窄。

组装的结构可以在任何位置具有任何数量的间隙，这些间隙是期望的或适合于控制或调整参数，例如如上所述的互感或漏电感。此外，组装结构的任何间隙可填充有空气，或不导电材料，例如胶、环氧树脂、纸、塑料或具有类似透气性的任何材料。最后，可以由铜或与铜具有类似性质(例如，导电性、欧姆电阻等)的材料形成的绕组的至少一部分可以被如上所述的芯结构的部分屏蔽。图2A-2D中所示的绕组是缝钉绕组，但此处使用的术语“绕组”可包括导线、所示的缝钉绕组或另一类似的扁平或其他电导体。绕组还可以包括但不限于线圈型绕组。

图3示出了扭芯型耦合电感器结构的等效磁路图。图3示出了耦合电感器的互感由第一磁阻300(R_G1)控制，并且耦合电感的漏电感由第二磁阻302(R_G2)控制。如上所述，互感的控制和漏电感的控制是独立的，这可以简化电感器的设计。两个电感器电流激励i_L1和i_L2的磁动势(MMF)被示为电压源304和306，这两个电电器电流激励是如上所述的绕组两端的电流激励。第二间隙202和对应的第二间隙206和/或第四间隙212和对应的第四间隙214(例如，跨越大约一半磁芯宽度的间隙)对应于第一磁阻300R_G1的磁阻。第一间隙200和对应的第一间隙204和/或第三间隙208和对应的第三间隙210(例如，跨越整个磁芯宽度的间隙)对应于第二磁阻302R_G2的磁阻。第三磁阻308(R_C)对应于磁芯本身的磁阻。

图4A至4C示出了在制造或组装过程中的替代耦合电感器结构的不同部件。在图4A至4C所示的示例中，代替使用两个芯件和连接器件来组装耦合的电感器结构，可以使用两个底部芯件和两个顶部芯件来组装芯结构，其中绕组位于顶部芯件和底部芯件之间。因此，替代的芯结构可以包括第一底部芯件400和第二底部芯件402。当从上方观察时，第一底部芯件400和第二底部芯件402中的每一个都可以形成为大写“L”，并且布置成使得两个L形件形成芯结构的矩形底部。第一底部芯件400和第二底部芯件402可以定位成形成如上所述的类似间隙结构，具有第一底部间隙408和横跨芯结构底部宽度的对应的第一底部间隙410。同样如图4A所示，第一底部间隙408和对应的第一底部间隙410可以相交以形成中心间隙412，从而在两个底部芯件之间基本上形成锯齿形间隙配置。这些间隙可以统称为“大底部间隙”。

第一底部芯件400和第二底部芯件402中的每一个可包括切割或蚀刻到底部芯件的表面中的槽、空腔、凹陷、空隙或凹部。例如，第一凹部404可以切割成第一底部芯件400的表面，并且第二凹部406可以切割成第二底部芯件402的表面。如图4B所示，第一绕组部分414可以位于或放置在第一底部芯件400上的第一凹部404中。类似地，第二绕组部分416可以位于或放置在第二底部芯件402上的第二凹部406中。凹部可以被定位为使得至少第一凹部404的一部分和第二凹部406的一部分可以基本上彼此平行。这又可导致每个绕组的至少一部分在组装的交替耦合电感器结构中基本上彼此平行。此外，凹部可以在芯件表面的任何部分上切割到芯件中，以控制绕组在组装的交替耦合电感器结构中间隔多远。如上所述，术语绕组可指缝钉绕组或类似的扁平电导体、导线或导电材料的任何合适部分，例如铜，或具有类似于铜的性质的任何合适材料。

如图4C所示，两个顶部L形芯件、第一顶部芯件418和第二顶部芯件420可以位于第一绕组部分414和第二绕组部分416上方。顶部芯件在尺寸和形状上可以与底部芯件相同，并且可以具有一个或多个切割或蚀刻到其表面中的凹槽，如底部芯件所述，以容纳绕组部分。因此，替代的耦合电感器结构可以具有与图2A至2D中所示和描述的电感器类似的形状，但缺少连接器件。顶部芯件可以布置成具有第一顶部间隙422和对应的第一顶部间隙424，以及顶部中心间隙426(统称为“大顶部间隙”)，其尺寸(例如，宽度或厚度)可以控制交替耦合电感器结构的漏电感的强度或量。

替代的耦合电感器结构可以包括位于第一底部芯件400和第一顶部芯件418和/或第二底部芯件402和第二顶部芯件420之间的结构的侧面或端部周围的一个或多个附加间隙。附加间隙可以比大的顶部间隙和大的底部间隙更小(例如，具有更小的厚度)，并且可以被定尺寸以控制交替耦合电感器结构的互感强度。例如，交替耦合电感器结构可以包含两个大间隙(大的顶部间隙和大的底部间隙)和两个附加的较小间隙。可选地，交替耦合电感器结构可以包含两个大间隙(大的顶部间隙和大的底部间隙)和四个附加的较小间隙。替代耦合电感器结构可以在芯件之间的任意多个位置中包括或使用任意多的间隙，或者适合于在其中包括替代耦合电电器的器件或电路中使用。

图5A示出了用于TLVR功率转换器中的互感器电压调节器(TLVR)耦合电感器500的示例。TLVR耦合电感器500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5A所示的示例中，第一初级绕组502和第二初级绕组508可以耦合到一对次级绕组。例如，第一初级绕组502可以耦合到第一次级绕组504，并且第二初级绕组508可以耦合到第二次级绕组506。次级绕组504和506可以紧密耦合到初级绕组502和508。因此，第一次级绕组504可以与第一初级绕组502具有一对一的匝数比。类似地，第二次级绕组506可以与第二初级绕组508具有一对一的匝数比。第一次级绕组504和第二次级绕组506可以连接到补偿电感器510。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或其他性能。

TLVR耦合电感器500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502和第二初级绕组508的箭头所示)或不耦合。

图5B和5C示出了TLVR耦合电感器500结构(以下称为“TLVR结构”)的示例的不同视图。图5B示出了用于安装在通孔结构中的TLVR结构。图5C示出了用于安装在表面安装装置上的TLVR结构。图5B和图5C中所示的TLVR结构可以以与上述图2A-2D中所述或图4A-4C中所述基本相同的方式形成(例如，通过形成闭环磁芯结构，所述闭环磁芯结构包括：第一芯件；第二芯件，其第一端附接第一芯件的第二端；第三芯件，其第一端附接第二芯件的第二端；和第四芯件，其第一端附接第三芯件的第二端，并且第二端附接第一芯件的第一端，以及将绕组定位在闭环磁芯结构内)。

因此，TLVR结构可包括第一绕组部分512A和第二绕组部分514A，其安装或位于如图2A-2D所示的耦合电感器结构或如图4A-4C所示的替代耦合电感结构中。TLVR结构还可以包括第三绕组部分520A和第四绕组部分522A。在一个示例中，第三绕组部分520A可以位于第一绕组部分512A附近、邻近、接近等，使得第三绕组部分520A的至少一部分基本上平行于第一绕组部分512A的至少一部分。类似地，第四绕组部分522A可以位于第二绕组部分514A附近、邻近、接近等，使得第四绕组部分522A的至少一部分基本上平行于第二绕组部分514A的至少一部分。此外，第三绕组部分520A或第四绕组部分522A中的至少一个可以与第一绕组部分512A或第二绕组部分514A具有一对一的匝数比。

图5B和5C示出了TLVR结构的绕组的端子可以被定位成从TLVR结构侧面延伸。例如，第一绕组部分512A、第二绕组部分514A、第三绕组部分520A和第四绕组部分522A的端子端可以位于TLVR结构的一侧，使得两个或更多个开关节点端子(例如，上面讨论的SW₁和SW₂)可以位于TLVR结构的一侧，并且两个或更多个输出电压端子(例如上文讨论的V_OUT1和V_OUT2)可以位于与开关节点端子相对的TLVR结构的另一侧。如图5C所示，绕组端子512B、520B、522B或514B中的任何一个都可以被弯曲，以便能够将TLVR结构组装在表面安装装置中。

图6是示出制造耦合电感器结构的方法600的部分的流程图的示例。方法600可包括可用于执行方法600的一系列操作或步骤。在602，可以组装磁芯结构。磁芯结构的组装可包括提供至少部分截面为U形的第一芯件和至少部分截面为U形的第二芯件(以下称为“芯件”)。该组装可进一步包括将第一连接芯件的第一部分附接到所述第一芯件的第一部分，和将所述第一连接芯件的第二部分附接到所述第二芯件的第一部分。类似地，所述组装可包括将第二连接芯件的第一部分附接到所述第一芯件的第二部分，和将所述第二连接芯件的第二部分附接到所述第二芯件的第二部分。因此，第一连接芯件可将第一芯件的第一部分附接到第二芯件的第一部分，并且第二连接芯件可以将第一芯片的第二部分附接到第二芯件的第二部分。

在一个示例中，第一连接芯件和/或第二连接芯件可以是台阶结构(或横截面锯齿形)。附加地或替代地，第一连接芯件和/或第二连接芯件可以是块状结构。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604处，第一绕组部分可以插入形成在第一芯件、第一连接芯件和第二连接芯件之间的组装的磁芯结构的第一槽中。在606处，第二绕组部分可以插入形成在第二芯件、第一连接芯件和第二连接芯件之间的组装的磁芯结构的第二槽中。在一个示例中，第一槽和/或第二槽的至少一部分可以是第一芯件和第二芯件中的狭缝或切口部分，以赋予芯件其截面U形。

第一绕组部分和/或第二绕组部分可以包括跨越组装的磁芯结构的宽度的缝钉绕组(或类似的扁平电导体)，使得第一绕组部分与第二绕组部分基本上彼此平行。在一个示例中，第一开关节点端子和第二开关节点端子可以由组装的磁芯结构的第一侧上的第一绕组部分和第二绕组部分的端子端形成。此外，第一输出电压端子和第二输出电压端子可以由磁芯结构的与第一侧相对的第二侧上的第一绕组部分和第二绕组部分的端子绕组形成。

在608处，可以在第一连接芯件或第二连接芯件中的至少一个与第一芯件或第二芯件中至少一个之间形成第一间隙，以控制耦合电感器结构的漏电感。在610处，可以在第一连接芯件或第二连接芯件中的至少一个与第一芯件或第二芯件中至少一个之间形成第二间隙，以控制耦合电感器结构的互感。第一间隙可以跨越磁芯结构的整个宽度，并且第二间隙可以跨越大约磁芯结构宽度的一半。在一个示例中，第一间隙可以比第二间隙更宽或更大。

任何间隙都可以用空气、胶水、环氧树脂、纸张、塑料或任何其他具有接近空气渗透性的材料填充。当耦合电感器设计需要相对较大的电感(因此端部的间隙尺寸较小)时，间隙可以用低渗透性磁性材料填充，这可以增加间隙长度并使间隙磁阻(因此电感)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，以允许该结构在与较大的电感器结构的尺寸相比时保持较小的轮廓或高度，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电感器结构。

其他注释和示例：

示例1是一种包括反向耦合电感器的装置，包括:第一绕组部分；第二绕组部分；和磁芯结构，包括:至少部分截面为U形的第一芯件；至少部分截面为U形的第二芯件；第一连接芯件，将所述第一芯件的第一部分附接到所述第二芯件的第一部分；和第二连接芯件，将所述第一芯件的第二部分附接到所述第二芯件的第二部分。

在示例2，示例1的主旨任选地包括：其中所述第一绕组部分位于形成在所述附接的第一芯件、所述第一连接芯件和所述第二连接芯件之间的磁芯结构中的第一槽中，和其中所述第二绕组部分位于形成在附接的第二芯件、所述第一连接芯件和所述第二连接芯件之间的磁芯结构中的第二槽中，和其中所述第一连接芯件或所述第二连接芯件中的至少一个是台阶结构或块状结构。

在示例3，示例2的主旨任选地包括：其中所述第一绕组部分和所述第二绕组部分分别包括缝钉绕组，并且跨越所述磁芯结构的宽度，使得所述第一绕组部分和所述第二绕组部分基本上彼此平行。

在示例4，示例1–3中任一项或多项的主旨任选地包括：位于所述磁芯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；和第一输出电压端子和第二输出电压端子，位于所述磁芯结构的与所述第一侧相对的第二侧上。

在示例5，示例1–4中任一项或多项的主旨任选地包括：第一间隙，用于控制所述反向耦合电感器的漏电感，形成在所述第一连接芯件或所述第二连接芯件中的至少一个与所述第一芯件或所述第二芯件中的至少一个之间。

在示例6，示例5的主旨任选地包括：第二间隙，用于控制所述反向耦合电感器的互感，形成在所述第一连接芯件或所述第二连接芯件中的至少一个与所述第一芯件或所述第二芯件中的至少一个之间。

在示例7，示例6的主旨任选地包括：其中所述第一间隙的宽度大于所述第二间隙的宽度。

在示例8，示例6–7中任一项或多项的主旨任选地包括：其中所述第一间隙跨越所述磁芯结构的整个宽度，并且其中所述第二间隙跨越所述磁芯结构的宽度的大约一半。

在示例9，示例1–8中任一项或多项的主旨任选地包括：其中所述第一绕组部分的一部分或所述第二绕组部分的一部分被弯曲以形成对应于通孔封装或表面安装器件封装中的至少一个的形状。

在示例10，示例1–9中任一项或多项的主旨任选地包括：其中所述第一绕组部分或所述第二绕组部分中的至少一个的至少一部分被所述磁芯结构电磁屏蔽以减少电磁干扰或噪声。

示例11是一种制造磁芯结构的方法，所述方法包括:组装所述磁芯结构，所述组装包括：提供至少部分截面为U形的第一芯件；提供至少部分截面为U形的第二芯件；将第一连接芯件的第一部分附接到所述第一芯件的第一部分；将所述第一连接芯件的第二部分附接到所述第二芯件的第一部分；将第二连接芯件的第一部分附接到所述第一芯件的第二部分；将所述第二连接芯件的第二部分附接到所述第二芯件的第二部分；将第一绕组部分插入形成在所述第一芯件、所述第一连接芯件和所述第二连接芯件之间的组装的磁芯结构的第一槽中；和将第二绕组部分插入形成在第二芯件、所述第一连接芯件和所述第二连接芯件之间的组装的磁芯结构的第二槽中。

在示例12，示例11的主旨任选地包括：其中所述第一绕组部分和所述第二绕组部分分别包括缝钉绕组，并且横跨所述组装的磁芯结构的宽度，使得所述第一绕组部分和所述第二绕组部分基本上彼此平行。

在示例13，示例11–12中任一项或多项的主旨任选地包括：将第一开关节点端子和第二开关节点端子定位在所述组装的磁芯结构的第一侧上；和将第一输出电压端子和第二输出电压端子定位在所述组装的磁芯结构的与所述第一侧相对的第二侧上。

在示例14，示例11–13中任一项或多项的主旨任选地包括：在所述第一连接芯件或所述第二连接芯件中的至少一个与所述第一芯件或所述第二芯件中的至少一个之间形成第一间隙以控制所述组装的磁芯结构的漏电感；和在所述第一连接芯件或所述第二连接芯件中的至少一个与所述第一芯件或所述第二芯件中的至少一个之间形成形成第二间隙以控制所述组装的磁芯结构的互感。

在示例15，示例14的主旨任选地包括：其中所述第一间隙的宽度比所述第二间隙的宽度宽。

在示例16，示例14–15中任一项或多项的主旨任选地包括：其中所述第一间隙跨越所述组装的磁芯结构的整个宽度，并且其中所述第二间隙跨越大约所述磁芯结构的宽度的一半。

在示例17，示例11–16中任一项或多项的主旨任选地包括：弯曲所述第一绕组部分或所述第二绕组部分的至少一部分以形成对应于通孔封装或表面安装器件封装中的至少一个的形状。

示例18是互感器电压调节器(TLVR)电路，包括：第一绕组部分；第二绕组部分；第三绕组部分；第四绕组部分；和闭环磁芯结构。

在示例19，示例18的主旨任选地包括：其中所述闭环磁芯结构包括:至少部分截面为U形的第一芯件；至少部分截面为U形的第二芯件；第一连接芯件，其中所述第一连接芯件的第一部分附接到所述第一芯件的第一部分，并且所述第一连接芯件的第二部分附接到所述第二芯件的第一部分；和第二连接芯件，其中所述第二连接芯件的第一部分附接到所述第一芯件的第二部分，并且所述第二连接芯件的第二部分附接到所述第二芯件的第二部分。

在示例20，示例19的主旨任选地包括：其中所述第一绕组部分和所述第三绕组部分插入形成在所述附接的第一芯件、所述第一连接芯件和所述第二连接芯件之间的磁芯结构中的第一槽中，和其中所述第二绕组部分和所述第四绕组部分插入形成在所述附接的第二芯件、所述第一连接芯件和所述第二连接芯件之间的磁芯结构中的第二槽中,其中所述第一绕组部分、所述第二绕组部分、所述第三绕组部分和所述第四绕组部分彼此平行,其中所述第一绕组部分和所述第二绕组部分包括在初级侧绕组中,其中所述第三绕组部分和所述第四绕组部分包括在次级侧绕组中，和其中所述第三绕组部分或所述第四绕组部分中的至少一个与所述第一绕组部分或所述第二绕组部分具有一对一的匝数比。

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)。

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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的装置，包括：

第一绕组部分；

第二绕组部分；和

磁芯结构，包括：

至少部分截面为U形的第一芯件；

至少部分截面为U形的第二芯件；

第一连接芯件，将所述第一芯件的第一部分附接到所述第二芯件的第一部分；和

第二连接芯件，将所述第一芯件的第二部分附接到所述第二芯件的第二部分。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一绕组部分位于形成在所述附接的第一芯件、所述第一连接芯件和所述第二连接芯件之间的磁芯结构中的第一槽中，并且其中所述第二绕组部分位于形成在附接的第二芯件、所述第一连接芯件和所述第二连接芯件之间的磁芯结构中的第二槽中，并且其中所述第一连接芯件或所述第二连接芯件中的至少一个是台阶结构或块状结构。

3.根据权利要求2所述的装置，其中所述第一绕组部分和所述第二绕组部分分别包括缝钉绕组，并且跨越所述磁芯结构的宽度，使得所述第一绕组部分和所述第二绕组部分基本上彼此平行。

4.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：

位于所述磁芯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；和

第一输出电压端子和第二输出电压端子，位于所述磁芯结构的与所述第一侧相对的第二侧上。

5.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：

第一间隙，用于控制所述反向耦合电感器的漏电感，形成在所述第一连接芯件或所述第二连接芯件中的至少一个与所述第一芯件或所述第二芯件中的至少一个之间。

6.根据权利要求5所述的装置，进一步包括：

第二间隙，用于控制所述反向耦合电感器的互感，形成在所述第一连接芯件或所述第二连接芯件中的至少一个与所述第一芯件或所述第二芯件中的至少一个之间。

7.根据权利要求6所述的装置，其中所述第一间隙的宽度大于所述第二间隙的宽度。

8.根据权利要求6所述的装置，其中所述第一间隙跨越所述磁芯结构的整个宽度，并且其中所述第二间隙跨越所述磁芯结构的宽度的大约一半。

9.根据权利要求1所述的器件，其中所述第一绕组部分的一部分或所述第二绕组部分的一部分被弯曲以形成对应于通孔封装或表面安装器件封装中的至少一个的形状。

10.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一绕组部分或所述第二绕组部分中的至少一个的至少一部分被所述磁芯结构电磁屏蔽以减少电磁干扰或噪声。

11.一种制造磁芯结构的方法，所述方法包括：

组装所述磁芯结构，所述组装包括：

提供至少部分截面为U形的第一芯件；

提供至少部分截面为U形的第二芯件；

将第一连接芯件的第一部分附接到所述第一芯件的第一部分；

将所述第一连接芯件的第二部分附接到所述第二芯件的第一部分；

将第二连接芯件的第一部分附接到所述第一芯件的第二部分；

将所述第二连接芯件的第二部分附接到所述第二芯件的第二部分；

将第一绕组部分插入形成在所述第一芯件、所述第一连接芯件和所述第二连接芯件之间的组装的磁芯结构的第一槽中；和

将第二绕组部分插入形成在第二芯件、所述第一连接芯件和所述第二连接芯件之间的组装的磁芯结构的第二槽中。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一绕组部分和所述第二绕组部分分别包括缝钉绕组，并且横跨所述组装的磁芯结构的宽度，使得所述第一绕组部分和所述第二绕组部分基本上彼此平行。

13.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：

将第一开关节点端子和第二开关节点端子定位在所述组装的磁芯结构的第一侧上；和

将第一输出电压端子和第二输出电压端子定位在所述组装的磁芯结构的与所述第一侧相对的第二侧上。

14.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：

在所述第一连接芯件或所述第二连接芯件中的至少一个与所述第一芯件或所述第二芯件中的至少一个之间形成第一间隙以控制所述组装的磁芯结构的漏电感；和

在所述第一连接芯件或所述第二连接芯件中的至少一个与所述第一芯件或所述第二芯件中的至少一个之间形成形成第二间隙以控制所述组装的磁芯结构的互感。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一间隙的宽度比所述第二间隙的宽度宽。

16.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一间隙跨越所述组装的磁芯结构的整个宽度，并且其中所述第二间隙跨越大约所述磁芯结构的宽度的一半。

17.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：

弯曲所述第一绕组部分或所述第二绕组部分的至少一部分以形成对应于通孔封装或表面安装器件封装中的至少一个的形状。

18.一种互感器电压调节器(TLVR)电路，包括：

第一绕组部分；

第二绕组部分；

第三绕组部分；

第四绕组部分；和

闭环磁芯结构。

19.根据权利要求18所述的TLVR电路，其中所述闭环磁芯结构包括：

至少部分截面为U形的第一芯件；

至少部分截面为U形的第二芯件；

第一连接芯件，其中所述第一连接芯件的第一部分附接到所述第一芯件的第一部分，并且所述第一连接芯件的第二部分附接到所述第二芯件的第一部分；和

第二连接芯件，其中所述第二连接芯件的第一部分附接到所述第一芯件的第二部分，并且所述第二连接芯件的第二部分附接到所述第二芯件的第二部分。

20.根据权利要求19所述的TLVR电路，其中所述第一绕组部分和所述第三绕组部分插入形成在所述附接的第一芯件、所述第一连接芯件和所述第二连接芯件之间的磁芯结构中的第一槽中，并且其中所述第二绕组部分和所述第四绕组部分插入形成在所述附接的第二芯件、所述第一连接芯件和所述第二连接芯件之间的磁芯结构中的第二槽中，其中所述第一绕组部分、所述第二绕组部分、所述第三绕组部分和所述第四绕组部分彼此平行，其中所述第一绕组部分和所述第二绕组部分包括在初级侧绕组中，其中所述第三绕组部分和所述第四绕组部分包括在次级侧绕组中，并且其中所述第三绕组部分或所述第四绕组部分中的至少一个与所述第一绕组部分或所述第二绕组部分具有一对一的匝数比。