TWI733639B

TWI733639B - 電感裝置

Info

Publication number: TWI733639B
Application number: TW109146708A
Authority: TW
Inventors: 羅正瑋; 張介斌; 黃凱易; 葉達勳
Original assignee: 瑞昱半導體股份有限公司
Priority date: 2020-12-29
Filing date: 2020-12-29
Publication date: 2021-07-11
Also published as: US20220208437A1; TW202226282A

Abstract

一種電感裝置。第一象限迴路的第一及第二線段分別與第一及第二輸出入端連接。第二及第四象限迴路的第一線段與前一象限迴路的第一線段中央跨接，並側邊跨接至第三線段與對角象限迴路的第二線段經由中央區域連接，第二線段與對角象限迴路的第三線段及前一象限迴路的第二線段經由中央區域連接。第三象限迴路的第一線段與第四象限迴路的第一線段及第一象限迴路的第三線段經由中央區域進行中央跨接，第二線段與第四象限迴路的第二線段經由中央區域連接，並側邊跨接至第三象限迴路的第三線段與第一象限迴路的第三線段經由中央區域進行中央跨接。

Description

電感裝置

本發明是關於電感技術，尤其是關於一種電感裝置。

電感是利用電磁感應的原理進行工作的裝置。當有電流流過導線時，就會在導線的周圍產生電磁場，而這個電磁場的導線本身又會對處在這個電磁場範圍內的導線發生感應作用。通常導線會繞成線圈，以增強線圈內部的磁場，形成電路中的電感裝置。

然而，繞線的方式往往會對於電感裝置的複雜度與效能產生影響。在繞線中，跨線結構的材質與導線本身的材質不同，並具有較高的阻抗。如果繞線方式沒有妥善的設計，將使跨線結構的數目隨著線圈的總數上升而上升。不僅電感裝置的繞線複雜度提高，也會因上升的阻抗而對效能造成衝擊。

鑑於先前技術的問題，本發明之一目的在於提供一種電感裝置，以改善先前技術。

本發明包含一種電感裝置，包含：四個迴路、複數中央跨接線段以及複數側邊跨接線段。四個迴路依序以順時針前後排列，並包含：第一象限迴路、第二象限迴路、第三象限迴路以及第四象限迴路。第一象限迴路包含第一線段、第二線段以及第三線段，其中第一線段與第一輸出入端直接連接，第二線段與第二輸出入端直接連接。第二象限迴路以及第四象限迴路分別包含第一線段、第二線段以及第三線段，其中第一線段與前一象限迴路的第一線段經由四個迴路間的中央區域進行中央跨接，以及經由第二線段上方側邊跨接至第三線段後與對角象限迴路的第二線段經由中央區域直接連接，第二線段分別與對角象限迴路的第三線段及前一象限迴路的第二線段經由中央區域直接連接。第三象限迴路包含第一線段、第二線段以及第三線段，第一線段與第四象限迴路的第一線段經由中央區域進行中央跨接，以及與第一象限迴路的第三線段經由該中央區域進行中央跨接，第二線段與第四象限迴路的第二線段經由中央區域直接連接，以及經由第一線段上方側邊跨接至第三象限迴路的第三線段後與第一象限迴路的第三線段經由中央區域進行中央跨接。中央跨接線段以及側邊跨接線段分別配置以進行中央跨接與側邊跨接。

本發明另包含一種電感裝置，包含：四個迴路以及複數中央跨接線段。四個迴路依序以順時針前後排列，並包含：第一象限迴路、第二象限迴路、第三象限迴路以及第四象限迴路。第一象限迴路包含第一線段以及第二線段，其中第一線段與第一輸出入端直接連接，第二線段與第二輸出入端直接連接。第二象限迴路包含第一線段，經由四個迴路間的中央區域直接連接第一象限迴路的第二線段。第三象限迴路包含第一線段，與第一象限迴路的第一線段經由中央區域進行中央跨接。第四象限迴路包含第一線段，分別與第二象限迴路的第一線段經由中央區域直接連接，以及與第四象限迴路的第一線段經由中央區域進行中央跨接。中央跨接線段分別配置以進行中央跨接。

有關本案的特徵、實作與功效，茲配合圖式作較佳實施例詳細說明如下。

本發明之一目的在於提供一種電感裝置，藉由各象限迴路中的第一線段至第三線段的配置方式，使中央跨接線段以及側邊跨接線段的數目不隨各象限迴路的圈數改變，達到繞線設計簡化以及效能改善的目的。

請參照圖1。圖1顯示本發明之一實施例中，一種電感裝置100的示意圖。電感裝置100包含：四個迴路L1~L4、中央跨接線段C1~C4以及側邊跨接線段S1~S3。

四個迴路L1~L4依序以順時針前後排列，並包含：第一象限迴路L1、第二象限迴路L2、第三象限迴路L3以及第四象限迴路L4。每一象限迴路依照其他象限迴路的排列關係，均具有前一象限迴路、後一象限迴路以及對角象限迴路。

以第一象限迴路L1為例，其前一象限迴路為第四象限迴路L4，後一象限迴路為第二象限迴路L2，對角象限迴路為第三象限迴路L3。以此類推，在此不再贅述。

各迴路L1~L4包含三個線段。更詳細地說，第一象限迴路L1包含第一線段L11、第二線段L12以及第三線段L13。第二象限迴路L2包含第一線段L21、第二線段L22以及第三線段L23。第三象限迴路L3包含第一線段L31、第二線段L32以及第三線段L33。第四象限迴路L4包含第一線段L41、第二線段L42以及第三線段L43。其中，第一線段L11、L21、L31、L41均以白色區塊繪示。第二線段L12、L22、L32、L42均以斜線區塊繪示。第三線段L13、L23、L33、L43均以黑色區塊繪示。

在第一象限迴路L1中，第一線段L11與第一輸出入端IO1直接連接，第二線段L12與第二輸出入端IO2直接連接。於一實施例中，第三線段L13上包含中心抽頭（central tap）CT。

在第二象限迴路L2中，第一線段L21與前一象限迴路（亦即第一象限迴路L1）的第一線段L11經由四個迴路L11~L14間的中央區域，透過中央跨接線段C1進行中央跨接。並且，第一線段L21更經由第二線段L22上方，透過側邊跨接S1側邊跨接至第三線段L23後，與對角象限迴路（亦即第四象限迴路L4）的第二線段L42經由中央區域直接連接。第二線段L22與對角象限迴路（亦即第四象限迴路L4）的第三線段L43經由中央區域直接連接。並且，第二線段L22更與前一象限迴路（亦即第一象限迴路L1）的第二線段L12經由中央區域直接連接。

在第四象限迴路L4中，第一線段L41與前一象限迴路（亦即第三象限迴路L3）的第一線段L31經由中央區域，透過中央跨接線段C2進行中央跨接。並且，第一線段L41更經由第二線段L42上方，透過側邊跨接線段S2側邊跨接至第三線段L43後，與對角象限迴路（亦即第二象限迴路L2）的第二線段L22經由中央區域直接連接。第二線段L42與對角象限迴路（亦即第二象限迴路L2）的第三線段L23經由中央區域直接連接。並且，第二線段L42更與前一象限迴路（亦即第三象限迴路L3）的第二線段L32經由中央區域直接連接。

在第三象限迴路L3中，第一線段L31與第四象限迴路L4的第一線段L41經由中央區域，透過中央跨接線段C2進行中央跨接，以及與第一象限迴路的第三線段L13經由該中央區域，透過中央跨接線段C3進行中央跨接。第二線段L32與第四象限迴路L4的第二線段L42經由中央區域直接連接。並且，第二線段L32更經由第一線段L31上方，透過側邊跨接線段S3側邊跨接至第三象限迴路L3的第三線段L33後，與第一象限迴路L1的第三線段L13經由中央區域，透過中央跨接線段C4進行中央跨接。

因此，配置以進行中央跨接的中央跨接線段C1~C4以及配置以進行側邊跨接的側邊跨接線段S1~S3之總數為七個。

在本實施例中，第一象限迴路L1至第四象限迴路L4各包含的第一線段L11~L41、第二線段L12~L42以及第三線段L13~L43分別形成兩圈結構。並且，第一象限迴路L1以及第三象限迴路L3的電流行進方向是沿第一方向環繞，第二象限迴路L2以及第四象限迴路L4的電流行進方向是沿第二方向環繞，其中第一方向以及第二方向分別為順時針方向以及逆時針方向其中之一。

請同時參照圖2。圖2顯示本發明一實施例中，電感裝置100在第一輸出入端IO1接收到電流輸入時的電流方向示意圖。為清楚繪出電流方向，圖2的各第一線段L11~L41、第二線段L12~L42以及第三線段L13~L43均以白色區塊繪示。

當電流I1是自第一輸出入端IO1輸入時，電流I1將在第一象限迴路L1以及第三象限迴路L3中以順時針方向環繞，並在第二象限迴路L2以及第四象限迴路L4中以逆時針方向環繞。最終，電流I1將回到第一象限迴路L1並自第二輸出入端IO2輸出。在這樣的狀況下，電流I1在第一象限迴路L1以及第三象限迴路L3造成的磁場為穿入紙面，並且在第二象限迴路L2以及第四象限迴路L4造成的磁場為穿出紙面。

於另一實施例中，電流亦可從第二輸出入端IO2輸入，以在第一象限迴路L1以及第三象限迴路L3中以逆時針環繞，並在第二象限迴路L2以及第四象限迴路L4中以順時針方向環繞。最終，電流將回到第一象限迴路L1並自第二輸出入端IO2輸出。在這樣的狀況下，此電流在第一象限迴路L1以及第三象限迴路L3造成的磁場為穿出紙面，並且在第二象限迴路L2以及第四象限迴路L4造成的磁場為穿入紙面。在此不再另行繪示。

請參照圖3。圖3顯示本發明之另一實施例中，一種電感裝置300的示意圖。類似圖1所示的電感裝置100，電感裝置300包含：四個迴路L1~L4、中央跨接線段C1~C4以及側邊跨接線段S1~S3。電感裝置300中的各元件的結構與圖1大同小異，以下將不再對相同的部分贅述，而僅針對差異的部分進行說明。

於本實施例中，各迴路L1~L4中，第一線段L11~L41、第二線段L12~L42以及部分的第三線段L13~L43形成最外兩圈結構。另一部分的第三線段L13~L43形成內圈結構。

更詳細地說，在第二象限迴路L2中，第三線段L23在第二象限迴路L2的中心區域與第一線段L21側邊跨接，且自中心區域起始環繞中心區域以形成至少一圈的一內圈結構以及部份最外兩圈結構後與對角象限迴路（亦即第四象限迴路L4）的第二線段L42相連。

在第四象限迴路L4中，第三線段L43在第四象限迴路L4的中心區域與第一線段L41側邊跨接，且自中心區域起始環繞中心區域以形成至少一圈的一內圈結構以及部份最外兩圈結構後與對角象限迴路（亦即第二象限迴路L2）的第二線段L22相連。

第一象限迴路L1的第三線段L13在第一象限迴路L1的中心區域與第三象限迴路L3的第一線段L31中央跨接，且自中心區域起始環繞中心區域以形成至少一圈的內圈結構以及部份最外兩圈結構後與第三象限迴路L3的第三線段L33中央跨接。

第三象限迴路L3的第三線段L33在第三象限迴路L3的中心區域與第一象限迴路L1的第三線段L13中央跨接，且自中心區域起始環繞中心區域以形成至少一圈的內圈結構以及部份最外兩圈結構後與第三象限迴路L3的第二線段L32側邊跨接。

如圖3所示，各迴路L1~L4中所形成內圈結構均為兩圈。因此，各迴路在本實施例中均為四圈結構。

需注意的是，第三線段所形成兩圈的內圈結構僅為一範例。在不同的實施例中，第三線段可視需求，在空間允許的狀況下圍繞中心區域形成更多圈的內圈結構，而使各迴路具有更高圈數的結構。然而，除了最外兩圈外，其他的圈數均僅由第三線段所形成。因此，不論各迴路的總圈數為何，中央跨接線段C1~C4以及側邊跨接線段S1~S3的連接方式均為相同，其總數將可固定為七個，不受圈數的影響而改變。

於一實施例中，由於材質的因素，中央跨接線段C1~C4以及側邊跨接線段S1~S3之阻抗大於各第一象限迴路L1至第四象限迴路L4之第一線段至第三線段之阻抗。舉例而言，中央跨接線段C1~C4以及側邊跨接線段S1~S3的材質為例如但不限於鋁，各第一象限迴路L1至第四象限迴路L4的第一線段至第三線段的材質為超厚金屬（ultra thick metal；UTM）。

在部份技術中，迴路的跨接線段總數往往因為圈數愈多而需要愈多的跨線，而造成整體繞線的複雜度以及阻抗的上升。然而，在本發明中，由於中央跨接線段C1~C4以及側邊跨接線段S1~S3的數目不因圈數增加而上升，不僅電感裝置100的繞線複雜度大幅下降，亦可避免阻抗的上升。電感裝置100的製造複雜度與效能均將大幅改善。

請參照圖4。圖4顯示本發明又一實施例中，一種電感裝置400的示意圖。電感裝置400包含：四個迴路L1~L4以及中央跨接線段C1~C2。

第一象限迴路L1包含第一線段L11以及第二線段L12，其中第一線段L11與第一輸出入端IO1直接連接，第二線段L12與第二輸出入端IO2直接連接。

第二象限迴路L2包含第一線段L21，經由四個迴路間的中央區域直接連接第一象限迴路L1的第二線段L2。第三象限迴路L3包含第一線段L31，與第一象限迴路L1的第一線段L11經由中央區域，透過中央跨接線段C1進行中央跨接。第四象限迴路L4包含第一線段L41，分別與第二象限迴路L2的第一線段L21經由中央區域直接連接，以及與第三象限迴路L3的第一線段經由中央區域，透過中央跨接線段C2進行中央跨接。

因此，如圖4所示，於本實施例中，第一象限迴路L1至第四象限迴路L4分別包含一圈的結構。由於僅為一圈的結構，電感裝置400將不需設置側邊跨接線段。

需注意的是，上述的實施方式僅為一範例。於其他實施例中，本領域的通常知識者當可在不違背本發明的精神下進行更動。

綜合上述，本發明中的電感裝置可藉由各象限迴路中的第一線段至第三線段的配置方式，使中央跨接線段以及側邊跨接線段的數目不隨各象限迴路的圈數改變，達到繞線設計簡化以及效能改善的目的。

雖然本案之實施例如上所述，然而該些實施例並非用來限定本案，本技術領域具有通常知識者可依據本案之明示或隱含之內容對本案之技術特徵施以變化，凡此種種變化均可能屬於本案所尋求之專利保護範疇，換言之，本案之專利保護範圍須視本說明書之申請專利範圍所界定者為準。

100:電感裝置 C1~C4:中央跨接線段 CT:中心抽頭 I1:電流 IO1:第一輸出入端 IO2:第二輸出入端 L1:第一象限迴路 L2:第二象限迴路 L3:第三象限迴路 L4:第四象限迴路 S1~S3:側邊跨接線段 L11~L41:第一線段 L12~L42:第二線段 L13~L43:第三線段 300:電感裝置 400:電感裝置

［圖1］顯示本發明之一實施例中，一種電感裝置的示意圖；［圖2］顯示本發明之一實施例中，電感裝置在第一輸出入端接收到電流輸入時的電流方向示意圖；［圖3］顯示本發明之另一實施例中，一種電感裝置的示意圖；以及［圖4］顯示本發明又一實施例中，一種電感裝置的示意圖。

100:電感裝置

C1~C4:中央跨接線段

CT:中心抽頭

IO1:第一輸出入端

IO2:第二輸出入端

L1:第一象限迴路

L2:第二象限迴路

L3:第三象限迴路

L4:第四象限迴路

S1~S3:側邊跨接線段

L11~L41:第一線段

L12~L42:第二線段

L13~L43:第三線段

Claims

一種電感裝置，包含：四個迴路，依序以順時針前後排列，並包含：一第一象限迴路，包含一第一線段、一第二線段以及一第三線段，其中該第一線段與一第一輸出入端直接連接，該第二線段與一第二輸出入端直接連接；一第二象限迴路以及一第四象限迴路，分別包含一第一線段、一第二線段以及一第三線段，其中該第一線段與一前一象限迴路的該第一線段經由該四個迴路間的一中央區域進行中央跨接，以及經由該第二線段上方側邊跨接至該第三線段後與一對角象限迴路的該第二線段經由該中央區域直接連接，該第二線段分別與該對角象限迴路的該第三線段及該前一象限迴路的該第二線段經由該中央區域直接連接；以及一第三象限迴路，包含一第一線段、一第二線段以及一第三線段，該第一線段與該第四象限迴路的該第一線段經由該中央區域進行中央跨接，以及與該第一象限迴路的該第三線段經由該中央區域進行中央跨接，該第二線段與該第四象限迴路的該第二線段經由該中央區域直接連接，以及經由該第一線段上方側邊跨接至該第三象限迴路的該第三線段後與該第一象限迴路的該第三線段經由該中央區域進行中央跨接；以及複數中央跨接線段以及複數側邊跨接線段，分別配置以進行中央跨接與側邊跨接。
如申請專利範圍第1項所述之電感裝置，其中該等中央跨接線段以及該等側邊跨接線段之總數為七個。
如申請專利範圍第1項所述之電感裝置，其中各該第一象限迴路至該第四象限迴路的該第一線段、該第二線段以及至少部分該第三線段分別形成一最外兩圈結構。
如申請專利範圍第3項所述之電感裝置，其中各該第二象限迴路以及該第四象限迴路的該第三線段在各該第二象限迴路以及該第四象限迴路的一中心區域與該第一線段側邊跨接，且自該中心區域起始環繞該中心區域以形成至少一圈的一內圈結構以及部份該最外兩圈結構後與該對角象限迴路的該第二線段相連。
如申請專利範圍第3項所述之電感裝置，其中該第一象限迴路的該第三線段在該第一象限迴路的一中心區域與該第三象限迴路的該第一線段中央跨接，且自該中心區域起始環繞該中心區域以形成至少一圈的一內圈結構以及部份該最外兩圈結構後與該第三象限迴路的該第三線段中央跨接；該第三象限迴路的該第三線段在該第三象限迴路的一中心區域與該第一象限迴路的該第三線段中央跨接，且自該中心區域起始環繞該中心區域以形成至少一圈的一內圈結構以及部份該最外兩圈結構後與該第三象限迴路的該第二線段側邊跨接。
如申請專利範圍第1項所述之電感裝置，其中該第一象限迴路的該第三線段上包含一中心抽頭（central tap）。
如申請專利範圍第1項所述之電感裝置，其中該第一象限迴路以及該第三象限迴路的一電流行進方向是沿一第一方向環繞，該第二象限迴路以及該第四象限迴路該電流行進方向是沿一第二方向環繞，其中該第一方向以及該第二方向分別為一順時針方向以及一逆時針方向其中之一。
如申請專利範圍第7項所述之電感裝置，其中各該第一象限迴路至該第四象限迴路之一磁場方向依該電流行進方向決定。
如申請專利範圍第1項所述之電感裝置，其中各該等中央跨接線段以及該等側邊跨接線段之阻抗大於各該第一象限迴路至該第四象限迴路之該第一線段至該第三線段之阻抗。
一種電感裝置，包含：四個迴路，依序以順時針前後排列，並包含：一第一象限迴路，包含一第一線段以及一第二線段，其中該第一線段與一第一輸出入端直接連接，該第二線段與一第二輸出入端直接連接；一第二象限迴路，包含一第一線段，經由該四個迴路間的一中央區域直接連接該第一象限迴路的該第二線段；一第三象限迴路，包含一第一線段，與該第一象限迴路的該第一線段經由該中央區域進行中央跨接；以及一第四象限迴路，包含一第一線段，分別與該第二象限迴路的該第一線段經由該中央區域直接連接，以及與該第三象限迴路的該第一線段經由該中央區域進行中央跨接；以及複數中央跨接線段，分別配置以進行中央跨接。