一种双相耦合电感器及电源的制作方法

本实用新型实施例涉及电感技术领域，特别是涉及一种双相耦合电感器及电源。

背景技术：

近年来，采用双相或多相耦合电感器的交错并联技术越来越多的应用在电源设计中。所谓交错并联电路，就是电源多路输入并联在一起，开关管的工作频率相同，相位相差一定角度。由于采用了交错并联结构，由开关管频繁开关产生的纹波会大大减小，这样在设计输出滤波电容时，可以减小电容的设计值。在低压大电流的场合中应用此技术效果更加明显，不仅改善直流输出电压的质量，还可缩小体积，节省成本，给后续设计带来很多好处。采用交错并联技术，两路分担总功率，每一路功率会减小，每一路磁性元件的高度和体积也会大大减小，整个电路的体积相对单相电路在相同输出功率情况下要小很多，这样就提高了电源的功率密度，降低了电源成本。

随着科技的发展，用户对电子产品轻薄化的需求越来越高，在电子产品中电源是必不可少的器件。目前，采用双相或多相耦合电感器的交错并联技术越来越多的应用在电源设计中，并且交错并联电路中使用的双相耦合电感器或多相耦合电感器，对电路性能有着关键性的影响。目前，现有的双相耦合电感器主要是采用副磁路气隙来调节耦合系数的，因此需要在耦合电感之外增设一个副磁路，由于副磁路本身的高度和长度均较大，且为了保持整个双耦合电感器的性能，需要将所增设的副磁路设置于耦合电感的上方，从而增加了整个双相耦合电感器的整体高度，使现有技术中的双相耦合电感器难以满足终端设备轻薄化设计需求。

鉴于此，如何提供一种解决上述技术问题的双相耦合电感器及电源成为本领域技术人员目前亟待解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型实施例的目的是提供一种双相耦合电感器及电源，可以降低双相耦合电感器的高度，使双相耦合电感器轻薄化，进而有利于电源及终端设备的轻薄化设计。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种双相耦合电感器，应用于电源，包括第一磁芯、第二磁芯、第一绕阻和第二绕阻，其中：

所述第一磁芯和所述第二磁芯正对相连，形成耦合电感器的磁通回路；所述第一磁芯中与所述第二磁芯连接的侧面设有5个磁柱，各个所述磁柱依次分别为第一边柱、第一副中柱、主中柱、第二副中柱和第二边柱，每相邻两个磁柱之间形成一个线槽，各个所述线槽依次分别为第一线槽、第二线槽、第三线槽和第四线槽；所述第一绕阻设有第一导体片、第二导体片和第一非电极引脚，所述第一导体片和所述第二导体片的端部分别设有第一电极引脚和第二电极引脚；所述第二绕阻设有第三导体片、第四导体片和第二非电极引脚，所述第三导体片和所述第四导体片的端部分别设有第三电极引脚和第四电极引脚；所述第一导体片、所述第二导体片、所述第三导体片和所述第四导体片分别设置于第一线槽、第三线槽、第二线槽和第四线槽内。

可选的，所述第一磁芯上表面的一侧边缘设有第一台阶；所述第二磁芯的底部的两侧边缘分别设有第二台阶和第三台阶。

可选的，所述第一绕阻为U型，所述第一电极引脚和所述第二电极引脚均为钩状结构，且均卡接于所述第二台阶上；所述第一非电极引脚为钩状结构，且卡接于所述第一台阶上。

可选的，所述第二绕阻为U型，所述第三电极引脚和所述第四电极引脚为钩状结构，且均卡接于所述第二台阶上；所述第二非电极引脚为钩状结构，且卡接于所述第三台阶上。

可选的，所述第一边柱和所述第二边柱的宽度相等；所述第一副中柱和所述第二副中柱的宽度相等。

可选的，所述第一线槽、所述第二线槽、所述第三线槽和所述第四线槽的宽度相等。

可选的，所述第一磁芯的厚度不大于第一预设阈值，所述第二磁芯的厚度不大于第二预设阈值。

可选的，所述第一预设阈值为2mm；所述第二预设阈值为1mm。

可选的，所述第一绕阻和所述第二绕阻均为将镀锡铜片冲压弯折而成的绕阻。

本实用新型实施例还提供了一种电源，包括如上述所述的双相耦合电感器。

本实用新型实施例提供了一种双相耦合电感器及电源，包括第一磁芯、第二磁芯、第一绕阻和第二绕阻，其中，第一磁芯和第二磁芯正对相连，形成耦合电感器的磁通回路；第一磁芯中与第二磁芯连接的侧面设有5个磁柱，各个磁柱依次分别为第一边柱、第一副中柱、主中柱、第二副中柱和第二边柱，每相邻两个磁柱之间形成一个线槽，各个线槽依次分别为第一线槽、第二线槽、第三线槽和第四线槽；第一绕阻设有第一导体片、第二导体片和第一非电极引脚，第一导体片和第二导体片的端部分别设有第一电极引脚和第二电极引脚；第二绕阻设有第三导体片、第四导体片和第二非电极引脚，第三导体片和第四导体片的端部分别设有第三电极引脚和第四电极引脚；第一导体片、第二导体片、第三导体片和第四导体片分别设置于第一线槽、第三线槽、第二线槽和第四线槽内。

可见，本实用新型实施例中的第一绕组的第一导体片和第二导体片与第二绕阻的第三导体片和第四导体片相互交错的设置于第一磁芯的各个线槽内，从而使第一绕阻将主中柱和第二副中柱环绕在内，使第二绕阻将第一副中柱和主中柱环绕在内，并且主中柱被第一绕阻和第二绕阻共同环绕，整个双相耦合电感器的耦合系数的大小由第一副中柱和第二副中柱的面积决定，所以可以根据实际需要设计具有不同宽度的第一副中柱和第二副中柱，进而使双相耦合电感器具有相应的耦合系数，也即可以通过对第一副中柱和第二副中柱的宽度进行调整以对耦合系数进行调整。本实用新型实施例无需额外设置副磁路，从而可以降低双相耦合电感器的高度，使双相耦合电感器轻薄化，进而有利于电源及终端设备的轻薄化设计。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例提供的一种双相耦合电感器的上45°结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种双相耦合电感器的下45°结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种双相耦合电感器中的第一磁芯的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种双相耦合电感器中的第一磁芯的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种双相耦合电感器中的第二磁芯的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种双相耦合电感器中的第一绕组的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的一种双相耦合电感器中的第二绕组的结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的一种双相耦合电感器的等效电路原理图；

图9为本实用新型实施例提供的一种双相耦合电感器的耦合电感测试等效电路原理图；

图10为本实用新型实施例提供的一种双相耦合电感器的第一绕组和第二绕组磁力线方向示意原理图；

图11为本实用新型实施例提供的一种双相耦合电感器的前视示意图；

图12为本实用新型实施例提供的一种双相耦合电感器的俯视示意图；

图13为本实用新型实施例提供的一种双相耦合电感器的侧视示意图；

图14为本实用新型实施例提供的一种双相耦合电感器的后视示意图。

具体实施方式

本实用新型实施例提供了一种双相耦合电感器及电源，可以降低双相耦合电感器的高度，使双相耦合电感器轻薄化，进而有利于电源及终端设备的轻薄化设计。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参照图1-图13，该双相耦合电感器，应用于电源，包括第一磁芯1、第二磁芯2、第一绕阻3和第二绕阻4，其中：

第一磁芯1和第二磁芯2正对相连，形成耦合电感器的磁通回路；第一磁芯1中与第二磁芯2连接的侧面设有5个磁柱，各个磁柱依次分别为第一边柱11、第一副中柱12、主中柱13、第二副中柱14和第二边柱15，每相邻两个磁柱之间形成一个线槽，各个线槽依次分别为第一线槽101、第二线槽102、第三线槽103和第四线槽104；第一绕阻3设有第一导体片31、第二导体片32和第一非电极引脚33，第一导体片31和第二导体片32的端部分别设有第一电极引脚310和第二电极引脚320；第二绕阻4设有第三导体片41、第四导体片42和第二非电极引脚43，第三导体片41和第四导体片42的端部分别设有第三电极引脚410和第四电极引脚420；第一导体片31、第二导体片32、第三导体片41和第四导体片42分别设置于第一线槽101、第三线槽103、第二线槽102和第四线槽104内。

需要说明的是，如图1至图7所示，本实用新型实施例中的第一绕组3和第二绕组4交错设置于第一磁芯1的各个线槽中，也即将第一导体片31设置于第一线槽101内，将第二导体片32设置于第三线槽103内，将第三导体片41设置于第二线槽102内，将第四导体片42设置于第四线槽104内，第一绕组3将主中柱13和第二副中柱14环绕在内，第二绕阻4将第一副中柱12和主中柱13环绕在内，主中柱13被第一绕阻3和第二绕阻4共同环绕。第一电极引脚310、第二电极引脚320、第三电极引脚410和第四电极引脚420在应用中连接到电路中；第一非电极引脚33和第二非电极引脚43将作为非电极固定引脚与电路板焊接。具体的，可以通过粘胶将各个导体片设置于相应的线槽中，并且第一磁芯和第二磁芯之间也可以通过粘胶连接，当然，其具体连接方式不限。

具体的，本实用新型实施例中所提供的双相耦合电感器的工作原理如下：

双相耦合电感器的等效电路原理图如图8所示，设定第一电极引脚310和第四电极引脚420为同名端，单独对第一绕组3进行测试时(此时，第二绕组4断开)，第一绕组3通过第一电极引脚310和第二电极引脚320测量得到的电感量为L1。单独对第二绕组4进行测试时(此时第一绕组3断开)，第二绕组4通过第三电极引脚410和第四电极引脚420测量得到的电感量为L2。

该双相耦合电感器的耦合电感测试等效电路原理图如图9所示，并联第一电极引脚310和第四电极引脚420，并联后的公共端作为测试点51；并联第二电极引脚320和第三电极引脚410，其公共端作为测试点52。通过测试点51和测试点52测量得到的电感量即为耦合电感量Lm。

根据耦合电感计算原理公式，可知Lm＝L1+L2-2M(其中M为耦合系数)。由图10所示的磁力线示意图可知，在第一边柱11、主中柱13和第二边柱15内，第一绕组3和第二绕组4产生的磁力线方向相反，相互抵消；在第一副中柱12和第二副中柱14内，第一绕组3和第二绕组4产生的磁力线方向相同，相互加强。

因此，本申请中的双相耦合电感器的耦合系数M的大小由第一副中柱12和第二副中柱14的截面积大小决定。所以在其他尺寸和安装条件不变的情况下，单独通过调节第一副中柱12和第二副中柱14的宽度，可以获得不同的耦合系数M，进而获得不同耦合电感量Lm，以满足不同交错并联电路设计的需求。也即，在实际应用中可以根据实际需求确定第一副中柱12和第二副中柱14的截面积大小，从而确定相应的耦合系数，当副中柱12和第二副中柱14的截面积大小确定后，相应的双相耦合电感器的耦合系数也就确定了。所以，本申请中的双相耦合电感器无需额外设置副磁路调节耦合系数，实现了双相耦合电感器的扁平化设计，降低了双相耦合电感器的高度，有利于电源及相应产品的轻薄化。

另外，对于元件布置密度较大的设计，由于现有技术中的双相耦合电感器的顶部散热面积较小，所以散热效果较差，而本实用新型实施例中的双相耦合电感器的扁平化设计增加了顶部散热面积，所以本申请中的双相耦合电感器相比于现有技术中的双相耦合电感器具有更好的散热效果。

进一步的，如图8和图9所示，本实用新型实施例中的第一磁芯1的上表面的一侧边缘设有第一台阶；第二磁芯2的底部的两侧边缘分别设有第二台阶和第三台阶。

需要说明的是，本实用新型实施例中的第一磁芯1上表面的一侧边缘设有第一台阶，其下表面设有5个磁柱，并且各个绕组的各个导体片设置于各个线槽中，相应的引脚均位于线槽外部，可以方便各个绕组的相应引脚卡接至该第一台阶上，同样第二磁芯2的底部的两侧边缘分别设有第二台阶和第三台阶，也便于各个绕组的相应引脚卡接与相应的台阶上。当第一磁芯1的上表面设为平面时，某个引脚需要卡接在第一磁芯1的上表面时该引脚将凸出于第一磁芯1的上表面，从而使整个双相耦合电感器的高度增加，同理当第二磁芯2的下表面设置为平面时，也会出现同样的问题，所以本实用新型实施例中的第一磁芯1的上表面一侧边缘设有第一台阶；第二磁芯2的底部的两侧边缘分别设有第二台阶和第三台阶。

当然，也可以将第一磁芯的上表面的两个侧边缘分别设一个台阶，具体如何设置应根据实际情况进行确定。另外，对于第一台阶、第二台阶和第三台阶的具体宽度和高度均可以根据实际情况中各个引脚的长度和厚度进行确定，本实用新型实施例对此不作特殊限定。

更进一步的，如图6所示，第一绕阻3为U型，第一电极引脚310和第二电极引脚均320为钩状结构，且均卡接于第二台阶上；第一非电极引脚33为钩状结构，且卡接于第一台阶上。

具体的，本实用新型实施例中的第一绕组3具体为U型结构，并且第一电极引脚310和第二电极引脚320为钩状结构，弯钩部分为U型，卡接在第二台阶上，并尽量使第一电极引脚310和第二电极引脚320的厚度与第二台阶的高度相等，使第一非电极引脚33的厚度与第一台阶的高度相等，从而可以使第一电极引脚310和第二电极引脚320与第二台阶进行互补，第一非电极引脚33与第一台阶进行互补，避免增加整个双相耦合电感器的高度，如图11-14所示。

当然，第一电极引脚310、第二电极引脚均320和第一非电极引脚33并不仅限于为钩状结构，也可以为其他的具体结构，其具体结构可以根据实际情况进行确定，本实用新型实施例对此不做特殊限定，能实现本实用新型实施例的目的即可。

更进一步的，如图7所示，第二绕阻为U型，第三电极引脚410和第四电极引脚420为钩状结构，且均卡接于第二台阶上；第二非电极引脚43为钩状结构，且卡接于第三台阶上。

具体的，本实用新型实施例中的第二绕组4具体为U型结构，并且第三电极引脚410和第四电极引脚420为钩状结构，弯钩部分为U型，卡接在第二台阶上，并尽量使第三电极引脚410和和第四电极引脚420的厚度与第二台阶的高度相等，使第二非电极引脚43的厚度与第一台阶的高度相等，从而可以使第一电极引脚310和第二电极引脚320与第二台阶进行互补，第二非电极引脚43与第一台阶进行互补，避免增加整个双相耦合电感器的高度，如图11-14所示。

当然，第三电极引脚410、第四电极引脚均420和第一非电极引脚43并不仅限于为钩状结构，也可以为其他的具体结构，其具体结构可以根据实际情况进行确定，本实用新型实施例对此不做特殊限定，能实现本实用新型实施例的目的即可。

具体的，为了确保双相耦合电感器具有较好的性能，本实用新型实施例中优选的使第一边柱11和第二边柱15的宽度相等；使第一副中柱12和第二副中柱14的宽度相等。

当然，第一边柱11、第二边柱15、第一副中柱12和第二副中柱14的具体宽度可以根据实际情况进行确定，本实用新型实施例对此不做特殊限定。

为了进一步的确保双相耦合电感器具有较好的性能，本实用新型实施例优选的使第一线槽101、第二线槽102、第三线槽103和第四线槽104的宽度相等。

当然，各个线槽的宽度也可以不相等，具体可以根据实际情况进行确定，并且各个线槽的具体宽度值也可以根据实际情况进行确定，本申请对此不做特殊限定。

可选的，第一磁芯1的厚度不大于第一预设阈值，第二磁芯2的厚度不大于第二预设阈值。

可选的，第一预设阈值为2mm；第二预设阈值为1mm。

可选的，本实用新型实施例中的第一磁芯1的厚度不大于2mm，第二磁芯2的厚度不大于1mm，并且，第一磁芯1和第二磁芯2的具体厚度值可以根据实际情况进行确定本实用新型实施例对此不作特殊限定。另外，本申请中的第一磁芯1和第二磁芯2的长度可以不超过20.5mm，宽度可以不超过11.5mm，当然，其具体数值可以根据实际情况进行确定本实用新型实施例对此不作特殊限定。

可选的，第一绕阻3和第二绕阻4均为将镀锡铜片冲压弯折而成的绕阻。

当然，也不仅限于采用镀锡铜片制作第一绕组3和第二绕组4，也可以采用其他的导电材料制作第一绕组3和第二绕组4，具体不做限定。

可见，本实用新型实施例中的第一绕组的第一导体片和第二导体片与第二绕阻的第三导体片和第四导体片相互交错的设置于第一磁芯的各个线槽内，从而使第一绕阻将主中柱和第二副中柱环绕在内，使第二绕阻将第一副中柱和主中柱环绕在内，并且主中柱被第一绕阻和第二绕阻共同环绕，整个双相耦合电感器的耦合系数的大小由第一副中柱和第二副中柱的面积决定，所以可以根据实际需要设计具有不同宽度的第一副中柱和第二副中柱，进而使双相耦合电感器具有相应的耦合系数，也即可以通过对第一副中柱和第二副中柱的宽度进行调整以对耦合系数进行调整。本实用新型实施例无需额外设置副磁路，从而可以降低双相耦合电感器的高度，使双相耦合电感器轻薄化，进而有利于电源及终端设备的轻薄化设计。

在上述实施例的基础上，本实用新型实施例还提供了一种电源，包括如上述的双相耦合电感器。

需要说明的是，本实用新型实施例有利于电源的轻薄化，进而有利于终端设备的轻薄化设计。

另外，对于本实用新型实施例中所涉及到的双相耦合电感器的具体介绍请参照上述实施例，本申请在此不再赘述。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。