电感器装置和实现的制作方法

电感器装置和实现
1.常规的开关电源电路有时包括能量存储部件例如电感器，以产生给负载供电的输出电压。例如，为了将输出电压的幅度保持在期望的范围内，控制器通过一个或更多个电感器来控制对输入电流的切换。
2.通常，常规的电感器是包括导线或其他导电材料的部件，其被成形为线圈或螺旋线以增加通过相应电路路径的磁通量。将导线缠绕成多匝线圈增加了相应电感器部件中的相应磁通线的数量，从而增加了磁场并且因此增加了相应电感器部件的总电感。
3.在某些情况下，常规的电子装置包括称为变压器的多个磁耦合的电感器装置。互感是指两个或更多个电感器的磁通量耦合，使得在一个线圈中感应的电压与另一线圈中的电流变化率成比例。因此，变压器是一种由两个或更多个电感器构成的电感器装置，并且通过改变电流来驱动，这导致第二电感器两端的ac电压。
4.与常规技术相比，本文的实施方式提供了电感器部件的新颖和改进的制造。
5.例如，在一个实施方式中，制造器将电感器装置(即，包括一个或更多个电感器的电子装置)制造成包括第一导电路径和第二导电路径。制造器通过第一材料(例如间隔物或绝缘体材料)将电感器装置的第一导电路径与第二导电路径间隔开。第一材料使得电感器装置中的第一导电路径与第二导电路径电绝缘。另外，制造器将第二材料施加至包括第一导电路径、第二导电路径和第一材料的组件。在一个实施方式中，第二材料具有实质上高于第一材料的磁导率。在这样的情况下，流过第一导电路径的电流生成磁通量。在第二材料中生成的磁通量的密度实质上高于第一材料中的磁通量的密度。
6.根据进一步的实施方式，通过第一导电路径的电流流动和第二材料中的高密度磁通量导致通过第二导电路径的电流流动。
7.根据又进一步的实施方式，电感器装置的制造器将第一导电路径制造为沿着电感器装置的轴向长度从电感器装置的第一端延伸至电感器装置的第二端的第一管状结构；另外，制造器将第二导电路径制造为沿着感应器装置的轴向长度从第一端延伸至第二端的第二管状结构。
8.本文的另外的实施方式包括将第一管状结构布置在第二管状结构内。在一个实施方式中，第一材料相对于第一管状结构同心地间隔第二管状结构。制造器将第二材料布置在第二管状结构的外部。
9.在一个实施方式中，第一材料具有大约1的磁导率。第二材料具有远大于1的磁导率。换句话说，在一个实施方式中，第一材料具有实质上低于第二材料的磁导率。
10.在另外的实施方式中，第二材料的较高磁导率导致第二材料中的磁通密度实质上大于由流过第一导电路径的电流导致的第一材料中的磁通密度。
11.在另外的实施方式中，第一导电路径是沿感应器装置的轴向长度延伸的可分式管状结构的第一部分；以及第二导电路径是沿感应器装置的轴向长度延伸的可分式管状结构的第二部分。在这样的情况下，第一材料位于管状结构的第一部分的空腔与管状结构的第二部分的空腔之间的空间中。如先前所讨论的，第一材料可以被配置成具有实质上低于第二材料的磁导率。
12.根据另外的实施方式，分成第一部分和第二部分的管状结构是被布置在电感器装置中的第一管状结构。本文的实施方式还包括将电感器装置制造成包括第三导电路径，第三导电路径是沿着电感器装置的轴向长度从第一端延伸至第二端的第二管状结构。在一个实施方式中，第三导电路径(第二管状结构)被布置在第一导电路径与第二导电路径之间。
13.在另外的示例实施方式中，制造器在第二材料上制造第三材料的层。第三材料的磁导率大于第二材料的磁导率。如先前所讨论的，第二材料的磁导率实质上大于第一材料的磁导率。
14.本文的另外的实施方式包括通过制造器将第二材料布置成沿着电感器装置的轴向长度延伸第一距离；以及将第三材料布置成沿着电感器装置的轴向长度延伸第二距离，第二距离小于第一距离。距离的变化控制感应器装置的参数(例如磁感)。
15.根据另外的实施方式，制造器将电感器装置制造成包括第三导电路径；第三导电路径包围或环绕包括第一导电路径、第二导电路径、第一材料和第二材料的组件。
16.下面将更详细地公开这些和其他更具体的实施方式，这些实施方式包括一种设计新型同轴电力变压器的方法，该同轴电力变压器具有在高频应用中所需的理想特性，即，几乎零漏电感、无气隙和低磁化电感值。这些应用包括适配器，其中，宽带隙装置的市场引入已经将开关频率推向更高的水平。在该应用中，流行的反激式拓扑承受在每个开关周期中耗散存储在漏电感中的能量的缺点，这使得不能充分利用gan开关的高频能力。同时，当增加开关频率时，该应用要求非常低的磁化电感值，以便使得能够在这些频率下进行电力传输。低磁化电感传统上通过导致磁通泄漏的气隙来实现。此外，针对emi(电磁干扰)合规的要求需要没有任何气隙以防止任何磁场耦合到emi滤波器中的、完全密封的磁芯设计(即屏蔽)。本文描述的所提出的变压器/电感器装置提供了所有以上提及的特征。
17.注意，在本文中讨论的系统中实现的任何资源(例如制造器)可以包括一个或更多个计算机化设备、控制器、移动通信设备、手持或膝上型计算机等，以执行和/或支持本文公开的任何或所有方法操作。换句话说，一个或更多个计算机化装置或处理器可以被编程和/或配置成如本文所说明地操作以执行如本文所述的不同实施方式。
18.本文的其他一些实施方式包括用于执行以上概述并在下面详细公开的步骤和操作的软件程序。一个这样的实施方式包括一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括其上编码有软件指令以用于后续执行的非暂态计算机可读存储介质(即，任何计算机可读硬件存储介质)。当在具有处理器的计算机化的装置(硬件)中执行时，指令和/或程序使处理器(硬件)执行本文公开的操作。这样的布置通常被提供为在非暂态计算机可读存储介质诸如光学介质(例如，cd-rom)、软盘、硬盘、记忆棒、存储装置等或其他介质诸如一个或更多个rom、ram、prom等中的固件上布置或编码的软件、代码、指令和/或其他数据(例如数据结构)，或者被提供为专用集成电路(asic)等。软件或固件或其他这样的配置可以被安装到计算机化装置上以使计算机化装置执行本文中说明的技术。
19.因此，本文的实施方式针对支持本文所讨论的操作的方法、系统、计算机程序产品等。
20.本文的一个实施方式包括一种制造器，其例如包括其上存储有指令的计算机可读存储介质和/或系统以制造电感器装置。这些指令在由计算机处理器硬件执行时使计算机处理器硬件(例如一个或更多个共同定位或不同定位的处理器设备或硬件)执行以下操作：
将电感器装置制造成包括第一导电路径和第二导电路径；通过第一材料将电感器装置的第一导电路径与第二导电路径间隔开，第一导电路径与第二导电路径电绝缘；以及将第二材料制造成包围(环绕、包封等)包括第一导电路径、第二导电路径和第一材料的组合的组件。
21.为了清楚起见，已添加了上述步骤的顺序。注意，可以以任何合适的顺序执行如本文讨论的任何处理步骤。
22.本公开内容的其他实施方式包括软件程序和/或相应的硬件，以执行以上概述并在下面详细公开的任何方法实施方式步骤和操作。
23.应当理解，本文讨论的系统、方法、设备、计算机可读存储介质上的指令等也可以严格地实施为软件程序、固件，实施为软件、硬件和/或固件的混合体，或实施为例如在处理器(硬件或软件)内或在操作系统内或在软件应用内的单独的硬件。
24.此外，注意，虽然本文讨论的实施方式适用于开关电源，但本文公开的构思可以有利地应用于任何其他合适的拓扑。
25.另外，注意，尽管本文中的每个不同特征、技术、配置等可以在本公开内容的不同地方进行讨论，但是意图是，在适当的情况下，这些构思中的每个构思可以可选地彼此独立地执行或彼此结合地执行。因此，可以以许多不同方式来实施和观察本文所描述的一个或更多个本发明。
26.另外，注意，对本文实施方式的这一初步讨论并没有有意地指定本公开内容或所要求保护的发明的每个实施方式和/或增值的新颖方面。替代地，该

技术实现要素：
仅呈现了一般实施方式和相对于常规技术新颖的相应点。对于本发明的附加细节和/或可能的观点(置换)，读者将被引导至“具体实施方式”部分(其是实施方式的概述)和本公开内容的相应附图，如下文进一步讨论的。
27.图1是示出根据本文的实施方式的电感器装置的示例图。
28.图2是示出根据本文的实施方式的电感器装置的截面图和对应的磁通密度的示例图。
29.图3是示出根据本文的实施方式的电感器装置的截面图和对应的磁通密度的示例图。
30.图4是示出根据本文的实施方式的、被实现为变压器的电感器装置的示例图。
31.图5是示出根据本文的实施方式在变压器电路中制造的电感器装置的示例图。
32.图6是示出根据本文的实施方式的、包括多个电感器装置的电感器组件的不同实现的示例图。
33.图7是示出根据本文的实施方式的多个电感器装置的实现的示例图。
34.图8是示出根据本文的实施方式的椭圆形电感器装置的截面图的示例图。
35.图9是示出根据本文的实施方式的电感器装置的截面图的示例图。
36.图10是示出根据本文的实施方式的电感器装置的截面图的示例图。
37.图11是示出根据本文的实施方式的电感器装置的截面图和对应的磁通密度的示例图。
38.图12是示出根据本文的实施方式的电感器装置的3d视图的示例图。
39.图13是示出可操作以执行根据本文的实施方式的一个或更多个方法的示例计算机架构(制造器系统、硬件等)的示例图。
40.图14是示出根据本文的实施方式的方法的示例图。
41.图15是示出根据本文的实施方式的包括一个或更多个电感器装置的电路组件的示例图。
42.如附图所示，根据本文下面的更具体的描述，本文的实施方式的前述目标和其他目标、特征和优点将变得明显，在附图中，相似的附图标记贯穿不同视图指代相同部分。附图不一定按比例绘制，而是着重于说明实施方式、原理、构思等。
43.根据一种配置，电感器装置包括第一导电路径和第二导电路径。第一导电路径通过间隔物材料与第二导电路径电绝缘并且间隔开。第二材料围绕第二导电路径。例如，第一导电路径、第二导电路径和第一材料的组件位于第二材料的芯中。
44.在一个实施方式中，第二材料具有实质上高于第一材料的磁导率。具有较高磁导率的第二材料用于限制(引导、携带、传送、定位等)由流过电感器装置中的相应导电路径的电流生成的相应磁通量。因此，在第二材料中由通过第一导电路径或第二导电路径的电流产生的磁通量的磁通密度实质上大于在第一材料中的磁通密度。
45.现在，参照附图，图1是示出根据本文的实施方式的电感器装置的示例图。
46.如图1所示，制造器140将电感器装置120制造成包括(例如由金属或其他合适的材料制成的)第一导电路径131和(例如由金属或其他合适的金属制成的)第二导电路径132。
47.第一导电路径131和第二导电路径132可以采用任何合适的形状。
48.在一个实施方式中，电感器装置120大致是圆柱形的。第一导电路径131是从电感器装置120的第一端151沿着电感器装置120的轴向长度(y轴)延伸至第二端152的管状结构。制造器140将第二导电路径132制造为沿着电感器装置120的轴向长度(沿着y轴)从第一端151延伸至第二端152的第二管状结构。
49.在一个实施方式中，第一导电路径131被布置在第二导电路径132内。
50.制造器140通过第一材料141(例如所谓的间隔物材料或隔离材料)提供并填充第一导电路径131与第二导电路径132之间的间隔。第一材料141(例如具有大约1或其他适当值的磁导率)使电感器装置120中的第一导电路径141与第二导电路径132电绝缘。
51.如果需要，电感器装置120的芯(中空的中心)(例如导电路径131)可以填充有诸如第一材料141的材料。可替选地，导电路径131的芯可以填充有空气。
52.根据另外的实施方式，制造器140将第一管状结构(例如导电路径131)布置在第二管状结构(例如导电路径132)内。
53.在一个实施方式中，如先前所讨论的，第一材料141相对于第一管状结构(导电路径131)(从沿y轴的截面图)同心地间隔第二管状结构。
54.在另外的实施方式中，制造器140还将第二材料142布置在第二管状结构(导电路径132)的外部。更具体地，如进一步所示，制造器140将第二材料142施加至包括第一导电路径131、第二导电路径132和第一材料141的组件。
55.因此，导电路径131的外表面与导电路径132的内表面之间的间隔填充有材料141。导电路径132的外表面与导电路径133的内表面之间的间隔填充有材料142。
56.在一个实施方式中，第二材料142具有实质上高于第一材料141的磁导率μr。例如，第一材料141的磁导率μr可以是例如大约1的值；第二材料142的磁导率μr可以是例如大于5的值(例如在5与1500之间的范围内或在该范围之外的其他合适的值)。
57.如本文中进一步讨论的，在一个实施方式中，从第一端151通过导电路径131到第二端152的流过第一导电路径131的电流产生磁通量(根据右手定则)。
58.由于材料142的磁导率实质上大于材料141的磁导率，因此材料142中的(与流过第一导电路径131的电流相关联的)磁通量的密度实质上高于第一材料141中的磁通量的密度。
59.在一个实施方式中，通过第一导电路径131的电流流动和第二材料142中的高密度磁通量导致通过第二导电路径132的电流流动。
60.另外地或可替选地，通过第二导电路径132的电流流动和在第二材料142中相应生成的高密度磁通量导致通过第一导电路径131的电流流动。
61.注意，如本文进一步讨论的，可以通过半径r1、r2和r3的设置以及材料141和142的选择来调节与电感器装置120相关联的漏电感(lk)。另外，可以通过r1、r2、r3的设置和材料选择(磁导率)来调节电感器装置120的参数，例如导电路径131与导电路径132之间的电容，以及磁化电感。本文的其他实施方式包括设计第一材料141的几何形状以控制第一导电路径131与第二导电路径132之间的寄生电感和电容。本文的又一实施方式包括设计第二材料142的几何形状以控制电感器装置120的磁化电感。
62.因此，通常，电感器装置120中的导电路径131(例如类似于初级变压器绕组)由导电路径132(例如类似于第二电感或变压器绕组)以同轴方式包围。间隔物材料141(例如隔离材料)被布置在第一导电路径131与第二导电路径132之间。
63.在一个实施方式中，电感器装置120作为变压器装置工作。例如，第二导电路径132磁耦合至第一导电路径131；通过导电路径131的电流流动导致通过第二导电路径132的电流流动。如先前所讨论的，导电路径132(例如类似于次级绕组)被材料142(例如芯材料)包围。
64.在另外的实施方式中，第一导电路径131位于距电感器装置120的中心轴(y轴)半径r1(例如0.5mm)处；第二导电路径132位于距电感器装置120的中心轴(y轴)半径r2(例如2mm)处；第三导电路径133位于距电感器装置120的中心轴(y轴)半径r3(例如5mm)处。
65.还应指出，电感器装置120可以被配置成包括与导磁材料142的外表面接触的金属材料的外层(导电路径133)。第三导电路径133包围或环绕包括第一导电路径131、第二导电路径132、第一材料141和第二材料142的组件。如果需要，导电路径133(例如由金属层制造的外部屏蔽，其形状可以是管状的)可以根据应用的需要而附接至次级或初级侧接地。
66.图2是示出根据本文的实施方式的电感器装置的(沿y轴观察的)截面图和相应的磁通密度的示例图。
67.与电感器装置相关联的漏电感的控制——在一个实施方式中，如先前所讨论的，电感器装置120和对应的一个或更多个部件是圆柱形(管状)的，其实现具有若干设计自由度，例如：
68.i)导电路径132与导电路径131之间的径向距离(例如r2-r1)可以用于调节磁耦合的电感器装置120的漏电感(lk)。例如，通过增加第二导电路径132与第一导电路径131之间的径向间隔，漏电感lk也增加，这是因为第一导电路径131与第二导电路径132之间的电感耦合减少。注意，本文的某些实施方式包括通过不具有气隙的电感器装置120提供低泄露(lk)。
69.ii)用于调节与电感器装置120(例如变压器)相关联的漏电感lk的另一参数是在电感器装置120中存在于导电路径131与导电路径132之间的隔离材料141的选择。如先前所讨论的，隔离材料132的磁导率的大小以这样的方式影响泄露：即增加材料132的磁导率增加与电感器装置120相关联的泄露lk。这是由于在隔离材料141中由导电路径131(初级)感应的磁通量不与导电路径132(次级)相联系。此处，假设隔离材料131是诸如塑料的材料，从初级(导电路径131)看，漏电感是10nh。通过将导电路径131(内部初级)的半径从0.5mm(毫米)增加到0.8mm，同时保持其他一切相同，将与电感器装置120相关联的泄露lk减小到7.16nh。
70.在一个实施方式中，为了将泄露减小到绝对物理最小值(bare physical minimum)，初级导电路径131和次级导电路径132的位置可以互换，使得次级导电路径132在初级导电路径131内。更具体地，在一个实施方式中，导电路径131类似于次级绕组，而导电路径132类似于相应变压器的初级绕组。在这样的情况下，由通过初级绕组的电流(例如通过导电路径132的电流)产生的所有磁通量耦合到次级绕组(导电路径131)中，并且因此理论上不会发生泄漏。根据fem(有限元方法)模拟，利用与图1中相同的电感器装置120的物理尺寸，漏电感减小到138ph(几乎为零)，并且因此在实际应用中可以忽略。
71.与电感器装置相关联的磁化电感的控制——基于fem模拟，图1中的电感器装置120以图1中显示的尺寸来模拟。在该示例实施方式中，芯材料142具有μr＝1100(例如hitachi
tm
的ml95s)的磁导率(远大于1)，而隔离材料141具有大约μr＝1的磁导率。因此，第一材料141具有实质上低于第二材料142的磁导率。
72.在这样的情况下，第二材料142的较高磁导率导致第二材料142中的磁通密度实质上大于由流过第一导电路径的电流导致的第一材料中的磁通密度。参见曲线210。
73.在一个实施方式中，每个导电路径的厚度被设置为200um(微米)，尽管该厚度可以是任何合适的值。作为结果，在该示例实施方式中，与电感器装置120相关联的初级和次级侧磁化电感(lm)是7.2uh。在图2的曲线210中示出了芯材料142内部的磁通密度，其基于通过导电路径131的4安培的峰值电流并且远低于430mt(毫特斯拉)的饱和极限。基于计算磁性结构的电感(l)的公式，电感器装置120的磁化电感lm与磁阻rm成反比：
[0074][0075]
电感器装置120的磁阻可以通过不同的方法来改变，例如通过改变芯材料142的磁导率、通过改变电感器装置120从第一端151到第二端152的高度(h)或者通过改变芯材料142的宽度(或与芯材料142相关联的半径)等等。
[0076]
例如，增加电感器装置120的高度(h)通常降低磁阻，并且因此增加电感器装置120的磁化电感(lm)。
[0077]
如本文中进一步讨论的，间隔物材料141的使用以及在第一导电路径131与第二导电路径132之间(通过间隔物材料141)提供对应的间隔使得能够控制第一导电路径131与第二导电路径132之间的相应电容。
[0078]
图3是示出根据本文的实施方式的电感器装置的截面图和对应的磁通密度的示例图。
[0079]
绕组间电容的可控——在电感器装置120的替选设计中，其中，电感器装置140的目标磁化电感lm是2μh(微亨)，电感器装置120的尺寸可以改变为r1＝0.5mm、r2＝2mm、r3＝3mm和h＝30mm(参照图3)，以实现期望的lm值。
[0080]
利用初级(导电路径132)作为电感器装置120的外环，漏电感是107ph(皮亨)，其几乎是零电感。在具有1.5mm的圆形间隙(例如r2-r1)的这样的设计(图3)中，初级(导电路径)与次级(导电路径)之间的绕组间电容是3.58pf，其远低于100pf范围内的现有技术适配器绕组间电容目标的商业状态。这是有用的，因为这将完全消除触摸电流问题。与电感器装置120的导电路径131和导电路径132的组合相关联的绕组间电容(cpara)计算如下：
[0081][0082]
基于该公式，示出了改变隔离材料141、材料142等的几何形状(例如r1、r2、高度h等)和/或特性如何影响与电感器装置120相关联的绕组间电容。
[0083]
图4是示出根据本文的实施方式的被实现为变压器的电感器装置的示例图。在该示例实施方式中，电感器装置120在相应的电路420中实现。电感器装置120基于由电感器装置120提供的1：1的比率将输入电压(v41)转换为输出电压(v42)。
[0084]
图5是示出根据本文的实施方式在变压器电路中制造的电感器装置的示例图。
[0085]
注意，所有以上提及的电感器装置120设计提供1：1的匝数比。
[0086]
为了实现不同于1：1的匝数比，可以如图5所示将多个电感器装置120布置在相应的矩阵组件510中。这意味着例如两个相应的电感器装置120-1和120-2的初级侧端子(导电路径131-1和131-2)可以如图5所示串联连接，而次级侧端子(导电路径132-1和132-2)也可以如图5所示并联连接。
[0087]
这样的实施方式允许设计提供整数n的转换率，即n：1或1：n(其中，在这种情况下n＝2)。
[0088]
在这样的情况下，基于与组件510和对应电路520相关联的2：1比率，输出电压v52是输入电压v51的一半。
[0089]
在一个实施方式中，如图所示，注意将串联连接的绕组(例如导电路径131-1和导电路径131-2的组合)放置在其输出并联连接的绕组(例如导电路径132-1和132-2)内部是有益的。这有助于更容易地接近并联连接的绕组(132-1和132-2)，因为它们是与导电路径131-1和131-2相关联的外部管状结构。
[0090]
图6是示出根据本文的实施方式的电感器装置的不同实现的示例图。
[0091]
当被实现为电感器装置组件的矩阵布置时，相应的电感器组件不一定必须如通过组件610(例如包括电感器装置120-1、电感器装置120-2、电感器装置120-3和电感器装置120-4)示出的那样堆叠。
[0092]
例如，图6中的电感器装置120的实例(例如包括电感器装置120-1、电感器装置120-2、电感器装置120-3和电感器装置120-4)可以彼此相邻地布置在(例如通过组件620示出的)小的相连堆叠中，或者布置在较小的堆叠(包括电感器装置120-1和120-2的堆叠、包括电感器装置120-3和120-4的堆叠)中，或者如组件630所示单独地连接。
[0093]
因此，电感器装置120的多个实例中的任何实例可以并联、串联或以串联和并联的组合连接。这允许在空间或高度受限的应用(例如超扁平适配器)中使用电感器装置和多个电感器装置的对应组件。
[0094]
图7是示出根据本文的实施方式的多个电感器装置的实现的示例图。
[0095]
假设在该示例实施方式中，组件720中的电感器装置支持其中输入到组件720的电流产生相应的输出电流的高频反激式适配器应用。
[0096]
通常，组件720利用各自分别提供1：1转换比的五个电感器装置(电感器装置120-1、120-2、120-3、120-4和120-5)。如图所示，4个电感器装置120(即，电感器装置120-1、电感器装置120-2、电感器装置120-3和电感器装置120-4)以将诸如5v的输入电压(v1)转换成1v的输出电压(v2)的4：1降压比连接。电感器装置120-5(例如辅助绕组)产生单独的输出电压v3以向控制电子设备或其他电路供电。
[0097]
在这样的情况下，组件720的特征在于非常低的漏电感和低的磁化电感，并且因此非常适于用在高频反激式变换器中。
[0098]
图8是示出根据本文的实施方式的椭圆形电感器装置的截面图和对应的磁通密度的示例图。
[0099]
注意，电感器装置可以被配置成任何合适的几何形状。如图8所示，当沿轴线y(垂直于页面)观察时，电感器装置120的形状和对应的截面图可以是椭圆形的。
[0100]
在该示例实施方式中，电感器装置120-8大致是椭圆形的。第一导电路径131-8是从电感器装置120-8的第一端151沿着电感器装置120-8的轴向长度(y轴)延伸至第二端152的管状结构。制造器140将第二导电路径132-8制造为沿电感器装置120-8的轴向长度(沿y轴)延伸的第二管状结构。
[0101]
在一个实施方式中，如图8所示，第一导电路径131-8被布置在第二导电路径132-8内。
[0102]
制造器140通过第一材料141-8(例如所谓的间隔物材料或隔离材料)提供并填充第一导电路径131-8与第二导电路径132-8之间的间隔。在电感器装置120-8中，第一材料141-8(例如具有大约1或其他适当值的磁导率)使得第一导电路径141-8与第二导电路径142-8电绝缘。
[0103]
材料142-8填充导电路径132-8与导电路径133-8之间的间隔。
[0104]
如果需要，电感器装置120-8的芯(中空的中心)(例如导电路径131-8)可以填充有诸如第一材料141-8的材料。可替选地，导电路径131-8的芯或中心可以填充有空气。
[0105]
在该示例实施方式中，椭圆形电感器装置120-8具有lm＝2μh的磁化电感。在这样的情况下，假设导电路径131-8是位于导电路径132-8内的初级绕组，则与电感器装置120-8相关联的漏电感(lk)是3.16nh，并且绕组间电容是10pf。注意，本文的其他实施方式包括所谓的体育场几何形状和细长体育场形状，其具有降低lm和增加相应的绕组间电容的效果。
[0106]
图9是示出根据本文的实施方式的电感器装置的截面图的示例图。
[0107]
根据另外的实施方式，如图9所示的电感器装置120-9可以被配置成包括可分式环管状结构，其中，相应的初级导电路径和次级导电路径位于同一圆(截面图)中，但是被分成两个(或更多个)部分(例如任何角度a的弧)。
[0108]
更具体地，在该示例实施方式中，第一导电路径131-9是沿电感器装置120-9的轴
向长度(沿垂直于页面的y轴)延伸的可分式管状结构的第一部分；第二导电路径132-9是沿感应器装置120-9的轴向长度(沿垂直于页面的y轴)延伸的可分式管状结构的第二部分。
[0109]
导电路径131-9通过材料141-9与导电路径132-9电绝缘。在该示例实施方式中，第一材料141-9(例如具有μr＝1的磁导率)位于可分式管状结构的第一部分(导电路径131-9)的空腔与可分式管状结构的第二部分(导电路径132-9)的空腔之间的空间中。如先前所讨论的，第一材料141-9可以被配置成具有实质上低于第二材料142-9的磁导率(例如具有大于50的磁导率)。
[0110]
具有lm＝2μh的可分式环构思的一个示例，与导电路径131-9和132-9相关联的绕组半径是2mm并且芯半径是3mm。在这样的情况下，与图3相比，与导电路径相关联的绕组间电容在2.64pf处变得甚至更低。如果需要更容易接近绕组，这种布置也是有益的。
[0111]
图10是示出根据本文的实施方式的电感器装置的截面图的示例图。
[0112]
在初级导电路径位于次级导电路径内的另一实施方式中，次级导电路径被分成两个半环，如电感器装置120-10中所示。这就产生了中心抽头变压器，其常用于大电流应用中以降低同步整流器损耗。在一个实施方式中，在任何时候只有一个次级半环传导电流。漏电感的值基本上与单个次级环的情况相同。
[0113]
注意，可分式环的两个部分(导电路径132-10a和132-10b)不必属于电感器装置120-10的相同端子。也可以是这样的情况：可分式环的一部分例如属于具有圆的不同分割比的辅助绕组。本领域技术人员可以容易地得到此处没有提及的可分式环和封闭绕组的更多组合。
[0114]
更具体地，在该示例实施方式中，布置在电感器装置120-10中的可分式管状结构包括第一部分(例如导电路径132-10a)和第二部分(导电路径132-10b)，所述可分式管状结构是电感器装置120-10中的第一管状结构(其是可分的)。本文的实施方式还包括将电感器装置120-10制造成包括例如在第一管状结构的中心处的第三导电路径131-10。
[0115]
在一个实施方式中，第三导电路径131-10是沿着电感器装置120-10的轴向长度(沿着y轴)从电感器装置120-10的第一端延伸至电感器装置120-10的第二端的第二管状结构。第三导电路径131-10(第二管状结构)被布置在第一导电路径132-10a与第二导电路径132-10b之间。
[0116]
图11是示出根据本文的实施方式的电感器装置的截面图和对应的磁通密度的示例图。
[0117]
在另外的示例性实施方式中，制造器140在第二材料142上制造第三材料143的层。第三材料143的磁导率大于第二材料142的磁导率。
[0118]
如先前所讨论的，第二材料142的磁导率实质上大于第一材料141的磁导率(例如比第一材料141的磁导率大至少10％)。第三材料143的磁导率实质上大于第二材料142的磁导率(例如比第二材料142的磁导率大至少10％)。
[0119]
在一个实施方式中，材料141具有μr＝1的磁导率；材料142具有μr＝1100的磁导率；材料143具有μr＝1500的磁导率。注意，仅出于说明目的而提出这些值；材料的磁导率可以是任何合适的值。
[0120]
在图11中的示例情况下，电感器装置120-11的lm从2μh(对于图1中的单个外部导磁层)增加到2.4μh(对于图11中的多个外部导磁层)。还要注意，如曲线1110所示，最大磁通
量不再集中在外绕组的边缘(导电路径131-2的外表面)，而是集中在电感器装置120-11的材料143中。注意，电感器装置120-11可以被配置成在导电路径132之外包括任何数量的不同导磁材料的层。
[0121]
图12是示出根据本文的实施方式的电感器装置的3d视图的示例图。
[0122]
此外，注意到，可以用两种芯几何形状的不同高度来修改lm。例如，如图12所示，可以将外芯(例如材料143的层)的高度(距离)从30mm减小到20mm，并且因此将lm从2.4μh减小到1.7μh，同时保持所有其他尺寸相同。因此，可以通过在电感器装置中添加或去除小“单元”的环芯来修改所需的lm。
[0123]
因此，本文的实施方式包括通过制造器140将第二材料142布置成沿着感应器装置120-12的轴向长度(沿着轴线y)延伸第一距离(h1)；以及将第三材料143布置成沿着感应器装置120-12的轴向长度延伸第二距离(h2，其中，距离h2《h1)；第二距离h2小于第一距离h1。h1和h2的距离的变化以及材料142和143的磁导率的变化控制电感器装置120-12的参数(例如磁感)。
[0124]
图13是示出可操作以执行根据本文的实施方式的一个或更多个方法的示例计算机架构的图。
[0125]
如先前所讨论的，本文所讨论的任何资源(例如制造器140等)可以被配置成包括计算机处理器硬件和/或对应的可执行指令，以执行本文所讨论的不同操作。
[0126]
如所示的，本示例的计算机系统1300包括互连1311，该互连1311耦合计算机可读存储介质1312(例如非暂态类型的介质(其可以是可以存储和检索数字信息的任何合适类型的硬件存储介质))、处理器1313(例如一个或更多个处理器装置的计算机处理器硬件)、i/o接口1314和通信接口1317。
[0127]
i/o接口1314支持到外部硬件1399(例如制造设备)的连接，外部硬件1399例如包括键盘、显示屏、储存库等。
[0128]
计算机可读存储介质1312可以是任何硬件存储装置，例如存储器、光存储、硬盘驱动器、软盘等。在一个实施方式中，计算机可读存储介质1312存储指令和/或数据。
[0129]
如所示的，计算机可读存储介质1312可以被编码有制造器应用140-1(例如，包括指令)，以执行如本文中所讨论的任何操作。
[0130]
在一个实施方式的操作期间，处理器1313通过利用互连1311来访问计算机可读存储介质1312，以启动、运行、执行、解释或者以其他方式执行存储在计算机可读存储介质1312上的制造器应用140-1中的指令。制造器应用140-1的执行产生制造器进程140-2以执行如本文所讨论的任何操作和/或处理。
[0131]
本领域技术人员将理解，计算机系统1300可以包括其他进程和/或软件和硬件部件，例如控制硬件资源的分配和使用以执行制造器应用140-1的操作系统。
[0132]
根据不同的实施方式，注意，计算机系统可以驻留在各种类型的装置中的任何装置中，所述装置包括但不限于：电源、开关电容转换器、电力转换器、移动计算机、个人计算机系统、无线装置、无线接入点、基站、电话装置、台式计算机、膝上型计算机、笔记本计算机、上网本计算机、大型计算机系统、手持计算机、工作站、网络计算机、应用服务器、存储装置、消费电子装置(例如照相机、摄像机、机顶盒、移动装置、视频游戏控制台、手持视频游戏装置)、外围装置(例如交换机、调制解调器、路由器、机顶盒、内容管理装置、手持遥控装
置)、任何类型的计算或电子装置等。计算机系统1300可以驻留在任何位置处，或者可以包括在任何网络环境中的任何适当资源中，以实现本文所讨论的功能。
[0133]
通过图14中的流程图来讨论本文所述的一个或更多个资源所支持的功能。注意，可以按照任何适当的顺序执行以下流程图中的步骤。
[0134]
图14是示出根据本文的实施方式的示例方法的流程图1400。注意，其相对于上文讨论的构思将有一些重复。
[0135]
在处理操作1410中，制造器140将电感器装置120制造成包括第一导电路径131和第二导电路径132。
[0136]
在处理操作1420中，制造器140通过第一材料141将第一导电路径131与第二导电路径132间隔开或隔离。
[0137]
在处理操作1430中，制造器140将第二材料142制造成包围包括第一导电路径141、第二导电路径142和第一材料141的组件。
[0138]
图15是示出根据本文的实施方式的电路板的制造的示例图。
[0139]
在该示例实施方式中，制造器1540：容纳基板1510(例如电路板)；将电力系统100(例如电源和对应的部件)固定至基板1510。
[0140]
制造器1540还将电力转换器195固定至基底1510。制造器1540通过电路路径1521(例如一个或更多个迹线等)将电力系统100耦接至电力转换器195。制造器1540通过电路路径1522(例如一个或更多个迹线等)将电力转换器195耦接至负载1518。在一个实施方式中，电路路径1521将从电源100生成的输出电压123传送至电力转换器195。电力转换器195通过部件(例如电感器装置120和/或组件610或620、0或630)将接收的输出电压123转换成驱动负载1518的目标电压。
[0141]
因此，本文的实施方式包括一种系统，该系统包括：基板1510(例如电路板、独立板、母板、预定要耦接至母板的独立板等)；电力系统100，其包括如本文所述的电力转换器150；以及负载1518，负载118基于由通过电路路径1522传送的输出电压提供的能量或电力而被供电。例如，电力转换器195将来自电力系统100的输入电压转换为向负载1518供电的合适的次级输出电压。负载1518可以是可以位于基板1510上的任何合适的电路或硬件，例如一个或更多个cpu(中央处理单元)、gpu(图形处理单元)和asic(专用集成电路，例如包括一个或更多个人工智能加速器的专用集成电路)。
[0142]
再次注意，本文的技术非常适合用于电感器装置的制造。然而，应当注意，本文的实施方式不限于在这样的应用中使用，并且本文讨论的技术也可以很好地适合于其他应用。
[0143]
尽管已经参照本发明的优选实施方式具体示出和描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，可以在不脱离由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下对形式和细节进行各种改变。这样的变化旨在被本技术的范围涵盖。这样，本技术的实施方式的前述描述不旨在是限制性的。而是，对本发明的任何限制被呈现在在所附权利要求书中。