CN216015047U - 薄膜式电感器及电源转换电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种薄膜式电感器及电源转换电路。薄膜式电感器包括主体以及均设置于主体外侧的输入电极和输出电极；主体包括依次层叠设置的第一磁性件、第一线圈和支撑件，其中，第一磁性件包裹在第一线圈的外周；支撑件包括用于支撑第一线圈的本体、设置在本体上的第一通孔、绕第一通孔设置的第二通孔以及位于第一通孔内和第二通孔内的第二磁性件，第一通孔和第二通孔之间具有间隔。本实用新型的技术方案的薄膜式电感器具有电感量大的优点。

Description

薄膜式电感器及电源转换电路

技术领域

本实用新型涉及电感技术领域，具体而言，涉及一种薄膜式电感器及电源转换电路。

背景技术

作为三大无源器件之一的电感器，广泛地应用在振荡器、低噪声放大器和阻抗匹配网络等装置中。因此，电感器的微型化高频化也成为一种必然发展趋势。虽然贴片式绕线电感解决了系统轻量化小型化的一部分问题，但是远不能满足当今高集成度的要求，电感的薄膜化，可以使以前的三维立体铁芯电感向二维的平面结构发展。

但是，现有技术中的薄膜式电感器未充分利用电感器内的空间填充磁性材料，导致薄膜式电感器所具有的磁性材料较少，从而导致薄膜式电感器的磁导率较低，进而会导致薄膜式电感器的电感量较小。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种薄膜式电感器及电源转换电路，上述薄膜式电感器具有电感量大的优点。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种薄膜式电感器，薄膜式电感器包括主体以及均设置于主体外侧的输入电极和输出电极；主体包括依次层叠设置的第一磁性件、第一线圈和支撑件，其中，第一磁性件包裹在第一线圈的外周；支撑件包括用于支撑第一线圈的本体、设置在本体上的第一通孔、绕第一通孔设置的第二通孔以及位于第一通孔内和第二通孔内的第二磁性件，第一通孔和第二通孔之间具有间隔。

进一步地，支撑件包括多个第二通孔，由第一通孔向远离第一通孔的方向，多个第二通孔间隔设置，每个第二通孔内均设有第二磁性件。

进一步地，主体还包括：第二线圈，与第一线圈电连接，第二线圈和第一线圈分别位于支撑件的上下两侧；第三磁性件，包裹在第二线圈的外周，第三磁性件位于第二线圈的背离第一线圈的一侧。

进一步地，支撑件具有绝缘性能，第一线圈具有多个匝，相邻两个匝之间具有第一间隔，第一间隔与第二通孔对应设置，多个匝均支撑在本体上。

进一步地，支撑件还包括设置于本体的安装通孔，主体还包括穿设于安装通孔的导电件，第一线圈的第一端通过导电件与第二线圈的第一端连接，第一线圈的第二端暴露在第一磁性件的表面并与输入电极连接，第二线圈的第二端暴露在第三磁性件的表面并与输出电极连接。

进一步地，支撑件包括多个第二通孔，第一线圈包括多个金属线圈，多个金属线圈平行且间隔设置，每个金属线圈具有多个匝，每相邻两个匝之间具有第二间隔，多个第二间隔与多个第二通孔对应。

进一步地，第二间隔内填充有磁性材料。

进一步地，薄膜式电感器还包括粘接层，支撑件的至少一侧设有粘接层。

进一步地，第一磁性件、第二磁性件和第三磁性件一体成型；或者，第一磁性件、第二磁性件和第三磁性件均由软磁合金制成。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种电源转换电路，包括直流电源、至少一个开关单元和至少一个电感单元，开关单元和电感单元对应设置，每个电感单元通过所对应的开关单元与直流电源连接，其中，电感单元包括上述的薄膜式电感器。

应用本实用新型的技术方案，通过在第一线圈的外周设置第一磁性件，可以提高薄膜式电感器的电感量，并且，通过设置第一通孔以及绕第一通孔设置的第二通孔，并且在第一通孔和第二通孔内均设置第二磁性件，这样，可以进一步地增加薄膜式电感器的磁导率，从而可以进一步地增加薄膜式电感器的磁通量，进而可以有效地提高薄膜式电感器的电感量，因此，本实用新型的薄膜式电感器具有较大的电感量。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了本实用新型的实施例的薄膜式电感器的结构示意图；

图2示出了图1的薄膜式电感器的第一线圈和第二线圈的连接结构示意图；

图3示出了图1的薄膜式电感器的支撑件的结构示意图；以及

图4示出了图1的薄膜式电感器的剖视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、主体；11、输入电极；12、输出电极；20、第一磁性件；30、第一线圈；31、金属线圈；40、支撑件；41、本体；42、第一通孔；43、第二通孔；44、安装通孔；45、导电件；50、第二磁性件；60、第二线圈；70、第三磁性件；80、粘接层。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

需要说明的是，本实用新型的实施例薄膜式电感器的整体尺寸为1.2mm×1.0mm×0.6mm。

需要说明的是，本实用新型的实施例薄膜式电感器的金属线圈31的铜线宽度为30μm，铜线厚度为100μm。

如图1和图3所示，本实用新型的实施例提供了一种薄膜式电感器。薄膜式电感器包括主体10以及均设置于主体10外的输入电极11和输出电极12；其中，主体10包括依次层叠设置的第一磁性件20、第一线圈30和支撑件40，其中，第一磁性件20包裹在第一线圈30的外周；支撑件40包括用于支撑第一线圈30的本体41、设置在本体41上的第一通孔42、绕第一通孔42设置的第二通孔43以及位于第一通孔42内和第二通孔43内的第二磁性件50，第一通孔42和第二通孔43之间具有间隔。

上述技术方案中，通过在第一线圈30的外周设置第一磁性件20，可以提高薄膜式电感器的磁导率，并且，通过设置第一通孔42以及绕第一通孔42设置的第二通孔43，并且在第一通孔42和第二通孔43内设置第二磁性件50，这样，可以进一步地增加薄膜式电感器的磁导率，从而可以进一步地增加薄膜式电感器的磁通量，进而可以有效地提高薄膜式电感器的电感量，因此，本实用新型的薄膜式电感器具有较大的电感量。

需要说明的是，本实用新型的实施例中，第一磁性件20包裹在第一线圈30的外周是指第一磁性件20覆盖第一线圈30的外表面(除了第一线圈30的与支撑件40相接触的表面)，并且第一线圈30的孔内也填充有第一磁性件20，即不仅第一线圈30的外部设置有第一磁性件20，而且第一线圈30的内部也设置有第一磁性件20，也就是说，第一磁性件20将第一线圈30包封在支撑件40上，从而可以提高薄膜式电感器的电感量。

具体地，本实用新型的实施例中，支撑件40为板状结构，起到了支撑第一线圈30的作用。

如图3所示，本实用新型的实施例中，支撑件40包括多个第二通孔43，由第一通孔42向远离第一通孔42的方向，多个第二通孔43间隔设置，每个第二通孔43内均设有第二磁性件50。

上述技术方案中，通过设置多个第二通孔43，并且在每个第二通孔43内设置第二磁性件50，这样，可以增加薄膜式电感器的磁导率，从而可以有效地增加薄膜式电感器的磁通量，进而可以有效地提高薄膜式电感器的电感量。

具体地，本实用新型的实施例中，第一通孔42和第二通孔43之间的间隔以及任意相邻两个第二通孔43之间的间隔用于支撑第一线圈30。

优选地，本实用新型的实施例中，支撑件40包括多个第二通孔43，仅留下对第一线圈30起支撑作用的本体41，这样，可以充分利用薄膜式电感器的内部空间，填充较多的第二磁性件50，从而可以有效地增加薄膜式电感器的磁导率。

优选地，本实用新型的实施例中，支撑件40利用激光修刻技术进行加工，这样可以使得本体41上仅留有起到支持线圈的结构。

优选地，本实用新型的实施例中，多个第二通孔43为平直的长条孔或者绕第一通孔42的中心轴线延伸的长条孔(见图3)，且从本体41的中心到外侧，多个第二通孔43之间不互相连通。

在一个具体的实施例中，第二通孔43也可以为绕第一通孔42的中心轴线在周向上延伸的环形通孔，比如，矩形环或者圆环等。

如图1所示，本实用新型的实施例中，主体10还包括第二线圈60和第三磁性件70。第二线圈60与第一线圈30电连接，第二线圈60和第一线圈30分别位于支撑件40的上下两侧；第三磁性件70包裹在第二线圈60的外周，第三磁性件70位于第二线圈60的背离第一线圈30的一侧。

通过上述设置，第一线圈30能够自感产生电感量，第二线圈60也能够自感产生电感量，这样，第一线圈30与第二线圈60能够互感产生电感量，从而可以有效地增加薄膜式电感器的电感量。

进一步地，通过在第二线圈60的外周设置第三磁性件70，也可以有效地提高薄膜式电感器的电感量。

需要说明的是，本实用新型的实施例中，第三磁性件70包裹在第二线圈60的外周是指第三磁性件70覆盖在第二线圈60的外表面(除了第二线圈60的与支撑件40相接触的表面)，并且第二线圈60的孔内也填充有第三磁性件70，即不仅第二线圈60的外部设置有第三磁性件70，而且第二线圈60的内部也设置有第三磁性件70，也就是说，第三磁性件70将第一线圈30包封在支撑件40上。

需要说明的是，本实用新型的实施例中，第一磁性件20和第三磁性件70的大小相同，且关于支撑件40对称。

优选地，本实用新型的实施例中，薄膜式电感器的第一线圈30和第二线圈60均采用金属或者金属合金制作。具体地，可以是电阻率小的金属或者金属合金制作。

如图1和图2所示，本实用新型的实施例中，支撑件40具有绝缘性能，第一线圈30具有多个匝，相邻两个匝之间具有第一间隔，第一间隔与第二通孔43对应设置，多个匝均支撑在本体41上。

上述技术方案中，通过将第一间隔与第二通孔43对应设置，且多个匝均支撑在本体41上，这样，可以使本体41将第一线圈30和第二线圈60隔开，从而能够使部分第一线圈30和部分第二线圈60绝缘。

优选地，本实用新型的实施例中，支撑件40由塑料或者橡胶等绝缘材料制成。

如图2所示，本实用新型的实施例中，支撑件40还包括设置于本体41的安装通孔44，主体10还包括穿设于安装通孔44的导电件45，第一线圈30的第一端通过导电件45与第二线圈60的第一端连接，第一线圈30的第二端暴露在第一磁性件20的表面并与输入电极11连接，第二线圈60的第二端暴露在第三磁性件70的表面并与输出电极12连接。

通过上述设置，不仅可以使第一线圈30通过输入电极11与外部电源连接，第二线圈60通过输出电极12与外部电源连接，而且通过设置导电件45可以实现第一线圈30和第二线圈60之间的电连接，这样，第一线圈30能够自感产生电感量，第二线圈60也能够自感产生电感量，从而使第一线圈30与第二线圈60能够互感产生电感量，进而可以有效地增加薄膜式电感器的电感量。

优选地，本实用新型的实施例中，第一线圈30的第一端采用圆形结构，第一线圈30的第二端采用方形结构；第二线圈60的第一端采用圆形结构，第二线圈60的第二端采用方形结构。

当然，在附图未示出的替代实施例中，第一线圈30的第一端还可以采用方形结构或者椭圆形结构等，第一线圈30的第二端还可以采用圆形结构或者椭圆形结构；第二线圈60的第一端还可以采用方形结构或者椭圆形结构，第二线圈60的第二端还可以采用圆形结构或者椭圆形结构。

当然，在附图未示出的替代实施例中，第一线圈30的第一端可以采用方形结构，第一线圈30的第二端也可以采用方形结构，即第一线圈30的第一端和第一线圈30的第二端的结构可以相同；第二线圈60的第一端可以采用方形结构，第二线圈60的第二端还可以采用方形结构，即第二线圈60的第一端和第二线圈60的第二端的结构可以相同。

需要说明的是，本实用新型的实施例中，第一线圈30的第二端暴露在第一磁性件20的表面是指第一线圈30的第二端穿出第一磁性件20的表面露出，即第一线圈30的第二端凸出第一磁性件20的表面或者第一线圈30的第二端与第一磁性件20的表面平齐。

同理，第二线圈60的第二端暴露在第三磁性件70的表面是指第二线圈60的第二端穿出第三磁性件70的表面露出，即第二线圈60的第二端凸出第三磁性件70的表面或者第二线圈60的第二端与第三磁性件70的表面平齐。

具体地，如图2所示，本实用新型的实施例中，第一线圈30和第二线圈60的结构相同，且第一线圈30和第二线圈60关于主体10的中线对称设置。这样，第一线圈30的第二端和第二线圈60的第二端可以分别位于主体10的相对两侧，从而分别与输入电极11和输出电极12连接。

需要说明的是，如图2所示，本实用新型的实施例中，第一线圈30的在水平面内的两端距中线的距离相等。

优选地，本实用新型的实施例中，导电件45由导电材料制成。

需要说明的是，本实用新型的实施例中，输入电极11和输出电极12的大小形状一致，输入电极11和输出电极12关于上述中线对称设置。

需要说明的是，本实用新型的实施例中，第一线圈30和第二线圈60均通过电镀工艺处理，以增加线圈的厚度。

如图2和图3所示，本实用新型的实施例中，支撑件40包括多个第二通孔43，第一线圈30包括多个金属线圈31，多个金属线圈31平行且间隔设置，每个金属线圈31具有多个匝，每相邻两个匝之间具有第二间隔，多个第二间隔与多个第二通孔43对应。

上述技术方案中，通过设置多个金属线圈31可以有效地降低直流电阻，这样，在降低电感寄生电容的同时，可以有效的提升电感Q值(电感的品质因数)。

具体地，本实用新型的实施例中，第一线圈30包括两个金属线圈31，且两个金属线圈31平行且间隔设置，从而可以有效地降低直流电阻，以增加薄膜式电感器的磁通量，进而可以增加薄膜式电感器的电感量。当然，在附图未示出的替代实施例中，第一线圈30也可以包括三个金属线圈31或者四个金属线圈31或者五个金属线圈31等等。

具体地，本实用新型的实施例中，第二线圈60与第一线圈30的结构相同，因此，第二线圈60也包括两个金属线圈31，且两个金属线圈31平行且间隔设置，从而可以有效地降低直流电阻，以增加薄膜式电感器的磁通量，进而可以增加薄膜式电感器的电感量。当然，在附图未示出的替代实施例中，第二线圈60也可以包括三个金属线圈31或者四个金属线圈31或者五个金属线圈31等等。

需要说明的是，本实用新型的实施例中，上述第二间隔包括第一线圈30的两个金属线圈31之间的间隔和上述第一间隔。

具体地，本实用新型的实施例中，两个金属线圈31的一端合并后形成第一线圈30的第一端，从而与第二线圈60电连接；两个金属线圈31的另一端合并后形成第一线圈30的第二端，从而与输入电极11连接；当然，两个金属线圈31的一端也可以合并形成第二线圈60的第一端，从而与第一线圈30电连接；两个金属线圈31的另一端也可以合并形成第二线圈60的第二端，从而与输出电极12连接。

如图1所示，本实用新型的实施例中，第二间隔内填充有磁性材料。

通过上述设置，可以增加薄膜式电感器的磁性材料，从而增加薄膜式电感器的磁导率，以增加薄膜式电感器的磁通量，进而可以有效地提高薄膜式电感器的电感量。

需要说明的是，本实用新型的实施例中，第一磁性件20、第二磁性件50和第三磁性件70均由上述磁性材料制成。

如图1和图4所示，本实用新型的实施例中，薄膜式电感器还包括粘接层80，支撑件40的相对两侧设有粘接层80。

通过上述设置，第一线圈30和第二线圈60均能与本体41紧密连接，从而避免第一线圈30和第二线圈60从本体41上脱落。

当然，在附图未示出的替代实施例中，也可以只在支撑件40的上侧设置粘接层80，这样，第一线圈30可以通过粘接层80与支撑件40紧密连接；或者，只在支撑件40的下侧设置粘接层80，这样，第二线圈60可以通过粘接层80与支撑件40紧密连接。

优选地，本实用新型的实施例中，粘接层80为胶水层。

如图1所示，本实用新型的实施例中，第一磁性件20、第二磁性件50和第三磁性件70一体成型。

通过上述设置，第一磁性件20、第二磁性件50和第三磁性件70能够将第一线圈30和第二线圈60封装在支撑件40上，并且使由磁性材料制成的磁性件填充在第一线圈30、第二线圈60和支撑件40上的通孔内，从而可以增加薄膜式电感器的磁导率，以增加薄膜式电感器的磁通量，进而增加薄膜式电感器的电感量。

进一步地，第一磁性件20、第二磁性件50和第三磁性件70一体成型可以使第一线圈30和第二线圈60更稳定的地安装在支撑件40上。

当然，在附图未示出的替代实施例中，第一磁性件20、第二磁性件50和第三磁性件70也可以分体设置。

优选地，本实用新型的实施例中，第一磁性件20、第二磁性件50和第三磁性件70均由软磁合金制成，即磁性材料为软磁合金。由于软磁合金(soft magnetic material)是具有高饱和磁通密度、低矫顽力和高磁导率的磁性材料，因此，可以提高薄膜式电感器的磁导率。

当然，在替代实施例中，上述磁性材料的各项性能参数均可依据实际而改变，也可以替换成其他磁性材料。

优选地，本实用新型的实施例中，第二磁性件50由软磁合金粉料制成；第一磁性件20和第三磁性件70由软磁合金片制成，这样，可以将第一通孔42和第二通孔43填充满磁性材料，也可以将第一线圈30和第二线圈60包裹住。

需要说明的是，如图4所示，本实用新型的实施例中，第一磁性件20、第一线圈30、支撑件40、第二线圈60和第三磁性件70沿竖直方向依次布置，且相互平行设置。

需要说明的是，如图4所示，本实用新型的实施例的薄膜式电感器在竖直方向上为七层结构，依次为第一磁性件20、第一线圈30、粘接层80、支撑件40、粘接层80、第二线圈60以及第三磁性件70，其中，第一磁性件20覆盖在第一线圈30上，第三磁性件70覆盖在第二线圈60上，从而可以形成一个屏蔽整体。

比如，本实用新型的一个具体实施例中，薄膜式电感器采用磁导率为40的软磁合金，在输入直流电流5A的情况下，仿真得到电感值为150nH，直流电阻为17mΩ，因此，上述薄膜式电感器相比同类的薄膜式电感器的尺寸更小、性能更优以及结构更简单。

需要说明的是，本实用新型的实施例提供了一种基于软磁合金磁片的薄膜式电感器，采用了一种新型的线圈结构与线圈支撑结构，充分利用薄膜电感器的内部空间，从而可以提升薄膜式电感器的磁通量，并且减小薄膜式电感器的直流电阻，实现了具有高感值、小尺寸、低直流电阻、大饱和电流的薄膜式电感器。

需要说明的是，本实用新型的实施例的薄膜式电感器，上述薄膜式电感器与同类电感相比，具有尺寸小、加工难度低和电感值大等优势。且该薄膜式电感器采用七层结构，充分利用空间结构，有效减小了体积。

本实用新型的实施例提供了一种电源转换电路。电源转换电路包括直流电源、至少一个开关单元和至少一个电感单元，开关单元和电感单元对应设置，每个电感单元通过所对应的开关单元与直流电源连接，其中，电感单元包括上述的薄膜式电感器。

本实用新型的实施例的电源转换电路可以将一个电源的电压转换成多个不同的输出电压，上述电源转换电路一般应用于AGV小车(自动导引运输车)，且上述电源转换电路具有上述薄膜式电感器的全部优点，此处不再赘述。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：通过在第一线圈的外周设置第一磁性件，可以提高薄膜式电感器的电感量，并且，通过设置第一通孔以及绕第一通孔设置的第二通孔，并且在第一通孔和第二通孔内设置第二磁性件，这样，可以进一步地增加磁通量，从而可以有效地提高薄膜式电感器的电感量，因此，本实用新型的薄膜式电感器具有较大的电感量。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种薄膜式电感器，其特征在于，

所述薄膜式电感器包括主体(10)以及均设置于所述主体(10)外侧的输入电极(11)和输出电极(12)；

所述主体(10)包括依次层叠设置的第一磁性件(20)、第一线圈(30)和支撑件(40)，其中，所述第一磁性件(20)包裹在所述第一线圈(30)的外周；

所述支撑件(40)包括用于支撑所述第一线圈(30)的本体(41)、设置在所述本体(41)上的第一通孔(42)、绕所述第一通孔(42)设置的第二通孔(43)以及位于所述第一通孔(42)内和所述第二通孔(43)内的第二磁性件(50)，所述第一通孔(42)和所述第二通孔(43)之间具有间隔。

2.根据权利要求1所述的薄膜式电感器，其特征在于，所述支撑件(40)包括多个所述第二通孔(43)，由所述第一通孔(42)向远离所述第一通孔(42)的方向，多个所述第二通孔(43)间隔设置，每个所述第二通孔(43)内均设有所述第二磁性件(50)。

3.根据权利要求1所述的薄膜式电感器，其特征在于，所述主体(10)还包括：

第二线圈(60)，与所述第一线圈(30)电连接，所述第二线圈(60)和所述第一线圈(30)分别位于所述支撑件(40)的上下两侧；

第三磁性件(70)，包裹在所述第二线圈(60)的外周，所述第三磁性件(70)位于所述第二线圈(60)的背离所述第一线圈(30)的一侧。

4.根据权利要求3所述的薄膜式电感器，其特征在于，所述支撑件(40)具有绝缘性能，所述第一线圈(30)具有多个匝，相邻两个匝之间具有第一间隔，所述第一间隔与所述第二通孔(43)对应设置，多个匝均支撑在所述本体(41)上。

5.根据权利要求3所述的薄膜式电感器，其特征在于，所述支撑件(40)还包括设置于所述本体(41)的安装通孔(44)，所述主体(10)还包括穿设于所述安装通孔(44)的导电件(45)，所述第一线圈(30)的第一端通过所述导电件(45)与所述第二线圈(60)的第一端连接，所述第一线圈(30)的第二端暴露在所述第一磁性件(20)的表面并与所述输入电极(11)连接，所述第二线圈(60)的第二端暴露在所述第三磁性件(70)的表面并与所述输出电极(12)连接。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的薄膜式电感器，其特征在于，所述支撑件(40)包括多个所述第二通孔(43)，所述第一线圈(30)包括多个金属线圈(31)，多个所述金属线圈(31)平行且间隔设置，每个所述金属线圈(31)具有多个匝，每相邻两个匝之间具有第二间隔，多个所述第二间隔与多个所述第二通孔(43)对应。

7.根据权利要求6所述的薄膜式电感器，其特征在于，所述第二间隔内填充有磁性材料。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的薄膜式电感器，其特征在于，所述薄膜式电感器还包括粘接层(80)，所述支撑件(40)的至少一侧设有所述粘接层(80)。

9.根据权利要求3至5中任一项所述的薄膜式电感器，其特征在于，所述第一磁性件(20)、所述第二磁性件(50)和所述第三磁性件(70)一体成型；或者，所述第一磁性件(20)、所述第二磁性件(50)和所述第三磁性件(70)均由软磁合金制成。

10.一种电源转换电路，其特征在于，包括直流电源、至少一个开关单元和至少一个电感单元，所述开关单元和所述电感单元对应设置，每个所述电感单元通过所对应的所述开关单元与所述直流电源连接，其中，所述电感单元包括权利要求1至9中任一项所述的薄膜式电感器。

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