具体实施方式

本文的第一实施例包括一种新颖且改进的电感器设备。该电感器设备包括：磁芯材料以及一个或多个导电路径。该磁芯材料是导磁性的并且围绕(包围)该一个或多个导电路径。每个导电路径穿过该电感器设备的磁芯材料从该电感器设备的第一端延伸至第二端。该导磁性的磁芯材料可操作以限定(和/或引导、承载、运送、局部化等)根据流经相应导电路径的电流所生成的相应磁通量。该磁芯材料存储从流经第一导电路径的电流中生成的磁通量能量(即，第一磁通量)。在一个实施例中，该电感器设备包括第二导电路径。

本文的第二实施例包括一种功率转换器组件，该功率转换器组件包括部件堆叠。部件堆叠包括第一功率接口、多个开关、电感器设备和第二功率接口。第一功率接口设置在堆叠的基座。多个开关耦合至第一功率接口以接收功率。一个或多个电感器设备连接至多个开关。电感器设备可操作以基于从该开关所接收的功率，产生输出电压(输出电流)。第二功率接口连接至电感器设备，第二功率接口可操作以从一个或多个电感器设备接收输出电压(输出电流)并且将该输出电压(输出电流)输出至动态负载。

本文的实施例解决但并不局限于解决以下问题：在提供降低的处理器内核电压(更低的源电压)的同时，还在尽管有大幅瞬时电流消耗摆动的情况下提供连续调节。本文实施例的一个目标是要适应诸如在0和1000Amp之间变化的快速功率消耗，同时维持对相应电源输出电压(输出电流)的调节。

本文的某些实施例包括制造电源的最后功率级(诸如DC-DC转换器或者通常被称为VRM或负载点转换器)并将其直接设置在动态处理器负载之下。与常规技术相比，这种实现提供了垂直功率流而不是如先前所讨论的常规水平功率流。如本文所描述的，将功率转换器组件(诸如堆叠)直接定位于动态负载下方提供了优于常规技术的优点，该优点诸如：

·显著减少了在相应DC-DC转换器的输出和动态负载处理器之间的传导损耗；

·显著减少了从DC-DC转换器组件耦合至数据信号的噪声；

·明显改善了瞬时响应(诸如快速增加或减少传递至负载的电流量)；

·显著减少了对空腔/输出电容器的需求；

·改善了整体功率密度；

·立即释放了与动态负载处理器相邻的主板空间以用于其它外围部件或电路组件。

更具体地，本文的实施可以通过主要经由垂直功率流进行操作而实现最小的可能功率回路，该垂直功率流明显减少了寄生电感以及与之相关联的开关损耗。

现在参考附图，图1A是图示根据本文实施例的电感器设备的三维视图的示例图。

如图所示，图1A中的电感器设备110包括：磁芯材料120以及导电路径131和132。磁芯材料120包围(围绕)每个传导路径131和132。若需要，每个传导路径131和132被一层绝缘材料所围绕(诸如非导电材料，从而不会与磁芯材料120形成接触)。这将传导路径131变换为第一感应路径；这将传导路径132变换为第二感应路径。。

围绕导电路径131和132的磁芯材料120是导磁性的。该磁芯材料可以由任何适当材料所制成。在一个实施例中，作为非限制性的示例实施例，磁芯材料120具有在25至60亨利/米之间的通量磁导率。

在其他的实施例中，如本文所描述的制造装置140制造电感器设备110，使得第一导电路径131穿过的磁芯材料120不包含任何气隙或空洞，该气隙或空洞未被导磁性材料填充。

如本文进一步讨论的，电感器设备110可以被制造为包括设置在周围传导路径133内、的任何数目的传导路径。

在其他的实施例中，导电路径131、132和133中的每个导电路径由任何适当的传导材料所制成，诸如金属、金属合金等。

在其他的实施例中，导电路径131和132中的每个导电路径穿过电感器设备110的磁芯材料120，从电感器设备110的第一轴端(又称作诸如第一朝向、接口等)延伸至感器器件110的第二轴端(又诸如第二朝向、接口等)。因此，在一个实施例中，电感器设备110是具有输入轴端141和输出轴端142的轴向设备。

导电路径131和132可以被制造为任何适当形状，诸如杆形、柱形、弯曲表面、圆环、开口环等。在一个实施例中，每个导电路径是延伸穿过电感器设备110的非绕组电路路径。注意到，无论实施例如何，该电感器设备的整体形状都是圆柱形(在严格的几何意义上，如由母线所生成的)，但是本文进一步的实施例以任何适当的形状、大小和方式来实现电感器设备和相对应元件。

图1B是图示根据本文实施例的电感器设备的俯视图的示例图。

如在电感器设备110的俯视图中所示，导电路径131和132中的每一个都位于周围导电路径133的限定之内，该限定包含电感器设备110(经由弯曲的屏蔽层)周界。

因此，本文的实施例包括制造导电路径133以从电感器元件110的第一端141延伸至电感器设备110的第二端142；第二导电路径133可以是金属材料环，第一导电路径131和132以及磁芯材料120位于该金属材料环中。

图1C是图示根据本文实施例的电感器设备的示例三维示图。

该示例实施例图示了穿过导电路径131、132和133中的每个导电路径的电流流动。

例如，电流151流过导电路径131(在向上的方向上)。根据右手定律，流过导电路径131的电流151生成磁通量161，其贯穿电感器设备110中的磁芯材料120的相应第一部分。

如进一步示出的，电流152流经导电路径132(在向上的方向上)。根据右手定律，流过导电路径132的电流152生成磁通量162，其贯穿电感器设备110中的磁芯材料120的相应第二部分。

在一个实施例中，第一传导路径131磁耦合至第二传导路径132。

在一个实施例中，导电路径133为电流151和电流152的组合(诸如被传递到负载的电流)提供了返回路径。如图所示，导电路径133承载向下方向的电流153(来自负载的返回电流)。

通过限制性的示例实施例示出电流151、152和153的方向。注意到，电流151、152和153可以以任何方向流动。

依据进一步的实施例，电感器设备110的导磁性材料120可操作以限定(引导、承载、运送、局部化等)根据流过相应导电路径131和132的电流所生成的相应磁通量161和162。

例如，磁芯材料120至少临时存储根据流过第一导电路径131的电流151所生成的第一磁通量能量161(即，磁通量)；磁芯材料120存储根据流过第二导电路径132的电流152所生成的第二磁通量能量162(即，磁通量)；以此类推。

磁芯材料120的存在使得传导路径131成为第一感应路径，该第一感应路径穿过磁芯材料120从电感器设备110的第一端141(或朝向)延伸至电感器设备110的第二端142(或朝向)。

在其他的实施例中，第二导电路径132被制造为磁耦合至第一导电路径131，其中穿过第二导电路径132的第二电流152的流动感应了(经由磁通量的耦合)穿过第一导电路径131的电流151的流动。

注意到，电感器设备110中的第一导电路径131和第二导电路径132之间的耦合系数可以是任何适当的值。例如，在一个实施例中，第一导电路径131和第二导电路径132之间的电感耦合系数处于0.6和0.95之间。在其他的实施例中，第一传导路径131是磁耦合至第二传导路径132的网络。

在其他的实施例中，穿过电感器设备110的磁芯材料120的一个或多个导电路径131、132等(诸如柱、杆、弯曲表面等)中的每个导电路径，遵循从电感器设备110的第一端141至第二端142的相应非绕组路径。因此，易于制造如本文所描述的一个或多个导电路径131、132等。

如本文所描述的电感器设备提供了优于常规电感器设备的优点。例如，基于参数易于控制该电感器设备中的每个导电路径所提供的电感，该参数诸如：i)电感器设备110的第一端141到电感器设备110的第二端142之间的距离d，ii)磁芯材料120的磁磁导率，iii)并行连接的穿过电感器设备110的导电路径的数目，等等。如本文所描述的电感器设备110易于制造并且提供相对低的电感值用于任意电路中的应用。在一个实施例中，如本文进一步讨论的，电感器设备110适用于诸如功率转换器电路的堆叠电路中。

注意到，在一个实施例中，电感器设备110(诸如所谓的管芯(tubecore))基本上是利用垂直电流流动进行操作的低/扁平型耦合的电感器部件(包括一个或多个感应路径)。电感器设备110可以包括任何数目的导电路径(诸如2个或更多)。

图1D是图示根据本文实施例的连接电感器设备的感应路径(传导路径)的不同组合的示例图。

本文进一步的实施例包括将电感器设备110的第一导电路径和第二导电路径制造为并行连接，诸如由图1D中(电感器设备110的)实例化形式191所指示的。

本文进一步的实施例包括制造电感器设备110的第一导电路径和第二导电路径，使得导电路径131和132在第二端142处而非第一端进行连接，如由图1D中(电感器设备110的)实例化形式192所指示的。

本文进一步的实施例包括制造电感器设备110的第一导电路径131和第二导电路径132，使得导电路径131和132在第一端141处而非在第二端142处进行连接，如由图1D中(电感器设备110的)实例化形式193所指示的。

再次参考图1C，在一个实施例中，电流151和152可以被配置为以相同方向流过导电路径131和132(诸如从第一端141至第二端或者从第二端142到第一端)。

注意到，如本文进一步讨论的，导电路径131和132(诸如柱、杆等)可以以任何适当的方式来实现(诸如圆环、共中心或同心圆环结构等)。

在图1C的示例实施例中，多个导电路径131和132被磁芯材料120所围绕。每个传导路径可以经由该传导路径和磁芯材料120之间的一层绝缘材料而与磁芯材料120电隔离。

该磁芯材料120之外是返回路径或接地连接(诸如先前所讨论的导电路径133)。可以使该返回路径(导电路径133)直接接触磁芯材料120，或者可以使用绝缘材料层(并非磁芯材料120的一部分)将返回路径相对于磁芯材料120隔离开。

依据进一步的实施例，电感器设备110(管芯)的厚度d可以被调节以适应应用的需要。例如，改变厚度d使得与电感器设备110相关联的电感值发生变化。在一个实施例中，由于两个电流151和152在磁芯材料120中感应了围绕它们自身的相同通量定向，所以直接位于两个导电路径131和132之间的区域具有相反的通量。因此，这些区域中的通量在两个电流具有相同数值的情况下被消除，或者在电流并不相同的情况下至少减小。

图2是图示根据本文实施例的电感器设备的磁芯材料中的磁通量密度的俯视图(有限元法—FEM)仿真的示例图。

在该示例实施例中，该通量密度仿真假设导电路径131和导电路径132的并行连通，其中60Amp的电流通过每个导电路径。

磁芯材料120具有大约40的相对磁导率(μr)。进一步在该示例仿真实施例中，每个导电路径131和132的直径D为1.5mm(毫米)，电感器设备110的直径DT为10mm，电感器设备的厚度d(如图1A中的d，从第一端141到第二端142)为4mm。所得的与并行传导路径131和132相关联的电感大约为32nH(纳亨利)。

通常，区214和区215指示低通量密度，低通量密度指示出现在两个导电路径131和132之间的区中的通量消除。

更具体地，图2中的电感器设备的仿真指示阴影区211具有近似0.072Tesla的磁通量密度；阴影区212具有近似0.215Tesla的磁通量密度；区213具有近似0.310Tesla的磁通量密度；区214具有近似0.072Tesla的磁通量密度；区215具有近似0.010Tesla的磁通量密度；以此类推。

图3A是根据本文实施例的电感器设备(电感器组件)的示例俯视图。

该示例实施例图示了一种独特的感应路径布置，在该布置中，四个导电路径连接至开关电源(诸如降压转换器)的单个相位。在该示例实施例中，由于该四个导电路径(131、132、134和135)形成圆环，在该圆环中每个导电路径相互之间以及与中心310以相同距离间隔开，所以内核利用率更高并且通量消除被扩展至在电感器设备110的内核中心的更大区域。

图3B是图示根据本文实施例的图3A的电感器设备中的磁通量密度的示例图。

图3B中的图形360示出了如横截面350所指示的、跨电感器设备110(管芯)的横截面的磁通量密度。例如，在磁芯材料120中沿该横截面的磁通量密度在长度B-C、长度D-E和长度F-G之间大约为0。峰值磁通量密度出现在位置B和G附近，在距中心310的更远距离处逐渐减小。

四个导电路径131、132、134和135(而不是一个或两个导电路径)的存在允许更多电流的流动，减小了峰值磁通量的量。该仿真(通过电感器110-1中的导电路径的电流)假设两个相位的共用输出连接，其中每个电源相位中设置有两个导电路径。在该示例实施例中，每对导电路径(诸如132和135或者131和134)的有效电感大约为33nH，磁耦合系数为0.34。

图4是根据本文实施例的包括多个传导路径(感应路径)的电感器设备的示例俯视图。

电感器设备110-2的实施例包括24个导电路径(401,402,…424)。

导电路径的第一同心环441(以中心310作为中心)包括导电路径401、402、403、404、405、406、407、408、409、410、411、412、413、414、415和416。导电路径的第二同心环442(以中心310作为中心，并且与第一环421同心)包括导电路径417、418、419、420、421、422、423和424。

包括导电路径401、402、403、404、405、406、407、408、417、418、419和420的导电路径组451并行连接。包括导电路径409、410、411、412、413、414、415、416、421、422、423和424的导电路径组452并行连接。

在这种实例中，每个相位包括并行连接的12个导电路径(感应路径)。

这种实施例是有益的，这是因为磁通量已被整形使得更多内核区域经历了某种形式的通量消除，并不仅是在内核的中心310处，而且还在外环421中的导电路径之间。此外，与电感器设备110-2相关联的峰值通量也已显著减少从而降低内核损耗。该实施例的潜在缺陷在于，当在电感器设备110-2中实现更多导电路径时，有效电感变得更低。在这种情况下，所得的电感对于每个组451和452大约为9nH；第一组451和第二组452之间的磁耦合系数为0.27。

图5是图示根据本文实施例的电感器设备中的多个传导路径的俯视图。

图5中的电感器设备110-3的实例图示了一种布置，在该布置中，28个分离的导电路径被划分为4个不同的并行连接的传导路径的集合(PH1、PH2、PH3和PH4)。在一个实施例中，电感器设备110-3中的每个导电路径是如先前所讨论的从该电感器设备的第一端141延伸至第二端的非绕组感应路径。

例如，相位PH1包括(7个)并行连接的导电路径401、402、403、404、417、418和425。

相位PH2包括(7个)并行连接的导电路径405、406、407、408、419、420和426。

相位PH3包括(7个)并行连接的导电路径409、410、411、412、421、422和427。

相位PH4包括(7个)并行连接的导电路径412、413、414、415、423、424和428。

因此，图5中的电感器设备110-3示出了28个分离的导电路径的布置，这些导电路径从电感器设备110-3的第一端141穿过磁芯材料120行进至第二端142。电感器设备110-3的28个导电路径布置在围绕中心310的三个同心环中。该同心环包括圆环561、562和563。

如图所示，圆环561包括16个导电路径。

圆环562包括8个导电路径

圆环563包括4个导电路径。

电感器设备110-3的实现利用了具有非常有效的通量消除的整个内核。此外，峰值通量进一步被减小为331mT。这里，每个相位具有大约15nH的有效电感。相位之间的磁耦合系数为0.32。

图6是图示根据本文实施例的电感器设备中的弧形传导路径的示例俯视图。

如先前所讨论的柱形导电路径131、132等仅是一个示例实施例；本文的实施例也包括其它形状。

例如，由于通量整形，环形尤其在最大电流处理、峰值通量减少方面是最优的，并且具有进一步的优化。图6是图示开口环设计的示例图，在该开口环设计中，单个圆环在中间被切割为两个半导电路径环621和622(诸如每个相位一个导电路径)，每个导电路径621和622处理通过电感器设备110所传递的总电流的一半。

在该示例实施例中，圆环内(诸如导电路径621和导电路径622之内)的内核区域根本近乎于没有通量。然而，导电路径621和622的外边缘却经历非常高的峰值密度磁通量。在一个示例实施例中，开口环620的电感为38nH，导电路径621和导电路径622之间的耦合系数为0.57。

因此，在图6的实施例中，制造装置140制造如本文所描述的电感器设备110-4以包括第一开口环，该第一开口环包括第一弯曲金属材料层(诸如导电路径621)和第二弯曲金属材料层(诸如导电路径622)。

第一弯曲金属材料层(从图6中的电感器设备110-4的俯视图看)是第一导电路径621，该第一导电路径621穿过磁芯材料120，从电感器设备110-4的第一端141延伸至电感器设备110-4的第二端142。

第二弯曲金属材料层(从图6中的电感器设备110-4的俯视图看)是第二导电路径622，该第二导电路径622穿过磁芯材料120，从电感器设备110-4的第一端141延伸至电感器设备110-4的第二端142。

图7是图示在根据本文实施例的电感器设备中所设置的弧形传导路径的示例俯视图。

该示例实施例包括同心构造，该构造包括第一开口圆(导电路径721和722的俯视图)和开口环(导电路径731和732的俯视图)。

在一个实施例中，该半圆环的导电路径和上半部分或下半部分上的半圆形导电路径并行连接以形成一个相位。因此具有了两相位的电感器。

例如，本文的一个实施例包括将导电路径721和731并行连接而且将导电路径722和732并行连接。

因此，在其他的实施例中，制造装置140制造电感器设备110-5以包括第一导电路径731(第一弯曲金属材料层)和第二导电路径732(第二弯曲金属材料层)，该第一导电路径和第二导电路径穿过磁芯材料120从电感器设备110-5的第一端141延伸至第二端142。如图所示，制造装置140将第一弯曲金属材料层(诸如第一导电路径731)和第二弯曲金属材料层(诸如第二导电路径732)制造为第二开口材料环的一部分，该第二开口材料环相对于开口圆柱体同心设置，该开口圆柱体包括导电路径721(该开口圆柱体的第一半)和导电路径722(该开口圆柱体的第二半)。

在该示例实施例中，峰值通量减少，同时利用了大多数内核区域。然而，在一个非限制性示例实施例中，所得的每相位电感变得非常低而处于13nH并且耦合系数为0.73。

图8A是根据本文实施例的电感器设备的示例俯视图。

本文的实施例可以包括分析通量密度。基于安培法则，可以针对图8A的电感器设备得出以下等式：

其中α定义了描述具有内核分段的B场下降的不等式因数；其中I1是穿过A1(由诸如铜的金属所制造的导电路径)的电流；其中I2是穿过A2(由诸如铜的金属所制造的导电路径)的电流；其中μ是磁芯材料120的磁导率。此外，为了得出每个铜分段中的电流，根据铜面积总相位电流相对于总的铜面积而被划分为：

其中A_tot是(与导电路径831相关联的)总面积A1和(与导电路径832相关联的)面积A2，并且其中电流可以被表达为半径的函数。在接下来的步骤中，可以求解该等式以求出半径。

该设计逻辑可以进一步被用来将电感向上推至期望值；这可以通过调节环形导电路径的厚度，增加导电路径的圆环数量等来实现。

图8B是图示在根据本文实施例的图8A的电感器设备中的通量密度的示例图。

图形850图示了跨电感器设备110-6的横截面850的磁通量密度。如图形860中所示，电感器设备110-6的磁通量密度在半径r1i附近处于峰值，磁通量密度在r1i和r1o之间逐渐减小。电感器设备110-6的磁通量密度在半径r2i附近处于峰值，磁通量密度在r2i和r2o之间逐渐减小。

图9A是图示在根据本文实施例的电感器设备中设置的弧形传导路径(感应路径)的示例图。

电感器设备110-7是改进的设计，其中每相位电感为35nH，而磁通量密度针对每个导电路径是相等的(<400mT)。开口圆(导电路径941和导电路径942)之间的中心310中的内核空间完全被通量消除，并且圆环(诸如导电路径921、922、923和924)之间的内核区域处的通量密度明显减小。在该示例实施例中，导电路径之间的磁耦合系数为0.74。

因此，本文进一步的实施例包括将一个或多个导电路径(诸如导电路径941和942)磁芯材料120制造为圆柱形或半圆柱形。磁芯材料120包围这些导电路径。

因此，在该实施例中，制造装置140制造电感器设备110-7以包括导电路径921和922的第一集合，该导电路径921和922设置为形成第一非连续环；第一集合中的导电路径921和922中的每个导电路径从电感器设备110-7的第一轴端延伸至电感器设备110-7的第二轴端。

制造装置140进一步制造电感器设备110-7以包括导电路径931和932的第二集合，该导电路径931和932设置在围绕中心310的第二非连续环中。以与先前所讨论的相似方式，第二集合中的导电路径931和932中的每个导电路径从电感器设备110-7的第一轴端延伸至电感器设备110-7的第二轴端。在一个实施例中，导电路径921和922的第一非连续环相对于导电路径931和932的第二非连续环是同心的。导电路径941和942中的每个导电路径是半圆柱形。

图9B是图示在根据本文实施例的图9A的电感器设备中的磁通量密度的示例图。

如图形960中所示，磁通量密度的大小沿着电感器设备110-7的横截面950发生变化。

图10A是图示在根据本文实施例的电感器设备中设置的弧形传导路径(感应路径)的示例图。

如图10A中所示，可以通过进一步减少峰值通量并降低耦合因数，来进一步改进图9A中的电感器设备110-7。这通过分割为开口环(弧形导电路径1021、1022、1031和1032)来实现。经由电感器设备110-8，峰值通量被进一步减小至340mT以下，同时保持类似的每相位电感值32nH(如先前关于电感器设备110-7所讨论的)，电感器设备110-8的相位间耦合系数也被减小为0.57。

因此，在该示例实施例中，制造装置140制造电感器设备110-8以包括导电路径1021和1022的第一集合，该导电路径1021和1022设置在电感器设备110-8中以形成第一非连续环(开口环)；第一集合中的导电路径1021和1022中的每个导电路径从电感器设备110-8的第一端141延伸至电感器设备110-8的第二端142。

附加地，制造装置140制造电感器设备110-8以包括导电路径1031和1032的第二集合，该导电路径1031和1032设置在电感器设备110-8中以形成与第一圆环(导电路径1021和1022)同心的第二非连续环(开口环)；第二集合中的导电路径1031和1032中的每个导电路径从电感器设备110-8的第一轴端(141)延伸至电感器设备110-8的第二轴端(142)。

在一个实施例中，导电路径1021和1022的第一非连续环相对于导电路径1031和1032的第二非连续环是同心的。

制造装置140进一步制造电感器设备110-8以包括导电路径1041和1042。导电路径1041和1042中的每个导电路径从电感器设备110-8的第一端141延伸至电感器设备110-8的第二端142。

图10B是图示在根据本文实施例的图10A的电感器设备中的磁通量密度的示例图。

如图形1060中所示，磁通量密度的大小沿着电感器设备110-8的横截面1050发生变化。

图11是图示根据本文实施例的多个传导路径的逻辑和/或实体连通和相对应的磁耦合的示例图。

在该示例实施例中，基于电感器设备110-8的实现，导电路径1021、1031和1041中的每个导电路径并行连接以创建单个等效电感器La。导电路径1022、1032和1042中的每个导电路径并行连接以创建单个等效电感器Lb。与电感器La和电感器Lb相关联的输出端(第二端142)电连接。

一个或多个导电路径的连通可以以任何适当方式来实现。例如，电感器设备110中的导电路径的端部可以由连线、迹线、金属片等制造。

图12是图示在根据本文实施例的电源中的电路部件的连通的示例图。

在该非限制性的示例实施例中，电源1200包括控制器120以及多个相位221和222，该多个相位共同生成相应输出电压123(输出电流)以对负载118供电。负载118可以是能够位于独立电路板上的任何适当电路，诸如CPU(中央处理器)、GPU和ASIC(诸如包括一个或多个人工智能加速器的ASIC)，等等。

注意到，电源1200可以包括任何数目的相位。若需要，相位可以被划分使得第一相位221独立于对第二负载供电的第二相位，来对第一负载进行供电。

如操作相位221和相位222的组合以对相同负载118供电的示例实施例中所示，相位221包括开关QA1、开关QB1和感应路径1231。相位222包括开关QA2、开关QB2和感应路径1232。

进一步在该示例实施例中，电压源120-1向开关QA1(诸如高侧开关)和开关QB1(诸如低侧开关)的串联组合供应电压V1(诸如6VDC或任何适当电压)。

在一个实施例中，开关QA1和QB1的组合以及感应路径1231(导电路径)根据降压转换器拓扑进行操作，以产生输出电压123。

进一步在该示例实施例中，注意到，开关QA1的漏极节点(D)被连接以接收由电压源120-1提供的电压V1。开关QA1的源极节点(S)耦合至开关QA1的漏极节点(D)以及感应路径1231的输入节点。开关QB1的源极节点耦合至地。感应路径1231的输出节点耦合至负载118。

又进一步地在该示例实施例中，相位222的开关QA2的漏极节点被连接以接收由电压源120-1提供的电压V1。开关QA2的源极节点(S)耦合至开关QB2的漏极节点(D)以及感应路径1232的输入节点。开关QB2的源极节点耦合至地。感应路径1232的输出节点耦合至负载118。

如先前所讨论的，相位221和222的组合产生对负载118供电的输出电压123。也就是说，感应路径1231产生输出电压123；感应路径1232产生输出电压123。

在操作期间，如图所示，控制器1240产生控制信号105(诸如控制信号A1和控制信号B1)以控制相应开关QA1和QB1的状态。例如，控制器1240所产生的控制信号A1驱动并控制开关QA1的栅极节点；控制器1240所产生的控制信号B1驱动并控制开关QB1的栅极节点。

附加地，控制器1240产生控制信号A2和B2以控制开关QA2和QB2的状态。例如，控制器1240所产生的控制信号A2驱动并控制开关QA2的栅极节点；控制器1240所产生的控制信号B2驱动并控制开关QB2的栅极节点。

在一个实施例中，控制器1240控制相位221和222以相对于彼此成180度相位差。

如关于降压转换器已知的，在相位221中，当开关QB1被停用(OFF)时，将高侧开关QA1激活为ON状态，从而将输入电压V1耦合至感应路径1231的输入，这导致感应路径1231提供至负载118的电流量增加。相反地，在开关QA1被停用(OFF)时，将低侧开关QB1激活为ON状态，从而将接地基准电压耦合至感应路径1231的输入，这导致感应路径1231提供至负载118的电流量减少。控制器1240监视输出电压123的幅度并且控制开关QA1和QB1使得输出电压123处于期望的电压范围之内。

在相位222中，以类似的方式，在开关QB2被停用(OFF)时，将高侧开关QA2激活为ON状态，从而将输入电压V1耦合至感应路径1232的输入，这导致感应路径1232提供至负载118的电流量增加。相反地，低侧开关QB2在开关QA2被停用(OFF)的同时被激活为ON状态将接地基准电压耦合至感应路径1232的输入，这导致感应路径1232提供至负载118的电流量减少。控制器1240监视输出电压123的大小并且控制开关QA2和QB2，使得输出电压123处于期望的电压范围之内。

图13是图示根据本文实施例的以垂直堆叠所例示的图12的多相位电源的示例侧视图。

该示例实施例中的电源1200支持垂直功率流。例如，衬底1205以及诸如V1的相对应的一个或多个电源向电源堆叠组件1300供应功率，该电源堆叠组件1300进而对动态负载118供电。通过电源堆叠组件1300运送的接地基准(GND)提供了基准电压，并且为通过堆叠被运送至负载118的电流提供了返回路径。

在一个实施例中，衬底1205是电路板(诸如独立板、主板、用于耦合至主板的独立板，等等)。包括一个或多个电感器设备的电源堆叠组件1300耦合至衬底1205。如先前所讨论的，负载118可以是任何适当的电路，诸如CPU(中央处理器)、GPU和ASIC(诸如包括人工智能加速器的那些ASIC)，该电路可以位于独立电路板上。

注意到，电源堆叠组件1300中的电感器设备可以以如本文所描述的任何适当方式来例示。在该非限制性的示例实施例中，电源堆叠组件1300包括图1A中的电感器设备110。电源堆叠组件1300可以被配置为包括如本文所描述的任何电感器设备110。

进一步地在该示例实施例中，制造装置140经由多个部件的堆叠来制造电源堆叠组件1300(诸如DC-DC功率转换器)，该多个部件包括第一功率接口1301、开关层1310中的一个或多个开关、连通层1320、一个或多个电感器组件(诸如包括电感器设备110)和第二功率接口1302。

制造装置140进一步将第一功率接口1301设置在该堆叠(部件的电源堆叠组件1300)的基座处。电源堆叠组件1300的基座(诸如功率接口1301)将电源堆叠组件1300耦合至衬底1205。

在一个实施例中，制造装置140将电容器1221和1222设置在电源堆叠组件1300的包括功率接口1301的层中。

再进一步地，在制造电源堆叠组件1300时，制造装置140将电源堆叠组件1300中诸如QA1、QB1、QA2和QB2的多个开关耦合至第一功率接口1301。第一功率接口1301以及去往衬底1205的对应连通使得开关QA1、QB1、QA2和QB2能够从衬底1205接收诸如功率输入的功率，该功率输入诸如输入电压V1和GND基准电压。衬底1205上的一个或多个迹线、功率层等将电压从电压源(或电源)提供或运送至电源堆叠组件1300的功率接口1301。

如先前所讨论的，控制器1240生成控制信号105以控制电源堆叠组件1300中相应的开关QA1、QB1、QA2和QB2。制造装置140以任何适当的方式在控制器1240和开关QA1、QB1、QA2和QB2之间提供连通，以运送相应信号105。

在开关层1310中的开关的顶端，制造装置140进一步制造电源堆叠组件1300以包括如本文所描述的一个或多个电感器设备。此外，经由连通层1320，制造装置140进一步将开关QA1、QB1、QA2和QB2连接至一个或多个电感器设备110。

更具体地，在该示例实施例中，制造装置140将开关QB1的源极节点(S)连接至功率接口1301中的接地基准节点1210-1。注意到，接地基准节点1210-1经由L形接地节点1210-1(该L形接地节点连接至接地电压基准)从衬底1205延伸至动态负载118。制造装置140将开关QB1的漏极节点(D)连接至(诸如由金属制造的)节点1321，该节点1321电连接至感应路径1231(诸如导电路径131的例示)的第一端141。因此，经由连通层1320，制造装置将开关QB1的漏极节点连接至电感器设备110的感应路径1231。

制造装置140将开关QA1的漏极节点(D)连接至第一功率接口1301的电压源节点1220(该电压源节点电连接至输入电压V1)。制造装置140将开关QA1的源极节点(S)连接至节点1321，如先前所讨论的，节点1321电连接至感应路径1231(诸如导电路径131的例示)的第一端141。因此，经由连通层1320和相对应的节点1321，开关QA1的源极节点连接至电感器设备110的感应路径1231。

如进一步示出的，制造装置140将开关QB2的源极节点(S)连接至功率接口1301中的接地基准节点1210-2。接地基准节点1210-2经由L形接地节点1210-2(该L形接地节点连接至接地电压基准)从衬底1205延伸至动态负载118。制造装置140将开关QB2的漏极节点(D)连接至(诸如由金属制造的)节点1322，该节点1322电连接至感应路径1232(诸如导电路径132的例示)的第一端141。因此，经由连通层1320，制造装置将开关QB2的漏极节点连接至电感器设备110的感应路径1232。

注意到，虽然节点1210-1和1210-2中的每个节点从电源堆叠组件1300的侧视图看上去都是L形，但是在一个实施例中，节点1210(以类似于如先前所讨论的导电路径133的方式)围绕电源堆叠组件1300的外表面圆周地延伸。

如进一步示出的，制造装置140将开关QA2的漏极节点(D)连接至功率接口1301中的电压源节点1220(该电压源节点电连接至输入电压V1)。制造装置140将开关QA2的源极节点(S)连接至节点1322，该节点1322电连接至感应路径1232(导电路径132的例示)的第一轴端141。因此，经由连通层1320和相对应的节点1322，开关QA2的源极节点连接至电感器设备110的感应路径1232。

因此，制造装置140将电源堆叠组件1300中的一个或多个开关(诸如QA1、QB1、QA2和QB2)设置在第一功率接口1301和电感器设备110之间。

在一个非限制性的示例实施例中，电源堆叠组件1300中的一个或多个开关QA1、QB1、QA2和QB2中的每个开关是设置在第一功率接口1301和电感器设备110之间的垂直场效应晶体管。然而，附加地或备选地，注意到，一个或多个开关QA1、QB1、QA2和QB2可以是任何适当类型的开关，该开关诸如垂直或横向场效应晶体管、双极结型晶体管等。横向FET也是可以的，但是出于将电流回路最小化的倒装法(flip chip method)，垂直FET是用于该构思的理想选择。

如先前所讨论的，制造装置140制造电源堆叠组件1300以包括一个或多个电感器设备110。在该示例实施例中，该制造装置将电源堆叠组件1300中的多个感应路径设置在多个开关QA1、QB1、QA2和QB2与第二功率接口1302之间。

依据进一步的实施例，注意到，多个感应路径1231和1232的制造包括：制造多个感应路径以包括第一感应路径1231和第二感应路径1232，该第一感应路径1231和第二感应路径1232穿过电感器设备110的磁芯材料120，在连通层1320和功率接口1302之间延伸。在一个实施例中，制造装置140制造电感器设备110以包括：i)磁芯材料120，该磁芯材料是导磁性的铁磁材料，ii)第一感应路径1231，该第一感应路径1231穿过磁芯材料120从电感器设备110的第一轴端延伸至电感器设备110的第二轴端，iii)第二感应路径1232，该第二感应路径1232穿过磁芯材料120从电感器设备110的第一轴端延伸至电感器设备110的第二轴端。

再进一步地在该示例实施例中，第一感应路径1231被设置在电源堆叠组件1300(功率转换器电路)的第一相位221(图12)中；第二感应路径1232设置在电源堆叠组件1300(功率转换器电路)的第二相位222(图12)中。在功率转换器(电源堆叠组件1300)的操作期间，并行设置的第一相位221和第二相位222的组合产生输出电压123。若需要，控制器1240也可以被制造到电源堆叠组件1300之中。

在一个实施例中，一个或多个感应路径1231和1232中的每个感应路径是相应的非绕组路径，该非绕组路径从堆叠中的包括多个开关QA1、QB1、QA2和QB2的第一层(诸如开关层1310)延伸至堆叠中的包括第二功率接口1302的第二层。

注意到，本文进一步的实施例包括将电感器设备110中的多个感应路径并行连接以减小相应感应路径的电感。如本文所描述的，可以将电感器设备110中的任何数目的感应路径并行连接，以提供期望的整体电感。因此，除了控制诸如磁芯材料120的磁导率、电感器设备110中的每个非绕组导电路径(诸如直线或直接路径)的(在第一端141和第二端142之间的)相应长度之类的参数，本文的实施例进一步包括将多个感应路径并行连接以控制相应电感器设备110所提供的电感的大小。

如进一步示出的，制造装置140将电源堆叠组件1200中的电感器设备110设置在开关层1310的多个开关(QA1、QB1、QA2和QB2)与第二功率接口1302之间。

更具体地，制造装置140产生电源堆叠组件1300以包括第二功率接口1302。在一个实施例中，制造装置140将电感器设备110的输出轴端和相对应节点连接至第二功率接口1302。第二功率接口1302可操作以接收电感器设备110所产生的输出电压123，并且将输出电压123输出至负载118。制造装置140将感应路径1231和感应路径1232两者的输出节点耦合至输出电压节点1331(诸如，诸如金属的材料层)。因此，输出电压节点1331电连接至相应感应路径1231和1232的输出。

在一个实施例中，动态负载118的一个或多个节点或管脚、焊盘等耦合至输出电压节点1331。例如，电源堆叠组件1200的输出电压节点1331将感应路径1231和1232中的每个感应路径所产生的输出电压123运送至负载118的一个或多个节点、管脚、焊盘等。

因此，经由切换在接地电压和输入电压V1之间的感应路径，感应路径1231和1232的组合共同产生输出电压123以对负载118供电。

如先前所讨论的，电源堆叠组件1300进一步包括接地节点1210-1和1210-2(诸如第三导电路径133的例示)。在一个实施例中，电感器设备110的导电路径133的例示(诸如接地节点1210-1、1210-2等)提供相对于电源堆叠组件1300的周边电磁屏蔽，防止或减少了进入到周围环境之中的相对应的辐射发射。

在其他的实施例中，制造装置140制造第一功率接口1301以包括第一接触元件，该第一接触元件可操作以在电源堆叠组件1300的基座处将第一功率接口1301连接至主衬底1205。该制造装置制造第二功率接口1302以包括第二接触元件，该第二接触元件可操作以将动态负载118附接至电源堆叠组件1300。

注意到，电源堆叠组件1200被制造为进一步包括第一电容器1221、1222等，从而在输入电压节点1220(第一导电路径，用于将输入电压V1供应至电源堆叠组件1300)与接地节点1210-1和1210-2(诸如第二导电路径，用于在接地基准电压供应至电源堆叠组件1300)之间提供连通。

制造装置140进一步将输出电压节点1331(诸如另一个导电路径)设置在电源堆叠组件1302的包括第二功率接口1302的层中。如先前所讨论的，输出电压节点1331(诸如金属层)可操作以将输出电压123运送至动态负载118。

依据进一步的实施例，制造装置140制造电源堆叠组件1300以包括第二电容器(1391、1392等)，该第二电容器连接在输出电压节点1331和相应接地节点1210之间。更具体地，电容器1391耦合在输出电压节点1331和接地节点1210-1之间；电容器1392耦合在输出电压节点1331和接地节点1210-2之间。

如先前所讨论的，节点1210可以是包围电感器设备110和/或电源堆叠组件1300的连续周边屏蔽。

本文进一步的实施例包括将动态负载118附接至第二功率接口1302。因此，动态负载118被附接在电源堆叠组件1300的顶端。

如本文所描述的电源堆叠组件1300(诸如垂直堆叠部件的组件)提供了优于常规功率转换器的优点。例如，如本文所描述的电源堆叠组件1300在组件中提供了新颖的部件连通(诸如经由堆叠)，这导致了在转换功率并将功率传递至动态负载118时的更短电路路径和更低损耗。

如先前参考图12所讨论的，在操作期间，电感器设备110与相对应的感应路径1231和1232可操作以基于所接收到的功率(由输入电压V1供应的电流)产生输出电压123。换句话说，电源堆叠组件1300以及相对应的制造的部件堆叠(诸如第一功率接口1301、一个或多个开关QA1、QB1、QA2和QB2、电感器设备110、第二功率接口1302)是功率转换器，该功率转换器可操作以将在第一功率接口1301处接收的输入电压V1(诸如DC电压)转换为从第二功率接口1302输出到动态负载110的输出电压123(诸如DC电压)。

本文进一步的实施例包括系统的制造。例如，本文的实施例包括制造装置130。制造装置140容纳诸如电路板的衬底1205；制造装置140将部件堆叠(诸如电源堆叠组件1300)的基座(诸如接口1301)附接至该电路板。如先前所讨论的，该部件堆叠(电源堆叠组件1300)可操作以生成输出电压123以对负载118供电。负载118被附接至该电路板，或者负载118被附接在电源堆叠组件1300的顶端。

进一步地，如先前所讨论的，负载118可以是任何适当的电路，诸如CPU(中央处理器)、GPU和ASIC(诸如包括人工智能加速器的那些ASIC)，该电路可以位于独立电路板上。

图14是图示在根据本文实施例的电源中的电路部件的连通的示例图。

在该示例实施例中，开关电源相位221包括开关QA1、开关QB1和感应路径151。电压源120-1将电压V1(诸如6VDC或任何适当电压)供应至开关QA1(诸如高侧开关)和开关QB1(诸如低侧开关)的串联组合。

在一个实施例中，开关QA1和QB1的组合以及感应路径1431(导电路径)是降压转换器。

如在该示例实施例中进一步示出的，开关QA1的漏极被连接以接收电压源120-1所提供的电压V1。开关QA1的源极节点(S)耦合至开关QB1的漏极节点(D)以及感应路径1431的输入节点。开关QB1的源极节点(S)耦合至接地端。该感应路径的输出节点耦合至负载118。

在操作期间，控制器1440产生控制信号111(诸如控制信号A1和控制信号B1)以控制开关QA1和QB1。例如，控制器1440所产生的控制信号A1驱动并控制开关QA1的栅极节点(G)；控制器1440所产生的控制信号B1驱动并控制开关QB1的栅极节点(G)。

进一步地在该示例实施例中，斜坡升压器122-1(电路)包括诸如被配置为全桥电路的开关Q1、Q2、Q3和Q4。

电压源120-2将电压V2(诸如12VDC或任何适当电压)供应至开关Q1、Q2、Q3和Q4的全桥电路。将开关Q1和开关Q2的第一串联组合，与开关Q3和开关Q4的第二串联组合并行设置。

开关Q1的漏极节点(D)被连接以接收电压源120-2所提供的电压V2。开关Q1的源极节点(S)耦合至开关Q2的漏极节点(D)以及电感器设备(诸如导电路径1432)(Ls)的输入节点。开关Q2的源极节点(S)耦合至地。

如进一步示出的，开关Q3的漏极节点(D)被连接以接收电压源120-2所提供的电压V2。开关Q3的源极节点(S)耦合至开关Q4的漏极节点(D)以及绕组152(Ls)的输出节点。开关Q4的源极节点(S)耦合至地。

在操作期间，控制器1440产生控制信号111(诸如控制信号SIG1、控制信号SIG2、控制信号SIG3和控制信号SIG4)。控制信号SIG1控制开关Q1的栅极(G)；控制信号SIG2控制开关Q2的栅极(G)；控制信号SIG3控制开关Q3的栅极(G)；控制信号SIG4控制开关Q4的栅极(G)。被施加到相对应栅极的逻辑高电压接通相应开关(漏极和源极节点之间的低电阻路径)。被施加到相对应栅极的逻辑低电压关断相应开关(其中防止电流流过相应开关)。

在该示例实施例中，如先前所讨论的，电路122-1(诸如斜坡升压器)是全桥布置(诸如开关Q1、Q2、Q3和Q4的桥配置)，以用于如本文进一步讨论的正负di/dt(倾斜上升和下降)两者以及相对于穿过感应路径151的电流的调制。

在一个实施例中，当感应路径1431必须将电流(正或负)中的快速变化提供到负载118，以将输出电压123的幅度保持在调节之内时，控制器1240可以被配置为激活斜坡升压器电路122-1中的成对的开关，从而将适当的电流量提供到动态负载118。

更具体地，为了提供去往动态负载118的输出电流的升高而作为对感应路径1431所能够提供的电流量的补充，控制器1440：i)激活QA1并且将开关QB1停用；ii)激活开关Q1和Q4并且将开关Q2和Q3停用。穿过感应路径1432的电流152生成耦合至感应路径1431的磁通量(磁能量)，从而增大了感应路径1431供应至负载118的相应输出电流。

相反地，为了提供被供应到动态负载118的输出电流的快速减少，控制器144：i)将QA1停用并且激活开关QB1；ii)将开关Q1和Q4停用并且激活开关Q2和Q3。穿过感应路径1432的(负)电流152导致生成耦合至感应路径1431的磁通量(磁能量)，从而减小了从感应路径1431供应至负载118的相应输出电流。换句话说，控制器1440控制斜坡升压器122-1中的开关以减小从相应路径1431去往负载118的输出电流。

进一步注意到，本文的实施例包括将电源1400制造为(如图15所示的)电源堆叠组件以包括多个感应路径，该多个感应路径包括第一感应路径1431和第二感应路径1432：第一感应路径1431设置在功率转换器的相位中，第二感应路径1432磁耦合至第一感应路径1431以对第一感应路径1431施加磁能量调节(提供电压/电流输出升高和降低能力)。在这种实例中，相位221和来自第二感应路径1432的输入(诸如磁能量调节，正或负)的组合可操作以产生输出电压123的调整并且将该调整保持在期望的范围内。

注意到，与示例电源(斜坡升压器122-1和相位221)相关联的操作功能的附加细节在提交的案卷编号2019P51049US的相关申请中讨论，该申请的全部教导通过引用并入本文。

图15是图示在根据本文实施例的支持垂直功率流的图14中的电源的示例侧视图。

该示例实施例中的(与电源1400相关联的)电源堆叠组件1500支持垂直功率流。例如，衬底1205以及诸如V1(电压源120-1)和V2(电压源120-2)的相对应的一个或多个电源，向电源堆叠组件1500提供功率，该电源堆叠组件1500进而对动态负载118供电。

经电源堆叠组件1500运送或耦合的接地基准(GND)提供了基准电压，并且为通过电源堆叠组件1500被运送至负载118的电流提供了返回路径。

注意到，电源堆叠组件1500中的电感器设备110可以以如本文所描述的任意适当方式来例示。在非限制的示例实施例中，电源堆叠组件1500包括图10A中的电感器设备110-8。

进一步地在该示例实施例中，制造装置140经由多个部件的堆叠来制造电源堆叠组件1500(诸如DC-DC功率转换器)，多个部件包括第一功率接口1501、开关层1510中的一个或多个开关、连通层1520、一个或多个电感器组件(诸如包括电感器设备110-8)和第二功率接口1502。

制造装置140进一步将第一功率接口150设置在堆叠(部件的电源堆叠组件1500)的基座处。电源堆叠组件1500的基座(诸如功率接口1501)将电源堆叠组件1500耦合至衬底1205。

在一个实施例中，制造装置140将电容器1221设置在电源堆叠组件1500的包括功率接口1501的层中。电容器1221设置在电压V1(1220)和接地基准1210-1之间。

再进一步地，在制造电源堆叠组件1500时，制造装置140将电源堆叠组件1500中诸如开关QA1、QB1、Q1、Q2、Q3和Q4的多个开关电耦合至第一功率接口1501。

第一功率接口1501和去往衬底1205的对应连通使得开关QA1、QB1、Q1、Q2、Q3和Q4能够诸如经由输入电压V1、V2和GND基准电压从衬底1205接收功率。衬底1205上的一个或多个迹线、功率层等将电压从电压源(或电源)提供或运送至电源堆叠组件1500的功率接口1501。

如先前所讨论的，控制器1240生成控制信号105以控制电源堆叠组件1500中相应的开关QA1、QB1、Q1、Q2、Q3和Q4。制造装置140以任何适当的方式在控制器1240和开关QA1、QB1、Q1、Q2、Q3和Q4之间提供连通，用于传递相应信号105。

如进一步示出的，在开关层1510中的开关QA1、QB1、Q1、Q2、Q3和Q4的顶端，制造装置140进一步制造电源堆叠组件1500以包括如本文所描述的一个或多个电感器设备(诸如电感器设备110的任何例示)。附加地，经由连通层1520，制造装置140进一步将开关QA1、QB1、Q1、Q2、Q3和Q4连接至一个或多个电感器设备110。

更具体地，在该示例实施例中，制造装置140将开关QB1的源极节点(S)连接至功率接口1501中的接地基准节点1210-1。

注意到，接地基准节点1210-1经由L形(从侧视图看)接地节点1210-1(该接地节点连接至接地电压基准)从衬底1205延伸至动态负载118。制造装置140将开关QB1的漏极节点(D)连接至(诸如由金属制造的)节点1521，该节点1521电连接至感应路径1431-1、1431-2和1431-3(这些感应路径经由并行连接共同表示图14中的感应路径1431)的第一端141。

因此，经由连通层1320和相对应的节点1521，制造装置140将开关QB1的漏极节点连接至电感器设备110-8的感应路径1431(感应路径1431-1、1431-2和1431-3的并行连接)。

制造装置140附加地将开关QA1的漏极节点(D)连接至第一功率接口1501的电压源节点1220(该电压源节点电连接至输入电压V1)。制造装置140将开关QA1的源极节点(S)连接至节点1521，如先前所讨论的，该节点1521电连接至感应路径1431(感应路径1431-1、1431-2和1431-3的并行连接)的第一轴端141。

因此，经由连通层1520和相对应的节点1521，开关QA1的源极节点也被连接至电感器设备110的感应路径1431。

如进一步示出的，制造装置140将开关Q1的漏极节点(D)连接至(诸如由金属制造的)节点1519，该节点1519电连接至电压源V2。制造装置140将开关Q1的源极节点(S)连接至连通层1520中的节点1522(金属或导电路径)。

制造装置140将开关Q2的源极节点(S)连接至节点1210-2(诸如由金属制造的)，该节点1210-2电连接至接地基准电压。制造装置140将开关Q2的漏极节点(D)连接至连通层1520中的节点1522(金属或导电路径)

因此，经由连通层1520和相对应的节点1522，制造装置140将开关Q1的源极节点和开关Q2的漏极节点连接至电感器设备110-8的感应路径1432(感应路径1432-1、1432-2和1432-3的并行连接)。

制造装置140将开关Q3的漏极节点(D)连接至(诸如由金属制造的)节点1519，该节点1519电连接至电压源V2。制造装置140将开关Q3的源极节点(S)连接至从层1502延伸至连通层1520的节点1532(金属或导电路径)。

制造装置140将开关Q4的源极节点(S)连接至(诸如由金属制造的)节点1210-3，该节点1210-3电连接至接地基准电压。制造装置140将开关Q4的漏极节点(D)连接至从层1502延伸至连通层1520的节点1532(金属或导电路径)。

因此，经由连通层1520和相对应的节点1532，制造装置140将开关Q3的源极节点和开关Q4的漏极节点连接至电感器设备110-8的感应路径1432(感应路径1432-1、1432-2和1432-3的并行连接)的轴端142。

如进一步示出的，接地基准节点1210-3经由L形(侧视图)接地基准节点1210-2(该接地基准节点连接至接地基准电压)从衬底1205延伸至动态负载118。

再次注意到，虽然节点1210-1和1210-3中的每个节点从电源堆叠组件1300的侧视图看上去都是L形，但是在一个实施例中，节点1210(以类似于如先前所讨论的导电路径133的方式)围绕电源堆叠组件1500的外表面圆周延伸。

因此，制造装置140将电源堆叠组件1500中的一个或多个开关(诸如开关QA1、QB1、Q1、Q2、Q3和Q4)设置在第一功率接口1301和电感器设备110之间。

在一个非限制性的示例实施例中，电源堆叠组件1500中的一个或多个开关QA1、QB1、Q1、Q2、Q3和Q4中的每个开关是设置在第一功率接口1501和电感器设备110-8之间的垂直场效应晶体管。然而，附加地或备选地，注意到，一个或多个开关QA1、QB1、Q1、Q2、Q3和Q4可以是任何适当类型的开关，诸如水平场效应晶体管、双极结型晶体管等。

如先前所讨论的，制造装置140制造电源堆叠组件1500以包括一个或多个电感器设备110。在该示例实施例中，制造装置140将电源堆叠组件1500中的多个感应路径1431设置在多个开关QA1、QB1、Q1、Q2、Q3和Q4与第二功率接口1502之间。

再进一步地在该示例实施例中，第一感应路径1431(1431-1、1431-2和1431-3的并行组合)设置在电源堆叠组件1500(功率转换器电路)的第一相位221(图14)中；第二感应路径1432设置在电源堆叠组件1500(功率转换器电路)的升压电路122-1(图14)中。在该功率转换器(电源堆叠组件1500)的操作期间，相位221和升压电路222的组合产生输出电压123。

注意到，若需要，控制器1440也可以被制造到电源堆叠组件1500之中。

在一个实施例中，一个或多个感应路径1431和1432中的每个感应路径是相应的非绕组路径，该非绕组路径从电源堆叠组件1500中的包括多个开关QA1、QB1、Q1、Q2、Q3和Q4的第一层(诸如开关层1510)延伸至电源堆叠组件1500中的包括第二功率接口1502的第二层。

注意到，本文进一步的实施例包括将电感器设备110-8中的多个感应路径1431-1、1431-2和1431-3并行连接以减小相应感应路径的电感。如本文所描述的，可以并行连接电感器设备110中任何数目的感应路径以提供期望的整体电感。

因此，除了控制诸如与电感器设备110-8相关联的磁芯材料120的磁导率、电感器设备110中的每个非绕组导电路径(诸如直线或直接路径)的(第一轴端141和第二轴端142之间的)相应长度之类的参数，本文的实施例进一步包括将多个感应路径并行连接以控制相应电感器设备110所提供的电感的大小。

制造装置140产生电源堆叠组件1500以包括第二功率接口1502。在一个实施例中，制造装置140将电感器设备110-8和相对应节点连接至第二功率接口1502。第二功率接口1502(和相对应节点1531)可操作以接收电感器设备110所产生的输出电压123，并且将该输出电压输出至负载118。因此，输出电压节点1531电连接至相应感应路径1431的输出。

在一个实施例中，动态负载118的一个或多个节点或管脚、焊盘等耦合至输出电压节点1531。例如，电源堆叠组件1500的输出电压节点1531将每个感应路径1431所产生的输出电压123运送至负载118的一个或多个节点、管脚、焊盘等。

因此，经由切换在接地电压和输入电压V1之间的感应路径1431，感应路径1431-1、1431-2和1431-3的组合共同产生输出电压123以通过节点1531对负载118供电。

在其他的实施例中，制造装置140制造第一功率接口1501以包括第一接触元件，该第一接触元件可操作以在电源堆叠组件1500的基座处将第一功率接口1501连接至主衬底1205。制造装置140制造第二功率接口1502以包括第二接触元件，该第二接触元件可操作以将动态负载118附接至电源堆叠组件1500的节点1531。

注意到，电源堆叠组件1500被制造为进一步包括一个或多个电容器1231，从而在输出电压123和接地基准电压之间提供连通。

本文进一步的实施例包括将动态负载118附接至第二功率接口1502。因此，动态负载118被附接在电源堆叠组件1500的顶端。

如本文所描述的电源堆叠组件1500(诸如垂直堆叠部件的组件)提供了优于常规功率转换器的优点。例如，如本文所描述的电源堆叠组件1500提供了组件中的新颖的部件连通(诸如经由堆叠)，这导致了在转换功率并将功率传递至动态负载118时的更短电路路径和更低损耗。

图21是图示根据本文实施例的电路组件的示例图。

如该示例实施例中所示，电路组件2100包括设置在中介层2110中的电源堆叠组件1300或电源堆叠组件1500。中介层2110提供了衬底2190和负载衬底2130(以及负载2120)之间的电路路径连通。

以如先前所讨论的方式，电源堆叠组件(1300或1500)从衬底2190接收输入电压(以及诸如地和/或V1、V2等的任何其它电压基准信号)。该电源堆叠组件(1300或1500)将该输入电压转换为输出电压123(和/或输出电流)，该输出电压123(和/或输出电流)对相应负载2120和/或设置在负载衬底2130上的其它电路部件进行供电。

在一个实施例中，衬底2190是印刷电路板(PCB)衬底，但是衬底2190可以是将插口2150(可选的)或中介层2110与衬底连接的任何适当部件。经由插入到插口2150之中，中介层2110与衬底2190进行通信。在没有插口2150的情况下，中介层2110直接连接至衬底2190。

图22是图示根据本文实施例的电路组件的示例图。

如该示例实施例中所示，电路组件2200包括设置在CPU(中央处理器)衬底2210中的电源堆叠组件1300或电源堆叠组件1500。在一个实施例中，该电源堆叠组件被集成到CPU衬底2210自身的层压部分之中。CPU衬底2210在衬底2290和负载2220(和连接至CPU衬底负载2120的其它部件)之间提供电路路径连通。

以如先前所讨论的方式，电源堆叠组件(1300或1500)从衬底2290接收输入电压(以及诸如接地和/或V1、V2等的任何其它电压基准信号)。该电源堆叠组件(1300或1500)将该输入电压转换为对相应负载2220和/或设置在负载CPU衬底2210上的其它电路部件进行供电的输出电压(和/或输出电流)。

在一个实施例中，衬底2290是印刷电路板(PCB)衬底，但是衬底2290可以是插口2250(可选的)或CPU衬底2210与之连接的任何适当部件。经由插入到插口2250之中，CPU衬底层2210和电源堆叠组件与衬底2290进行通信。在没有插口2250的情况下，CPU衬底2210直接连接至衬底2290。

图23是图示根据本文实施例的电路组件的示例图。

如该示例实施例中所示，电路组件2300包括设置在诸如电路板(诸如印刷电路板)的衬底2390中的电源堆叠组件1300或电源堆叠组件1500。

在一个实施例中，该电源堆叠组件被嵌入或被制造进衬底2390的开口中。换句话说，在一个实施例中，电源堆叠组件1300或1500(转换器单元)被制造(插入)到在CPU衬底2310之下的开口中。CPU衬底2310在衬底2390和负载2320(和/或连接至CPU衬底负载2310的其它部件)之间提供了电路路径连通。

以如先前所讨论的方式，电源堆叠组件(1300或1500)从衬底2390接收输入电压(以及诸如接地和/或V1、V2等的任何其它电压基准信号)。该电源堆叠组件(1300或1500)将该输入电压转换为输出电压(和/或输出电流)，该输出电压(和/或输出电流)对相应负载2320和/或设置在负载CPU衬底2310上的其它电路部件进行供电。

在一个实施例中，衬底2390是印刷电路板(PCB)衬底，但是衬底2390可以是将插口2350(可选的)或CPU衬底2310与衬底连接的任何适当部件。经由插入到插口2350之中，CPU衬底2310与衬底2390进行通信。在没有插口2350的情况下，CPU衬底2310直接连接至衬底2390。

图16是图示根据本文实施例的多级功率转换器电路和相对应的旁通电路的示例图。

在该示例实施例中，电压转换器1605(诸如开关式回路转换器或其它适当的功率转换器电路)基于输入电压V11，诸如经由逐步降压(step down)功能，得出输入电压V12。在一个实施例中，输入电压V11的幅度明显大于电压V12。

例如，作为非限制性的示例实施例，电压V11可以是6VDC，而输入电压V12是1.5VDC。在一个实施例中，控制器1240控制相位221和222中的开关以产生0.75VDC的输出电压123。因此，在一个实施例中，(从功率输入所得出的)中间总线电压V12是固定幅度，该固定幅度大约为输出电压123幅度的两倍。

附加地，在一个实施例中，多相降压转换器(相位221、222等)以大约50％的占空比进行操作，这为正向和负向负载变化提供了对称的表现。负载路径的阻抗被最小化。电感器L1和L2基本上充当进入到负载118之中的电流源。负载点118处的输出电容器C1可以被减小或完全消除。

备选地，依据进一步的实施例，功率转换器电路1605(分压器)向降压转换器提供幅度与输出电压123的幅度接近的电压。在这种实例中，降压转换器(相位221、222)以大约80％的占空比进行操作，这因此能够在功率提升模式中非常有效地使得电流斜向下降。在这种情况下，(如本文所描述的)斜坡升压器可以有助于以快速且有效的方式使得正向电流斜向上升。

在其他的实施例中，功率转换器电路1605向降压转换器提供了接近于输出电压123幅度的电压V2，其中在正常操作下，降压转换器以0.5和1之间的占空比进行操作。在功率提升模式中，功率转换器电路1605经由旁通电路1610而被旁路。如下文进一步讨论的，该降压转换器能够直接以中间总线电压V11进行操作。在这种实例中，并不需要斜坡升压器功能。

更具体地，在一个实施例中，根据负载条件，电源1600(电源1200加上旁通电路1610)可操作以基于两个电压V11或V12中的一个生成相应的输出电压123。

例如，在非瞬态条件期间，诸如当负载118消耗由输出电压123提供的相对恒定的电流量时，控制器1240产生控制信号BP1以将开关Q7停用；控制器1240产生控制信号BP2以激活开关Q8。在这种实例中，旁通电路1610将电压V12运送至开关QA1和QA2，在该条件器件，相位221和222基于输入电压V12产生输出电压。

相反地，在瞬态条件期间，诸如当负载118突然消耗由输出电压123提供的过电流时，控制器1240产生控制信号BP1以激活开关Q7；控制器1240产生控制信号BP2以将开关Q8停用。在这种实例中，旁通电路1610将电压V11(比电压V12更高的电压)运送至开关QA1和QA2，在该条件器件，相位221和222基于输入电压V11产生输出电压。

施加更高的电压提供了更快的电路响应。

图17是图示根据本文实施例的第一级功率转换器电路和相对应的旁通电路的示例图。

在该示例实施例中，电源1700包括由控制器1740控制的多相位转换器。以如先前所讨论的方式，经由控制器1740对开关QA1和QA2进行控制，以控制输出电压123从感应路径1431的生成。类似地，经由控制器1740对开关QA1和QA2进行控，以控制输出电压123从感应路径1433的生成。

电源1700进一步包括第一升压电路122-1和第二升压电路122-2，第一升压电路控制穿过感应路径1432的电流的幅度和方向；第二升压电路122-2控制穿过感应路径1434的电流的幅度和方向。以如先前所讨论的方式，升压器电路122-1和122-2中的每一个可操作以向相应的感应路径施加电流调节，从而将输出电压123保持在期望的范围内。

图18是图示根据本文实施例的可操作以执行一种或多种方法的示例计算机结构体系的示图。

如先前所讨论的，如本文所讨论的任何资源(诸如控制器1240、制造装置140等)都可以被配置为包括计算机处理器硬件和/或相对应的可执行指令，以实施如本文所讨论的不同操作。

如图所示，本示例的计算机系统1800包括互连1811，该互连1811耦合诸如非瞬态介质类型的计算机可读存储介质1812(该计算机可读存储介质可以是在其中可以存储和取回数字信息的任何适当类型的硬件存储介质)、处理器1813(计算机处理器硬件)、I/O接口1814和通信接口1817。

(多个)I/O接口1814支持与诸如键盘、显示屏、知识库等的外部硬件1899的连通。

计算机可读存储介质1812可以是诸如存储器、光学存储、硬盘、软盘等的任何硬件存储设备。在一个实施例中，计算机可读存储介质1812存储指令和/或数据。

如图所示，计算机可读存储介质1812可以利用制造装置应用140-1(例如，包括指令)而被编码，以实施如本文所讨论的任何操作。

在操作实施例期间，处理器1813经由使用互连1811访问计算机可读存储介质1812，以便启动、运行、执行、解释或以其它方式执行存储在计算机可读存储介质1812上的制造装置应用140-1中的指令。制造装置应用140-1的执行产生制造装置处理140-2以实施如本文所讨论的任何操作和/或处理。

本领域技术人员将会理解的是，计算机系统1800可以包括其它处理器和/或软件和硬件部件，诸如控制硬件资源的分配和使用以执行制造装置应用140-1的操作系统。

依据不同的实施例，注意到，计算机系统可以存在于任何各种类型的设备中，包括但并不局限于电源、开关电容器转换器、功率转换器、移动计算机、个人计算机系统、无线设备、无线接入点、基站、电话设备、台式计算机、膝上电脑、笔记本电脑、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、存储设备、消费者电子设备(诸如相机、摄录机、机顶盒、移动设备、视频游戏控制台、手持视频游戏设备)、外围设备(诸如交换机、调制解调器、路由器、机顶盒、内容管理设备、手持遥控设备)，任何类型的计算或电子设备，等等。计算机系统1850可以处于任何位置或者可以被包括在任何网络环境中的任何适当资源中，从而实施如本文所讨论的功能。

经由图19和20中的流程图来讨论如本文所描述的一种或多种资源所支持的功能。注意到，以下流程图中的步骤可以以任何适当的顺序来执行。

图19是图示根据本文实施例的示例方法的流程图1900。注意到，关于如上文所讨论的概念将有一些重叠。

在处理操作1910中，制造装置140容纳磁芯材料120。该磁芯材料120是导磁性材料。

在处理操作1920，在制造电感器设备110的进一步推进中，制造装置1400将一个或多个导电路径设置在磁芯材料120中。每个导电路径(诸如131、132等)穿过磁芯材料120从电感器设备110的第一轴端141(输入端)延伸(诸如轴向地)至电感器设备110的第二轴端142(输出端)。磁芯材料120可操作以限定从流经每个导电路径的电流中生成的相应磁通量。

图20是图示根据本文实施例的方法2000的示例图。注意到，关于如上文所讨论的概念将有一些重叠。

在处理操作2010中，制造装置140将第一功率接口设置在堆叠(诸如部件的功率转换器堆叠组件)的基座(第一层)。

在处理操作2020中，制造装置140将(设置在该堆叠的第二层的)多个开关电耦合至该第一功率接口以接收功率。

在处理操作2030中，制造装置140将(设置在该堆叠的第三层的)电感器设备电连接至该多个开关，该电感器设备可操作以基于所接收的功率产生输出电压。

在处理操作2040中，制造装置140将(设置在该堆叠的第四层的)第二功率接口电连接至该电感器设备，该第二功率接口可操作以接收并输出该电感器设备所产生的输出电压。

再次注意到，本文的技术非常适于在电感器和功率转换器应用中使用。然而，应当注意的是，本文的实施例并不局限于在这种应用中使用，并且本文所讨论的实施例也非常适用于其它应用。

虽然已经参考本发明的优选实施例特别示出并描述了本发明，但是本领域技术人员将要理解的是，可以在其中进行各种形式和细节的变化而并不脱离如所附权利要求限定的本申请的精神和范围。这种变化旨在由本申请的范围所覆盖。由此，以上对本申请实施例的描述并非旨在限制。相反，对本发明的任何限制都呈现在以下权利要求中。