[发明专利]集成电感器组件及相关系统和方法

说明书

一种开关功率转换器包括集成电感器组件、第一开关级和第二开关级。该集成电感器组件包括磁芯以及至少部分地布置在该磁芯中的第一绕组和第二绕组。该第二绕组通过该磁芯的分离部分与该第一绕组分离。该第一开关级被配置为使得从该第一开关级流向该第一绕组的第一电流感应流经该磁芯的分离部分的第一磁通量。该第二开关级被配置为使得从该第二开关级流向该第二绕组的第二电流感应流经该磁芯的分离部分的第二磁通量，该第二磁通量与该磁芯的分离部分中的第一磁通量相反。

背景技术

电感器是一种电磁设备，其与电流的平方成比例地储存能量。电感器通常用作开关功率转换器中的储能设备，包括但不限于降压转换器、升压转换器和降压-升压转换器。

发明内容

在第一方面，开关功率转换器包括集成电感器组件、第一开关级和第二开关级。该集成电感器组件包括：(a)磁芯；(b)第一绕组，该第一绕组至少部分地布置在该磁芯中，该第一绕组绕着沿该第一方向延伸的第一绕组轴线缠绕，以及(c)第二绕组，该第二绕组至少部分地布置在该磁芯中并且通过该磁芯的第一分离部分在第二方向上与该第一绕组分离。该第二方向与该第一方向正交，并且该第二绕组绕着沿该第一方向延伸的第二绕组轴线缠绕。该第一开关级被配置为在至少两个不同的功率节点之间重复地切换该第一绕组的端部，并且该第一开关级电耦合至该第一绕组的端部，使得从该第一开关级流向该第一绕组的端部的第一电流感应流经该磁芯的第一分离部分的第一磁通量。该第二开关级被配置为在至少两个不同功率节点之间重复地切换该第二绕组的端部。另外，该第二开关级电耦合至该第二绕组的端部，使得从该第二开关级流向该第二绕组的端部的第二电流感应流经该磁芯的第一分离部分的第二磁通量，该第二磁通量与流经该磁芯的第一分离部分的该第一磁通量相反。

在该第一方面的实施例中，如当沿该第一方向在截面上观察时看到的由该第一绕组包围的截面面积在该第二方向上具有第一宽度，并且该第二绕组在该第二方向上与该第一绕组分离不大于该第一宽度的一半的第一分离距离。

在该第一方面的另一个实施例中，如当沿该第一方向在截面上观察时看到的由该第二绕组包围的截面面积在该第二方向上具有基本上等于该第一宽度的第二宽度。

在该第一方面的另一个实施例中，(a)除了一个或多个完整的匝外，该第一绕组围绕该第一绕组轴线形成第一分数匝，(b)除了一个或多个完整的匝外，该第二绕组围绕该第二绕组轴线形成第二分数匝，(c)该第一分数匝位于该第一绕组在该第二方向上最靠近该第二绕组的部分中，以及(d)该第二分数匝位于该第二绕组在该第二方向上最靠近该第一绕组的部分中。

在该第一方面的另一个实施例中，该第一绕组轴线在该第二方向上偏离该第二绕组轴线。

在该第一方面的另一个实施例中，如当沿该第一方向在截面上观察时看到的，该第二绕组相对于该第一绕组旋转大致180度。

在该第一方面的另一个实施例中，该集成电感器组件进一步包括：(a)第三绕组，该第三绕组至少部分地布置在该磁芯中，该第三绕组绕着第三绕组轴线缠绕，以及(b)第四绕组，该第四绕组至少部分地布置在该磁芯中并且通过该磁芯的第二分离部分在该第二方向上与该第三绕组分离，该第四绕组绕着沿该第一方向延伸的第四绕组轴线缠绕。另外，在该实施例中，该开关功率转换器进一步包括第三开关级，该第三开关级被配置为在至少两个不同的功率节点之间重复地切换该第三绕组的端部，该第三开关级电耦合至该第三绕组的端部，使得从该第三开关级流向该第三绕组的端部的第三电流感应流经该磁芯的第二分离部分的第三磁通量。此外，在该实施例中，该开关功率转换器进一步包括第四开关级，该第四开关级被配置为在至少两个不同的功率节点之间重复地切换该第四绕组的端部，该第四开关级电耦合至该第四绕组的端部，使得从该第四开关级流向该第四绕组的端部的第四电流感应流经该磁芯的第二分离部分的第四磁通量，该第四磁通量与流经该磁芯的第二分离部分的第三磁通量相反。

在该第一方面的另一个实施例中，该第三绕组和该第四绕组中的每一个与该第一绕组和该第二绕组中的每一个分离，并且在该第二方向上。