CN105529157B - 紧凑的嵌入式隔离变压器装置和制造该装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种嵌入式变压器装置。变压器装置包括第一、第二和辅助绕组，通过将导电导通孔用导电迹线连接在一起而在绝缘基板中形成该第一、第二和辅助绕组。导电导通孔的位置被设置为最优化变压器的隔离特性，并且通过增大漏电感而降低变压器的耦合。因此，本发明提供输入侧绕组和输出侧绕组之间的更好隔离，并且允许在短路的情况下建立振荡LC电路，防止高电力在输入端子和输出端子之间传递，并且由此避免对所连接的电力部件造成损坏。

Description

紧凑的嵌入式隔离变压器装置和制造该装置的方法
技术领域
本申请涉及嵌入式磁性部件变压器装置，并且尤其涉及具有降低的耦合和改善的隔离性能的嵌入式磁性部件变压器装置。
背景技术
例如在US2011/0108317A1中已知的是提供小轮廓变压器和电感器，其中，磁性部件被嵌入在树脂基板中的空腔中，并且用于变压器或电感器的必要的输入和输出电连接形成在基板表面上。然后可以通过将阻焊层和电镀铜层添加到所述基板的顶表面和/或底表面来形成用于电源装置的印刷电路板(PCB)。然后该装置的必要的电子部件可以表面贴装在PCB上。
与传统的变压器相比，嵌入式设计允许构建明显地更薄和更紧凑的装置。这是期望的，因为典型地用于将变压器装置安装到例如电子装置的母板等的PCB上的可用空间是非常有限的。具有较小的占地面积的变压器部件因此使得更多的部件能够被安装在PCB上，或者使得PCB的整体尺寸以及因此整个装置的尺寸被减小。
当减小变压器装置的尺寸时，变压器绕组上的相邻线圈之间的间隙将可能被设置成更加彼此靠近，并且设置在变压器上的分开的绕组之间的间隙也将被减小。这样就降低了在使用期间在变压器中建立的磁场能够从变压器芯部中逸出的容易度，并且因此经由磁场在设置在芯部上的分开的绕组之间导致更强的耦合。减小相邻的线圈之间的间隙的另一后果是：在包含变压器绕组的相邻导电部件之间存在的电容增加。绕组之间的经由它们所产生的磁场而引起的增大的耦合，以及变压器上的增大的电容分布对于特定应用场合中的变压器而言是不期望的特性。
此外，减小变压器尺寸可能导致安全隐患，尤其是如果共享一个公共的变压器芯部的两个分开的绕组必须处理高电压的话。此种变压器典型地例如被用在电力电子应用中和电力变换技术中。在此情况下，绕组必须彼此电隔离。较小的变压器趋于降低电隔离绕组之间的距离，意味着电隔离对于由电弧引起的故障而言是不耐用的，并且降低了变压器绕组能够安全处理的最大电压。
通过如下的方式可以增大电隔离的安全等级：通过使用具有设置在不同的PCB层中的不同绕组的多层PCB装置，通过在变压器芯部上提供覆盖物，或者通过在绕组上涂覆保形涂料或者其他类型的诸如绝缘胶带等的绝缘材料。三重绝缘导线也可以被使用。然而，所有这些技术具有如下的缺点：嵌入式磁性部件变压器装置必须被制作得较大，从而将额外的PCB层或较厚的绝缘体容纳在绕组和/或芯部上。
因此，我们已经认识到，需要提供一种具有减小的线圈之间的耦合和改进的隔离特性的嵌入式变压器装置，并提供一种制造这种装置的方法。
发明内容
现在，将参考独立权利要求对本发明进行限定。有利的特征在从属权利要求中提出。
在本发明的第一方面中，提供一种嵌入式变压器装置，包括：绝缘基板，所述绝缘基板具有第一侧表面和与第一侧表面相反的第二侧表面，所述第一侧表面和所述第二侧表面形成所述绝缘基板的相应的上表面和下表面，所述绝缘基板中具有空腔，所述空腔具有内周缘和外周缘；磁芯，所述磁芯被容纳在空腔中并且具有第一区段和与所述第一区段分开的第二区段；第一电绕组，所述第一电绕组贯穿绝缘基板的第一区域并且围绕磁芯的第一区段设置；以及第二电绕组，所述第二电绕组贯穿绝缘基板的与所述第一区域分开的第二区域并且围绕磁芯的第二区段设置。第一电绕组和第二电绕组中的每一个包括：设置在所述绝缘基板的第一侧表面上的上导电迹线；设置在所述绝缘基板的第二侧表面上的下导电迹线；内导电连接器，所述内导电连接器在邻近磁芯的内周缘处贯穿绝缘基板并，所述内导电连接器分别在相应的上导电迹线和相应的下导电迹线之间形成电连接；以及外导电连接器，所述外导电连接器在邻近磁芯的外周缘处贯穿绝缘基板，所述外导电连接器分别在相应的上导电迹线和相应的下导电迹线之间形成电连接。第一绕组的内导电连接器被设置在多个弯曲排中，各个弯曲排被定位成与空腔的内周缘相距相应的基本恒定的距离。第二绕组的内导电连接器被设置在单个弯曲排中，该单个弯曲排被定位成与空腔的内周缘相距基本恒定的距离，该基本恒定的距离足够大以允许另一弯曲排内导电连接器被容纳在所述单个弯曲排和空腔的内周缘之间。第二绕组的外导电连接器被设置在单个弯曲排中，该单个弯曲排被定位成与空腔的外周缘相距基本恒定的距离，该基本恒定的距离足够大以允许另一弯曲排外导电连接器被容纳在所述单个弯曲排和空腔的外周缘之间。
第一绕组的最靠近空腔的内周缘的弯曲排上的内导电连接器可以被设置在具有第一半径的第一大致圆形弧线上；第二绕组的第一弯曲排上的内导电连接器可以被设置在第二大致圆形弧线上，该第二大致圆形弧线与第一大致圆形弧线同心，并且具有第二半径；并且第一半径大于第二半径。
第一绕组可以与第二绕组电隔离。
当从所述绝缘基板的厚度方向观察时，第一电绕组可以不与第二电绕组重叠。
嵌入式变压器装置还可以包括：第一隔离屏障，所述第一隔离屏障形成在绝缘基板的第一侧表面上，以至少覆盖第一侧表面的位于第一电绕组与第二电绕组之间的第一电绕组和第二电绕组彼此最接近的部分，并与绝缘基板的第一侧表面形成紧密结合连接；以及第二隔离屏障，所述第二隔离屏障形成在绝缘基板的第二侧表面上，以至少覆盖第二侧表面的位于第一电绕组与第二电绕组之间的第一电绕组和第二电绕组彼此最接近的部分，并与绝缘基板的第二侧表面形成紧密结合连接。
嵌入式变压器装置还可以包括：辅助电绕组，所述辅助电绕组贯穿绝缘基板的与所述第一区域和所述第二区域分开的第三区域并且围绕磁芯的与所述第一区段和所述第二区段分开的第三区段设置；所述辅助电绕组包括：设置在所述绝缘基板的第一侧表面上的上导电迹线；设置在所述绝缘基板的第二侧表面上的下导电迹线；内导电连接器，所述内导电连接器在邻近磁芯的内周缘处贯穿绝缘基板，所述内导电连接器分别在相应的上导电迹线和相应的下导电迹线之间形成电连接；以及外导电连接器，所述外导电连接器在邻近磁芯的外周缘处贯穿绝缘基板，所述外导电连接器分别在相应的上导电迹线和相应的下导电迹线之间形成电连接；其中，辅助绕组的内导电连接器被设置在多个弯曲排中，各排被定位成与空腔的内周缘相距基本恒定的距离。
辅助绕组可以与第二绕组电隔离。
所述嵌入式变压器装置还可以包括位于第一电绕组和第二电绕组之间的电隔离距离，所述电隔离距离等于如下距离的最小距离：第一电绕组和第二电绕组之间的最小间隔距离；以及第二电绕组和磁芯之间的最小间隔距离。
可以提供一种包括嵌入式变压器装置的高频振荡LC电路。该高频振荡LC电路能够被操作以使得当在嵌入式变压器装置中发生短路时限制嵌入式变压器装置的第一绕组和第二绕组之间电力的传递。所述高频振荡LC电路包括：由变压器的漏电感形成的电感元件；以及由变压器绕组的分布电容形成的电容元件。
还可以提供一种包括嵌入式变压器装置的电力转换器。
电力转化器还可以包括电路以激励变压器绕组，其中该电路是Royer电路。
在本发明的第二方面中，还提供一种嵌入式变压器装置，包括：绝缘基板，所述绝缘基板具有第一侧表面和与第一侧表面相反的第二侧表面，所述第一侧表面和所述第二侧表面形成所述绝缘基板的相应的上表面和下表面，所述绝缘基板中具有空腔，所述空腔具有内周缘和外周缘；磁芯，所述磁芯被容纳在空腔中并且具有第一区段和与所述第一区段分开的第二区段；第一电绕组，所述第一电绕组贯穿绝缘基板的第一区域并且围绕磁芯的第一区段设置；以及第二电绕组，所述第二电绕组贯穿绝缘基板的第二区域并且围绕磁芯的第二区段设置。第一电绕组和第二电绕组中的每一个包括：设置在所述绝缘基板的第一侧表面上的上导电迹线；设置在所述绝缘基板的第二侧表面上的下导电迹线；内导电连接器，所述内导电连接器在邻近磁芯的内周缘处贯穿绝缘基板，所述内导电连接器分别在相应的上导电迹线和相应的下导电迹线之间形成电连接；以及外导电连接器，所述外导电连接器在邻近磁芯的外周缘处贯穿绝缘基板，所述外导电连接器分别在相应的上导电迹线和相应的下导电迹线之间形成电连接。第一绕组的内导电连接器被设置在一个以上弯曲排中，各排被定位成与空腔的内周缘相距基本恒定的距离。第二绕组的内导电连接器被设置在一个或多个弯曲排中，各排被定位成与空腔的内周缘相距基本恒定的距离。第二绕组的内导电连接器和磁芯之间的最小距离大于第一绕组的内导电连接器和磁芯之间的最小距离。
本发明还提供一种相应的制造方法。
附图说明
现在将仅通过举例说明的方式并参照附图描述本发明的实施例，其中：
图1A至1G示出了用于制造包括嵌入式磁性部件装置的示例性技术；
图2以形成绕组结构的导电导通孔的俯视图的形式示出了本发明的第一实施例；
图3示出了图1中的导电导通孔的布置以导通孔和绕组之间的距离；
图4示出了用于图2和3中的导电导通孔的布置的迹线图案；
图5示出了嵌入式变压器装置形成自激振荡推挽电路的一部分的实施例；以及
图6是示出在短路模式期间变压器电压的高频振荡的图形。
具体实施方式
本发明的实施例性实施例采用嵌入式磁性部件变压器装置的形式，该变压器装置具有围绕嵌入在基板中的磁芯而布置的第一、第二和辅助绕组。嵌入式磁性部件变压器装置有利地可以被用作切换电力电子装置的一部分，诸如Royer电路。以下将详细讨论在图2至6中示出的装置的第一实施例。
为了便于理解，现在将参考图1A至1F来说明制作嵌入式磁性部件变压器装置的示例性方法。。
在该方法的第一步骤中，如图1A所示，用于容纳磁芯的环形圆环或空腔302布置在绝缘基板301中。在本实例中，绝缘基板由树脂材料形成，例如FR4。FR4是由织造的玻璃纤维布浸渗环氧树脂粘结剂组成的复合“预浸”材料。将树脂预干燥，但没有硬化，使得当它被加热时，它流动并充当用于玻璃纤维材料的粘合剂。FR4已被发现具有良好的热性能和绝缘性能。
如图1B所示，环形磁芯304随后将被安装在空腔302中。空腔302可以比该磁芯304略大，使得空气间隙可存在于磁芯304周围。磁芯304可手动地或通过表面贴装装置(例如拾取和放置机器)安装在空腔中。
在如图1C所示的下一步骤中，第一绝缘层305或覆盖层被固定或层合在绝缘基板301上，以覆盖空腔302和磁芯304。优选地，覆盖层305由与绝缘基板301相同的材料形成，因为这有助于在绝缘基板301的顶表面和覆盖层305的下表面之间的结合。因此，覆盖层305也可由层合在绝缘基板301上的材料形成，例如FR4。层合可以是通过粘合剂或通过预浸材料层之间的热激活结合进行。在其他实施例中，对于层305可以使用其他材料。
在如图1D所示的下一个步骤中，贯通孔306被形成为穿过绝缘基板301和覆盖层305。贯通孔306被形成在适当的位置处以形成嵌入式变压器的第一和第二线圈导体绕组。贯通孔的准确布置将在下文中描述，但是在图1D中示出了包括对应于空腔302的内圆周和外圆周的两个圆弧的贯通孔的大致图案。如本领域已知的，贯通孔306可以通过钻孔或任何其它合适的技术来形成。
如图1E所示，然后对贯通孔306进行电镀以形成导电导通孔307，其从覆盖层的顶表面延伸到基板301的底表面。导电或金属迹线308添加到覆盖层305的顶表面上以形成连接对应的导电导通孔307的上绕组层，并得到形成所述变压器的绕组的部分。上绕组层通过实例在图1E的右手侧中示出。该金属迹线308和导电导通孔的电镀通常由铜形成，并且可以以任何合适的方式形成，例如通过将随后对其蚀刻以形成必要图案的铜导体层添加到层305的外表面的方式，通过将铜沉积在表面上的方式，等等。
金属迹线308还形成在绝缘基板301的底表面上，以形成也连接对应的导电导通孔307的下绕组层，以部分地形成变压器的绕组。上下绕组层308和导电导通孔307一起形成变压器的绕组。在该图示中，只示出了第一和第二侧绕组。
如图1F和1G所示，可选的第二和第三另外的绝缘层309可以形成在图1E中所示结构的顶表面和底表面上，以形成第一和第二隔离屏障(isolation barrier)。这些层可以通过层合或任何其它合适的技术来固定就位。
在图1F中，第二绝缘层或第一隔离屏障309a的底表面粘附到覆盖层305的顶表面上，并覆盖上绕组层的端子线308。另一方面，第三绝缘层或第二隔离屏障309b的顶表面粘附到基板301的底表面上，并因此覆盖下绕组层的端子线308。有利的是，第二和第三层也可以由FR4制成，并因此使用与对于覆盖层305来说相同的工艺层合在绝缘基板301和覆盖层305上。
贯通孔和导通孔导体被形成为穿过第二和第三绝缘层以连接到第一和第二变压器绕组的输入和输出端子(未示出)。其中，穿过第二和第三绝缘层的导通孔定位成与穿过基板和覆盖层305的导通孔分离开，在上绕组层上将需要金属迹线来将输入和输出导通孔连接至第一和第二绕组中每一个绕组的第一和最后一个导通孔。其中输入和输出导通孔形成在重叠的位置上，然后导电帽或金属帽可以添加至第一和第二绕组中每一个绕组的第一和最后一个导通孔。
在图1F中，第一和第二隔离屏障309a和309b与变压器的上或下绕组层308被形成于其上的相邻的层(层305或基板301)形成紧密结合连接。因此，第一和第二隔离屏障309a和309b沿着嵌入式磁性部件装置的表面提供紧密绝缘边界，大大减少了产生电弧或击穿的机会，并允许第一和第二侧绕组之间的隔离间距大大减少。
第一和第二隔离屏障309a和309b形成在基板301和覆盖层305上而没有任何空气间隙残留在层之间。应当理解的是，如果装置中存在空气间隙，如在绕组层上方或下方存在，则将存在装置产生电弧和失效的风险。因此，第一和第二隔离屏障309a和309b、覆盖层305和基板301形成绝缘材料的实心块。
在图1F中，第一和第二隔离屏障309a和309b被示出为覆盖嵌入式磁性部件装置300的整个覆盖层305和基板301的底表面。然而，在图1G的替代的实施例中，如果第一和第二隔离屏障被施加到覆盖层305和基板301的底部，使得它们至少覆盖覆盖层305的表面和基板301表面的仅位于第一和第二绕组之间、所述第一和第二绕组彼此最接近的部分，则这可能是足够的。如图所示，然后，第一和第二隔离屏障309a和309b可以设置为绝缘材料构成的长条形，其放置在平行于该装置的短边的表面上并至少覆盖在第一侧和第二侧绕组之间的隔离区域。在替代实施例中，因为第一侧和第二侧绕组遵循绕组缠绕在其周围的磁芯304的弧形，所以将隔离屏障309a和309b仅放置在第一侧和第二侧绕组彼此最接近处是足够的，所述彼此最接近处在这种情况下是在12点钟和6点钟的位置。然而，如上所述，覆盖嵌入式部件装置的整个表面的309a和309b的完整层可能是有利的，因为它提供了用于将部件进一步安装在装置的表面上的位置。
以下将参考图2来说明根据本发明的嵌入式磁性部件变压器装置的第一示例性实施例。可以根据参考图1A至1F所述的步骤来构造此种嵌入式变压器装置。
如图2所示，嵌入式磁性部件变压器装置包括位于基板的区域310中的第一绕组，位于基板的区域320中的第二绕组，以及位于基板的区域330中的辅助绕组。这些绕组被布置成围绕设置在空腔302中的共同的变压器磁芯304。为了图示的目的，由310、320、330所标记的区域分别由轮廓线310a、320a、330a界定边界。如图2所示，区域310、320和330彼此分开并且占据基板的多个分散区域。绕组因此不彼此重叠。由空腔302形成的中心岛可以被称为隔离区域，因为该隔离区域被设计为在变压器的第一侧和第二侧之间提供一些隔离。
变压器的第一、第二和辅助绕组由上下导电迹线形成，该上下导电迹线形成在树脂基板(在图2中不可视)的顶面和底面上，并且被从基板的一侧到另一侧穿过基板的多个相应的导电连接器连接在一起。导电连接器可以由如上所述的电镀导通孔形成，或者可以是导电管脚或导电细丝。在图2、3和4中，导电连接器示出为电镀导通孔。
组成第一、第二和辅助绕组的导通孔的布置是重要的，因为导通孔它们之间的间距与导通孔和磁芯之间的间距一起影响在变压器绕组之间获得的电隔离以及变压器绕组之间的耦合度。
实际上，嵌入式磁性部件变压器装置的尺寸限制在导通孔之间可获得的间距的大小。然而，经常期望最大化导通孔之间的间距，因为最大化的间距将导致更好的隔离性能。较大的间距也趋于增大变压器的漏电感，由此较弱地将多个绕组耦合在一起。出于如下将说明的原因，这经常是期望的。根据本发明的导通孔间距因此提供绕组的隔离特性的改进以及漏电感的改进，同时还允许实现紧凑的变压器装置。
以下将更加详细地说明分开的绕组的结构。
变压器的形成在区域310中的第一绕组包括第一外导电导通孔311、第一内导电导通孔312a和312b以及使得导电导通孔连接在一起的上下导电迹线(在图2中未示出)。第一外导电导通孔沿着空腔302的外边缘302b的圆形部分形成为一排，并且被分成两组。另一方面，第一内导电导通孔形成为两排：最靠近空腔302的内边缘302a的外排312a，以及邻近外排312a但是更加远离空腔的内边缘302a而更加靠近隔离区域335的中心的内排312b。
如本领域的技术人员将理解的那样，第一变压器绕组可以具有相同数量的内导电导通孔和外导电导通孔，从而形成完整的第一绕组。这保证了第一绕组的各端部上的端子位于相同侧，例如覆盖层305的顶侧或者绝缘层的底侧。可选地，也可能形成具有如下布置的第一绕组，其中，内导电导通孔比外导电导通孔多一个，或者内导电导通孔比外导电导通孔少一个。此种布置意味着第一绕组的各端部上的端子位于相反侧，其中一个位于覆盖层305的顶侧并且一个位于绝缘层的底侧。根据端子所连接于的输入电路和输出电路的位置，可以期望使用如上的端子位于相同侧或者端子位于相反侧的两种替代实施例。第二绕组和辅助绕组可以被类似地设置。
如图2所示，第一内导电导通孔的外排312a包含7个彼此分开的导电导通孔，然而第一内导电导通孔的内排312b包含9个导电导通孔，这9个导电导通孔也是彼此分开的但是导通孔间间距比外排312a的导通孔间间距小。其他构造也是可能的，虽然其他构造将改变如下所述的嵌入式变压器的漏电感。第一外导电导通孔311只形成在一排中，其中6个导电导通孔位于第一组中，10个导电导通孔位于第二组中。各组之间具有不同的导电导通孔分布的其他构造也是可能的。因为存在16个第一内导电导通孔和16个第一外导电导通孔，所以当导电导通孔被导电迹线连接在一起时，第一绕组包括16个完整的线圈。
变压器的第二绕组包括第二外导电导通孔321、第二内导电导通孔322以及使得导电导通孔连接在一起的导电迹线(在图2中未示出)。第二外导电导通孔沿着空腔302的外边缘302b的圆形部分形成为一排，并且与第一绕组的导电导通孔一样，这些导电导通孔被分成两组。第二内导电导通孔322也形成为一排。
第二内导电导通孔的曲线排322被设置成使得导电导通孔基本上与空腔的内边缘302a相距相等的距离。第二内导电导通孔的排322和空腔的内边缘302a之间的距离比第一内导电导通孔的外排312a和空腔的内边缘302a之间的距离大。优选地，第二内导电导通孔的排322和空腔的内边缘302a之间的距离足够大，从而在排322和空腔的内边缘302a之间容纳另一排导电导通孔。
第二外导电导通孔的曲线排321也被设置成使得导电导通孔基本上与空腔的外边缘302b相距相等的距离。第二外导电导通孔的排321和空腔的外边缘302b之间的距离比第一外导电导通孔的排311和空腔的外边缘302b之间的距离大。优选地，第二外导电导通孔的排321和空腔的外边缘302b之间的距离足够大，从而在排321和空腔的外边缘302b之间容纳另一排导电导通孔。
在如图2所示的实施例中，第二内导电导通孔包括9个导电导通孔，并且第二外导电导通孔包括10个导电导通孔并且分成5个导电导通孔为一组的两组。因此，当导电导通孔被导电迹线连接在一起时，第二绕组包括10个线圈。其他构造同样是可能的。
变压器的辅助绕组包括辅助外导电导通孔331、辅助内导电导通孔332a和332b以及使得导电导通孔连接在一起的导电迹线(在图2中未示出)。辅助外导电导通孔沿着空腔302的外边缘302b的圆形部分形成为一排。辅助内导电导通孔形成为两排：最靠近空腔302的内边缘302a的外排332a，以及邻近外排332a但是更加远离空腔的内边缘302a的外排332b。
如图2所示，辅助内导电导通孔的外排332a和内排332b中的每一个包括两个导电导通孔，虽然其他构造也是可能的。辅助外导电导通孔331只形成为包括5个导电导通孔的一排。因为存在四个辅助内导电导通孔，所以当导电导通孔被导电迹线连接在一起时，辅助绕组包括5个线圈。
在一些实施例中，辅助绕组上的电压被反馈到正被用于向第一绕组通电的输入电路，辅助绕组用作反馈绕组。可选地或者另外地，辅助绕组能够被用于控制输入和/或输出电路的一些其他方面。辅助绕组的其他用途可以是提供家用电器供电或者控制同步整流管。可以提供一个以上的辅助绕组，从而允许执行一个以上这些功能。用于辅助绕组的其他用途也是可能的。
如本领域的技术人员将理解的那样，当变压器处于操作中时，提供在第一、第二和辅助绕组上的电压比例与各个相应的绕组中的线圈数量成正比。因此，通过添加或移除导电导通孔和导电迹线，各个绕组中的线圈数量可以被选择，从而在绕组之间获得期望的电压比例。这在例如输出电压典型地需要满足严格的要求的隔离的DC-DC转换器中是尤其重要的。
也示出形成在嵌入式变压器装置的基板中的可选端子340。它们可以采取边缘城堡形结构(edge castellation)的形式，提供从该装置到安装该装置的印刷电路板的表面贴装应用(Surface Mount Application，SMA)连接。覆盖层305被设置成不覆盖这些端子，从而允许它们被连接到其他电部件。
如上所述，相邻导电导通孔之间的间距以及导通孔和磁芯之间的间距对变压器绕组之间的电隔离以及存在于变压器装置中的漏电感的大小有影响。同时，期望提供一种具有小占地面积的变压器装置，由此限制了这些间距能够增大的程度。
参考附图3，更加详细地示出了绕组和过孔之间的间距。图3示出了与如图2所示的导电导通孔的布置等同的布置。然而一些部件在图3中出于简单的目的没有被标出。然而，应当理解，参考图2被标记和被说明的所有部件也适用于之后的附图。为了简单明了，第一绕组和辅助绕组组合地将被称为输入侧绕组，其占据由轮廓线410a所界定的区域410。第二绕组将被称为输出侧绕组，其占据由轮廓线420a所界定的区域420。
在如图2和3所示的设计中已经考虑了三种不同的间距。如图3中所示的距离X1是输入侧绕组和输出侧绕组之间的间隔距离或最小距离。从图3中可以看出，使得输入侧内导电导通孔与输出侧内导电导通孔分开的隔离区域335中的间隙是输入侧绕组和输出侧绕组之间的最小间隙。该间隙比空腔302外侧的使得输入侧外导电导通孔与输出侧外导电导通孔分开的间隙小。此外，输入侧绕组的上下导电迹线和输出侧绕组导电迹线的彼此最靠近的迹线，随着它们在从嵌入式变压器的中心朝向变压器外边缘的方向上从空腔302的中心朝向基板的外侧向外延伸，它们彼此发散开。这意味着隔离区域335中的距离X1是输入侧绕组的导电导通孔和输出侧绕组的导电导通孔之间的最接近的距离。
距离X2是形成输出侧(第二)绕组的外导电导通孔321和内导电导通孔322与磁芯304之间的最小距离。磁芯的上下导电迹线之间的距离这里不被考虑，因为上下导电迹线被设置在覆盖层305之上，或者设置在空腔之下的绝缘基板的层之下，从而迹线比导电导通孔321和322更好地与磁芯304隔离。在图3的布置中，该最小距离出现在由X2所标记的两个位置。从图3中可以理解到，距离X2基本上比输入侧绕组上的内外导电导通孔311、312、331和332与磁芯304之间的相应距离大。
最后，距离X3是第二外导电导通孔321和第二内导电导通孔322之间的距离。该距离对于由上下导电迹线所连接起来的所有的彼此相对的第二导电导通孔(也就是，所有成对的第二内外导电导通孔)而言是基本上恒定的。实际上，该距离的小的改变或公差是可能的。
将描述距离X1、X2和X3对于保证输入侧绕组和输出侧绕组彼此明显地电隔离而言的重要性。电隔离是有必要的，从而防止在绕组之间的间隙中发生击穿并且防止变压器绕组然后被短路。输入侧绕组和输出侧绕组之间的隔离等级，也就是，在不产生电弧的情况下变压器所能够承受的输入侧绕组和输出侧绕组的最大电压差，通过输入侧绕组和输出侧绕组自身之间的直接路径(因为磁芯34是电导体)以及穿过磁芯304的绕组之间的间接路径来确定。
通过使得距离X1尽量大，可以最大化输入侧绕组和输出侧绕组之间的直接路径。隔离由在如图3所示的两个位置处的最小距离X1所确定。该最小距离可以位于第一绕组和第二绕组之间，或者辅助绕组和第二绕组之间。然而，由于绝缘基板的被围绕在磁芯内部中的部分(隔离区域335，该隔离区域335限定了所有的内导电导通孔必须形成的有限空间)的尺寸，该距离能够增大的程度存在实际限制。对于中心隔离区域335和变压器而言不期望它们过大，因为变压器将连接于的电路板上的空间是非常珍贵的。因此，如图2和3所示，增大距离X1同时还保持相同数量的内导电导通孔的方式是将输入侧绕组上的那些内导电导通孔设置在一排以上中，例如，用于第一绕组的两排312a、312b，以及用于辅助绕组的两排322a、322b。与使用单排内导电导通孔所能够获得的隔离相比，该情况允许在输入侧导电导通孔和输出侧导电导通孔之间获得更大的隔离，因为存在于输入侧绕组和输出侧绕组之间的间隙中的导通孔能够被容纳在第二排导通孔中。因此，与只使用单排的情况相比，使用多排能够使得变压器的整体尺寸降低，同时维持了所需要的隔离特性。
通过使得输入侧绕组的导电导通孔与磁芯304之间的距离或者输出侧绕组的导电导通孔与磁芯304之间的距离足够大，能够最大化输入侧绕组和输出侧绕组之间的间接路径，也就是，穿过磁芯304的路径。因此隔离的等级由这两个距离中的较大者确定，所以当设定间接隔离路径的尺寸时，只必须考虑它们中的一个。
在图2和3的实施例中，设置在输入侧上的内导电导通孔的两排交错设置需要这些导电导通孔中的一些被定位成靠近磁芯。这是有必要的，因为输入侧上存在比输出侧上多的导电导通孔，并且也由必要如上所述维持距离X1。相反地，输出侧绕组上的内导电导通孔只设置在单排中，这能够是它们被定位成更加远离磁芯以增大距离X2。输出侧上的外导电导通孔也被设置在单排中，从而再次使得它们被定位成更加远离磁芯。如图3所示，输出侧上的单排内导电导通孔与空腔302的内周缘隔开一距离或从该内周缘上退回一距离，该距离足以容纳另一排导通孔。换言之，输入侧上的最靠近空腔302的那排导通孔在输出侧上没有围绕空腔的内周缘而延续，而是被省略以提供更大的隔离间隙。
在一些实施例中，第一绕组312a的弯曲排上的最靠近空腔302的内周缘302a的内导电连接器被设置在具有第一半径的第一大致圆形弧线上，并且第二绕组322的内导电连接器被设置在第二大致圆形弧线上。第一和第二圆形弧线基本上是同心的，也就是它们公用相同的圆心。第一圆形弧线的半径比第二圆形弧线的半径大。
在一些实施例中，空腔的内周缘302a与第二内导电导通孔322之间的距离大于或等于设置在最靠近空腔的内周缘302a的那排上的第一内导电导通孔312a的直径。该距离也可以大于或等于设置在最靠近空腔的内周缘302a的那排上的辅助内导电导通孔332a的直径。
在这些示例性实施例中，通过使得输出侧绕组和磁芯304之间的距离X2尽量大，可以最大化间接路径。总体而言，因此，通过X1和X2的最小值来确定电隔离。这意味着对于待实现的特定最小电隔离而言，距离X1和X2必须大于一预定值。
导电导通孔的间距和位置不只允许电隔离，但也改变耦合特性，例如不同绕组之间的漏电感的大小。这是因为：由于磁通没有被完全约束在磁芯中，所以漏电感源自于绕组中的有缺陷的磁泄露。一些漏电感是期望的，因为其具有提供与变压器绕组串联的电感的效果，该电感与存在于相邻的变压器线圈之间的分布式电容组合使得变压器能够作为震荡LC电路，下文参考图5和6将更加详细地解释。
通过如下的方式可以增大漏电感：(i)增大绕组之间的间隙；以及(ii)增大成对连接的导电导通孔之间的距离。通过将导电导通孔设置在一排以上中而使得导电导通孔交错，从而允许存在使得绕组之间的间隙增大的空间，因此有助于(i)，并且也增大了一些内外连接的导电导通孔之间的间隙，由此有助于(ii)。
增大第一和第二绕组之间的间隙增大了不耦合通过绕组的磁通的量，因此增大漏电感。通过增大第一绕组和辅助绕组之间的间隙，或者第二绕组和辅助绕组之间的间隙，也能够增大漏电感，也能够使用这些绕组中的任一个或所有的组合。例如，如图3所示的距离X1能够被增大以加大第一绕组和第二绕组之间的间隔，以及辅助绕组和第二绕组之间的间隔。
增大由导电迹线所连接的并且位于完成的嵌入式变压器中的成对导电导通孔之间的距离可以导致磁芯和绕组之间的更大的间距，从而大致磁通更容易逸出。参考第二绕组，该距离如图3中的距离X3所示。因此，我们已经认识到如上所述的导电导通孔的具体构造平衡了对于隔离和漏电感的需求，同时允许所形成的嵌入式磁性部件变压器装置只占据很小的占地面积。
虽然在附图中未示出，但是通过增大与第一和/或辅助绕组相关的等价距离，可以增大漏电感。
与所有的导电导通孔被设置在单排中的情况相比，如图3所示，对于输入侧绕组的内导电导通孔而言，通过将导电导通孔设置在一排以上中而使得它们交错，进一步增大了漏电感。这是因为这样的布置允许形成外排的导电导通孔之间存在更多空间，使得磁通更加容易逸出。
图4示出了通过导电迹线313、323和33将导电导通孔连接在一起而完成的第一、第二和辅助绕组。以实心轮廓线示出的导电迹线313、323和333是上导电迹线并且被设置在绝缘基板的第一侧上，然而以虚轮廓线示出的导电迹线313、323和333是下导电迹线并且被设置在绝缘基板的第二侧上。因此通过导电迹线313将第一外导电导通孔311连接到第一内导电导通孔312a(用于外排)和312b(用于内排)而组成第一绕组。在图4的布置中，组成第一绕组的线圈随着它们缠绕在芯部上交替地穿过第一内导电导通孔312a和312b。类似地，通过导电迹线323将第二外导电导通孔321连接到第二内导电导通孔322而组成第二绕组，并且通过导电迹线333a(用于外排)和333b(用于外排)来连接辅助外导电导通孔331而组成第一绕组。
在图4中，通过基板(未示出)的顶部和底部上的连接到相应导通孔的迹线可以完成相应的第一、第二和辅助绕组的连接。进一步地，导电导通孔能够被设置为穿过绝缘基板以将这些导电区域从绝缘基板的一侧连接到另一侧。应当注意，为了使得图4简单明了，磁芯304未示出并且并不是所有的导电导通孔都被标记。
在可选实施例中，绝缘基板的形状可以变化。然而，绝缘材料的形状不会显著地影响变压器的性能，变压器的性能由各个变压器绕组中的导电导通孔的位置和数量确定。
在其他实施例中，辅助绕组可以被包含在输出侧绕组中而不是如上所述的输入侧绕组中。前述实施例的隔离和漏电感的要求然后可以被应用在(i)第一绕组和(ii)第二绕组和辅助绕组之间。
如上参考图2至4所述的嵌入式磁性部件装置具有用于Royer电路构造(也已知为自激振荡推挽电路)的特定应用。嵌入式磁性部件装置允许Royer电路具有高等级的电隔离和短路保护。此种装置通过图5的电路图示意性示出。
电路采用输入端子+V和接地端子GND之间的DC输入，其中接地端子保持地电势。电阻R1和电容器C1串联地连接通过输入端子，并且节点605被定位在它们之间。变压器TX1由前述实施例所述的嵌入式变压器形成，并且包括限定在节点610和614之间的第一绕组，限定在节点620和624之间的第二绕组，以及限定在节点630和634之间的辅助绕组。节点612是沿着第一绕组的被连接部件路径，节点622是沿着第二绕组的被连接部件路径，并且节点632是沿着辅助绕组的被连接部件路径。在一个示例中，沿着绕组的节点被连接部件路径被连接到相应绕组的中间点。因此，第一绕组被分成两个绕组611和613，第二绕组被分成两个绕组621和623，并且辅助绕组被分成两个绕组631和633。
两个晶体管TR1和TR2被提供为分别切换第一绕组的两个部分613和611上的激励电压的进和出。晶体管示出为是NPB类型的，但是其他类型也是可能的。例如MOSFET(金属氧化物场效应晶体管)的高功率切换晶体管是适合的。晶体管TR1的集电极在节点610被连接到第一绕组的第一端，晶体管TR2的集电极在节点614被连接到第一绕组的第二端。晶体管TR1的发射极被连接到感应线圈L2的一端子，并且感应线圈L2的另一端子被连接到节点602。晶体管TR2的发射极被连接到感应线圈L1的一个端子，并且感应线圈L1的另一端子被连接到节点602。节点602被连接到保持在地电势的节点603。电容器C2的第一端被连接到节点603，另一端子被连接到节点604，节点604被直接连接到高输入电压+V。在节点604和节点612之间提供一电阻R3。
在图5中，可能期望通过电路部件的形式将另一电感或电容添加到嵌入式变压器。为了增加例如变压器的漏电感，电感也可能被设置成与电阻R3串联，或者被设置在节点610、612和614。铁氧体磁环可以被用作额外的电感线圈，以替代电阻R3或者除了电阻R3之外。另外，电容器可以被添加到连接到节点610、612或614的电路。通过将电感或电容添加到输入侧，变压器的LC特性和由图5的变压器和电路形成的振荡电路可以被精细地调节。
辅助绕组的每一端都被连接到晶体管的基极中的一个。因此，节点630被连接到晶体管TR1的基极，节点634被连接到晶体管TR2的基极。节点632被连接到电阻R2的第一端，电阻R2的第二端被连接到节点605。
电路在激励绕组611和激励绕组613之间振荡。当绕组613被通电时，穿过变压器TX1的芯部的增大的磁通在辅助绕组631和633上感应出一电压。辅助绕组631上的感应电压处于正确的极性，从而将电压施加在晶体管TR1的基极上，从而使得晶体管TR1打开。由此获得正反馈装置，其中TR1被打开而TR2被关闭。最终，磁芯中的磁场饱和，并且磁芯中的磁通的变化率降到0。第一绕组613上的电压以及因此流过该第一绕组613的电流也降为0。辅助绕组631和633对此改变作出反应，并且它们之上的感应电势被设置为逆转的极性。这具有打开晶体管TR2和关闭晶体管TR1的效果，由此向绕组611通电。再次建立正反馈从而由辅助绕组633施加到晶体管TR2的基极的电压使得晶体管TR2维持在打开状态中，同时使得晶体管TR1维持在关闭状态中。此后，磁芯中的磁场饱和，电路转而激励绕组613。只要提供输入电力，该振荡行为，即在激励绕组611和613之间转换，无限期地继续。
在变压器TX1的输出侧上，二极管D1具有连接到节点620的一端和连接到节点606的另一端，并且在朝向节点606的方向上被加偏压。二极管D2也被设置，该二极管D2具有连接到节点624的一端和连接到节点606的另一端，并且在朝向节点606的方向上也被加偏压。节点622被直接连接到节点608，节点606被直接连接到节点607。电容器C3被设置在节点607和608之间。节点607被连接到第一输出端640，并且节点608被连接到第二输出端642。
第二绕组621和623具有根据变压器磁芯中的磁通的变化率而在它们之上被感应出的电压。因此，交流电被设置为通过组合绕组621和623。当该电流在第一方向上循环时，二极管D1被朝前加偏压，并且电流经由绕组621流入到节点622中并且从节点620流出，因此在输出端子640和642上建立一电压。二极管D2被逆向地加偏压，从而没有电流能够流动通过绕组623。当交流电在第二方向上循环时，二极管被朝前加偏压，并且电流经由绕组623流入到节点622中并且从节点624流出，因此再次在输出端子640和642上施加一极性相同的电压。二极管D1和D2由此整流该交流电，并且电容器C3平滑该输出从而在输出端子640和642之间提供大致恒定的直流电。如图5所示的电路因此是隔离的DC-DC转换器，在端子+V和GND上施加DC输入，并且在端子640和642上产生DC输出。如本领域的技术人员将要理解的那样，能够被，通过改变第一绕组611、613和第二绕组621、623上的线圈数量，能够调整DC输出相对于DC输入电压的电压。
虽然在图5的实施例中，嵌入式变压器在被包含在Royer电路中，但是应当理解其优点是在包含嵌入式变压器的任何电力转换电路拓扑结构中都能够实现。
因为本申请的嵌入式变压器装置具有大漏电感，所以例如图5的Royer电路的嵌入式变压器和驱动电路当有必要时能够激活短路。参考图6，将对此进行详细的说明。
当变压器被短路时，意味着在输入侧绕组和输出侧绕组之间的隔离中发生与击穿相对应的短路，第一绕组的电感降低到大致0。因此，漏电感L漏和建立在变压器绕组之间的分布电容C分布形成具有共振频率的振荡LC电路。
ω0＝(L漏C分布)-1/2.
通过调节漏电感，技术人员可以调整此种电路的共振频率。也可能通过调整分布电容来调整共振频率。然而，这需要重新设置导通孔和调整它们之间的间距，由于变压器的基板或PCB上的空间约束，这可以是不可能的。
图6示出了由围绕在磁芯304上的两个线圈组成的测量线圈上的电压的曲线图710。根据x轴线上的时间在y轴线上绘制该电压。Y轴线刻度示出了电压，x轴线刻度示出了纳秒。高频率的振荡是清晰可见的。
当短路发生时变压器进入高频率振荡模式从而用于限制在绕组之间传递的电力大小，例如，第一绕组和第二绕组之间的，从而不会出现通常伴随短路而出现的高电流。因为该高电流损坏其流过的电部件，例如连接到嵌入式变压器的切换晶体管，通过使用该模式能够避免对电部件的损坏。高频振荡模式具有如下的优点：对于变压器而言是自发的，而不是源自于被设置为切断当发生短路时出现的高电流的任何其他外部电路。因此保证了嵌入式变压器和相关的部件总是免受短路损坏，并且避免了任何外部电路可能出现故障的可能性，由此达到足够的电路保护。
此外，通过简单地维持该高频振荡模式，变压器在连续短路情况下可以承受延长的时间段，并且由此避免对电部件的损坏，直到诸如短路的时间不再出现，并且电部件将不会被损坏。变压器然后返回到正常操作。
虽然在本申请中说明了导电导通孔，但是应当注意任何导电连接装置，例如导电管脚，同样能够用于替代导电导通孔中的一个或多个。此外，第一和第二绕组能够分别是被连接到变压器的输入电力供给的初级变压器绕组，或者连接到变压器的输出的次级变压器绕组。嵌入式变压器装置能够是升压变压器或者降压变压器。
此外，虽然在上面的示例中，磁芯304和空腔示出为是环形的，但是在其他实施例中，它可以具有不同的形状。非限制性示例包括，椭圆形或细长的环形形状，和具有间隙的环形形状，EE、EI、EFD、EP、UI和UR的芯部形状。磁芯304可以涂覆有绝缘材料以减小在导电磁芯和导电导通孔307或金属迹线308之间发生击穿的可能性。磁芯还可以具有倒角边缘，从而提供圆形的轮廓或横截面。
在上述的说明中，转换器已经说明为具有在初级侧绕组上具有16个线圈，在次级侧上具有9个线圈。但是在其他实施例中，在初级侧和次级侧上可以使用不同数量的线圈。例如已知的Royer电路可以包括用于初级侧的16个线圈和用于次级侧的18个线圈。通过将已知的Royer电路示出替换为同步整流电路，在图4中示出的变压器因此降低次级侧所需要的线圈数量。在可选实施例中，通过在输入侧使用半桥电路并且在次级侧使用正常的Royer输出，图4中的变压器也可以采用，从而初级侧线圈被减少。与已知的Royer电路装置相比，这将使得变压器的初级侧上所需要的线圈数量减少6个。可选地，通过在初级侧上使用半桥电路，并且在输出侧上使用同步整流电路，初级绕组和次级绕组都能够减少线圈。与已知的Royer电路构造相比，所需要的线圈数量将减少13个。在所有情况下，线圈数量的减少意味着设计布局上的更大灵活度和部件之间的更好的电隔离。然而，减少次级线圈只需要将一个额外的晶体管(例如，双封装场效应晶体管)添加到电路。减少初级侧绕组需要提供半桥电路，这意味着与已知的Royer设计相比，输入侧上需要更多的部件。
如上所述的各个实施例的各种修改是可能的，并且在不脱离由如下的权利要求所限定的本发明的范围的基础上对于本领域技术人员而言是可能想到的。

Claims (22)

1.一种嵌入式变压器装置，包括：
绝缘基板，所述绝缘基板具有第一侧表面和与第一侧表面相反的第二侧表面，所述第一侧表面和所述第二侧表面形成所述绝缘基板的相应的上表面和下表面，所述绝缘基板中具有空腔，所述空腔具有内周缘和外周缘；
磁芯，所述磁芯被容纳在空腔中并且具有第一区段和与所述第一区段分开的第二区段；
第一电绕组，所述第一电绕组贯穿绝缘基板的第一区域并且围绕磁芯的第一区段布置；以及
第二电绕组，所述第二电绕组贯穿绝缘基板的与所述第一区域分开的第二区域并且围绕磁芯的第二区段布置；
第一电绕组和第二电绕组中的每一个包括：
设置在所述绝缘基板的第一侧表面上的上导电迹线；
设置在所述绝缘基板的第二侧表面上的下导电迹线；
内导电连接器，所述内导电连接器在邻近磁芯的内周缘处贯穿绝缘基板，所述内导电连接器分别在相应的上导电迹线和相应的下导电迹线之间形成电连接；以及
外导电连接器，所述外导电连接器在邻近磁芯的外周缘处贯穿绝缘基板，所述外导电连接器分别在相应的上导电迹线和相应的下导电迹线之间形成电连接；
其中，第一电绕组的内导电连接器排列成多个弯曲排，每个弯曲排都被定位成与空腔的内周缘相距相应的基本恒定的距离；
第二电绕组的内导电连接器排列成单个弯曲排，该单个弯曲排被定位成与空腔的内周缘相距基本恒定的距离，该基本恒定的距离足够大以允许另一弯曲排的内导电连接器被容纳在所述单个弯曲排和空腔的内周缘之间；以及
第二电绕组的外导电连接器排列成单个弯曲排，该单个弯曲排被定位成与空腔的外周缘相距基本恒定的距离，该基本恒定的距离足够大以允许另一弯曲排的外导电连接器被容纳在所述单个弯曲排和空腔的外周缘之间。
2.根据权利要求1所述的嵌入式变压器装置，其中：
第一电绕组的最靠近空腔的内周缘的弯曲排上的内导电连接器被设置在具有第一半径的第一大致圆形弧线上；
第二电绕组的第一弯曲排上的内导电连接器被设置在第二大致圆形弧线上，该第二大致圆形弧线与第一大致圆形弧线同心，并且具有第二半径；
并且第一半径大于第二半径。
3.根据权利要求1或2所述的嵌入式变压器装置，其中，第一电绕组与第二电绕组电隔离。
4.根据权利要求1或2所述的嵌入式变压器装置，其中，当从所述绝缘基板的厚度方向观察时，第一电绕组不与第二电绕组重叠。
5.根据权利要求1或2所述的嵌入式变压器装置，还包括：
第一隔离屏障，所述第一隔离屏障形成在绝缘基板的第一侧表面上，以至少覆盖第一侧表面的位于第一电绕组和第二电绕组之间的第一电绕组和第二电绕组彼此最接近的部分，并与绝缘基板的第一侧表面形成紧密结合连接；以及
第二隔离屏障，所述第二隔离屏障形成在绝缘基板的第二侧表面上，以至少覆盖第二侧表面的位于第一电绕组和第二电绕组之间的第一电绕组和第二电绕组彼此最接近的部分，并与绝缘基板的第二侧表面形成紧密结合连接。
6.根据权利要求1或2所述的嵌入式变压器装置，还包括：
辅助电绕组，所述辅助电绕组贯穿绝缘基板的与所述第一区域和所述第二区域分开的第三区域并且围绕磁芯的与所述第一区段和所述第二区段分开的第三区段设置；所述辅助电绕组包括：
设置在所述绝缘基板的第一侧表面上的上导电迹线；
设置在所述绝缘基板的第二侧表面上的下导电迹线；
内导电连接器，所述内导电连接器在邻近磁芯的内周缘处贯穿绝缘基板，所述内导电连接器分别在相应的上导电迹线和相应的下导电迹线之间形成电连接；以及
外导电连接器，所述外导电连接器在邻近磁芯的外周缘处贯穿绝缘基板，所述内导电连接器分别在相应的上导电迹线和相应的下导电迹线之间形成电连接；
其中，辅助电绕组的内导电连接器排列成多个弯曲排，每一排都被定位成与空腔的内周缘相距基本恒定的距离。
7.根据权利要求6所述的嵌入式变压器装置，其中，辅助电绕组与第二电绕组电隔离。
8.根据权利要求1或2所述的嵌入式变压器装置，包括位于第一电绕组和第二电绕组之间的电隔离距离，所述电隔离距离等于如下距离的最小距离：
第一电绕组和第二电绕组之间的最小间隔距离；以及
第二电绕组和磁芯之间的最小间隔距离。
9.一种高频振荡LC电路，所述高频振荡LC电路包括根据前述权利要求的任一项所述的嵌入式变压器装置，该高频振荡LC电路能够被操作以使得当在所述嵌入式变压器装置中发生短路时限制所述嵌入式变压器装置的第一电绕组和第二电绕组之间电力的传递，所述高频振荡LC电路包括：
由变压器的漏电感形成的电感元件；以及
由变压器绕组的分布电容形成的电容元件。
10.一种包括权利要求1至8中的任一项所述的嵌入式变压器装置的电力转换器。
11.根据权利要求10所述的电力转换器，还包括激励变压器绕组的电路，其中该电路是Royer电路。
12.一种嵌入式变压器装置，包括：
绝缘基板，所述绝缘基板具有第一侧表面和与第一侧表面相反的第二侧表面，所述第一侧表面和所述第二侧表面形成所述绝缘基板的相应的上表面和下表面，所述绝缘基板中具有空腔，所述空腔具有内周缘和外周缘；
磁芯，所述磁芯被容纳在空腔中并且具有第一区段和与所述第一区段分开的第二区段；
第一电绕组，所述第一电绕组贯穿绝缘基板的第一区域并且围绕磁芯的第一区段设置；以及
第二电绕组，所述第二电绕组贯穿绝缘基板的第二区域并且围绕磁芯的第二区段设置；
第一电绕组和第二电绕组中的每一个包括：
设置在所述绝缘基板的第一侧表面上的上导电迹线；
设置在所述绝缘基板的第二侧表面上的下导电迹线；
内导电连接器，所述内导电连接器在邻近磁芯的内周缘处贯穿绝缘基板，所述内导电连接器分别在相应的上导电迹线和相应的下导电迹线之间形成电连接；以及
外导电连接器，所述外导电连接器在邻近磁芯的外周缘处贯穿绝缘基板，所述外导电连接器分别在相应的上导电迹线和相应的下导电迹线之间形成电连接；
其中，第一电绕组的内导电连接器排列成一个或多个弯曲排，每一排都被定位成与空腔的内周缘相距基本恒定的距离；
其中，第二电绕组的内导电连接器排列成一个或多个弯曲排，每一排都被定位成与空腔的内周缘相距基本恒定的距离；
其中，第二电绕组的内导电连接器和磁芯之间的最小距离大于第一电绕组的内导电连接器和磁芯之间的最小距离。
13.一种用于制造嵌入式变压器装置的方法，包括如下步骤：
a)制备绝缘基板，所述绝缘基板具有第一侧表面和与第一侧表面相反的第二侧表面，所述第一侧表面和所述第二侧表面形成所述绝缘基板的相应的上表面和下表面，所述绝缘基板中具有空腔，所述空腔具有内周缘和外周缘；
b)将磁芯插入到空腔中；
c)形成第一电绕组，所述第一电绕组贯穿绝缘基板的第一区域并且围绕磁芯的第一区段设置；
d)形成第二电绕组，所述第二电绕组贯穿绝缘基板的与所述第一区域分开的第二区域并且围绕磁芯的与所述第一区段分开的第二区段设置；
其中，第一电绕组和第二电绕组中的每一个包括：
设置在所述绝缘基板的第一侧表面上的上导电迹线；
设置在所述绝缘基板的第二侧表面上的下导电迹线；
内导电连接器，所述内导电连接器在邻近磁芯的内周缘处贯穿绝缘基板，所述内导电连接器分别在相应的上导电迹线和相应的下导电迹线之间形成电连接；以及
外导电连接器，所述外导电连接器在邻近磁芯的外周缘处贯穿绝缘基板，所述外导电连接器分别在相应的上导电迹线和相应的下导电迹线之间形成电连接；
e)将第一电绕组的内导电连接器设置在多个弯曲排中，每个弯曲排都被定位成与空腔的内周缘相距相应的基本恒定的距离；
f)将第二电绕组的内导电连接器设置在单个弯曲排中，该单个弯曲排被定位成与空腔的内周缘相距基本恒定的距离，该基本恒定的距离足够大以允许另一弯曲排的内导电连接器被容纳在所述单个弯曲排和空腔的内周缘之间；并且
g)将第二电绕组的外导电连接器设置在单个弯曲排中，该单个弯曲排被定位成与空腔的外周缘相距基本恒定的距离，该基本恒定的距离足够大以允许另一弯曲排的外导电连接器被容纳在所述单个弯曲排和空腔的外周缘之间。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括如下步骤：
将第一电绕组的最靠近空腔的内周缘的弯曲排上的内导电连接器设置在具有第一半径的第一大致圆形弧线上；
将第二电绕组的第一弯曲排上的内导电连接器设置在第二大致圆形弧线上，该第二大致圆形弧线与第一大致圆形弧线同心，并且具有第二半径；
其中，第一半径大于第二半径。
15.根据权利要求13或14所述的方法，还包括如下步骤：使得第一电绕组与第二电绕组电隔离。
16.根据权利要求13或14所述的方法，还包括如下步骤：设置第一电绕组，使得当从所述绝缘基板的厚度方向观察时，第一电绕组不与第二电绕组重叠。
17.根据权利要求13或14所述的方法，还包括如下步骤：
提供第一隔离屏障，所述第一隔离屏障形成在绝缘基板的第一侧表面上，以至少覆盖第一侧表面的位于第一电绕组与第二电绕组之间的第一电绕组与第二电绕组彼此最接近的部分，并与绝缘基板的第一侧表面形成紧密结合连接；并且
提供第二隔离屏障，所述第二隔离屏障形成在绝缘基板的第二侧表面上，以至少覆盖第二侧表面的位于第一电绕组与第二电绕组之间的第一电绕组与第二电绕组彼此最接近的部分，并与绝缘基板的第二侧表面形成紧密结合连接。
18.根据权利要求13或14所述的方法，还包括如下步骤：
形成辅助电绕组，所述辅助电绕组贯穿绝缘基板的与所述第一区域和第二区域分开的第三区域并且围绕磁芯的与所述第一区段和所述第二区段分开的第三区段设置；
所述辅助电绕组包括：
设置在所述绝缘基板的第一侧表面上的上导电迹线；
设置在所述绝缘基板的第二侧表面上的下导电迹线；
内导电连接器，所述内导电连接器在邻近磁芯的内周缘处贯穿绝缘基板，所述内导电连接器分别在相应的上导电迹线和相应的下导电迹线之间形成电连接；以及
外导电连接器，所述外导电连接器在邻近磁芯的外周缘处贯穿绝缘基板，所述外导电连接器分别在相应的上导电迹线和相应的下导电迹线之间形成电连接；
并且将辅助电绕组的内导电连接器设置在多个弯曲排中，每一排都被定位成与空腔的内周缘相距基本恒定的距离。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括如下步骤：使辅助电绕组与第二电绕组电隔离。
20.根据权利要求13或14所述的方法，还包括设置电绕组使得在第一电绕组和第二电绕组之间提供电隔离距离，所述电隔离距离等于如下距离的最小距离：
第一电绕组和第二电绕组之间的最小间隔距离；以及
第二电绕组和磁芯之间的最小间隔距离。
21.根据权利要求13或14所述的方法，还包括如下步骤：形成高频振荡LC电路，所述高频振荡LC电路包括：
由变压器的漏电感形成的电感元件；以及
由变压器绕组的分布电容形成的电容元件
其中，该高频振荡LC电路能够被操作以使得当在所述嵌入式变压器装置中发生短路时限制第一电绕组和第二电绕组之间电力的传递。
22.根据权利要求13或14所述的方法，还包括如下步骤：提供电路以激励变压器绕组，其中，所述电路是Royer电路。
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