CN107533897A - 具有泄露控制的低轮廓耦合感应器 - Google Patents

具有泄露控制的低轮廓耦合感应器 Download PDF

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Abstract

一种低轮廓耦合感应器，其包括磁芯、第一绕组和第二绕组。磁芯包括第一端部凸缘和第二端部凸缘、绕组形成元件、第一外板以及第一泄漏柱。绕组形成元件沿着第一方向设置在第一端部凸缘和第二端部凸缘之间并连接第一端部凸缘和第二端部凸缘。第一外板沿着第二方向设置在第一端部凸缘和第二端部凸缘上方并面向第一端部凸缘和第二端部凸缘。第一泄漏柱沿着第二方向设置在绕组形成元件和第一外板之间。第一绕组在第一端部凸缘和第一泄漏柱之间绕着绕组形成元件缠绕，第二绕组在第一泄漏柱和第二端部凸缘之间绕着绕组形成元件缠绕。第一绕组和第二绕组中的每个绕着在第一方向上延伸的公共轴线缠绕。

Description

具有泄露控制的低轮廓耦合感应器
相关申请
本申请要求享有于2015年2月24日提交的美国临时专利申请62/120,264号的优先权的权益，该美国临时专利申请通过引用并入本文。
背景技术
诸如移动电话和平板电脑的移动电子设备需要大量的电源管理电路。例如，移动电子设备通常包括诸如用于控制电池充电和用于为处理器和其它集成电路提供负载点调节的多个开关电源转换器。电源管理电路通常占用移动电子设备的体积的相当大部分，例如，高达40％。
开关电源转换器通常包括一个或多个感应器，以储存呈磁形式的能量。例如，降压型DC-DC转换器包括感应器以作为输出滤波器的一部分，以便从转换器的开关波形中移除AC分量。感应器通常位于DC-DC转换器内的最大部件之间。因此，期望最小化感应器尺寸。然而，难以减小感应器尺寸而不降低感应器性能和/或显著增加感应器成本。例如，减小感应器的磁芯的横截面积通常增加了磁芯的磁阻，从而增加了磁芯损耗。作为另一示例，减小绕组横截面积增大了绕组的DC电阻，从而增加了铜损耗。
已知的是，在开关电源转换器中，单个耦合感应器可替代多个分立式感应器，以提高转换器性能、减小转换器尺寸、和/或降低转换器成本。在Schultz等人名下的美国专利6,362,986号中公开了耦合感应器以及相关联的系统及方法的示例，该美国专利通过引用并入本文。在Li等人名下的美国专利申请公开2004/0113741号中公开了耦合感应器结构的一些示例，该美国专利申请公开通过引用并入本文。
与分立式感应器相反，耦合感应器具有两个不同的电感值，即励磁电感与漏感。励磁电感与绕组的磁耦合相关联，并且由流过该耦合感应器的与每个其它绕组相联的一个绕组的电流所产生的磁通产生。另一方面，漏感与能量存储相关联，并且由流过该耦合感应器的并未与其它绕组中的任一相联的一个绕组的电流所产生的磁通产生。在耦合感应器的开关电源转换器应用中，励磁电感和漏感都是重要的参数。具体而言，漏感值通常必须在值的限定范围内，以实现低纹波电流幅值和充分的转换器瞬态响应之间的可接受的折衷。另一方面，励磁电感值通常必须显著大于漏感值，以实现绕组的足够强的磁耦合，从而实现使用耦合感应器代替多个分立式感应器的优点。
虽然在开关电源转换器中使用耦合感应器提供了许多优点，但是传统的耦合感应器通常具有比分立式感应器相似件更高的轮廓(高度)。然而，许多移动电子设备具有严格的低轮廓要求，通常规定部件轮廓不超过1毫米。因此，在低轮廓应用中耦合感应器没有获得大的市场份额。此外，传统的耦合感应器通常比具有类似性质的分立式感应器更加昂贵，因此，耦合感应器未被广泛应用于低电流、即每相小于10安培的应用中。
发明内容
在一个实施例中，提供了一种低轮廓耦合感应器，其包括磁芯、第一绕组和第二绕组。磁芯包括第一端部凸缘和第二端部凸缘、绕组形成元件、第一外板以及第一泄漏柱。绕组形成元件沿着第一方向设置在第一端部凸缘和第二端部凸缘之间并连接第一端部凸缘和第二端部凸缘。第一外板沿着第二方向设置在第一端部凸缘和第二端部凸缘上方并面向第一端部凸缘和第二端部凸缘，其中，第二方向正交于第一方向。第一泄漏柱沿着第二方向设置在绕组形成元件和第一外板之间。第一绕组在第一端部凸缘和第一泄漏柱之间绕着绕组形成元件缠绕，第二绕组在第一泄漏柱和第二端部凸缘之间绕着绕组形成元件缠绕。第一绕组和第二绕组中的每个绕着在第一方向上延伸的公共轴线缠绕。
在一个实施例中，提供了一种低轮廓耦合感应器，其可包括磁芯、第一绕组和第二绕组。磁芯可包括第一端部凸缘和第二端部凸缘、绕组形成元件、外板以及第一泄漏柱。绕组形成元件沿着第一方向设置在第一端部凸缘和第二端部凸缘之间、并连接第一端部凸缘和第二端部凸缘。如在沿着第一方向观察低轮廓耦合感应器的横截面时所见到的，外板至少部分地围绕第一端部凸缘、第二端部凸缘和绕组形成元件中的每个。第一泄漏柱，设置在绕组形成元件与外板之间。第一绕组在第一端部凸缘和第一泄漏柱之间绕着绕组形成元件缠绕，第二绕组在第一泄漏柱和第二端部凸缘之间绕着绕组形成元件缠绕。第一绕组和第二绕组中的每个绕着在第一方向上延伸的公共轴线缠绕。
在一个实施例中，提供了一种低轮廓耦合感应器，其可包括磁芯、第一绕组和第二绕组。磁芯包括第一端部凸缘和第二端部凸缘、绕组形成元件以及第一外板。绕组形成元件沿着第一方向设置在第一端部凸缘和第二端部凸缘之间并连接第一端部凸缘和第二端部凸缘。第一外板沿着第二方向设置在第一端部凸缘和第二端部凸缘上方并面向第一端部凸缘和第二端部凸缘，其中，第二方向正交于第一方向。第一绕组绕着绕组形成元件缠绕，第二绕组绕着绕组形成元件缠绕。第一绕组和第二绕组中的每个绕着在第一方向上延伸的公共轴线缠绕。
附图说明
图1示出了根据实施例的低轮廓耦合感应器的透视图。
图2示出了图1的低轮廓耦合感应器的分解透视图。
图3示出了图1的低轮廓耦合感应器的沿着图1的线1A-1A截取的横截面图。
图4示出了图1的低轮廓耦合感应器的横截面图，其显示了近似的磁通路径。
图5示出了根据实施例的另一低轮廓耦合感应器的透视图。
图6示出了图5的低轮廓耦合感应器的分解透视图。
图7示出了图5的低轮廓耦合感应器的沿着图5的线5A-5A截取的横截面图。
图8示出了根据实施例的包括两个外板的低轮廓耦合感应器的透视图。
图9示出了图8的低轮廓耦合感应器的分解透视图。
图10示出了图8的低轮廓耦合感应器的沿着图8的线8A-8A截取的横截面图。
图11示出了图8的低轮廓耦合感应器的横截面图，其显示了近似的磁通路径。
图12是根据实施例的低轮廓耦合感应器的横截面图，该低轮廓耦合感应器类似于图5的低轮廓耦合感应器，但是第一泄漏柱连接至第一外板。
图13是根据实施例的低轮廓耦合感应器的横截面图，该低轮廓耦合感应器类似于图8的低轮廓耦合感应器，但是第一泄露柱连接至第一外板并且第二泄露柱连接至第二外板。
图14是根据实施例的低轮廓耦合感应器的横截面图，该低轮廓耦合感应器类似于图5的低轮廓耦合感应器，但是第一外板形成有凹部。
图15是根据实施例的低轮廓耦合感应器的横截面图，该低轮廓耦合感应器类似于图8的低轮廓耦合感应器，但是第一外板和第二外板分别形成有凹部。
图16是根据实施例的包括围绕第一端部凸缘、第二端部凸缘和绕组形成元件的外板的低轮廓耦合感应器的俯视平面图。
图17是图16的低轮廓耦合感应器的沿着图16的线16A-16A截取的横截面图。
图18是图16的低轮廓耦合感应器的横截面图，其显示了近似的磁通路径。
图19是根据实施例的低轮廓耦合感应器的透视图，该低轮廓耦合感应器类似于图16的低轮廓耦合感应器，但是具有矩形形状而非圆形形状。
图20是图19的低轮廓耦合感应器的沿着图19的线20A-20A截取的横截面图。
图21是图19的低轮廓耦合感应器的沿着图19的线21A-21A截取的横截面图。
图22是根据实施例的低轮廓耦合感应器的透视图，该低轮廓耦合感应器类似于图19的低轮廓耦合感应器，但是外板形成直角的C形。
图23是图22的低轮廓耦合感应器的沿着图22的线23A-23A截取的横截面图。
图24是图22的低轮廓耦合感应器的沿着图22的线24A-24A截取的横截面图。
图25是根据实施例的低轮廓耦合感应器的横截面图，该低轮廓耦合感应器类似于图8的低轮廓耦合感应器，但是具有非对称的绕组和绕组窗口。
图26是根据实施例的低轮廓耦合感应器的透视图，该低轮廓耦合感应器类似于图5的低轮廓耦合感应器，但是被旋转了90度。
图27是根据实施例的低轮廓耦合感应器的透视图，该低轮廓耦合感应器类似于图8的低轮廓耦合感应器，但是被旋转了90度。
图28是根据实施例的包括不具有泄露柱的磁芯的低轮廓耦合感应器的横截面图。
图29是根据实施例的低轮廓耦合感应器，其包括部分交错的绕组。
图30示出了根据实施例的多相降压转换器，其包括图1的低轮廓耦合感应器。
具体实施方式
本申请人已经开发了至少有潜力克服上述传统耦合感应器的缺点中的一个或更多个的低轮廓耦合感应器。该低轮廓耦合感应器的某些实施例具有小于1mm的轮廓，因此其潜在地适用于诸如移动电话和平板电脑应用的具有严格低轮廓要求的应用中。此外，该低轮廓耦合感应器的某些实施例允许绕组直接缠绕在磁芯上，从而提高了制造简单性、降低了制造成本、降低了材料成本并且易于形成多匝。此外，在耦合感应器设计和/或制造期间，低轮廓耦合感应器有利地允许大体上独立于励磁电感来调节漏感。
图1示出了具有泄漏控制的低轮廓耦合感应器100的透视图。图2示出了耦合感应器100的分解透视图，图3示出了耦合感应器100的沿着图1的线1A-1A截取的横截面图。耦合感应器100包括磁芯102，磁芯102包括第一端部凸缘104、第二端部凸缘106、绕组形成元件108、第一外板110以及第一泄漏柱112。第一端部凸缘104和第二端部凸缘106沿着第一方向114被彼此隔开，绕组形成元件108沿着第一方向114设置在第一端部凸缘104和第二端部凸缘106之间并且连接第一端部凸缘104和第二端部凸缘106。第一外板110沿着正交于第一方向114的第二方向116设置在第一端部凸缘104和第二端部凸缘106上方并面向第一端部凸缘104和第二端部凸缘106。第一泄漏柱112附接至绕组形成元件108，以使得第一泄漏柱112沿着第二方向116设置在绕组形成元件108和第一外板110之间。第一端部凸缘104与第一外板110在第二方向116上间隔第一励磁间隙118，第二端部凸缘106与第一外板110在第二方向116上间隔第二励磁间隙120。第一泄漏柱112与第一外板110在第二方向116上间隔第一泄漏间隙122。在一些可选的实施例中，诸如在磁芯102由具有分布间隙的磁性材料形成的实施例中，省略了第一励磁间隙118、第二励磁间隙120以及第一泄漏间隙122中的一个或多个。在不脱离本发明的范围的情况下，可以用诸如耦接至绕组形成元件108和第一外板110中的每个的相应泄露柱的两个或更多个泄漏柱代替第一泄漏柱112。
在一些实施例中，磁芯102是均质芯，即第一端部凸缘104、第二端部凸缘106、绕组形成元件108、第一外板110以及第一泄露柱112中的每个由诸如铁氧体磁性材料的相同磁性材料形成。然而，在一些其它实施例中，磁芯102是非均质芯，即它的元件中的两个或更多个由不同的磁性材料形成。例如，在特定实施例中，第一端部凸缘104、第二端部凸缘106、绕组形成元件108以及第一泄露柱112由铁氧体磁性材料形成，而第一外板110由磁性糊料(magnetic paste)形成。尽管在图中描绘了磁芯102的各个部分，以帮助观察者区分这些元件，但是将磁芯102的元件隔开的线不一定表示磁芯102中的不连续。例如，第一端部凸缘104、第二端部凸缘106以及绕组形成元件108可以是单个整体式磁性结构的一部分。
低轮廓耦合感应器100进一步包括第一绕组124和第二绕组126，它们各自绕着在第一方向114上延伸的公共轴线128缠绕(参见图3)。为了更好地示出磁芯102，并未在图1和图2的透视图中示出第一绕组124和第二绕组126。第一绕组124在第一端部凸缘104与第一泄露柱112之间绕着绕组形成元件108缠绕，第二绕组126在第一泄露柱112与第二端部凸缘106之间绕着绕组形成元件108缠绕。尽管第一绕组124和第二绕组126各自被示出为绕着公共轴线128形成六匝，但是在不脱离本发明的范围的情况下，每个绕组形成的匝数能够改变。例如，在一个可选的实施例中，第一绕组124和第二绕组126中的每个仅绕着公共轴线128形成单匝。
图4是与图3的横截面图类似的横截面图，但是图4进一步示出了低轮廓耦合感应器100中的近似磁通路径。与第一绕组124相关联的泄漏磁通130以及与第二绕组126相关联的泄漏磁通132流过第一泄漏柱112和第一泄漏间隙122。因此，可以在设计和/或制造低轮廓耦合感应器100期间简单地通过调节第一泄漏柱112和/或第一泄漏间隙122的构型来调节漏感值。例如，如果需要增大漏感值，则可以增大第一泄漏柱112的磁导率、可以增大第一泄漏柱112的横截面积、和/或可以减小第一泄漏间隙122在第二方向116上的厚度。应该理解到，这些用于调节漏感值的多个途径确保了对漏感值的精细控制，如上面所讨论的，由于漏感是开关电源转换器应用中的关键参数，所以对漏感值的精细控制特别有益。相反，在许多传统的耦合感应器中，难以精确控制漏感值。
还应理解到，与第一绕组124和第二绕组126都相联的励磁通量134不流过第一泄漏柱112或第一泄漏间隙122。因此，通过调节第一泄漏柱112和/或第一泄漏间隙122的构型，可以独立于励磁电感值有利地调节漏感值。第一励磁间隙118与第二励磁间隙120在第二方向116上的厚度可以被选定，以实现期望的励磁电感和/或对磁饱和的抗性。例如，可以减小第一励磁间隙118的厚度以及第二励磁间隙120的厚度，以增大励磁电感的值。作为另一示例，可以增大第一励磁间隙118的厚度及第二励磁间隙120的厚度，以减小在高电流电平下磁饱和的可能性。可以预期的是，第一励磁间隙118和第二励磁间隙120的各自厚度将通常小于第一泄漏间隙122的厚度。
低轮廓耦合感应器100可实现额外的优点。例如，如在图3的横截面图中可以看到的，绕组形成元件108具有低的轮廓136，从而最小化第一绕组124和第二绕组126的长度和相关联的电阻，同时也有助于最小化耦合感应器100的轮廓136。在一些实施例中，轮廓136小于1毫米。此外，磁芯102的第一外板110和其余部分之间的间隔很小，这也有助于最小化轮廓136。此外，第一绕组124和第二绕组126都绕着公共轴线128缠绕的事实潜在地使得两个绕组能够同时缠绕，从而提高了制造的效率和简单性。此外，第一端部凸缘104、第一泄漏柱112以及第二端部凸缘106有助于将第一绕组124和第二绕组126界定至它们在绕组形成元件108上的相应位置，从而减小或者甚至消除对控制绕组位置的额外特征的需要。此外，第一绕组124和第二绕组126绕着磁芯102的一部分缠绕而非嵌入该磁芯中的事实在选择形成磁芯102的磁性材料时允许更大的灵活性，从而允许例如使用铁氧体磁性材料。此外，泄漏柱112有助于防止第一绕组124和第二绕组126中的电流集聚以及相关联的电阻。
在安装第一外板110前，磁芯102的构型也有利地使得能360度接近绕组形成元件108，从而潜在地使得第一绕组124和第二绕组126能够诸如通过绕着公共轴线128转动磁芯102来直接缠绕在磁芯102上。相反，在许多传统的耦合感应器中，磁芯妨碍接近芯的绕组部分的至少一部分，使得绕组必须与磁芯分开缠绕并随后安装在磁芯上。此外，将第一绕组124和第二绕组126直接缠绕在磁芯102上的能力有利于形成具有多匝的绕组，从而实现大的电感值。然而，在要求绕组与磁芯分开缠绕的一些传统耦合感应器上，难以甚至无法形成具有多匝的绕组。
图5是低轮廓耦合感应器500的透视图，低轮廓耦合感应器500类似于图1的低轮廓耦合感应器100，但是具有位置不同的第一外板110和第一泄漏柱112。具体而言，耦合感应器500包括磁芯502，其与磁芯102类似，但是第一外板110和第一泄漏柱112设置在绕组形成元件108的侧面而非顶部上。图6示出了耦合感应器500的分解透视图，图7示出了耦合感应器500的沿着图5的线5A-5A截取的横截面图。第一外板110沿着正交于第一方向114的第二方向516设置在第一端部凸缘104和第二端部凸缘106上方并面向第一端部凸缘104和第二端部凸缘106。第一端部凸缘104与第一外板110在第二方向516上间隔第一励磁间隙518，第二端部凸缘106与第一外板110在第二方向516上间隔第二励磁间隙520。第一泄漏柱112与第一外板110在第二方向516上间隔第一泄漏间隙522。在图5和图6的透视图中未示出第一绕组124和第二绕组126，但是这些绕组在图7的横截面图中可见。假设耦合感应器100和耦合感应器500在其它方面构型完全相同，第一外板110和第一泄漏柱112设置在绕组形成元件108的侧面而非顶部上的事实可以使得耦合感应器500的轮廓536小于耦合感应器100的轮廓136。
低轮廓耦合感应器100或500中的任一可被修改以包括类似于第一外板110的第二外板，但是该第二外板相对于第一外板110设置在绕组形成元件108的相对侧上。例如，图8示出了包括两个外板的低轮廓耦合感应器800的透视图。图9示出了耦合感应器800的分解透视图，图10示出了耦合感应器800的沿着图8的线8A-8A截取的横截面图。在一些实施例中，低轮廓耦合感应器800具有小于1毫米的轮廓836。
耦合感应器800包括磁芯802，磁芯802包括第一端部凸缘804、第二端部凸缘806、绕组形成元件808、第一外板810、第二外板838、第一泄漏柱812、以及第二泄漏柱840。第一端部凸缘804和第二端部凸缘806沿着第一方向814被彼此隔开，绕组形成元件808沿着第一方向814设置在第一端部凸缘804和第二端部凸缘806之间并连接第一端部凸缘804和第二端部凸缘806。第一外板810和第二外板838设置在绕组形成元件808的相反侧上，以使得每个外板810和838沿着正交于第一方向814的第二方向816设置在第一端部凸缘804和第二端部凸缘806上方并面向第一端部凸缘804和第二端部凸缘806。第一泄漏柱812附接至绕组形成元件808，以使得第一泄漏柱812沿着第二方向816设置在绕组形成元件808和第一外板810之间。类似地，第二泄漏柱840附接至绕组形成元件808，以使得第二泄漏柱840沿着第二方向816设置在绕组形成元件808和第二外板838之间。在不脱离本发明的范围的情况下，可以用两个或更多个泄漏柱代替第一泄漏柱812和第二泄漏柱840中的一个或全部。
第一端部凸缘804与第一外板810在第二方向816上间隔第一励磁间隙818，第二端部凸缘806与第一外板810在第二方向816上间隔第二励磁间隙820。类似地，第一端部凸缘804与第二外板838在第二方向816上间隔第三励磁间隙842，第二端部凸缘806与第二外板838在第二方向816上间隔第四励磁间隙844。第一泄漏柱812与第一外板810在第二方向816上间隔第一泄漏间隙822，第二泄漏柱840与第二外板838在第二方向816上间隔第二泄漏间隙846。在一些可选的实施例中、诸如在磁芯802由具有分布间隙的磁性材料形成的实施例中，省略了第一励磁间隙818、第二励磁间隙820、第三励磁间隙842、第四励磁间隙844、第一泄漏间隙822以及第二泄漏间隙846中的一个或多个。尽管在图中描绘了磁芯802的各个部分，以帮助观察者区分这些元件，但是隔开磁芯802的元件的线不一定表示磁芯802中的不连续。例如，第一端部凸缘804、第二端部凸缘806以及绕组形成元件808可以是单个整体式磁性结构的一部分。
低轮廓耦合感应器800进一步包括第一绕组824和第二绕组826，它们各自绕着在第一方向814上延伸的公共轴线828缠绕(参见图10)。为了更好地示出磁芯802，并未在图8和图9的透视图中示出第一绕组824和第二绕组826。第一绕组824在第一端部凸缘804与第一泄露柱812和第二泄漏柱840之间绕着绕组形成元件808缠绕，第二绕组826在第一泄露柱812和第二泄漏柱840与第二端部凸缘806之间绕着绕组形成元件808缠绕。尽管第一绕组824和第二绕组826各自被示出为绕着公共轴线828形成六匝，但是在不脱离本发明的范围的情况下，每个绕组形成的匝数能够改变。
图11是与图10的横截面图类似的横截面图，但是图11进一步示出了低轮廓耦合感应器800中的近似磁通路径。与第一绕组824相关联的泄漏磁通830以及与第二绕组826相关联的泄漏磁通832都流过第一泄漏柱812、第一泄漏间隙822、第二泄漏柱840以及第二泄漏间隙846。另一方面，励磁通量834不流过第一泄漏柱812、第一泄漏间隙822、第二泄漏柱840或第二泄漏间隙846。因此，简单地通过调节第一泄漏柱812、第一泄漏间隙822、第二泄漏柱840和/或第二泄漏间隙846的构型，可以在设计和/或制造期间独立于励磁电感来调节低轮廓耦合感应器800的漏感值。例如，可以通过增大第一泄漏间隙822和/或第二泄漏间隙846在第二方向816上的厚度来减小漏感。可以通过调节第一励磁间隙818、第二励磁间隙820、第三励磁间隙842和/或第四励磁间隙844的构型来调节励磁电感。例如，可以通过增大第一励磁间隙818、第二励磁间隙820、第三励磁间隙842和/或第四励磁间隙844在第二方向816上的厚度来减小励磁电感。
使用成对的第一外板810和第二外板838而非仅单个外板提供了用于磁通的双重路径。因此，假设所有三个耦合感应器都具有相似的漏感值、励磁电感值以及壳体尺寸，则低轮廓耦合感应器800将具有比耦合感应器100或500更低的磁芯损耗和更均匀的磁通密度分布。
此外，本申请人发现，可以有利地对绕组形成元件和外板之间的励磁间隙厚度和泄漏间隙厚度进行分开控制。以这种方式的分开式间隙厚度控制相对于单个元件克服了与控制多个间隙厚度相关联的可能的制造困难。
图12和图13各自示出了对绕组形成元件和一个或多个板之间的间隙厚度进行分开控制的相应示例。图12是低轮廓耦合感应器1200的横截面图，低轮廓耦合感应器1200类似于图5中的低轮廓耦合感应器500，但是第一泄漏柱112连接至第一外板110而非绕组形成元件108。这种构型使对绕组形成元件108和第一外板110之间的间隙厚度的控制分开。具体而言，第一励磁间隙1218和第二励磁间隙1220的厚度由绕组形成元件108的构型控制，而对第一泄漏间隙厚度1222的控制是通过第一外板110的构型控制的。
图13是低轮廓耦合感应器1300的横截面图，低轮廓耦合感应器1300类似于图8的低轮廓耦合感应器800，但是低轮廓耦合感应器1300的第一泄漏柱812连接至第一外板810并且第二泄漏柱840连接至第二外板838，而非第一泄漏柱812和第二泄漏柱840都连接至绕组形成元件808。这种构型使对绕组形成元件808与第一外板810和第二外板838之间的间隙厚度的控制分开。具体而言，励磁间隙1318、1320、1342以及1344的厚度由绕组形成元件808的构型控制，而泄漏间隙1322和1346的厚度由第一外板810和第二外板838的构型控制。
上述低轮廓耦合感应器也可以被修改，以使得励磁间隙的厚度由一个或多个外板控制。然而，这些修改可能降低或消除端部凸缘控制绕组位置的能力。
本申请人还发现，可以至少部分地通过在外板中形成凹部来控制泄漏间隙厚度。图14和图15各自示出了包括形成有凹部的外板的相应实施例。具体而言，图14是低轮廓耦合感应器1400的横截面图，低轮廓耦合感应器1400类似于图1中的低轮廓耦合感应器500，但是第一外板110被第一外板1410替代，第一外板1410形成有沿着方向1416延伸到其中的凹部1448。第一泄漏柱112也被第一泄漏柱1412代替，第一泄漏柱1412连接至绕组形成元件108并面向凹部1448。因此，可通过调节绕组形成元件108和/或第一外板1410的构型来控制第一泄漏间隙1422的厚度，进而控制耦合感应器1400的漏感值。
图15是低轮廓耦合感应器1500的横截面图，低轮廓耦合感应器1500类似于图8中的低轮廓耦合感应器800，但是第一外板810被第一外板1510代替，第二外板838被第二外板1538代替。第一外板1510沿着方向1516形成有延伸到第一外板1510中的第一凹部1548，第二外板1538形成有沿着方向1516延伸到第二外板1538中的第二凹部1550。第一泄漏柱812也被第一泄漏柱1512代替，并且第二泄露柱840被第二泄漏柱1540代替。第一泄漏柱1512连接至绕组形成元件808并面向第一凹部1548，并且第二泄漏柱1540连接至绕组形成元件808并面向第二凹部1550。因此，可通过调节绕组形成元件808和/或第一板1510的构型来控制第一泄漏间隙1522的厚度，进而控制耦合感应器1500的漏感值。类似地，可通过调节绕组形成元件808和/或第二板1538的构型来控制第二泄漏间隙1546的厚度，进而控制耦合感应器1500的漏感值。
上述低轮廓耦合感应器可以被修改，以包括至少部分地围绕端部凸缘和绕组形成元件的外板。这种修改以类似于使用两个外板的方式有利于低的磁通密度和均匀的磁通密度分布。图16和图17示出了包括围绕端部凸缘和绕组形成元件的外板的低轮廓耦合感应器的一个示例。图16是低轮廓耦合感应器1600的俯视平面图，图17是低轮廓耦合感应器1600的沿着图16的线16A-16A截取的横截面图。
低轮廓耦合感应器1600包括磁芯1602，磁芯1602包括第一端部凸缘1604、第二端部凸缘1606、绕组形成元件1608、外板1610以及第一泄漏柱1612。第一端部凸缘1604和第二端部凸缘1606沿着第一方向1614被彼此隔开，绕组形成元件1608沿着第一方向1614设置在第一端部凸缘1604和第二端部凸缘1606之间并连接第一端部凸缘1604和第二端部凸缘1606。正如在沿着第一方向1614观察低轮廓耦合感应器1600的横截面时所见到的，第一端部凸缘1604、第二端部凸缘1606以及绕组形成元件1608的每个具有圆形形状。当沿着第一方向1614观察低轮廓耦合感应器1600的横截面时，外板1610具有管状形状并围绕第一端部凸缘1604、第二端部凸缘1606以及绕组形成元件1608中的每个。正如在沿着第一方向1614观察低轮廓耦合感应器1600的横截面时所见到的，第一泄漏柱1612连接至绕组形成元件1608并沿着绕组形成元件1608的外周边延伸，以使得第一泄漏柱1612形成设置在绕组形成元件1608和外板1610之间的环。
第一端部凸缘1604与外板1610在第二方向1616上间隔第一励磁间隙1618，其中，第二方向1616从沿着第一方向1614延伸的中心轴线1628径向延伸。此外，第二端部凸缘1606与外板1610在第二方向1616上间隔第二励磁间隙1620。而第一泄漏柱1612与外板1610在第二方向1616上间隔第一泄漏间隙1622。在一些可选的实施例中，诸如在磁芯1602由具有分布间隙的磁性材料形成的实施例中，省略第一励磁间隙1618、第二励磁间隙1620以及第一泄露间隙1622中的一个或多个。在不脱离本发明的范围的情况下，可以用诸如耦接至绕组形成元件108和外板110中的每个的相应泄露柱的两个或更多个泄漏柱代替第一泄漏柱1612。在可选的实施例中，第一泄漏柱1612连接至外板1610，而非绕组形成元件1608。尽管在图中描绘了磁芯1602的各个部分，以帮助观察者区分这些元件，但是将磁芯1602的元件隔开的线不一定表示磁芯1602中的不连续。例如，第一端部凸缘1604、第二端部凸缘1606以及绕组形成元件1608可以是单个整体式磁性结构的一部分。
低轮廓耦合感应器1600进一步包括第一绕组1624和第二绕组1626，它们各自绕着中心轴线1628缠绕。第一绕组1624绕着绕组形成元件1608缠绕，以使得第一绕组1624沿着第一方向1614设置在第一端部凸缘1604和第一泄漏柱1612之间。类似地，第二绕组1626绕着绕组形成元件1608缠绕，以使得第二绕组1626沿着第一方向1614设置在第一泄漏柱1612和第二端部凸缘1606之间。
图18是与图17类似的横截面图，但是图18还示出了低轮廓耦合感应器1600中的近似磁通路径。与第一绕组1624相关联的泄漏磁通1630以及与第二绕组1626相关联的泄漏磁通1632都流过第一泄漏柱1612和第一泄漏间隙1622。另一方面，励磁通量1634不流过第一泄露柱1612或第一泄露间隙1622。因此，简单地通过调节第一泄漏柱1612和/或第一泄漏间隙1622的构型，可以在设计和/或制造期间独立于励磁电感来调节低轮廓耦合感应器1600的漏感值。例如，可通过增大第一泄漏间隙1622在第二方向1616上的厚度来减小漏感。可通过调节第一励磁间隙1618和/或第二励磁间隙1620的构型来调节励磁电感。例如，可通过增大第一励磁间隙1618和/或第二励磁间隙1620在第二方向1616上的厚度来减小励磁电感。
低轮廓耦合感应器1600可实现类似于上面关于低轮廓耦合感应器100所讨论的优点。例如，如上所述，可以独立于励磁电感值来调节漏感值。此外，第一绕组1624和第二绕组1626绕着公共的中心轴线1628缠绕的事实潜在地使得两个绕组能够同时缠绕，从而提高了制造的效率和简单性。此外，第一端部凸缘1604、第一泄漏柱1612以及第二端部凸缘1606有助于将第一绕组1624和第二绕组1626界定至它们在绕组形成元件1608上的相应位置，从而减小或者甚至消除对控制绕组位置的额外特征的需要。此外，第一绕组1624和第二绕组1626绕着磁芯1602的一部分缠绕而非嵌入该磁芯中的事实在选择形成磁芯1602的磁性材料时允许更大的灵活性。此外，在安装外板1610前，磁芯1602的构型有利地使得能360度接近绕组形成元件1608，从而潜在地使得第一绕组1624和第二绕组1626能够诸如通过绕着中心轴线1628旋转磁芯1602来直接缠绕在磁芯1602上。
图19是低轮廓耦合感应器1900的透视图，低轮廓耦合感应器1900类似于图16的耦合感应器1600，但是低轮廓耦合感应器1900具有矩形形状而非圆形形状。图20是低轮廓耦合感应器1900的沿着图19的线20A-20A截取的横截面图，图21是低轮廓耦合感应器1900的沿着图19的线21A-21A截取的横截面图。低轮廓耦合感应器1900包括磁芯1902，磁芯1902包括第一端部凸缘1904、第二端部凸缘1906、绕组形成元件1908、管形外板1910、第一泄漏柱1912以及第二泄漏柱1940。第一端部凸缘1904和第二端部凸缘1906沿着第一方向1914被彼此隔开，绕组形成元件1908沿着第一方向1914设置在第一端部凸缘1904和第二端部凸缘1906之间并且连接第一端部凸缘1904和第二端部凸缘1906。正如在沿着第一方向1914观察低轮廓耦合感应器1900的横截面时所见到的，第一端部凸缘1904、第二端部凸缘1906以及绕组形成元件1908中的每个具有矩形形状。当沿着第一方向1914观察低轮廓耦合感应器1900的横截面时，外板1910围绕第一端部凸缘1904、第二端部凸缘1906以及绕组形成元件1908的每个。第一泄漏柱1912和第二泄漏柱1940各自设置在绕组形成元件1908的相反侧上，以使得每个泄漏柱1912和1940沿着正交于第一方向1914的第二方向1916设置在绕组形成元件1908和外板1910之间。
第一端部凸缘1904与外板1910在第二方向1916上以及在第三方向1917上间隔第一励磁间隙1918，第二端部凸缘1906与外板1910在第二方向1916上以及在第三方向1917上间隔第二励磁间隙1919。第三方向1917正交于第一方向1914和第二方向1916。第一泄漏柱1912与外板1910在第二方向1916上间隔第一泄漏间隙1922，第二泄漏柱1940与外板1910在第二方向1916上间隔第二泄漏间隙1946。(参见图20)。在一些可选的实施例中，诸如在磁芯1902由具有分布间隙的磁性材料形成的实施例中，省略了第一励磁间隙1918、第二励磁间隙1919、第一泄漏间隙1922以及第二泄漏间隙1946中的一个或多个。在不脱离本发明的范围的情况下，可以用两个或更多个泄漏柱代替第一泄漏间隙1922和第二泄漏间隙1946中的一个或多个。
低轮廓耦合感应器1900还包括分别类似于低轮廓耦合感应器1600的第一绕组1624和第二绕组1626的第一绕组1924和第二绕组1926。具体而言，第一绕组1924和第二绕组1926中的每个绕着在第一方向1914上延伸的公共轴线1928缠绕。第一绕组1924绕着绕组形成元件1908缠绕，以使得第一绕组1924沿着第一方向1914设置在第一端部凸缘1904与第一泄漏柱1912和第二泄漏柱1940之间。类似地，第二绕组1926绕着绕组形成元件1908缠绕，以使得第二绕组1926沿着第一方向1914设置在第一泄漏柱1912和第二泄漏柱1940与第二端部凸缘1906之间。
图22是低轮廓耦合感应器2200的透视图，低轮廓耦合感应器2200类似于图19中的低轮廓耦合感应器1900，但是外板1910被仅部分地围绕第一端部凸缘1904、第二端部凸缘1906和绕组形成元件1908的外板2210代替。具体而言，正如在沿着第一方向2214观察低轮廓耦合感应器2200的横截面时所见到的，外板2210形成直角的C形。因此，耦合感应器2200的一侧是敞开的，以允许与印刷电路板或其它电子电路的电连接。图23是低轮廓耦合感应器2200的沿着图22的线23A-23A截取的横截面图，图24是低轮廓耦合感应器2200的沿图22的线24A-24A截取的横截面图。
第一端部凸缘1904与外板2010在第二方向2216上以及在第三方向2217上间隔第一励磁间隙2218，第二端部凸缘1906与外板2210在第二方向2216上以及在第三方向2217上间隔第二励磁间隙2219。第三方向2217正交于第一方向2214和第二方向2216。第一泄漏柱1912与外板2210在第二方向2216上间隔第一泄漏间隙2222，第二泄漏柱1940与外板2210在第二方向2216上间隔第二泄漏间隙2246。(参见图23)。在一些可选的实施例中，省略了第一励磁间隙2218、第二励磁间隙2219、第一泄露间隙2222以及第二泄露间隙2246中的一个或多个。在不脱离本发明的范围的情况下，可以用两个或更多个泄漏柱代替第一泄漏柱1912和第二泄漏柱1940中的一个或多个。
图1至图24中所示的示例性的低轮廓耦合感应器是对称的。然而，本文中所公开的耦合感应器中的任何一个都可以被修改为不对称的，诸如以实现不对称的漏感值或者使能够使用两种不同的绕组构型。例如，图25是低轮廓耦合感应器2500的横截面图，低轮廓耦合感应器2500类似于图8的低轮廓耦合感应器800，但是具有不对称的绕组和绕组窗口。具体而言，第一绕组824被由低规格的线形成并形成有五匝的第一绕组2524代替，而第二绕组826被由相对高规格的线形成并形成有许多匝的第二绕组2526代替。此外，第一泄漏柱812和第二泄漏柱840沿着耦合感应器2500的宽度2552偏离中心设置，以使得用于第一绕组2524的第一绕组窗口2554小于用于第二绕组2526的第二绕组窗口2556。例如，在第一绕组2524必须支持大电流值且需要小漏感以及第二绕组2526只需支持小电流值且需要大漏感的应用中，耦合感应器2500的这种不对称特性可以是所期望的。本文中所公开的其它低轮廓耦合感应器能够以类似于图25的方式被修改为不对称。
除了图25的低轮廓耦合感应器2500中的第二绕组2526外，在图1至图25的低轮廓耦合感应器中的绕组沿着它们相应的绕组形成元件形成单排的匝。这种构型有利地最小化绕组在正交于公共轴线的方向上的厚度，并且还有利于绕组的强的磁耦合。然而，在某些应用中可能需要绕组形成有两排或多排的匝，以最小化绕组在平行于中心轴线的方向上的厚度。
例如，图26是低轮廓耦合感应器2600的透视图，低轮廓耦合感应器2600类似于图5中的低轮廓耦合感应器500，但是已经被旋转90度。低轮廓耦合感应器2600包括分别代替第一绕组124和第二绕组126的第一绕组2624和第二绕组2626。第一绕组2624和第二绕组2626中的每个在正交于该耦合感应器的轮廓2658的平面中形成多匝，以有助于最小化轮廓2658。
类似地，图27是低轮廓耦合感应器2700的透视图，低轮廓耦合感应器2700类似于图8的低轮廓耦合感应器800，但是已经被旋转90度。低轮廓耦合感应器2700包括分别代替第一绕组824和第二绕组826的第一绕组2724和第二绕组2726。第一绕组2724和第二绕组2726中的每个在正交于该耦合感应器的轮廓2758的平面中形成多匝，以有助于最小化轮廓2758。
本文所公开的低轮廓耦合感应器还任选地包括诸如焊片或通孔引脚的电触头(未示出)，以便使绕组与外部电路互连。例如，使用已知的用于在磁性元件上设置电触头的技术来施加触头。在某些实施例中，这些电触头被设置在绕组形成元件上，以使得仅绕组形成元件需要被耦接至诸如印刷电路板的支撑基板上。这种构造有利地将端部凸缘和外板(或多个外板)与支撑基板以及与支撑基板相关联的热和机械应变隔离，从而有利于稳定的励磁和泄漏间隙厚度。
尽管上述低轮廓耦合感应器包括至少一个泄漏柱，但是这些耦合感应器中的每个可被修改以省略其相应的一个或多个泄漏柱。例如，图28是低轮廓耦合感应器2800的横截面图，低轮廓耦合感应器2800类似于图1中的低轮廓耦合感应器100，但是不包括泄漏柱。具体而言，低轮廓耦合感应器2800包括磁芯2802，磁芯2802包括第一端部凸缘2804、第二端部凸缘2806、绕组形成元件2808以及第一外板2810。第一端部凸缘2804和第二端部凸缘2806在第一方向2814上被彼此隔开，绕组形成元件2808沿着第一方向2814设置在第一端部凸缘2804和第二端部凸缘2806之间并连接第一端部凸缘2804和第二端部凸缘2806。第一外板2810沿着正交于第一方向2814的第二方向2816设置在第一端部凸缘2804和第二端部凸缘2806上方并面向第一端部凸缘2804和第二端部凸缘2806。第一端部凸缘2804与第一外板2810在第二方向2816上间隔第一励磁间隙2818，第二端部凸缘2806与第一外板2810在第二方向2816上间隔第二励磁间隙2820。
低轮廓耦合感应器2800还包括第一绕组2824和第二绕组2826，它们各自绕着在第一方向2814上延伸的公共轴线2828缠绕。第一绕组2824与第二绕组2826在第一方向2814上间隔分隔距离2860。例如通过调节分隔距离2860，可以在设计或制造耦合感应器2800期间调节第一绕组2824和第二绕组2826的漏感值。例如，如果需要更大的漏感，则可以增大分隔距离2860。可选地或额外地，通过调节诸如第一端部凸缘2804和/或第二端部凸缘2806的横截面积的构型，可以在耦合感应器设计或制造期间来调节漏感。尽管低轮廓耦合感应器2800被示为对称，但是在不脱离本发明的范围的情况下，可以将其修改为不对称。
上述低轮廓耦合感应器能够诸如在用于相之间的耦合系数高于所需的多相转换器应用中有利地实现相对较大的受控漏感值，其中，耦合系数为励磁电感与漏感的比值。在一些应用中、诸如在具有极高纵横比或由低磁导率磁性材料形成的磁芯的低轮廓耦合感应器中，可能需要相对较小的漏感值，以实现足够大的耦合系数。
因此，本申请人另外开发了具有能够实现较大的受控耦合系数的交错绕组的低轮廓耦合感应器。例如，图29是低轮廓耦合感应器2900的横截面图，低轮廓耦合感应器2900类似于图28的低轮廓耦合感应器2800，但是绕组选择性地交错布置。
低轮廓耦合感应器2900包括磁芯2902，磁芯2902包括第一端部凸缘2904、第二端部凸缘2906、绕组形成元件2908以及第一外板2910。第一端部凸缘2904和第二端部凸缘2906在第一方向2914上被彼此隔开，绕组形成元件2908沿着第一方向2914设置在第一端部凸缘2904和第二端部凸缘2906之间并连接第一端部凸缘2904和第二端部凸缘2906。第一外板2910沿着正交于第一方向2914的第二方向2916设置在第一端部凸缘2904和第二端部凸缘2906上方并面向第一端部凸缘2904和第二端部凸缘2906。第一端部凸缘2904与第一外板2910在第二方向2916上间隔第一励磁间隙2918，第二端部凸缘2906与第一外板2910在第二方向2916上间隔第二励磁间隙2920。
低轮廓耦合感应器包括绕着绕组形成元件2908和在第一方向2914上延伸的公共轴线2928缠绕的第一绕组2924和第二绕组2926。第一绕组2924和第二绕组2926在绕组窗口2962的交错部分2960内交错，但是绕组在交错部分2960外不交错。在交错部分2960外的绕组之间，磁通将从绕组形成元件2908泄漏到第一外板2910。相反，在交错部分2960内，磁通将从一个绕组耦合至另一个绕组，以产生励磁电感。
可通过改变第一绕组2924和第二绕组2926交错的部分来有利地控制耦合系数，或者换言之，可通过改变绕组窗口2962被交错部分2960占据的部分来有利地控制耦合系数。例如，通过增大第一绕组2924和第二绕组2926交错的部分，或者换言之，通过增大交错部分2960的尺寸，可以在设计或制造低轮廓耦合感应器2900期间来增大耦合系数。可通过将第一绕组2924和第二绕组2926完全交错来实现最大的耦合系数。
因此，对于初始耦合系数低于所需的情况，可以在低轮廓耦合感应器2900中以能够增大耦合系数的方式控制耦合感应器参数。此外，本文所公开的其它低轮廓耦合感应器可被修改，以使得它们相应的绕组以类似的方式交错。通过适当应用交错布置和/或泄露控制柱，能够独立地控制磁特性在使用这些方法前表现出高于或低于最优耦合的各种结构中的励磁电感和漏感。
本文所公开的低轮廓耦合感应器的一种可能的应用是在多相开关电源转换器应用中，该多相开关电源转换器应用包括但不限于：多相降压转换器应用、多相升压转换器应用或多相降压-升压转换器应用。例如，图30示出了低轮廓耦合感应器100(图1)在多相降压转换器3000中的一种可能的用途。第一绕组124和第二绕组126中的每个电耦接在相应的开关节点Vx和公共输出节点V0之间。相应的开关电路3002电耦接至每个开关节点Vx。每个开关电路3002电耦接至输入端口3004，输入端口3004又电耦接至电源3006。输出端口3008电耦接至输出节点V0。每个开关电路3002和相应的感应器都被统称为转换器的“相”3010。因此，多相降压转换器3000是两相转换器。
控制器3012使每个开关电路3002反复地开关其在电源3006和接地之间的相应的绕组端，从而在两个不同的电压电平之间开关其绕组端，以便将电力从电源3006传输至跨越输出端口3008电耦接的负载(未示出)。控制器3012通常使开关电路3002以诸如100千赫或更高的相对高的频率开关，以便促进低纹波电流幅值和快速瞬态响应，并且确保开关产生的噪声处于高于人类可感知的频率。此外，在某些实施例中，控制器3012使开关电路3002在时域内相对彼此异相地开关，以改进瞬态响应并促进输出电容器3014中的纹波电流消除。
每个开关电路3002包括控制开关装置3016，控制开关装置3016在控制器3012的控制下在其导电和非导电状态之间交替切换。每个开关电路3002还包括续流装置3018，其适于在开关电路的控制开关装置3016从其导电状态转变至非导电状态时给通过其相应的绕组124或126的电流提供路径。如图所示，续流装置3018可以是二极管，以提升系统的简单性。然而，在某些可选的实施例中，续流装置3018可以被在控制器3012的控制下运行的开关装置补充或替换，以提升转换器的性能。例如，续流装置3018中的二极管可以被开关装置补充，以降低续流装置3018的正向压降。在本发明的上下文中，开关装置包括但不限于：双极结型晶体管、场效应晶体管(例如N通道或P通道金属氧化物半导体场效应晶体管、结型场效应晶体管、金属半导体场效应晶体管)、绝缘栅双极结型晶体管、晶闸管或可控硅整流器。
控制器3012任选地配置成控制开关电路3002，以调节多相降压转换器3000的诸如输入电压、输入电流、输入功率、输出电压、输出电流或输出功率中的一个或多个参数。降压转换器3000通常包括跨越输入端口3004电耦接的一个或多个输入电容器3020，以便提供开关电路3002输入电流的纹波分量。此外，一个或多个输出电容器3014通常跨越输出端口3008电耦接，以对开关电路300产生的纹波电流进行分流。
降压转换器3000可以被修改，以使用本文所公开的诸如低轮廓耦合感应器500、800、1200、1300、1400、1500、1600、1900、2200、2500、2600、2700、2800或2900的其它低轮廓耦合感应器中的一个。此外，在不脱离本发明的范围的情况下，降压转换器3000也可以被修改，以具有诸如多相升压转换器或多相降压-升压转换器的拓补的不同的多相开关电源转换器拓扑，或者具有诸如逆向或正向转换器的隔离式拓扑。
此外，本文所公开的低轮廓耦合感应器可用于异构转换器应用中，诸如以实现具有不同拓扑的多个单相转换器的磁耦接。例如，非对称的低轮廓耦合感应器2500(图25)可由升压转换器和逆变器共享，其中，第一绕组2524形成升压转换器的一部分，第二绕组2526形成逆变器的一部分。低轮廓耦合感应器2500的非对称特性使得诸如每个感应器的漏感和载流能力的每个感应器的特性满足其相应的转换器的要求。
特征的组合
在不脱离本发明的范围的情况下，上述特征能够以各种方式组合。以下示例说明了一些可能的组合：
(A1)一种低轮廓耦合感应器，其可包括磁芯、第一绕组和第二绕组。磁芯可包括(1)第一端部凸缘和第二端部凸缘，(2)绕组形成元件，其沿着第一方向设置在第一端部凸缘和第二端部凸缘之间并连接第一端部凸缘和第二端部凸缘，(c)第一外板，其沿着第二方向设置在第一端部凸缘和第二端部凸缘上方并面向第一端部凸缘和第二端部凸缘，该第二方向正交于第一方向，以及(d)第一泄漏柱，其沿着第二方向设置在绕组形成元件和第一外板之间。第一绕组可以在第一端部凸缘和第一泄漏柱之间绕着绕组形成元件缠绕，第二绕组可以在第一泄漏柱和第二端部凸缘之间绕着绕组形成元件缠绕。第一绕组和第二绕组中的每个可以绕着在第一方向上延伸的公共轴线缠绕。
(A2)在如(A1)所述的低轮廓耦合感应器中，第一泄漏柱可在第二方向上与绕组形成元件和第一外板中的一个间隔第一泄漏间隙。
(A3)在如(A2)所述的低轮廓耦合感应器中，第一泄漏柱可以附接至绕组形成元件，并且可与第一外板间隔第一泄漏间隙。
(A4)在如(A3)所述的低轮廓耦合感应器中，第一外板可形成有沿着第二方向延伸到第一外板中的第一凹部，第一泄漏柱在第二方向上面向第一凹部。
(A5)在如(A2)所述的低轮廓耦合感应器中，第一泄漏柱可以附接至第一外板，并且与绕组形成元件间隔第一泄漏间隙。
(A6)在如(A1)至(A5)所述的低轮廓耦合感应器中的任一个中，第一外板可以在第二方向上与第一端部凸缘间隔第一励磁间隙，第一外板可以在第二方向上与第二端部凸缘间隔第二励磁间隙。
(A7)在如(A1)至(A6)所述的低轮廓耦合感应器中的任一个中，绕组形成元件以及第一端部凸缘和第二端部凸缘可以由铁氧体磁性材料形成，第一外板可由磁性糊料形成。
(A8)在如(A1)至(A7)所述的低轮廓耦合感应器中的任一个中，第一绕组和第二绕组中的每个可以绕着绕组形成元件形成多匝。
(A9)在如(A1)至(A8)所述的低轮廓耦合感应器中的任一个中，磁芯还可以包括：(1)第二外板，其沿着第二方向设置在第一端部凸缘和第二端部凸缘上方并面向第一端部凸缘和第二端部凸缘，以使得第一端部凸缘和第二端部凸缘以及绕组形成元件各自沿着第二方向设置在第一外板和第二外板之间，以及(2)第二泄漏柱，其沿着第二方向设置在绕组形成元件和第二外板之间。
(A10)在如(A9)所述的低轮廓耦合感应器中，第二泄漏柱可以在第二方向上与绕组形成元件和第二外板中的一个间隔第二泄漏间隙。
(A11)在如(A10)所述的低轮廓耦合感应器中，第二泄漏柱可以附接至绕组形成元件，并且可与第二外板间隔第二泄漏间隙。
(A12)在如(A10)或(A11)所述的低轮廓耦合感应器中的任一个中，第二外板可形成有沿着第二方向延伸到第二外板中的第二凹部，第二泄漏柱可在第二方向上面向第二凹部。
(A13)在如(A10)所述的低轮廓耦合感应器中，第二泄漏柱可以附接至第二外板，并且与绕组形成元件间隔第二泄漏间隙。
(A14)在如(A9)至(A13)所述的低轮廓耦合感应器中的任一个中，第二外板可以在第二方向上与第一端部凸缘间隔第三励磁间隙，第二外板可以在第二方向上与第二端部凸缘间隔第四励磁间隙。
(B1)一种低轮廓耦合感应器，其可包括磁芯、第一绕组和第二绕组。磁芯可包括：(1)第一端部凸缘和第二端部凸缘，(2)绕组形成元件，其沿着第一方向设置在第一端部凸缘和第二端部凸缘之间并连接第一端部凸缘和第二端部凸缘，(c)外板，如在沿着第一方向观察低轮廓耦合感应器的横截面时所见到的，该外板至少部分地围绕第一端部凸缘、第二端部凸缘和绕组形成元件中的每个，以及(d)第一泄漏柱，其设置在绕组形成元件与外板之间。第一绕组可以在第一端部凸缘和第一泄漏柱之间绕着绕组形成元件缠绕，第二绕组可以在第一泄漏柱和第二端部凸缘之间绕着绕组形成元件缠绕。第一绕组和第二绕组中的每个可以绕着在第一方向上延伸的公共轴线缠绕。
(B2)在如(B1)所述的低轮廓耦合感应器中，如在沿着第一方向观察低轮廓耦合感应器的横截面时所见到的，第一端部凸缘和第二端部凸缘中的每个可具有圆形形状，并且如在沿着第一方向观察低轮廓耦合感应器的横截面时所见到的，外板具有环形形状。
(B3)在如(B1)所述的低轮廓耦合感应器中，如在沿着第一方向观察低轮廓耦合感应器的横截面时所见到的，第一端部凸缘和第二端部凸缘中的每个可具有矩形形状，并且如在沿着第一方向观察低轮廓耦合感应器的横截面时所见到的，外板具有矩形形状。
(B4)在如(B3)所述的低轮廓耦合感应器中，如在沿着第一方向观察低轮廓耦合感应器的横截面时所见到的，外板可以具有C形形状。
(B5)在如(B4)所述的低轮廓耦合感应器中，如在沿着第一方向观察低轮廓耦合感应器的横截面时所见到的，第一端部凸缘和第二端部凸缘中的每个可具有矩形形状，并且如在沿着第一方向观察低轮廓耦合感应器的横截面时所见到的，外板具有直角的C形。
(C1)一种低轮廓耦合感应器，其可包括磁芯、第一绕组和第二绕组。磁芯可包括：(1)第一端部凸缘和第二端部凸缘，(2)绕组形成元件，其沿着第一方向设置在第一端部凸缘和第二端部凸缘之间并连接第一端部凸缘和第二端部凸缘，以及(c)第一外板，其沿着第二方向设置在第一端部凸缘和第二端部凸缘上方并面向第一端部凸缘和第二端部凸缘，第二方向正交于第一方向。第一绕组和第二绕组可以分别绕着绕组形成元件缠绕，以使得第一绕组在第一方向上与第二绕组间隔分隔距离。第一绕组和第二绕组中的每个可以绕着在第一方向上延伸的公共轴线缠绕。
(C2)在如(C1)所述的低轮廓耦合感应器中，第一外板可以在第二方向上与第一端部凸缘间隔第一励磁间隙，并且第一外板可以在第二方向上与第二端部凸缘间隔第二励磁间隙。
(C3)在如(C1)或(C2)所述的低轮廓耦合感应器中的任一个中，绕组形成元件以及第一端部凸缘和第二端部凸缘可以由铁氧体磁性材料形成，第一外板可由磁性糊料形成。
(C4)在如(C1)至(C3)所述的低轮廓耦合感应器中的任一个中，第一绕组和第二绕组中的每个可以绕着绕组形成元件形成多匝。
(C5)在如(C1)至(C4)所述的低轮廓耦合感应器中的任一个中，磁芯还可以包括第二外板，其沿着第二方向设置在第一端部凸缘和第二端部凸缘上方并面向第一端部凸缘和第二端部凸缘，以使得第一端部凸缘、第二端部凸缘以及绕组形成元件各自沿着第二方向位于第一外板和第二外板之间。
(C6)在如(C1)至(C5)所述的低轮廓耦合感应器中的任一个中，第一绕组和第二绕组的至少一部分可以交错。
(D1)一种多相开关电源转换器，其可包括在如(A1)至(A14)、(B1)至(B5)和/或(C1)至(C5)所述的低轮廓耦合感应器中的任何一个。
(D2)在如(D1)所述的多相开关电源转换器中，每个绕组可以电耦接在相应的开关节点和公共输出节点之间。
(D3)如(D2)所述的多相开关电源转换器还可以包括电耦接至每个开关节点的相应开关电路。
(D4)如(D3)所述的多相开关电源转换器还可以控制器，以便使每个开关电路在两个不同的电压电平之间反复开关其相应的绕组端，从而将电力从电源传输到负载。
(D5)如(D1)至(D4)所述的多相开关电源转换器中的任一个可以是多相降压转换器。
在不脱离本发明的范围的情况下，可以在上述低轮廓耦合感应器和相关联的方法中作出改变。因此，应当注意到，以上描述中所包含的以及附图中所示出的内容应当被解释为说明性的而非限制性的。

Claims (21)

1.一种低轮廓耦合感应器，包括：
磁芯，所述磁芯包括：
第一端部凸缘和第二端部凸缘，
绕组形成元件，所述绕组形成元件沿着第一方向设置在所述第一端部凸缘和所述第二端部凸缘之间并连接所述第一端部凸缘和所述第二端部凸缘，
第一外板，所述第一外板沿着第二方向设置在所述第一端部凸缘和所述第二端部凸缘上方并面向所述第一端部凸缘和所述第二端部凸缘，所述第二方向正交于所述第一方向，
第一泄漏柱，所述第一泄漏柱沿着所述第二方向设置在所述绕组形成元件和所述第一外板之间；以及
第一绕组，所述第一绕组在所述第一端部凸缘和所述第一泄漏柱之间绕着所述绕组形成元件缠绕；以及
第二绕组，所述第二绕组在所述第一泄漏柱和所述第二端部凸缘之间绕着所述绕组形成元件缠绕，所述第一绕组和所述第二绕组中的每个绕着在所述第一方向上延伸的公共轴线缠绕。
2.根据权利要求1所述的低轮廓耦合感应器，其特征在于，所述第一泄漏柱在所述第二方向上与所述绕组形成元件和所述第一外板中的一个间隔第一泄漏间隙。
3.根据权利要求2所述的低轮廓耦合感应器，其特征在于，所述第一泄漏柱附接至所述绕组形成元件，并且与所述第一外板间隔所述第一泄漏间隙。
4.根据权利要求3所述的低轮廓耦合感应器，其特征在于，所述第一外板形成有沿着所述第二方向延伸到所述第一外板中的第一凹部，所述第一泄漏柱在所述第二方向上面向所述第一凹部。
5.根据权利要求2所述的低轮廓耦合感应器，其特征在于，所述第一泄漏柱附接至所述第一外板，并且与所述绕组形成元件间隔所述第一泄漏间隙。
6.根据权利要求2所述的低轮廓耦合感应器，其特征在于：
所述第一外板在所述第二方向上与所述第一端部凸缘间隔第一励磁间隙；以及
所述第一外板在所述第二方向上与所述第二端部凸缘间隔第二励磁间隙。
7.根据权利要求2所述的低轮廓耦合感应器，其特征在于：
所述绕组形成元件以及所述第一端部凸缘和所述第二端部凸缘由铁氧体磁性材料形成；以及
所述第一外板由磁性糊料形成。
8.根据权利要求1所述的低轮廓耦合感应器，其特征在于，所述第一绕组和所述第二绕组中的每个绕着所述绕组形成元件形成多匝。
9.根据权利要求1所述的低轮廓耦合感应器，其特征在于，所述磁芯进一步包括：
第二外板，所述第二外板沿着所述第二方向设置在所述第一端部凸缘和所述第二端部凸缘上方并面向所述第一端部凸缘和所述第二端部凸缘，以使得所述第一端部凸缘和所述第二端部凸缘以及所述绕组形成元件各自沿着所述第二方向设置在所述第一外板和所述第二外板之间；以及
第二泄漏柱，所述第二泄漏柱沿着所述第二方向设置在所述绕组形成元件和所述第二外板之间。
10.根据权利要求9所述的低轮廓耦合感应器，其特征在于，所述第二泄漏柱在所述第二方向上与所述绕组形成元件和所述第二外板中的一个间隔第二泄漏间隙。
11.根据权利要求10所述的低轮廓耦合感应器，其特征在于，所述第二泄漏柱附接至所述绕组形成元件，并且与所述第二外板间隔所述第二泄漏间隙。
12.根据权利要求11所述的低轮廓耦合感应器，其特征在于，所述第二外板形成有沿着所述第二方向延伸到所述第二外板中的第二凹部，所述第二泄漏柱在所述第二方向上面向所述第二凹部。
13.根据权利要求10所述的低轮廓耦合感应器，其特征在于，所述第二泄漏柱附接至所述第二外板，并且与所述绕组形成元件间隔所述第二泄漏间隙。
14.根据权利要求9所述的低轮廓耦合感应器，其特征在于：
所述第二外板在所述第二方向上与所述第一端部凸缘间隔第三励磁间隙；以及
所述第二外板在所述第二方向上与所述第二端部凸缘间隔第四励磁间隙。
15.一种低轮廓耦合感应器，包括：
磁芯，所述磁芯包括：
第一端部凸缘和第二端部凸缘，
绕组形成元件，所述绕组形成元件沿着第一方向设置在所述第一端部凸缘和所述第二端部凸缘之间并连接所述第一端部凸缘和所述第二端部凸缘，
外板，如在沿着所述第一方向观察所述低轮廓耦合感应器的横截面时所见到的，所述外板至少部分地围绕所述第一端部凸缘、所述第二端部凸缘和所述绕组形成元件中的每个，以及
第一泄漏柱，所述第一泄漏柱设置在所述绕组形成元件与所述外板之间；
第一绕组，所述第一绕组在所述第一端部凸缘和所述第一泄漏柱之间绕着所述绕组形成元件缠绕；以及
第二绕组，所述第二绕组在所述第一泄漏柱和所述第二端部凸缘之间绕着所述绕组形成元件缠绕，所述第一绕组和所述第二绕组中的每个绕着在所述第一方向上延伸的公共轴线缠绕。
16.根据权利要求15所述的低轮廓耦合感应器，其特征在于：
如在沿着所述第一方向观察所述低轮廓耦合感应器的横截面时所见到的，所述第一端部凸缘和所述第二端部凸缘中的每个具有圆形形状；以及
如在沿着所述第一方向观察所述低轮廓耦合感应器的横截面时所见到的，所述外板具有环形形状。
17.根据权利要求15所述的低轮廓耦合感应器，其特征在于：
如在沿着所述第一方向观察所述低轮廓耦合感应器的横截面时所见到的，所述第一端部凸缘和所述第二端部凸缘中的每个具有矩形形状；以及
如在沿着所述第一方向观察所述低轮廓耦合感应器的横截面时所见到的，所述外板具有矩形形状。
18.根据权利要求所述15的低轮廓耦合感应器，其特征在于，如在沿着所述第一方向观察所述低轮廓耦合感应器的横截面时所见到的，所述外板具有C形形状。
19.根据权利要求18所述的低轮廓耦合感应器，其特征在于：
如在沿着所述第一方向观察所述低轮廓耦合感应器的横截面时所见到的，所述第一端部凸缘和所述第二端部凸缘中的每个具有矩形形状；以及
如在沿着所述第一方向观察所述低轮廓耦合感应器的横截面时所见到的，所述外板具有直角C形形状。
20.一种低轮廓耦合感应器，包括：
磁芯，所述磁芯包括：
第一端部凸缘和第二端部凸缘，
绕组形成元件，所述绕组形成元件沿着第一方向设置在所述第一端部凸缘和所述第二端部凸缘之间并连接所述第一端部凸缘和所述第二端部凸缘，
第一外板，所述第一外板沿着第二方向设置在所述第一端部凸缘和所述第二端部凸缘上方并面向所述第一端部凸缘和所述第二端部凸缘，所述第二方向正交于所述第一方向；
第一绕组，所述第一绕组绕着所述绕组形成元件缠绕；以及
第二绕组，所述第二绕组绕着所述绕组形成元件缠绕，所述第一绕组和所述第二绕组中的每个绕着在所述第一方向上延伸的公共轴线缠绕。
21.根据权利要求20所述的低轮廓耦合感应器，其特征在于，所述第一绕组和所述第二绕组中的每个沿着所述绕组形成元件的第一部分交错，所述第一部分在所述第一方向上小于所述绕组形成元件的整个部分。
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