CN108880280B - 集成磁部件和功率转换器 - Google Patents

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Abstract

集成磁部件和功率转换器。本发明涉及用于包括被配置用于交错操作的N>=2个LLC转换器的功率转换器的集成磁部件。集成磁部件包括第一轭和第二轭以及针对每个LLC转换器的绕组承载腿，所述绕组承载腿包括初级绕组和次级绕组，其中初级绕组和次级绕组被缠绕在相应的绕组承载腿上。集成磁部件进一步包括一个或多个返回腿。在本文中，绕组承载腿和一个或多个返回腿被并排布置，每个腿被磁连接到两个轭，并且绕组承载腿包括变压器气隙，而至少一个返回腿是没有气隙的，并且至少一个返回腿被布置在两个绕组承载腿之间。本发明进一步涉及功率转换器，所述功率转换器包括开关转换器级、整流器级和谐振级，谐振级包括N>=2个并联LLC转换器。

Description

集成磁部件和功率转换器
技术领域
本发明涉及用于包括被配置用于交错操作的N >= 2个LLC转换器的功率转换器的集成磁部件。集成磁部件包括第一轭和第二轭以及针对每个LLC转换器的绕组承载腿（winding carrying leg），所述绕组承载腿包括初级绕组和次级绕组，其中，初级绕组和次级绕组被缠绕在相应的绕组承载腿上。集成磁部件进一步包括一个或多个返回腿（returnleg）。在本文中，绕组承载腿和一个或多个返回腿被并排布置，每个腿被磁连接到两个轭，并且绕组承载腿包括变压器气隙（air gap），而至少一个返回腿是没有气隙的。
本发明进一步涉及功率转换器，所述功率转换器包括开关转换器级、整流器级和谐振级，所述谐振级包括N >=2个并联LLC转换器。
背景技术
作为电信和商业系统的主要部分的开关模式电源常常规定它们的尺寸和电气性能以及可靠性和成本。随着对功率转换器的关键特性功率密度和效率的要求增加，特别地对电感性部件的这些评估特性的需求增加。增加功率密度和效率的一个方法是将电感性部件集成。变压器和电感器可以被集成到单个磁结构中，这除了减少了成本，还增加了功率密度和功率效率。
其中集成磁元件被强烈地推荐的电路是LLC谐振转换器，所述LLC谐振转换器能够产生高效率和高质量EMI同时以高开关频率操作。谐振转换器、特别是LLC谐振转换器，归因于它们的高效率、低水平的EMI发射以及实现高功率密度的能力而越来越普及。其他的优势是小尺寸、轻量级和高效率。
此外，在现代电源设计中通常使用交错方法，即组合多个单个LLC谐振转换器，特别是以并联连接来组合多个单个LLC谐振转换器，以增加每个单位的最大输出功率、扩展功率损耗、在轻负载操作中应用切相（phase shedding）以及减小输入和输出滤波器的尺寸。诸如有源均流控制（active current sharing control）的附加的措施通常对交错的转换器而言是必要的，以平衡在单个转换器之中的负载。
通过交错两个LLC转换器，可以减小庞大的（bulky）部件的体积并且可以实现更好的电流分布。此外，归因于电流纹波消除效应（current ripple cancellation effect），可以大幅地减小输入和输出滤波器的体积。具有交错的LLC转换器的布置例如由US8564976和US 2014/0009985 A1公开。LLC转换器使用三个磁部件：串联谐振电感器、并联谐振电感器、双绕组或三绕组变压器。当交错两个LLC转换器时，磁部件的该数量加倍。除了产生更高的尺寸和成本的分立磁部件的数量之外，该转换器还导致负面地影响效率的至少六个绕组和若干互连。
在近些年中，做出了一些努力以将所有的三个磁部件都集成到用于LLC谐振转换器的单个部件中。US 2008/0224809公开了其中通过在变压器中引入设置磁化电感的气隙来将并联谐振扼流圈（choke）集成在变压器中的布置。其中集成了变压器和串联谐振的集成磁结构有助于增加功率密度以及效率。通过相互芯凸缘中的通量补偿来减少芯损耗，并且通过在谐振扼流圈与变压器之间的互连的减少来将铜损耗最小化。相互芯凸缘还意味着功率密度的增加。
尽管部件集成，但是仍然存在用于两个交错的LLC转换器的两个磁组件。可以使用芯集成以便消除相互芯段中的通量并且因此减小芯损耗和体积，导致更高的效率和功率密度。
US 2016/0254756 A1最近公开了用于三相交错的LLC转换器的集成磁部件，其包括三个串联谐振电感器、三个并联电感器和三个变压器。该集成磁部件实现了自动电流均衡并且实现了自动平衡所有支路中的电流的效果。然而，通过电流的强耦合，部件的设计变得更复杂。需要如下结构，所述结构减小总体芯尺寸以及铜损耗并且增加功率密度而不负面地影响EMI质量。适用于如在图1中描绘的两个交错的LLC转换器的结构是本发明的主题。
目前的交错功率转换器是庞大的，或者它们需要许多磁部件，或者归因于单个LLC转换器的部件之间的强耦合，它们涉及工程中的显著的努力。
发明内容
本发明的目的是创建一种用于包括被配置用于与最初提到的技术领域相关的交错操作的N >= 2个LLC转换器的功率转换器的集成磁部件，这减小了总体芯尺寸以及铜损耗并且增加了功率密度而不负面地影响EMI质量，同时仍然保持工程努力低。
本发明的技术方案由权利要求1的特征指定。根据本发明，至少一个返回腿被布置在两个绕组承载腿之间。
由所述两个绕组承载腿的绕组生成的磁通量将把返回腿共享为返回路径并且因此彼此叠加。归因于LLC转换器的交错操作，伴随有在由LLC转换器生成的磁通量之间的相移，在返回路径中的总通量被减小。这导致了集成磁部件中的损耗的减少，特别是返回腿中的铁损耗的减少。损耗的减少还虑及集成磁部件的尺寸的减小。紧凑的组件还导致了杂散电感的减小和转换器的暂态特性的改善（amelioration）。
集成磁部件实现了N个LLC转换器的磁部件，其中N是自然数。LLC转换器还被称为LLC谐振转换器或被称为LLC串联并联谐振。LLC谐振转换器包括使用至少以下三个磁部件的谐振电路：串联谐振电感器、并联谐振电感器以及具有初级绕组和次级绕组的变压器。
轭和一个或多个返回腿是包括磁芯的磁芯元件。像返回腿一样，轭通过其磁芯来限定通量路径并且用于将磁通量回路闭合在磁电路中。与绕组承载腿相比，它们优选地不承载绕组。
此外，绕组承载腿包括用于限定磁通量路径的磁芯。
磁芯由磁导材料制成，特别是由诸如例如铁氧体（ferrite）或铁的高度可渗透材料制成。
轭磁连接邻接（abut）轭的腿。因此，其两者都被磁连接到轭的绕组承载腿和返回腿正在第一轭与第二轭之间形成平行的磁路径。
绕组承载腿中的气隙通常是磁通量路径中的集中的间隙，其被填充有空气或低磁导率的任何其他材料，其中通量路径由绕组承载腿的磁芯来限定。然而，气隙还可以被分布在绕组承载腿上。这可以通过使用具有低磁导率的磁芯来实现，例如通过使用由铁或铁合金粉末烧结的磁芯来实现。气隙被应用于调整磁部件的磁性质和/或存储磁能量。
变压器气隙是允许配置包括初级绕组和次级绕组的相应的LLC转换器的变压器的磁特性的气隙。特别地，所述变压器气隙允许调整变压器的并联电感。
如果返回元件和或轭的磁阻（reluctance）相对于所有变压器气隙的最小磁阻是小的，则所述返回元件和或轭被认为是无气隙的。非常小意味着磁阻至多是最小变压器气隙的磁阻的十分之一。因此，即使返回元件包括例如由制造公差引起的气隙，如果得到的磁阻是小的，则所述返回元件也被认为是无气隙的。这样的典型的公差处于大约10 µm的范围内。
腿被并排布置意味着它们被基本上平行地布置。优选地，轭也被基本上彼此平行地布置。还要指出，轭和腿优选地以矩形角度来布置，这简化了集成磁部件的结构和制造。
优选地，轭和腿形成网格状结构。
进一步要指出，集成磁电路的腿和轭优选地被布置在平面中。
集成磁部件的绕组以如下方式被连接：通过芯的通量将被最小化（相应地，由不同绕组引起的通过芯的不同部分的通量将至少在某种程度上正补偿彼此）。特别地，绕组方向和绕组数量将被适配，使得由不同绕组引起的通过凸缘的通量将被最小化。
集成磁部件还可以包括其他的绕组，所述其他的绕组也必须被连接使得芯损耗被最小化。
绕组承载腿的变压器气隙的磁阻主要确定绕组承载腿的磁阻。变压器气隙通常被配置使得绕组承载腿的磁阻显著地高于轭和返回腿两者的磁阻。优选地，绕组承载腿的磁阻是轭和返回腿一起的磁阻的至少十倍、甚至更优选的百倍。因此，绕组承载腿的磁通量将宁可把返回腿看作返回路径，而不是在另一个绕组承载腿上。
因此，被布置在相对于被布置在两个绕组承载腿之间的至少一个返回腿的相对侧上的两个绕组承载腿的变压器绕组被基本上磁解耦。LLC转换器因此可以被基本上独立于彼此地设计。
因此，磁集成部件的设计变得更简单。
此外，通过将返回腿布置在所述绕组承载腿之间，其中由所述绕组承载腿生成的通量正将返回腿共享为公共返回路径，磁路径的总长度被优化并且因此损耗被减少。
在特别有利的实施例中，集成磁部件包括N-1个返回腿，其中绕组承载腿和返回腿被交替地并排布置。
通过该交替布置，所有LLC转换器都基本上与另一个磁解耦。因此，简化了集成磁部件的设计。此外，该布置允许实现用于任意数量的LLC转换器的磁部件而不显著地增加复杂性集成磁部件。这一方面是由于单个LLC转换器的解耦的操作模式，并且另一方面因为其他的LLC转换器可以通过交替地添加其他的返回腿和绕组承载腿来被添加到集成磁部件。
在该优选的布置中，用于由绕组承载腿的绕组生成的磁通量的磁通量路径经由被与相应的绕组承载腿直接相邻布置的返回腿被闭合，因此针对所有绕组承载腿保持磁阻小。因此，特别地对于增加的数量N的LLC转换器，损耗被进一步减少。
替代地，多个绕组承载腿可以以组来被彼此紧邻地布置，由至少一个返回腿将组与另一个组分离。该布置允许减少腿的总数量。如果需要组内的多个绕组承载腿的磁耦合，例如在三相系统的情况下以三个为一组，则这也可能是有利的。
多个返回腿也可以以组来被彼此紧邻地布置。该布置减小了相对于单个返回腿的磁阻。然而，该实施例需要更多返回腿并且增加集成磁部件的尺寸。
在优选的实施例中，返回腿的数量是N或N+1。特别地，如果绕组承载腿和返回腿被交替地布置并且返回腿的数量是N+1，则包括两个外绕组承载腿的每个绕组承载腿与两个返回腿直接相邻。在该实施例中，每个绕组承载腿的磁电阻基本上通过经由两个相邻的返回腿被闭合的两个平行磁路径的得到的磁电阻来确定。如果此外在操作期间避免芯元件中的饱和（saturation）并且如果所有绕组承载腿和所有返回腿都是类似的并且彼此等间隔布置，则对于所有LLC转换器而言磁电阻是基本上相等的。这产生了集成磁部件的设计的进一步简化。此外，减少了电磁干扰，因为外腿既不承载绕组也不具有气隙。
在集成磁部件的其他的优选的实施例中，集成磁部件由多个堆叠的芯元件形成，其中，堆叠的芯元件是多腿芯元件或I芯。
集成磁部件包括单个磁芯结构，所述单个磁芯结构包括绕组承载腿和返回腿以及轭的磁芯。该单个磁结构由堆叠的芯元件形成，即由多腿元件和I芯形成。
在本申请的上下文中，板芯是I芯的特定实施例。
芯元件（相应地，堆叠的芯元件）在芯元件的表面的特定部分正彼此接触的意义上正彼此邻接或邻近。然而，如之后将被描述的那样，气隙或任何其他材料可以被布置在芯元件之间，以便调整磁部件的磁性质。
多腿芯元件包括凸缘和被布置在所述凸缘的侧上的多个腿。I芯包括单个凸缘并且没有腿。
芯元件优选地以如下方式来堆叠：凸缘形成集成磁部件（相应地，单个磁芯结构）的轭，并且芯元件的腿形成绕组承载腿和返回腿的磁芯。
其是绕组承载腿和一个或多个返回腿的和的集成磁部件的腿的数量限定了多腿芯元件的腿的数量。
多腿芯元件和I芯便于大量生产。它们简化了集成磁部件的组装。如果腿的数量是小的，则可以使用标准化的芯腿。对于具有多于三个腿的芯，通常已经提供工具用于生产。使用多腿芯，通过相对于其他腿（相应地，相对于相同的多腿芯元件的其他腿）来适配腿的长度可以容易地获得气隙。这通常通过在腿的自由端处研磨（grind）腿来实现。
在特别优选的实施例中，在每个绕组承载腿上的初级绕组和次级绕组在空间上被彼此隔开，以生成通量泄漏路径，限定相应的LLC转换器的串联电感器的串联电感。
通过该布置，集成磁部件的芯结构被极其简化。集成磁部件需要仅第一轭和第二轭。此外，不需要额外的扼流圈绕组。因此，部件的数量以及因此成本被减少到最小。
在其他的优选的实施例中，集成磁部件包括被布置在第一轭与第二轭之间的第三轭。第三轭将每个绕组承载腿划分为变压器部分和第一扼流圈部分。每个绕组承载腿的该第一扼流圈部分包括用于限定LLC转换器的第一串联电感器的第一串联电感的第一扼流圈气隙和第一扼流圈绕组，并且变压器部分包括变压器气隙和初级绕组以及次级绕组。
第三轭还进一步将返回腿划分为第一部分和第二部分。
在该实施例中，变压器绕组、即初级绕组和次级绕组，与被布置在相同绕组承载腿上的扼流圈绕组将第三轭的部分共享为公共的磁通量路径。变压器绕组和扼流圈绕组的通量正部分地补偿彼此，因此减小了总磁通量和铁损耗。
在每个绕组承载腿中引入变压器气隙和扼流圈气隙允许每个电感的分离的设计。
在替代的实施例中，提供至少一个或多个分离的磁芯，所述一个或多个分离的磁芯包括用于每个LLC转换器的第一扼流圈绕组和第一扼流圈气隙，或者限定LLC转换器的第一串联电感器的第一串联电感。
在其他的替代的实施例中，与第三轭平行地提供第四轭，以避免变压器绕组和第一扼流圈绕组共享公共的通量路径部分。
在另一个替代的实施例中，集成磁部件包括被布置在第一轭与第二轭之间的第三轭。然而，LLC转换器的扼流圈绕组和/或扼流圈气隙被布置在与相应的绕组承载腿的扼流圈部分相邻的轭的部分中，轭的所述部分被布置在绕组承载腿和与绕组承载腿相邻的相应的返回腿之间。
在特别优选的实施例中，多个堆叠的芯元件包括三个多腿芯元件或两个多腿芯元件和一个I芯。
芯元件优选地以如下方式来堆叠：凸缘形成集成磁部件（相应地，单个磁芯结构）的轭，并且芯元件的腿形成绕组承载腿和返回腿的磁芯。
该实施例将需要的部件的数量减少到最小。
如果集成磁部件包括第四轭，所述第四轭被布置在第二轭与第三轭之间并且所述第四轭正将每个变压器部分划分为第二扼流圈部分和子变压器部分，则这是特别有利的。在本文中，每个绕组承载腿的第二扼流圈部分包括用于限定LLC转换器的第二串联电感器的第二串联电感的第二扼流圈气隙和第二扼流圈绕组，并且子变压器部分包括变压器气隙和初级绕组以及次级绕组。
该布置允许LLC转换器的串联电感的分割。
通过将扼流圈绕组分布在第一扼流圈绕组和第二扼流圈绕组上并且同时将扼流圈气隙分布在第一扼流圈气隙和第二扼流圈气隙上，损耗被减少。与能够存储相同磁能量的单个气隙相比较，将存储的磁能量分布在两个气隙上减少了总气隙边缘（fringing）。此外，实现了在变压器的初级侧处的更好的对称性。
该实施例的其他的优势在于集成磁电路将具有改进的暂态响应。
在本发明的其他的优选的实施例中，多个堆叠的芯元件包括四个多腿芯元件或三个多腿芯元件和一个I芯。
如果LLC转换器的第一扼流圈绕组和相同的LLC转换器的初级绕组用单个电线来实现，所述第一扼流圈绕组的绕组和所述初级绕组的绕组通过所述单个电线串联地连接，则这是特别有利的。
如果第二扼流圈绕组也通过单个绕组来缠绕并且所述第二扼流圈绕组的绕组也与第一扼流圈绕组的绕组和初级绕组的绕组串联地连接，则这是特别优选的。
通过单个电线（相应地，通过单个连接器）在扼流圈绕组与初级绕组之间建立的连续的连接减少了焊接的端子的总数量并且因此减少了铜损耗。可以避免在绕组之间的附加的引出线。此外，这简化了生产过程并且因此简化了集成磁部件的成本。
还简化了生产过程。
在一些实施例中，在组装芯元件之前首先将变压器和/或扼流圈绕组安装在芯的腿上，这可能是有利的。在这样的情况下，可能有利的是，绕组仅在芯元件的组装之后被连接。扼流圈绕组与第一变压器或第二变压器中的一个之间的连接可以通过提供相应的绕组的引出线并且例如通过焊接将它们连接到电路板来实现。
如果LLC转换器的第一扼流圈绕组被缠绕在与其中缠绕了相同的LLC转换器的初级绕组和次级绕组的绕组承载腿不同的绕组承载腿上，所述第一扼流圈绕组的绕组和所述初级绕组的绕组被串联地连接，则这是特别有利的。
与其中LLC转换器的第一扼流圈绕组和初级绕组被布置在相同的绕组承载腿上的布置相比较，通过绕组的该布置，可以实现更少的芯损耗。
在本发明的其他的优选的实施例中，N=2。
因此，转换器布置包括两个LLC转换器。这产生了集成磁部件的非常紧凑的设计。
特别优选的是，多腿芯元件是E芯。
在本申请的上下文中，E芯还应包括具有三个腿的其他芯类似的芯元件。非穷尽列表包括诸如E芯、ER芯、EFD芯、ETD芯、PQ芯、PM芯或RM芯的三腿芯。不同的E形芯类型在它们的几何形状上不同。E芯具有最简单的几何形状，它们的凸缘和它们的腿具有矩形横截面。ER芯是类似的，但是它们的内腿包括圆形横截面。ETD芯也具有圆形内腿，但是它们的外腿具有面向朝向内腿的凹表面。EFD（经济扁平设计）芯具有扁平设计，它们的腿具有基本上矩形的横截面并且它们的内腿具有特定扁平形状。PQ芯、RM芯和PM芯是所谓的壶芯类型芯（pot core type cores）。它们包括具有圆形内腿和凸缘的强优化的几何形状，所述圆形内腿和凸缘被形成以至少部分地包围和保护绕组。
在其他的优选的实施例中，磁部件N=3，LLC转换器实现三个LLC转换器的磁部件。
有利地，绕组承载腿的变压器气隙被布置在芯元件的腿与凸缘之间或者在正以它们的腿彼此邻接的芯元件的两个腿之间。
扼流圈气隙也优选被布置在芯元件的腿与凸缘之间或者在正以它们的腿彼此邻接的芯元件的两个腿之间。
这意味着气隙被布置在堆叠的芯元件之间的连接点处。该实施例的优势在于，气隙可以在腿中被研磨或者通过使用其中腿的长度已经被调整的预制造的芯元件来考虑。气隙优选地在组装相应的芯元件之前被研磨。气隙可以被填充有任何合适的材料或留空。通过用非可渗透材料来填充气隙，可以增加集成磁电路的机械稳定性。
气隙还可以被集成在芯的腿其间或者在芯的凸缘与腿其间。此外，多于一个气隙可以被集成在芯的腿中。因此，可以减少气隙边缘。
与集中的气隙组合或代替集中的气隙，还可以通过使用针对芯元件或芯元件的部分、特别是针对腿的粉末材料来应用分布式气隙。
在其他的优选的实施例中，初级绕组被分割为第一初级绕组部分和第二初级绕组部分。
该布置允许在初级部分之间插入LLC电路的串联谐振电容器。在变压器绕组部分之间也可以连接其他元件，如例如用于阻尼目的的电阻性元件或用于测量输入电流的分流电阻器（shunt resistor）。
在本发明的有利的实施例中，集成磁部件元件关于平行于芯元件的腿的轴是镜像对称的。
芯元件的对称布置涉及电路中的磁通量的对称分布并且因此还降低了损耗。特别地，可以优化在返回腿中的通量的补偿。对称布置还降低了生产成本并且便于组装。
在根据本发明的集成磁部件的另一个有利的实施例中，集成磁部件关于平行于轭的轴是镜像对称的。
特别地，该实施例具有两个扼流圈电感都是对称的优势，这显著地增加了集成磁部件的性能。
本发明进一步涉及功率转换器，所述功率转换器包括开关转换器级、整流器级和谐振级，其中谐振级包括N >=2个并联LLC转换器。LLC转换器的变压器、并联电感器和串联电感器由根据本发明的集成磁部件来形成。
优选的是，转换器级包括每个LLC转换器的单个开关转换器，向LLC转换器的谐振电路提供方电压。单个开关转换器优选地是包括四个开关的H桥转换器。
集成磁部件通常适用于在具有N>=2个LLC转换器的DC-DC、AC-DC和DC-AC功率转换器中使用。所述集成磁部件特别地适用于在具有N>=2个LLC转换器的DC-DC功率转换器中使用。在AC输入的情况下，转换器级可以包括整流电路，诸如AC/DC功率因子校正（PFC）转换器。
进一步优选的是，整流器级包括每个LLC转换器的单个整流器。
整流器有利地包括同步整流器。同步整流器是有源控制开关。那些开关可以例如包括金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）或双极结型晶体管（BJT）。同步整流器虑及改进整流的效率。因为它们具有低导通电阻（on-resistance），所以与普通的半导体二极管相比较，特别是当存在高电流时它们可以显著地减少欧姆损耗。
在本发明的特别优选的实施例中，功率转换器包括两个或三个LLC转换器。
其他有利的实施例和特征的组合从下面的详细描述和权利要求的总体显现。
附图说明
用于解释实施例的附图示出了：
图1示出了包括两个交错的LLC谐振转换器的DC-DC功率转换器1的现有技术电路图；
图2图示了当以具有90°相移的交错方式操作时根据图1的两个LLC谐振转换器的运行电流；
图3图示了使用分立的磁部件的功率转换器的现有技术配置；
图4图示了针对每个LLC转换器使用单个磁芯结构的现有技术功率转换器的另一个配置；
图5a示出了根据本发明的包括两个交错的LLC谐振转换器的集成磁部件的第一实施例；
图5b示出了在图5a中示出的实施例的磁芯结构；
图6示出了根据在图5a和5b中示出的第一实施例的集成磁部件的磁阻模型；
图7图示了基于根据图6的磁阻模型当两个LLC交错的转换器以90°相移来操作时根据图5a和5b的集成磁部件中的通量密度的运行；
图8a、8b示出了根据本发明的集成磁部件的另一个实施例，其中LLC转换器的变压器绕组和扼流圈绕组被缠绕在不同的绕组承载腿上；
图9a - 9c描绘了在图5b中示出的芯结构的三个替代的实施例；
图10a示出了本发明的磁部件的第三实施例，所述本发明的磁部件包括每个LLC转换器的第二扼流圈绕组；
图10b示出了在图10a中示出的实施例的磁芯结构；
图11a示出了本发明的磁部件的第四实施例，其中每个LLC转换器的串联电感通过将其初级绕组与其次级绕组分离来实现；
图11b图示了根据图11b的集成磁部件的磁阻模型；
图12a、12b示出了变压器的简化的模型以说明泄漏电感的计算；
图13描绘了具有本发明的集成磁部件的另一个实施例的功率转换器，其集成了三个LLC转换器的磁部件；
图14描绘了具有本发明的集成磁部件的另一个实施例的功率转换器，其集成了三个LLC转换器的磁部件，LLC转换器具有分割的谐振扼流圈；
图15也描绘了具有发明的集成磁部件的功率转换器，其集成了三个LLC转换器的磁部件，其中每个LLC转换器的串联电感通过将其初级绕组与其次级绕组分离来实现；
图16图示了根据图16的集成磁部件的磁阻模型；
在附图中，相同的部件被给予相同的参考符号。如果在不同的附图中描绘不同的实施例的类似元件时，则不同的实施例的类似元件由百位数不同的类似的参考标号来表示。
具体实施方式
图1示出了包括两个交错的LLC谐振转换器的DC-DC功率转换器1的现有技术电路图，所述两个交错的LLC谐振转换器被并联地布置。每个LLC谐振转换器包括开关转换器11a、11b、谐振电路12a、12b和输出整流器13a、13b。两个谐振电路12a、12b的开关转换器11a、11b以它们的输入与公共的DC输入电压U in 并联、并且以它们的输出与相应的谐振电路12a、12b的输入并联来连接。在提供AC电压的情况下，每个开关转换器11a、11b可以包括整流器，诸如PFC转换器，将AC电压矫正（redress）为中间DC电压。两个开关转换器11a、11b中的每个优选地包括两个或四个开关以生成方波输出电压用于被提供给其相应的谐振电路12a、12b的输入。LLC谐振电路12a、12b使用三个磁部件，即串联谐振电感器L ra 、L rb 、并联谐振电感器L ma 、L mb 以及具有初级绕组P a 、P b 和次级绕组S a 、S b 的变压器。LLC谐振转换器还被称为LLC串联并联谐振转换器或LLC转换器。
LLC谐振转换器的并联谐振电感器L ma 、L mb 和初级绕组P a 、P b 被并联地布置，两者都被串联连接到串联谐振电感器L ra 、L rb 。谐振电路12a、12b进一步包括串联谐振电容器C ra 、C rb ，所述串联谐振电容器C ra 、C rb 被串联地连接到串联谐振电感器L ra 、L rb 。
在下文中，我们还可以省略术语“并联谐振电感器”、“串联谐振电感器”、“串联谐振电容器”和“LLC谐振转换器”中的词“谐振”。在图1中，变压器是双绕组变压器，每个具有单个次级绕组S a 、S b ，所述单个次级绕组S a 、S b 具有形成相应的谐振电路12a、12b的输出的两端。所述变压器被连接到相应的LLC谐振转换器的整流器级13a、13b，将在谐振12a、12b的输出处的AC电压矫正为DC电压。输出整流器13a、13b的输出被并联地连接到输出滤波电容器C out ，所述输出滤波电容器C out 与功率转换器1的第一输出5.1和第二输出5.2并联地布置。取决于使用的整流器电路类型，还可以使用三绕组变压器，所述三绕组变压器具有三个输出连接，允许例如中心抽头的整流器的使用。具有如在图1中示出的两个交错的LLC转换器的功率转换器的磁部件通常通过四个分立的磁部件来实现：第一扼流圈芯15a、第二扼流圈芯15b、和第一变压器芯18a以及第二变压器芯18b。那些部件由图1中的虚线来指示。
图2图示了当以具有90°相移的交错方式操作时根据图1的两个LLC谐振转换器的运行电流。上绘图描绘了其是通过串联电感器L sa 和L sb 的电流的串联电感器电流i ra 和i rb 以及其是通过并联电感器L ma 、L mb 的电流的并联电感器电流i ma 和i mb 。可以看到，串联电感器电流i ra 和i rb 是基本上正弦的并且相对于彼此具有90 °的相移。并联电感器电流具有基本上三角形状并且也相对于彼此被相移90 °。
图2的下绘图示出了其是在矫正之后通过变压器的次级绕组的电流的次级绕组电流i sa 和i sb 以及其等于次级绕组电流i sa 和i sb 两者的和的输出电流i out （也参见图1）的运行。可以看到，次级绕组电流i sa 和i sb 被相移了90 °并且输出电流i out 的电流纹波相对于单个次级绕组电流i sa 和i sb 被减小了。
图3图示了使用分立的磁部件的在图1中示出的功率转换器的现有技术配置。其示出了第一LLC转换器的两个分离的磁芯、即扼流圈芯15a和变压器芯18a，并且示出了第二LLC转换器的两个分离的磁芯、即扼流圈芯15b和变压器芯18b。
扼流圈芯15a和15b实现了相应的LLC转换器的串联电感器L ra 和L rb ，并且变压器芯18a和18b实现了相应的LLC转换器的变压器和并联电感L ma 、L mb 。
就制造公差而言，两个LLC转换器都具有相同的结构并且使用基本上相同的无源元件，并且因此第一转换器和第二转换器的磁部件是基本上相同的。这被需要以便优化具有两个交错的谐振电路的功率转换器1的性能。
第一（第二）LLC转换器的结构如下：第一（第二）LLC转换器的扼流圈芯15a（15b）包括第一U芯U 11 （U 12 ）和板芯I 11 （I 12 ），所述第一U芯U 11 （U 12 ）和板芯I 11 （I 12 ）被布置成形成O状形状。扼流圈气隙16a（16b）被布置在第一U芯U 11 （U 12 ）与板芯I 11 （I 12 ）之间。
第一（第二）LLC转换器的变压器芯18a（18b）包括第二U芯U 21 （U 22 ）和第三U芯U 31 （U 32 ），所述第二U芯U 21 （U 22 ）和第三U芯U 31 （U 32 ）正以它们的腿彼此邻接，形成O形状的变压器芯。变压器气隙19a（19b）被布置在芯之间。
第一（第二）LLC转换器的变压器的初级绕组20a（20b）和次级绕组21a（21b）围绕第二U芯U 21 （U 22 ）和第三U芯U 31 （U 32 ）的邻接的腿的对中的一个来缠绕。在本文中，初级绕组20a（20b）和第一扼流圈17a（17b）被串联地连接。
图4示出了用于实现根据图1的功率转换器的属于现有技术的磁部件的另一个配置。在该配置中，每个LLC转换器包括单个磁芯结构，每个包括三个U芯元件，即用于第一LLC转换器的U 11 、U 21 和U 31 和用于第二LLC转换器的U 12 、U 22 和U 32 ，其被布置成形成8形状的芯。第一（第二）LLC转换器的磁芯结构如下：第一扼流圈绕组17a（17b）被布置在第一U芯元件U 11 （U 12 ）的腿上，所述第一U芯元件U 11 （U 12 ）的腿邻接第二U芯元件U 21 （U 22 ）的凸缘，而变压器绕组被布置在第二U芯元件U 21 （U 22 ）和第三U芯元件U 31 （U 32 ）的邻接的腿的对上。因此，扼流圈绕组被布置在由第一U芯元件U 11 （U 12 ）和第二U芯元件U 21 （U 22 ）的凸缘形成的闭合的磁通量路径中，并且变压器绕组被布置在由第二U芯元件U 21 （U 22 ）和第三U芯元件U 31 （U 32 ）限定的闭合的通量路径中。通量路径正共享第二U芯元件U 21 （U 22 ）的凸缘。
图5a示出了根据本发明的包括集成磁部件102的功率转换器101的第一实施例。与在图3和4中示出的功率转换器类似，功率转换器101包括两个交错的LLC谐振转换器并且可以通过根据图3和4的作为现有技术转换器的在图1中示出的相同的等效电路图来建模。然而，根据图5a的功率转换器与现有技术转换器不同在于其集成磁部件102，所述其集成磁部件102在单个磁芯130中实现两个交错的磁LLC转换器的磁部件。
除了集成磁部件102之外，功率转换器101还包括用于被连接到DC电压源Uin的具有第一和第二输入端子104.1和104.2的DC电压输入，以及用于提供DC输出电压的包括第一和第二输出端子105.1和105.2的输出。
功率转换器进一步包括具有第一开关转换器111a、第一输出整流器113a和第一谐振电容器107a的第一LLC谐振转换器，以及具有第二开关转换器111b、第二输出整流器113b和第二谐振电容器107b的第二LLC谐振转换器。整流器113a和113b优选地是同步整流器。
两个LLC谐振电路的开关转换器111a、111b以它们的输入与公共的DC输入电压U in 的端子104.1和104.2并联、并且以它们的输出与相应的LLC谐振电路的输入并联来连接。在提供AC电压的情况下，每个开关转换器111a、111b可以包括整流器电路。
第一LLC转换器的无源磁部件，即第一串联（谐振）电感器L ra 、第一并联（谐振）电感器L ma 和具有第一初级绕组P a 和第一次级绕组S a 的变压器通过集成磁部件102来实现。那些无源磁部件与第一串联电容器107a一起形成第一LLC转换器的第一谐振电路。
同样地，功率转换器包括针对第二LLC谐振转换器的第二开关转换器111b、第二输出整流器113b和第二谐振电容器107b。第二LLC转换器的那些无源磁部件，即第二串联（谐振）电感器L rb 、第二并联（谐振）电感器L mb 和具有第二初级绕组P b 和第二次级绕组S b 的变压器通过与第一LLC转换器的磁部件相同的集成磁部件102来实现。那些无源磁部件与第二串联电容器107b一起形成第二LLC转换器的谐振电路。
集成磁部件102包括四个输入，即用于第一LLC谐振转换器的第一输入103.1a和第二输入103.2b以及用于第二LLC谐振转换器的第三输入103.1b和第四输入103.2b。所述集成磁部件102进一步包括四个输出，即用于第一LLC谐振转换器的第一输出108.1a和第二输出108.2a以及用于第二LLC谐振转换器的第三输出108.1b和第四输出108.2b。
集成磁部件102包括单个磁芯结构130，在图5b中为了与其他部件隔离的更好的表示，示意性描绘了所述单个磁芯结构130。
磁芯结构130包括三个堆叠的三腿芯（相应地，E芯），即第一E芯131、第二E芯132和第三E芯133。芯中的每个包括凸缘和三个腿，即内腿和两个外腿，所述腿被平行地布置在凸缘的侧上。因此，第一E芯131包括凸缘131.1，所述凸缘131.1磁连接第一E芯131的第一外腿131.2、内腿131.3和第二外腿131.4。
第二E芯132具有与第一E芯131类似的形状，尽管第二E芯132的腿的长度通常相对于第一E芯的腿的长度不同。所述第二E芯132还包括凸缘132.1，所述凸缘132.1磁连接第二E芯132的第一外腿132.2、内腿132.3和第二外腿132.4。
第三E芯133与第二E芯132类似。所述第三E芯133还包括凸缘133.1，所述凸缘133.1继而磁连接第二E芯133的第一外腿133.2、内腿133.3和第二外腿133.4。
第一E芯131以其腿在第二E芯132的凸缘132.1周围的方式被布置在第二E芯132上，限定第一扼流圈绕组窗口134a和第二扼流圈绕组窗口134b。第一扼流圈气隙116a被布置在第一E芯的第一外腿131.2与第二E芯132的凸缘132.1之间，并且第二扼流圈气隙116b被布置在第一E芯131的第二外腿131.4与第二E芯132的凸缘132.1之间。在第一E芯131的内腿131.3与第二E芯132的凸缘之间不提供气隙。
第二E芯132和第三E芯133被布置成形成八状形状，其中它们的第一外腿132.2、133.2、它们的内腿132.3、133.3和它们的第二外腿132.4、133.4正彼此邻接，限定第一变压器绕组窗口135a和第二变压器绕组窗口135b。
第一变压器气隙119a被布置在第二E芯132和第三E芯133的第一外腿132.2和133.2之间，并且第二变压器气隙119b被布置在第二E芯132和第三E芯133的第二外腿132.4和133.4之间。在第二E芯132和第三E芯133的内腿132.3和133.3之间不提供气隙。气隙可以通过研磨相应的外腿来实现。为了增加机械稳定性，它们可以被填充有低磁导率的材料。
第一E芯131的第一外腿131.2、第一扼流圈气隙116a、第二E芯131和132、第二E芯132的第一外腿132.2、第一变压器气隙119a以及第三E芯133的第一外腿133.2在磁芯结构的第一轭与第二轭之间形成第一磁路径，限定第一绕组承载腿。
类似地，第一E芯131的第二外腿131.4、第二扼流圈气隙116b、第二E芯132的第二外腿132.4、第二变压器气隙119b以及第三E芯133的第二外腿133.4在磁芯结构的第一轭与第二轭之间形成第二磁路径，限定第二绕组承载腿。
此外，第一E芯131的内腿131.3、第二E芯132的内腿132.3和第三E芯133的内腿133.4在磁芯结构130的第一轭与第二轭之间形成第三磁路径，所述路径限定返回腿。
第一E芯元件的凸缘131.1形成集成磁部件的第一轭。同样地，第三E芯133的凸缘133.1形成集成磁部件102的第二轭，并且第二E芯的凸缘132.1形成磁芯结构130的第三轭，将绕组承载腿划分为变压器部分和扼流圈部分并且还将返回腿划分为变压器部分和扼流圈部分。
集成磁芯结构130的绕组全部都被布置在绕组电流腿上（相应地，在外腿上）。因为集成磁部件是基本上关于通过内腿的轴对称的，并且对第一内腿和第二外腿上的绕组的描述是类似的：第一（第二）扼流圈绕组117a（117b）（图5a，未在图5b中示出）被布置在第一（第二）绕组承载腿的部分上，所述第一（第二）绕组承载腿的部分位于第一E芯的凸缘131.1（相应地，第一轭）与第二E芯的凸缘132.1（相应地，第三轭）之间。所述部分将被表示为第一（第二）扼流圈部分。第一（第二）扼流圈绕组窗口134a（134b）接收第一（第二）扼流圈绕组117a（117b）的匝。
第一（第二）初级绕组120a（120b）和第一（第二）次级绕组121a（121b）被布置在第一（第二）绕组承载腿的部分上，所述第一（第二）绕组承载腿的部分位于第二E芯132的凸缘132.1（相应地，第三轭）之间和第三E芯133的凸缘（相应地，第二轭）之间。所述部分将被表示为第一（第二）变压器部分。第一（第二）变压器绕组窗口135a（135b）接收第一（第二）初级绕组120a（120b）和第一（第二）次级绕组121a（121b）的匝。
第一（第二）初级变压器绕组120a（120b）以一端去往集成磁部件102的第一（第三）输入103.1a（103.1b）并且以另一端去往第一（第二）扼流圈绕组117a（117b）的第一端来连接。第一（第二）扼流圈绕组117a（117b）的另一端被连接到集成磁部件的第二（第四）输入103.2a（103.2b）。
第一（第二）次级绕组121a（121b）以一端去往第一（第三）输出108.1a（108.1b）并且以另一端去往集成磁部件102的第二（第四）输出108.2a（108.2b）来连接。
第一（第二）谐振电容器107a（107b）被连接在第一（第二）开关转换器111a（111b）的第一输出与集成磁部件102的第一（第三）输入103.1a（103.1b）之间。第二（第四）输入被连接到第一（第二）开关转换器111a（111b）的第二输出。
磁芯结构限定四个独立的闭合的磁通量路径，第一扼流圈通量路径150a、第二扼流圈通量路径150b、第一变压器通量路径151a和第二变压器通量路径151b。第一扼流圈通量路径150a和第二扼流圈通量路径150b共享返回腿的公共部分、即被布置在第一轭与第三轭之间的返回腿的扼流圈部分，所述返回腿的扼流圈部分由第一E芯131的内腿131.3形成。第一变压器通量路径151a和第二变压器通量151b路径也共享所述返回腿的公共部分、即变压器部分，所述变压器部分由第二E芯和第三E芯132和133的内腿132.3和133.3形成。此外，第一扼流圈通量路径150a和第一变压器通量路径151a和第二扼流圈通量路径150b以及第二扼流圈通量路径151b共享第三轭的公共部分。
图6示出了根据本发明的第一实施例（图5a和5b）的集成磁部件102的磁阻模型140。E芯131、132和133的三个凸缘131.1、132.2和133.3的磁阻被认为是相同的，并且每个凸缘由凸缘磁阻RB来表示。绕组承载腿的两个变压器部分的磁阻，每个包括相应的变压器气隙119a/119b的磁阻和第二芯和第三芯132和133的相应的外腿132.2、133.2、132.4和133.4的磁阻，并且由变压器部分磁阻RTC来表示。
RLC表示绕组承载腿的扼流圈部分的磁阻，每个包括第一E芯131的相应的外腿131.2和131.4的磁阻和相应的扼流圈气隙116a/116b的磁阻。第二芯和第三芯132和133的两个内腿132.3和133.3的磁阻被集总（lumped）在变压器内腿磁阻RTF中，而第一E芯131的内腿的磁阻由扼流圈内腿磁阻RLF来表示。
通过第一扼流圈绕组117a和第一初级变压器绕组120a的电流被认为是相同的并且由第一初级电流i p1 来表示。同样地，通过第二扼流圈绕组117b和第二初级变压器绕组120b的电流被认为是相同的并且由电流i p2 来表示。
第一次级电流i s1 表示通过第一次级绕组121a的电流并且第二次级电流i s2 表示通过第二次级绕组121b的电流。绕组匝数为：对于第一和第二扼流圈绕组NL，对于第一和第二初级绕组NP，并且NS对于第一和第二变压器次级绕组。
图7图示了基于根据图6的磁阻模型当两个LLC交错的转换器以90°相移来操作时对于一个操作周期的根据图5a和5b的集成磁部件中的通量密度的运行。
图7上绘图图示了通过第一扼流圈部分和第二扼流圈部分的扼流圈通量密度B L1 和B L2 的运行以及通过第一绕组承载腿和第二绕组承载腿的变压器部分的变压器通量密度B T1 和B T2 的运行。扼流圈通量密度B L1 和B L2 是基本上正弦的而变压器通量密度B T1 和B T2 的曲线是基本上三角形的。那些运行对应于针对现有技术功率转换器的在图2的上绘图中描绘的运行。
图7下绘图示出了由根据图6的磁阻模型建模的集成磁部件的相互共享的路径中的通量密度。通过与变压器绕组窗口相邻的内腿（相应地，通过被表示为R TF 的磁阻）的通量密度B TF 的运行具有梯形的形状和与单个变压器通量密度B T1 和B T2 中的每个的量值基本上相同的量值，尽管变压器通量在相互凸缘中被叠加。
通过与扼流圈绕组窗口相邻的内腿（相应地，通过被表示为R LF 的磁阻）的通量密度B LF 的运行具有基本上正弦的形状。其量值也仅稍微高于扼流圈通量密度B L1 和B L2 的量值。
此外，由相应的LLC谐振转换器的变压器通量B T1 /B T2 和扼流圈通量B L1 /B L2 相互共享的第二E芯的凸缘中的相互共享的通量密度B C1 和B C2 的量值显著地低于通量密度的量值的和。
因此，可以减小通常使用的芯部分的尺寸。
在图8a中示出的根据本发明的功率转换器的第二实施例与在图5a和5b中示出的功率转换器类似。本发明的该实施例的集成磁部件202具有与根据图5b的磁芯结构类似的磁芯结构230。所述集成磁部件202还包括用于第一LLC转换器的第一开关转换器211a和第一输出整流器213a和用于第二LLC转换器的第二开关转换器211b和第二整流器213b。然而，为了减少芯损耗，第一LLC转换器的第一扼流圈绕组217a被缠绕在与其中缠绕了第一LLC转换器的第一初级绕组220a和第二次级绕组221a的绕组承载腿不同的绕组承载腿上，所述第一扼流圈绕组217a的绕组和所述第一初级绕组220a的绕组被串联地连接。此外，第二LLC转换器的第二扼流圈绕组217b被缠绕在与其中缠绕了相同的LLC转换器的第二初级绕组220b和第二次级绕组221b的绕组承载腿不同的绕组承载腿上，所述第二扼流圈绕组217b的绕组和所述第二初级绕组220b的绕组被串联地连接。
图8b是根据图8a的功率转换器的另一个表示，然而，更详细地示出了根据图8a的第一开关转换器和第二开关转换器211a和211b以及第一输出整流器和第二输出整流器213a和213b。第一开关转换器211a包括两个开关Q11和Q21，并且第二开关转换器211b包括开关Q12和Q22。开关根据在输入处的DC电压在第一和第二LLC转换器的输入处生成方波输出电压。第一次级绕组221a被连接到第一输出整流器213a的输入，整流器是包括四个二极管D11、D12、D13和D14的无源全桥整流器。第二次级绕组221b被连接到也是包括四个二极管D21、D22、D23和D24的无源全桥整流器的第二输出整流器213b的输入。两个整流器的输出被并联地连接到输出滤波电容器Cout。
图9a - 9c描绘了在图5b中示出的芯结构的三个替代的实施例。
根据图9a的磁芯结构330包括板芯331、第一E芯332和第二E芯333，板芯是I芯的特殊形式。板芯331包括单个凸缘331.1，所述单个凸缘331.1形成芯结构330的第一轭。E芯332和333两者分别包括凸缘332.1、333.1，分别包括第一外腿332.2、333.2，分别包括第二外腿332.4、333.4以及分别包括内腿332.3、333.3。
板芯331被布置在第一E芯332的腿上以形成8状形状。板芯331和第一E芯332限定第一扼流圈绕组窗口334a和第二扼流圈绕组窗口334b。第一扼流圈气隙316a和第二扼流圈气隙316b被布置在板芯331（相应地，第一轭331.1）与第一E芯332的第一外腿和第二外腿332.2和332.4之间。
第二E芯333以其外腿333.2和333.4以及其内腿333.3在第一E芯332的腿的相对的侧上与第一E芯332的凸缘332.1邻接。第一E芯332的凸缘332.1和第二E芯333形成限定第一变压器绕组窗口335a和第二变压器绕组窗口335b的8状形状。
第一变压器气隙319a被布置在第二E芯333的第一外腿333.2与第一E芯332的凸缘332.1之间，而第二变压器气隙319b被布置在第二E芯333的第二外腿333.4与第一E芯332的凸缘332.1之间。
第一扼流圈气隙316a、第二E芯332的第一外腿332.2、第一过滤气隙319a和第二E芯333的第一外腿333.2形成第一绕组承载腿。同样地，第二扼流圈气隙316b、第二E芯332的第二外腿332.4、第二过滤气隙319b和第二E芯333的第二外腿333.4形成第二绕组承载腿。
在第一绕组承载腿与第二绕组承载腿之间的凸缘332.1的部分形成第三轭。
根据图9b的磁芯结构430与磁芯结构330类似并且也包括板芯432以及第一E芯和第二E芯431和433。然而，在磁芯结构430中，板芯432被布置在第一E芯431与第二E芯433之间。
E芯431和433两者分别包括凸缘431.1、433.1，分别包括第一外腿431.2、433.2，分别包括第二外腿431.4、433.4以及分别包括内腿431.3、433.3。第一E芯431的凸缘433.1形成第一轭，第二E芯433.1的凸缘433.1形成第二轭。第一E芯431以其腿邻接板芯432以限定两个扼流圈绕组窗口。第一扼流圈气隙416a被布置在第一E芯431的第一外腿431.2与板芯432之间。第二气隙416b被布置在第一E芯的第二外腿431.4与板芯432之间。
板芯432包括单个凸缘432.1，所述单个凸缘432.1形成芯结构430的第三轭。
第二E芯433以其腿邻接板芯的侧，所述板芯的侧与板芯432邻接第一E芯431的腿的侧相对。板芯432和第二E芯433形成两个变压器绕组窗口。第一变压器气隙419a被布置在板芯432与第二E芯432的第一外腿433.2之间，并且第二变压器气隙419b被布置在板芯432与第二E芯433的第二外腿433.4之间。
根据图9c的磁芯结构530与磁芯结构330类似并且也包括板芯533以及第一E芯和第二E芯531和532。然而，在磁芯结构530中，第一E芯531以其腿在第二E芯532的凸缘上来堆叠以限定两个扼流圈绕组窗口，而第二E芯532以其腿在板芯533上来堆叠以限定变压器绕组窗口。扼流圈气隙被布置在第一E芯531的外腿与第二E芯532的凸缘之间，并且变压器气隙被布置在第二E芯532的外腿与板芯533之间。
在图9a - 9c中描绘的所有三个芯结构330、430和530都可以通过根据图6的相同磁阻来建模并且基本上不同在于气隙的布置。它们所有都可以被用于替代图5a中的集成磁部件102的根据图5b的芯结构130或者替代根据图8的集成磁部件202的磁芯结构。根据图5b、9a - 9c的芯结构主要不同在于气隙的布置。
图10a示出了功率转换器601的第三实施例。其与根据图5a的功率转换器102不同在于其集成磁部件602。集成磁部件602也包括四个输入和四个输出，即第一LLC转换器的第一输入603.1a、第一LLC转换器的第二输入603.2a、第二LLC转换器的第一输入603.1b和第二LLC转换器的第二输入603.2b。所述集成磁部件602进一步包括第一LLC转换器的第一输出608.1a、第一LLC转换器的第二输出608.2a、第二LLC转换器的第一输出608.1b和第二LLC转换器的第二输出608.2b。
在图10b中分离地描绘了集成磁部件602的磁芯结构630。与集成磁部件102的芯结构130（图5b）相比较，磁芯结构630包括4个E芯，即第一E芯631、第二E芯632、第三E芯633和第四E芯634。每个E芯包括凸缘、两个外腿以及内腿。那些腿被布置在相应的E芯的凸缘的相同侧上。第一、第二和第三E芯以与在图5b中示出的相同的方式来布置。第四E芯634以其第一外腿634.2、其内腿634.3和其第二外腿634.4在第三E芯633的腿的相对的侧上邻接第三E芯633的凸缘633.1。除了被布置在第一E芯元件631的外腿631.2和631.4与第二E芯元件632的凸缘632.1之间的第一扼流圈气隙和第二扼流圈气隙616a和616b之外，磁芯结构630还包括被布置在第四E芯元件634的第一外腿634.2与第三E芯633的凸缘633.1之间的第三扼流圈气隙616c，以及被布置在第四E芯634的第二外腿634.4与第三E芯的凸缘633.1之间的第四扼流圈气隙616d。第三E芯633的凸缘633.1和第四E芯634的凸缘634.1正限定第三扼流圈绕组窗口635c和第四扼流圈绕组窗口635d。
第一E芯元件631的第一（第二）外腿631.2（631.4）、第一（第二）扼流圈气隙616a（616b）、第二E芯632的第一（第二）外腿632.2（632.4）、第一（第二）变压器气隙619a（619b）、第三E芯633的第一（第二）外腿633.2（633.4）、第三（第四）扼流圈气隙616c（616d）以及第四E芯634的第一（第二）外腿634.2（634.4）形成第一（第二）绕组承载腿。
类似地，第一E芯631的第一内腿631.3、第二E芯632的内腿632.3、第三E芯633的内腿633.3和第四E芯634的内腿634.3限定与绕组承载腿平行地布置的返回腿。
第一E芯631的凸缘631.1限定第一轭，第二E芯632的凸缘632.2限定第三轭，第三E芯633的凸缘633.1限定第四轭并且第四E芯634的凸缘634.1限定第二轭，所述轭磁连接绕组承载路径和返回路径。
在图10a中描绘了集成磁部件602的绕组的布置。第一LLC转换器的第一初级绕组被分割成第一初级绕组部分620a.1和第二初级绕组部分620a.2，并且第二初级绕组被分割成第三初级绕组部分620b.1和第四初级绕组部分620b.2。第一初级绕组的绕组部分620a.1和620a.2以及第一次级绕组621a被布置在第三轭与第四轭（相应地，第二E芯的凸缘632.1与第三E芯633的凸缘633.1）之间的部分中的第一绕组承载腿上。第二初级绕组的绕组部分620b.1和620b.2以及第二次级绕组621b被布置在也在第三轭与第四轭（相应地，第二E芯的凸缘632.1与第三E芯633的凸缘633.1）之间的部分中的第二绕组承载腿上。
第一扼流圈绕组被分割成第一扼流圈绕组部分617a.1和第二扼流圈绕组部分617a.2。所述第一扼流圈绕组部分617a.1被布置在位于第一轭与第三轭之间的第一绕组承载腿的部分上，并且第二扼流圈绕组部分617a.2被布置在第四轭与第二轭之间的部分中的第一绕组承载腿上。
类似地，第二扼流圈绕组被分割成第三扼流圈绕组部分617b.1和第四扼流圈绕组部分617b.2。所述第三扼流圈绕组部分617b.1被布置在位于第一轭与第三轭之间的第二绕组承载腿的部分上，并且所述第二扼流圈绕组部分617b.2也被布置在第二绕组承载腿上、但是在第四轭与第二轭之间的部分上。
第二扼流圈绕组部分617a.2以一端去往第一LLC转换器的第一输入603.1a、并且以另一端去往第二初级绕组部分620a.2来连接。继而，第二初级绕组部分620a.2以其另一端去往第一LLC转换器的串联电容器607a、并且所述串联电容器607a以其另一端去往第一初级绕组部分620a.1来连接。第一初级绕组部分620a.2以其另一端去往第一扼流圈绕组部分617a.1来连接，所述第一扼流圈绕组部分617a.1本身被连接到第一LLC转换器的第二输入603.2a。
第四扼流圈绕组部分617b.2以一端去往第二LLC转换器的第一输入603.1b、并且以另一端去往第四初级绕组部分620b.2来连接。所述第四初级绕组部分620b.2以其另一端去往第二LLC转换器的串联电容器607b来连接。之后的串联电容器607b以另一端去往第三初级绕组部分620b.1来连接，所述第三初级绕组部分620b.1继而以另一端去往第三扼流圈绕组部分617b.1来连接，所述第三扼流圈绕组部分617b.1本身被连接到第二LLC转换器的第二输入603.2b。
第一次级绕组621a被连接到第一LLC转换器的第一输出608.1a和第二输出608.2a，并且第二次级绕组621b被连接到第二LLC转换器的第一输出608.1b和第二输出608.2b。
将扼流圈气隙分别地分割成两个更小的气隙616a和616c、616b和616d减少了气隙边缘并且因此减少了气隙损耗。此外，通过将扼流圈绕组分割成两个绕组部分以及通过将初级绕组分割成两个部分，在变压器的初级侧上的对称性也可以被增加，产生了磁部件的更好的性能。
图11a示出了包括发明的集成磁部件702的另一个变型的本发明的第四实施例。代替通过提供额外的闭合磁通量路径来限定第一LLC转换器与第二LLC转换器的串联（谐振）电感，通过将两个变压器的初级绕组与次级绕组分离来实现泄漏通量。
该实施例包括具有凸缘731.1、第一外腿731.2、内腿731.3和第二外腿731.4的第一E芯731，以及具有凸缘732.1、第一外腿732.2、内腿732.3和第二外腿732.4的第二E芯732。两个E芯731和732正以它们的腿彼此邻接并且形成8形状的磁芯结构。第一变压器气隙719a被布置在第一E芯732的第一外腿731.2与第二E芯732的第一外腿732.2之间。第二变压器气隙719b被布置在第一E芯731的第二外腿731.4与第二E芯732的第二外腿732.4之间。在由第一内腿731.3和第二内732.3限定的磁路径中不提供气隙。第一E芯731的凸缘731.1限定第一轭，并且第二E芯732的凸缘732.1限定第二轭。第一E芯731的第一外腿731.2、第一变压器气隙719a和第二E芯732的第一外腿732.2限定连接第一轭和第二轭的第一绕组承载腿。第一E芯731的第二外腿731.4、第二变压器气隙719b和第二E芯732的第二外腿732.4限定连接第一轭和第二轭的平行于第一绕组承载腿的第二绕组承载腿。第一E芯731的第一内腿731.3和第二E芯732的内腿732.3限定也连接第一轭和第二轭的平行于绕组承载腿的同时被布置在所述绕组承载腿其间的返回腿。
第一（第二）LLC转换器的初级绕组被分割成第一（第三）初级绕组部分720a.1（720b.1）和第二（第四）初级绕组部分720a.2（720b.2），两个绕组部分都被布置在第一（第二）绕组承载腿上。第一（第二）LLC转换器的第一（第二）串联电容器707a（707b）正连接第一（第三）初级绕组部分720a.1（720b.1）和第二（第四）初级绕组部分和720a.2（720b.2），第一（第三）初级绕组部分720a.1（720b.1）、第一（第二）串联电容器707a（707b）和第二（第四）初级绕组部分720a.2（720b.1）的串联连接被连接在第一（第二）LLC转换器的第一输入703.1a（703.1b）与第一（第二）LLC转换器的第二输入703.2a（703.2b）之间。第一（第二）LLC转换器的第一（第二）次级绕组721a（721b）也被布置在第一（第二）绕组承载腿上，并且被布置在第一（第三）初级绕组部分720a.1和第二（第四）初级绕组部分720a.2（720b.1和720b.2）之间并且与该第一（第三）初级绕组部分720a.1（720b.1）隔开第一间隙d1并且与该第二（第四）初级绕组部分720a.2（720b.2）隔开第二间隙d2，其中第一间隙和第二间隙d1和d2优选是相等的。
通过变化在每个LLC转换器的初级绕组部分与次级绕组之间的间隙d1和d2，可以限定在LLC变压器的初级侧处的对应于串联电感Lra或或Lrb的泄漏电感L lp ，而不需要借助于（recur to）附加的扼流圈绕组和分离的扼流圈通量路径，如例如根据图5a的扼流圈通量路径150a和150b。
尽管在该实施例中在初级绕组与次级绕组之间的间隙通过将绕组横向地隔开来实现，但是间隙还可以在使用相对于彼此同心地布置的变压器绕组时通过将绕组同心地隔开来实现，如下面描述的那样。
图11b图示了根据图11a的集成磁部件702的磁阻模型。
E芯731和732的两个凸缘731.1和732.1的磁阻被认为是相同的并且每个凸缘由凸缘磁阻RB来表示。
分别地包括第一外腿732.2和733.2的磁阻、第二外腿732.4和733.4的磁阻、以及分别地包括第一变压器气隙719a的磁阻、第二变压器气隙719b的磁阻的第一绕组承载腿、第二绕组承载腿的磁阻分别地通过变压器初级磁阻R TCp 和变压器次级磁阻R TCs 的串联连接来建模。返回腿的磁阻通过初级返回磁阻R TFp 和次级返回磁阻R TFs 的串联连接来建模。都归因于在相应的LLC转换器的初级绕组与次级绕组之间的间隙的第一泄漏电感和第二泄漏电感两者通过气隙磁阻R gap 来考虑，所述气隙磁阻R gap 被连接到相应的绕组承载腿的变压器初级磁阻R TCp 与变压器次级磁阻R TCs 之间的抽头和初级返回磁阻R TFp 与次级返回磁阻R TFs 之间的抽头。
i p1 是通过第一初级绕组部分和第二初级绕组部分720a.1和720a.2的电流，并且N p 是两个绕组部分的绕组数量。I p2 是通过第三初级绕组部分和第四初级绕组部分720b.1和720b.2的电流，N p 是两个初级绕组部分的绕组数量。N s 是次级绕组的绕组数量。I s1 是通过第一次级绕组721a的电流，并且I s2 是通过第二次级绕组721b的电流。B Tp1 和B Tp2 表示通过变压器初级磁阻R TCp 的磁通量的通量密度，并且B S1 和B S2 表示通过变压器次级磁阻R Ts1 和R Ts2 的磁通量的通量密度。同样地，B TFp 和B TFs 代表初级返回路径和次级返回路径中的磁通量的通量密度，并且B Gap 代表归因于由在变压器的初级绕组与次级绕组之间的间隙引起的泄漏通量的磁通量的通量密度。B Cs1 、B Cs2 、B Cp1 和B Cp2 代表凸缘中的磁通量的通量密度。
图12a和12b图示了对变压器的简化的模型的示例的泄漏电感的计算。
图12a描绘了具有MMF（磁模力（Magneto Motif Force））曲线的旋转对称的、常规缠绕的变压器的横截面。初级绕组20和次级绕组21以同心的方式被布置，其中，具有绕组匝数N 1 的初级绕组20围绕具有绕组匝数N 2 的次级绕组21来缠绕，在初级绕组与次级绕组之间的间隙是h l 。
图12b图示了旋转对称平面变压器的横截面。初级绕组20和次级绕组21被平行地布置，在初级绕组20与次级绕组21之间的间隙是m h l 。
在变压器的初级侧处的两个变压器类型的泄漏电感L lP 可以使用以下公式来计算：
其中，S k 是绕组或气隙的表面，I rms,k 是其RMS电流值，N 1 是初级匝数。h P 、h I 和h S 分别是初级绕组的高度、初级与次级之间的间隙的高度和次级绕组的高度。MLT P 、MLT I 和MLT S 是相应的平均长度匝。b W 是绕组的宽度并且μ 0是空气渗透率。
为了实现泄漏电感，初级绕组与次级绕组之间的分离（相应地，间隙）根据使用的铁氧体芯的形状和尺寸从0.5mm到大约10mm变化。
图13描绘了功率转换器801，所述功率转换器801在许多方面中与在图5a中描绘的功率转换器101类似。然而，功率转换器801集成了三个交错的LLC转换器，所述三个交错的LLC转换器优选的适用于具有120°的相移的交错操作。功率转换器801包括具有第一开关转换器811a、第一输出整流器813a和第一谐振电容器807a的第一LLC谐振转换器、具有第二开关转换器811b、第二输出整流器813b和第二谐振电容器807b的第二LLC谐振转换器以及具有第三开关转换器811c、第三输出整流器813c和第三谐振电容器807c的第三LLC谐振转换器。功率转换器801的集成磁部件802包括具有三个五腿芯的单个磁芯结构830：第一W芯831、第二W芯832和第三W芯833。W芯中的每个包括凸缘和被平行地布置在凸缘的侧上的五个腿。所述W芯以与根据图5b的磁芯结构130的E芯类似的方式来布置：第一W芯831在与第二W芯832的腿相对的侧上邻接第二E芯的凸缘，所述两个W芯形成四个扼流圈绕组窗口。第二W芯832的腿邻接第三W芯833的腿，第二W芯和第三W芯832和833因此形成四个变压器绕组窗口。
与根据图5a和5b的E芯相比较，磁芯结构830中的W芯831、832和833的另外两个腿提供第三绕组承载腿861c和第二返回腿860b。第一返回腿860a与第一绕组承载腿861a和第二绕组承载腿861b邻近，并且第二返回腿860b与第二绕组承载腿861b邻近。第一W芯831的凸缘限定第一轭，第二W芯832的凸缘限定第三轭，并且第三W芯的凸缘限定第二轭，所述轭将三个绕组承载腿（N=3）和两个返回腿磁互连。
第一两个LLC转换器的初级绕组和次级绕组以与根据图5a的实施例中的类似的方式来布置，即分别被布置在第三轭与第二轭之间的第一绕组承载腿、第二绕组承载腿的变压器部分上。扼流圈绕组被布置在第一轭与第三轭之间的绕组承载的相应的扼流圈部分上。
集成磁部件830包括第三初级绕组820c，所述第三初级绕组820c被分割成两个初级绕组部分，第三次级绕组821c和第三扼流圈绕组817c，其以与第一LLC转换器和第二LLC转换器的对应的绕组被布置在它们的相应的腿上类似的方式被布置在第三绕组承载腿上，变压器绕组被布置在绕组承载腿的变压器部分上，而扼流圈绕组被布置在扼流圈绕组部分上。
扼流圈气隙816和变压器气隙819所有都被布置在绕组承载腿上。由此，扼流圈气隙被布置在第一W芯831的外腿与第三轭之间以及在第一W芯831的中间腿与第三轭之间。返回腿是无间隙的。变压器间隙被布置在第二W芯831与第三W芯832的外腿之间以及在第二W芯832与第三W芯833的中间腿之间。返回腿是无间隙的。
集成磁部件802进一步包括用于每个LLC转换器的两个输入和用于每个LLC转换器的两个输出。
图14示出了具有三个LLC转换器的功率转换器901，每个具有开关转换器911、输出整流器913和串联电容器907。该实施例的集成磁部件902集成了三个LLC转换器的所有磁部件并且包括具有初级绕组和次级绕组以及三个扼流圈绕组的三个变压器。集成磁部件902与根据图13的集成磁部件802类似，但是与将根据图5b的磁芯结构与第四E芯组合的图10a的实施例类似地组合了第四W芯。第四W芯934的添加允许将每个LLC转换器的扼流圈气隙分割成第一扼流圈气隙916.1和第二扼流圈气隙916.2，并且将扼流圈绕组分割成第一扼流圈绕组部分917.1和第二扼流圈绕组部分917.2。还与根据图10的实施例类似，在该实施例中，初级绕组也被分割成第一初级绕组部分920.1和第二初级绕组部分920.2。
集成磁部件902的磁芯结构930包括三个绕组承载腿和两个返回腿，其中每个返回腿与两个绕组承载腿邻近。每个绕组承载腿包括其中缠绕了变压器绕组并且其包括变压器气隙919的变压器部分。所述每个绕组承载腿还包括第一扼流圈部分和第二扼流圈部分。第一扼流圈部分承载第一扼流圈绕组部分916.1并且包括第一扼流圈气隙916.1，并且第二扼流圈部分承载第二扼流圈绕组部分916.2并且包括第二扼流圈气隙916.2，与在图10a的描述中呈现的类似。绕组承载腿和返回腿，所有腿被平行地布置，通过四个平行的磁路径来互连：第一路径和第二路径由通过第一W芯931和第四W芯934的凸缘限定的第一轭和第二轭构成。第三路径由通过第二W芯932的凸缘限定的第三轭来提供，并且第四路径由被第三W芯933的凸缘限定的第四轭来提供。在返回腿上不提供气隙。
将扼流圈气隙分割成两个更小的气隙减少了气隙边缘并且因此减少了气隙损耗。此外，通过将扼流圈绕组分割成两个绕组部分并且还通过将初级绕组分割成两个部分，在变压器的初级侧上的对称性也可以被增加，产生了磁部件的更好性能。
图15是集成了三个交错的LLC转换器的其他的功率转换器1001的图示，所述三个交错的LLC转换器优选的适用于具有120°的相移的交错操作。功率转换器1001包括针对三个LLC谐振转换器中的每个的开关转换器1011、输出整流器1013和谐振电容器1007、第一输入和第二输入和第一输出以及第二输出。功率转换器1001进一步包括单个集成磁部件1002。集成磁部件1002实现三个LLC转换器的所有磁部件并且包括单个磁芯结构1030，所述单个磁芯结构1030包括两个五腿芯：第一W芯1031和第二W芯1032，两个W芯都包括凸缘和被平行地布置在凸缘的侧上的五个腿。所述W芯以与根据图11a的磁芯结构730的E芯类似的方式来布置：第一W芯1031的腿邻接第二W芯1032的腿，第一W芯和第二W芯1031和1032因此形成四个变压器绕组窗口。
集成磁部件1002的磁芯结构1030包括三个绕组承载腿和两个返回腿，其中每个返回腿与两个绕组承载腿邻近。绕组承载腿由W芯的两个邻接的腿形成，一个腿属于第一W芯1031并且另一个腿属于第二W芯1032，并且变压器气隙1019被布置在两个邻接的腿之间。返回腿是基本上无气隙的。
集成磁部件1002包括针对三个LLC转换器中的每个的初级绕组和次级绕组，限定相应的LLC转换器的磁部件。
每个初级绕组被缠绕在绕组承载腿中的一个上，其中初级绕组被分割成第一初级绕组部分和第二初级绕组部分。对于每个LLC转换器，相应的LLC转换器的串联电容器1007被布置成连接第一初级绕组部分和第二初级绕组部分。相应的LLC转换器的次级绕组被布置在相同的绕组承载腿上、在第一初级绕组部分与第二初级绕组部分其间并且与第一初级绕组部分隔开第一间隙d1并且与该第二初级绕组部分隔开第二间隙d2，其中第一间隙和第二间隙d1和d2优选是相等的。
通过变化在LLC转换器的初级绕组部分与次级绕组部分之间的间隙，可以限定在LLC变压器的初级侧处的泄漏电感L lP （相应地，串联电感），而不需要借助于扼流圈绕组和分离的扼流圈通量路径，例如关于图12a和12b描述的近似方法。
根据图15的集成部件与在图11a中描绘的集成磁部件类似，其中不同在于集成磁部件通过两个附加的腿来延伸用于实现第三LLC转换器。要提到，部件可以通过其他的腿来延伸以便实现多于三个LLC转换器。
图16图示了根据图16的集成磁部件1002的磁阻模型。
在绕组承载腿与返回腿之间的凸缘部分的磁阻被认为是相同的，并且每个凸缘部分由凸缘磁阻RB来表示。
包括W芯1031和1032的邻接的腿的磁阻和相应的变压器气隙1019的磁阻的绕组承载腿的磁阻根据在图11b中描绘的集成磁部件702的模型通过变压器初级磁阻R TCp 和变压器次级磁阻R TCs 的串联连接来建模，因为该部件的腿是相同的。因此，返回腿的磁阻同样地通过初级返回磁阻R TFp 和次级返回磁阻R TFs 的串联连接来建模。都归因于在相应的LLC转换器的初级绕组与次级绕组之间的间隙的两个泄漏电感通过气隙磁阻R gap 来考虑，所述气隙磁阻R gap 被连接到在变压器初级磁阻R TCp 与变压器次级磁阻R TCs 之间的在相应的绕组承载腿上的抽头和在被与相应的绕组承载腿相邻布置的返回腿的初级返回磁阻R TFp 与次级返回磁阻R TFs 之间的抽头的。
i p1 .. i p3 是通过相应的LLC转换器的初级绕组部分的电流，并且N p 是两个初级绕组部分的绕组匝数，所述绕组匝数是两个绕组部分的绕组匝的和。
i S1 .. i S3 是通过相应的LLC转换器的第二次级绕组的电流。N S 是次级绕组的绕组匝数。B Tp1 、B Tp2 和B Tp3 表示其中布置了初级绕组的芯部分中的磁通量密度，B S1 、B S2 和B S2 表示其中布置了次级绕组的芯部分中的磁通量密度。B TFp1 和B TPp3 表示返回路径中的通量密度，并且B Gap1 、B Gap2 、B Gap21 和B Gap22 表示归因于由在变压器的初级绕组与次级绕组之间的间隙引起的泄漏通量的通量密度。B Cp1 、B Cp21 、B Cp22 、B Cp3 、B Cs1 、B Cs21 、B Cs22 、B Cs3 代表凸缘中的通量密度。
总之，要指出，本发明创建了包括被配置用于交错操作的N >= 2个LLC转换器的集成磁部件转换器，其具有减小的尺寸、减少的损耗、更少的杂散电感和暂态特性的改善。本发明还创建了包括根据本发明的集成磁部件的功率转换器。

Claims (16)

1.用于包括被配置用于交错操作的N>＝2个LLC转换器的功率转换器的集成磁部件(102)，所述集成磁部件(102)包括
a)第一轭(131.1)和第二轭(133.1)以及第三轭，
b)针对每个LLC转换器的绕组承载腿，包括初级绕组(120a、120b)和次级绕组(121a、121b)，初级绕组(120a、120b)和次级绕组(121a、121b)被缠绕在相应的绕组承载腿上，
c)集成磁部件(102)进一步包括一个或多个返回腿，
d)其中绕组承载腿和一个或多个返回腿被并排布置，每个腿被磁连接到第一轭和第二轭(131.1、133.1)，并且其中绕组承载腿包括变压器气隙(119a、119b)，而至少一个返回腿是没有气隙的，
其特征在于
e)至少一个返回腿被布置在两个绕组承载腿之间；
f)其中第三轭(132.1)被布置在第一轭与第二轭(131.1、133.1)之间，将每个绕组承载腿划分为变压器部分和第一扼流圈部分，
g)其中每个绕组承载腿的第一扼流圈部分包括用于限定LLC转换器的第一串联电感器的第一串联电感的第一扼流圈气隙(116a、116b)和第一扼流圈绕组(117a、117b)，
h)其中变压器部分包括变压器气隙(119a、119b)和初级绕组以及次级绕组(120a、120b、121a、121b)。
2.根据权利要求1所述的集成磁部件(102)，包括N-1个返回腿，其中绕组承载腿和返回腿被交替地并排布置。
3.根据权利要求1或2所述的集成磁部件(102)，其中集成磁部件(102)由多个堆叠的芯元件(131、132、133)形成，其中堆叠的芯元件(131、132、133)是多腿芯元件或I芯。
4.根据权利要求1或2所述的集成磁部件(702)，其中在每个绕组承载腿上的初级绕组(720a.1、720a.2、720b.1、720b.2)和次级绕组(721a、721b)在空间上被彼此隔开，以生成通量泄漏路径，限定相应的LLC转换器的串联电感器的串联电感。
5.根据权利要求1所述的集成磁部件(102)，其中多个堆叠的芯元件(131、132、133)包括三个多腿芯元件或者多个堆叠的芯元件(131、132、133)包括两个多腿芯元件和一个I芯。
6.根据权利要求1所述的集成磁部件(602)，其中集成磁部件(602)进一步包括
a)第四轭(633.1)，其将每个变压器部分划分为第二扼流圈部分和子变压器部分，
b)每个绕组承载腿的第二扼流圈部分，其包括用于限定LLC转换器的第二串联电感器的第二串联电感的第二扼流圈气隙(616c、616d)和第二扼流圈绕组(617a.2、617b.2)，
c)子变压器部分，其包括变压器气隙(619a、619b)和初级绕组以及次级绕组(620a、620b、621a、621b)。
7.根据权利要求6所述的集成磁部件(602)，其中多个堆叠的芯元件(631、632、633、634)包括四个多腿芯元件或者其中所述多个堆叠的芯元件(631、632、633、634)包括三个多腿芯元件和一个I芯。
8.根据权利要求1所述的集成磁部件(102)，其中LLC转换器的第一扼流圈绕组(117a、117b)和相同的LLC转换器的初级绕组(120a、120b)用单个电线来实现，所述第一扼流圈绕组(117a、117b)的绕组(117a、117b)和所述初级绕组(120a、120b)的绕组由所述单个电线串联地连接。
9.根据权利要求1所述的集成磁部件(202)，其中LLC转换器的第一扼流圈绕组(217a、217b)被缠绕在与其中缠绕了相同的LLC转换器的初级绕组(220a、220b)和次级绕组(221a、221b)的绕组承载腿不同的绕组承载腿上，所述第一扼流圈绕组(217a、217b)的绕组和所述初级绕组(220a、220b)的绕组被串联地连接。
10.根据权利要求3所述的集成磁部件(102)，其中N＝2。
11.根据权利要求10所述的集成磁部件(102)，其中多腿芯元件(131、132、133)是E芯。
12.根据权利要求3所述的集成磁部件(802)，其中N＝3。
13.根据权利要求3所述的集成磁部件(102)，其中绕组承载腿的变压器气隙(319a、319b)被布置在芯元件的腿(333.2、333.4)与芯元件的凸缘(332.1)之间或者在正以它们的腿(132.2、133.2、132.4、133.4)彼此邻接的芯元件的两个腿(132.2、133.2、132.4、133.4)之间。
14.根据权利要求1或2所述的集成磁部件(602)，其中初级绕组中的每一个被分割成第一初级绕组部分(620a.1、620b.1)和第二初级绕组部分(620a.2、620b.2)。
15.功率转换器(101)，包括开关转换器级(111a、111b)、整流器级(113a、113b)和谐振级，谐振级包括N>＝2个并联LLC转换器，其中LLC转换器的变压器、并联电感器和串联电感器由根据前述权利要求中的任一项所述的集成磁部件(102)来形成。
16.根据权利要求15所述的功率转换器(101)，其中N＝2或N＝3。
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