CN113012894A - 集成变压器及电源变换器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种集成变压器及电源变换器，该集成变压器包括：磁芯，包括上盖板，下盖板以及相邻设置的第一和第二绕线柱；印刷电路板，设置于上盖板与下盖板之间，并包括与第一和第二绕线柱相对应的第一通孔和第二通孔；第一至第四绕组；其中，第一和第三绕组分别绕设于第一和第二绕线柱上，第二和第四绕组均设置在印刷电路板上对应于第一通孔和第二通孔的位置处，且第一绕线柱与第二绕线柱内部的磁通方向相反。本发明实施例提供的集成变压器通过将第一和第三绕组分别绕设在相邻设置的第一和第二绕线柱上，将第二和第四绕组设置在印刷电路板上，从而将两个变压器集成于一个磁性元件，实现了在缩小变压器整体体积的同时增大绝缘耐压和效率。

Description

集成变压器及电源变换器
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种集成变压器及电源变换器。
背景技术
变压器是一种用于升高或者降低或者仅仅用于隔离电路中的输入电压与输出电压的装置，传统的变压器通常包括磁芯、骨架、线圈和胶布，这种结构的变压器体积大，制成复杂，一致性差。且从变压器次级功率线圈到次级侧功率器件之间的距离无法做到很小，交流损耗大，很难实现高频高效的要求。
另一种变压器采用原副边线圈均设置在印刷电路板(Printed Wire Board，PWB)上的平面变压器结构，这种结构的变压器可以较大程度上缩小变压器体积、降低制成难度。但当匝数较多且流过线圈的电流较大时，PWB层数急剧增加，设计复杂、成本昂贵。当绝缘强度较高时，这种平面变压器结构很难满足原副边5KVac甚至更高的隔离耐压设计要求。综上，传统的变压器无法做到缩小整体体积的同时增大隔离耐压和变压输电效率。然而，随着医疗、工业等技术领域对电源变换器的体积、耐压等级、效率等的要求越来越高，而变压器作为电源变换器的重要部件之一，对其结构和性能进行优化以解决上述问题显得越来越重要。
发明内容
本发明提供一种集成变压器及电源变换器，用以缩小变压器整体体积的同时增大变压器的隔离耐压和变压输电效率。
一方面，本发明提供了一种集成变压器，包括：
磁芯，包括上盖板、下盖板以及相邻设置的第一绕线柱和第二绕线柱，所述第一绕线柱和所述第二绕线柱位于所述上盖板与所述下盖板之间；
印刷电路板，设置于所述上盖板与所述下盖板之间，所述印刷电路板包括第一通孔和第二通孔，所述第一通孔与所述第一绕线柱对应，所述第二通孔与所述第二绕线柱对应；
第一绕组，绕设于所述第一绕线柱；
第二绕组，设置在所述印刷电路板内且与所述第一通孔对应；
第三绕组，绕设于所述第二绕线柱；以及
第四绕组，设置在所述印刷电路板内且与所述第二通孔对应；
其中，所述第一绕线柱与所述第二绕线柱内部的磁通方向相反。
在一些可选的实施方式中，所述第一绕组与所述第三绕组串联电连接。
在一些可选的实施方式中，所述第二绕组与所述第四绕组串联电连接或并联电连接。
在一些可选的实施方式中，所述第一绕组包括第一子绕组和第二子绕组，且所述第一子绕组和所述第二子绕组分别位于所述印刷电路板所在平面的两侧；所述第三绕组包括第三子绕组和第四子绕组，且所述第三子绕组和所述第四子绕组分别位于所述印刷电路板所在平面的两侧。
在一些可选的实施方式中，所述第一子绕组与所述第二子绕组串联电连接或并联电连接。
在一些可选的实施方式中，所述第三子绕组和所述第四子绕组串联电连接或并联电连接。
在一些可选的实施方式中，所述第一子绕组和所述第三子绕组采用同一绕线连续绕设于所述第一绕线柱和所述第二绕线柱，且所述第一子绕组的绕制方向与所述第三子绕组的绕制方向相反。
在一些可选的实施方式中，所述上盖板和所述下盖板上均设置有对应于所述第一通孔的第一子绕线柱和对应于所述第二通孔的第二子绕线柱，两个所述第一子绕线柱对置以形成所述第一绕线柱，两个所述第二子绕线柱对置以形成所述第二绕线柱。
在一些可选的实施方式中，所述第一子绕组和所述第二子绕组分别绕设于两个对置的所述第一子绕线柱上，所述第三子绕组和所述第四子绕组分别绕设于两个对置的所述第二子绕线柱上。
在一些可选的实施方式中，所述集成变压器还包括第一绕线骨架、第二绕线骨架、第三绕线骨架和第四绕线骨架，其中，所述第一绕线骨架和所述第二绕线骨架分别位于所述印刷电路板的两侧且对应于所述第一绕线柱，所述第三绕线骨架和所述第四绕线骨架分别位于所述印刷电路板的两侧且对应于所述第二绕线柱。
在一些可选的实施方式中，所述第一绕线骨架至所述第四绕线骨架中的每个绕线骨架分别与所述磁芯以及所述印刷电路板之间具有散热间隙。
在一些可选的实施方式中，所述印刷电路板与所述第一绕组之间以及所述印刷电路板与所述第三绕组之间均设有绝缘片。
在一些可选的实施方式中，所述印刷电路板上集成有与所述第二绕组和所述第四绕组相互电连接的电路模块，所述电路模块包括整流单元和/或滤波单元。
在一些可选的实施方式中，所述印刷电路板上还设置有至少一个辅助绕组以及辅助电源电路，所述辅助绕组的输出端与所述辅助电源电路电连接。
在一些可选的实施方式中，所述第一绕组和所述第三绕组配置为所述集成变压器的原边绕组，所述第二绕组和所述第四绕组配置为所述集成变压器的副边绕组。
在一些可选的实施方式中，所述第一绕组和所述第二绕组形成所述集成变压器的第一变压器；
所述第三绕组和所述第四绕组形成所述集成变压器的第二变压器。
在一些可选的实施方式中，所述第一绕组与所述第二绕组之间的绝缘电压大于或等于5KVac，所述第三绕组和所述第四绕组之间的绝缘电压大于或等于5KVac。
本发明另一方面提供一种电源变换器，所述电源变换器包括：
磁性组件，包括原边绕组和副边绕组；
原边电路，电性耦接至所述磁性组件的原边绕组；以及
副边电路，电性耦接至所述磁性组件的副边绕组，
其中，所述磁性组件被配置为如上所述的集成变压器，所述第一绕组和所述第三绕组以及所述第二绕组和所述第四绕组分别形成所述磁性组件的原边绕组和副边绕组。
在一些可选的实施方式中，所述副边电路包括整流单元和滤波单元，其中所述整流单元电性耦接至所述副边绕组，所述滤波单元电性耦接至所述整流单元。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是本发明实施例提供的集成变压器的爆炸图；
图2是本发明实施例提供的集成变压器中的磁芯的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的集成变压器中的PWB的剖视图；
图4为本发明一个实施例提供的电源变换器的电路示意图；
图5为本发明另一个实施例提供的电源变换器的电路示意图；
图6为本发明另一个实施例提供的电源变换器的电路示意图。
附图标记：
1-磁芯；
11-第一绕线柱；
111-第一子绕线柱；
12-第二绕线柱；
121-第二子绕线柱；
13-边柱；
14-上盖板；
15-下盖板；
2-PWB；
21-第一通孔；
22-第二通孔；
3-绝缘片；
41-第一绕线骨架；
42-第二绕线骨架；
43-第三绕线骨架；
44-第四绕线骨架；
45-挡墙；
5-凸点；
6-主功率变压器；
7-整流单元；
8-滤波单元；
9-原边电路；
10-辅助电源电路；
T1-第一变压器；
T2-第二变压器；
A1-第一绕组；
A11-第一子绕组；
A12-第二子绕组；
A2-第三绕组；
A21-第三子绕组；
A22-第四子绕组；
B1-第二绕组；
B2-第四绕组；
C-辅助绕组。
通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
电源变换器是将外部电源提供的供电电压进行变换，并将变换后的电压和电流传输给负载，从而满足各种负载不同的电压和电流需求的装置。而变压器是电源变换器中的重要部件之一，一方面可将原边电压按照一定的变比转化为副边电压，另一方面可实现对原副边电压的隔离。
图1是本发明实施例提供的集成变压器的爆炸图，图2是本发明实施例提供的集成变压器中的磁芯的结构示意图，图3为本发明实施例提供的集成变压器的PWB的剖视图；参照图1至图3，本发明实施例提供一种集成变压器，可以集成至少两个变压器，该集成变压器包括磁芯1，第一绕组A1，第二绕组B1，第三绕组A2，第四绕组B2以及PWB 2；其中，磁芯1包括上盖板14，下盖板15以及相邻设置的第一绕线柱11和第二绕线柱12，并且，第一绕线柱11和第二绕线柱12位于上盖板14与下盖板15之间；PWB 2设置于上盖板14和下盖板15之间，并且PWB 2上还包括与第一绕线柱11相对应的第一通孔21，以及与第二绕线柱12相对应的第二通孔22；第一绕组A1绕设于第一绕线柱11上，第三绕组A2绕设于第二绕线柱12上，第二绕组B1和第四绕组B2分别设置在PWB 2上对应于第一通孔21和第二通孔22的位置处，且第一绕线柱11和第二绕线柱12内部的磁通方向相反。
值得注意的是，在一些示例中，如图2所示，磁芯1可以由结构相同的两个子磁芯对置形成，每个子磁芯包括连接部以及设置在连接部两端的边柱13，两个子磁芯各自的连接部分别形成磁芯1的上盖板14和下盖板15；每个子磁芯还包括相邻设置于盖板上的第一子绕线柱111和第二子绕线柱121，并且两个第一子绕线柱111对置以形成第一绕线柱11，两个第二子绕线柱121对置以形成第二绕线柱12，第一绕线柱11和第二绕线柱12位于上盖板14和下盖板15之间；其中，第一绕线柱11和第二绕线柱12中心对称地设置于上盖板14或下盖板15的中部，位于两边柱13之间。在另外一些示例中，磁芯1也可以由图2所示的一个子磁芯和一个盖板组合而成，此时，第一子绕线柱111即为第一绕线柱11，第二子绕线柱121即为第二绕线柱12，且第一绕线柱11和第二绕线柱12位于两个盖板之间。因此，磁芯1的形状可以有多种变形，本发明对此并不加以限制。
如图1和图3所示，在本实施例中，PWB 2上设置有第一通孔21和第二通孔22，第二绕组B1设置在PWB 2内且与第一通孔21对应，第四绕组B2设置在PWB 2内且与第二通孔22对应；并且，第一通孔21与第一绕线柱11对应，即第一绕线柱11可从第一通孔21中穿过，第二通孔22与第二绕线柱12对应，即第二绕线柱12可从第二通孔22中穿过；更为具体的，第一绕线柱11从第一绕组A1和第二绕组B1的中心穿过，使得第一绕组A1和第二绕组B1均环绕于第一绕线柱11，第二绕线柱12从第三绕组A2和第四绕组B2的中心穿过，使得第三绕组A2和第四绕组B2均环绕于第二绕线柱12。
第一绕组A1和第三绕组A2可以通过中间不断线的形式分别绕在第一绕线柱11和第二绕线柱12上，并且二者的绕制方向相反，同样，第二绕组B1和第四绕组B2的绕制方向也相反，从而使得第一绕线柱11和第二绕线柱12内部的磁通方向相反，这样两个变压器集成后可以省去一部分边柱(例如可以由四个边柱变为两个边柱)，从而可以使集成后的两个变压器的磁芯1的体积显著减小，进而有效降低磁芯损耗；第二绕组B1和第四绕组B2设置在PWB 2上，可以进一步减小集成变压器的整体体积。在一些实施例中，第一绕组A1和第三绕组A2用作为该集成变压器的原边绕组，第二绕组B1和第四绕组B2用作为该集成变压器的副边绕组；在另一些实施例中，第一绕组A1和第三绕组A2用作为该集成变压器的副边绕组，第二绕组B1和第四绕组B2用作为该集成变压器的原边绕组，本发明对此并不做限制。其中，第一绕组A1和第二绕组B1被配置为第一变压器T1的原副边绕组，第三绕组A2和第四绕组B2被配置为第二变压器T2的原副边绕组。
第一绕线柱11和第二绕线柱12的形状可以为圆柱状，也可以为其他形状，例如，多边形、跑道形、椭圆形等。本发明对此不做限定。
另外，在磁芯1两端的边柱13的内侧面上还可以设置与第一绕线柱11和第二绕线柱12的外轮廓相对应的外轮廓对应部，例如，当第一绕线柱11和第二绕线柱12为圆柱形时，可以将边柱13的内侧设置为与圆柱形相对应的弧形凹陷部。
本发明实施例提供的集成变压器通过将第一变压器T1的第一绕组A1和第二变压器T2的第三绕组A2分别绕设在相邻设置的第一绕线柱11和第二绕线柱12上，将第一变压器T1的第二绕组B1和第二变压器T2的第四绕组B2分别设置在PWB 2上相应的位置处，并且通过合理设计所有绕组的绕线方向，以保证第一绕线柱11和第二绕线柱12中的磁通方向相反，从而将两个变压器集成于一个磁性元件，进而实现在缩小变压器整体体积的情况下增大变压器的隔离耐压和变压输电效率。
值得注意的是，虽然图1和图2只给出了由两个变压器集成的实施例，但是本领域技术人员很容易根据本发明所揭露的技术方案，将其扩展到两个以上的变压器的集成中，因此，对于可集成的变压器的数量，可以为两个以上，本发明并不加以限制。
图4为本发明一个实施例提供的电源变换器的电路示意图，图5为本发明另一个实施例提供的电源变换器的电路示意图，如图4和图5所示，在一些实施例中，第一绕组A1与第三绕组A2可以通过串联的方式实现电连接，第二绕组B1和第四绕组B2可以通过并联的方式实现电连接；在另一些实施例中，第一绕组A1与第三绕组A2可以通过串联的方式实现电连接，第二绕组B1和第四绕组B2可以通过串联的方式实现电连接。这样即可将两个变压器连接在一起，从而实现电压的变换。
可以理解的是，第一绕组A1与第三绕组A2可以通过直接串联方式连接，也可以通过间接串联方式连接；第二绕组B1与第四绕组B2可以通过直接串联方式连接，也可以通过间接串联方式连接，或者，可以通过直接并联方式连接，也可以通过间接并联方式连接。本发明对此不做限定。
在另一些实施例中，第一绕组A1包括第一子绕组A11和第二子绕组A12，第一子绕组A11和第二子绕组A12分别位于PWB 2所在平面的两侧；第三绕组A2包括第三子绕组A21和第四子绕组A22，第三子绕组A21和第四子绕组A22分别位于PWB 2所在平面的两侧，这样可以有效减小漏感。
例如，可以使第一子绕组A11和第三子绕组A21位于PWB 2所在平面的同一侧，第二子绕组A12和第四子绕组A22位于PWB 2所在平面的另一侧。
在一些实施例中，第一子绕组A11与第二子绕组A12之间可以采用串联连接或并联连接方式，进一步的，可以采用直接串联连接方式，也可以采用间接串联连接方式，或者，可以采用直接并联连接方式，也可以采用间接并联连接方式，本发明对此不做限定。
在另一些实施例中，第三子绕组A21与第四子绕组A22之间可以采用串联连接或并联连接方式，进一步的，可以采用直接串联连接方式，也可以采用间接串联连接方式，或者，可以采用直接并联连接方式，也可以采用间接并联连接方式，本发明对此不做限定。
在一些实施例中，第一子绕组A11与第三子绕组A21采用同一绕线连续(即中间不断线)绕设于第一绕线柱11和第二绕线柱12上，且第一子绕组A11和第三子绕组A21的绕线方向相反，以保证第一绕线柱11和第二绕线柱12中的磁通方向相反，进而有利于减小集成变压器的体积，并且减少连接pin的数量；同理，第二子绕组A12与第四子绕组A22也可以采用中间不断线的方式连续绕设于第一绕线柱11和第二绕线柱12上，且二者的绕线方向相反。
另外，如图1所示，磁芯1的两个子磁芯分别位于PWB 2的两侧，第一子绕组A11绕设在一个子磁芯的第一子绕线柱111上，第二子绕组A12绕设在另外一个子磁芯的第一子绕线柱111上，同样的，第三子绕组A21绕设在一个子磁芯的第二子绕线柱121上，第四子绕组A22绕设在另外一个子磁芯的第二子绕线柱121上。这样，第一子绕组A11和第三子绕组A21设置在同一个子磁芯的两个子绕线柱上，第二子绕组A12和第四子绕组A22设置在另一个子磁芯的两个子绕线柱上，且分别位于PWB 2的两侧，第二绕组B1和第四绕组B2设置在PWB 2上，从而使第一变压器T1和第二变压器T2集成在一个磁性元件上，有利于减小集成变压器的体积并增大绝缘耐压；第一子绕组A11和第二子绕组A12将第二绕组B1夹在中间，第三子绕组A21和第四子绕组A22将第四绕组B2夹在中间，形成一个三明治结构，可以进一步减小漏感。
进一步，集成变压器还可以包括第一绕线骨架41、第二绕线骨架42、第三绕线骨架43和第四绕线骨架44，其中，第一绕线骨架41和第二绕线骨架42分别套设在对置的两个第一子绕线柱111上，第三绕线骨架43和第四绕线骨架44分别套设在对置的两个第二子绕线柱121上，第一子绕组A11绕设于第一绕线骨架41上，第二子绕组A12绕设于第二绕线骨架42上，第三子绕组A21绕设于第三绕线骨架43上，第四子绕组A22绕设于第四绕线骨架44上。通过在绕线柱上设置绕线骨架，使得绕线更方便，降低了线圈绕制的操作难度。
在绕线时，使第一子绕组A11与第三子绕组A21的绕线方向相反，第二子绕组A12与第四子绕组A22的绕线方向相反，并且，第一子绕组A11，第二子绕组A12与第二绕组B1的绕线方向相同，第三子绕组A21，第四子绕组A22与第四绕组B2的绕线方向相同，从而使第一绕线柱11和第二绕线柱12内部的磁通方向相反，这样可以有效减小集成变压器的磁芯体积，进而有效地降低磁芯损耗。
另外，第一子绕组A11与第三子绕组A21之间可以通过中间不断线的形式分别绕设在第一绕线骨架41和第三绕线骨架43上，第二子绕组A12与第四子绕组A22之间也可以通过中间不断线的形式分别绕设在第二绕线骨架42和第四绕线骨架44上，这样集成变压器的引脚上可以减少一个连接Pin。
在一些实施例中，绕线骨架可以为圆筒状，绕线骨架上具有磁芯孔，当绕线骨架套设在绕线柱上时，绕线柱即位于磁芯孔内；绕线骨架外侧设置有绕线槽，为变压器提供绕线的空间；骨架上一般还设置有金属针脚，其为变压器的绕组缠绕的支柱，且经过焊锡后与PWB 2相连接，在变压器工作时可以起到导电的作用；绕线骨架底部上还可以设置有挡墙45，可使变压器与PWB 2产生固定的作用，为焊锡时产生的锡堆与PWB以及磁芯与PWB提供一定距离空间，从而隔离磁芯与锡堆，避免发生耐压不良等等。
应当理解，本发明实施例中的第一绕线骨架、第二绕线骨架、第三绕线骨架和第四绕线骨架可以根据实际需要采用现有的任意一种骨架，只要能使该集成变压器正常工作即可，本发明对此不做限定。
进一步，在每个绕线骨架与磁芯1以及PWB 2之间可以留有一定的散热间隙，换句话说，也就是每个绕线骨架与磁芯1之间、每个绕线骨架与PWB 2之间均具有间隙，从而使得该集成变压器散热更快。
容易理解，上述散热间隙的大小可以根据实际情况进行选择，一般来说，在设计时，可以综合考虑变压器的散热能力以及体积大小，从而选定一个最佳大小的散热间隙，以平衡散热能力和体积之间的关系。
具体的，为了形成上述散热间隙，可以在第一绕线骨架41、第二绕线骨架42、第三绕线骨架43和第四绕线骨架44上设置一定数量的凸点5，从而保证各个绕线骨架与磁芯1以及PWB 2之间的散热间隙；凸点5可以设置在各个绕线骨架的顶面和底面，这样，各个绕线骨架与磁芯1以及PWB 2之间均具有一定散热间隙。
同样的，凸点5还可以设置在磁芯1或PWB 2上，例如，在上盖板14和下盖板15的内表面上和/或PWB 2的顶面和底面均设置一定数量的凸点5，也可以保证各个绕线骨架与磁芯1以及PWB 2之间的散热间隙，从而保证各个绕线骨架与磁芯1以及PWB 2之间的散热间隙。本发明对此不做限定。
应当理解的是，除了设置凸点5外，本领域技术人员还可以采用其他的方式拉开各个绕线骨架与磁芯1以及PWB 2之间的距离，例如，在绕线骨架与磁芯1以及PWB2之间设置支架，保证各个绕线骨架与磁芯1以及PWB 2之间具有一定散热间隙，从而优化散热条件，本发明对此不做限定。
在一些实施例中，如图1所示，根据安规的要求，可以在第一绕组A1与PWB 2之间以及第三绕组A2与PWB 2之间设置绝缘片3，即将第一绕组A1与第二绕组B1之间，以及第三绕组A2和第四绕组B2之间通过绝缘片3进行隔离，从而增大第一绕组A1与第二绕组B1之间以及第三绕组A2与第四绕组B2之间的绝缘电压，以满足第一变压器T1和第二变压器T2的原副边绝缘耐压的要求。在另一些实施例中，也可以通过拉开原副边绕组之间的距离使得原副边的绝缘电压增大，以满足变压器的绝缘耐压要求，即使得PWB 2与第一绕组A1、第三绕组A2之间保持一定距离。在另外一些实施例中，还可以通过将第一绕组A1和第三绕组A2采用绝缘强度更高的线缆以满足原副边绝缘耐压的要求；当然，以上示例并不作为对本发明的具体限制。
在一个示例性的实施例中，PWB 2上还集成有与第二绕组B1和第四绕组B2相互电连接的电路模块，其中，电路模块包括整流单元7和/或滤波单元8。整流单元7用于将交流电转化为直流电，滤波单元8用于减少输出的电压纹波或电流纹波。应当理解，在本示例中，整流单元7、滤波单元8可以采用现有技术中任意合适的电路构成。
具体的，如图4所示，该电源变换器包括主功率变压器6、整流单元7和滤波单元8，其中主功率变压器6即为本发明实施例提供的集成变压器，其具体包括第一变压器T1和第二变压器T2，第一变压器T1和第二变压器T2集成在一个磁性元件上，第一变压器T1和第二变压器T2的原边绕组(即第一绕组A1和第三绕组A2)采用三层绝缘线，以增大绝缘耐压，第一变压器T1和第二变压器T2的副边绕组(即第二绕组B1和第四绕组B2)均印制在PWB 2上，且第一变压器T1和第二变压器T2的副边绕组均采用中心抽头的方式，即第一变压器T1和第二变压器T2的副边绕组均包括第一端，第二端和抽头端；整流单元7包括开关管Q101和Q102，开关管Q101的一端同时与第二绕组B1的第一端和第四绕组B2的第一端电性连接，开关管Q102的一端同时与第二绕组B1的第二端和第四绕组B2的第二端电性连接，开关管Q101的另一端与开关管Q102的另一端电性连接后并与滤波单元8的一端电连接，第二绕组B1的抽头端与第四绕组B2的抽头端电性连接后并与滤波单元8的另一端电连接，具体连接方式可见图4；滤波单元8包括电感Lo1和电感Lo2、电容C1和电容C2，具体连接方式可见图4。
应当理解的是，图4中只是示出了一种可行的连接方式，在实际使用时，本领域技术人员可以根据需要对此进行改变，以满足特定的需求。本发明中对于主功率变压器6、整流单元7和滤波单元8之间的连接方式不做限定。
在一些示例中，可以将整流单元7和滤波单元8均集成在集成变压器的PWB 2上，以减小该电源变换器的整体的体积，并缩短连接线缆，降低线缆损耗，另外，也可以将滤波单元8直接集成在该集成变压器的输出端，例如，设置在集成变压器中的PWB 2和系统的电源板(图中未示出)的连接Pin(即Pin针)上，以进一步减少整个电源变换器的体积。具体的，集成变压器中的PWB 2和系统的电源板可以是分别单独配置的PWB或者集成在一起的一块PWB。
另外，在一些实施例中，该集成变压器的PWB 2上可只集成整流单元7，而不集成滤波单元8。
图6为另一个实施例提供的电源变换器的电路示意图，如图6所示，在一些实施例中，PWB 2上还可以集成至少一个辅助绕组C以及辅助电源电路10，辅助绕组C的输出端与辅助电源电路10电连接，辅助电源电路10将辅助绕组C输出的电能(包括电压和电流)转化为符合要求的电压和电流，作为电源变换器中的控制电路等的辅助供电。
通过本发明上述实施例的集成变压器，可以实现第一绕组A1与第二绕组B1之间的绝缘电压大于或等于5KVac，第三绕组A2与第四绕组B2之间的绝缘电压大于或等于5KVac。本发明实施例提供的集成变压器通过将第一变压器T1的第一绕组A1和第二变压器T2的第三绕组A2分别绕设在相邻设置的第一绕线柱11和第二绕线柱12上，将第一变压器T1的第二绕组B1和第二变压器T2的第四绕组B2设置在PWB 2上，并且通过合理设置所有绕组的绕制方向，以使得相邻两个绕线柱内部的磁通方向相反，从而将两个变压器集成于一个磁性元件，进而实现在缩小变压器整体体积的同时增大变压器的绝缘耐压和变压输电效率；进一步地，利用本发明技术方案还可以对两个以上的变压器进行集成，以达到相同的技术效果。
通过将磁芯1设置为两个对置的子磁芯，PWB 2位于两个子磁芯之间，每个变压器原边的两个子绕组分别绕设于两个对置的子绕线柱上，副边绕组设置在PWB 2上与之对应的位置处，原副边绕组采用三明治绕法，进一步减小漏感。
通过在每个绕线骨架与磁芯1以及PWB 2之间留有一定的散热间隙，使得集成变压器散热更快，优化了散热条件；
通过将两个变压器的原边绕组采用中间不断线的方式分绕在子磁芯的两个绕线骨架上，每个子磁芯上均减少了一个连接Pin，从而进一步优化了该集成变压器的结构；通过将副边绕组、整流单元7、滤波单元8均集成在同一PWB 2上，使得该集成变压器的交流损耗降低，效率更高。
本发明实施例还提供一种电源变换器，该电源变换器包括磁性组件，原边电路和副边电路，其中磁性组件包括原边绕组和副边绕组，原边电路电性耦接至磁性组件的原边绕组，副边电路电性耦接至磁性组件的副边绕组；并且，磁性组件被配置为上述实施例中的集成变压器。该集成变压器的第一绕组A1和第三绕组A2，以及第二绕组B1和第四绕组B2分别形成磁性组件的原边绕组和副边绕组，例如可以使第一绕组A1和第三绕组A2作为原边绕组，第二绕组B1和第四绕组B2作为副边绕组，或者使第二绕组B1和第四绕组B2作为原边绕组，第一绕组A1和第三绕组A2作为副边绕组。其中，原边电路用于将一输入电压转化为原边电压输出至集成变压器的原边绕组；副边电路用于对集成变压器的副边绕组的电压进行变换输出给负载。进一步地，副边电路包括整流单元和滤波单元，其中，整流单元电性耦接至集成变压器的副边绕组，滤波单元电性耦接至整流单元。
具体的，如图3-图5所示，该电源变换器包括原边电路9，主功率变压器6，整流单元7和滤波单元8。其中，主功率变压器6被配置为上述实施例中的集成变压器，原边电路9为一全桥电路拓扑，其用于接收一输入电压Vin，并将该输入电压Vin转换为一原边电压输出至主功率变压器6的原边绕组，即原边电路9的第一输出端与主功率变压器6的第一绕组A1的一端电性耦接，第一绕组A1的另一端与第三绕组A2的一端电连接，第三绕组A2的另一端与原边电路9的第二输出端电性耦接。在其他一些实施例中，原边电路9还可以采用半桥电路或者其他电路拓扑，本发明并不加以限制。
主功率变压器6的副边与整流单元7和滤波单元8依次电性耦接，用于将主功率变压器6的副边电压转换为输出电压Vo。
本发明实施例提供的电源变换器采用上述集成变压器，在同样的输电效率时，其体积更小，并且可以实现更高的绝缘耐压等级。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成为一体；可以是机械连接，也可以是电连接或者可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以使两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本发明旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims (19)

1.一种集成变压器，其特征在于，所述集成变压器包括：
磁芯，包括上盖板、下盖板以及相邻设置的第一绕线柱和第二绕线柱，所述第一绕线柱和所述第二绕线柱位于所述上盖板与所述下盖板之间；
印刷电路板，设置于所述上盖板与所述下盖板之间，所述印刷电路板包括第一通孔和第二通孔，所述第一通孔与所述第一绕线柱对应，所述第二通孔与所述第二绕线柱对应；
第一绕组，绕设于所述第一绕线柱；
第二绕组，设置在所述印刷电路板内且与所述第一通孔对应；
第三绕组，绕设于所述第二绕线柱；以及
第四绕组，设置在所述印刷电路板内且与所述第二通孔对应；
其中，所述第一绕线柱与所述第二绕线柱内部的磁通方向相反。
2.根据权利要求1所述的集成变压器，其特征在于，所述第一绕组与所述第三绕组串联电连接。
3.根据权利要求2所述的集成变压器，其特征在于，所述第二绕组与所述第四绕组串联电连接或并联电连接。
4.根据权利要求1所述的集成变压器，其特征在于，
所述第一绕组包括第一子绕组和第二子绕组，且所述第一子绕组和所述第二子绕组分别位于所述印刷电路板所在平面的两侧；所述第三绕组包括第三子绕组和第四子绕组，且所述第三子绕组和所述第四子绕组分别位于所述印刷电路板所在平面的两侧。
5.根据权利要求4所述的集成变压器，其特征在于，所述第一子绕组与所述第二子绕组串联电连接或并联电连接。
6.根据权利要求4所述的集成变压器，其特征在于，所述第三子绕组和所述第四子绕组串联电连接或并联电连接。
7.根据权利要求4所述的集成变压器，其特征在于，所述第一子绕组和所述第三子绕组采用同一绕线连续绕设于所述第一绕线柱和所述第二绕线柱，且所述第一子绕组的绕制方向与所述第三子绕组的绕制方向相反。
8.根据权利要求4所述的集成变压器，其特征在于，所述上盖板和所述下盖板上均设置有对应于所述第一通孔的第一子绕线柱和对应于所述第二通孔的第二子绕线柱，两个所述第一子绕线柱对置以形成所述第一绕线柱，两个所述第二子绕线柱对置以形成所述第二绕线柱。
9.根据权利要求8所述的集成变压器，其特征在于，所述第一子绕组和所述第二子绕组分别绕设于两个对置的所述第一子绕线柱上，所述第三子绕组和所述第四子绕组分别绕设于两个对置的所述第二子绕线柱上。
10.根据权利要求4所述的集成变压器，其特征在于，所述集成变压器还包括第一绕线骨架、第二绕线骨架、第三绕线骨架和第四绕线骨架，其中，所述第一绕线骨架和所述第二绕线骨架分别位于所述印刷电路板的两侧且对应于所述第一绕线柱，所述第三绕线骨架和所述第四绕线骨架分别位于所述印刷电路板的两侧且对应于所述第二绕线柱。
11.根据权利要求10所述的集成变压器，其特征在于，所述第一绕线骨架至所述第四绕线骨架中的每个绕线骨架分别与所述磁芯以及所述印刷电路板之间具有散热间隙。
12.根据权利要求1所述的集成变压器，其特征在于，所述印刷电路板与所述第一绕组之间以及所述印刷电路板与所述第三绕组之间均设有绝缘片。
13.根据权利要求1所述的集成变压器，其特征在于，所述印刷电路板上集成有与所述第二绕组和所述第四绕组相互电连接的电路模块，所述电路模块包括整流单元和/或滤波单元。
14.根据权利要求1所述的集成变压器，其特征在于，所述印刷电路板上还设置有至少一个辅助绕组以及辅助电源电路，所述辅助绕组的输出端与所述辅助电源电路电连接。
15.根据权利要求1-14任一项所述的集成变压器，其特征在于，所述第一绕组和所述第三绕组配置为所述集成变压器的原边绕组，所述第二绕组和所述第四绕组配置为所述集成变压器的副边绕组。
16.根据权利要求15所述的集成变压器，其特征在于，
所述第一绕组和所述第二绕组形成所述集成变压器的第一变压器；
所述第三绕组和所述第四绕组形成所述集成变压器的第二变压器。
17.根据权利要求1-14任一项所述的集成变压器，其特征在于，所述第一绕组与所述第二绕组之间的绝缘电压大于或等于5KVac，所述第三绕组和所述第四绕组之间的绝缘电压大于或等于5KVac。
18.一种电源变换器，其特征在于，所述电源变换器包括：
磁性组件，包括原边绕组和副边绕组；
原边电路，电性耦接至所述磁性组件的原边绕组；以及
副边电路，电性耦接至所述磁性组件的副边绕组，
其中，所述磁性组件被配置为如权利要求1所述的集成变压器，所述第一绕组和所述第三绕组以及所述第二绕组和所述第四绕组分别形成所述磁性组件的原边绕组和副边绕组。
19.根据权利要求18所述的电源变换器，其特征在于，所述副边电路包括整流单元和滤波单元，其中所述整流单元电性耦接至所述副边绕组，所述滤波单元电性耦接至所述整流单元。
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