CN114121451A - 一种磁集成装置和磁集成的开关电源 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种磁集成装置和磁集成的开关电源，涉及电路技术领域，解决了现有技术中磁器件的占板面积和体积较大的问题。具体方案为：磁集成装置包括磁芯Ⅰ，磁芯Ⅰ包括芯体、第一边柱、第二边柱、M个第一绕线柱和N个第二绕线柱，其中M和N均为大于或等于1的整数；芯体连接第一边柱、第二边柱、M个第一绕线柱和N个第二绕线柱，第一边柱设置在芯体的延伸方向的第一端，第二边柱设置在芯体的延伸方向的第二端，M个第一绕线柱和N个第二绕线柱设置在第一边柱和第二边柱之间。

Description

一种磁集成装置和磁集成的开关电源

技术领域

本申请实施例涉及电路技术领域，尤其涉及一种磁集成装置和磁集成的开关电源。

背景技术

开关电源是一种高频化电能转换装置，用于将一个类型的输入电压，转换为用户所需的电压或电流。随着第五代移动通信(5th generation mobile networks，5G)网络中供电电源的功率密度及功率等级的持续提升，磁件在电源模块中的占比越来越大，为了满足人们对能源提出的绿色、环保、高效、安全的要求，开关电源正在向着高效、高密发展。

现有技术提供了一种开关电源的设计方案，如图1所示，该电源包括两个谐振磁芯和两个变压器磁芯，谐振磁芯和变压器磁芯各自独立设计，每个磁芯有两个边柱。该方案中的谐振磁芯和变压器磁芯各自独立，导致磁芯尺寸公差叠加，印制电路板(printedcircuit board，PCB)开槽尺寸增加，两两磁芯之间需预留1mm左右装配间隙，使得电源中磁件的体积和占板面积较大。而且每个磁芯有两个边柱，四个磁芯各自的磁路独立，磁芯之间没有磁路抵消，磁损较大。

发明内容

本申请实施例提供一种磁集成装置和磁集成的开关电源，能够减小磁器件的占板面积和体积。

为达到上述目的，本申请实施例采用如下技术方案：

本申请实施例的第一方面，提供一种磁集成装置，该磁集成装置包括磁芯Ⅰ，该磁芯Ⅰ包括芯体、第一边柱、第二边柱、M个第一绕线柱和N个第二绕线柱，其中M和N均为大于或等于1的整数；该芯体连接第一边柱、第二边柱、M个第一绕线柱和N个第二绕线柱，第一边柱设置在芯体的延伸方向的第一端，第二边柱设置在芯体的延伸方向的第二端，上述M个第一绕线柱和N个第二绕线柱设置在第一边柱和第二边柱之间。基于本方案，通过将多个绕线柱集成在一个磁芯上，多个第一绕线柱和多个第二绕线柱可以共用磁芯的第一边柱和第二边柱，相对于现有技术中，一个磁芯仅设置一个绕线柱，多个绕线柱需要设置在不同的磁芯上，能够有效的减小磁件的占板面积和体积。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，上述磁集成装置还包括原边绕组、副边绕组和谐振绕组，原边绕组和副边绕组绕制在第一绕线柱上，谐振绕组绕制在所述第二绕线柱上。基于本方案，通过在第一绕线柱和第二绕线柱上绕制绕组，可以组成变压器和谐振电感，即本方案可以将多个变压器和多个谐振电感集成在一个磁芯上，能够有效的减小磁件的占板面积和体积，集成度更高。可以理解的，原边绕组和副边绕组绕制在第一绕线柱上可以组成变压器，谐振绕组绕制在第二绕线柱上可以组成谐振电感，本申请对于磁芯Ⅰ包括的第一绕线柱和第二绕线柱的个数并不进行限定，可以根据开关电源中电压转换电路的项数，在磁芯上设置相对应的数目。例如，以开关电源为两项并联拓扑的电源为例，由于一项电压转换电路包括一个变压器和一个谐振电感，因此，该开关电源中的磁芯Ⅰ包括两个第一绕线柱和两个第二绕线柱。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，上述磁集成装置还包括磁芯Ⅱ，该磁芯Ⅱ与磁芯Ⅰ形成磁集成装置主磁路的通道。基于本方案，通过在磁集成装置中设置磁芯Ⅰ和磁芯Ⅱ，能够形成闭合的磁通道。可以理解的，该磁集成装置可以为磁集成的开关电源，磁芯Ⅰ和磁芯Ⅱ可以形成开关电源主磁路的通道。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，上述M个第一绕线柱包括变压器绕线柱Ⅰ和变压器绕线柱Ⅱ，上述N个第二绕线柱包括谐振绕线柱Ⅰ和谐振绕线柱Ⅱ；变压器绕线柱Ⅰ上绕制原边绕组和副边绕组组成变压器Ⅰ，谐振绕线柱Ⅰ上绕制谐振绕组组成谐振电感Ⅰ；变压器绕线柱Ⅱ上绕制原边绕组和副边绕组组成变压器Ⅱ，谐振绕线柱Ⅱ上绕制谐振绕组组成谐振电感Ⅱ；其中，该变压器Ⅰ和谐振电感Ⅰ组成第一电压转换电路，该变压器Ⅱ和谐振电感Ⅱ组成第二电压转换电路，该第一电压转换电路和该第二电压转换电路并联连接。基于本方案，通过将变压器绕线柱Ⅰ、变压器绕线柱Ⅱ、谐振绕线柱Ⅰ和谐振绕线柱Ⅱ集成在一个磁芯Ⅰ上，相对于现有技术中将四个绕线柱分别设置在四个磁芯上，每个磁芯有两个边柱，能够减小两个边柱的宽度，减小4个磁件的累积公差，从而使得磁件占总占板面积减小30％。而且与磁芯独立设置的方案相比，将磁件集成在一起的方案能够提升磁件的装配效率。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，上述变压器I在上述芯体、第一边柱和第二边柱上产生的磁路，分别与上述变压器Ⅱ在上述芯体、第一边柱和第二边柱上产生的磁路相互抵消；上述谐振电感Ⅰ在上述芯体、第一边柱和第二边柱上产生的磁路，分别与上述谐振电感Ⅱ在上述芯体、第一边柱和第二边柱上产生的磁路相互抵消。基于本方案，通过将两个变压器和两个谐振电感集成在一个磁芯Ⅰ上，两个变压器和两个谐振电感可以共用磁芯Ⅰ的第一边柱和第二边柱，当变压器I和变压器Ⅱ在芯体、第一边柱和第二边柱上产生的磁路的方向不同时，变压器I和变压器Ⅱ在芯体、第一边柱和第二边柱上产生的磁路可以相互抵消。例如，如果变压器绕线柱I上原边绕组的绕制方向与变压器绕线柱Ⅱ上原边绕组的绕制方向相反，那么变压器Ⅰ在芯体上产生的磁路与变压器Ⅱ在芯体上产生的磁路方向相反，可以相互抵消；变压器Ⅰ在第一边柱上产生的磁路与变压器Ⅱ在第一边柱上产生的磁路方向相反，可以相互抵消；变压器Ⅰ在第二边柱上产生的磁路与变压器Ⅱ在第二边柱上产生的磁路方向相反，可以相互抵消。可以理解的，通过两个变压器在芯体、第一边柱和第二边柱上产生的磁路相互抵消，两个谐振电感在芯体、第一边柱和第二边柱上产生的磁路相互抵消，能够有效的降低磁芯损耗。可选的，变压器I和变压器Ⅱ产生的磁路相互抵消时，也可以通过控制第一电压转换电路中的开关与第二电压转换电路中的开关导通或关断的相位差，调整磁路的抵消程度。或者，还可以通过调整第一边柱和第二边柱的横截面积、变压器绕线柱I距离第一边柱的距离，以及变压器绕线柱Ⅱ距离第二边柱的距离，以调整变压器I与变压器Ⅱ产生的磁路的抵消程度。

可选的，上述变压器I在上述芯体、第一边柱和第二边柱上产生的磁路，分别与上述变压器Ⅱ在上述芯体、第一边柱和第二边柱上产生的磁路相互抵消，包括：变压器I在芯体上产生的磁路与变压器Ⅱ在芯体上产生的磁路相互抵消，变压器I在第一边柱上产生的磁路与变压器Ⅱ在第一边柱上产生的磁路相互抵消，变压器I在第二边柱上产生的磁路与变压器Ⅱ在第二边柱上产生的磁路相互抵消。

可选的，上述谐振电感Ⅰ在上述芯体、第一边柱和第二边柱上产生的磁路，分别与上述谐振电感Ⅱ在上述芯体、第一边柱和第二边柱上产生的磁路相互抵消，包括：谐振电感I在芯体上产生的磁路与谐振电感Ⅱ在芯体上产生的磁路相互抵消，谐振电感I在第一边柱上产生的磁路与谐振电感Ⅱ在第一边柱上产生的磁路相互抵消，谐振电感I在第二边柱上产生的磁路与谐振电感Ⅱ在第二边柱上产生的磁路相互抵消。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，上述变压器I在上述芯体、第一边柱和第二边柱上产生的磁路，分别与上述谐振电感Ⅰ在上述芯体、第一边柱和第二边柱上产生的磁路相互抵消；上述变压器Ⅱ在上述芯体、第一边柱和第二边柱上产生的磁路，分别与上述谐振电感Ⅱ在上述芯体、第一边柱和第二边柱上产生的磁路相互抵消。基于本方案，通过将两个变压器和两个谐振电感集成在一个磁芯Ⅰ上，两个变压器和两个谐振电感可以共用磁芯Ⅰ的第一边柱和第二边柱，当变压器I和谐振电感Ⅰ在芯体、第一边柱和第二边柱上产生的磁路的方向不同时，变压器I和谐振电感Ⅰ在芯体、第一边柱和第二边柱上产生的磁路可以相互抵消，即通过变压器与谐振电感产生的磁路相互抵消，能够进一步降低磁芯的损耗。可以理解的，由于变压器绕线柱I和变压器绕线柱Ⅱ与第一边柱的距离不同，因此变压器绕线柱I和变压器绕线柱Ⅱ在第一边柱上产生的磁路强度不同，故变压器绕线柱I和变压器绕线柱Ⅱ在第一边柱上产生的磁路不能完全抵消，变压器绕线柱I在第一边柱上产生的一部分磁路可以与谐振电感Ⅰ在第一边柱上产生的磁路抵消。同理，变压器I在第二边柱上产生的磁路可以与谐振电感Ⅰ在第二边柱上产生的磁路相互抵消，变压器I在芯体上产生的磁路可以与谐振电感Ⅰ在芯体上产生的磁路相互抵消。变压器Ⅱ在芯体上产生的磁路可以与谐振电感Ⅱ在芯体上产生的磁路相互抵消，变压器Ⅱ在第一边柱上产生的磁路可以与谐振电感Ⅱ在第一边柱上产生的磁路相互抵消，变压器Ⅱ在第二边柱上产生的磁路可以与谐振电感Ⅱ在第二边柱上产生的磁路相互抵消。

可选的，上述变压器I在上述芯体、第一边柱和第二边柱上产生的磁路，分别与上述谐振电感Ⅰ在上述芯体、第一边柱和第二边柱上产生的磁路相互抵消，包括：变压器I在芯体上产生的磁路与谐振电感Ⅰ在芯体上产生的磁路相互抵消，变压器I在第一边柱上产生的磁路与谐振电感Ⅰ在第一边柱上产生的磁路相互抵消，变压器I在第二边柱上产生的磁路与谐振电感Ⅰ在第二边柱上产生的磁路相互抵消。

可选的，上述变压器Ⅱ在上述芯体、第一边柱和第二边柱上产生的磁路，分别与上述谐振电感Ⅱ在上述芯体、第一边柱和第二边柱上产生的磁路相互抵消，包括：变压器Ⅱ在芯体上产生的磁路与谐振电感Ⅱ在芯体上产生的磁路相互抵消，变压器Ⅱ在第一边柱上产生的磁路与谐振电感Ⅱ在第一边柱上产生的磁路相互抵消，变压器Ⅱ在第二边柱上产生的磁路与谐振电感Ⅱ在第二边柱上产生的磁路相互抵消。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，上述磁芯Ⅱ为I型磁芯、U型磁芯或C型磁芯中的任一种。基于本方案，磁芯Ⅱ为上磁芯，该上磁芯的磁芯结构可以为I型磁芯、U型磁芯或C型磁芯中的任一种，该磁芯Ⅱ用于与磁芯Ⅰ形成主磁路的通道。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，上述磁芯Ⅱ与上述磁芯I的磁芯结构相同，所述磁芯Ⅰ的高度大于所述磁芯Ⅱ的高度，气隙开在所述磁芯Ⅱ上。基于本方案，能够增大气息到绕组的距离，pcb与磁芯组装完成后，可以实现谐振绕组远离谐振气息的组装结构，实现绕组对气息的避让，减小了pcb绕组的涡流损耗。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，上述磁芯Ⅰ还包括第三边柱，该第三边柱设置在上述第一边柱和上述第二边柱之间，上述变压器绕线柱Ⅰ和变压器绕线柱Ⅱ位于该第三边柱的两侧，上述谐振绕线柱Ⅰ和谐振绕线柱Ⅱ位于该第三边柱的两侧。基于本方案，通过在磁芯Ⅰ上设置第三边柱，能够使得变压器和谐振电感在该第三边柱上产生的磁路可以相互抵消，从而避免磁路饱和。

可以理解的，虽然在磁芯Ⅰ上设置第三边柱增加了磁芯Ⅰ的面积，但是增加该第三边柱后磁芯Ⅰ和磁芯Ⅱ的芯体厚度可以减小，因此实际应用中可以结合实际需求，选择芯体厚度较薄但占板面积较大的磁芯结构(图12所示)，或者，选择占板面积较小但芯体厚度较厚的磁芯结构(图6所示)。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，上述变压器I在上述芯体和上述第三边柱上产生的磁路，分别与上述变压器Ⅱ在上述芯体和上述第三边柱上产生的磁路相互抵消；上述谐振电感Ⅰ在上述芯体和上述第三边柱上产生的磁路，分别与上述谐振电感Ⅱ在上述芯体和上述第三边柱上产生的磁路相互抵消。基于本方案，通过将两个变压器和两个谐振电感集成在一个磁芯Ⅰ上，两个变压器和两个谐振电感可以共用磁芯Ⅰ的第三边柱，从而两个变压器在第三边柱上产生的磁路方向相反时，两个变压器产生的磁路可以相互抵消，两个变压器在芯体上产生的磁路方向相反时，两个变压器产生的磁路可以相互抵消，同理两个谐振电感产生的磁路也可以相互抵消。这与现有技术中变压器磁芯和谐振磁芯各自磁路独立，无磁路抵消相比，本申请实施例的方案能够有效的降低磁芯损耗，使得磁芯损耗降低25％。

可选的，上述变压器I在上述芯体和上述第三边柱上产生的磁路，分别与上述变压器Ⅱ在上述芯体和上述第三边柱上产生的磁路相互抵消，包括：变压器I在芯体上产生的磁路与变压器Ⅱ在芯体上产生的磁路相互抵消，变压器I在第三边柱上产生的磁路与变压器Ⅱ在第三边柱上产生的磁路相互抵消。

可选的，上述谐振电感Ⅰ在上述芯体和上述第三边柱上产生的磁路，分别与上述谐振电感Ⅱ在上述芯体和上述第三边柱上产生的磁路相互抵消，包括：谐振电感I在芯体上产生的磁路与谐振电感Ⅱ在芯体上产生的磁路相互抵消，谐振电感I在第三边柱上产生的磁路与谐振电感Ⅱ在第三边柱上产生的磁路相互抵消。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，上述变压器I在上述芯体和上述第三边柱上产生的磁路，分别与上述谐振电感Ⅰ在上述芯体和上述第三边柱上产生的磁路相互抵消；上述变压器Ⅱ在上述芯体和上述第三边柱上产生的磁路，分别与上述谐振电感Ⅱ在上述芯体和上述第三边柱上产生的磁路相互抵消。基于本方案，通过将两个变压器和两个谐振电感集成在一个磁芯Ⅰ上，两个变压器和两个谐振电感可以共用磁芯Ⅰ的第三边柱，当变压器I和谐振电感Ⅰ在第三边柱上产生的磁路方向相反时，变压器I和谐振电感Ⅰ在第三边柱上产生的磁路可以相互抵消，同理，变压器I和谐振电感Ⅰ在芯体上产生的磁路可以相互抵消，变压器Ⅱ和谐振电感Ⅱ在芯体和第三边柱上产生的磁路也可以相互抵消，能够进一步降低磁芯的损耗。

可选的，上述变压器I在上述芯体和上述第三边柱上产生的磁路，分别与上述谐振电感Ⅰ在上述芯体和上述第三边柱上产生的磁路相互抵消，包括：变压器I在芯体上产生的磁路与谐振电感Ⅰ在芯体上产生的磁路相互抵消，变压器I在第三边柱上产生的磁路与谐振电感Ⅰ在第三边柱上产生的磁路相互抵消。

可选的，上述变压器Ⅱ在上述芯体和上述第三边柱上产生的磁路，分别与上述谐振电感Ⅱ在上述芯体和上述第三边柱上产生的磁路相互抵消，包括：变压器Ⅱ在芯体上产生的磁路与谐振电感Ⅱ在芯体上产生的磁路相互抵消，变压器Ⅱ在第三边柱上产生的磁路与谐振电感Ⅱ在第三边柱上产生的磁路相互抵消。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，上述磁芯Ⅱ与上述磁芯I的磁芯结构相同，或者，上述磁芯Ⅱ为E型磁芯。基于本方案，磁芯Ⅱ为上磁芯，该上磁芯的磁芯结构与磁芯I的磁芯结构相同或者上磁芯为E型磁芯时，与磁芯Ⅰ组装在一起，能够形成主磁路的通道。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，上述磁芯Ⅰ的高度大于上述磁芯Ⅱ的高度，气隙开在上述磁芯Ⅱ上。基于本方案，该非对称结构相对于对称结构，能够增大气息到绕组的距离，pcb与磁芯组装完成后，可以实现谐振绕组远离谐振气息的组装结构，实现绕组对气息的避让，减小了pcb绕组的涡流损耗。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，上述原边绕组在上述第一绕线柱上的绕制方向与上述谐振绕组在上述第二绕线柱上的绕制方向相反。可以理解的，原边绕组和副边绕组绕制在第一绕线柱上可以组成变压器，谐振绕组绕制在第二绕线柱上可以组成谐振电感。基于本方案，能够使得变压器产生的磁路方向与谐振电感产生的磁路方向相反，从而变压器产生的磁路和谐振电感产生的磁路可以相互抵消，降低磁芯的损耗。可以理解的，在同一项电压转换电路中，谐振绕组在第二绕线柱上的绕制方向，与原边绕组在第一绕线柱上的绕制方向相反时，该项电压转换电路中的变压器和谐振电感的磁路方向相反，因此变压器产生的磁路和谐振电感产生的磁路可以相互抵消。

本申请实施例的第二方面，提供一种磁集成的开关电源，该开关电源包括磁芯Ⅰ、磁芯Ⅱ、原边绕组、副边绕组和谐振绕组；磁芯Ⅰ和磁芯Ⅱ，形成该开关电源主磁路的通道；磁芯Ⅰ包括芯体、第一边柱、第二边柱、M个第一绕线柱和N个第二绕线柱；该芯体连接第一边柱、第二边柱、M个第一绕线柱和N个第二绕线柱，第一边柱设置在芯体的延伸方向的第一端，第二边柱设置在芯体的延伸方向的第二端，上述M个第一绕线柱和N个第二绕线柱设置在上述第一边柱和上述第二边柱之间；上述原边绕组和上述副边绕组绕制在第一绕线柱上，上述谐振绕组绕制在第二绕线柱上。可以理解的，原边绕组和副边绕组绕制在第一绕线柱上可以组成变压器，谐振绕组绕制在第二绕线柱上可以组成谐振电感。基于本方案，通过将谐振电感和变压器集成在一个磁芯上，相对于现有技术中将一个变压器设置在一个磁芯上，一个谐振电感设置在另一个磁芯上，能够有效的减小磁器件的占板面积和体积，集成度更高。而且与磁芯独立设置的方案相比，将磁件集成在一起的方案能够提升磁件的装配效率。可以理解的，本申请对于磁芯Ⅰ包括的第一绕线柱和第二绕线柱的个数并不进行限定，可以根据开关电源中电压转换电路的项数，在磁芯上设置相对应的数目。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种开关电源中磁件的设计方案示意图；

图2为本申请实施例提供的一种磁集成装置的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种磁芯的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种磁集成装置的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种两项并联拓扑的开关电源的电路结构示意图；

图6为本申请实施例提供的另一种磁芯的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的另一种磁芯的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的一种磁路分布的示意图；

图9为本申请实施例提供的另一种磁路分布的示意图；

图10为本申请实施例提供的另一种磁路分布的示意图；

图11为本申请实施例提供的一种磁集成的开关电源中开气息的结构示意图；

图12为本申请实施例提供的另一种磁芯的结构示意图；

图13为本申请实施例提供的另一种磁芯的结构示意图；

图14为本申请实施例提供的另一种磁路分布的示意图；

图15为本申请实施例提供的另一种磁路分布的示意图；

图16为本申请实施例提供的另一种磁集成的开关电源中开气息的结构示意图；

图17为本申请实施例提供的另一种磁芯的结构示意图；

图18为本申请实施例提供的另一种磁芯的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。在本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c，或，a和b和c，其中a、b和c可以是单个，也可以是多个。另外，为了便于清楚描述本申请实施例的技术方案，在本申请的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分，本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定。比如，本申请实施例中的第一绕线柱中的“第一”和第二绕线柱中的“第二”仅用于区分不同的绕线柱。本申请实施例中出现的第一、第二等描述，仅作示意与区分描述对象之用，没有次序之分，也不表示本申请实施例中对设备个数的特别限定，不能构成对本申请实施例的任何限制。

需要说明的是，本申请中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

随着5G供电电源功率密度及功率等级的持续提升，磁器件在电源模块中的占比越来越大，为了减小电源模块中磁器件的占板面积和体积，降低磁器件的损耗，实现电源模块的高功率密度和高效率，本申请实施例提供一种磁集成装置，该磁集成装置包括磁芯Ⅰ。

如图2所示，磁芯Ⅰ包括芯体、第一边柱、第二边柱、M个第一绕线柱和N个第二绕线柱，M和N均为大于或等于1的整数。其中，芯体连接第一边柱、第二边柱、M个第一绕线柱和N个第二绕线柱，第一边柱设置在芯体的延伸方向的第一端，第二边柱设置在芯体的延伸方向的第二端，M个第一绕线柱和N个第二绕线柱设置在第一边柱和第二边柱之间。

示例性的，磁芯Ⅰ中第一绕线柱和第二绕线柱的数量可以相等，也可以不相等。即M和N可以相同，也可以不相同。本申请实施例对于M和N的具体数值并不限定。

示例性的，磁芯Ⅰ中第一绕线柱和第二绕线柱的横截面可以为圆形、长方形、正方形、圆角矩形、椭圆形等任意一种形状。第一绕线柱的横截面和第二绕线柱的横截面的形状可以相同，也可以不同，本申请实施例仅以第一绕线柱和第二绕线柱的横截面的形状均为圆角矩形为例进行示意。

示例性的，磁芯Ⅰ中第一绕线柱和第二绕线柱的横截面积可以相同，也可以不同，第一绕线柱和第二绕线柱的横截面积的大小具体可以根据实际需求设计。图2仅以第一绕线柱和第二绕线柱的横截面积大小不同为例进行示意。

示例性的，磁芯Ⅰ中第一边柱的横截面积1与第二边柱的横截面积可以相同，也可以不同。例如，第一边柱的宽度与第二边柱的宽度可以不同。

可以理解的，本申请实施例提供的磁集成装置通过将多个第一绕线柱和多个第二绕线柱集成在一个磁芯上，多个第一绕线柱和多个第二绕线柱可以共用磁芯的第一边柱和第二边柱，相较于现有技术中一个磁芯仅设置一个绕线柱，多个绕线柱设置在不同的磁芯上，能够有效的减小磁件的占板面积和体积。

可选的，磁集成装置还可以包括原边绕组、副边绕组和谐振绕组，原边绕组和副边绕组绕制在第一绕线柱上，谐振绕组绕制在第二绕线柱上。可以理解的，原边绕组和副边绕组绕制在第一绕线柱上可以组成变压器，谐振绕组绕制在第二绕线柱上可以组成谐振电感。

示例性的，当磁芯Ⅰ包括多个第一绕线柱和多个第二绕线柱时，磁集成装置可以包括多个原边绕组、多个副边绕组以及多个谐振绕组。其中，一个原边绕组和一个副边绕组绕制在一个第一绕线柱上，组成一个变压器；一个谐振绕组绕制在一个第二绕线柱上，组成一个谐振电感。可选的，一个变压器与一个谐振电感可以组成一项电压转换电路，多个变压器与多个谐振电感可以组成多项电压转换电路，该多项电压转换电路之间可以并联连接。

例如，以磁芯Ⅰ包括一个第一绕线柱和一个第二绕线柱为例，如图3所示，第一绕线柱上可以绕制原边绕组和副边绕组，组成变压器，第二绕线柱上可以绕制谐振绕组组成谐振电感，该变压器和谐振电感可以组成一路电压转换电路。

示例性的，磁芯Ⅰ中包括一个第一绕线柱和一个第二绕线柱时，该第一绕线柱和第一边柱之间的距离与第二绕线柱和第一边柱之间的距离可以相等，也可以不相等。磁芯I中包括多个第一绕线柱和多个第二绕线柱时，属于同一项电压转换电路中的第一绕线柱和第二绕线柱距离第一边柱(或第二边柱)的距离可以相等，也可以不相等。本申请实施例仅以属于同一项电压转换电路中的第一绕线柱和第二绕线柱距离第一边柱的距离相等为例进行示意。

可选的，磁集成装置还可以包括磁芯Ⅱ，该磁芯Ⅱ与磁芯Ⅰ形成磁集成装置主磁路的通道。如图4所示，磁芯Ⅱ可以为磁芯Ⅰ的盖板磁芯，磁芯Ⅰ为下磁芯，磁芯Ⅱ为上磁芯，上磁芯(磁芯Ⅱ)和下磁芯(磁芯Ⅰ)装配在一起用于形成主磁路的通道。可选的，磁芯Ⅰ和磁芯Ⅱ可以为对称结构，也可以为非对称结构，本申请实施例对此并不进行限定。例如，磁芯Ⅰ和磁芯Ⅱ的磁芯结构可以不同。再例如，磁芯Ⅰ和磁芯Ⅱ的磁芯结构可以相同，但磁芯Ⅰ和磁芯Ⅱ的高度可以不同。

本申请实施例提供一种磁集成的开关电源，该磁集成的开关电源包括磁芯Ⅰ、磁芯Ⅱ、原边绕组、副边绕组和谐振绕组。其中，磁芯Ⅰ包括芯体、第一边柱、第二边柱、M个第一绕线柱和N个第二绕线柱，其中M和N均为大于或等于1的整数；芯体连接第一边柱、第二边柱、M个第一绕线柱和N个第二绕线柱，第一边柱设置在芯体的延伸方向的第一端，第二边柱设置在芯体的延伸方向的第二端，M个第一绕线柱和N个第二绕线柱设置在第一边柱和第二边柱之间；磁芯Ⅰ和磁芯Ⅱ，形成开关电源主磁路的通道；原边绕组和副边绕组绕制在第一绕线柱上，谐振绕组绕制在第二绕线柱上。

可以理解的，磁芯Ⅰ包括的第一绕线柱和第二绕线柱的数目，可以依据开关电源中电压转换电路的项数确定。例如，以开关电源为两项并联的拓扑结构为例，一项电压转换电路包括一个变压器和一个谐振电感，即该两项并联拓扑的开关电源可以包括两个变压器和两个谐振电感，因此，磁芯Ⅰ可以包括两个第一绕线柱和两个第二绕线柱。

示例性的，图5为一种两项并联拓扑的开关电源的电路结构示意图，如图5所示，该开关电源包括两项并联的电压转换电路，分别为第一电压转换电路和第二电压转换电路，第一电压转换电路和第二电压转换电路并联连接。其中，第一电压转换电路包括变压器T1和谐振电感L_r1，第二电压转换电路包括变压器T2和谐振电感L_r2。

示例性的，结合图5所示，若磁集成的开关电源的电路结构为图5所示的开关电源，那么上述M个第一绕线柱可以包括变压器绕线柱Ⅰ和变压器绕线柱Ⅱ，N个第二绕线柱可以包括谐振绕线柱Ⅰ和谐振绕线柱Ⅱ。变压器绕线柱Ⅰ上绕制原边绕组和副边绕组组成变压器Ⅰ，谐振绕线柱Ⅰ上绕制谐振绕组组成谐振电感Ⅰ。变压器绕线柱Ⅱ上绕制原边绕组和副边绕组组成变压器Ⅱ，谐振绕线柱Ⅱ上绕制谐振绕组组成谐振电感Ⅱ。其中，变压器Ⅰ和谐振电感Ⅰ组成第一电压转换电路，变压器Ⅱ和谐振电感Ⅱ组成第二电压转换电路，第一电压转换电路和第二电压转换电路并联连接。

例如，如图6所示，磁集成的开关电源中的磁芯Ⅰ可以包括两个第一绕线柱和两个第二绕线柱，两个第一绕线柱分别为变压器绕线柱Ⅰ和变压器绕线柱Ⅱ，两个第二绕线柱分别为谐振绕线柱Ⅰ和谐振绕线柱Ⅱ，该变压器绕线柱Ⅰ、变压器绕线柱Ⅱ、谐振绕线柱Ⅰ和谐振绕线柱Ⅱ位于第一边柱和第二边柱之间。

示例性的，变压器绕线柱Ⅰ上绕制一个原边绕组和一个副边绕组可以组成变压器Ⅰ(图5中的T1)，谐振绕线柱Ⅰ上绕制一个谐振绕组组成谐振电感Ⅰ(图5中的L_r1)。变压器绕线柱Ⅱ上绕制另一个原边绕组和副边绕组组成变压器Ⅱ(图5中的T2)，谐振绕线柱Ⅱ上绕制另一个谐振绕组组成谐振电感Ⅱ(图5中的L_r2)。如图7所示，变压器Ⅰ和谐振电感Ⅰ组成第一电压转换电路，变压器Ⅱ和谐振电感Ⅱ组成第二电压转换电路，该第一电压转换电路和第二电压转换电路并联连接。

可选的，结合图6和图7所示，变压器绕线柱Ⅰ和第一边柱之间的距离，与变压器绕线柱Ⅱ和第二边柱之间的距离可以相等，也可以不相等。变压器绕线柱Ⅰ和第一边柱之间的距离越近，变压器Ⅰ在第一边柱上产生的磁场强度越强，变压器绕线柱Ⅰ和第一边柱之间的距离越远，变压器Ⅰ在第一边柱上产生的磁场强度越弱。即变压器Ⅰ在第一边柱上产生的磁场强度与变压器绕线柱Ⅰ和第一边柱之间的距离有关。可以理解的，变压器Ⅰ在第二边柱上产生的磁场强度与变压器绕线柱Ⅰ和第二边柱之间的距离有关，变压器Ⅱ在第一边柱上产生的磁场强度与变压器绕线柱Ⅱ和第一边柱之间的距离有关，变压器Ⅱ在第二边柱上产生的磁场强度与变压器绕线柱Ⅱ和第二边柱之间的距离有关。同理，谐振电感(谐振电感Ⅰ或谐振电感Ⅱ)在第一边柱上产生的磁场强度与谐振绕线柱(谐振绕线柱Ⅰ或谐振绕线柱Ⅱ)距离第一边柱的距离有关，谐振电感(谐振电感Ⅰ或谐振电感Ⅱ)在第二边柱上产生的磁场强度与谐振绕线柱(谐振绕线柱Ⅰ或谐振绕线柱Ⅱ)距离第二边柱的距离有关。本申请实施例对于变压器绕线柱和谐振绕线柱分别与第一边柱或第二边柱之间的距离大小不做限定。

可选的，谐振电感和变压器产生的磁场强度与第一边柱和第二边柱的横截面积大小有关，在实际应用中，可以根据需求设计第一边柱和第一边柱的横截面积。本申请实施例对于第一边柱和第一边柱的横截面积的大小并不进行限定。

可选的，变压器绕线柱Ⅰ、变压器绕线柱Ⅱ、谐振绕线柱Ⅰ和谐振绕线柱Ⅱ的横截面的形状可以相同，也可以不同，图6和图7仅以变压器绕线柱Ⅰ、变压器绕线柱Ⅱ、谐振绕线柱Ⅰ和谐振绕线柱Ⅱ的横截面的形状相同为例进行示意。变压器绕线柱Ⅰ和变压器绕线柱Ⅱ的横截面积可以相同，也可以不同，谐振绕线柱Ⅰ和谐振绕线柱Ⅱ的横截面积可以相同，也可以不同，图6和图7仅以变压器绕线柱Ⅰ和变压器绕线柱Ⅱ的横截面积相同，谐振绕线柱Ⅰ和谐振绕线柱Ⅱ的横截面积相同为例进行示意。

一种实现方式中，变压器I在芯体、第一边柱和第二边柱上产生的磁路分别与变压器Ⅱ在芯体、第一边柱和第二边柱上产生的磁路相互抵消。即变压器I在芯体上产生的磁路与变压器Ⅱ在芯体上产生的磁路相互抵消，变压器I在第一边柱上产生的磁路与变压器Ⅱ在第一边柱上产生的磁路相互抵消，变压器I在第二边柱上产生的磁路与变压器Ⅱ在第二边柱上产生的磁路相互抵消。

示例性的，变压器I与变压器Ⅱ产生的磁路相互抵消时，可以是部分抵消，也可以是全部抵消。抵消的程度与第一电压转换电路中的开关与第二电压转换电路中的开关导通或关断的相位差、变压器绕线柱上绕组的绕制方向、第一边柱和第二边柱的横截面积大小、变压器绕线柱I距离第一边柱和第二边柱的距离大小，以及变压器绕线柱Ⅱ距离第一边柱和第二边柱的距离大小等参数有关。

示例性的，上述变压器I和变压器Ⅱ产生的磁路相互抵消时，可以通过控制第一电压转换电路中的开关与第二电压转换电路中的开关导通或关断的相位差，调整磁路的抵消程度，相位差不同时，磁路抵消的程度不同。例如，结合图5所示，第一电压转换电路中的开关Q1与第二电压转换电路中的开关Q3导通的相位相差180度，较第一电压转换电路中的开关Q1与第二电压转换电路中的开关Q3导通或关断的相位相差90度，磁路抵消的程度更深，磁芯损耗更小。

示例性的，上述变压器I和变压器Ⅱ产生的磁路相互抵消时，也可以通过控制变压器绕线柱I上原边绕组的绕制方向与变压器绕线柱Ⅱ上原边绕组的绕制方向，使得磁路能够相互抵消。例如，变压器绕线柱I上原边绕组的绕制方向与变压器绕线柱Ⅱ上原边绕组的绕制方向相反时，变压器I在芯体上产生的磁路与变压器Ⅱ在芯体上产生的磁路相互抵消，变压器I在第一边柱上产生的磁路与变压器Ⅱ在第一边柱上产生的磁路相互抵消，变压器I在第二边柱上产生的磁路与变压器Ⅱ在第二边柱上产生的磁路相互抵消。

可以理解的，实际应用中，还可以通过调节各项电压转换电路的开关之间的相位差，以及变压器绕线柱上的绕组的绕制方向，共同调整磁路的抵消程度。可选的，也可以通过调整第一边柱和第二边柱的横截面积、变压器绕线柱I距离第一边柱的距离，以及变压器绕线柱Ⅱ距离第二边柱的距离，以调整变压器I产生的磁路与变压器Ⅱ产生的磁路的抵消程度。

示例性的，以图5所示的第一电压转换电路和第二电压转换电路的开关相位相同，变压器绕线柱I上的原边绕组与变压器绕线柱Ⅱ上的原边绕组的绕制方向相反为例(可以理解的，磁路的方向与开关的相位以及绕组的绕制方向有关)。当开关电源工作时，原边绕组上有电流流过，原边绕组的周围产生磁场，若变压器Ⅰ产生的磁场方向为垂直纸面向外，那么，变压器Ⅱ产生的磁场方向为垂直纸面向里。如图8所示，变压器Ⅰ在变压器绕线柱Ⅰ上产生的磁路方向向上(图8中用向上的箭头和B表示磁路方向向上)，变压器Ⅰ产生的一路磁路经变压器绕线柱Ⅰ、磁芯Ⅱ、第一边柱和芯体，构成闭合回路，另一路磁路经变压器绕线柱Ⅰ、磁芯Ⅱ、第二边柱和芯体，构成闭合回路。如图9所示，变压器Ⅱ在变压器绕线柱Ⅱ上产生的磁路方向向下(图9中用向下的箭头和B表示磁路方向向下)，变压器Ⅱ产生的一路磁路经变压器绕线柱Ⅱ、芯体、第一边柱和磁芯Ⅱ构成闭合回路，另一路磁路经变压器绕线柱、芯体、第二边柱和磁芯Ⅱ构成闭合回路。

结合图8和图9所示，变压器Ⅰ在第一边柱上产生的磁路方向向下，变压器Ⅱ在第一边柱上产生的磁路方向向上，即变压器I在第一边柱上产生的磁路，与变压器Ⅱ在第一边柱上产生的磁路方向相反，可以相互抵消。变压器Ⅰ在第二边柱上产生的磁路方向向下，变压器Ⅱ在第二边柱上产生的磁路方向向上，即变压器I在第二边柱上产生的磁路，与变压器Ⅱ在第二边柱上产生的磁路方向相反，可以相互抵消。变压器Ⅰ在连接第一边柱和变压器绕线柱Ⅰ的芯体上产生的磁路方向向右，变压器Ⅱ在连接第一边柱和变压器绕线柱Ⅰ的芯体上产生的磁路方向向左，即变压器Ⅰ在连接第一边柱和变压器绕线柱Ⅰ的芯体上产生的磁路，与变压器Ⅱ在连接第一边柱和变压器绕线柱Ⅰ的芯体上产生的磁路方向相反，可以相互抵消。变压器Ⅰ在连接第二边柱和变压器绕线柱Ⅱ的芯体上产生的磁路方向向左，变压器Ⅱ在连接第二边柱和变压器绕线柱Ⅱ的芯体上产生的磁路方向向右，即变压器Ⅰ在连接第二边柱和变压器绕线柱Ⅱ的芯体上产生的磁路，与变压器Ⅱ在连接第二边柱和变压器绕线柱Ⅱ的芯体上产生的磁路方向相反，可以相互抵消。

可以理解的，通过将两个变压器和两个谐振电感集成在一个磁芯Ⅰ上，两个变压器可以共用磁芯Ⅰ的第一边柱和第二边柱，当两个变压器在芯体、第一边柱和第二边柱上产生的磁路的方向不同时，两个变压器在芯体、第一边柱和第二边柱上产生的磁路可以相互抵消。这与现有技术中变压器磁芯和谐振磁芯各自磁路独立，无磁路抵消相比，本申请实施例的方案能够有效的降低磁芯损耗。

需要说明的是，当磁芯Ⅰ为图6所示的结构时，磁芯Ⅱ可以为I型磁芯、U型磁芯或C型磁芯中的任一种。可选的，磁芯Ⅱ也可以为和磁芯Ⅰ的磁芯结构相同的磁芯，即磁芯Ⅱ也可以包括芯体、第一边柱、第二边柱、谐振绕线柱Ⅰ、谐振绕线柱Ⅱ、变压器绕线柱Ⅰ和变压器绕线柱Ⅱ。当磁芯Ⅱ和磁芯Ⅰ的磁芯结构相同时，磁芯Ⅰ的高度可以大于磁芯Ⅱ的高度。本申请实施例对于磁芯Ⅱ的具体结构类型并不进行限定，图8和图9仅是示例性的以磁芯Ⅱ为I型磁芯进行示意。

另一种实现方式中，谐振电感I在芯体、第一边柱和第二边柱上产生的磁路分别与谐振电感Ⅱ在芯体、第一边柱和第二边柱上产生的磁路相互抵消。即谐振电感I在芯体上产生的磁路与谐振电感Ⅱ在芯体上产生的磁路相互抵消，谐振电感I在第一边柱上产生的磁路与谐振电感Ⅱ在第一边柱上产生的磁路相互抵消，谐振电感I在第二边柱上产生的磁路与谐振电感Ⅱ在第二边柱上产生的磁路相互抵消。

示例性的，谐振电感I和谐振电感Ⅱ产生的磁路相互抵消时，可以是部分抵消，也可以是全部抵消。抵消的程度与第一电压转换电路中的开关与第二电压转换电路中的开关导通或关断的相位差、谐振绕线柱上谐振绕组的绕制方向、第一边柱和第二边柱的横截面积大小、谐振绕线柱I距离第一边柱和第二边柱的距离大小，以及谐振绕线柱Ⅱ距离第一边柱和第二边柱的距离大小等参数有关。

示例性的，上述谐振电感I和谐振电感Ⅱ产生的磁路相互抵消时，可以通过控制第一电压转换电路的开关与第二电压转换电路的开关导通或关断的相位差，调整磁路的抵消程度，相位差不同时，磁路抵消的程度不同。

示例性的，上述谐振电感I和谐振电感Ⅱ产生的磁路相互抵消时，也可以通过改变谐振绕线柱I上谐振绕组的绕制方向与谐振绕线柱Ⅱ上谐振绕组的绕制方向，使得磁路能够相互抵消。例如，谐振绕线柱I上谐振绕组的绕制方向与谐振绕线柱Ⅱ上谐振绕组的绕制方向相反时，谐振电感I在芯体、第一边柱和第二边柱上产生的磁路，分别与谐振电感Ⅱ在芯体、第一边柱和第二边柱上产生的磁路方向相反，可以相互抵消。

可以理解的，实际应用中，还可以通过调节各项电压转换电路的开关之间的相位差，以及谐振绕线柱上的谐振绕组的绕制方向，调整磁路的抵消程度。可选的，也可以根据需求调整第一边柱和第二边柱的横截面积、谐振绕线柱I距离第一边柱的距离，以及谐振绕线柱Ⅱ距离第二边柱的距离，以调整谐振电感I产生的磁路与谐振电感Ⅱ产生的磁路的抵消程度。

可以理解的，谐振电感I产生的磁路与谐振电感Ⅱ产生的磁路相互抵消的具体实现方式，可以参考图8和图9所示的变压器I与变压器Ⅱ在第一边柱、第二边柱和芯体上产生的磁路具体如何抵消的实现方式，在此不再赘述。

本申请实施例通过将两项拓扑的开关电源中的两个变压器和两个谐振电感集成在一个磁芯上，两个谐振电感可以共用磁芯Ⅰ的第一边柱和第二边柱，当两个谐振电感在芯体、第一边柱和第二边柱上产生的磁路的方向不同，两个谐振电感在芯体、第一边柱和第二边柱上产生的磁路可以相互抵消。这与现有技术中变压器磁芯和谐振磁芯各自磁路独立，无磁路抵消相比，本申请实施例的方案能够使得磁芯损耗降低25％。

再一种实现方式中，变压器I在芯体、第一边柱和第二边柱上产生的磁路，分别与谐振电感Ⅰ在芯体、第一边柱和第二边柱上产生的磁路相互抵消。即变压器I在芯体上产生的磁路，与谐振电感Ⅰ在芯体上产生的磁路相互抵消，变压器I在第一边柱上产生的磁路，与谐振电感Ⅰ在第一边柱上产生的磁路相互抵消，变压器I在第二边柱上产生的磁路，与谐振电感Ⅰ在第二边柱上产生的磁路相互抵消。

变压器Ⅱ在芯体、第一边柱和第二边柱上产生的磁路，分别与谐振电感Ⅱ在芯体、第一边柱和第二边柱上产生的磁路相互抵消。即变压器Ⅱ在芯体上产生的磁路，与谐振电感Ⅱ在芯体上产生的磁路相互抵消，变压器Ⅱ在第一边柱上产生的磁路，与谐振电感Ⅱ在第一边柱上产生的磁路相互抵消，变压器Ⅱ在第二边柱上产生的磁路，与谐振电感Ⅱ在第二边柱上产生的磁路相互抵消。

示例性的，可以通过调整变压器绕线柱I上原边绕组的绕制方向与谐振绕线柱Ⅰ上谐振绕组的绕制方向，使得上述变压器I和谐振电感Ⅰ产生的磁路相互抵消。例如，变压器绕线柱I上原边绕组的绕制方向与谐振绕线柱Ⅰ上谐振绕组的绕制方向相反时，变压器I上产生的磁路与谐振电感Ⅰ上产生的磁路方向相反。从而，变压器I在芯体上产生的磁路与谐振电感Ⅰ在芯体上产生的磁路方向相反，可以相互抵消，变压器I在第一边柱上产生的磁路与谐振电感Ⅰ在第一边柱上产生的磁路方向相反，可以相互抵消，变压器I在第二边柱上产生的磁路与谐振电感Ⅰ在第二边柱上产生的磁路方向相反，可以相互抵消。

例如，如图10所示，以变压器I上产生的磁路方向为垂直纸面向外(图10中用“●”表示)，谐振电感Ⅰ上产生的磁路方向为垂直纸面向里(图10中用“x”表示)为例。变压器I在第一边柱上产生的磁路为垂直纸面向里，谐振电感Ⅰ在第一边柱上产生的磁路为垂直纸面向外，即变压器I在第一边柱上产生的磁路与谐振电感Ⅰ在第一边柱上产生的磁路方向相反，可以相互抵消。变压器I在第二边柱上产生的磁路为垂直纸面向里，谐振电感Ⅰ在第一边柱上产生的磁路为垂直纸面向里，即变压器I在第一边柱上产生的磁路与谐振电感Ⅰ在第一边柱上产生的磁路方向相反，可以相互抵消。

同理，变压器Ⅱ在芯体、第一边柱和第二边柱上产生的磁路，分别与谐振电感Ⅱ在芯体、第一边柱和第二边柱上产生的磁路相互抵消的具体实现方式，可以参考上述变压器I在芯体、第一边柱和第二边柱上产生的磁路，分别与谐振电感Ⅰ在芯体、第一边柱和第二边柱上产生的磁路相互抵消的实现方式，在此不再赘述。

可以理解的，通过将变压器和谐振电感在芯体、第一边柱和第二边柱上产生的磁路相互抵消，可以进一步降低磁芯的损耗。

可选的，磁芯Ⅰ的高度可以大于磁芯Ⅱ的高度，磁芯Ⅰ和磁芯Ⅱ可以为非对称结构。例如，如图11所示，当磁芯Ⅱ与磁芯Ⅰ的磁芯结构相同时，即磁芯Ⅱ也为图6所示的磁芯结构时，气息开在磁芯Ⅱ(上磁芯)上，由于磁芯Ⅰ的高度大于磁芯Ⅱ的高度，因此相对于上下磁芯对称的结构，增大了气息到绕组的距离，pcb与磁芯组装完成后，可以实现谐振绕组远离谐振气息的组装结构，实现绕组对气息的避让，减小了pcb绕组的涡流损耗。

结合图8和图9所示，变压器Ⅰ在连接变压器绕线柱Ⅰ和变压器绕线柱Ⅱ之间的芯体上产生的磁路方向向左，变压器Ⅱ在连接变压器绕线柱Ⅰ和变压器绕线柱Ⅱ之间的芯体上产生的磁路方向也向左，因此在连接变压器绕线柱Ⅰ和变压器绕线柱Ⅱ之间的芯体上磁路强度较大，为了避免饱和，可以将芯体的厚度设计的较厚，但芯体厚度的增加将带来占板体积的增大。为了解决这一问题，本申请提出了图12所示的磁芯结构。

如图12所示，磁芯Ⅰ在图6所示的磁芯结构的基础上增加了第三边柱，该第三边柱设置在第一边柱和第二边柱之间，变压器绕线柱Ⅰ和变压器绕线柱Ⅱ位于第三边柱的两侧，谐振绕线柱Ⅰ和谐振绕线柱Ⅱ位于第三边柱的两侧。

结合图12，如图13所示，变压器Ⅰ和谐振电感Ⅰ组成第一电压转换电路，变压器Ⅱ和谐振电感Ⅱ组成第二电压转换电路，该第一电压转换电路和第二电压转换电路并联连接。

示例性的，上述第三边柱与第一边柱和第二边柱的横截面积可以相同，也可以不同。在实际应用中，可以根据需求设计第三边柱的横截面积。本申请实施例对于第三边柱的横截面积的大小并不进行限定。

一种实现方式中，变压器I在芯体和第三边柱上产生的磁路，分别与变压器Ⅱ在芯体和第三边柱上产生的磁路相互抵消。即变压器I在芯体上产生的磁路与变压器Ⅱ在芯体上产生的磁路相互抵消，变压器I在第三边柱上产生的磁路与变压器Ⅱ在第三边柱上产生的磁路相互抵消。

示例性的，变压器I在芯体和第三边柱上产生的磁路，分别与变压器Ⅱ在芯体和第三边柱上产生的磁路相互抵消时，可以是部分抵消，也可以是全部抵消。磁路抵消的程度与第一电压转换电路的开关与第二电压转换电路的开关导通或关断的相位差、变压器绕组的绕制方向、第一边柱的横截面积、第二边柱的横截面积、第三边柱的横截面积、变压器绕线柱I和第三边柱的距离，以及变压器绕线柱Ⅱ与第三边柱的距离等参数有关。

示例性的，以图5所示的第一电压转换电路和第二电压转换电路的开关相位相同，变压器绕线柱I上的原边绕组与变压器绕线柱Ⅱ上的原边绕组的绕制方向相反为例。当开关电源工作时，原边绕组上有电流流过，原边绕组的周围产生磁路，若变压器Ⅰ产生的磁路方向为垂直纸面向外，那么，变压器Ⅱ产生的磁路方向为垂直纸面向里。如图14所示，变压器Ⅰ在变压器绕线柱Ⅰ上产生的磁路方向向上(图14中用向上的箭头和B表示磁路方向向上)，变压器Ⅱ在变压器绕线柱Ⅱ上产生的磁路方向向下(图14中用向下的箭头和B表示磁路方向向下)，变压器Ⅰ产生的一路磁路经变压器绕线柱Ⅰ、磁芯Ⅱ、第一边柱和芯体构成闭合回路，另一路磁路经变压器绕线柱Ⅰ、磁芯Ⅱ、第三边柱和芯体构成闭合回路。变压器Ⅱ产生的一路磁路经变压器绕线柱Ⅱ、芯体、第三边柱和磁芯Ⅱ构成闭合回路，另一路磁路经变压器绕线柱Ⅱ、芯体、第二边柱和磁芯Ⅱ构成闭合回路。

如图14所示，变压器Ⅰ在第三边柱上产生的磁路方向向下，变压器Ⅱ在第三边柱上产生的磁路方向向上，即变压器I在第三边柱上产生的磁路，与变压器Ⅱ在第三边柱上产生的磁路可以相互抵消。变压器Ⅰ在芯体上产生的磁路方向一部分向左，一部分向右，变压器Ⅱ在芯体上产生的磁路方向一部分向右，一部分向左，即变压器Ⅰ在芯体上产生的磁路，与变压器Ⅱ在芯体上产生的磁路可以相互抵消。

可以理解的，通过将两个变压器和两个谐振电感集成在一个磁芯Ⅰ上，两个变压器可以共用磁芯Ⅰ的第三边柱，当两个变压器在第三边柱和芯体上产生的磁路方向不同时，两个变压器在第三边柱上产生的磁路可以相互抵消，两个变压器在芯体上产生的磁路也可以相互抵消。这与现有技术中变压器磁芯和谐振磁芯各自磁路独立，无磁路抵消相比，本申请实施例的方案能够有效的降低磁芯损耗。

需要说明的是，当磁芯Ⅰ为图12所示的结构时，磁芯Ⅱ可以为E型磁芯。可选的，磁芯Ⅱ也可以为和磁芯Ⅰ的磁芯结构相同的磁芯，即磁芯Ⅱ也可以包括芯体、第一边柱、第二边柱、第三边柱、谐振绕线柱Ⅰ、谐振绕线柱Ⅱ、变压器绕线柱Ⅰ和变压器绕线柱Ⅱ。当磁芯Ⅱ也可以和磁芯Ⅰ的磁芯结构相同时，磁芯Ⅰ和磁芯Ⅱ可以为非对称结构，例如，磁芯Ⅰ的高度可以大于磁芯Ⅱ的高度。本申请实施例对于磁芯Ⅱ的具体类型并不进行限定，图14仅是示例性的以磁芯Ⅱ为I型磁芯进行示意。

另一种实现方式中，谐振电感I在芯体和第三边柱上产生的磁路，分别与谐振电感Ⅱ在芯体和第三边柱上产生的磁路相互抵消。即谐振电感I在芯体上产生的磁路与谐振电感Ⅱ在芯体上产生的磁路相互抵消，谐振电感I在第三边柱上产生的磁路与谐振电感Ⅱ在第三边柱上产生的磁路相互抵消。

示例性的，谐振电感I在芯体和第三边柱上产生的磁路，分别与谐振电感Ⅱ在芯体和第三边柱上产生的磁路相互抵消时，可以是部分抵消，也可以是全部抵消。

示例性的，上述谐振电感I和谐振电感Ⅱ产生的磁路相互抵消时，可以通过控制第一电压转换电路的开关与第二电压转换电路的开关导通或关断的相位差，调整磁路的抵消程度，相位差不同时，磁路抵消的程度不同。也可以通过改变谐振绕线柱I上谐振绕组的绕制方向与谐振绕线柱Ⅱ上谐振绕组的绕制方向，使得磁路能够相互抵消。

可以理解的，本实现方式通过将两项LLC拓扑的开关电源中的两个变压器和两个谐振电感集成在一个磁芯上，两个谐振电感可以共用磁芯Ⅰ的第三边柱，从而当两个变压器在第三边柱和芯体上产生的磁路方向不同时，两个谐振电感产生的磁路可以相互抵消。这与现有技术中变压器磁芯和谐振磁芯各自磁路独立，无磁路抵消相比，本申请实施例的方案能够使得磁芯损耗降低25％。

再一种实现方式中，变压器I在芯体和第三边柱上产生的磁路，分别与谐振电感Ⅰ在芯体和第三边柱上产生的磁路相互抵消。即变压器I在芯体上产生的磁路与谐振电感Ⅰ在芯体上产生的磁路相互抵消，变压器I在第三边柱上产生的磁路与谐振电感Ⅰ在第三边柱上产生的磁路相互抵消。变压器Ⅱ在芯体和第三边柱上产生的磁路，分别与谐振电感Ⅱ在芯体和第三边柱上产生的磁路相互抵消。即变压器Ⅱ在芯体上产生的磁路与谐振电感Ⅱ在芯体上产生的磁路相互抵消，变压器Ⅱ在第三边柱上产生的磁路与谐振电感Ⅱ在第三边柱上产生的磁路相互抵消。

例如，如图15所示，以变压器I上产生的磁路方向为垂直纸面向外，谐振电感Ⅰ上产生的磁路方向为垂直纸面向里为例。变压器I在第三边柱上产生的磁路为垂直纸面向里，谐振电感Ⅰ在第三边柱上产生的磁路为垂直纸面向外，即变压器I在第三边柱上产生的磁路与谐振电感Ⅰ在第三边柱上产生的磁路相互抵消。

同理，变压器Ⅱ在芯体和第三边柱上产生的磁路，分别与谐振电感Ⅱ在芯体和第三边柱上产生的磁路相互抵消的具体实现方式，可以参考上述变压器I在芯体和第三边柱上产生的磁路，分别与谐振电感Ⅰ在芯体和第三边柱上产生的磁路相互抵消的实现方式，在此不再赘述。

可选的，磁芯Ⅰ为图12所示的磁芯结构时，磁芯Ⅰ和磁芯Ⅱ可以为非对称结构，磁芯Ⅰ的高度可以大于磁芯Ⅱ的高度。例如，如图16所示，当磁芯Ⅱ与磁芯Ⅰ的磁芯结构相同时，即磁芯Ⅱ也为图12所示的磁芯结构时，气息开在磁芯Ⅱ(上磁芯)上，由于磁芯Ⅰ的高度大于磁芯Ⅱ的高度，因此相对于上下磁芯对称的结构，增大了气息到绕组的距离，pcb与磁芯组装完成后，可以实现谐振绕组远离谐振气息的组装结构，实现绕组对气息的避让，减小了pcb绕组的涡流损耗。

需要说明的是，图12所示的磁芯结构相比图6所示的磁芯结构，增加了第三边柱，因此占板面积有所增加，但是结合图14可知，图12所示的磁芯结构在第三边柱上的磁路相互抵消，因此图12所示的磁芯(磁芯Ⅰ和磁芯Ⅱ)的芯体的厚度可以较图6所示的磁芯的芯体厚度薄。也就是说，实际应用中可以结合实际需求，选择芯体厚度较薄但占板面积较大的磁芯结构(图12所示)，或者，选择占板面积较小但芯体厚度较厚的磁芯结构(图6所示)。图6所示的磁芯结构与图12所示的磁芯结构通过将多个磁件集成在一起，相对于现有技术中将各个磁件独立设置，大大减小了占板面积，而且通过磁路抵消，可以有效的降低磁芯损耗。

本申请实施例仅以开关电源为两项并联拓扑的开关电源为例进行说明，实际应用中，开关电源可以为更多项并联拓扑的开关电源。例如，如图17所示，当开关电源为n项并联拓扑的开关电源时，n为大于2的整数，磁芯Ⅰ可以包括n个变压器绕线柱和n个谐振绕线柱，该n个变压器绕线柱和n个谐振绕线柱均设置于第一边柱和第二边柱之间。可选的，磁芯Ⅰ中的芯体连接第一边柱、第二边柱、n个变压器绕线柱和n个谐振绕线柱，第一边柱设置在芯体的延伸方向的第一端，第二边柱设置在所述芯体的延伸方向的第二端。

例如，如图18所示，当开关电源为n项并联拓扑的开关电源时，n为大于2的整数，磁芯Ⅰ可以包括第一边柱、第二边柱、多个第三边柱、n个变压器绕线柱和n个谐振绕线柱，该n个变压器绕线柱和n个谐振绕线柱均设置于第一边柱和第二边柱之间，每两个变压器绕线柱之间设置一个第三边柱，且与该两个变压器绕线柱属于同一项电压转换电路的两个谐振绕线柱位于该第三边柱的两侧。即每两项电压转换电路的变压器绕线柱设置在一个第三边柱的两侧，该两项电压转换电路的谐振绕线柱也设置在该第三边柱的两侧。可选的，磁芯Ⅰ中的芯体连接第一边柱、第二边柱、第三边柱、n个变压器绕线柱和n个谐振绕线柱，第一边柱设置在芯体的延伸方向的第一端，第二边柱设置在所述芯体的延伸方向的第二端。

本领域技术人员应该可以意识到，在上述一个或多个示例中，本发明所描述的功能可以用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现。当使用软件实现时，可以将这些功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种磁集成装置，其特征在于，所述磁集成装置包括磁芯Ⅰ，所述磁芯Ⅰ包括芯体、第一边柱、第二边柱、M个第一绕线柱和N个第二绕线柱，其中M和N均为大于或等于1的整数；所述芯体连接所述第一边柱、所述第二边柱、所述M个第一绕线柱和所述N个第二绕线柱，所述第一边柱设置在所述芯体的延伸方向的第一端，所述第二边柱设置在所述芯体的延伸方向的第二端，所述M个第一绕线柱和所述N个第二绕线柱设置在所述第一边柱和所述第二边柱之间。

2.根据权利要求1所述的磁集成装置，其特征在于，所述磁集成装置还包括原边绕组、副边绕组和谐振绕组，所述原边绕组和所述副边绕组绕制在所述第一绕线柱上，所述谐振绕组绕制在所述第二绕线柱上。

3.根据权利要求2所述的磁集成装置，其特征在于，所述磁集成装置还包括磁芯Ⅱ，所述磁芯Ⅱ与所述磁芯Ⅰ形成所述磁集成装置主磁路的通道。

4.根据权利要求2或3所述的磁集成装置，其特征在于，所述M个第一绕线柱包括变压器绕线柱Ⅰ和变压器绕线柱Ⅱ，所述N个第二绕线柱包括谐振绕线柱Ⅰ和谐振绕线柱Ⅱ；所述变压器绕线柱Ⅰ上绕制原边绕组和副边绕组组成变压器Ⅰ，所述谐振绕线柱Ⅰ上绕制谐振绕组组成谐振电感Ⅰ；所述变压器绕线柱Ⅱ上绕制原边绕组和副边绕组组成变压器Ⅱ，所述谐振绕线柱Ⅱ上绕制谐振绕组组成谐振电感Ⅱ；其中，所述变压器Ⅰ和所述谐振电感Ⅰ组成第一电压转换电路，所述变压器Ⅱ和所述谐振电感Ⅱ组成第二电压转换电路，所述第一电压转换电路和所述第二电压转换电路并联连接。

5.根据权利要求4所述的磁集成装置，其特征在于，所述变压器I在所述芯体、所述第一边柱和所述第二边柱上产生的磁路，分别与所述变压器Ⅱ在所述芯体、所述第一边柱和所述第二边柱上产生的磁路相互抵消；所述谐振电感Ⅰ在所述芯体、所述第一边柱和所述第二边柱上产生的磁路，分别与所述谐振电感Ⅱ在所述芯体、所述第一边柱和所述第二边柱上产生的磁路相互抵消。

6.根据权利要求4或5所述的磁集成装置，其特征在于，所述变压器I在所述芯体、所述第一边柱和所述第二边柱上产生的磁路，分别与所述谐振电感Ⅰ在所述芯体、所述第一边柱和所述第二边柱上产生的磁路相互抵消；所述变压器Ⅱ在所述芯体、所述第一边柱和所述第二边柱上产生的磁路，分别与所述谐振电感Ⅱ在所述芯体、所述第一边柱和所述第二边柱上产生的磁路相互抵消。

7.根据权利要求4-6中任一项所述的磁集成装置，其特征在于，所述磁芯Ⅱ为I型磁芯、U型磁芯或C型磁芯中的任一种。

8.根据权利要求4-6中任一项所述的磁集成装置，其特征在于，所述磁芯Ⅱ与所述磁芯I的磁芯结构相同，所述磁芯Ⅰ的高度大于所述磁芯Ⅱ的高度，气隙开在所述磁芯Ⅱ上。

9.根据权利要求4所述的磁集成装置，其特征在于，所述磁芯Ⅰ还包括第三边柱，所述第三边柱设置在所述第一边柱和所述第二边柱之间，所述变压器绕线柱Ⅰ和所述变压器绕线柱Ⅱ位于所述第三边柱的两侧，所述谐振绕线柱Ⅰ和所述谐振绕线柱Ⅱ位于所述第三边柱的两侧。

10.根据权利要求9所述的磁集成装置，其特征在于，所述变压器I在所述芯体和所述第三边柱上产生的磁路，分别与所述变压器Ⅱ在所述芯体和所述第三边柱上产生的磁路相互抵消；所述谐振电感Ⅰ在所述芯体和所述第三边柱上产生的磁路，分别与所述谐振电感Ⅱ在所述芯体和所述第三边柱上产生的磁路相互抵消。

11.根据权利要求9或10所述的磁集成装置，其特征在于，所述变压器I在所述芯体和所述第三边柱上产生的磁路，分别与所述谐振电感Ⅰ在所述芯体和所述第三边柱上产生的磁路相互抵消；所述变压器Ⅱ在所述芯体和所述第三边柱上产生的磁路，分别与所述谐振电感Ⅱ在所述芯体和所述第三边柱上产生的磁路相互抵消。

12.根据权利要求9-11中任一项所述的磁集成装置，其特征在于，所述磁芯Ⅱ与所述磁芯I的磁芯结构相同，或者，所述磁芯Ⅱ为E型磁芯。

13.根据权利要求12所述的磁集成装置，其特征在于，所述磁芯Ⅰ的高度大于所述磁芯Ⅱ的高度，气隙开在所述磁芯Ⅱ上。

14.根据权利要求2-13中任一项所述的磁集成装置，其特征在于，所述原边绕组在所述第一绕线柱上的绕制方向与所述谐振绕组在所述第二绕线柱上的绕制方向相反。

15.一种磁集成的开关电源，其特征在于，所述磁集成的开关电源包括磁芯Ⅰ、磁芯Ⅱ、原边绕组、副边绕组和谐振绕组；

所述磁芯Ⅰ和所述磁芯Ⅱ，形成所述开关电源主磁路的通道；

所述磁芯Ⅰ包括芯体、第一边柱、第二边柱、M个第一绕线柱和N个第二绕线柱，其中M和N均为大于或等于1的整数；所述芯体连接所述第一边柱、所述第二边柱、所述M个第一绕线柱和所述N个第二绕线柱，所述第一边柱设置在所述芯体的延伸方向的第一端，所述第二边柱设置在所述芯体的延伸方向的第二端，所述M个第一绕线柱和所述N个第二绕线柱设置在所述第一边柱和所述第二边柱之间；

所述原边绕组和所述副边绕组绕制在所述第一绕线柱上，所述谐振绕组绕制在所述第二绕线柱上。

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