利于改进的印刷电路板布局的两相耦合电感器的制作方法

专利名称：利于改进的印刷电路板布局的两相耦合电感器的制作方法
利于改进的印刷电路板布局的两相耦合电感器相关申请的交叉引用本申请为2010年5月24日提交的序列号为12/786，316的美国专利申请的继续申请，该美国专利申请为2009年12月21日提交的序列号为12/643，957美国专利申请的部分继续申请。上述申请均通过引用并入本文。
背景技术：
Schultz等人提出的第6，362，986号美国专利描述了切换具有多相耦合电感器拓扑的直流-直流(DC-DC)变换器，其公开的内容通过引用并入本文。这种变换器具有的优势包括减少电感器和开关中的波纹电流，这能够在具有传统多相DC-DC变换器拓扑的变换器上减少每相的电感和/或降低切换频率。因此，与传统的多相拓扑相比，具有磁耦合电感器的DC-DC变换器具有优异的瞬态响应，并且不损失效率。这使得输出电容显著下降，从而获得更小、成本更低的解决方案。如现有技术公知的，耦合电感器绕组必须逆磁耦合以便受益于多相DC-DC变换器设计中的耦合电感器。两相DC-DC变换器中的逆磁耦合可参照

图1理解，图1示出了两相DC-DC变换器100的示意图。DC-DC变换器100包括耦合电感器102，耦合电感器102包括两个绕组104、106以及与绕组104、106磁耦合的磁芯108。各绕组104、106的各自的第一端子110、112电耦合至公共节点114，各绕组104、106的各自的第二端子116、118电耦合至各自的切换节点120、122。在本公开的内容中，DC-DC变换器应用中电耦合至各切换节点的耦合电感器的端子(例如，图1的DC-DC变换器100的端子116、118)有时被称为耦合电感器的切换端子。此外，与公共节点电耦合的耦合电感器的端子(例如，图1的DC-DC变换器100的端子110、112)在本公开内容中有时被称为耦合电感器的公共端子。各切换电路124、126还电耦合至每个切换节点120、122。每个切换电路124、126将其各自的第二端子116、118在至少两个不同的电压水平之间切换。DC-DC变换器100例如可构造为降压型变换器，其中切换电路124、126将其各自的第二端子116、118在输入电压与地之间切换，公共节点114为输出节点。作为另一示例，DC-DC变换器100可构造为升压型变换器，其中每个切换电路124、126将其各自的第二端子116、118在输出节点与地之间切换，公共节点114为输入节点。耦合电感器102被构造使得其在绕组104、106之间具有逆磁耦合。作为这种逆磁耦合的结果，从切换节点120经过绕组104流至公共节点114的电流诱导绕组106中从切换节点122流至公共节点114的电流。类似地，从切换节点122经过绕组106流至公共节点114的电流因逆耦合诱导绕组104中从切换节点120流至公共节点114的电流。已经研发多种耦合电感器用于多相DC-DC变换器应用。例如，图2示出了现有技术的两相(即，两个绕组)耦合电感器200的侧视图。耦合电感器200包括两个绕组202，两个绕组202缠绕穿过磁芯204。图3示出了与芯204隔开的一个绕组202的立体图。虽然耦合电感器200的设计便于印刷电路板(PCB)布局并且可扩展至多于两相，但是绕组202相对复杂，因而电感器200会难以制造并且制造成本高。此外，绕组202相对较长，并因而通常具有相对较高的阻抗。作为另一示例，已经研发了具有订书针型(staple style)绕组的两相稱合电感器。图4示出了现有技术的两相耦合电感器400的立体图，其为这种电感器的代表。耦合电感器400包括缠绕穿过磁芯404的两个订书针型绕组402。与耦合电感器200的绕组202不同，订书针型绕组402相对简单，从而有利于制造的方便且低成本的耦合电感器400。此夕卜，绕组402的长度相对较短，从而利于低DC绕组电阻。因此，耦合电感器400通常成本较低并且展示出比许多其他类型的现有耦合电感器(例如，图2的耦合电感器200)更低的绕组电阻。然而，包括耦合电感器400的DC-DC变换器必须被构造使得电感器的每侧上的一个端子电耦合至各自的切换节点，以获得逆磁耦合。具体地，包括耦合电感器400的DC-DC变换器被构造使得一侧406的一个端子电耦合至相应的切换节点，而一侧408的一个端子电耦合至相应的切换节点，以获得逆磁耦合。如果不能获得逆磁耦合，在耦合电感器400的同一侧上的两个端子就不能用作切换端子。耦合电感器400带来的这种限制在许多DC-DC变换器应用中是不期望的，如以下讨论的那样。例如，包括耦合电感器400的DC-DC变换器通常必须被构造使得变换器的切换电路位于电感器400的不同侧上。具体地，如现有技术公知的，DC-DC变换器切换电路必须定位靠近其各自的电感器切换端子，以用于可靠且有效的DC-DC变换器操作。例如，在图1的DC-DC变换器100中，为了有效且可靠的DC-DC变换器操作，切换电路124需要定位得靠近切换端子116，切换电路126需要定位靠近切换端子118。因此，在包括耦合电感器400的DC-DC变换器中，电感器切换端子位于耦合电感器400的相对侧上以获得逆磁耦合，因而DC-DC变换器切换电路通常必须位于耦合电感器400的不同(例如，相对)侧上以靠近其各自的电感器切换端子。切换电路位于耦合电感器的不同侧上是不期望的，因为这样做可能在驱动从变换器的一侧接入的负载时，限制冷却所有切换电路的公共散热器的使用和/或使DC-DC变换器布局复杂。作为另一示例，包括耦合电感器400的DC-DC变换器可能需要具有长的、窄的和/或形状复杂的一个或多个PCB走线(trace)以将电感器的端子电耦合至DC-DC变换器的其它部件。具体地，如果包括耦合电感器400的DC-DC变换器被构造使得电感器切换端子位于耦合电感器的相对侧以获得逆磁耦合，则DC-DC变换器必须也被构造使得电感器公共端子位于耦合电感器的相对侧。电感器公共端子位于电感器的相对侧的事实通常必需相对长的、窄的和/或形状复杂的PCB走线以将公共端子连接至公共节点。窄的或长的走线通常因其典型地具有高阻抗而不受期望，高阻抗可能导致多余的损耗和/或不可靠的操作。形状复杂的走线(例如，非矩形)也因其难以制造和/或容易与其他轨短路而不受期望。例如，图5示出了一个现有技术的PCB布局500，其在两相DC-DC变换器应用中与耦合电感器400 —起使用。在图5中仅示出了耦合电感器400的轮廓以示出布局500的细节。布局500包括用于电耦合至耦合电感器400的端子的焊盘502、504、506、508。电耦合至各自的切换节点的焊盘502、508位于耦合电感器400的相对侧510、512上以获得逆磁耦合。切换电路514、516通过导电的PCB走线518、520分别耦合至焊盘502、508。切换电路514,516也位于耦合电感器400的相对侧510、512上。电耦合至公共节点的焊盘504、506也位于耦合电感器400的相对侧510、512上。焊盘504、506位于电感器400的相对侧上以及切换电路514、516的位置，导致需要相对长且窄的导电走线522将焊盘504、506连接至公共节点。作为另一示例，图6示出了现有技术的另一 PCB布局600，PCB布局600在两相DC-DC变换器应用中与耦合电感器400 —起使用。布局600包括用于电耦合至耦合电感器400的端子的焊盘602、604、606、608。通过各自的导电走线614、616电耦合至各自切换电路610,612的焊盘602、608位于耦合电感器400的相对侧上以获得逆磁耦合。通过导电PCB走线618电耦合至公共节点的焊盘604、606也位于耦合电感器400的相对侧上。焊盘604、606位于电感器400的相对侧上以及切换电路610、612的位置导致需要导电走线618相对长且窄并具有复杂的形状。

发明内容
在一个实施方式中，一种两相耦合电感器包括磁芯、第一绕组和第二绕组。磁芯包括第一侧和与第一侧相对的第二侧，磁芯形成从第一侧经过芯延伸至第二侧的通道。该通道由磁芯的第一腿部分地限定。第一绕组至少部分地绕第一腿并穿过通道缠绕。第一绕组的第一端从芯的第一侧延伸并形成第一焊片，第一绕组的第二端从芯的第二侧延伸并形成第二焊片。第二绕组至少部分地绕第一腿并穿过通道缠绕。第二绕组的第一端从芯的第二侧延伸并形成第三焊片，第二绕组的第二端从芯的第一侧延伸并形成第四焊片。第一、第二、第三和第四焊片沿磁芯的宽度彼此隔开。从第一焊片经过第一绕组流至第二焊片的电流诱导第二绕组中从第三焊片流至第四焊片的电流。该两相耦合电感器例如可用于多相电源。在一个实施方式中，一种两相稱合电感器包括磁芯，该磁芯包括第一侧和与第一侧相对的第二侧。磁芯形成从第一侧经过芯延伸至第二侧的通道，并且通道由磁芯的第一腿部分地限定。耦合电感器还包括第一绕组，第一绕组绕第一腿形成至少两匝并穿过通道缠绕。第一绕组的第一端从芯的第一侧延伸并且沿耦合电感器的底面形成第一焊片，第一绕组的第二端从芯的第二侧延伸并且沿耦合电感器的底面形成第二焊片。位于第一绕组的第一端和第二端之间的、第一绕组的中间部分沿耦合电感器的底面形成第三焊片。第一、第二和第三焊片沿磁芯的宽度彼此隔开。从第一焊片经过第一绕组流至第三焊片的电流诱导第一绕组中从第二焊片流至第三焊片的电流。该两相耦合电感器例如可用于多相电源。在一个实施方式中，一种两相稱合电感器包括磁芯、第一绕组和第二绕组。该磁芯包括与第二侧相对的第一侧，磁芯形成从第一侧经过芯延伸至第二侧的通道。通道由磁芯的第一腿部分地限定。第一绕组至少部分地绕第一腿并穿过通道缠绕。第一绕组的第一端从芯的第一侧延伸并形成第一焊片，第一绕组的第二端从芯的第二侧延伸并形成第二焊片。第二绕组至少部分地绕第一腿并穿过通道缠绕。第二绕组的第一端从芯的第二侧延伸并形成第三焊片，第二绕组的第二端从芯的第一侧延伸并形成第四焊片。第一绕组在通道内与第二绕组交叉。该两相耦合电感器例如可用于多相电源。在一个实施方式中，一种两相稱合电感器包括磁芯、第一绕组和第二绕组。该磁芯包括与第二侧相对的第一侧、与第四侧相对的第三侧以及与第六侧相对的第五侧。第五侧将第一侧连接至第三侧。第五侧与第一侧形成钝角并与第三侧形成钝角。第六侧将第二侧连接至第四侧。第六侧与第二侧形成钝角并与第四侧形成钝角。磁芯形成从第五侧经过芯延伸至第六侧的通道，通道由磁芯的第一腿部分地限定。第一绕组至少部分地绕第一腿并穿过通道缠绕。第一绕组的第一端从芯的第五侧延伸并形成第一焊片，第一绕组的第二端从芯的第六侧延伸并形成第二焊片。第二绕组至少部分地绕第一腿并穿过通道缠绕。第二绕组的第一端从芯的第五侧延伸并形成第三焊片，第二绕组的第二端从芯的第六侧延伸并形成第四焊片。该两相耦合电感器例如可用于多相电源。在一个实施方式中，一种两相稱合电感器包括磁芯、第一绕组和第二绕组。该磁芯包括与第二侧相对的第一侧，磁芯形成从第一侧经过芯延伸至第二侧的通道。通道由第一和第二相对的表面部分地限定，磁芯包括第一腿，第一腿连接通道内的第一和第二表面。第一绕组至少部分地绕第一腿缠绕。第一绕组的第一端从芯的第一侧延伸并形成第一焊片，第一绕组的第二端从芯的第一侧延伸并形成第二焊片。第二绕组至少部分地绕第一腿缠绕。第二绕组的第一端从芯的第二侧延伸并形成第三焊片，第二绕组的第二端从芯的第二侧延伸并形成第四焊片。该两相耦合电感器例如可用于多相电源。附图简要说明图1示出了现有技术的DC-DC变换器的示意图；图2示出了现有技术的耦合电感器的侧视图；图3示出了图2的耦合电感器的绕组的立体图；图4示出了另一现有技术的耦合电感器的立体图；图5示出了用于在两相DC-DC变换器应用中与图4的耦合电感器一起使用的现有技术的PCB布局；图6示出了用于在两相DC-DC变换器应用中与图4的耦合电感器一起使用的另一现有技术的PCB布局；图7示出了根据实施方式的一个两相耦合电感器的立体图，图8示出其俯视截面图，图9示出其侧视图；图10示出了从耦合电感器的磁芯中移除的图7-9的耦合电感器的绕组的立体图；图11示出了可与图7-9的耦合电感器的某些实施方式一起使用的一个PCB布局；图12示出了根据实施方式的另一两相耦合电感器的立体图，图13示出其俯视截面图；图14示出了从耦合电感器的磁芯中移除的图12和13的耦合电感器的绕组的立体图；图15示出了根据实施方式的另一两相耦合电感器的立体图，图16示出其俯视截面图，图17示出其侧视图；图18示出了从耦合电感器的磁芯中移除的图15-17的耦合电感器的绕组的立体图；图19不出了可与图15-17的稱合电感器的某些实施方式一起使用的一个PCB布局;图20示出了根据实施方式的又一两相耦合电感器的立体图，图21示出其俯视截面图；图22示出了从耦合电感器的磁芯中移除的图20和21的耦合电感器的绕组的立体图；图23示出了根据实施方式的另一两相耦合电感器的立体图；图24示出了从耦合电感器的磁芯中移除的图23的耦合电感器的绕组的立体图；图25示出了根据实施方式的另一两相耦合电感器的立体图，图26示出其俯视截面图，图27示出其侧视图；图28示出了从耦合电感器的磁芯中移除的图25-27的耦合电感器的绕组的立体图；图29示出了可与图25-27的耦合电感器的某些实施方式一起使用的一个PCB布局;图30示出了根据实施方式的另一两相耦合电感器的立体图，图31示出其俯视截面图；图32示出了从耦合电感器的磁芯中移除的图30和31的耦合电感器的绕组的立体图；图33示出了可与图30和31的耦合电感器的某些实施方式一起使用的一个PCB布局;图34示出了根据实施方式的另一两相耦合电感器的立体图；图35示出了从耦合电感器的磁芯中移除的图34的耦合电感器的绕组的立体图；图36示出了根据实施方式的另一两相耦合电感器的立体图，图37示出其俯视截面图，图38示出其侧视图；图39示出了从耦合电感器的磁芯中移除的图36-38的耦合电感器的绕组的立体图；图40示出了根据实施方式的、可与图36-38的耦合电感器的某些实施方式一起使用的一个PCB布局；图41示出了根据实施方式的另一两相耦合电感器的立体图，图42示出其俯视截面图；图43和44示出了从耦合电感器的磁芯中移除的图41和42的耦合电感器的绕组的立体图；图45示出了根据实施方式的另一两相耦合电感器的立体图，图46示出其俯视图；图47示出了图45-46的耦合电感器的磁芯的立体图，其中耦合电感器的绕组被去除；图48示出了从耦合电感器的磁芯移除的图45-46的耦合电感器的绕组的立体图；图49示出了根据实施方式的、安装在一个PCB布局上的图45-46的耦合电感器的俯视截面图；图50示出了根据实施方式的另一两相耦合电感器的立体图，图51示出其侧视图；图52不出了图50-51的I禹合电感器的磁芯的立体图,其中I禹合电感器的绕组被去除，图53和54示出了从耦合电感器的磁芯移除的图50-51的耦合电感器的绕组的立体图55示出了根据实施方式的、安装在一个PCB布局上的两相耦合电感器的俯视截面图；图56示出了根据实施方式的另一两相耦合电感器的立体图，图57示出其侧视图，图58示出其俯视截面图；图59不出了图56-58的I禹合电感器的磁芯的立体图,其中I禹合电感器的绕组被去除；图60和61示出了从耦合电感器的磁芯移除的图56-58的耦合电感器的绕组的立体图；图62示出了根据实施方式的另一两相耦合电感器的立体图；图63示出了根据实施方式的、安装在一个PCB布局上的两相耦合电感器的俯视截面图；图64示出了根据实施方式的电源的示意图。
具体实施例方式本文公开的耦合电感器，除了别的之外，可克服以上提及的问题中的一个或多个。例如，本文公开的耦合电感器的某些实施方式不仅具有相对短的绕组长度，还可用于被构造使得每个功率级设置在耦合电感器的公共侧上的多相DC-DC变换器。作为另一示例，本文公开的耦合电感器的某些实施方式可用于以下DC-DC变换器，其中相对宽、短和/或形状简单的PCB导电走线将耦合电感器的公共端子连接至公共节点。虽然本文公开的耦合电感器通常在DC-DC变换器的情况下讨论，但是应该理解，耦合电感器不限于这些应用。例如，本文公开的耦合电感器的某些实施方式可用于AC-DC电源、DC-AC电源(反相器)，或者用于开关电源之外的应用中。此外，虽然提供了若干PCB布局的示例，但是本文公开的电感器可用于其他布局。另外，出于说明性解释的目的，附图中的某些元件没有按照比例示出。可利用带有括号的数字指示项目的具体示例(例如，绕组6408 (I))，而不带括号的数字指示任何该项目(例如，绕组6408 )。图7不出了一个两相I禹合电感器700的立体图。I禹合电感器700包括磁芯702,磁芯702在图7中被示出为透明的。磁芯702包括腿部704并从芯702的第一侧708至第二侧710形成通道706。腿部704部分限定通道706。图8示出了沿图7的线A-A截取的电感器700的俯视截面图，图9示出了耦合电感器700的一侧708。耦合电感器700还包括订书针型绕组712、714，绕组712、714利于耦合电感器700的易于制造和低成本，以及低绕组阻抗。绕组712、714例如为箔绕组以使集肤效应最小化并从而利于低AC电阻。绕组712、714均至少部分地绕腿部704缠绕并穿过芯702的通道706。绕组712的第一端从芯702的第一侧708延伸并形成第一焊片716，绕组712的第二端从芯702的第二侧710延伸并形成第二焊片718。绕组714的第一端从芯702的第二侧710延伸并形成第三焊片720，绕组714的第二端从芯702的第一侧708延伸并形成第四焊片722。在某些实施方式中，各焊片716、718、720、722沿芯702的宽度724彼此分隔，如图所示，焊片716、718、720、722横向地相邻并至少部分地沿芯702的底面726形成。焊片716、718、720、722的轮廓被芯702遮蔽的部分在图8中以虚线示出。图10示出了从芯702移除的绕组712、714的立体图。
耦合电感器700被构造使得从第一焊片716流经绕组712至第二焊片718的电流诱导从第三焊片720流经绕组714至第四焊片722的电流。相反地，从第三焊片720流经绕组714至第四焊片722的电流诱导从第一焊片716流经绕组712至第二焊片718的电流。与现有技术的订书针型绕组耦合电感器不同，耦合电感器700的构造可有利地允许耦合电感器700在多相DC-DC变换器应用中在绕组712、714之间实现相反的磁耦合，在多相DC-DC变换器应用中，全部切换功率级设置在电感器700的公共侧上。例如，图11示出了在两相DC-DC变换器应用中与耦合电感器700的实施方式一起使用的一种PCB布局1100。布局1100包括焊盘1102、1104、1106、1108，用于分别连接至耦合电感器700的焊片716、718、720、722。在图11中仅示出了耦合电感器700的轮廓以示出布局1100的焊盘。形成第一切换节点的一部分的PCB导电走线1110将焊盘1102电耦合至切换电路1116，形成第二切换节点的一部分的PCB导电走线1112将焊盘1106电耦合至切换电路1118。形成公共节点的一部分的PCB导电走线1120电耦合焊盘1104、1108。布局1100为例如降压型DC-DC变换器的一部分，其中切换电路1116、1118分别将焊片716、720在输入电压与地之间切换，并且导电走线1120电耦合至输出节点。作为另一示例，布局1100可为升压型变换器(boost converter)DC-DC变换器的一部分，其中切换电路1116、1118分别将焊片716、720在输出电压与地之间切换，并且导电走线1120电耦合至输入电压节点。由于耦合电感器700的构造，走线1110、1112可从耦合电感器700的公共侧1114延伸，从而允许切换电路1116、1118设置在耦合电感器700的同一侧上，如图11所示。还应该理解，将焊盘1104、1108连接至公共节点的PCB导电走线1120是短且宽的并且具有简单的、大致为矩形的形状。此外，耦合电感器700的某些实施方式可与设计用于与图2的耦合电感器200 —起使用的PCB布局一起使用，从而潜在地允许耦合电感器700用作对耦合电感器200的成本更低、绕组阻抗更低的临时替换。因此，与许多现有耦合电感器例如图2中的耦合电感器200和图4中的耦合电感器400相比，耦合电感器700的结构不仅利于低成本、易于制造以及低绕组阻抗；而且耦合电感器700的结构还允许其用于以下的DC-DC变换器，在这样的DC-DC变换器中所有的切换功率级成排地设置在耦合电感器的一侧上，如图11的示例所示的那样。此外，耦合电感器700的结构还可允许用于以下的DC-DC变换器，其中电感器700的公共端子通过相对短且宽的PCB导电走线电耦合，例如仍如图11的示例所示的那样。应该理解，虽然关于布局1100讨论了耦合电感器700，但是耦合电感器700不限于这种布局。例如，耦合电感器可替换地被构造使得焊片716和720连接至公共节点，而焊片718和722连接至各自的切换节点。图12和13示出了具有宽绕组以利于低绕组阻抗的耦合电感器700的变体。具体地，图12示出了一个两相耦合电感器1200的立体图，而图13示出了沿图12的线A-A截取的俯视截面图，两相耦合电感器1200类似于耦合电感器700，但包括宽绕组1202、1204。绕组1202、1204的焊片的轮廓被磁芯1206遮蔽的部分在图13中以虚线示出，磁芯1206在图12中示出为透明的。图14示出了从芯1206移除的绕组1202、1204的立体图。耦合电感器1200的某些实施方式可与图11的PCB布局1100 —起使用。图15不出了一个两相I禹合电感器1500的立体图,两相稱合电感器1500类似于稱合电感器700，但具有不同的绕组构造，其允许与耦合电感器700不同的PCB布局。耦合电感器1500包括磁芯1502，磁芯1502在图15中被示出为透明的。磁芯1502包括腿部1504并从芯1502的第一侧1508至第二侧1510形成通道1506。腿部1504部分限定通道1506。图16示出了沿图15的线A-A截取的电感器1500的俯视截面图，图17示出了耦合电感器1500 的一侧 1508。耦合电感器1500还包括订书针型绕组1512、1514，绕组1512、1514至少部分地绕腿部1504并穿过芯1502的通道1506缠绕。绕组1512的第一端从芯1502的第一侧1508延伸并形成第一焊片1516，绕组1512的第二端从芯1502的第二侧1510延伸并形成第二焊片1518。绕组1514的第一端从芯1502的第一侧1508延伸并形成第三焊片1520，绕组1514的第二端从芯1502的第二侧1510延伸并形成第四焊片1522。焊片1516、1518、1520和1522均沿芯1502的宽度1524彼此分隔。在某些实施方式中，如图所示，焊片1516、1518、1520和1522横向相邻并至少部分地沿芯1502的底面1526形成。焊片1516、1518、1520、1522的轮廓被芯1502遮蔽的部分在图16中以虚线示出。图18示出了从芯1502移除的绕组1512、1514的立体图。耦合电感器1500被构造使得从第一焊片1516流经绕组1512至第二焊片1518的电流诱导绕组1514中从第四焊片1522流至第三焊片1520的电流。相反地，绕组1514中从第四焊片1522流至第三焊片1520的电流诱导绕组1512中从第一焊片1516流至第二焊片1518的电流。这种构造可有利地使耦合电感器1500在以下DC-DC变换器中使用，在这样的DC-DC变换器中全部切换功率级都设置在电感器1500的公共侧上，并且相邻的焊片1518和1520通过公共的PCB导电走线连接。例如，图19示出了一种PCB布局1900，其为可在两相DC-DC变换器应用中与耦合电感器1500的某些实施方式一起使用的一种可能的PCB布局。图19中仅不出了稱合电感器1500的轮廓以示出布局1900的焊盘。布局1900包括焊盘1902、1904、1906、1908，用于分别连接至耦合电感器1500的焊片1516、1518、1520、1522。形成切换节点的一部分的PCB导电走线1910将焊盘1902电耦合至切换电路1916，形成另一切换节点的一部分的PCB导电走线1912将焊盘1908电耦合至切换电路1918。切换节点走线1910、1912从耦合电感器1500的公共侧1914延伸，从而允许切换功率级1916、1918设置在耦合电感器1500的同一侧上，如图19所示。此外，形成公共节点的一部分且将焊盘1904、1906电耦合在一起的PCB导电走线1920是短且宽的并且具有简单的、大致为矩形的形状。与图11的布局1100相比，公共节点焊盘1904、1906在布局1900中紧靠，从而简化了布局1900。因此，在不需要与率禹合电感器200的布局反向兼容的应用中，稱合电感器1500可优于I禹合电感器700。布局1900例如为降压型DC-DC变换器的一部分，其中切换电路1916、1918分别将焊片716、720在输入电压与地之间切换，并且导电走线1920电耦合至输出节点。作为另一示例，布局1900可为升压型DC-DC变换器的一部分，其中切换电路1916、1918分别将焊片1516、1520在输出电压与地之间切换，并且导电走线1920电耦合至输入电压节点。图20和21示出了具有宽绕组以利于低绕组阻抗的耦合电感器1500的变体。具体地，图20示出了一个两相耦合电感器2000的立体图，而图21示出了沿图20的线A-A截取的俯视截面图，两相耦合电感器2000类似于耦合电感器1500，但包括宽绕组2002、2004。绕组2002、2004的焊片的轮廓被磁芯2006遮蔽的部分在图21中以虚线示出，磁芯2006在图20中示出为透明的。图22示出了从磁芯2006移除的绕组2002、2004的立体图。耦合电感器2000的某些实施方式可与图19的PCB布局1900 —起使用。图23示出了另一两相耦合电感器2300的立体图，两相耦合电感器2300包括磁芯2302(在图23中示出为透明的)，磁芯2302形成从芯2302的第一侧2304至第二侧2306的通道(未示出)。耦合电感器2300还包括订书针型绕组2308、2310，绕组2308、2310至少部分地绕从芯2302的第一侧2304延伸至第二侧2306的腿部(未示出)缠绕。绕组2308的第一端从芯2302的第一侧2304延伸并形成第一焊片2312，绕组2308的第二端从芯2302的第二侧2306延伸并形成第二焊片2314。绕组2310的第一端从芯2302的第二侧2306延伸并形成第三焊片2316，绕组2310的第二端从芯2302的第一侧2304延伸并形成第四焊片2318。焊片2312、2314、2316和2318均沿芯2302的宽度2320彼此分隔。图24示出了从芯2302移除的绕组2308、2310的立体图。耦合电感器2300被构造使得从第一焊片2312流经绕组2308至第二焊片2314的电流诱导绕组2310中从第三焊片2316流至第四焊片2318的电流。这种构造例如使耦合电感器2300能够用于所有功率级均设置在电感器2300的公共侧上的DC-DC变换器。图25不出了一个两相稱合电感器2500的立体图。如下面所讨论的,虽然稱合电感器2500仅需包括单个绕组，从而使制造方便并且低成本，但是耦合电感器2500仍然可使用使得其包括两个有效地分离的绕组。耦合电感器2500包括磁芯2502，磁芯2502在图25中被示出为透明的。磁芯2502包括腿部2504并从芯2502的第一侧2508至第二侧2510形成通道2506。腿部2504部分限定通道2506。图26示出了沿图25的线A-A截取的电感器2500的俯视截面图，图27示出了耦合电感器2500的第一侧2508。耦合电感器2500还包括订书针型绕组2512，绕组2512例如是箔绕组以使集肤效应最小化并从而利于低AC电阻。绕组2512至少部分地绕腿部2504并穿过芯2502的通道2506缠绕。绕组2512的第一端从芯2502的第一侧2508延伸并形成第一焊片2514，绕组2512的第二端从芯2502的第二侧2510延伸并形成第二焊片2516。绕组2512的中间部分或中心抽头部分形成第三焊片2518。因此，单个绕组2512可在耦合电感器2500用作两个有效分离的绕组-位于第一焊片2514与第三焊片2518之间的第一有效绕组，和位于第二焊片2516与第三焊片2518之间的第二有效绕组。焊片2514、2516、2518均沿芯2502的宽度2520彼此分隔，在某些实施方式中，如图所示，焊片2514、2516、2518横向相邻并至少部分地沿芯2502的底面2522形成。焊片2514、2516和2518的轮廓被芯2502遮蔽的部分在图26中以虚线示出。图28示出了从芯2502移除的绕组2512的立体图。耦合电感器2500被构造使得从第一焊片2514流经绕组2512至第二焊片2518的电流诱导从第二焊片2516流经绕组2512至第三焊片2518的电流。类似地，从第二焊片2516流经绕组2512至第三焊片2518的磁流诱导绕组2512中从第一焊片2514流至第三焊片2518的电流。这种构造例如可允许耦合电感器2500用于全部功率级设置在电感器2500的公共侧上的DC-DC变换器中。例如，图29示出了一种PCB布局2900，其为在两相DC-DC变换器应用(例如，降压型变换器或升压型变换器)中可与耦合电感器2500的某些实施方式一起使用的一种可能的布局。图29中仅示出了耦合电感器2500的轮廓以示出布局2900的焊盘。布局2900包括焊盘2902、2904、2906，用于分别连接至耦合电感器2500的焊片2514、2516、2518。形成切换节点的一部分的PCB导电走线2908将焊盘2902电耦合至切换电路2914，形成另一切换节点的一部分的PCB导电走线2910将焊盘2904电耦合至切换电路2916。切换电路走线2908,2910从耦合电感器2500的公共侧2912延伸，从而允许切换功率级2914、2916设置在耦合电感器2900的同一侧上，如图29所示。此外，仅单个焊盘2906连接至公共节点，从而减少了公共节点走线2914的长度并简化了布局。布局2900例如为降压型DC-DC变换器的一部分，其中切换电路2914、2916分别将焊片2514、2516在输入电压与地之间切换，并且导电走线2914电耦合至输出节点。作为另一示例，布局2900可为升压型DC-DC变换器的一部分，其中切换电路2914、2916分别将焊片2514、2516在输出电压与地之间切换，并且导电走线2914电耦合至输入电压节点。图30和31示出了具有宽绕组以利于低绕组阻抗的耦合电感器2500的变体。具体地，图30示出了一个两相耦合电感器3000的立体图，图31示出了沿图30的线A-A截取的俯视截面图，两相耦合电感器3000类似于耦合电感器2500，但包括宽绕组3002。图32示出了从磁芯3004移除的绕组3002的立体图，磁芯3004在图30中示出为透明的。图33示出了 PCB布局3300，其为可在两相DC-DC变换器应用中与耦合电感器3000的某些实施方式一起使用的一种可能的PCB布局。布局3300包括焊盘3302、3304、3306，用于分别连接至绕组3002的焊片3006、3008、3010 (参见图30和图31，其中焊片的轮廓被芯3004遮蔽的部分以虚线示出)。布局3300类似于图29的布局2900，但是布局3300包括连接至公共节点的更宽的导电走线3308，从而利于提供公共节点的更低阻抗。图34不出了一个两相I禹合电感器3400。I禹合电感器3400包括磁芯3402,磁芯3402包括腿部(未示出)并从芯3402的第一侧3404至第二侧3406形成通道(未示出)。耦合电感器3400还包括订书针型绕组3408，绕组3408例如是箔绕组以使集肤效应最小化并从而利于低绕组阻抗。绕组3408绕芯3402的腿部并穿过芯3402的通道缠绕。绕组3408的第一端从芯3402的第一侧3404延伸并形成第一焊片3410，绕组3408的第二端从芯3402的第二侧3406延伸并形成第二焊片3412。绕组3408的中间部分或中心抽头部分形成第三焊片3414。在某些实施方式中，焊片3410、3412、3414至少部分地沿芯3402的底面3416形成，如图所示。图35示出了从芯3402移除的绕组3408的立体图。耦合电感器3400被构造使得从第一焊片3410流经绕组3408至第三焊片3414的电流诱导从第二焊片3412流经绕组3408至第三焊片3414的电流。类似地，从第二焊片3412流经绕组3408至第三焊片3414的电流诱导绕组3408中从第一焊片3410流至第三焊片3414的电流。类似于图25的耦合电感器2500和图30的耦合电感器3000，虽然耦合电感器3400仅需包括单个绕组以便易于制造且成本低，但是耦合电感器3400仍可使用以使其包括两个有效分离的绕组。图36不出了一个两相I禹合电感器3600的立体图。I禹合电感器3600包括磁芯3602，磁芯3602包括腿部3604并从芯3602的第一侧3608至第二侧3610形成通道3606。腿部3604部分限定通道3606。图37示出了沿图36的线A-A截取的电感器3600的俯视截面图，图38示出了耦合电感器3600的一侧3608。耦合电感器3600还包括订书针型绕组3612、3614，绕组3612、3614例如是箔绕组。每个绕组3612、3614至少部分地穿过通道3606缠绕。绕组3612、3614在通道3606中还彼此交叉，这有利地使耦合电感器3600能够在各功率级设置在耦合电感器的公共侧上的DC-DC变换器应用中实现逆磁耦合。绕组3612的第一端从芯3602的第一侧3608延伸并形成第一焊片3616，绕组3612的第二端从芯3602的第二侧3610延伸并形成第二焊片3618。绕组3614的第一端从芯3602的第一侧3608延伸并形成第三焊片3620，绕组3614的第二端从芯3602的第二侧3610延伸并形成第四焊片3622。在某些实施方式中，如图所示，焊片3616、3618、3620和3622至少部分地沿芯3602的底面3624形成。焊片3616、3618、3620、3622的轮廓被芯3602遮蔽的部分在图37中以虚线示出。图39示出了绕组3612、3614及其相对位置的立体图，其中芯3602被移除。绕组3612和3614通过诸如绝缘带或清漆的绝缘体至少在其穿过通道3606之处绝缘。绕组3612、3614穿过通道3606导致绕组3612、3614磁耦合的事实使得从第一焊片3616经过绕组3612流至第二焊片3618的电流诱导绕组3618中从第三焊片3620流至第四焊片3622的电流。因此，耦合电感器例如可用于以下DC-DC变换器，其中在芯3602的一侧上的焊片连接至各自的切换功率级，在芯3602的另一侧上的焊片连接至公共节点。例如，图40示出了一种PCB布局4000，其为可与两相DC-DC变换器(例如，降压型变换器或升压型变换器)中的耦合电感器3600的某些实施方式一起使用的一种可能的PCB布局。布局4000包括焊盘4002、4004、4006、4008，用于分别连接至耦合电感器3600的焊片3616、3618、3620、3622。在图40中仅示出了耦合电感器3600的轮廓以示出布局4000的焊盘。形成切换节点的一部分的PCB导电走线4010将焊盘4002电耦合至切换电路4012。形成另一切换节点的一部分的PCB导电走线4014将焊盘4006电耦合至切换电路4016。形成公共节点的一部分的PCB导电走线4018电耦合焊盘4004、4008。切换电路4012、4016在布局4000中位于公共侧4020。此外，导电走线4018短且宽，并具有简单的矩形形状，从而利于走线4018的低阻抗以及其可制造性。布局4000例如为降压型DC-DC变换器的一部分，其中切换电路4012、4016分别将焊片3616、3620在输入电压与地之间切换，并且导电走线4018电耦合至输出节点。作为另一示例，布局1900可为升压型DC-DC变换器的一部分，其中切换电路4012、4016分别将焊片3616、3620在输出电压与地之间切换，并且导电走线4018电耦合至输入电压节点。图41和42示出了具有宽绕组以利于低绕组阻抗的耦合电感器3600的变体。具体地，图41示出了一个两相耦合电感器4100的立体图，图42示出了沿图41的线A-A截取的俯视截面图，两相耦合电感器4100类似于耦合电感器3600，但具有不同的绕组构造。具体地，耦合电感器4100包括磁芯4102 (图41中示出为透明的)，磁芯4102包括腿部4104并形成从芯4102的第一侧4108延伸至第二侧4110的通道4106。腿部4104部分限定通道4106。耦合电感器4100还包括订书针型绕组4112、4114，绕组4112、4114例如为箔绕组。绕组4112、4114均至少部分地穿过通道4106缠绕，并且绕组4112、4114在通道4106中交叉。绕组4112、4114至少在其通道4106中交叉之处绝缘。通道4106中绕组4112、4114之间的一个或多个区域4202、4204 (参见图42)部分或完全填充有磁性材料，以增加绕组4112、4114被用于电路(例如DC-DC变换器)时的漏电感值。如现有技术公知的，在多相DC-DC变换器应用中耦合电感器的漏电感值必须足够大以限制波纹电流振幅。图43示出了彼此分离并与芯4102分离的绕组4112、4114的立体图。然而，绕组4112、4114在安装在电感器4100中时被堆叠，例如箭头4302所指示的那样。图44示出了绕组4112、4114被堆叠但与芯4102分离时的立体图。虽然绕组4114被示出为堆叠在绕组4112的顶部，但是堆叠的顺序可改变以使绕组4112堆叠在绕组4114上。耦合电感器4100的某些实施方式可与图40的PCB布局4000 —起使用。图45不出了一个两相I禹合电感器4500的立体图，图46不出了两相I禹合电感器4500的俯视图。耦合电感器4500包括磁芯4502，磁芯4502在图45中被示出透明的，磁芯4502包括与第二侧4506相对的第一侧4504、与第四侧4510相对的第三侧4508以及与第六侧4514相对的第五侧4512。图47示出了没有绕组的芯4502的透明示意图。第五侧4512将第一侧4504连接至第三侧4508，并与第一侧4504形成钝角4602。第五侧4512还与第三侧4508形成钝角4604。第六侧4514将第二侧4506连接至第四侧4510并与第二侧4506形成钝角4606。第六侧4514还与第四侧4510形成钝角4608。第一侧4504在钝角4610处接合第四侧4510，第二侧4506在钝角4612处接合第三侧4508。磁芯4502形成穿过芯4502从第五侧4512延伸至第六侧4514的通道4516，而且通道4516由磁芯4502的腿部4518部分限定。耦合电感器4500还包括绕组4520、4522，绕组4520、4522穿过通道4516并至少部分地绕腿部4518缠绕。绕组4520的第一端从芯4502的第五侧4512延伸并形成第一焊片4524，绕组4520的第二端从芯4502的第六侧4514延伸并形成第二焊片4526。绕组4522的第一端从芯4502的第五侧4512延伸并形成第三焊片4528，绕组4522的第二端从芯4502的第六侧4514延伸并形成第四焊片4530。耦合电感器4500被构造使得从第二焊片4526经过绕组4520流至第一焊片4524的电流诱导从第三焊片4528经过绕组4522流至第四焊片4530的电流。类似地，从第三焊片4528经过绕组4522流至第四焊片4530的电流诱导从第二焊片4526经过绕组4520流至第一焊片4524的电流。图48示出了与芯4502分离的绕组4520、4522的立体图。绕组4520、4522之间的一些或全部通道4516可选地部分或完全填充有磁性材料，以增加绕组4520、4522在用于电路时的漏电感值。图49示出了沿图45的线A-A截取的并安装在一种可能的DC-DC变换器PCB布局4900中的耦合电感器4500的实施方式的俯视截面图。布局4900例如形成降压型变换器或升压型变换器的一部分。然而，耦合电感器4500不限于PCB布局4900。布局4900包括PCB焊盘4902、4904、4906、4908，用于分别连接至耦合电感器4900的焊片4524、4526、4528、4530。焊片4524、4526、4528和4530被芯4502遮蔽的部分在图49中以虚线示出。形成切换节点的一部分的PCB导电走线4910将焊盘4904电耦合至切换电路4916，形成另一切换节点的一部分的PCB导电走线4912将焊盘4906电耦合至切换电路4918。切换节点走线4910、4912从耦合电感器4500的公共侧4914延伸，从而允许将切换功率级4916、4918设置在耦合电感器4900的同一侧上，如图49所示的那样。形成公共节点的一部分的PCB导电走线4920电耦合焊盘4902、4908。应该理解，PCB导电走线4920较宽，以利于公共节点上的低阻抗。此外，走线4920具有简单的矩形形状，从而利于图49布局的制造鲁棒性。布局4900例如为降压型DC-DC变换器的一部分，其中切换电路4916、4918分别将焊片4526、4528在输入电压与地之间切换，并且导电走线4920电耦合至输出节点。作为另一示例，布局4900可为升压型DC-DC变换器的一部分，其中切换电路4916、4918分别将焊片4526、4528在输出电压与地之间切换，并且导电走线4920电耦合至输入电压节点。图50示出了一种两相耦合电感器5000的立体图。耦合电感器5000包括磁芯5002 (图50中示出为透明的)，磁芯5002包括第一侧5004以及与第一侧5004相对的第二侧5006。磁芯5002形成从第一侧5004延伸至第二侧5006的通道5008。图51示出了耦合电感器5000的一侧5004。通道5008部分地由第一和第二相对表面5010、5012限定，而且腿部5014连接相对的表面5010、5012。耦合电感器5000还包括绕组5016、5018，绕组5016、5018例如为箔绕组以利于低阻抗和低制造成本。在通道5008中绕组5016至少部分地绕腿部5014缠绕。绕组5016的第一端从芯5002的第一侧5004延伸并形成第一焊片5020，绕组5016的第二端从芯5002的第一侧5004延伸并形成第二焊片5022。绕组5018的第一端从芯5002的第二侧5006延伸并形成第三焊片5024，绕组5018的第二端从芯5002的第二侧5006延伸并形成第四焊片5026。焊片 5020、5022、5024、5026 例如沿芯 5002 底面 5028 设置。耦合电感器5000被构造使得从第一焊片5020经过绕组5016流至第二焊片5022的电流诱导从第三焊片5024经过绕组5018流至第四焊片5026的电流。类似地，从第三焊片5024经过绕组5018流至第四焊片5026的电流诱导从第一焊片5020经过绕组5016流至第二焊片5022的电流。图52示出了芯5002的透明立体图，其中绕组5016、5018被移除。图53示出了与芯5002分离并且彼此分离的绕组5016、5018的立体图。然而，绕组5016、5018在安装在耦合电感器5002时至少部分地重叠。图54示出了与芯5002分离但是如安装在耦合电感器5000中那样重叠的绕组5016、5018的立体图。虽然绕组5016被示出堆叠在绕组5018上，但是绕组5018可替换地堆叠在绕组5016上。绕组5016、5018例如通过绝缘带或清漆或其他绝缘涂层至少在绕组5016、5018中的一个或多个重叠之处绝缘。绕组5016、5018被示出为矩形形状的箔绕组，例如图50和图53_54所示的那样。矩形形状的箔绕组可冲压成型并因而通常比螺旋式绕组更容易与磁芯装配。箔绕组还比圆柱形绕组不易受集肤效应的影响，从而利于低绕组阻抗。然而，绕组5016、5018的构造可改变。例如，图55示出了安装在一种可能的DC-DC变换器PCB布局5501的耦合电感器5500的俯视截面图。布局5501例如形成降压型变换器或升压型变换器的一部分。耦合电感器5500类似于耦合电感器5000，但耦合电感器5500包括螺旋形绕组5502、5504而非冲压的矩形绕组、以及圆形腿部5506而非连接相对的通道表面的矩形腿部。图55的布局包括用于耦合至绕组5502的相应焊片的PCB焊盘5508、5510以及用于耦合至绕组5504的相应焊片的PCB焊盘5512、5514。形成切换节点的一部分的PCB导电走线5516将焊盘5508电耦合至切换电路5522，形成另一切换节点的一部分的PCB导电走线5518将焊盘5512电耦合至切换电路5524。切换节点走线5516、5518从耦合电感器5500的公共侧5520延伸，从而允许将切换电路5522、5524设置在耦合电感器5500的同一侧上，如图55所示的那样。还应该注意，形成公共节点的一部分并且使焊盘5510、5514电耦合在一起的PCB导电走线5526短且宽，从而利于公共节点上的低阻抗。此外，走线5526具有简单的矩形形状，从而利于图55布局的制造鲁棒性(robustness)。图50的稱合电感器5000的某些实施方式也可与图55的PCB布局一起使用。布局5501例如为降压型DC-DC变换器的一部分，其中切换电路5522、5524分别将绕组5502、5504的焊片在输入电压与地之间切换，并且导电走线5526电耦合至输出节点。作为另一示例，布局5501可为升压型DC-DC变换器的一部分，其中切换电路5522、5524分别将绕组5502、5504的焊片在输出电压与地之间切换，并且导电走线5526电耦合至输入电压节点。图56不出了图50的I禹合电感器5000的另一变体。具体地，图56不出了一种两相耦合电感器5600的立体图，耦合电感器5600类似于耦合电感器5000，但包括从磁芯5608(在图56中示出为透明)的第一侧5606延伸至芯5608的第二侧5610的绕组5602、5604。图57示出了耦合电感器5600的第一侧5606。绕组5602包括沿磁芯5608的第二侧5610设置的中间部分5612，绕组5604包括沿芯5608的第一侧5606设置的中间部分5614。中间部分5612、5614可有助于将电感器5600保持在一起，从而利于其机械鲁棒性。此外，中间部分5612、5614设置在磁芯5608的通道5616的外侧的事实允许连接通道5616的相对部分5620、5622的腿部5618占据大部分的通道5616，从而增加腿部5618的尺寸并减少腿部5618中的磁芯损耗。例如，如图56所示，腿部5618可从芯5608的第一侧5606延伸至第二侧5610。图58示出了沿图56的线A-A截取的并安装在与图55的布局类似的PCB布局上的耦合电感器5600。图59示出了磁芯5608的透明立体图，其中绕组5602、5604被移除。图60示出了从磁芯5608移除并且彼此分离的绕组5602、5604的立体图，图61示出了当安装在耦合电感器5600时重叠的绕组5602、5604的立体图。虽然绕组5602被示出为堆叠在绕组5604上，但是堆叠顺序可相反。此外，中间部分5612、5614的构造可改变，例如使得中间部分5612、5614以相对于通道5616的不同方向延伸。例如，中间部分5612、5614可以可选地被构造使得中间部分5612相对于通道5616向下延伸，中间部分5614相对于通道5616向上延伸。图62示出了一个两相耦合电感器6200的立体图，其包括磁芯6202，磁芯6202包括第一侧6204和相对的第二侧6206。磁芯6202还包括端部磁性元件6208、6210以及腿部6212、6214，腿部6212、6214设置在端部磁性元件6208、6210之间并连接端部磁性元件6208、6210。磁芯6202形成穿过芯6202从第一侧6204延伸至第二侧6206的通道6216，通道6216部分地由腿部6212、6214限定。磁芯6202还包括底面6218，底面6218例如连接第一和第二侧6204、6206。在某些实施方式中，底面6218至少大致垂直于第一和第二侧6204、6206。耦合电感器6200还包括绕组6220和绕组6222，绕组6220绕腿部6212并穿过通道6216缠绕，绕组6222绕腿部6214并穿过通道6216缠绕。绕组6220的第一端从芯6202的第一侧6204延伸并电耦合至第一焊片6224，绕组6220的第二端从芯6202的第二侧6206延伸并电偶合至第二焊片6226。绕组6222的第一端从芯6202的第一侧6204延伸并电耦合至第三焊片6228，绕组6222的第二端从芯6202的第二侧6206延伸并电耦合至第四焊片6230。焊片6224、6226、6228、6230例如沿底面6218设置，例如图62所示的那样。绕组6220、6222之间的部分或全部通道6216可选地部分或完全填充有磁性材料以增加绕组6220,6222在用于电路时的漏电感值。绕组6220和6222绕其各自的腿部6212、6214缠绕以使从第二焊片6226经过绕组6220流至第一焊片6224的电流诱导从第四焊片6230经过绕组6222流至第三焊片6228的电流。类似地，从第四焊片6230经过第二绕组6222流至第三焊片6228的电流诱导从第二焊片6226经过第一绕组6220流至第一焊片6224的电流。这种特性有利地使耦合电感器6200能够用于例如以下的DC-DC变换器，其中所有的切换功率级都设置在耦合电感器6200的公共侧。例如，图63示出了安装在PCB布局6302上的一个耦合电感器6300的俯视截面图。布局6302例如为降压型DC-DC变换器或升压型DC-DC变换器布局。耦合电感器6300类似于图62的耦合电感器6200，但是耦合电感器6300包括圆柱形腿部6304、6306，而非矩形腿部。布局6302包括焊盘6308、6310、6312、6314，其用于分别耦合至耦合电感器6300的焊片6224、6226、6228、6230。形成切换节点的一部分的PCB导电走线6316将焊盘6310电耦合至切换电路6322，形成切换节点的一部分的PCB导电走线6318将焊盘6314电耦合至切换电路6324。切换走线6316、6318从耦合电感器6300的公共侧6320延伸，从而允许切换电路6322、6324设置在耦合电感器6300的同一侧上，如图63所示。还应该注意，形成公共节点并将焊盘6308、6312电耦合在一起的PCB导电走线6326短且宽，从而利于公共节点上的低阻抗。此外，走线6326具有简单的矩形形状，从而利于布局6302的制造鲁棒性。图62的耦合电感器6200的某些实施方式也可与布局6302 —起使用。布局6302例如为降压型DC-DC变换器的一部分，其中切换电路6322、6324分别将切换焊片6226、6230在输入电压与地之间切换，并且导电走线6326电耦合至输出节点。作为另一示例，布局6302可为升压型DC-DC变换器的一部分，其中切换电路6322、6324分别将切换焊片6226、6230在输出电压与地之间切换，并且导电走线6326电耦合至输入电压节点。如上所述，本文公开的耦合电感器的一种可能的用途为开关电源，例如切换DC-DC变换器。因此，本文公开的耦合电感器的磁芯通常由在开关电源中常见的高切换频率(例如，至少20KHz)处展示出相对低的磁芯损耗的磁芯材料(例如，铁氧体材料或铁粉材料)形成。例如，图64示意性示出了一个电源6400，其为本文所讨论的电感器的一种可能应用。电源6400包括PCB6402，PCB6402用于支持并电连接电源6400的组件。PCB6402能够可选地由多个分离的、但电互连的PCB替换。电源6400被示出为包括两相6404，其中每相均包括各自的切换电路6406和两相耦合电感器6410的绕组6408。然而，电源6400可修改为具有不同数量的相6404，例如四个相，其中第一对相使用第一两相耦合电感器的绕组，第二对相使用第二两相耦合电感器的绕组。两相耦合电感器6410的示例包括耦合电感器700 (图7)、耦合电感器1200 (图12)、耦合电感器1500 (图15)、耦合电感器2000 (图20)、耦合电感器2300 (图23)、耦合电感器2500 (图25)、耦合电感器3000 (图30)、耦合电感器3400 (图34)、耦合电感器3600(图36)、耦合电感器4100 (图41)、耦合电感器4500 (图45)、耦合电感器5000 (图50)、耦合电感器5500 (图55)、耦合电感器5600 (图56)、耦合电感器6200 (图62)以及耦合电感器 6300 (图 63)。各绕组6408具有各自的第一端子6412和各自的第二端子6414。第一和第二端子6412、6414例如形成适于表面安装焊接至PCB6402的表面安装的焊片。例如，在耦合电感器6410为耦合电感器700 (图7)的实施方式中，第一端子6412 (I)表示焊片718，第二端子6414 (I)表示焊片716，第一端子6412 (2)表示焊片722，第二端子6414 (2)表示焊片720。耦合电感器6410被构造使得其具有逆磁耦合。因此，从第二端子6414 (I)经过绕组6408 (I)流至第一端子6412 (I)的电流诱导绕组6408 (2)中从第二端子6414 (2)流至第一端子6412 (2)的电流。类似地，从第二端子6412 (2)经过绕组6408 (2)流至第一端子6412 (2)的电流诱导从第二端子6414 (I)经过绕组6408 (I)流至第一端子6412 (I)的电流。各第一端子6412例如通过PCB走线6418电连接至公共第一节点6416。各第二端子6414例如通过各自的PCB走线6420电连接至各自的切换电路6406。切换电路6406被构造并设置为将其各自的绕组6408的第二端子6414在至少两个不同的电压水平之间切换。控制器6422控制切换电路6406，并且控制器6422可选地包括反馈连接6424，例如至第一节点6416。第一节点6416可选地包括滤波器6426。电源6400通常具有至少约20kHz的切换频率，切换电路6406在该频率进行切换使得切换所产生的声音超出人能感知的频率范围。以高切换频率(例如，至少20kHz)而不以较低切换频率操作切换电源6400还可提供以下优势，诸如(I)使用更小的能量存储组件(例如，耦合电感器6410和滤波电容器)的能力，(2)更小的波纹电流和波纹电压振幅和/或(3)更快的变换器瞬时响应。为了能够在高切换频率有效地操作，形成耦合电感器6410的磁芯6428的一种或多种磁性材料通常为在高频率操作具有相对低的磁芯损耗的材料，例如铁氧体材料或铁粉材料。在一些实施方式中，控制器6422控制切换电路6406使得各切换电路6406与另一切换电路6406异相地操作。换言之，在这些实施方式中，各切换电路6406提供至其各自第二端子6414的切换波形相对于另一切换电路6406提供至其各自第二端子6414的切换波形存在相移。例如，在电源6400的某些实施方式中，切换电路6406 (I)提供至第二端子6414 (I)的切换波形与切换电路6406 (2)提供至第二端子6414 (2)的切换波形约180度异相。电源6400可构造为具有多种构造。例如，切换电路6406可将其各自的第二端子6414在输入电压节点(未示出)与接地之间切换，以使电源6400被构造为降压型变换器，第一节点6416为输出电压节点，滤波器6426为输出滤波器。在该实施例中，各切换电路6406均包括至少一个高压侧切换装置和至少一个环流二极管(catch diode)，或者至少一个高压侧切换装置和至少一个低压侧切换装置。在该文件的文本中，切换装置包括但不限于双极结型晶体管，场效应晶体管(例如，N沟道或P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管、结型场效应晶体管或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。在电源6400为DC-DC变换器的实施方式中，电源6400可使用以上讨论的PCB布局之一，例如 PCB 布局 1100 (图 11)、1900 (图 19)、2900 (图 29)、3300 (图 33)、4000 (图40),4900 (图49)、5501 (图55)或6302 (图63)。例如，如果电源6400为使用电感器700及PCB布局1100的降压型变换器，布局1100的切换电路1116、1118对应于电源6400的切换电路6406 (1)、6406 (2)，布局1100的切换节点走线1110,1112对应于电源6400的走线6420 (1),6420 (2)。作为另一示例，电源6400可构造为升压型变换器使得第一节点6416为输入功率节点，切换电路6406将其各自的第二端子6414在输出电压节点(未示出)与接地之间切换。可选地，电源6400例如可构造为降压-升压型变换器，使得第一节点6416为公共节点，切换电路6406件将其各自的第二端子6414在输出电压节点(未示出)与输入电压节点(未示出)之间切换。另外，作为又一个示例，电源6400可形成独立的拓扑。例如，各切换电路6406可包括变压器、与变压器的主绕组电耦合的至少一个切换装置以及整流电路，该整流电路耦合在变压器的次级绕组和切换电路的各自第二端子6414之间。该整流电路可选地包括至少一个切换装置以提高效率。可以对以上方法和系统进行修改而不脱离本发明范围。例如，虽然以上公开的许多实施方式通过矩形形状的磁芯示出，但是磁芯形状可改变。例如，磁芯的一个或多个边缘可以是圆形，或者一个或多个矩形磁性元件可以由圆柱磁芯替换。作为另一示例，虽然以上绕组通常被示出为单匝绕组，但是这种绕组中的一个或多个可替换为多匝绕组。作为又一个示例，虽然以上所示的实施方式通常示出了用于将绕组电耦合至PCB焊盘的焊片，但是焊片可利用另一类型的端子替换，诸如通孔销。因而应该注意，以上描述中包含的以及附图中示出的主题应理解为示例性的，而不是限制的意思。所附的权利要求书旨在覆盖本文所描述的一般的和具体的特征，以及本方法和系统的全部保护范围，作为主题可认为落入一般的和具体的特征之间。
权利要求
1.一种电源,包括: 印刷电路板； 两相耦合电感器，附接至所述印刷电路板，所述两相耦合电感器包括: 磁芯，所述磁芯包括第一侧和与所述第一侧相对的第二侧，所述磁芯形成从所述第一侧经过所述芯延伸至所述第二侧的通道，所述通道由所述磁芯的第一腿部分地限定； 第一绕组，至少部分地绕所述第一腿并穿过所述通道缠绕，所述第一绕组的第一端从所述芯的所述第一侧延伸并形成第一焊片，所述第一绕组的第二端从所述芯的所述第二侧延伸并形成第二焊片，以及 第二绕组，至少部分地绕所述第一腿并穿过所述通道缠绕，所述第二绕组的第一端从所述芯的所述第二侧延伸并形成第三焊片，所述第二绕组的第二端从所述芯的所述第一侧延伸并形成第四焊片， 所述第一、第二、第三和第四焊片沿所述磁芯的宽度彼此隔开， 从所述第一焊片经过所述第一绕组流至所述第二焊片的电流诱导从所述第三焊片经过所述第二绕组流至所述第四焊片的电流； 第一切换电路，附接至所述印刷电路板并电耦合至所述第一焊片，所述第一切换电路被设置为使所述第一焊片在至少两个不同的电压水平之间切换； 第二切换电路，附接至所述印刷电路板并电耦合至所述第三焊片，所述第二切换电路被设置为使所述第三焊片在至少两个不同的电压水平之间切换；以及 导电走线，附接至所述印刷电路板并使所述第二焊片与第四焊片电耦合在一起。
2.如权利要求1所述的电源，所述第一和第二切换电路沿所述磁芯的所述第二侧设置。
3.如权利要求2所述的电源，所述第一和第二切换电路中的每个均被设置为以至少20千赫的频率切换，并且所述磁芯由选自铁氧体材料和铁粉材料的材料形成。
4.如权利要求1所述的电源，所述第四焊片沿所述磁芯的宽度设置在所述第二焊片与第三焊片之间。
5.如权利要求14所述的电源，所述导电走线电耦合至所述电源的输出节点。
6.—种电源,包括: 印刷电路板； 两相耦合电感器，附接至所述印刷电路板，所述两相耦合电感器包括: 磁芯，所述磁芯包括第一侧和与所述第一侧相对的第二侧，所述磁芯形成从所述第一侧经过所述芯延伸至所述第二侧的通道，所述通道由所述磁芯的第一腿部分地限定； 第一绕组，所述第一绕组形成至少两匝并且绕所述第一腿并穿过所述通道缠绕，所述第一绕组的第一端从所述芯的所述第一侧延伸并且沿所述耦合电感器的底面形成第一焊片，所述第一绕组的第二端从所述芯的所述第二侧延伸并且沿所述耦合电感器的所述底面形成第二焊片，以及位于所述第一绕组的所述第一端和第二端之间的、所述第一绕组的中间部分沿所述耦合电感器的所述底面形成第三焊片， 所述第一、第二和第三焊片沿所述磁芯的宽度彼此隔开， 从所述第一焊片经过所述第一绕组流至所述第三焊片的电流诱导所述第一绕组中从所述第二焊片流至所述第三焊片的电流；第一切换电路，附接至所述印刷电路板并电耦合至所述第一焊片，所述第一切换电路被设置为使所述第一焊片在至少两个不同的电压水平之间切换； 第二切换电路，附接至所述印刷电路板并电耦合至所述第二焊片，所述第二切换电路被设置为使所述第二焊片在至少两个不同的电压水平之间切换；以及 导电走线，附接至所述印刷电路板并电耦合至所述第三焊片并从所述磁芯的所述第一侧延伸。
7.如权利要求6所述的电源，所述第一和第二切换电路沿所述磁芯的所述第二侧设置。
8.如权利要求7所述的电源，所述第一和第二切换电路中的每个均被设置为以至少20千赫的频率切换，并且所述磁芯由选自铁氧体材料和铁粉材料的材料形成。
9.一种电源,包括: 印刷电路板； 两相耦合电感器，附接至所述印刷电路板，所述两相耦合电感器包括: 磁芯，所述磁芯包括第一侧和与所述第一侧相对的第二侧，所述磁芯形成从所述第一侧经过所述芯延伸至所述第二侧的通道，所述通道由所述磁芯的第一腿部分地限定； 第一绕组，至少部分地绕所述第一腿并穿过所述通道缠绕，所述第一绕组的第一端从所述芯的所述第一侧延伸并形成第一焊片，所述第一绕组的第二端从所述芯的所述第二侧延伸并形成第二焊片；以及 第二绕组，至少部分地绕所述第一腿并穿过所述通道缠绕，所述第二绕组的第一端从所述芯的所述第二侧延伸并形成第三焊片，所述第二绕组的第二端从所述芯的所述第一侧延伸并形成第四焊片； 所述第一绕组在所述通道内与所述第二绕组交叉； 第一切换电路，附接至所述印刷电路板并电耦合至所述第一焊片，所述第一切换电路被设置为使所述第一焊片在至少两个不同的电压水平之间切换； 第二切换电路，附接至所述印刷电路板并电耦合至所述第三焊片，所述第二切换电路被设置为使所述第三焊片在至少两个不同的电压水平之间切换；以及 导电走线，附接至所述印刷电路板并使所述第二焊片与第四焊片电耦合在一起。
10.如权利要求9所述的电源，所述第一和第二切换电路中的每个沿所述磁芯的所述第一侧设置。
11.如权利要求10所述的电源，所述第一和第二切换电路中的每个均被设置为以至少20千赫的频率切换，并且所述磁芯由选自铁氧体材料和铁粉材料的材料形成。
12.—种电源,包括: 印刷电路板； 两相耦合电感器，附接至所述印刷电路板，所述两相耦合电感器包括: 磁芯，所述磁芯包括与第二侧相对的第一侧、与第四侧相对的第三侧以及与第六侧相对的第五侧，所述第五侧将所述第一侧连接至所述第三侧并与所述第一侧形成钝角、与所述第三侧形成钝角，所述第六侧将所述第二侧连接至所述第四侧并与所述第二侧形成钝角、与所述第四侧形成钝角，所述磁芯形成从所述第五侧经过所述芯延伸至所述第六侧的通道，所述通道由所述磁芯的第一腿部分地限定；第一绕组，至少部分地绕所述第一腿并穿过所述通道缠绕，所述第一绕组的第一端从所述芯的所述第五侧延伸并形成第一焊片，所述第一绕组的第二端从所述芯的所述第六侧延伸并形成第二焊片，以及 第二绕组，至少部分地绕所述第一腿并穿过所述通道缠绕，所述第二绕组的第一端从所述芯的所述第五侧延伸并形成第三焊片，所述第二绕组的第二端从所述芯的所述第六侧延伸并形成第四焊片； 第一切换电路，附接至所述印刷电路板并电耦合至所述第二焊片，所述第一切换电路被设置为使所述第二焊片在至少两个不同的电压水平之间切换； 第二切换电路，附接至所述印刷电路板并电耦合至所述第三焊片，所述第二切换电路被设置为使所述第三焊片在至少两个不同的电压水平之间切换；以及 导电走线，附接至所述印刷电路板并使所述第一焊片与第四焊片电耦合在一起。
13.如权利要求12所述的电源，所述第一切换电路沿所述磁芯的所述第一侧设置，所述第二切换电路沿所述磁芯的所述第五侧设置。
14.如权利要求13所述的电源，所述第一和第二切换电路中的每个均被设置为以至少20千赫的频率切换，并且所述磁芯由选自铁氧体材料和铁粉材料的材料形成。
15.—种电源,包括: 印刷电路板； 两相耦合电感器，附接至所述印刷电路板，所述两相耦合电感器包括: 磁芯，所述磁芯具有与第二侧相对的第一侧，所述磁芯形成从所述第一侧经过所述芯延伸至所述第二侧的通道，所述通道由第一和第二相对的表面部分地限定，所述磁芯包括第一腿，所述第一腿连接所述通道内的所述第一和第二表面； 第一绕组，至少部分地绕所述第一腿缠绕，所述第一绕组的第一端从所述芯的所述第一侧延伸并形成第一焊片，所述第一绕组的第二端从所述芯的所述第一侧延伸并形成第二焊片，以及 第二绕组，至少部分地绕所述第一腿缠绕，所述第二绕组的第一端从所述芯的所述第二侧延伸并形成第三焊片，所述第二绕组的第二端从所述芯的所述第二侧延伸并形成第四焊片; 第一切换电路，附接至所述印刷电路板并电耦合至所述第一焊片，所述第一切换电路被设置为使所述第一焊片在至少两个不同的电压水平之间切换； 第二切换电路，附接至所述印刷电路板并电耦合至所述第三焊片，所述第二切换电路被设置为使所述第三焊片在至少两个不同的电压水平之间切换；以及 导电走线，附接至所述印刷电路板并使所述第二焊片与第四焊片电耦合在一起。
16.如权利要求15所述的电源，所述第一和第二切换电路中的每个均沿所述磁芯的第三侧设置。
17.如权利要求16所述的电源，所述第一和第二切换电路中的每个均被设置为以至少20千赫的频率切换，并且所述磁芯由选自铁氧体材料和铁粉材料的材料形成。
18.—种两相耦合电感器，包括: 磁芯，所述磁芯包括第一侧和与所述第一侧相对的第二侧，所述磁芯形成从所述第一侧经过所述芯延伸至所述第二侧的通道，所述通道由所述磁芯的第一腿部分地限定；第一绕组，至少部分地绕所述第一腿并穿过所述通道缠绕，所述第一绕组的第一端从所述芯的所述第一侧延伸并形成第一焊片，所述第一绕组的第二端从所述芯的所述第二侧延伸并形成第二焊片；以及 第二绕组，至少部分地绕所述第一腿并穿过所述通道缠绕，所述第二绕组的第一端从所述芯的所述第二侧延伸并形成第三焊片，所述第二绕组的第二端从所述芯的所述第一侧延伸并形成第四焊片， 所述第一、第二、第三和第四焊片沿所述磁芯的宽度彼此隔开， 从所述第一焊片经过所述第一绕组流至所述第二焊片的电流诱导所述第二绕组中从所述第三焊片流至所述第四焊片的电流。
19.如权利要求18所述的两相耦合电感器，所述第一、第二、第三和第四焊片沿所述磁芯的所述宽度至少部分地横向地彼此相邻。
20.如权利要求18所述的两相耦合电感器，所述第三焊片沿所述磁芯的所述宽度设置在所述第二和第四焊片之间。
21.如权利要求18所述的两相耦合电感器，所述第四焊片沿所述磁芯的所述宽度设置在所述第二和第四焊片之间。
22.—种两相耦合电感器，包括: 磁芯，所述磁芯包括第一侧和与所述第一侧相对的第二侧，所述磁芯形成从所述第一侧经过所述芯延伸至所述第二侧的通道，所述通道由所述磁芯的第一腿部分地限定；以及第一绕组，绕所述第一腿形成至少两匝并穿过所述通道缠绕，所述第一绕组的第一端从所述芯的所述第一侧延伸并且沿所述耦合电感器的底面形成第一焊片，所述第一绕组的第二端从所述芯的所述第二侧延伸并且沿所述耦合电感器的所述底面形成第二焊片，以及位于所述第一绕组的所述第一端和第二端之间的、所述第一绕组的中间部分沿所述耦合电感器的所述底面形成第三焊片， 所述第一、第二和第三焊片沿所述磁芯的宽度彼此隔开， 从所述第一焊片经过所述第一绕组流至所述第三焊片的电流诱导所述第一绕组中从所述第二焊片流至所述第三焊片的电流。
23.—种两相耦合电感器，包括: 磁芯，所述磁芯包括与第二侧相对的第一侧，所述磁芯形成从所述第一侧经过所述芯延伸至所述第二侧的通道，所述通道由所述磁芯的第一腿部分地限定； 第一绕组，至少部分地绕所述第一腿并穿过所述通道缠绕，所述第一绕组的第一端从所述芯的所述第一侧延伸并形成第一焊片，所述第一绕组的第二端从所述芯的所述第二侧延伸并形成第二焊片；以及 第二绕组，至少部分地绕所述第一腿并穿过所述通道缠绕，所述第二绕组的第一端从所述芯的所述第二侧延伸并形成第三焊片，所述第二绕组的第二端从所述芯的所述第一侧延伸并形成第四焊片； 所述第一绕组在所述通道内与所述第二绕组交叉。
24.一种两相耦合电感器，包括: 磁芯，所述磁芯包括与第二侧相对的第一侧、与第四侧相对的第三侧以及与第六侧相对的第五侧，所述第五侧 将所述第一侧连接至所述第三侧并与所述第一侧形成钝角、与所述第三侧形成钝角，所述第六侧将所述第二侧连接至所述第四侧并与所述第二侧形成钝角、与所述第四侧形成钝角，所述磁芯形成从所述第五侧经过所述芯延伸至所述第六侧的通道，所述通道由所述磁芯的第一腿部分地限定； 第一绕组，至少部分地绕所述第一腿并穿过所述通道缠绕，所述第一绕组的第一端从所述芯的所述第五侧延伸并形成第一焊片，所述第一绕组的第二端从所述芯的所述第六侧延伸并形成第二焊片；以及 第二绕组，至少部分地绕所述第一腿并穿过所述通道缠绕，所述第二绕组的第一端从所述芯的所述第五侧延伸并形成第三焊片，所述第二绕组的第二端从所述芯的所述第六侧延伸并形成第四焊片。
25.—种两相稱合电感器,包括: 磁芯，所述磁芯包括与第二侧相对的第一侧，所述磁芯形成从所述第一侧经过所述芯延伸至所述第二侧的通道，所述通道由第一和第二相对的表面部分地限定，所述磁芯包括第一腿，所述第一腿连接所述通道内的所述第一和第二表面； 第一绕组，至少部分地绕所述第一腿缠绕，所述第一绕组的第一端从所述芯的所述第一侧延伸并形成第一焊片，所述第一绕组的第二端从所述芯的所述第一侧延伸并形成第二焊片，以及 第二绕组，至少部分地绕所述第一腿缠绕，所述第二绕组的第一端从所述芯的所述第二侧延伸并形成第三焊片，所述第二绕组的第二端从所述芯的所述第二侧延伸并形成第四焊片。
26.如权利要求25所述的两相耦合电感器，所述第一绕组从所述芯的所述第一侧经过所述通道延伸至所述第二侧，所述第二绕组从所述芯的所述第二侧经过所述通道延伸至所述第一侧。
全文摘要
一种两相耦合电感器，包括磁芯，至少第一绕组和至少三个焊片。一种电源，其包括印刷电路板，附接至印刷电路板的两相耦合电感器以及附接至印刷电路板的第一和第二切换电路。第一和第二切换电路中的每个电耦合至附接至印刷电路板的两相耦合电感器的相应焊片。
文档编号H02M7/00GK103081325SQ201180034408
公开日2013年5月1日 申请日期2011年5月24日 优先权日2010年5月24日
发明者亚历山德·伊克拉纳科夫 申请人:沃特拉半导体公司