低高度耦合电感器的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年10月4日提交的美国临时专利申请序号62/741,144的优先权的权益，该美国临时专利申请通过引用并入本文。

背景技术：

已知将多个开关子转换器并联电耦合以增加开关功率转换器的容量和/或改善开关功率转换器的性能。具有多个开关子转换器的一种类型的开关功率转换器是“多相”开关功率转换器，其中经常称为“相”的子转换器相对于彼此异相地切换。这种异相切换导致转换器输出滤波器处的纹波电流抵消，并使多相转换器具有比其他类似的单相转换器更好的瞬态响应。

如在授予schultz等人的美国专利号6,362,986中教导的，可以通过磁耦合两相或更多相的储能电感器来改善多相开关功率转换器的性能。这种磁耦合导致电感器中的纹波电流抵消并增加了纹波开关频率，从而相对于没有磁耦合电感器的其他相同转换器改善了转换器的瞬态响应、降低了输入和输出滤波要求、和/或提高了转换器的效率。

两个或更多个磁耦合电感器经常统称为“耦合电感器”，并具有相关联的漏电感值和磁化电感值。磁化电感与绕组之间的磁耦合相关联；因此，磁化电感越大，绕组之间的磁耦合越强。另一方面，漏电感与能量储存相关联。因此，漏电感越大，电感器中储存的能量越多。漏电感是由漏磁通量引起的，漏磁通量是由流过耦合电感器的一个绕组的电流生成的磁通量，该一个绕组未耦合到电感器中的其他绕组。

技术实现要素：

在第一方面，一种低高度耦合电感器包括梯形磁芯和多个绕组。该梯形磁芯包括：(a)在第一方向上彼此分离的第一轨道和第二轨道；(b)在第二方向上彼此分离的多个横档，该第二方向与该第一方向正交，该多个横档中的每个横档在该第一方向上布置在该第一轨道与该第二轨道之间；以及(c)多个漏齿，该多个漏齿中的每个漏齿在该第一方向上布置在该第一轨道与该第二轨道之间。该多个横档中的每个横档和该多个漏齿中的每个漏齿具有在该第一方向上延伸的中心轴，并且该多个横档的相应的中心轴在第三方向上与该多个漏齿的相应的中心轴偏离，该第三方向与该第一方向和该第二方向中的每一个方向正交。该多个绕组中的每个绕组部分地缠绕在该多个横档中的相应横档上，使得当在该第三方向上以截面方式观察该耦合电感器时，该多个绕组中的每个绕组不与自身重叠。

在该第一方面的实施例中，该多个绕组中的至少一个绕组在该第三方向上在该多个漏齿中的至少一个漏齿下方延伸。

在该第一方面的另一实施例中，该多个绕组中的两个绕组在该第三方向上在该多个漏齿之一下方延伸。

在该第一方面的另一实施例中，该多个横档中的每个横档包括第一外表面、在该第二方向上与该第一外表面分离的第二外表面、第三外表面、以及在该第三方向上与该第三外表面分离的第四外表面，并且该多个绕组中的每个绕组缠绕在该多个横档中的其相应的横档上，使得该绕组不缠绕在该横档的该第四外表面上。

在该第一方面的另一实施例中，该多个绕组中的每个绕组形成第一焊片和第二焊片，该第一焊片和该第二焊片在该第二方向上通过该多个横档中的相应横档而彼此分离。

在该第一方面的另一实施例中，(a)如当在该第三方向上观察该耦合电感器时所见的，该耦合电感器具有第一外表面，(b)如当在该第三方向上观察该耦合电感器的该第一外表面时所见的，该多个绕组中的每个绕组的该第一焊片具有第一形状，(c)如当在该第三方向上观察该耦合电感器的该第一外表面时所见的，该多个绕组中的每个绕组的该第二焊片具有第二形状，以及(d)该第二形状是该第一形状的镜像。

在该第一方面的另一实施例中，该多个绕组中的每个绕组形成第一焊片和第二焊片，该第一焊片和该第二焊片在该第二方向上背离被该绕组部分地缠绕的相应横档而延伸。

在该第一方面的另一实施例中，该低高度耦合电感器进一步包括顶部磁性层，该顶部磁性层在该第三方向上布置在该磁芯和该多个绕组之上。

在第二方面，一种低高度耦合电感器包括梯形磁芯和多个绕组。该梯形磁芯包括：(a)在第一方向上彼此分离的第一轨道和第二轨道，以及(b)在第二方向上彼此分离的多个横档，该第二方向与该第一方向正交，该多个横档中的每个横档在该第一方向上布置在该第一轨道与该第二轨道之间。该多个绕组中的每个绕组部分地缠绕在该多个横档中的相应横档上，使得如当在该第一方向上以截面方式观察该耦合电感器时所见的，该多个绕组共同形成之字形。

在该第二方面的实施例中，该磁芯进一步包括多个漏齿，该多个漏齿中的每个漏齿在该第一方向上布置在该第一轨道与该第二轨道之间。

在该第二方面的另一实施例中，如当在该第一方向上以截面方式观察该耦合电感器时所见的，该多个绕组在该多个横档与该多个漏齿之间交错。

在该第二方面的另一实施例中，如当在第三方向上以截面方式观察该耦合电感器时所见的，该多个漏齿中的至少一个漏齿与该多个绕组中的两个绕组的相应部分重叠，该第三方向与该第一方向和该第二方向中的每一个方向正交。

在该第二方面的另一实施例中，该多个横档在第三方向上偏离该多个漏齿，该第三方向与该第一方向和该第二方向中的每一个方向正交。

在该第二方面的另一实施例中，该多个绕组中的每个绕组形成第一焊片和第二焊片，该第一焊片和该第二焊片在该第二方向上通过该多个横档中的相应横档而彼此分离。

在该第二方面的另一实施例中，该多个绕组中的每个绕组形成第一焊片和第二焊片，该第一焊片和第二焊片在该第二方向上背离被该绕组部分地缠绕的相应横档而延伸。

在第三方面，一种低高度耦合电感器包括梯形磁芯和多个绕组。该梯形磁芯包括：(a)在第一方向上彼此分离的第一轨道和第二轨道；(b)在第二方向上彼此分离的多个横档，该第二方向与该第一方向正交，该多个横档中的每个横档在该第一方向上布置在该第一轨道与该第二轨道之间；以及(c)多个漏齿，该多个漏齿中的每个漏齿在该第一方向上布置在该第一轨道与该第二轨道之间。该多个绕组中的每个绕组部分地缠绕在该多个横档中的相应横档上，使得：(a)如当在第三方向上以截面方式观察该耦合电感器时所见的，该多个绕组仅形成单个绕组层，该第三方向与该第一方向和该第二方向中的每一个方向正交，以及(b)如当在该第一方向上以截面方式观察该耦合电感器时所见的，该多个绕组中的每个绕组与该多个绕组中的每个其他绕组不相重叠。

在该第三方面的实施例中，该多个绕组中的至少一个绕组在该第三方向上在该多个漏齿中的至少一个漏齿下方延伸。

在该第三方面的实施例中，该多个绕组中的每个绕组形成第一焊片和第二焊片，该第一焊片和该第二焊片在该第二方向上通过该多个横档中的相应横档而彼此分离。

在该第三方面的实施例中，该多个绕组中的每个绕组形成第一焊片和第二焊片，该第一焊片和该第二焊片在该第二方向上背离被该绕组部分地缠绕的相应横档而延伸。

在该第三方面的实施例中，如当在该第一方向上以截面方式观察该耦合电感器时所见的，该多个绕组在该多个横档与该多个漏齿之间交错。

附图说明

图1是耦合电感器的俯视平面视图。

图2是图1的耦合电感器的截面视图。

图3是图2的截面视图的一部分的放大视图。

图4是根据实施例的低高度耦合电感器的俯视平面视图。

图5是图4的耦合电感器的截面视图。

图6是图4的耦合电感器的侧立面视图。

图7是图4的耦合电感器的另一侧立面视图。

图8是图4的耦合电感器的仰视平面视图。

图9是图5的截面视图的一部分的放大视图。

图10是图4的耦合电感器的梯形磁芯的俯视平面视图。

图11是图4的耦合电感器的梯形磁芯的侧立面视图。

图12是图4的耦合电感器的绕组的透视图。

图13是图4的耦合电感器的截面视图，其中以虚线展示了由耦合电感器的绕组共同形成的之字形。

图14是根据实施例的另一低高度耦合电感器的仰视平面视图。

图15是图14的耦合电感器的绕组的透视图。

图16是根据实施例的另一低高度耦合电感器的俯视平面视图。

图17是根据实施例的又一低高度耦合电感器的俯视平面视图。

图18是根据实施例的低高度耦合电感器的俯视平面视图，该低高度耦合电感器包括由两种不同的磁性材料形成的漏齿。

图19是根据实施例的包括顶部磁性层的低高度耦合电感器的俯视平面视图。

图20是图19的耦合电感器的截面视图。

图21是图19的耦合电感器的侧立面视图。

图22展示了根据实施例的包括图4的耦合电感器的实例的多相降压开关功率转换器。

图23是根据实施例的另一低高度耦合电感器的仰视平面视图。

图24是图23的耦合电感器的绕组的透视图。

图25是根据实施例的另一低高度耦合电感器的仰视平面视图。

图26是图25的耦合电感器的绕组的透视图。

图27是根据实施例的另一低高度耦合电感器的俯视平面视图。

图28是图27的耦合电感器的截面视图。

图29是图27的耦合电感器的侧立面视图。

图30是图27的耦合电感器的另一侧立面视图。

图31是图27的耦合电感器的仰视平面视图。

图32是图27的耦合电感器的绕组的透视图。

图33是图27的耦合电感器的梯形磁芯的俯视平面视图。

图34是根据实施例的包括图27的耦合电感器的实例的印刷电路组件的截面视图。

图35是根据实施例的包括图27的耦合电感器的实例的另一印刷电路组件的截面视图。

具体实施方式

图1是耦合电感器100的俯视平面视图，图2是耦合电感器100的沿着图1的线2a-2a截取的截面视图，并且图3是图2的截面视图的一部分202的放大视图。耦合电感器100包括磁芯，该磁芯包括第一轨道102、第二轨道104、多个横档106、以及多个漏齿108。相应的绕组110缠绕在每个横档106上。如图3所示，每个横档106的宽度为w1，每个漏齿108的宽度为w2，耦合电感器100的高度为h，并且每个横档106的高度为h1。每个绕组110层需要耦合电感器的高度h的一部分t，以便为绕组110层提供空间，从而在组装耦合电感器100时允许公差，并最小化横档106上的机械应力。横档高度h1在数学上由等式1指定，如下：

h1＝h-2*t(等式1)

某些应用要求耦合电感器100的高度h很小。在这些应用中，绕组110层可能消耗耦合电感器100的高度h的很大一部分，即2*t，从而导致横档高度h1非常小。横档106必须具有足够大的截面面积，以防止磁饱和并防止过度的磁芯损耗。因此，当耦合电感器100的高度h很小时，横档宽度w1必须相对较大，以使横档的截面面积足够大。结果，在耦合电感器100的低高度实施例中，横档纵横比ar1(即，横档宽度w1与横档高度h1之比(w1/h1))相对较大。另外，漏齿108具有纵横比ar2(即，耦合电感器的高度h与漏齿宽度w2之比(h/w2))，该纵横比也相对较大。

相对较大的纵横比ar1和ar2可能存在问题。例如，耦合电感器100的磁芯通常由一种或多种铁氧体磁性材料形成，以在最小的绕组匝数的情况下实现低磁芯损耗和高电感值。这样的铁氧体材料是易碎的，并且难以制造成薄和/或长的形状。因此，铁氧体磁性元件应该具有足够小的纵横比，以便是可制造的并获得可接受的强度。然而，如上所讨论的，横档106和漏齿108具有相对较大的各自的纵横比ar1和ar2。因此，当耦合电感器的高度h很小时，耦合电感器100的磁芯难以制造并且容易断裂。因此，耦合电感器100不适用于低高度应用。

新的低高度耦合电感器至少部分地克服了以上关于耦合电感器100所讨论的问题中的一个或多个问题。如当在竖直或高度方向上以截面方式观察耦合电感器时所见的，新的低高度耦合电感器的某些实施例包括仅形成单个绕组层的绕组，由此有助于最小化绕组层所需的、耦合电感器的高度中的一部分高度。结果，磁芯元件能够具有相对较小的纵横比，从而有利地提高了新的耦合电感器的可制造性和耐用性。

图4是低高度耦合电感器400的俯视平面视图，其是新的低高度耦合电感器的一个实施例。图5是耦合电感器400的沿着图4的线5a-5a截取的截面视图，图6是耦合电感器400的侧面402的侧立面视图，图7是耦合电感器400的侧面404的侧立面视图，并且图8是耦合电感器400的仰视平面视图。图9是图5的截面视图的一部分502的放大视图。

耦合电感器400包括梯形磁芯406和多个绕组408。图10是不具有绕组408的梯形磁芯406的俯视平面视图，并且图11是没有绕组408的梯形磁芯406的侧立面视图。梯形磁芯406包括第一轨道410、第二轨道412、多个横档414、以及多个漏齿416(参见例如图10和图11)。第一轨道410和第二轨道412在第一方向418上彼此分离，并且横档414在第二方向420上彼此分离，其中，第二方向420与第一方向418正交。每个横档414在第一方向418上布置在第一轨道410与第二轨道412之间。在一些实施例中，每个横档414在第一方向418上连结第一轨道410和第二轨道412，并且在一些实施例中，横档414通过间隙(未示出)与第一轨道410和/或第二轨道412分离。

每个漏齿416在第一方向418上布置在第一轨道410与第二轨道412之间。漏齿416为漏磁通量提供路径，并且耦合电感器400的漏电感可以在耦合电感器400的设计期间通过改变漏齿416的构型(例如，通过改变漏齿416的截面面积和/或通过改变相邻漏齿416之间的间隙419在第一方向418上的厚度)来相应地调节。例如，可以通过减小间隙419在第一方向418上的厚度和/或通过增加漏齿416的截面面积来增加漏电感。间隙419填充有非磁性材料或填充有与形成漏齿416的磁性材料相比具有更低的磁导率的磁性材料，诸如空气、塑料、胶、纸、或铁粉磁性材料。为了展示清楚起见，仅标记间隙419的两个实例。在不脱离本文范围的情况下，漏齿416的数量可以变化。

横档414在第三方向426上偏离漏齿416，其中，第三方向426与第一方向418和第二方向420中的每一个方向正交。特别地，每个横档414具有在第一方向418上延伸的中心轴422，并且每个漏齿416具有在第一方向418上延伸的中心轴424(参见例如图9和图11)。中心轴422在第三方向426上偏离中心轴424。在一些实施例中，梯形磁芯406由一种或多种铁氧体磁性材料形成。

每个绕组408部分地缠绕在相应的横档414上，使得当在第三方向426上以截面方式观察耦合电感器400时，每个绕组408不与自身重叠。结果，如当在第三方向426上以截面方式观察耦合电感器400时所见的，多个绕组408仅形成单个绕组层。如下所讨论的，这种特征有利地促进了横档414和漏齿416的各自较小的纵横比。在一些实施例中，每个横档414包括第一外表面428、在第二方向420上与第一外表面428分离的第二外表面430、第三外表面432、以及在第三方向426上与第三外表面432分离的第四外表面434(参见图9)。在这些实施例的某些实施例中，每个绕组408缠绕在其相应的横档414上，使得绕组不缠绕在横档的第四外表面434上。另外，在一些实施例中，诸如图5所示，如当在第一方向418上以截面方式观察耦合电感器400时所见的，每个绕组408与每个其他绕组408不相重叠。在不脱离本文范围的情况下，可以改变耦合电感器400中的横档414和相应的绕组408的数量。

图12是与耦合电感器400的其余部分分离的绕组408的实例的透视图。在一些实施例中，每个绕组408形成第一焊片436和第二焊片438，该第一焊片和该第二焊片在第二方向420上通过相应的横档414而彼此分离(参见例如图5、图8和图9)。每个绕组408的第一焊片436和第二焊片438例如在第二方向420上背离被该绕组部分地缠绕的相应横档414而延伸。

在某些实施例中，每个第一焊片436和每个第二焊片438被构造用于表面安装焊接到基板(例如，印刷电路板)，该基板与耦合电感器400的外表面440(例如，底部外表面)相邻。在特定实施例中，每个绕组408在第三方向426上在至少两个漏齿416的下方延伸，并且两个绕组408在第三方向426上在每个内部漏齿416(即，不位于耦合电感器400的端部的每个漏齿416)的下方延伸。因此，在这些实施例中，如当在第三方向426上以截面方式观察耦合电感器400时所见的，每个内部漏齿416与两个绕组408的相应部分重叠。

在一些实施例中，如当在第一方向418上以截面方式观察耦合电感器400时所见的，绕组408在横档414与漏齿416之间交错，使得绕组408共同形成之字形。例如，图13是与图5的截面视图类似的耦合电感器400的截面视图，其中以虚线1302展示了由绕组408共同形成的之字形，例如，交替地向一侧和另一侧转向的形状。

如图9所示，每个横档414具有宽度w1n和高度hln，每个漏齿416具有宽度w2n和高度h2n，并且耦合电感器400具有高度hn。绕组408层需要耦合电感器的高度hn的一部分tn，以便为绕组408层提供空间442，从而在组装耦合电感器400时允许公差，并最小化横档414上的机械应力。类似地，在一些实施例中，在绕组408与漏齿416之间存在空间444。绕组408仅形成单个绕组层的事实有利地有助于最小化绕组408层所需的耦合电感器400的高度hn的该一部分，并且横档高度h1n在数学上由等式2指定，如下：

h1n＝hn-tn(等式2)

通过比较等式1和2，可以确定：对于给定的横档截面面积和给定的漏齿截面面积，耦合电感器400的横档高度hln明显大于耦合电感器100的横档高度h1。耦合电感器400的较大的横档高度hln有利地使得横档纵横比ar1n(即，横档宽度w1n与横档高度h1n之比(w1n/h1n))相对较小。另外，每个漏齿416具有纵横比ar2n(即，漏齿高度h2n与漏齿宽度w2n之比(h2n/w2n))，该纵横比ar2n明显小于耦合电感器100的对应纵横比ar2。耦合电感器400的这种相对较小的纵横比使得耦合电感器400比耦合电感器100明显更容易制造和/或明显更耐用。

在不脱离本文范围的情况下，可以修改绕组408，只要如当在第三方向426上以截面方式观察耦合电感器400时所见的，绕组408仅形成单个绕组层即可。例如，绕组408可以被修改以形成不同类型的焊片或代替焊片形成通孔柱。图14展示了一种可能的替代焊片构型。特别地，图14是低高度耦合电感器1400的仰视平面视图，其类似于耦合电感器400，但是其中绕组408被绕组1408代替。图14示出了耦合电感器1400的外表面440，但是，为了展示清楚起见，在图14中未标记外表面440。图15是与耦合电感器1400的其余部分分离的绕组1408的实例的透视图。每个绕组408形成第一焊片1436和第二焊片1438，该第一焊片和第二焊片在第二方向420上通过相应的横档414而彼此分离。每个绕组1408的第一焊片1436和第二焊片1438在第二方向420上背离被该绕组部分地缠绕的相应横档414而延伸。如当在第三方向426上观察耦合电感器1400的外表面440时所见的，每个第一焊片1436具有第一形状(例如，第一l形)，并且每个第二焊片1438具有第二形状(例如，第二l形)。第二焊片1438的第二形状是第一焊片1436的第一形状的镜像，以帮助最大化沿着外表面440的焊片表面积，并由此促进从焊片到基板的低电阻连接。

图23展示了另一种可能的替代绕组构型。图23是低高度耦合电感器2300的仰视平面视图，其类似于耦合电感器400，但是其中绕组408被绕组2308代替。图23示出了耦合电感器1400的外表面440，但是，为了展示清楚起见，在图23中未标记外表面440。图24是与耦合电感器2300的其余部分分离的绕组2308的实例的透视图。每个绕组2308形成第一焊片2336和第二焊片2338，该第一焊片和第二焊片在第二方向420上通过相应的横档414而彼此分离。每个第一焊片2336在第一方向418上延伸到耦合电感器2300的边缘2346，并且每个第二焊片2338在第一方向418上延伸到耦合电感器2300的边缘2348，其中，边缘2346和2348在第一方向418上彼此分离。

图25展示了又另一种可能的替代绕组构型。图25是低高度耦合电感器2500的仰视平面视图，其类似于耦合电感器1400，但是其中绕组1408被绕组2508代替。图25示出了耦合电感器2500的外表面440，但是，为了展示清楚起见，在图25中未标记外表面440。图26是与耦合电感器2500的其余部分分离的绕组2508的实例的透视图。每个绕组2508形成第一焊片2536和第二焊片2538，该第一焊片和第二焊片在第二方向420上通过相应的横档414而彼此分离。每个第一焊片2536在第一方向418上延伸到耦合电感器2500的边缘2546，并且每个第二焊片2538在第一方向418上延伸到耦合电感器2500的边缘2548，其中，边缘2546和2548在第一方向418上彼此分离。

本文公开披露的低高度耦合电感器可以被修改为具有不同数量的漏齿416和/或不同构型的漏齿416。例如，图16是耦合电感器1600的俯视平面视图，其类似于耦合电感器400，但是其中漏齿416被漏齿1616代替。每个漏齿1616在第一方向418上桥接第一轨道410与第二轨道412之间的大部分分离距离，但是每个漏齿1616通过相应的间隙1619与第二轨道412分离，该相应的间隙填充有非磁性材料，或者填充有与形成漏齿1616的磁性材料相比具有更低的磁导率的磁性材料，诸如空气、塑料、胶、纸、或铁粉磁性材料。为了展示清楚起见，在图16中仅标记了间隙1619的两个实例。

作为另一示例，图17是耦合电感器1700的俯视平面视图，其类似于耦合电感器400，但是其中漏齿416被漏齿1716代替。每个漏齿1716在第一方向418上桥接第一轨道410与第二轨道412之间的整个分离距离。尽管在图17示例中每个漏齿1716是单个元件，但是在一些替代实施例中，每个漏齿包括两个或更多个元件。例如，图18是耦合电感器1800的俯视平面视图，其类似于耦合电感器1700，但是其中漏齿1716被漏齿1816代替。每个漏齿1816包括由不同的相应的磁性材料形成的第一部分1842和第二部分1844。例如，在特定实施例中，每个第一部分1842由铁氧体磁性材料形成，并且每个第二部分1844由复合材料(例如，粘合剂中的铁粉)形成。第二部分1844可选地在绕组408缠绕在横档414上之后形成，诸如以最小化耦合电感器1800的磁芯的铁氧体磁性元件上的机械应力和/或将耦合电感器1800的两个或更多个元件固定在一起，从而进一步提高耦合电感器的耐用性。

本文披露的任何低高度耦合电感器均可以修改为进一步包括顶部磁性层，诸如以帮助最小化磁芯损耗、绕组涡流损耗、和/或电磁干扰的可能性。例如，图19是低高度耦合电感器1900的俯视平面视图，其类似于耦合电感器400，但是具有在第三方向426上布置在梯形磁芯406和绕组408之上的顶部磁性层1946。图20是耦合电感器1900的沿着图19的线20a-20a截取的截面视图，并且图21是耦合电感器1900的侧面404的侧立面视图。顶部磁性层1946由磁性材料(诸如粘合剂内的铁粉)形成。图21相对于图19和图20被放大。顶部磁性层1946帮助将磁通量包含在耦合电感器1900内，由此提高耦合电感器1900与外部器件的电磁兼容性。另外，顶部磁性层1946帮助引导磁通量离开绕组408，由此帮助最小化绕组内的涡流损耗。另外，顶部磁性层1946减少了漏磁通量路径的磁阻，这有助于最小化磁芯损耗。在一些实施例中，顶部磁性层1946由与漏齿416不同的磁性材料形成，而在一些其他实施例中，顶部磁性元件1946由与漏齿416相同的磁性材料形成。在顶部磁性元件1946由与漏齿416相同的磁性材料形成的实施例中，顶部磁性元件1946可选地与漏齿416同时形成。

图27至图31展示了申请人开发的另一种低高度耦合电感器。具体地，图27是低高度耦合电感器2700的俯视平面视图，图28是耦合电感器2700的沿着图27的线28a-28a截取的截面视图，图29是耦合电感器2700的侧面2702的侧立面视图，图30是耦合电感器2700的侧面2704的侧立面视图，并且图31是耦合电感器2700的仰视平面视图。

耦合电感器2700包括梯形磁芯2706和多个绕组2708。图33是不具有绕组2708的梯形磁芯2706的俯视平面视图。梯形磁芯2706包括第一轨道2710、第二轨道2712、多个横档2714、以及多个漏齿2716(参见例如图33)。第一轨道2710和第二轨道2712在第一方向2718上彼此分离，并且横档2714在第二方向2720上彼此分离，其中，第二方向2720与第一方向2718正交。每个横档2714在第一方向2718上布置在第一轨道2710与第二轨道2712之间。在一些实施例中，每个横档2714在第一方向2718上连结第一轨道2710和第二轨道2712，并且在一些实施例中，横档2714通过间隙(未示出)与第一轨道2710和/或第二轨道412分离。

每个漏齿2716在第一方向2718上布置在第一轨道2710与第二轨道2712之间。漏齿2716为漏磁通量提供路径，并且耦合电感器2700的漏电感可以在耦合电感器2700的设计期间通过改变漏齿2716的构型(例如，通过改变漏齿2716的截面面积和/或通过改变相邻漏齿2716之间的间隙2719在第一方向2718上的厚度)来相应地调节。例如，可以通过减小间隙2719在第一方向2718上的厚度和/或通过增加漏齿2716的截面面积来增加漏电感。间隙2719填充有非磁性材料或填充有与形成漏齿2716的磁性材料相比具有更低的磁导率的磁性材料，诸如空气、塑料、胶、纸、或铁粉磁性材料。为了展示清楚起见，仅标记间隙2719的两个实例。在不脱离本文范围的情况下，漏齿2716的数量可以变化。

尽管在当前附图中用虚线描绘了梯形磁芯2706的各种元件，以帮助观察者区分磁芯2706的元件，但是虚线不一定表示磁芯2706中的不连续性。在一些实施例中，梯形磁芯2706由一种或多种铁氧体磁性材料形成。

每个绕组2708部分地缠绕在相应的横档2714上，使得当在第三方向2726上以截面方式观察耦合电感器2700时，每个绕组2708不与自身重叠。结果，如当在第三方向2726上以截面方式观察耦合电感器2700时所见的，多个绕组2708仅形成单个绕组层。以与以上关于低高度耦合电感器400所讨论的方式类似的方式，这种特征有利地促进了横档2714和漏齿2716各自较小的纵横比。在一些实施例中，在横档2714与绕组2708之间存在空间2742，以在组装耦合电感器2700时允许公差，并最小化横档2714上的机械应力。类似地，在一些实施例中，在绕组2708与漏齿2716之间存在空间2744。

在某些实施例中，每个横档2714包括第一外表面2728、在第二方向2720上与第一外表面2728分离的第二外表面2730、第三外表面2732、以及在第三方向2726上与第三外表面2732分离的第四外表面2734(参见图28)。在这些实施例的某些实施例中，每个绕组2708缠绕在其相应的横档2714上，使得绕组不缠绕在横档的第四外表面2734上。另外，在一些实施例中，诸如图28所示，如当在第一方向2718上以截面方式观察耦合电感器2700时所见的，每个绕组2708与每个其他绕组2708不相重叠。在不脱离本文范围的情况下，可以改变耦合电感器2700中的横档2714和相应的绕组2708的数量。

图32是与耦合电感器2700的其余部分分离的绕组2708的实例的透视图。绕组2708不形成背离绕组延伸的焊片，这有利地促进了耦合电感器2700的大的磁芯材料与体积比，由此有助于最小化低高度耦合电感器的所需尺寸。

低高度耦合电感器2700的构型在低高度耦合电感器2700连接到耦合电感器下方的电路系统的应用中可能是特别有利的。例如，图34是印刷电路组件(pca)3400的截面视图，该pca包括印刷电路板(pcb)3402、低高度耦合电感器2700的实例、以及集成电路(ic)3404。在pca3400的一些实施例中，低高度耦合电感器2700是功率转换电路系统的部件，并且ic3404是由功率转换电路系统供电的负载。在pca3400的一些其他实施例中，低高度耦合电感器2700是功率转换电路系统的部件，并且ic3404是功率转换电路系统的另一部件(诸如，包括多个开关级以及控制器的ic)。

低高度耦合电感器2700安装到pcb3402的第一侧3406，而ic3404安装到pcb3402的相反的第二侧3408。绕组2708的构型有利地使得能够使用从pcb的第一侧3406延伸到pcb的第二侧3408的通孔3410来实现绕组与ic3404之间的短连接。

图35是pca3500的截面视图，其包括pcb3502、低高度耦合电感器2700的另一实例、以及用于低高度耦合电感器2700的每个绕组2708的相应的ic3504。在pca3500的一些实施例中，低高度耦合电感器2700是功率转换电路系统的部件，并且每个ic3504包括用于低高度耦合电感器2700的相应绕组2708的开关级。

低高度耦合电感器2700安装到pcb3502的第一侧3506，而每个ic3504安装到pcb3502的相反的第二侧3508。绕组2708的构型有利地使得能够使用从pcb的第一侧3506延伸到pcb的第二侧3508的通孔3510来实现绕组与ic3504之间的短连接。

本文披露的低高度耦合电感器的一种可能的应用是在多相开关功率转换器应用中，包括但不限于多相降压转换器应用、多相升压转换器应用、或多相降压-升压转换器应用。例如，图22示意性地展示了耦合电感器400(图4)在多相降压转换器2200中的一种可能的使用。每个绕组408电耦合在相应的开关节点vx与公共输出节点vo之间。相应的开关电路2202电耦合到每个开关节点vx。每个开关电路2202电耦合到输入端口2204，该输入端口进而电耦合到电源2206。输出端口2208电耦合到输出节点vo。每个开关电路2202和相应的电感器统称为转换器的“相”2210。因此，多相降压转换器2200是三相转换器。

控制器2212使得每个开关电路2202在电源2206与地之间重复地切换其各自的绕组端，由此在两个不同的电压水平之间切换其绕组端，以将电力从电源2206传递到电耦合在输出端口2208两端的负载(未示出)。控制器2212通常使开关电路2202以相对较高的频率(诸如，100千赫兹或更高)进行切换，以促进低纹波电流幅度和快速瞬态响应，并确保开关引起的噪声的频率高于人类可感知的频率。另外，在某些实施例中，控制器2212使开关电路2202在时域中相对于彼此异相地切换，以改善瞬态响应并促进输出电容器2214中的纹波电流抵消。

每个开关电路2202包括控制开关器件2216，该控制开关器件在控制器2212的命令下在其导通状态与非导通状态之间交替切换。每个开关电路2202进一步包括续流器件2218，该续流器件适于在开关电路的控制开关器件2216从其导通状态转变为非导通状态时为通过其相应的绕组408的电流提供路径。如图所示，为了系统简单性起见，续流器件2218可以是二极管。然而，在某些替代实施例中，续流器件2218可以由在控制器2212的命令下操作的开关器件补充或代替，以改善转换器的性能。例如，续流器件2218中的二极管可以由开关器件来补充，以减小续流器件2218的正向电压降。在本披露的上下文中，开关器件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、金属半导体场效应晶体管)、绝缘栅双极结型晶体管、晶闸管、或可控硅整流器。

控制器2212可选地被配置成控制开关电路2202以调节多相降压转换器2200的一个或多个参数，诸如输入电压、输入电流、输入功率、输出电压、输出电流、或输出功率。降压转换器2200通常包括电耦合在输入端口2204两端的一个或多个输入电容器2220，以提供开关电路2202的输入电流的纹波分量。另外，一个或多个输出电容器2214通常电耦合在输出端口2208两端以对由开关电路2202生成的纹波电流进行分流。

降压转换器2200可以被修改为具有不同数量的相。例如，转换器2200可以被修改为具有四个相，并且使用包括四个横档414和四个绕组408的耦合电感器400的实施例。降压转换器2200也可以被修改为使用本文披露的其他耦合电感器之一，诸如耦合电感器1400、1600、1700、1800、1900、2300、2500、或2700。另外，在不脱离本文范围的情况下，降压转换器2200也可以被修改为具有不同的多相开关功率转换器拓扑(诸如，多相升压转换器或多相降压-升压转换器的拓扑)，或者隔离式拓扑(诸如，反激式转换器或前向转换器)。

在不脱离本文的范围的情况下，可以对上述耦合电感器、系统、和方法做出改变。例如，尽管将轨道、横档、和耦合齿展示为矩形，但是这些元件的形状可以变化，诸如具有圆角。因此，应该注意的是，包含在以上说明书中并且在附图中示出的主题应该被解释为说明性的而非限制性意义。以下权利要求意图涵盖本文所描述的一般特征和特定特征，以及本器件、方法和系统范围的所有陈述在语言上可以认为落在其间。