集成磁性组件和切换模式功率转换器的制作方法

本发明涉及用于切换模式功率转换器的集成磁性组件，其包括由磁芯元件形成的单磁芯结构，其中磁芯元件中的至少一个是腿-芯元件(其具有凸缘以及布置在凸缘的一侧上的一个或多个腿)，且其中磁芯元件被线性堆叠。集成磁性组件还包括隔离变压器，其中较高电流变压器绕组布置在磁芯元件的至少一个腿上，且较低电流变压器绕组布置在磁芯元件的至少一个腿上，且第一滤波电感器包括布置在磁芯元件的至少一个腿上的第一滤波绕组。

背景技术：

1、作为电信和商业系统的主要部分，切换模式功率供应通常规定其大小和电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，这些评价特性的需求特别对于电感组件增加。增加功率密度和效率的一种途径是要集成电感组件。变压器和电感器可集成为单磁性结构，其可降低成本、增加功率密度和功率效率。

2、其中强烈推荐集成磁性元件的电路是电流倍增整流器，其可与不同的双端主拓扑（例如前向、两个晶体管-前向、推挽式、半桥或全桥转换器）一起使用。习惯地应用于低电压和高电流输出的电流倍增整流器电路使用一个简单的两绕组变压器和两个输出电感器。电流倍增整流器则与常规中心抽头整流器相比展示较低传导损耗。该构造通常导致离散磁性组件的数量，其在三个高电流绕组中产生较高大小和成本以及若干高互连损耗，这负面地影响效率。

3、在美国专利号us6784644(virginia tech intellectual properties公司)中，介绍了用于电流倍增整流器的集成磁性结构，其中变压器次级绕组和次级电感器绕组被集成，从而导致在保证整流器的功能性的情况下移除次级电感器绕组。由于引入空隙，次级绕组不仅变换而且还储存能量。芯与绕组集成一起使成本降低且使功率密度增加。次级绕组和高电流互连的数量的降低导致较低绕组损耗。初级和次级的紧密耦合产生最小化的漏泄电感。

4、用于电流倍增整流器的另一集成磁性结构在ep 2299456a1(det internationalholding limited)中公开。使用标准u/ur芯以及无线轴（bobbinless）u/ur芯，其可以以高质量制造，且因此以降低的成本制造。紧密芯绕组耦合产生较低泄漏、最小化的铜功率损耗和电感损耗以及最小化的总体热阻。此外，在没有线轴（bobbin）的情况下随每件成本降低，功率密度增加且成本降低。

5、在专利号6549436(innovative technology licensing llc)、美国专利号6163466(davila, jr.等)以及美国专利号7034647(northeastern university)中示出的集成磁性结构包括四个绕组：初级绕组，两个次级绕组，和附加的滤波绕组，其被引入以进一步增加有效电感且降低电流倍增整流器电路的输出中的电流波纹。

6、主要使用零售的e芯，或有时使用如在美国专利号6980077(coldwatt公司)中那样的复杂芯结构。

7、尽管描述的专利解决了一些提出的改进，但还存在一些后退。在安装以及通过空隙调整磁化电感和滤波电感方面中，这些芯是不够灵活的。而且，常规电感器(圆线和绞合线)对于高电流次级绕组而言是不适当的。

技术实现思路

1、本发明的目标是要创建一种属于最初提到的技术领域的集成磁性组件，其中损耗进一步降低，从而产生较高功率密度，同时在另一方面生产成本应当降低。

2、本发明的解决方案由独立权利1的特征指定。根据本发明，较高电流变压器绕组和滤波绕组包括至少沿边缘缠绕的绕组部分。

3、沿边缘绕组是使用具有基本上矩形截面(带有较短边缘和较长边缘)的导体的绕组，其中导体围绕较短边缘、而非较长边缘缠绕。基本上矩形截面允许描述截面的大体形状，特别地从圆截面区分该形状。因此，基本上矩形截面可在较短和较长边缘之间具有圆角。导体例如可为扁平线。

4、沿边缘绕组的外形状可具有圆形外形状，但也可具有非圆形外形状，例如包括弯曲部分的矩形外形状。沿边缘绕组的导体优选缠绕成具有螺旋形状，其中导体的一层或多层沿绕组轴线被堆叠。然而，在某些情况下，可有利地以盘旋形状缠绕导体，从而导致扁平绕组。

5、沿边缘缠绕的绕组部分包括至少一匝矩形线。该匝限定具有最小延伸的孔口，其优选不小于线的宽度的两倍，其中线的宽度由线的较短边缘限定。第一匝可不被完全封闭，但无论如何包围至少大约180°的角。

6、磁芯元件是由高磁导材料制成的元件。磁芯元件可用作构建块，其可布置成构建磁芯结构，从而形成公共磁路。芯元件可能为腿芯元件或i芯。腿芯元件包括凸缘和布置在凸缘的侧上的至少一个腿，其中各个腿优选关于凸缘垂直布置。相反，i芯仅包括单凸缘，而没有腿。多腿芯是具有至少两个腿的腿芯，其中腿布置在凸缘的同一侧上。腿芯元件或i芯的凸缘包括优选两个平行表面，其中两个表面中的一个形成侧，至少一个腿布置在其中。如果腿芯元件是多腿芯元件，则其腿将布置在由所述表面限定的侧上。

7、磁芯元件可能认作是抽象构建块，但它们优选表示由一个单件(优选由同一材料)制成的建设的构建块。然而，它们可由不同子构建块(像i芯)组装。例如，建设芯元件(例如u形芯元件)可借助于三个i芯组装，其中第一i芯表示u芯的凸缘，且两个其他i芯表示u形芯元件的两个腿，其布置在第一i芯的同一侧上。同样地，e形芯元件可能由四个i芯、或u形芯元件和i芯(形成内腿)组装。将子构建块组装至磁芯元件可使用通过胶合实现。

8、在本技术的上下文下，线性堆叠意味着磁芯元件串联布置成排。

9、较高电流变压器绕组可布置在隔离变压器的初级侧上或隔离变压器的次级侧上，由此隔离变压器由于电磁感应而将能量从初级侧转移至次级侧。

10、通过使用沿边缘绕组，可实现芯绕组窗的非常高填充因子和/或绕组因子。集成磁性组件可因此为紧凑的，且可借助于发明的集成磁性组件实现紧凑和高功率密度。

11、通过发明的集成磁性组件，不仅i平方r损耗(也称为铜损耗)降低；由于紧凑设计的结果，其也产生杂散电感的降低和电磁干扰的降低。沿边缘绕组还实现较高自动生产，其允许降低生产成本。

12、集成磁性组件大体上适合供在dc-dc、ac-dc和dc-ac切换模式功率转换器中使用。其特别适于在切换模式dc-dc功率转换器中使用。dc-dc功率转换器在输入处具有转换器级。转换器级优选具有双端主拓扑，例如前向、两晶体管-前向、推挽式和半桥或全桥转换器拓扑。集成磁性组件还在在输出处具有整流器级。

13、dc输入功率可应用于dc-dc电压转换器的转换器级的dc输入。转换器级能够将dc输入功率转换至ac输入功率，其供应至集成磁性组件且与切换信号且因此与转换器级的切换步骤相关联。ac输入功率例如伴随有矩形输入电压。集成磁性组件能够接收ac输入功率以便通过隔离变压器将其转移至dc-dc切换模式功率转换器的输出处的整流器级。整流器级可部分或整体地集成在集成磁性组件中，且适于在切换模式功率转换器的输出处生成dc输出功率。dc输出功率优选提供dc输出电压。

14、待施加至集成磁性组件的ac输入功率还可由直接ac-ac转换器级直接提供。还可能的是，在上面提到的转换器级的上游使用附加的ac-dc转换器级，其将dc输入功率供应至转换器级以作为中间dc输入功率。可用作ac-dc转换器级，例如简单无源整流电路，或也有源整流器电路，例如ac-dc功率因数校正(pfc)，这提供中间dc输入功率。dc-ac转换器级可布置在整流器级的下游，从而提供ac功率输出。因此，集成磁性组件适合ac-ac、dc-ac和ac-dc功率转换。

15、在本发明的优选实施例中，集成磁性组件的磁芯元件是腿芯元件或i芯，i芯包括单凸缘。

16、腿芯元件和i芯不仅方便大规模生产；它们尤其非常适合以如下的方式被线性堆叠：磁芯元件优选以如下的方式串联布置成排：磁芯元件的凸缘并联布置。这里，优选地，腿芯元件的腿形成至少一排腿。在此排中，两个近侧腿彼此直接邻接，或由凸缘分开且相对于彼此布置在所述凸缘的两侧上。所述排的腿优选沿单轴线布置。还优选的是，凸缘的侧具有扁平和/或平行表面。如果空隙在邻接部分之间存在于磁通路径中，则芯元件的一部分被认为邻接另一部分。然而，这是在空隙相比于邻接芯元件的凸缘之间的距离相对小的情况下。在该上下文下，相对小被认为是小于邻接芯元件的凸缘之间的距离的25%。优选地，磁芯元件以如下的方式被布置：芯的凸缘定位成彼此平行。还优选的是，腿芯元件的一个或多个腿邻接相邻芯元件的凸缘，或以直角邻接相邻芯元件的一个或多个腿。

17、在另一优选实施例中，磁芯元件包括第一变压器芯元件和第二变压器芯元件以及第一滤波芯元件。变压器芯元件以如下的方式被堆叠：其凸缘和其腿形成至少一个变压器绕组窗，以用于接收变压器绕组的匝。此外，第一滤波芯元件以如下的方式堆叠在第一变压器芯元件上：第一变压器芯元件和滤波芯元件的凸缘和腿形成至少一个第一滤波绕组窗，其适于接收第一滤波绕组的匝。

18、该布置非常方便，由于其允许构建以减少数量的磁芯元件包括至少两个独立磁性环路的磁路。这里，包围两个绕组窗的磁芯结构限定两个独立磁通量环路，其共享第一滤波芯元件或第一变压器芯元件的凸缘以作为公共磁通量路径。因此减少集成磁性组件所要求的芯材料。

19、较低电流变压器绕组和较高电流变压器绕组优选以如下的方式布置在腿上：其匝经过变压器绕组窗，而第一滤波绕组优选以如下的方式被布置：其匝经过第一滤波绕组窗。

20、值得注意的是，在该申请中，如果空隙布置在由两个磁芯元件限定的磁通路径中，则由两个磁芯元件形成的绕组窗仍认作是窗、

21、在另一优选实施例中，第一滤波空隙提供在所述滤波芯元件和第一变压器芯元件之间的磁通路径中。

22、第一滤波空隙在所述滤波芯元件和第一变压器芯元件之间的布置非常适于制造。在多腿芯元件的情况下，空隙可通过使腿的长度相对于同一多腿芯元件的另一腿和/或其他腿适配来获得。这通常通过在其自由端处磨削腿部来实现。在某些情况下也可有利地应用加成方法。可通过将低或较低磁导率的材料件插入第一变压器芯元件和第一滤波芯元件之间来提供第一滤波空隙。

23、如果使用仅具有单腿的腿芯元件，则由滤波绕组生成的磁通使其前向路径穿过单腿，且其返回路径穿过滤波空隙，其距离可由单腿的长度限定，由于该单腿还限定相邻磁芯元件的凸缘之间的距离。

24、替代或除了将第一滤波空隙在所述滤波芯元件和第一变压器芯元件之间的磁通路径中提供之外，其还可集成在相应磁芯元件中，这可能包括较低磁导率的区域。此区域可例如包括低导磁材料的离散层或此材料的较大面积。多个较小空气间隙和/或微空隙也可包括在磁芯元件中，以便实现所谓的分布式空隙。整个磁芯元件也可以以此磁性材料的单件制造。例如，铁粉末芯可从铁粉末制造。

25、可选地，空隙还可布置在第一变压器芯元件和第二变压器芯元件之间，这允许避免变压器芯元件的磁性饱和。

26、在特别优先的实施例中，集成磁性组件包括以如下组合的上文提到的特征：

27、a)集成磁性组件的磁芯元件是腿芯元件或i芯，i芯包括单凸缘，

28、b)其中磁芯元件包括第一变压器芯元件和第二变压器芯元件以及第一滤波芯元件，芯元件以如下的方式被堆叠：其凸缘和腿形成至少一个变压器绕组窗和第一滤波绕组窗，以及

29、c)其中第一滤波空隙提供在所述滤波芯元件和第一变压器芯元件之间的磁通路径中。

30、然而，上面的特征a)、b)和c)可彼此独立实现。

31、在本发明的进一步有利实施例中，集成磁性组件包括第二滤波电感器，其包括布置在磁芯元件的至少一个腿上的第二滤波绕组。

32、通过使用第二滤波电感器，集成磁性组件的性能可进一步增加，特别可实现在输出处的更好性能的整流器拓扑。

33、在集成磁性组件的进一步优选实施例中，第二滤波芯元件堆叠在第一滤波芯元件上，或在第二变压器芯元件的与第一变压器芯元件相对的侧上。第二滤波芯元件和相邻磁芯元件形成至少一个第二滤波绕组窗，以用于接收第二变压器绕组的匝。此外，第二滤波空隙提供在所述滤波芯元件和相邻芯元件之间的磁通路径中。

34、通过将滤波绕组和空隙分布在两个滤波芯元件上，弥散场且因此损耗进一步降低。该实施例的进一步优点在于集成磁性组件将具有改进瞬态响应。

35、在进一步优先的实施例中，集成磁性组件包括正好两个滤波芯元件。

36、在将第二滤波芯元件堆叠在第一滤波芯元件上的情况下，第一滤波绕组和第二滤波绕组之间的电连接变得较短。该布置简化电路的模块化设计和组装。特别有利的是，如果两个电路板用于连接绕组：第一电路板用于连接较高电流变压器绕组，且第二电路板用于连接滤波绕组。

37、另一方面，当将第二滤波芯元件布置在第二变压器芯元件的侧上时，可实现对称布置，从而允许较高电流变压器绕组和滤波绕组之间的较短连接。对称布置对于磁路中的磁通分布也有利。故i平方r(铜)损耗以及芯(铁)损耗可降低。

38、在另一优选实施例中，变压器芯元件和滤波芯元件为腿芯元件，其中变压器芯元件以其腿彼此邻接。这里，第一滤波芯元件优选以其腿邻接第一变压器芯元件的凸缘，而第二滤波芯元件优选以其腿邻接第二变压器芯元件的凸缘或第二滤波芯元件的凸缘。该布置是优选的，由于其允许最小数量的芯元件的使用以及通过磨削芯元件的腿而简单实现空隙。

39、备选地，单磁芯结构可包括腿芯元件和i芯。然而，通过仅使用腿芯元件，空隙可布置成更朝向磁芯结构的内侧，其表示较低电磁干扰。所以变压器空隙可布置在相对的变压器芯元件的腿之间。滤波空隙也可朝相邻变压器芯元件和/或相邻滤波芯元件的凸缘布置。因此，空隙更定向成朝向磁芯结构的中心。

40、在另一优选实施例中，多腿芯元件是u形芯。

41、u形芯是标准化磁芯，其为u形或c形的。在本技术的上下文下，术语u形芯还包括ur形芯或类似芯。在使用u形芯时，可实现非常简单且紧凑的芯结构，其中所要求的芯材料的量被最小化。使用标准化元件降低集成磁性组件的成本。如果要求绕组电感器的高总截面面积且因此大绕组窗，则作为u形芯的两腿芯元件是尤其有利的，由于对于u形芯，芯材料和窗绕组大小之间的比率是最优的。

42、线性堆叠的u形芯的腿构建第一排和第二排腿。绕组优选布置在第一排腿或第二排腿上。通过将绕组安装在同一排中，包括沿边缘缠绕的绕组部分的绕组的安装变得简单且可实现较紧凑集成的磁性组件。优选地，变压器绕组串联布置在同一腿上，以改进耦合。

43、在另一优选实施例中，其中磁芯元件是三腿芯元件，其包括内腿和两个外腿。至少一个三腿芯元件与第二个三腿芯元件一起形成第一变压器绕组窗和第二变压器绕组窗，以用于接收变压器绕组的匝。集成磁性组件的绕组优选布置在内腿上。

44、三腿芯元件可为标准化e形芯元件，其包括e形、er形、efd形、etd形、pq形、pm形、或rm形芯或类似三腿芯元件。使用标准化元件降低集成磁性组件的成本。不同e形芯元件在其几何形状方面不同。e形芯具有最简单几何形状，其凸缘和其腿具有矩形截面。er形芯是类似的，但其腿包括圆形截面。etd形芯还具有圆形内腿，但其外腿具有凹入表面，其朝内腿定向。efd形(经济扁平设计)芯具有扁平设计，其腿具有基本上矩形截面，且其内腿具有特别扁平形状。pq形、rm形和pm形芯是所谓的罐芯形芯。它们包括具有圆形内腿和凸缘的强烈优化几何形状，其被形成为至少部分地包绕和遮蔽绕组。

45、通过将绕组布置在内腿上，磁通泄露且因此损耗和电磁干扰降低。如果所有绕组布置在内腿中，则组装也简化，其中内腿优选沿公共轴线布置成排。也可能将绕组布置在两个外腿上，或在外腿和内腿上。

46、然而，通过将绕组布置在同一排中，包括沿边缘缠绕的绕组部分的绕组的安装变得简单且可实现较紧凑集成的磁性组件。

47、在另外优选实施例中，第一滤波空隙分成第一部分和第二部分，其中第一滤波空隙部分的第一部分布置在第一滤波芯元件的外腿中的一个和第一变压器芯元件的凸缘之间，且其中第一滤波空隙的第二部分布置在第一变压器芯元件的凸缘和第一滤波芯元件的其他外腿之间。

48、更优选的是，当存在第二滤波芯元件的情况下，第二滤波空隙分成第一部分和第二部分，其中第二滤波空隙的第一部分布置在第二滤波芯元件的外腿中的一个和第一变压器芯元件或第一滤波芯元件的凸缘之间。第二滤波空隙的第二部分布置在第二滤波芯元件的其他外腿和第一滤波芯元件或第二变压器芯元件的凸缘之间。

49、当重要量的能量必须存储在滤波空隙中和/或如果高量的功率必须在集成磁性组件的隔离变压器上传输，则将第一滤波空隙和/或第二滤波空隙分布在两个空气间隙部分上是尤其有利的。将存储的磁能分布在两个空隙部分上相比于具有双倍长度的单空隙降低了总空气间隙散射。此外，通过将空隙部分布置在外腿和相应凸缘之间，而滤波绕组布置在内腿上，空隙和滤波绕组之间的距离增加且空隙损耗降低。

50、然而，将空隙布置在内腿上降低集成磁性组件的电磁干扰。

51、在本发明的具体实施例中，第一滤波芯元件是具有单内腿的腿芯元件，第一滤波绕组布置在所述单内腿上，其在与第一变压器芯元件的内腿相对的侧上邻接第一变压器芯的凸缘。

52、此外，在进一步优选的实施例中，其中存在第二滤波芯元件，第二滤波芯元件是具有单内腿的腿芯元件，第二滤波绕组布置在所述单内腿上。单内腿在与第二变压器芯元件的内腿或第一滤波芯元件的凸缘相对的侧上、在与第一滤波芯元件的侧上邻接第二变压器芯的凸缘。

53、由第一滤波绕组生成的磁通使其前向路径穿过第一滤波芯元件的单内腿以及第一滤波芯元件和第一变压器芯元件的凸缘。第一滤波空隙布置在那些凸缘之间，其中空隙组成磁通的返回路径。

54、在优选实施例中，单内腿朝凸缘的中心布置，且第一滤波空隙分成布置在单腿的两侧上的两个空隙部分。

55、凸缘之间的空间不仅限定第一滤波空隙/第二滤波空隙，其还组成用于接收第一滤波绕组匝/第二滤波绕组匝的空间，且因此在本技术的上下文下被认为是绕组窗，但使窗的侧打开。

56、从一个凸缘达到相邻凸缘的滤波空隙还可被认为特殊情况，其中腿被缩短至零长度。尽管开口限定相应空隙，但变压器绕组窗和/或滤波绕组窗还被认为是窗。

57、在优选实施例中，两个凸缘之间的空间至少部分填充有低磁导材料，其机械地闭合绕组窗，但留下用于滤波绕组窗的空间。这允许增加集成磁性组件的机械稳定性。

58、通过此布置，大量能量可存储在磁路中，且切换模式功率转换器的每个循环传输，从而导致高功率传输速率，尤其与沿边缘绕组部分的使用组合时。

59、在特别有利实施例中，较高电流变压器绕组和/或滤波绕组适于大于10 a、优选大于20a或大于30a(rms)的操作电流。

60、沿边缘绕组特别适于那些操作电流，因为可实现绕组窗的高填充因子。还可能的是，使用沿边缘缠绕的绕组部分以用于较小电流，然而沿边缘缠绕的绕组部分对于优选操作电流尤其有利。当导体的截面减小时，通过使用沿边缘绕组的填充因子的改进降低，因为导体的隔离材料相对于导体面积的分数增加。

61、特别优选的是，如果隔离变压器的较高电流变压器绕组包括至少第二沿边缘缠绕的绕组部分，则较高电流变压器绕组的沿边缘缠绕的绕组部分、较低电流变压器绕组和/或较低电流变压器绕组的另外绕组部分沿两个变压器芯元件的腿以交错方式布置。

62、通过该优选布置，较低电流变压器绕组和较高电流变压器绕组之间的耦合可增加，且泄露磁通降低。

63、备选地，通过使较高电流变压器绕组的沿边缘缠绕的绕组部分与较低电流变压器绕组的绕组部分交替，沿边缘绕组可以以同心方式布置。

64、在进一步优选实施例中，集成磁性组件包括至少第二沿边缘缠绕的绕组部分，其与较高电流变压器绕组或一个滤波绕组的沿边缘缠绕的绕组部分并联连接，以便使集成磁性组件根据所要求操作电流而缩放。

65、通过增加并联连接的较高电流变压器绕组的沿边缘缠绕的绕组部分的数量，这允许将变压器绕组和/或滤波绕组缩放至特定操作电流，例如10a、20a或30a(rms)的操作电流。

66、在其他情况下，可能有利的是将较高电流变压器绕组的绕组部分串联连接例如如果电压比率必须被适应的话。

67、进一步优选的是，较低电流变压器绕组集成在印刷电路板中。

68、通过将较低电流变压器绕组集成在印刷电路板中，集成磁芯元件的组装简化且较好适于自动组装过程。通过集成较低电流变压器绕组的印刷电路板以及较高电流变压器绕组的沿边缘缠绕的绕组部分的组合，隔离变压器的绕组长度可保持非常短。如两者，较高电流变压器绕组的沿边缘缠绕的绕组部分以及带有较低电流变压器绕组的印刷电路板以平表面邻接彼此，可实现较高电流变压器绕组和/或绕组(部分)和较低电流变压器绕组之间的增加的耦合。因此杂散损耗可降低。如果较低电流变压器绕组包括多于一个绕组部分，则绕组部分可能集成在多于一个印刷电路板中，其中印刷电路板和较高电流变压器绕组部分可以交错方式布置。

69、在进一步优选实施例中，滤波空隙中的至少一个具有某个长度，其为通过由所述滤波空隙形成的磁通路径磁性互联的滤波芯元件的凸缘和磁芯元件的凸缘之间的距离的长度的至少10%、更优选至少30%、50%、75%或100%。

70、通过增加滤波空隙的长度，集成磁性组件的传输功率可增加，而不进一步增加磁性组件的操作电流。由于较大空隙可存储比较小空隙更多的能量，每操作循环周期可传输更多能量。

71、集成磁性组件的进一步优选实施例特别适于与电流倍增整流器一起使用。该实施例包括两个磁芯元件，其中两个磁芯元件的腿形成至少三个相邻绕组窗，其中较高电流变压器绕组的匝布置在腿中的至少一个上，较低电流变压器绕组的匝布置在腿中的至少一个上，且滤波绕组的匝布置在至少一个其他腿上。

72、由于其仅要求两个磁芯元件，所以该实施例组装特别简单。通过使用沿边缘缠绕的绕组部分，甚至自动组装是可能的。此外，该集成磁性组件还在单集成磁性组件中实现三个独立磁通环路。

73、优选地，绕组中的各个可布置在多于一个腿上。绕组可例如布置在两个邻接腿上，其在两个磁芯元件之间限定磁通路径。还优选的是，绕组部分例如优选较高电流变压器绕组的沿边缘缠绕的绕组部分布置在两个邻接的腿部上，从而在两个磁芯元件之间限定磁通路径。进一步优选的是，较高电流变压器绕组包括第二沿边缘缠绕的绕组部分，其中第一沿边缘缠绕的绕组部分布置在至少一个腿(其布置在第一磁芯元件和第二磁芯元件之间的第一磁通路径中)上，且第二沿边缘缠绕的绕组部分布置在至少一个腿(其在第一磁芯元件和第二磁芯元件之间的第二磁通路径中)上。较低电流变压器绕组还优选包括第一绕组部分和第二绕组部分。这里优选的是，第一绕组部分布置在至少一个腿(其布置在第一磁芯元件和第二磁芯元件之间的第一磁通路径中)上，且第二绕组部分布置在至少一个腿(其在第一磁芯元件和第二磁芯元件之间的第二磁通路径中)上。第一滤波绕组优选布置在至少一个腿上，其布置在第一磁芯元件和第二磁芯元件之间的第三磁通路径中。集成磁性组件还包括第二滤波电感器，其具有第二滤波绕组，第二滤波绕组优选布置在至少一个腿(其布置在第一磁芯元件和第二磁芯元件之间的第四磁通路径中)上。

74、在优选实施例中，两个集成磁性组件中的至少一个包括第一内腿和第二内腿以及第一外腿和第二外腿。

75、优选地，腿在凸缘的一侧上平行布置，内腿和凸缘形成变压器绕组窗，第一外腿、其相邻第一内腿和凸缘形成第一滤波绕组窗，第二外腿、其相邻第二内腿和凸缘形成第二滤波绕组窗。

76、有利地，隔离变压器包括第二较低电流变压器绕组和第二较高电流变压器绕组，且集成磁性组件还包括具有第二滤波绕组的第二滤波电感器。这里优选的是，较低电流变压器绕组和较高电流变压器绕组布置在内腿上，且滤波绕组在磁芯结构的外腿上。

77、因此，变压器绕组窗接收较低电流变压器绕组和较高电流变压器绕组的匝，第一滤波绕组窗接收第一滤波绕组以及较低电流变压器绕组和较高电流变压器绕组的匝，且第二滤波绕组窗接收第二滤波绕组以及较低电流变压器绕组和较高电流变压器绕组的匝。这意味着，较低电流变压器绕组和较高电流变压器绕组以如下的方式被布置：其匝经过变压器绕组窗，而第一滤波绕组布置成其匝经过第一滤波绕组窗，且第二滤波绕组布置成其匝经过第二滤波绕组窗。

78、在本发明的进一步优选实施例中，集成磁性组件包括电路板，其中所述沿边缘缠绕的绕组部分中的至少一个具有在同一方向上定向且安装至电路板的第一端和第二端。

79、通过使第一端和第二端指向同一方向，电路和沿边缘缠绕的绕组部分可高效地连接至电路板。

80、备选地，可能的是，将沿边缘缠绕的绕组部分的端在不同、非平行方向上，例如在相对方向上布置。此布置在某些应用中可能有利，例如如果绕组部分的两个端要连接至不同电路板。

81、有利地，电路板将较高电流变压器绕组电连接至滤波绕组。

82、通过使用电路板例如印刷电路板来将变压器绕组连接至滤波绕组和/或多个绕组，不要求附加引线导体，但沿边缘缠绕的绕组部分可直接连接至电路板。因此，不要求附加焊接点，其导致传导损耗的降低。结果，热产生也降低。这允许组件的更紧凑设计。

83、另外，组装被简化，因为相应沿边缘缠绕的绕组部分和电路板可预组装至一个或多个沿边缘缠绕的绕组模块，因此简化生产和生产的后勤。此外，这样的沿边缘缠绕的绕组模块(包括沿边缘缠绕的绕组部分和电路)的生产特别适于自动生产。那些沿边缘缠绕的绕组模块可与磁芯结构组装为整体。

84、在本发明的另一优选实施例中，集成磁性组件包括整流电路，整流电路包括至少两个整流元件，特别是同步整流器，其中整流元件安装在电路板上，电路板将整流元件连接至变压器的较高电流变压器绕组且连接至第一滤波绕组。

85、通过将整流组件集成在电路板中，连接点的数量以及还有铜损耗可进一步降低。该组装进一步简化。如果要求较高电流，多个整流器可在集成电路板上并联连接，以增加电路的最大电流。

86、备选地，整流器组件中的至少一个还可集成在附加的电路板中。如果要求大量的整流元件，则这可能是有利的。

87、特别优选的是，整流元件是表面安装的。整流元件优选为同步整流器。

88、通过表面安装整流元件，所要求的空间减少且可获得较高功率密度。生产成本也降低，因为可实现高度自动化。

89、同步整流器是主动控制开关。那些开关例如包括金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)和双极结晶体管(bjt)。同步整流器允许改进整流效率。由于它们具有低开启阻抗，它们相对于普通半导体二极管显著降低欧姆电阻，特别在存在高电流时。此外，它们避免由半导体二极管在传导状态中表现出的电压降低，其对于硅二极管通常为0.7 v和/或对于锗二极管通常为0.3 v。

90、对于非常高电流，同步整流器的电压降低可能超过无源整流器的电压降低。在此情况下，可能优选的是使用整流器，例如二极管。特别地，肖特基二极管可被使用而不是标准二极管，因为它们表现甚至低于0.2 v的电压降低

91、备选地，可使用整流元件的通孔安装。如果要求例如热沉整流元件，则这是有利的。

92、在进一步优选的实施例中，电路板提供有矩形通孔以用于安装沿边缘缠绕的绕组部分，沿边缘缠绕的绕组部分适于机械地支撑单磁芯结构

93、通过此实施例，可能利用沿边缘绕组的机械稳定性。由于集成磁性组件借助于至少一个电路板支撑，故附加机械支撑可忽略且组装可非常简化。这还暗示，集成磁性组件的大小和/或重量可进一步降低。

94、在某些情况下，然而，可能优选的是具有附加机械支撑，例如以进一步增加机械稳定性，或如果已经存在或预期本体壳。在一些情况下，可能有利的是，在电路板中避免通孔，例如以进一步降低成本或使集成磁性组件适于某些组装技术。

95、特别优选的是，整流电路是电流倍增器。

96、电流倍增电路（current doubler rectifier）是全波整流器电流，其在要求高输出电流时特别有利。较高电流变压器绕组，在该情况下变压器的次级绕组，仅必须承载输出电流的大约一半。该允许降低铜损耗。另外，仅要求两个整流元件，且不需要次级侧上的中心抽头。热也分布在第一滤波绕组和第二滤波绕组上。此外，相比于全波中心抽头整流器，可能在变压器匝中具有较高分辨率，因为中心抽头整流器的两个次级绕组在电流倍增应用中替代为单次级绕组。通常，在输出处还需要较低平滑电容，因为对于滤波整流器需要电感。

97、备选地，整流电路可为中心抽头整流器。中心抽头整流器还使用两个整流元件，其中仅一个整流元件在电流路径中引起电压降低，且因此还适于高电流应用。通常，其比电流倍增整流器需要较高较低输出电感，且仅需要单滤波绕组，其然而优选分成两部分。

98、在某些应用中，特别如果输出电压具有某些电压水平和功率损耗，整流元件的适当电压降低不是主要的，全波桥式整流器电路也可能有利地使用。

99、在进一步优选的实施例中，集成磁性组件适于与电压倍增整流电路一起使用。这里，较高电流变压器绕组在隔离变压器的初级侧上，而较低电流变压器绕组在隔离变压器的次级侧上。集成磁性组件还可包括电压倍增整流电路的整流元件和/或电容元件。那些整流元件连接至隔离变压器的次级侧，而滤波绕组适于连接至隔离变压器的初级侧，相应地至包括较高电流变压器绕组的变压器的侧。集成磁性组件还可包括电路板，其将较高电流变压器绕组连接至少第一滤波绕组。

100、根据前述权利要求中任一项所述的集成磁性组件，其中，沿边缘缠绕的绕组部分从上釉平线缠绕，和/或其中较低电流变压器绕组包括三重绝缘线。

101、通过使用三重绝缘线和上釉平线，在初级变压器绕组和次级变压器绕组之间和/或较高电流变压器绕组和较低电流变压器绕组之间不需要进一步隔离层。组装可因此布置成与彼此直接接触，这降低磁通泄露，且导致更紧凑且更高效设计。

102、备选地，附加隔离层可布置在较高电流变压器绕组和较低电流变压器绕组的绕组部分之间。隔离层通常包括隔离材料，或可包括机械间隔件。在该情况下，可使用简单双层隔离，以用于较低电流变压器绕组。

103、本发明还涉及一种切换模式功率转换器，尤其是切换模式dc-dc功率转换器，其包括根据描述中提到的实施例中的任何的集成磁性组件。

104、切换模式功率转换器继承上文提到的集成磁性组件的所有优点。集成磁性组件对于开关模式dc-dc转换器、或相应地包括开关dc-dc模式功率转换器级的ac-dc转换器特别有利。

105、其他有利实施例和特征组合来自下面详细描述和权利要求整体。