一种分数匝结构磁集成变压器装置的制作方法

本技术涉及变压器，具体为一种分数匝结构磁集成变压器装置。

背景技术：

1、随着电力电子技术的飞速发展，开关电源正朝着高频化、高功率密度和高效率的方向不断演进。特别是在数据中心、人工智能计算集群和5g通信基站等领域，对大电流、低电压的电源需求日益迫切。在这类应用中，变压器的次级绕组往往需要承载数百安培甚至更高的电流，传统的多匝绕组结构由于存在集肤效应和邻近效应，会导致严重的铜损和热管理问题，成为提升电源效率和功率密度的主要瓶颈。

2、目前，主流的大电流解决方案主要采用以下两种方式：一是采用传统的多匝绕组变压器搭配外部分立谐振电感的方案，但这种方案存在体积庞大、寄生参数多、生产效率低等固有缺陷；二是采用分数匝绕组结构变压器，虽然有效降低了绕组损耗，但仍需外接谐振电感，无法实现真正的高密度集成。现有的磁集成技术大多集中于将多个磁性元件集成在一个磁芯上，但针对分数匝绕组结构的谐振电感集成方案仍存在技术空白

3、在实际应用中，分数匝绕组变压器虽然大幅提高了电流承载能力，但由于其特殊的磁路结构，使得谐振电感的集成面临重大挑战。传统集成方法往往会导致漏感值不可控、磁通分布不均、绕组工艺复杂等问题，严重影响电源的稳定性和可靠性。此外，现有设计难以同时满足全波整流和全桥整流等不同拓扑结构的应用需求，缺乏足够的灵活性和适应性。

4、因此，迫切需要一种创新的磁集成解决方案，能够在保持分数匝绕组大电流优势的前提下，实现谐振电感的高效集成，同时保证参数的可控性和制造的可行性。这样的解决方案将显著提升大电流电源的功率密度和转换效率，满足新一代电子设备对电源系统提出的更高要求。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种分数匝结构磁集成变压器装置，能够在分数匝结构绕组下，旨在解决现有大电流电源中变压器与谐振电感受分立结构限制而导致功率密度低、体积庞大的技术问题。该装置通过创新的磁芯结构与绕组设计，成功将谐振电感与变压器功能集成于单一磁性元件中。具体而言，装置采用复合磁芯设计，包含对称分布的三磁柱变压器磁芯和垂直对称分布的漏感磁芯。初级绕组绕制于中心磁柱，其引出方式可根据漏感需求灵活配置：从漏感磁芯单侧引出可获得较小漏感，从两侧对称引出则可显著增大漏感值。次级绕组采用四个分数匝线圈并联结构，既可配置为中心抽头模式适用于全波整流电路，也可配置为非中心抽头模式适用于全桥整流电路，极大提高了电流承载能力，满足低压大电流应用需求。

2、装置包括集成谐振电感和变压器的变压器装置。变压器初级采用多匝结构，次级采用分数匝结构，同时集成了谐振电感和变压器的变压器装置。一种分数匝结构磁集成变压器装置，包括：

3、变压器磁芯、漏感磁芯、初级绕组和次级绕组；

4、变压器磁芯，包括第一磁柱、第二磁柱、第三磁柱，其中第二磁柱和第三磁柱相对第一磁柱对称分布，第一磁柱居正中间；

5、漏感磁芯，包括第四磁柱、第五磁柱，空间上相对于第一磁柱对称分布，分布方向垂直于第二磁柱、第三磁柱分布方向；

6、初级绕组，初级绕组绕制在第一磁柱表面，初级绕组的两个线圈端子应居于变压器初级侧，可从漏感磁柱（包括第四磁柱、第五磁柱）单侧绕出，也可从两侧绕出。绕出方法为，若需增加漏感，则选择从两侧绕出，否则，单侧绕出。

7、次级绕组，次级绕组包含了四个二分之一分数匝的线圈，也可采用其他分数匝结构（如三分之一，四分之一分数匝等），若次级考虑为中心抽头变压器，则每两个二分之一分数匝的线圈构成一个磁回路，该两个分数匝线圈需分布在第一磁柱两边，在电路上表现为并联输出，有两个分数匝有输出电流时，另外两个分数匝无电流；若考虑为非中心抽头变压器，则四个分数匝的线圈构成一个磁回路，在电路上表现为并联输出，以增大输出电流。

8、磁芯空间气隙，变压器和漏感磁芯可设定一定空间气隙，在满足所设定磁芯的最大磁感应强度下，调整变压器的励磁电感值和漏感值。

9、变压器可满足扁平化设计，可满足低压大电流的开关电源设计要求。

10、相对于现有技术，本实用新型的有益效果是：本实用提出的一种分数匝结构磁集成变压器装置，在次级侧采用分数匝式绕组结构，以增大次级侧输出电流，同时在该装置内集成了漏感磁芯，因此可以在一个变压器装置内实现变压器和谐振电感的设计，该装置能够适用于大电流应用，增大电源的功率密度，更有利于电源的小型化以及扁平化设计。该装置可以同时适用全波整流和全桥整流电路，可满足不同电源需求。

1.一种分数匝结构磁集成变压器装置，其特征在于，所述装置包括：

2.根据权利要求1所述的一种分数匝结构磁集成变压器装置，其特征在于，其中第二磁柱和第三磁柱相对第一磁柱对称分布，第一磁柱居正中间。

3.根据权利要求1所述的一种分数匝结构磁集成变压器装置，其特征在于，第四磁柱和第五磁柱空间上相对于第一磁柱对称分布，分布方向垂直于第二磁柱、第三磁柱分布方向。

4.根据权利要求1所述的一种分数匝结构磁集成变压器装置，其特征在于，初级绕组的两个线圈端子居于变压器初级侧，从第四磁柱和第五磁柱单侧绕出，或从两侧绕出。

5.根据权利要求1所述的一种分数匝结构磁集成变压器装置，其特征在于，次级绕组的线圈采用三分之一分数匝或四分之一分数匝。

6.根据权利要求1所述的一种分数匝结构磁集成变压器装置，其特征在于，若次级考虑为中心抽头变压器，则每两个二分之一分数匝的线圈构成一个磁回路，该两个分数匝线圈需分布在第一磁柱两边，在电路上表现为并联输出，有两个分数匝有输出电流时，另外两个分数匝无电流。

7.根据权利要求1所述的一种分数匝结构磁集成变压器装置，其特征在于，若次级考虑为非中心抽头变压器，则四个分数匝的线圈构成一个磁回路，在电路上表现为并联输出，以增大输出电流。