具有減小的漏電感的功率轉換器變壓器的制作方法

本申請要求于2015年10月23日提交的美國臨時申請No.62/245,755的權益，該申請的內容通過引用納入本文中。

技術領域

本發明大體上涉及變壓器，更具體地涉及在功率轉換器中使用的變壓器。

背景技術：

電子設備使用電力進行操作。用于電子設備的電源通常使用開關模式功率轉換器來實現高效率、小尺寸和輕重量。反激式轉換器是一種使用變壓器和半導體開關來產生電子設備通常所需的電壓和電流的開關模式功率轉換器。反激式轉換器通常在變壓器的繞組兩端使用箝位電路，以保護開關免受可能由與變壓器相關聯的漏電感產生的過電壓。

在滿足針對高效率和其他規定要求的標準的情況下，箝位電路中部件的減少或消除可以降低開關模式電源的成本。

技術實現要素：

本發明通過提供一種變壓器和包括該變壓器的反激式功率轉換器來解決上述問題至少之一。

一方面，本發明提供一種在功率轉換器中使用的變壓器，包括：

第一繞組，所述第一繞組包括圍繞磁芯纏繞的多個層；第一排斥繞組，所述第一排斥繞組形成第一排斥繞組層，其中，所述第一繞組的所述多個層中的第一部分比所述第一排斥繞組層更靠近所述磁芯的中心纏繞；以及

第二排斥繞組，所述第二排斥繞組圍繞所述磁芯纏繞，形成第二排斥繞組層，其中，所述第一排斥繞組和所述第二排斥繞組具有圍繞所述磁芯的相同數量的匝，其中，所述第一繞組的所述多個層中的第二部分圍繞所述磁芯纏繞在所述第一排斥繞組層與所述第二排斥繞組層之間。

另一方面，本發明提供一種反激式功率轉換器，包括：

耦合在所述功率轉換器的輸入與所述功率轉換器的輸出之間的變壓器，所述變壓器包括：

初級繞組，所述初級繞組包括圍繞磁芯纏繞的多個層；

第一排斥繞組，所述第一排斥繞組圍繞所述磁芯纏繞、形成第一排斥繞組層，其中，所述初級繞組的所述多個層中的第一部分比所述第一排斥繞組層更靠近所述磁芯的中心纏繞；和

第二排斥繞組，所述第二排斥繞組圍繞所述磁芯纏繞、形成第二排斥繞組層，其中，所述第一排斥繞組和所述第二排斥繞組具有圍繞所述磁芯的相同數量的匝，其中，所述初級繞組的所述多個層中的第二部分圍繞所述磁芯纏繞在所述第一排斥繞組層與所述第二排斥繞組層之間，其中，所述第一排斥繞組和所述第二排斥繞組減小漏電感，其中，所述第一排斥繞組和所述第二排斥繞組并聯地耦合以提供第一次級繞組和第二次級繞組，所述第一次級繞組和第二次級繞組被耦合以向耦合至所述功率轉換器的所述輸出的負載提供功率；

功率開關，所述功率開關耦合至所述初級繞組和所述功率轉換器的輸入；以及

控制器，所述控制器被耦合成：響應于表示所述功率轉換器的所述輸出的反饋信號生成用以控制所述功率開關的切換的驅動信號，以調節從所述功率轉換器的輸入到所述功率轉換器的所述輸出的能量傳遞。

附圖說明

參照以下附圖描述本發明的非限制性和非窮舉性實施方案，其中除非另有說明，否則相同的附圖標記在各個視圖中指代相同的部分。

圖1是示出具有根據本發明的教導的包括一對排斥繞組(exclusionary windings)的變壓器的電源的示意圖。

圖2A是根據本發明的教導的變壓器的示出一對排斥繞組的示意圖。

圖2B是根據本發明的教導的、表示在圖2A的示意圖中的變壓器的截面圖，該截面圖示出了一對排斥繞組。

圖3A是示出根據本發明的教導的、也作為兩個次級繞組的一對排斥繞組的示意圖。

圖3B是根據本發明的教導的、表示在圖3A的示意圖中的變壓器的截面圖。

圖4A是根據本發明的教導的變壓器的示意圖，該示意圖示出初級繞組、偏置繞組以及也作為次級繞組的一對排斥繞組。

圖4B是根據本發明的教導的、表示在圖4A的示意圖中的變壓器的截面圖。

圖5A是根據本發明的教導的變壓器的截面圖，該截面圖示出具有z型纏繞層的初級繞組、偏置繞組以及示為兩個次級繞組的一對排斥繞組。

圖5B是根據本發明的教導的變壓器的截面圖，該截面圖示出具有c型纏繞層的初級繞組、偏置繞組以及示為兩個次級繞組的一對排斥繞組。

圖6A是根據本發明的教導的變壓器的截面圖，該截面圖示出初級繞組、第一次級繞組、偏置繞組和第二次級繞組。

圖6B是根據本發明的教導的變壓器的截面圖，該截面圖示出第一次級繞組、初級繞組、偏置繞組和第二次級繞組。

圖6C是根據本發明的教導的變壓器的截面圖，該截面圖示出初級繞組、第一次級繞組、偏置繞組和第二次級繞組。

圖6D是根據本發明的教導的變壓器的截面圖，該截面圖示出第一次級繞組、初級繞組、第一偏置繞組、第二偏置繞組和第二次級繞組。

圖7是示出根據本發明的教導的具有被示為兩個次級繞組的一對排斥繞組的電源的示意圖。

在附圖的全部若干視圖中，相應的附圖標記指示相應的部件。本領域技術人員將理解的是，附圖中的元件是為了簡化和清楚而示出的，并且不一定按比例繪制。例如，附圖中的一些元件的尺寸可能會相對于其他元件被放大以幫助提高對本發明的各實施方案的理解。而且，在商業上可行的實施方案中有用或必需的那些常見但公知的元件通常未被描繪，以便較少地妨礙對本發明的這些實施方案的觀察。

具體實施方式

本文描述了可以包括在功率轉換器中的具有一對排斥繞組的變壓器的實施例。在下面的描述中，闡述了許多具體細節以提供對本發明的透徹理解。然而，本領域普通技術人員將明了不必需采用這些具體細節來實施本發明。在其他情況下，沒有詳細描述公知的材料或方法以避免模糊本發明。

貫穿本說明書提及的“一個實施方案”、“實施方案”、“一個實施例”或“實施例”意味著結合該實施方案或實施例描述的具體特征、結構或特性包括在本發明的至少一個實施方案中。因此，貫穿本說明書在各個地方出現的措辭“在一個實施方案中”、“在實施方案中”、“一個實施例”或“實施例”不一定都指代相同的實施方案或實施例。此外，具體的特征、結構或特性可以在一個或多個實施方案或實施例中以任何合適的組合和/或子組合相結合。具體的特征、結構或特性可以包括在提供所描述的功能的集成電路、電子電路、組合邏輯電路或其他合適的部件中。另外，要理解的是，本文提供的附圖是為了向本領域普通技術人員進行說明的目的，并且附圖不一定按比例繪制。

根據本發明的教導的示例變壓器減小了漏電感，使得可以減少或消除電源中的箝位電路。具有減小的漏電感的變壓器可以通過消除箝位電路或通過降低其復雜性來提高效率并降低電源的成本。變壓器為具有至少兩對端子的無源電氣元件，所述無源電氣元件依賴于磁場的特性來確定端子處的電流和電壓之間的關系。變壓器的每個繞組具有對應于一對端子的兩個端部。繞組可以傳導電流并在繞組的端部之間產生電壓。

存儲能量并且還在繞組之間傳遞能量的變壓器有時被稱為耦合電感器。在本公開文本中，術語變壓器包括耦合電感器。所存儲的能量包含在與每個繞組相關聯的電感中。理想變壓器可以將由一個繞組接收到的所有能量傳遞至所有其他的繞組。換言之，理想變壓器的每個繞組完全耦合至所有其他繞組。實際變壓器的缺陷引起繞組之間的不完全耦合，這會阻止將一個繞組接收到的所有能量傳遞至另一繞組。未被傳遞的能量包含在可能與一個或多個繞組相關聯的漏電感內。盡管漏電感中的能量在一些應用中可能是有益的，但在其它應用中，其產生不期望的復雜性，例如過度的電壓偏移或不期望的能量損失。

為了減小漏電感，變壓器可以被構造為使繞組的一部分夾在一對具有相等數量的匝的排斥繞組之間。排斥繞組的端部可以端接，使得離開一個排斥繞組的正端的電流進入另一排斥繞組的正端。排斥繞組中的電流可以對抗排斥繞組之間的磁通量的變化，從而減小與未耦合至其他繞組的能量相關聯的漏電感。在一個這樣的實施例中，具有在排斥繞組之間的一部分的繞組可以是反激式轉換器中的變壓器的初級繞組。在其他實施例中，一對排斥繞組可以不在其間夾入其他繞組的部分。

為了說明，圖1示出了一個示例性電源100。電源100包括能量傳遞元件T1 106，該能量傳遞元件具有初級繞組N_P 104、次級繞組N_S1 108和一對排斥繞組170。初級繞組N_P 104可以被稱為輸入繞組，并且次級繞組N_S1 108可以被稱為輸出繞組。在另一實施例中，多個輸出繞組可以提供單個輸出。

初級繞組N_P 104、次級繞組N_S1 108、第一排斥繞組E₁ 140和第二排斥繞組E₂ 138包括在繞組的一端處的常規點極性標記。點極性示出繞組的端部之間的電壓的極性。所有具有點的端部相對于不具有點的端部具有相同的極性。具有點的端部可以為正或負，這取決于功率開關是接通還是關斷。換言之，當一個繞組的帶點端相對于其無點端為正時，所有其他繞組的帶點端將相對于其無點端為正，并且當一個繞組的帶點端相對于其無點端為負時，所有其他繞組的帶點端將相對于其無點端為負。

電源100還包括整流器、輸出電容器C1 112、感測電路124和控制器128，該整流器為二極管D1 110。輸入電壓V_IN 102耦合至能量傳遞元件T1 106，該能量傳遞元件在初級繞組N_P 104兩端產生初級電壓V_P113。電源100使用能量傳遞元件T1106將能量從初級繞組N_P104傳遞至次級繞組N_S1108。初級繞組N_P104的帶點端還耦合至功率開關S1 134，該功率開關然后進一步耦合至輸入返回111。

能量傳遞元件T1 106的次級繞組N_S1 108的帶點端耦合至整流二極管D1 110的陽極。輸出電流I_O 116被遞送至負載120。整流二極管D1 110的陰極耦合至輸出電容器C1 112的正端子和負載120的正端子。輸出電容器C1 112的負端子、次級繞組N_S1 108的無點端以及負載120的負端子通過作為輸出返回122的公共節點被耦合。

在該實施例中，輸入電壓V_IN 102相對于輸入返回111為正，并且輸出電壓V_O 114相對于輸出返回122為正。圖1的實施例示出了輸入返回111與輸出返回122之間的電流隔離。換言之，施加在輸入返回111與輸出返回122之間的直流電壓將產生基本為零的電流。因此，電耦合至初級繞組N_P 104的電路與電耦合至次級繞組N_S1 108的電路電流隔離。

感測電路124被耦合以感測輸出量U_O 118并且提供反饋信號U_FB 125，該反饋信號U_FB 125表示輸出量U_O 118。反饋信號U_FB 125可以是電壓信號或電流信號。在一個實施例中，感測電路124可以感測來自包括在能量傳遞元件T1 106中的附加繞組的輸出量U_O 118。在另一實施例中，在控制器128與感測電路124之間可以存在電流隔離(未示出)。在又一實施例中，在控制器128內可以存在電流隔離(未示出)。電流隔離可以通過使用諸如光耦合器、電容器或磁耦合部等器件來實現。在又一實施例中，感測電路124可以利用分壓器來感測來自電源100的輸出的輸出量U_O 118。控制器128耦合至感測電路124，并從感測電路124接收反饋信號U_FB 125。控制器128還包括用于接收電流感測信號130的端子和用于提供驅動信號132以切換功率開關S1 134的端子。

另外，驅動信號132可以用于控制各種開關參數。這樣的參數的示例可以包括功率開關S1 134的開關頻率、占空比和開關速度。

功率開關S1 134響應于從控制器128接收的驅動信號132而斷開和閉合。通常理解的是，閉合的開關可以傳導電流并且被認為是接通的，而斷開的開關不能傳導電流并且被認為是關斷的。在圖1的實施例中，功率開關S1 134響應于控制器128控制漏極電流I_D 136以滿足電源100的指定性能。在一些實施方案中，功率開關S1 134可以是晶體管。

一對排斥繞組170包括具有相等數量的匝的第一排斥繞組E₁ 140和第二排斥繞組E₂ 138。該對排斥繞組用于減小能量傳遞元件T1 106的漏電感(圖1中未示出)。

第一排斥繞組E₁ 140產生第一排斥電壓V_E1 172，并在端子162處傳導第一排斥電流I_E1166。第二排斥繞組E₂ 138產生第二排斥電壓V_E2174，并在端子164處傳導第二排斥電流I_E2 168。盡管兩個排斥繞組E₁ 140和E₂ 138具有相同數量的匝，但是排斥電壓V_E1和V_E2通常會不同，這是因為由于稍后將在本公開文本中示出的變壓器的構造，排斥繞組并不包圍相同量的磁通量。兩個電壓只有在均為零時才相同。由排斥繞組E₁ 140包圍的磁通與由排斥繞組E₂ 138包圍的磁通之間的差為漏磁通。要理解的是，漏磁通可以駐留在變壓器內部和外部的其他位置，并且并非與變壓器相關聯的所有漏磁通均必需限制于排斥繞組之間的區域。

由于在圖1的實施例中排斥繞組傳導相同的電流，所以第一排斥電流I_E1 166與第二排斥電流I_E2 168具有相同的幅度和相反的符號。換言之，排斥電壓V_E1 172和V_E2 174的差產生在排斥繞組中流通的電流。在運行中，電流在排斥繞組中流通，使得其減小了排斥繞組之間的漏磁通，從而有效地減小了變壓器中的漏電感。漏極電流I_D 136、排斥電流I_E1 166和排斥電流I_E2 168通常會是脈動電流，而輸出電流I_O 116通常基本上為非脈動電流。

在圖1的實施例中，電阻器R1 142耦合在第一排斥繞組與第二排斥繞組之間，以限制通過這兩個繞組的電流。在一些情況下，電阻器R1 142可以具有零值。當電阻器R1 142的值為零時，電流受排斥繞組的固有電阻(圖1中未示出)限制。通常期望使限制電流的電阻盡可能小，以實現漏電感的最大程度減小，但是在一些實施例中，可以選擇電阻器R1 142以將漏電感調節至期望值。不必使排斥繞組的端子在變壓器外部可接觸。

圖2A是可以在可受益于漏電感減小的任何電源中使用的具有排斥繞組的變壓器的示意圖。一些實施例包括正向轉換器和使用抽頭電感器的轉換器的變型。

包括在圖2A中的能量傳遞元件T1 206具有初級繞組N_P 204、次級繞組N_S1 208和一對排斥繞組270。

該對排斥繞組270包括第一排斥繞組E₁ 240和第二排斥繞組E₂ 238。電阻器R1 242分別通過端子264和262耦合至第一排斥繞組E₁ 240和第二排斥繞組E₂ 238。

圖2B示出了表示在圖2A的示意圖中的變壓器的繞組的截面圖。該截面圖示出了將圍繞具有相對高導磁率的材料芯形成線圈的線匝的布置，其中圖示的底部將最靠近芯。排斥繞組用帶陰影的圓圈標記。圖2B包括繞線架249、一層次級繞組208、一層第一排斥繞組240、一層初級繞組204和一層第二排斥繞組238。要理解的是，不必需使用繞線架將電導體纏繞在磁性材料芯周圍，并且在一些應用中，諸如像使用環形磁芯的那些應用中，線通常纏繞在磁芯上而無需繞線架。絕緣帶層232將每個繞組層分隔開。第一排斥繞組240和第二排斥繞組238以C構型纏繞(c型纏繞)。在圖2B的實施例中，整個初級繞組204夾在第一排斥繞組240與第二排斥繞組238之間。第一排斥繞組和第二排斥繞組分別通過端子264和262耦合至第一電阻器R1 242。

圖3A是包括一對排斥繞組的、提供多種功能的變壓器的示意圖。該對排斥繞組減小了排斥繞組之間的漏磁通，并向圖中未示出的負載提供功率。該對排斥繞組370包括第一次級繞組N_S1 308和第二次級繞組N_S2 309。電阻器R1 342的一端耦合至第一次級繞組N_S1308的帶點端處的端子345，并且電阻器R1 342的另一端耦合至第二次級繞組N_S2309的帶點端處的端子343。在一些實施例中，電阻器R1342可以具有零值。此外，在第二次級繞組N_S2309的無點端處的端子344通過公共節點耦合至在第一次級繞組N_S1308的無點端處的端子351。換言之，圖3A的實施例示出的排斥繞組也是可以向單個輸出提供功率的次級繞組。

圖3B示出了表示在圖3A的示意圖中的變壓器的繞組的截面圖。該截面圖示出了將圍繞具有相對高導磁率的材料芯形成線圈的導線的布置，其中圖示的底部將最靠近芯。排斥繞組被標記為帶陰影的圓圈。圖3B包括繞線架349、一層次級繞組308、一層初級繞組304和一層次級繞組309。絕緣帶層332將每個繞組層分隔開。在圖3B的實施例中，整個初級繞組304夾在第一次級繞組層308與第二次級繞組層309之間。第一次級繞組和第二次級繞組分別通過端子345和343耦合至第一電阻器R1 342。

圖4A是可以在可受益于漏電感減小的任何電源中使用的包括偏置繞組和排斥繞組的變壓器的示意圖。

圖4A中包括了能量傳遞元件T1 406、初級繞組N_P 404、一對排斥繞組470和偏置繞組N_B1 450。偏置繞組N_B1 450包括端子421和423。

該對排斥繞組可以減小排斥繞組之間的漏磁通，并且向圖中未示出的負載提供功率。該對排斥繞組470包括第一次級繞組N_S1 408和第二次級繞組N_S2 409。第二次級繞組N_S2409的端子444通過公共節點耦合至第一次級繞組N_S1 408的端子451。第二次級繞組N_S2 409的端子443通過公共節點耦合至第一次級繞組N_S1 408的端子445。

初級繞組N_P 404包括第一端子403和第二端子407。初級繞組可以包括多個層(N_P1+N_P2+...+N_PL)，其中N_P1是L層中的初始層并且N_PL是L層中的最后一層。在一個實施例中，初級繞組的最后一層纏繞在兩個排斥繞組之間。在該實施例中，兩個排斥繞組為第一次級繞組N_S1 408和第二次級繞組N_S2 409。

圖4B示出了表示在圖4A的示意圖中的變壓器的繞組的截面圖。該截面圖示出了將圍繞具有相對高導磁率的材料芯形成線圈的導線的布置，其中圖示的底部將最靠近芯。圖4B中的實心圓圈表示繞組的帶點端。單個實心圓圈表示繞組的起點。兩個相鄰實心圓圈表示并排的兩股導線(雙線繞組)。雙線繞組通常是自始至終纏繞在一起的一對未絞合的絕緣導線。多線繞組技術可以減小尺寸并且改善在相對高的電流下操作的變壓器的性能。

圖4B包括繞線架449、初級繞組的初始層N_P1 413、初級繞組的第二層N_P2 424、初級繞組的倒數第二層N_P(L-1)426、一層偏置繞組450、兩層第一次級繞組408、初級繞組的最后一層N_PL 412和兩層第二次級繞組409。初級繞組N_P 404的初始層N_P1 413和初級繞組N_P 404的下一層N_P2 424以Z構型纏繞(z型纏繞)。在其他實施例中，初級繞組N_P 404的初始層N_P1 413和下一層N_P2 424可以以C構型纏繞(c型纏繞)。z型纏繞構型可以在需要較低變壓器電容的應用中使用，而c型纏繞可以在用于較簡單的變壓器結構的應用中使用。

在其他實施例中，任何繞組的層均可以相對于同一繞組的相鄰層為c型纏繞或z型纏繞，即使當可能存在不同繞組的一個或多個中間層時也如此。倒數第二個初級繞組層N_P(L-1)426通過端子405耦合至初級繞組的最后一層N_PL 412。在圖4B的實施例中，絕緣帶層432將不同繞組的層分隔開。第一次級繞組408和第二次級繞組409通過端子443、444、445和451耦合。要理解的是，繞組的導體可以不必具有圓形截面，并且繞組層可以不必占據繞線架449的整個寬度。在一些實施例中，繞組層可以具有僅單匝。在一些實施例中，具有矩形截面的導體的單匝可以以在本領域中被稱為箔繞組(有時稱為帶繞組)的構型形成占據繞線架449的整個寬度的繞組層。

圖5A示出了與圖4B類似的變壓器的繞組的截面圖，其中初級繞組總計有三層(L＝3)。該截面圖示出了將圍繞具有相對高導磁率的材料芯形成線圈的線匝的布置，其中圖示的底部將最靠近芯。圖5A包括繞線架549、初級繞組的初始層N_P1 513、初級繞組的第二層N_P(L-1)526、偏置繞組層550、兩層第一次級繞組508、初級繞組的最后一層N_P 512和兩層第二次級繞組509。在該實施例中，初級繞組的最后一層N_P 512夾在第一次級繞組508與第二次級繞組509之間。絕緣帶層532將不同繞組的層分隔開。第一次級繞組和第二次級繞組通過端子543、544、545和551耦合。初級繞組的初始層N_P1 513和初級繞組的下一層N_P(L-1)526為z型纏繞，而初級繞組的最后一層512相對于前一初級層526為c型纏繞。

圖5B示出與圖5A類似的變壓器繞組的截面圖，除了初級繞組的第一層和初級繞組的倒數第二層為c型纏繞。此外，初級繞組的倒數第二層和初級繞組的最后一層為z型纏繞。該截面圖示出了將圍繞具有相對高導磁率的材料芯形成線圈的線匝的布置，其中圖示的底部將最靠近芯。圖5B包括繞線架549、初級繞組的初始層N_P1 513、初級繞組的倒數第二層N_P(L-1)526、偏置繞組層550、兩層第一次級繞組508、初級繞組的最后一層512以及兩層第二次級繞組509。在該實施例中，初級繞組的最后一層512夾在第一次級繞組508與第二次級繞組509之間。絕緣帶層532將不同繞組的層分隔開。第一次級繞組508和第二次級繞組509通過端子543、544、545和551耦合。

圖6A至圖6D是示例變壓器的截面圖，其示出了針對也是次級(輸出)繞組的排斥繞組的放置的不同組合。通常，這些變型通過影響排斥繞組之間的磁場來提供與先前描述的實施例相同的效果。該截面圖示出了將圍繞具有相對高導磁率的材料芯形成線圈的線匝的布置，其中圖示的底部將最靠近芯。

圖6A包括繞線架649、初級繞組的初始層N_P1 613、第一雙層次級繞組N_S1 608、初級繞組的倒數第二層N_P2 624、單層偏置繞組N_B1 650、初級繞組的最后一層N_PL 612以及第二雙層次級繞組N_S2 609。絕緣帶層632將不同繞組的層分隔開。第一雙層次級繞組和第二雙層次級繞組通過端子643、644、645和651耦合。

圖6B包括繞線架649、第一雙層次級繞組N_S1 608、初級繞組的初始層N_P1 613、初級繞組的第二層N_P2 624、單層偏置繞組N_B1 650、初級繞組的最后一層N_PL 612以及第二雙層次級繞組N_S2 609。絕緣帶層632將不同繞組的層分隔開。第一次級繞組和第二次級繞組通過端子643、644、645和651耦合。

圖6C包括繞線架649、初級繞組的初始層N_P1 613、初級繞組的倒數第二層N_P(L-1)626、第一雙層次級繞組N_S1 608、單層偏置繞組N_B1 650、初級繞組的最后一層N_PL 612和第二雙層次級繞組N_S2 609。絕緣帶層632將不同繞組的層分隔開。兩個次級繞組通過端子643、644、645和651耦合。

圖6D包括繞線架649、第一雙層次級繞組N_S1 608、初級繞組的初始層N_P1 613、初級繞組的倒數第二層N_P(L-1)626、單層偏置繞組N_B1 650、初級繞組的最后一層N_PL 612、第二單層偏置繞組N_B2 648和第二雙層次級繞組N_S2609。絕緣帶層632將不同繞組的層分隔開。第一雙層次級繞組和第二雙層次級繞組通過端子643、644、645和651耦合。第一偏置繞組N_B1 650和第二偏置繞組N_B2 648通過端子621、623、628和629耦合。

圖7是示出根據本發明的教導的具有被示為兩個次級繞組的一對排斥繞組的功率轉換器的示意圖。

為了說明，圖7示出了示例電源700。電源700包括能量傳遞元件T1 706，該能量傳遞元件具有初級繞組N_P 704、次級繞組N_S1 708、第二次級繞組N_S2 709、偏置繞組N_B1 750和一對排斥繞組770。初級繞組N_P 704可以被稱為輸入繞組，次級繞組可以被稱為輸出繞組。在該實施例中，多個次級繞組可以提供單個輸出。

所有繞組包括用以表示繞組的端部處的電壓的極性的點標記。所有帶點端相對于無點端具有相同的極性。在圖7中，當節點707相對于節點703為負時，節點711相對于節點715為負，并且節點721相對于節點723為負。類似地，當節點707相對于節點703為正時，節點711相對于節點715為正，并且節點721相對于節點723為正。

電源700還包括整流二極管D1 710、輸出電容器C1 712和控制器728。輸入電壓V_IN702耦合至能量傳遞元件T1 706。電源700使用能量傳遞元件T1 706將能量從初級繞組N_P704傳遞至第一次級繞組N_S1 708和第二次級繞組N_S2 709。初級繞組N_P 704進一步耦合至功率開關S1 734，該功率開關然后進一步耦合至輸入返回711。

能量傳遞元件T1 706的第一次級繞組N_S1 708和第二次級繞組N_S2 709耦合至整流二極管D1 710。在圖7的實施例中，次級繞組N_S1 708和N_S2 709耦合至所述二極管的陽極。輸出電容器C1 712和負載720的正端子通過公共節點耦合。輸出電容器C1 712和負載720的負端子耦合至輸出返回722。次級繞組N_S2 709和N_S1 708的帶點端通過一個公共節點耦合，并且次級繞組N_S2 709和N_S1 708的無點端通過一個不同的公共節點耦合，該不同的公共節點在圖7的實施例中為輸出返回722。

在該實施例中，輸入電壓V_IN 702相對于輸入返回711為正，并且輸出電壓V_O 714相對于輸出返回722為正。圖7的實施例示出了輸入返回711與輸出返回722之間的電流隔離。換言之，施加在輸入返回711與輸出返回722之間的直流電壓將產生基本為零的電流。因此，電耦合至初級繞組N_P 704的電路與電耦合至第一次級繞組N_S1 708和第二次級繞組N_S2 709的電路電流隔離。

偏置繞組N_B1 750耦合至電阻器R2 752和電阻器R3754以及偏置返回767。在所示出的實施例中，電阻器R3754上的反饋電壓V_FB 756用作反饋信號U_FB 725，并且由控制器728接收。控制器728還包括用于接收電流感測信號730的端子和用于向功率開關S1 734提供驅動信號732的端子。

另外，驅動信號732可以用于控制各種開關參數。這樣的參數的示例可以包括功率開關S1 734的開關頻率、占空比和開關速度。

功率開關S1 734響應于從控制器728接收的驅動信號732而斷開和閉合。通常理解的是，閉合的開關可以傳導電流并且被認為是接通的，而斷開的開關不能傳導電流并且被認為是關斷的。在圖7的實施例中，功率開關S1 734響應于控制器728控制漏極電流I_D 736以滿足電源700的指定性能。在一些實施方案中，功率開關S1 734可以是晶體管。

在操作中，當耦合至第一次級繞組和第二次級繞組的輸出整流二極管D1 710導通時，偏置繞組N_B1 750響應于輸出電壓V_O 714產生反饋電壓V_FB 756。反饋電壓和反饋信號表示在開關S1 734的關斷時間的至少一部分期間的輸出電壓V_O 714。在開關S1 734的接通時間期間，偏置繞組響應于輸入電壓V_IN 704產生電壓V_FB 756。電阻器R2 752和R3 754用于按比例減小偏置繞組N_B1 750的電壓。

一對排斥繞組770包括具有相同數量的匝的第一次級繞組N_S1 708和第二次級繞組N_S2 709。該對排斥繞組作用于減小能量傳遞元件T1 706的漏電感(圖7中未示出)并且向負載720提供功率。

第一次級繞組N_S1 708在端子711和715處傳導第一次級電流I_S1 768。第二次級繞組N_S2 709在端子717和719處傳導第二次級電流I_S2 760。待由整流二極管D1 710接收的次級電流之和表示為：

I_S＝I_S1+I_S2 (1)

用于減小第一次級繞組N_S1與第二次級繞組N_S2之間的漏電感的排斥電流可以由以下等式表示：

I_EX＝I_S1-I_S2 (2)

由此產生用于第一次級電流和第二次級電流的兩個線性方程的解：

在操作中，第一次級電流I_S1 768與第二次級電流I_S2 769之間的電流差在第一次級繞組和第二次級繞組中流通，使得其減小了次級繞組之間的漏磁通，從而有效地減小了變壓器中的漏電感，而第一次級電流I_S1 768和第二次級電流I_S2 769之和向負載遞送功率。電流I_D 736、I_S1 768、I_S2 769、I_EX 776和I_S 775通常將是脈動的，而負載電流I_O 720將基本上是非脈動的。要理解的是，當次級繞組的固有電阻相等且可忽略時，上述表達式通常是有效的。

對本發明的所示實施例的上述描述，包括摘要中所描述的內容，并非意在窮舉或限制所公開的確切形式。雖然為了說明的目的在此描述了本發明的具體實施方案和實施例，但是在不脫離本發明的更廣泛的精神和范圍的情況下，各種等同的修改都是可能的。實際上，要理解的是，具體的示例性電壓、電流、頻率、功率范圍值、時間等是用于解釋的目的而提供的，并且根據本發明的教導，其他實施方案和實施例中還可以采用其他值。

根據以上詳細描述，可以對本發明的實施例進行這些修改。在所附權利要求中使用的術語不應被解釋為將本發明限于在說明書和權利要求書中公開的具體實施方案。相反，范圍將完全由所附權利要求來確定，這些權利要求要根據所確立的權利要求解讀原則進行解釋。因此，本說明書和附圖被認為是說明性的而非限制性的。