具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

图1为现有矩阵变压器中的磁芯100，磁芯100包括圆角矩形状的基座101，基座101的四个边角处设置有圆柱状的副边磁柱102，磁芯100还包括覆盖并压接在副边磁柱102上的平板103，平板103的结构与基座101相同。

图2为现有的矩阵变压器上原边绕组300与副边绕组200在磁芯100上的一种绕制路线图，图3为现有的矩阵变压器上原边绕组300与副边绕组200在磁芯100上的另一种绕制路线图，图2与图3中示出了副边磁柱102中的磁路。副边磁柱102的曲面上绕制有副边绕组200，每个副边绕组200的绕制方向均相同。如图3与图4所示，原边绕组300为了保证正确的磁通耦合方向，需要绕过每一个副边磁柱102，原边绕组300走线冗长，且原边绕组300很大一部分走线裸露在基座101与平板103覆盖的区域外，无助于提高矩阵变压器的磁场耦合度，这部分走线也给现有的矩阵变压器带来了额外的导通损耗；其次，需要额外的过孔或埋孔去连接，增加生产成本。

图5为应用了矩阵变压器的电源的电路原理图，图中的同步整流管SR1、同步整流管SR2、同步整流管SR3、同步整流管SR4、同步整流管SR5、同步整流管SR6、同步整流管SR7以及同步整流管SR8连接在副边绕组200上以用于控制副边绕组200所在电路回路的通断状态。同步整流管可采用通态电阻极低的功率MOSFET，同步整流是使用通态电阻极低的功率MOSFET来取代整流二极管以降低整流损耗的技术，它能大幅度提高电源的效率并且不存在由肖特基势垒电压而造成的死区电压。

图6与图7为现有的矩阵变压器工作时副边绕组200的电流流向图。现有矩阵变压器的每个副边绕组200均设有两段串联的分绕组，两段分绕组之间采用上下分层排列，而非两段分绕组的绕匝之间交错层叠分布，使得矩阵变压器在工作时，矩阵变压器内部同时导通或同时不导通的副边绕组200位于同一层。图6中，现有矩阵变压器的副边绕组200将同步整流管SR1、同步整流管SR3、同步整流管SR5以及同步整流管SR7放在上层，同步整流管SR1与同步整流管SR3，同步整流管SR5与同步整流管SR7同时导通，同步整流管SR1与同步整流管SR3的电流流向相反，同步整流管SR5与同步整流管SR7的电流流向相反，根据右手安培定则，相邻副边绕组200上的磁通叠加，电流密度呈现出中间密集、两边稀疏的现象，密集区域的绕匝上电流大、阻抗高，使得副边绕组200的导通损耗也高，此时，导通损耗与邻近效应损耗相关。图7中，现有矩阵变压器的副边绕组200将同步整流管SR2、同步整流管SR4、同步整流管SR6以及同步整流管SR8放在下层，同步整流管SR2、同步整流管SR4、同步整流管SR6以及同步整流管SR8未导通。

实施例一：

一种矩阵变压器，如图8所示，包括磁芯100，磁芯100的外形结构为EI型，磁芯100包括圆角矩形状的基座101、设置在基座101中间部位的原边磁柱104、设置在原边磁柱104周侧的多个副边磁柱102、以及覆盖在原边磁柱104与副边磁柱102上的平板103。基座101也可为圆形等其它形状，原边磁柱104可为长方体、水平截面为椭圆形的圆柱等形状，副边磁柱102可为圆柱体、矩形体等形状。副边磁柱102可位于基座101的边角处以利于缩小矩阵变压器的体积，也可不位于基座101的边角处。副边磁柱102的数量可为奇数或偶数，若为偶数，则矩阵变压器工作时的电流会更均衡。如图9所示，原边磁柱104绕制有原边绕组300，副边磁柱102绕制有副边绕组200，原边绕组300与副边绕组200的绕制方向可相同也可不相同。原边磁柱104与原边绕组300均位于副边磁柱102与副边绕组200基于互感形成的互感区域内，原边绕组300与副边绕组200之间设有重叠区域，重叠区域让原边绕组300与副边绕组200形成强磁场耦合，若没有重叠区域，则原边绕组300与副边绕组200形成弱磁场耦合。最优地，原边绕组300与每个副边绕组200均具有重叠区域，若每个重叠区域相同则矩阵变压器的磁场耦合效果更均衡。多个副边绕组200的结构可相同，也可具有绕匝数量或绕制方向上的不同，本实施例中以多个副边绕组200的结构相同为例，多个副边绕组200的结构相同利于均衡矩阵变压器工作时的电流。本申请中，原边绕组300不需要绕过副边磁柱102，原边绕组300的线路得以大幅缩短，并且原边绕组300的大部分部位被磁芯100包裹，磁场耦合度较高。原边绕组300未遮挡副边绕组200，副边绕组200上不需要额外或异型的绕组抽头或绕组接头，对于与矩阵变压器电连接的电路板，电路板不需要额外设置过孔或埋孔，电路板设计复杂度大大降低，生产工艺复杂度也随之降低，节省生产成本。

图9所示，在本申请此实施方式中，原边磁柱104为长方体，副边磁柱102为圆柱体，多个副边磁柱102在基座101上呈对称分布，副边磁柱102位于基座101侧面靠近其四个顶角处，原边磁柱104长度方向上的两侧各分布有两个副边磁柱102，位于原边磁柱104长度方向的同一侧且相邻的两个副边绕组200同一时刻只导通其中一个，或者，沿原边磁柱104宽度方向排列并相邻的两个副边绕组200同一时刻只导通其中一个，位于原边磁柱104长度方向的同一侧且相邻的两个副边绕组200同一时刻只导通其中一个的电流均衡效果更好。每个副边磁柱102与原边磁柱104之间均具有最短距离尺寸，多个最短距离尺寸之间的离散值小于等于预设的标准离散值，离散值的计算方法可采用方差计算公式，标准离散值为0或大于0的数，标准离散值越小，磁场耦合度越高。最优地，多个最短距离尺寸之间的离散值为0，即多个副边磁柱102至原边磁柱104的最短距离尺寸均相等。多个最短距离尺寸之间离散值最小，磁场耦合度能达到最高，各副边磁柱102上副边绕组200的电流均等即一致性最好。图9中示出了原边磁柱104与副边磁柱102中的磁路。在LLC谐振电路的拓扑结构中，改变原边磁柱104到副边磁柱102的距离，可以调整原边绕组300与副边绕组200的漏感，漏感用作内置谐振电感，以达到LLC谐振电路对谐振频率的要求。

原边绕组300设有一层绕匝或多层绕匝，多层绕匝并联后的导通损耗低于一层绕匝。如图10所示，原边绕组300设有多层并联的绕匝，每层绕匝围着原边磁柱104绕制，副边绕组200的绕匝伸入原边绕组300上相邻绕匝之间的区域，利于减小原边绕组300的导通损耗。原边绕组300的绕匝设置为表面设有绝缘漆的金属箔，金属箔呈扁平状且平铺设置在磁芯100内，金属泊可采用铜箔、银箔或其它金属材质的箔。副边绕组200的绕匝也可设置为表面设有绝缘漆的金属箔。相对于常用作绕匝的漆包线，金属箔利于减小原边绕组300与副边绕组200的导通损耗，副边绕组200伸入原边绕组300还能利于让原边绕组300的磁动势与副边绕组200的磁动势分布得更均匀。

如图11与图12所示，副边绕组200也连接有同步整流管SR1、同步整流管SR2、同步整流管SR3、同步整流管SR4、同步整流管SR5、同步整流管SR6、同步整流管SR7以及同步整流管SR8，并将同步整流管SR1、同步整流管SR4、同步整流管SR5以及同步整流管SR8连接的副边绕组200绕匝放在上层，将同步整流管SR2、同步整流管SR3、同步整流管SR6以及同步整流管SR7连接的副边绕组200绕匝放在下层。在同一时刻的同一层，相邻的两个副边绕组200，只有其中一个副边绕组200是导通的，使得导通状态不同的副边绕组200呈交错排列。

每个副边绕组200中包括串联设置的第一分绕组201与第二分绕组202，第一分绕组201与第二分绕组202绕制在同一副边磁柱102上，第一分绕组201的绕制方向与第二分绕组202的绕制方向可相同也可不相同。同步整流管SR1与同步整流管SR2连接的副边绕组200中，同步整流管SR1与第一分绕组201串联电连接，同步整流管SR2与第二分绕组202串联电连接。

如图10所示，每个副边绕组200中，第一分绕组201与第二分绕组202均设有至少一个绕匝，多层绕匝并联后的导通损耗低于一层绕匝。第一分绕组201和/或第二分绕组202设为一个绕匝时，第一分绕组201的绕匝压在第二分绕组202的绕匝上，即第一分绕组201的绕匝位于第二分绕组202绕匝的上层位置，第二分绕组202的绕匝位于第一分绕组201绕匝的下层位置。第一分绕组201的绕匝与第二分绕组202的绕匝交错层叠设置。第一分绕组201的绕匝与第二分绕组202的绕匝的对应关系可为一个第一分绕组201的绕匝对应一个第二分绕组202的绕匝、一个第一分绕组201的绕匝对应多个第二分绕组202的绕匝、多个第一分绕组201的绕匝对应一个第二分绕组202的绕匝和/或多个第一分绕组201的绕匝对应多个第二分绕组202的绕匝，本实施例中以一个第一分绕组201的绕匝对应一个第二分绕组202的绕匝为例。绕匝交错层叠设置有利于使副边绕组200上的磁动势均匀分布，利于减小副边绕组200的漏感，利于减小副边绕组200的交流电阻。

呈对应关系的位于上层的绕匝与位于下层的绕匝组成一组伸入原边绕组300上相邻绕匝之间的区域，形成重叠区域。若原边绕组300只有一个绕匝，则该绕匝伸入副边绕组200的绕匝之间，形成重叠区域。各绕匝之间均可设置绝缘层，绝缘层可采用绝缘薄膜或者绝缘漆。原边绕组300位于其中间层的绕匝依次贴合，原边绕组300中间层具有贴合的绕匝让矩阵变压器的磁动势呈区段规律变化，贴合的绕匝数量为两匝或大于两匝，以补偿原边绕组300上的磁动势，利于让矩阵变压器的磁动势分布得更均匀。如图10与图13所示，原边绕组300与副边绕组200的绕匝可均采用铜箔，原边绕组300设有六层并联的铜箔，以减小原边绕组300的导通损耗。副边绕组200共设有八层铜箔，八层铜箔中分为四对绕匝，以两层绕匝交错层叠的方式排列。四对绕匝中对应层位置的绕匝并联以降低副边绕组200的阻抗，即四个上层的绕匝相并联，四个下层的绕匝相并联。原边绕组300与副边绕组200总共有十四层铜箔。

矩阵变压器工作时的磁动势分布如图13所示，图中，P代表一个原边绕组300的绕匝，数字代表绕匝的编号。例如，P1代表原边绕组300的第一层绕匝，也是最上层绕匝，原边绕组300有如下绕匝：P1、P2、P3、P4、P5与P6，其中P3与P4贴合且两者之间没有副边绕组200的绕匝伸入。Insulator代表绝缘层，可为绝缘漆涂层、绝缘薄膜或者绝缘板。S代表一个副边绕组200的绕匝，S后第一个数字1代表上层，S后第一个数字2代表下层，S后第二个数字代表组数。例如S11代表副边绕组200的第一组上层绕匝。S21代表副边绕组200的第一组下层绕匝；S14代表副边绕组200的第四组上层绕匝，以此类推。

如图11所示，位于原边磁柱104长度方向的同一侧且相邻的副边绕组200同一时刻只导通一个，虽然原边磁柱104将同时导通的两个副边绕组200隔开了，但是，原边磁柱104的厚度较薄，同时导通的两个副边绕组200直线距离变化不大，同时导通的两个副边绕组200相当于相邻导线的邻近效应，邻近效应损耗只是减弱一些，两个副边绕组200的电流分布依旧不均匀，且集中在中间位置。

如图14所示，第一分绕组201与第二分绕组202之间的连接点为副边绕组200的节点，节点即副边绕组200的中间抽头。位于原边磁柱104长度方向的同一侧且相邻的两副边绕组200之间的节点位于同一层，且位于同一层的节点之间通过邻近效应板203电连接，邻近效应板203电连接在相邻两副边绕组200于同一层位置的绕匝上。图14中，第一分绕组201中的绕匝均并联，第二分绕组202中的绕匝也均并联，因此每个副边绕组200具有多层节点。图14示出的为邻近效应板203电连接在相邻两副边绕组200位于下层位置的绕匝上，而上层位置的绕匝上的节点远离相邻的副边绕组200，此时，邻近效应板203不可电连接在相邻两副边绕组200上层位置的绕匝相靠近的端部之间，不然会使相邻两副边绕组200所连接的多个同步整流管之间短路而影响矩阵变压器的输出电流。

如图15所示，图中为位于原边磁柱104长度方向的同一侧且相邻的两副边绕组200，上层绕匝的节点与下层绕匝的节点均位于相邻两副边绕组200之间。相邻副边绕组200位于上层的绕匝之间以及相邻副边绕组200位于下层的绕匝之间也可均电连接有邻近效应板203，此时，位于上层的邻近效应板203与位于下层的邻近效应板203之间可设置有绝缘的间隔板204，间隔板204可采用绝缘的薄PCB板或者绝缘的软质薄膜，提高相邻最近的邻近效应板203之间电流击穿的难度。

相邻副边绕组200之间的节点位于同一层，且位于同一层的节点与邻近效应板203可采用金属箔焊接也可为一体成型的铜箔。设置邻近效应板203之后，矩阵变压器工作时，电流集中在铜箔表面，但是由于铜箔面积大，电流被平分到电连接的铜箔平面，铜箔温度较低且热量分布平均。邻近效应板203将相邻导线的邻近效应变成相邻平面的邻近效应，电流在邻近效应板203上的集中度更高，邻近效应的面积变大，利于减小邻近效应损耗，甚至达到几乎无邻近效应损耗的效果，降低了副边绕组200的发热量，使得副边绕组200上的温度较低且热量分布均匀。

在磁芯100上磁通分布的角度，本实施例的磁芯100损耗的降低显著。在磁芯100的散热角度，本申请虽然额外增加了原边磁柱104，但是矩阵变压器采用高频的磁芯100，处于高频工作状态时，工作频率可提升到1MHz，磁芯100的损耗低，磁芯100整体的散热效果也得到提升。在磁芯100损耗低以及原边绕组300与副边绕组200的导通损耗低的前提下，极大地减小了矩形变压器的尺寸，提升了矩形变压器的功率密度。

实施例二：

一种矩阵变压器，如图16与图17所示，与实施例一的区别为，基座101的侧边设有多个向外延伸的分座105，分座105均匀地分布于基座101的四周。原边磁柱104设置在基座101上，副边磁柱102设置在分座105上，副边磁柱102均匀地分布于原边磁柱104的四周。原边磁柱104可为圆柱、横截面为腰圆形的柱等形状，原边绕组300绕制于原边磁柱104，副边绕组200绕制于副边磁柱102。平板103覆盖基座101、分座105、原边磁柱104与副边磁柱102，其中，平板103的形状可相同于基座101与分座105的组合结构，利于优化矩阵变压器的体积尺寸。

实施例三：

一种电源，电源的电路中连接有上述实施例中记载的任一矩阵变压器。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。