CN112104202B - 电源模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电源模块，包括第一印刷电路板、第二印刷电路板、磁性组与连接组件。次级侧开关与绕组分别设置于第一印刷电路板上。第二印刷电路板与第一印刷电路板相邻设，初级侧开关设置于第二印刷电路板。磁性组件包含上磁盖、下磁盖以及边柱，边柱位于上磁盖和下磁盖之间，下磁盖设置于第一印刷电路板和第二印刷电路板之间，上磁盖设置于第一印刷电路板的第一面，边柱穿过第一印刷电路板，且与上磁盖及下磁盖扣合，与绕组构成变压器。连接组件设置于第一印刷电路板和第二印刷电路板之间，用以实现二印刷电路板对应电位点的连接。

Description

电源模块

技术领域

本发明公开一种电源模块，尤其涉及一种成本较低、体积较小及功率密度较高的电源模块。

背景技术

在科学技术高速发展的今天，电源模块在电话通信、数据中心、超级计算器等领域得到广泛的使用，而各领域中通常利用电源模块转换所接收的电能，进而提供相关装置运作时所需的电能。通常电源模块中可设置一个变换器电路以转换电能，然为了满足更大输出功率的要求，电源模块实际上更设置相互并联连接的多个变换器电路，以提升电源模块的输出功率。

电源模块的单相的变换器电路包含两个原边绕组、两个副边绕组、两个原边开关、两个副边开关及一个磁性组件，而为了满足更大输出功率的要求，使电源模块需包含两相或两相以上的变换器电路时，电源模块中便至少具有四个原边绕组、四个副边绕组、四个原边开关、四个副边开关及两个磁性组件，然而因电源模块此时需要设置至少两个磁性组件，将使得电源模块的成本上升，此外，因两相或两相以上的变换器电路需利用多个磁性组件来使原边绕组及副边绕组相互耦合，故导致电源模块的体积较大而不利于小型化的趋势，再者，多个磁性组件将占用系统板上的较多空间，使得电源模块的功率密度下降。

因此，如何发展一种成本较低、体积较小及功率密度较高的电源模块，来解决现有技术所面临的问题，实为本领域极需面对的课题。

发明内容

本发明的一目的为提供一种成本较低、体积较小及功率密度较高的电源模块。利用单一磁性组件将第一相变换器电路对应的原边绕组及副边绕组相互耦合，以及第二相变换器电路对应的原边绕组及副边绕组相互耦合，并将四个原边绕组及四个副边绕组分别以磁集成技术形成两个磁集成变压器，达成两相变换器电路共享单一磁性组件的组装结构，有利于相对减小变压器的体积，同时降低成本。另一方面，由于电源模块减小了变压器的体积，故变压器于第一印刷电路板所占用的空间较小，使得第一印刷电路板可设置更多的元器件而提升电源模块的功率密度。此外，本发明更通过将原边开关放置到第二印刷电路板，因此，第一印刷电路板上可以有更多的空间来放置原边绕组和副边绕组，可加宽原边绕组和副边绕组的走线宽度，从而进一步减小变压器的损耗，提升电源模块的功率密度。

为达上述目的，本发明提供一种电源模块，其结构包括第一印刷电路板、第二印刷电路板、磁性组件以及连接组件。第一印刷电路板包含第一面和第二面，其中次级侧开关设置于第一印刷电路板的第一面或第二面，绕组设置于第一印刷电路板。第二印刷电路板包含第一面和第二面，第二印刷电路板的第一面与第一印刷电路板的第二面相邻设，其中初级侧开关设置于第二印刷电路板的第一面。磁性组件包含上磁盖、下磁盖以及边柱，其中边柱位于上磁盖和下磁盖之间，下磁盖设置于第一印刷电路板和第二印刷电路板之间，上磁盖设置于第一印刷电路板的第一面，边柱穿过第一印刷电路板，且与上磁盖及下磁盖扣合，与绕组构成一变压器。连接组件设置于第一印刷电路板和第二印刷电路板之间，用以实现第一印刷电路板的电位点与第二印刷电路板的对应电位点的连接。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的电源模块的组合结构示意图。

图2为图1所示的电源模块的另一视角的组合结构示意图。

图3为图1所示的电源模块的爆炸结构示意图。

图4为图1所示的电源模块的再一视角的爆炸结构示意图。

图5为本发明另一较佳实例的电源模块的爆炸结构示意图。

图6为图1所示的电源模块的一实施例的等效电路图。

图7为图1所示的电源模块的磁性组件扣合时的结构示意图。

图8为图1所示的电源模块的控制器的脉宽控制信号的控制时序图。

图9为图1所示的电源模块的另一实施例的等效电路图。

附图标记如下：

1、1a：电源模块

21：第一相变换器电路

22：第二相变换器电路

T1：原边绕组

T2：副边绕组

TA1：第一原边绕组

TB1：第二原边绕组

M1：第一原边开关

M2：第二原边开关

TA2：第一副边绕组

TB2：第二副边绕组

D1：第一副边开关

D2：第二副边开关

C1、C2、C3、C4：输入电容

C5、C6：隔直电容

Cout1、Cout2：输出电容

TC1：第三原边绕组

TD1：第四原边绕组

M3：第三原边开关

M4：第四原边开关

TC2：第三副边绕组

TD2：第四副边绕组

D3：第三副边开关

D4：第四副边开关

Vin+：正输入端

Vin-：负输入端

Vo+：正输出端

Vo-：负输出端

3：第一印刷电路板

31：第一面

32：第二面

33：第一穿孔

34：第二穿孔

4：第二印刷电路板

41：第一面

42：第二面

5：磁性组件

51：上磁盖

511：第一侧

512：第二侧

52：下磁盖

53：边柱

53a：上边柱

53b：下边柱

531、532、533、534：边柱

54：中柱

54a：上中柱

54b：下中柱

55：气隙

M：原边开关

D：副边开关

6：连接组件

61：第一功率连接器

62：第二功率连接器

61a：第一连接器

61b：第二连接器

62a：第三连接器

62b：第四连接器

63：信号连接器

71：第一焊盘

72：第二焊盘

73：焊孔

8：控制器

PWM1、PWM2、PWM3、PWM4：脉宽控制信号

M5：第五原边开关

M6：第六原边开关

M7：第七原边开关

M8：第八原边开关

X、Y、Z：轴

具体实施方式

体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上当作说明之用，而非用于限制本发明。

请参阅图1至图4以及图6，其中图1为本发明较佳实施例的电源模块的组合结构示意图，图2为图1所示的电源模块的另一视角的组合结构示意图，图3为图1所示的电源模块的爆炸结构示意图，图4为图1所示的电源模块的再一视角的爆炸结构示意图，图6为图1所示的电源模块的一实施例的等效电路图。如图所示，本实施例的电源模块1可应用在电子装置内，并与电子装置内的系统板(未图标)以焊接方式连接，且电源模块1包含相互并联连接的两相变换器电路，例如图6所示的第一相变换器电路21及第二相变换器电路22。

于本实施例中，电源模块1包括第一印刷电路板3、第二印刷电路板4、磁性组件5以及连接组件6，例如沿Z轴方向堆叠设置，且第一印刷电路板3第二印刷电路板4于XY平面的投影更彼此重叠。第一印刷电路板3包含第一面31和第二面32，其中次级侧开关设置于第一印刷电路板3的第一面31或第二面32，绕组设置于第一印刷电路板3。第二印刷电路板4包含第一面41和第二面42，第二印刷电路板4的第一面41与第一印刷电路板3的第二面32相邻，其中初级侧开关设置于第二印刷电路板4的第一面41。磁性组件5包含上磁盖51、下磁盖52以及边柱53，其中边柱53位于上磁盖51和下磁盖52之间，下磁盖52设置于第一印刷电路板3和第二印刷电路板4之间，上磁盖51设置于第一印刷电路板3的第一面31，边柱53穿过第一印刷电路板3，且与上磁盖51及下磁盖52扣合，与绕组构成一变压器。连接组件6设置于第一印刷电路板3和第二印刷电路板4之间，用以实现第一印刷电路板3的电位点与第二印刷电路板4的对应电位点的连接。

在电路结构上，第一相变换器电路21包含第一原边绕组TA1、第二原边绕组TB1、第一原边开关M1、第二原边开关M2、第一副边绕组TA2、第二副边绕组TB2、第一副边开关D1、第二副边开关D2、两个输入电容C1、C2及一输出电容Cout1，其中第一原边绕组TA1与第二原边绕组TB1串联电性连接且构成第一原边绕组串联支路，第一原边绕组TA1的第二端与第二原边绕组TB1的第一端电性连接，且第一原边绕组TA1的第一端构成该第一原边绕组串联支路的一端，第二原边绕组TB1的第二端构成该第一原边绕组串联支路的另一端。第一原边开关M1与第二原边开关M2串联电性连接构成第一原边开关桥臂，第一原边开关M1的第二端与第二原边开关M2的第一端电性连接且构成该第一原边开关桥臂的中点。输入电容C1与输入电容C2电性连接构成第一电容桥臂，输入电容C1的第二端与输入电容C2的第一端电性连接且构成该第一电容桥臂的中点，输入电容C1的第一端与第一原边开关M1的第一端电性连接，输入电容C2的第二端与第二原边开关M2的第二端电性连接。该第一原边绕组串联支路的一端电连接该第一原边开关桥臂的中点，该第一原边绕组串联支路的另一端电连接该第一电容桥臂的中点，而第一原边绕组TA1、第二原边绕组TB1、第一原边开关M1及第二原边开关M2、两个电容C1及C2构成第一相变换器电路21的初级侧。第一副边绕组TA2的第一端与第一副边开关D1的阴极电性连接，第一副边绕组TA2的第二端与第二副边绕组TB2的第一端电性连接，第二副边绕组TB2的第二端与第二副边开关D2电性连接的阴极，第一副边绕组TA2、第二副边绕组TB2、第一副边开关D1及第二副边开关D2构成第一相变换器电路21的次级侧，且更形成中心抽头整流电路，输出电容Cout1的一端电性连接于第一副边绕组TA2及第二副边绕组TB2之间，输出电容Cout1的另一端电性连接于第一副边开关D1的阳极及第二副边开关D2的阳极之间，其中第一原边绕组TA1与第一副边绕组TA2相互耦合，第二原边绕组TB1与第二副边绕组TB2相互耦合。其中第一原边绕组TA1和第一副边绕组TA2绕制在同一边柱上，第二原边绕组TB1和第二副边绕组TB2绕制在另一边柱上。

第二相变换器电路22包含第三原边绕组TC1、第四原边绕组TD1、第三原边开关M3、第四原边开关M4、第三副边绕组TC2、第四副边绕组TD2、第三副边开关D3、第四副边开关D4、两个输入电容C3、C4及一输出电容Cout2，其中第三原边绕组TC1与第四原边绕组TD1串联电性连接构成第二原边绕组串联支路，第三原边绕组TC1的第二端与第四原边绕组TD1的第一端电性连接，且第三原边绕组TC1的第一端构成该第二原边绕组串联支路的一端，第四原边绕组TD1的第二端构成该第二原边绕组串联支路的另一端。第三原边开关M3与第四原边开关M4串联电性连接构成第二原边开关桥臂，第三原边开关M3的第二端与第四原边开关M4的第一端电性连接且构成第二原边开关桥臂的中点。输入电容C3与输入电容C4串联电性连接构成第二电容桥臂，输入电容C3的第二端与输入电容C4的第一端电性连接且构成该第二电容桥臂的中点。输入电容C3的第一端与第三原边开关M3的第一端电性连接，输入电容C4的第二端与第四原边开关M4的第二端电性连接；该第二原边绕组串联支路的一端电连接该第二原边开关桥臂的中点，该第二原边绕组串联支路的另一端电连接该第二电容桥臂的中点。而第三原边绕组TC1、第四原边绕组TD1、第三原边开关M3及第四原边开关M4、两个输入电容C3及C4构成第二相变换器电路22的初级侧。第三副边绕组TC2的第一端与第三副边开关D3的阴极电性连接，第三副边绕组TC2的第二端与第四副边绕组TD2的第一端电性连接，第四副边绕组TD2的第二端与第四副边开关D4的阴极电性连接，第三副边绕组TC2、第四副边绕组TD2、第三副边开关D3及第四副边开关D4构成第二相变换器电路22的次级侧，且更形成中心抽头整流电路，输出电容Cout2的一端电性连接于第三副边绕组TC2及第四副边绕组TD2之间，输出电容Cout2的另一端电性连接于第三副边开关D3的阳极及第四副边开关D4的阳极之间，其中第三原边绕组TC1与第三副边绕组TC2相互耦合，第四原边绕组TD1与第四副边绕组TD2相互耦合。其中第三原边绕组TC1和第三副边绕组TC2绕制在同一边柱上，第四原边绕组TD1与第四副边绕组TD2绕制在另一边柱上。

第一相变换器电路21的第一端口及第二相变换器电路22的第一端口之间以并联进行电性连接，以构成电源模块1的输入端(包含正输入端Vin+与负输入端Vin-)，而第一相变换器电路21的第二端口及第二相变换器电路22的第二端口之间以并联进行电性连接，以构成电源模块1的输出端(包含正输出端Vo+与负输出端Vo-)，第一相变换器电路21的输出电容Cout1电性连接于正输出端Vo+与负输出端Vo-之间，且第二相变换器电路22的输出电容Cout2电性连接于正输出端Vo+与负输出端Vo-之间。

于实际结构上，电源模块1包含四个原边绕组T1、四个副边绕组T2、第一印刷电路板3、第二印刷电路板4、磁性组件5、四个原边开关M(四个原边开关M可构成图6所示的第一原边开关M1、第二原边开关M2、第三原边开关M3及第四原边开关M4，或统称为初级侧开关)、四个副边开关D(四个副边开关D可构成图6所示的第一副边开关D1、第二副边开关D2、第三副边开关D3及第四副边开关D4，或统称为次级侧开关)及连接组件6，如图1至图4所示。第一印刷电路板3具有第一面31及第二面32。第二印刷电路板4具有第一面41及第二面42，其中第二印刷电路板4的第一面41与第一印刷电路板3的第二面32相邻，第二印刷电路板4的第二面42设置于电子装置的系统板上。连接组件6分别与第一印刷电路板3及第二印刷电路板4相互连接，并介于第一印刷电路板3及第二印刷电路板4之间。于本实施例中，四个原边绕组T1邻设于第一印刷电路板3的第二面32，四个副边绕组T2邻设于第一印刷电路板3的第一面31。磁性组件5包含上磁盖51、下磁盖52、四个边柱53及一个中柱54，其中每一边柱53绕制一个原边绕组T1及一个副边绕组T2。上磁盖51由第一印刷电路板3的第一面31设置于第一印刷电路板3上，下磁盖52由第一印刷电路板3的第二面32设置于第一印刷电路板3上，四个边柱53及一个中柱54分别通过第一印刷电路板3的四个第一穿孔33及第二穿孔34穿过第一印刷电路板3，使得上磁盖51及下磁盖52相扣合，磁性组件5和四个原边绕组和四个副边绕组磁耦合，分别构成4个变压器，且流经四个边柱53的直流磁通方向相同，流经四个边柱53中任意相邻两个边柱的交流磁通存在一错相角，以此来减小电源模块1在磁性组件5上的损耗，提升电源模块1的转换效率，具体的错相角需依据实际需求来设计。

上述实施例中所述的原边绕组T1及副边绕组T2可为利用第一印刷电路板3内的布线实现，或是可通过内埋铜柱来实现。另外，磁性组件5中上磁盖51、下磁盖52和边柱53的材质可以为铁氧体材料或铁粉材料，中柱54可以为包含分段气隙的铁氧体材料，亦可以为包含分布式气隙的铁粉材料。

四个原边开关M可为但不限为金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)、碳化硅(SiC)开关、氮化镓(GaN)开关、同步整流开关或肖特基二极管，四个原边开关M通过焊锡焊接方式或者导电胶黏贴方式设置于第二印刷电路板4的第一面41上。四个副边开关D可为但不限为金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)、碳化硅(SiC)开关、氮化镓(GaN)开关、同步整流开关或肖特基二极管，四个副边开关D可以如图1-图4所示，通过焊锡焊接方式或者导电胶黏贴方式设置于第一印刷电路板3的第一面31上，四个原边绕组T1中的两个原边绕组T1、四个副边绕组T2中的两个副边绕组T2、四个原边开关M中的两个原边开关M、四个副边开关D中的两个副边开关D及磁性组件5构成第一相变换器电路21。四个原边绕组T1中的另外两个原边绕组T1、四个副边绕组T2中的另外两个副边绕组T2、四个原边开关M中的另外两个原边开关M、四个副边开关D中的另外两个副边开关D及磁性组件5则构成第二相变换器电路22。因此四个原边绕组T1、四个副边绕组T2、四个原边开关M、四个副边开关D及磁性组件5构成并联连接的第一相变换器电路21及第二相变换器电路22。

由上可知，本发明的电源模块1的并联连接的第一相变换器电路21及第二相变换器电路22仅共享单一磁性组件5，且下磁盖52设置于两个印刷电路板3、4之间，因此本发明的电源模块1的成本较低，此外，本发明的电源模块1仅利用单一磁性组件5即可将第一相变换器电路21对应的原边绕组T1及副边绕组T2相互耦合，并可同时将第二相变换器电路22对应的原边绕组T1及副边绕组T2相互耦合，且本发明的电源模块1的四个原边绕组T1及四个副边绕组T2分别以磁集成技术而形成两个磁集成变压器，故变压器的体积可相对减小，故于第一印刷电路板3所占用的空间较小，使得第一印刷电路板3可设置更多的元器件而提升电源模块1的功率密度。且，本发明将原边开关M放置到第二印刷电路板4，因此，第一印刷电路板3上可以有更多的空间来放置其他的原边绕组T1和副边绕组T2，可加宽原边绕组T1和副边绕组T2的走线宽度，从而进一步减小变压器的损耗，提升电源模块1的功率密度。

请继续参阅图1至图4，该磁性组件5包含上磁盖51、下磁盖52以及四个边柱53，其中每一边柱53由上边柱53a及下边柱53b所构成，第一印刷电路板3对应包含四个第一穿孔33，其中四个第一穿孔33贯穿第一印刷电路板3，且四个第一穿孔33的位置与对应的上边柱53a、下边柱53b的位置相对应，当上磁盖51设置于第一印刷电路板3的第一面31且下磁盖52设置于第一印刷电路板3的第二面32时，每一上边柱53a及每一下边柱53b穿设对应的第一穿孔33以容置于第一印刷电路板3内，且上磁盖51与每一上边柱53a相互连接，下磁盖52与每一下边柱53b相互连接，每一上边柱53a与对应的下边柱53b一一对应扣合。于一些实施例中，每一原边绕组T1及相对应耦合的副边绕组绕T2置于对应的上边柱53a及对应的下边柱53b所组成的边柱53上。例如第一原边绕组TA1及第一副边绕组TA2绕置于边柱531上，第二原边绕组TB1及第二副边绕组TB2绕置于边柱533上，第三原边绕组TC1及第三副边绕组TC2绕置于边柱532上，第四原边绕组TD1及第四副边绕组TD2绕置于边柱534上，然第一原边绕组TA1、第二原边绕组TB1、第三原边绕组TC1、第四原边绕组TD1、第一副边绕组TA2、第二副边绕组TB2、第三副边绕组TC2及第四副边绕组TD2的绕制方式并不以此为限，仅需使得第一原边绕组TA1、第二原边绕组TB1、第三原边绕组TC1及第四原边绕组TD1所环绕的中心位置及第一副边绕组TA2、第二副边绕组TB2、第三副边绕组TC2及第四副边绕组TD2所环绕的中心位置所流经的直流磁通可叠加，而交流磁通可抵消即可。

请参阅图7并配合图1至图4，其中图7为图1所示的电源模块的磁性组件扣合时的结构示意图。如图所示，于一些实施例中，该磁性组件5的中柱54还包含上中柱54a和下中柱54b，该上中柱54a设置于四个上边柱53a之间，该下中柱54b设置于四个下边柱53b之间，第一印刷电路板3则对应包含第二穿孔34，第二穿孔34贯穿第一印刷电路板3，且第二穿孔34的位置与对应的上中柱54a及下中柱54b的位置相对应，当上磁盖51设置于第一印刷电路板3的第一面31且下磁盖52设置于第一印刷电路板3的第二面32时，上中柱54a及下中柱54b穿设对应的第二穿孔34而容置于第一印刷电路板3内，且上中柱54a及下中柱54b之间具有一气隙55。

于一些实施例中，当磁性组件5的气隙55高度大于第一印刷电路板3的厚度时，则该磁性组件5无须具有上中柱54b及下中柱54b，而第一印刷电路板3亦无需设置第二穿孔34。图5为本发明另一较佳实例的电源模块的爆炸结构示意图。于本实施例中，电源模块1a与图1至图4所示的电源模块1相似，且相同的组件标号代表相同的组件、结构与功能，于此不再赘述。于本实施例中，第一印刷电路板3内对应于气隙55(参见图7)的位置为一净空区34a，与四个边柱53、四个原边绕组以及四个副边绕组呈错位设置。换言之，净空区34a的区域内不具有任何电子组件、任何平面绕组或是第一印刷电路板3内用作电气连接的导电线路，由此流经边柱53的磁力线便可经由净空区穿过第一印刷电路板3，以此保证流经第一印刷电路板3内对应于气隙55的位置的磁力线路径截面积的大小，以减小电源模块1的磁损耗，此外，由于该磁性组件5无须具有上中柱54a及下中柱54b，故可节省制作上中柱54a及下中柱54b的成本及简化该磁性组件5的制造工艺。

于另一实施例中，四个边柱53和中柱54可仅形成于上磁盖51，四个边柱53和中柱54分别穿过第一印刷电路板3上的第一穿孔33和第二穿孔34，扣合上磁盖51和下磁盖52。在另一实施例中，四个边柱53和中柱54可仅形成于下磁盖52，四个边柱53和中柱54分别穿过第一印刷电路板3上的第一穿孔33和第二穿孔34，扣合上磁盖51和下磁盖52。

请继续参阅图1至图4及图6，四个副边开关D中部分的副边开关D与上磁盖51的第一侧511相邻，例如图1中的两个副边开关D位于上磁盖51的一侧，四个副边开关D中其他部分的副边开关D与上磁盖51的第二侧512相邻，其中上磁盖51的第一侧511与上磁盖51的第二侧512为两个相对侧，因此四个副边开关D中其他部分的副边开关D的设置位置例如为图1中的两个副边开关D位于上磁盖51相对应的另一侧。如上实施例中，四个副边开关D均放置于第一印刷电路板3的第一面31，且对称放置于磁性组件5的相对的两侧，但不限于此。于另一实施例中，该四个副边开关D中的其中两个副边开关D放置于第一印刷电路板3的第一面31上，其中另两个副边开关D放置于第一印刷电路板3的第二面32上；其中放置于同一面的两个副边开关D可以对称的方式分别放置于该磁性组件5相对的两侧，且放置于不同面的其中两个副边开关D相对于磁性组件5的位置基本相同。或，其中放置于第一面31上的两个副边开关D可以放置于该磁性组件5的一侧，而该四个副边开关D中的另两个副边开关D可以放置于第二面32上且位于该磁性组件5的另一侧，该另一侧与放置该两个副边开关D的磁性组件的一侧为相对侧。

于一实施例中，电源模块1还包含输入电容C1和输入电容C2，设置于第二印刷电路板4上，可内埋于第二印刷电路板4，亦可设置于第二印刷电路板4的第一面41。

连接组件6可包含两个第一功率连接器61，设置于第一印刷电路板3的第二面32上，且于第一印刷电路板3与第二印刷电路板4相组接时，两个第一功率连接器61更与第二印刷电路板4的第一面41相互连接，其中每一个第一功率连接器61都包含第一连接器61a和第二连接器61b，该两个第一功率连接器61的其中的一第一功率连接器61构成第一相变换器电路21的输出端，且包含第一连接器61a构成的正输出端Vo+及第二连接器61b构成的负输出端Vo-，此外，两个第一功率连接器61中的另外一个第一功率连接器61构成第二相变换器电路22的输出端，且包含第一连接器61a构成的正输出端Vo+及第二连接器61b构成的负输出端Vo-。再者，两个第一功率连接器61可分别设置于对应的副边开关D在第一印刷电路板3的第二面32的对应位置上，使得每一第一功率连接器61与对应的副边开关D之间的距离为最短，如此一来，第一印刷电路板3内可利用较短的布线连接每一第一功率连接器61与对应的副边开关D，以减小布线的损耗。再者，可以使得第二连接器61b构成的负输出端Vo-邻近副边开关放置，第一连接器61a构成的正输出端Vo+邻近磁性组件5放置，或者第一连接器61a构成的正输出端Vo+和第二连接器61b构成的负输出端Vo-都邻近副边开关D设置。

请继续参阅图1至图4，连接组件6还包含两个第二功率连接器62，其中每一个第二功率连接器62包含第三连接器62a和第四连接器62b，其中第三连接器62a和第四连接器62b设置于第一印刷电路板3的第二面32，且该第三连接器62a的第一端电连接其对应的原边绕组串联支路的一端,且该第四连接器62b的第一端电连接其对应的原边绕组串联支路的另一端，且于第一印刷电路板3与第二印刷电路板4相组接时，每一第三连接器62a的第二端及每一第四连接器62b的第二端更可与第二印刷电路板4的第一面41对应的电位点相互连接，使得第一印刷电路板3的电位点与第二印刷电路板4的对应的电位点连接。

电源模块1还包含多个第一焊盘71、多个第二焊盘72及多个焊孔73。多个第一焊盘71设置于第二印刷电路板4的第一面41上，于空间上对应于至少一连接组件6设置，且于第一印刷电路板3与第二印刷电路板4相组接时，每一第一焊盘71与对应的第一功率连接器61相互连接，以与对应的第一功率连接器61的第一连接器61a构成的正输出端Vo+及第二连接器61b构成的负输出端Vo-相导接。该多个焊孔73设置于第二印刷电路板4的第一面41上，且部分该多个焊孔73与设置于第二印刷电路板4的对应的原边开关桥臂的中点电气连接，另一部分该多个焊孔73与设置于第二印刷电路板4的对应的电容桥臂的中点电气连接；且于第一印刷电路板3与第二印刷电路板4相组接时，该多个第二功率连接器62固定并电气连接于部分该多个焊孔73，以实现第三连接器62a的第二端固定于焊孔73，并电气连接对应的原边开关桥臂的中点，第四连接器62b的第二端固定于焊孔73，并电气连接对应的电容桥臂的中点。多个第二焊盘72设置于第二印刷电路板4的第二面42上，且可与系统板(未图示)相连接，其中部分第二焊盘72可经由第二印刷电路板4内的布线与对应的第一焊盘71相互导接。于一些实施例中，多个多个第二焊盘72中的部分第二焊盘72可作为电源模块1的输出端的输出焊盘或电源模块1的输入端的输入焊盘，以使电源模块1利用输出焊盘以及输入焊盘而与系统板之间分别传递电源模块1的输出电能及输入电能，其中多个第二焊盘72中的部分第二焊盘72可分别与对应的第一焊盘71设置于第二印刷电路板4的第二面42及第一面41的对应位置上，使得每一第二焊盘72与对应的第一焊盘71之间的距离最短，如此一来，第二焊盘72可经由第二印刷电路板4内较短的布线与对应的第一焊盘71相互导接，而多个第二焊盘72中的另外部分第二焊盘72可分别与四个原边开关M设置于第二印刷电路板4的第二面42及第一面41的对应位置上，使得每一第二焊盘72与对应的原边开关M之间的距离最短，因此第二印刷电路板4内可利用较短的布线连接四个原边开关M与对应的第二焊盘72，以减小布线的损耗。然而，第一焊盘71及第二焊盘72的放置位置可依系统板的要求以及电源模块1的结构进行布局，并不作如图1至图4所示的位置限定。于一些实施例中，该电源模块1的输出电容Cout1、Cout2可以放置于第一印刷电路板3上，该输出电容Cout1、Cout2的一端(正端)电气连接第一连接器61a的第一端，该输出电容Cout1、Cout2的另一端(负端)电气连接第二连接器61b的第一端，于另一实施例中，该电源模块1的输出电容Cout1、Cout2可以放置于第二印刷电路板4上，该输出电容Cout1、Cout2的一端(正端)电气连接第一连接器61a的第二端，该输出电容Cout1、Cout2的另一端(负端)电气连接第二连接器的第二端。

请继续参阅图1至图4，连接组件6还包含多个信号连接器63，设置于第一印刷电路板3的第二面32，且于第一印刷电路板3与第二印刷电路板4相组接时，每一信号连接器63更可与第二印刷电路板4的第一面41相互连接，用以传递脉宽控制信号PWM1、PWM2、PWM3、PWM4及其它信号于第一印刷电路板3与第二印刷电路板4之间，且可支撑于第一印刷电路板3及第二印刷电路板4之间，以提高电源模块1的可靠性。然而，连接组件6中的多个第一功率连接器61、第二功率连接器62和多个信号连接器63的形状和大小并不受此限定，同时第一焊盘71亦可为焊孔，同样焊孔73亦可为焊盘，可依据实际需求进行调整。

于本实施例中，由于四个原边开关M设置于第二印刷电路板4的第一面41上，且第二印刷电路板4的第二面42设置于系统板上，因此第二印刷电路板4内可利用路径较短的布线连接四个原边开关M与系统板，以减小布线的损耗，且四个原边开关M所产生的热量更可利用第二印刷电路板4的第二面42上的多个第二焊盘72经由系统板散热。此外，于一些实施例中，电源模块1上更可包含输入端滤波电容及输入端滤波电感，与四个原边开关M连接，以达到滤波的效果，且因第二印刷电路板4内可利用路径较短但宽度较宽的布线连接四个原边开关M与系统板，故输入端滤波电容及输入端滤波电感可设置于系统板上，以与四个原边开关M连接，进一步缩小电源模块1的体积。

于本实施例中，第二印刷电路板4的形状与第一印刷电路板3的形状相同，尺寸相等，与另一实施例中，该第二印刷电路板4的形状也可以与第一印刷电路板3的形状大致相等，尺寸大致相等。于其他实施例中，第二印刷电路板4在第一印刷电路板3的第一面31上的投影面积大于等于第一印刷电路板3第一面31面积的80％。即该第二印刷电路板4在第一印刷电路板3的第一面31上的投影面积介于第一印刷电路板3的第一面31面积的80％至100％。

于另一实施例中，多个电源模块1的第二印刷电路板4亦可为系统板，将多个原边开关桥臂的原边开关M、电容桥臂的电容及输入电容C1、C2、C3、C4放置于系统板，连接组件6的一端放置于第一印刷电路板3的第二面32上，连接组件6的第二端固定于系统板上的焊盘或者焊孔并通过多个焊盘或者焊孔与系统板上的对应信号电气连接。在该实施例中，系统板上可以不设置第二焊盘72。

于一些实施例中，电源模块1还包括一控制器8，设置于第二印刷电路板4的第一面41。图8为图1所示的电源模块的控制器的脉宽控制信号的控制时序图。如图8所示，控制器8通过采样电源模块1的输出电压及输出电流而产生四组脉宽控制信号PWM1、PWM2、PWM3、PWM4，其中脉宽控制信号PWM1、PWM3用来驱动第一相变换器电路21，且错相180度，而脉宽控制信号PWM2、PWM4用来驱动第二相变换器电路22，且同样错相180度，此外，第一相变换器电路21内的两个脉宽控制信号PWM1、PWM3与第二相变换器电路22内的两个脉宽控制信号PWM2、PWM4两两错相(360/4)＝90度。举例而言，脉宽控制信号PWM1用来控制第一相变换器电路21中的第一原边开关M1，脉宽控制信号PWM3用来控制第一相变换器电路21中的第二原边开关M2，脉宽控制信号PWM2用来控制第二相变换器电路22中的第三原边开关M3，脉宽控制信号PWM4用来控制第二相变换器电路22中的第四原边开关M4，且脉宽控制信号PWM1与脉宽控制信号PWM3错相180度，脉宽控制信号PWM2和脉宽控制信号PWM4错相180度，又脉宽控制信号PWM1与脉宽控制信号PWM2错相90度，脉宽控制信号PWM3与脉宽控制信号PWM4错相90度，因此控制器8利用脉宽控制信号PWM1、PWM3控制第一原边开关M1及第二原边开关M2之间的控制时序错相180度，控制器8利用脉宽控制信号PWM2、PWM4控制第三原边开关M3及第四原边开关M4之间的控制时序错相180度，控制器8利用脉宽控制信号PWM1、PWM2控制第一原边开关M1及第三原边开关M3之间的控制时序错相90度，控制器8利用脉宽控制信号PWM1、PWM4控制第一原边开关M1及第四原边开关M4之间的控制时序错相90度，控制器8利用脉宽控制信号PWM3、PWM2控制第二原边开关M2及第三原边开关M3之间的控制时序错相90度，控制器8利用脉宽控制信号PWM3、PWM4控制第二原边开关M2及第四原边开关M4之间的控制时序错相90度，其中第一原边开关M1、第二原边开关M2、第三原边开关M3及第四原边开关M4的占空比皆小于50％。如前所述，由于本实施例的电源模块1利用控制器8控制每一相变换器电路中的原边开关与另一相变换器电路的对应的原边开关之间两两错相90度，故可减小输出电流纹波，并由此于输出滤波器设置于系统板上时减小输出滤波器的体积。

然而，于另一实施例中，四组脉宽控制信号PWM1、PWM2、PWM3、PWM4中相邻的脉宽控制信号的错相角为[60，120]之间的任一值皆可，亦可减小输出电流纹波，并由此于输出滤波器设置于系统板上时减小输出滤波器的体积。

于一些实施例中，可将N相变换器电路并联以构成电源模块1，且N相变换器电路中的每一相变换器电路之间的相位差可依序相差[(360/2N)-30，(360/2N)+30]度，例如可错相(360/2N)度，其中N为大于0的整数。电源模块1的布局结构可参照图1-图4所示，而该磁性组件5中具有2N个边柱53，该2N个边柱53的直流磁通方向相同，交流磁通错相角为[(360/2N)-30,

(360/2N)+30]度范围内任一值。且对于N相变换器电路构成的电源模块1，其中第一功率连接器61及第二功率连接器62可为N个，但不限于此，可根据实际状态调整，且每个功率连接器的构成均可参照图1-图4所示，在此不再详述。

图9为变换器电路的另一原理图。如图9所示，第一相变换器电路21的初级侧与图5的区别在于：图9所示的电路中还包含第五原边开关M5、第六原边开关M6以及隔直电容C5和C6。如图9所示，第五原边开关M5与第六原边开关M6串联电性连接构成另一第一原边开关桥臂，第五原边开关M5的第二端与第六原边开关M6的第一端电性连接且构成该另一第一原边开关桥臂的中点，第一原边开关M1的第一端与第五原边开关M5的第一端电性连接，第二原边开关M2的第二端与第六原边开关M6的第二端电性连接。第一原边绕组串联支路还包含该隔直电容C5，且第一原边绕组串联支路的另一端电连接该另一第一原边开关桥臂的中点。相似的，第二相变换器电路22的初级侧还包含第七原边开关M7、第八原边开关M8以及隔直电容C6。第七原边开关M7与第八原边开关M8串联电性连接构成另一第二原边开关桥臂，第七原边开关M7的第二端与第八原边开关M8的第一端电性连接且构成该另一第二原边开关桥臂的中点，第三原边开关M3的第一端与第七原边开关M7的第一端电性连接，第四原边开关M4的第二端与第八原边开关M8的第二端电性连接。第二原边绕组串联支路还包含该隔直电容C6，且第二原边绕组串联支路的另一端电连接该另一第二原边开关桥臂的中点。

而本实施例的第一相变换器电路21内的组件与第二相变换器电路22内的组件的设置位置相似于图1至图4的第一相变换器电路21内的组件与第二相变换器电路22内的组件的设置位置，同样采用两个印刷电路板相邻设的结构，将副边开关D和磁性组件5设置于第一印刷电路板3，原边开关M设置于第二印刷电路板4，两个印刷电路板之间通过连接组件6电连接并固定，不同之处在于设置于第二印刷电路板4的第一面41上的部分该多个焊孔73与设置于第二印刷电路板4的对应的原边开关桥臂的中点电气连接，另一部分该多个焊孔73与设置于第二印刷电路板4的另一对应的原边开关桥臂的中点电气连接，其它相同部分于此不再赘述。于一些实施例中，第一相变换器电路21及第二相变换器电路22更可由双反激电路、可调占空比变换电路或固定比例变换电路所构成，然不以此为限，采用多个变换器电路的电源模块皆可采用如上所述的两个印刷电路板相邻设的结构，将副边开关D和磁性组件5设置于第一印刷电路板3，原边开关M设置于第二印刷电路板4，两个印刷电路板之间通过连接组件6电连接并固定，由此来减小该电源模块1的尺寸，提高电源模块1的功率密度。

于另一实施例中，该电源模块1的变换器电路也可以采用一相变换器电路，譬如全桥变换器电路，半桥变换器电路，正激变换器电路、反激变换器电路等，相对应的磁芯组件也可以采用传统的U型磁芯(U core)或者E型磁芯(E core)，都可采用本发明所公开的电源模块架构，即采用两个印刷电路板相邻设的结构，将副边开关D和磁性组件5设置于第一印刷电路板3，原边开关M设置于第二印刷电路板4，两个印刷电路板之间通过连接组件6电连接并固定来减小该电源模块1的尺寸和损耗，提高该电源模块1的功率密度。

同样的，当该电源模块1采用多相变换器电路来增大输出功率时，可以如前一实施例所示，采用原边并联副边并联的连接方式，或者采用原边并联副边串联的连接方式，也可以采用原边串副边串联或者副边并联连接的方式，该多相变换器电路的变压器可以如前一实施例所示采用磁集成技术来减小磁损耗，减小磁性组件5的尺寸，也可以采用相互独立的变压器来实现，但都可以采用两个印刷电路板相邻设的结构，将副边开关D和磁性组件5设置于第一印刷电路板3，原边开关M设置于第二印刷电路板4，两个印刷电路板之间通过连接组件6电连接并固定来减小该电源模块1的尺寸和损耗，提高该电源模块1的功率密度。

综上所述，本发明的电源模块的两相变换器电路仅共享单一磁性组件，因此本发明的电源模块的成本较低，此外，本发明的电源模块仅利用单一磁性组件即可将第一相变换器电路对应的原边绕组及副边绕组相互耦合，并可同时将第二相变换器电路对应的原边绕组及副边绕组相互耦合，且四个原边绕组及四个副边绕组分别以磁集成技术而形成两个磁集成变压器，故变压器的体积可相对减小，故于第一印刷电路板所占用的空间较小，使得第一印刷电路板可设置更多的元器件而提升电源模块的功率密度。且，本发明通过将原边开关放置到第二印刷电路板，因此，第一印刷电路板上可以有更多的空间来放置原边绕组和副边绕组，可加宽原边绕组和副边绕组的走线宽度，从而进一步减小变压器的损耗，提升电源模块的功率密度。

Claims (20)

1.一种电源模块，包含：

一第一印刷电路板，包含一第一面和一第二面，其中一次级侧开关设置于该第一印刷电路板的第一面或第二面，一绕组设置于该第一印刷电路板，其中该绕组包括一原边绕组以及一副边绕组；

一第二印刷电路板，包含一第一面和一第二面，该第二印刷电路板的该第一面与第一印刷电路板的该第二面相邻设，其中一初级侧开关设置于该第二印刷电路板的该第一面上；

一磁性组件，至少包含一上磁盖、一下磁盖以及一边柱，其中该边柱位于该上磁盖和该下磁盖之间，该下磁盖设置于该第一印刷电路板和该第二印刷电路板之间，上磁盖设置于第一印刷电路板的第一面，该边柱穿过该第一印刷电路板，且与该上磁盖及该下磁盖扣合，与该绕组构成一变压器；以及

至少一连接组件，设置于该第一印刷电路板和该第二印刷电路板之间，用以实现该第一印刷电路板的电位点与该第二印刷电路板的对应电位点的连接。

2.如权利要求1所述的电源模块，其中该第二印刷电路板包括多个第一焊盘，设置于该第二印刷电路板的该第一面上，于空间上相对于该至少一连接组件设置。

3.如权利要求2所述的电源模块，其中该第二印刷电路板包括多个第二焊盘，设置于该第二印刷电路板的该第二面上，用以与一系统板相连接，其中该多个第二焊盘于空间上相对于该多个第一焊盘设置。

4.如权利要求1所述的电源模块，其中该第二印刷电路板包括多个第二焊盘，设置于该第二印刷电路板的该第二面上，用以与一系统板相连接，其中该多个第二焊盘于空间上相对于第二印刷电路的该第一面上的该初级侧开关或该至少一连接组件设置。

5.如权利要求1所述的电源模块，其中该次级侧开关包括至少四个副边开关，该至少四个副边开关中的两个副边开关与该磁性组件的一第一侧相邻，该至少四个副边开关中的其余至少两个副边开关与该磁性组件的一第二侧相邻，其中该第一侧与该第二侧为该上磁盖的两个相对侧。

6.如权利要求1所述的电源模块，其中该绕组包括四个原边绕组以及四个副边绕组，设置于该第一印刷电路板。

7.如权利要求6所述的电源模块，其中该四个原边绕组邻设于第一印刷电路板的该第二面，该四个副边绕组邻设于该第一印刷电路板的该第一面。

8.如权利要求6所述的电源模块，其中该磁性组件包括四个边柱，该第一印刷电路板包括一第一穿孔，该边柱穿过该第一穿孔，每一该边柱上绕制所对应的该原边绕组和该副边绕组，构成该变压器。

9.如权利要求8所述的电源模块，其中该磁性组件还包含一中柱，通过该第一印刷电路板的一第二穿孔，使得该上磁盖及该下磁盖相扣合。

10.如权利要求9所述的电源模块，其中该中柱包括一上中柱设置于该上磁盖以及一下中柱设置于该下磁盖，其中该上中柱以及该下中柱之间具有一气隙。

11.如权利要求8所述的电源模块，其中该磁性组件还包含一净空区，与该四个边柱、该四个原边绕组以及该四个副边绕组呈错位设置。

12.如权利要求1所述的电源模块，其中该至少一连接组件还包括至少两个第一功率连接器，每一功率连接器包含一第一连接器和一第二连接器，设置于该第一印刷电路板的该第二面以及该第二印刷电路板的该第一面之间，其中该至少两个第一功率连接器于空间上相对应于该次级侧开关设置。

13.如权利要求12所述的电源模块，其中该第二印刷电路板包括多个第一焊盘，设置于该第二印刷电路板的该第一面上，其中该第一连接器和该第二连接器分别电连接并固定于该多个第一焊盘。

14.如权利要求1所述的电源模块，其中该至少一连接组件还包括至少两个第二功率连接器，设置于该第一印刷电路板的该第二面以及该第二印刷电路板的该第一面之间。

15.如权利要求14所述的电源模块，其中每一该第二功率连接器包括一第三连接器以及一第四连接器，分别电连接至该绕组的两相对端。

16.如权利要求1所述的电源模块，还包括至少一输出电容，设置于该第一印刷电路板或该第二印刷电路板上，电气连接至该至少一连接组件。

17.如权利要求1所述的电源模块，其中该至少一连接组件还包括多个信号连接器，设置于该第一印刷电路板的该第二面与该第二印刷电路板的该第一面之间。

18.如权利要求1所述的电源模块，还包括至少一输入电容，其中该至少一输入电容设置于该第二印刷电路板上。

19.如权利要求1所述的电源模块，其中该第二印刷电路板在该第一印刷电路板的该第一面上的投影面积介于该第一印刷电路板的该第一面的面积的80％至100％。

20.如权利要求1所述的电源模块，还包括一控制器，设置于该第二印刷电路板的该第一面。