TWM509967U - 整合式電源轉換模組 - Google Patents

Description

整合式電源轉換模組

本新型是有關於一種電源轉換模組，特別是關於一種整合式電源轉換模組。

幾乎所有的電子設備皆須使用電源，而電源可說是電子設備的心臟，直接影響電子設備的性能。

由於節能省碳、環抱意識的抬頭，對於電源的要求越來越高，高效率、輕薄短小、低成本，已是電源設計所要追求之目標。欲符合這些要求，電源技術之研究，實有其必要。

傳統的電源轉換器的變壓器及電子元件是各自獨立地配置於電路板上，並透過形成於電路板上的電路佈線而形成電性連接。然而，這樣的配置佔據電路板的大量空間，並成為高功率的電源轉換系統的整體體積無法小型化的主因。

鑑於先前技術所述，本創作之一目的，在於提供一種整合式電源供應模組，其具備高效率、輕薄短小等特點。

本創作之一技術態樣即在於提供一種整合式電源轉換模組，其電連接於直流電源。整合式電源轉換模組包含一繞線架、複數初級繞線、一磁芯組及複數電能轉換單元。繞線架包含一本體、複數繞線部及複數收容部。本體具有一第一貫穿通道，收容部及繞線部交錯排列於本體上，每個收容部具有一插槽，插槽連 通於第一貫穿通道。初級繞線分別纏繞於繞線部，磁芯組套設於繞線架外，且部分地貫設於第一貫穿通道。

電能轉換單元呈並列設置，每個電能轉換單元包含一電路板、一整流器及一濾波器。電路板具有一基部及一連接於基部之延伸部，延伸部上形成有一貫孔，延伸部插設於插槽中，貫孔與貫穿通道相對應且相連通。整流器設置於基部的一個側面上，並與導電片形成電性連接；濾波器設置於基部的另一側面，並相對於整流器，濾波器與整流器形成電性連接。

當整合式電源轉換模組的初級繞線與直流電源形成電性連接時，磁芯組產生電磁感應，使電能轉換單元的導電片上產生轉換電力。

10‧‧‧繞線架

100‧‧‧本體

101‧‧‧第一貫穿通道

102‧‧‧繞線部

104a~104d‧‧‧收容部

105‧‧‧凸塊

106‧‧‧插槽

108‧‧‧間隔件

109‧‧‧第二貫穿通道

110‧‧‧側壁

12‧‧‧導電端子

13‧‧‧固定件

20‧‧‧初級繞線

30‧‧‧磁芯組

31‧‧‧氣隙

300‧‧‧中柱

302、304‧‧‧側柱

40‧‧‧電能轉換模組

41a、41b、41c、41d‧‧‧電能轉換單元

42‧‧‧電路板

420‧‧‧基部

422‧‧‧延伸部

424‧‧‧貫孔

426‧‧‧接腳

43‧‧‧導電片

430‧‧‧缺口

44‧‧‧整流器

46‧‧‧濾波器

48‧‧‧導電板

5‧‧‧變壓器

50‧‧‧氣體通道

圖1繪示本創作之整合式電源轉換模組之電路圖。

圖2繪示本創作之整合式電源轉換模組之立體分解圖。

圖3繪示本創作之整合式電源轉換模組之局部組合圖。

圖4繪示本創作之整合式電源轉換模組之一組合圖。

圖5繪示沿著圖3中5-5連線之組合圖。

圖6繪示沿著圖3中6-6連線之組合圖。

請參考隨附圖示，本創作揭示內容之以上及額外目的、特徵及優點將透過本揭示內容之較佳實施例之以下闡釋性及非限制性詳細描敘予以更好地理解。

配合參閱圖1，為本創作之整合式電源轉換模組的電路圖。本創作之整合式電源轉換模組具備改變電壓準位、整流及濾波之功能。整合式電源轉換模組包含一變壓器5，變壓器5的次級側電連接於整流器44及濾波器46。整流器44用以將變壓器5次級側輸出(並經電能轉換後)的交流電源轉換成為脈動直流電源，濾波器46用以濾除脈動直流電源中的脈動成分，藉此，整合式電源轉換模組可以輸出平整的直流電源。

配合參閱圖2及圖3，分別為本創作之整合式電源轉換模組之立體分解圖及組合圖。本創作的整合式電源轉換模組包含一繞線架10、至少一初級繞線20、一磁芯組30及複數電能轉換單元41a~41d。

繞線架10包含一本體100、複數繞線部102及複數收容部104a~104d。本體100具有一第一貫穿通道101。繞線部102及收容部104a~104d數量相對應且交錯排列於本體100上，收容部104a~104d相互平行排列。

本體100上更形成有一第二貫穿通道109，連通於第一貫穿通道101且大致垂直於第一貫穿通道101。

在本創作中，繞線架10包含四個收容部104a~104d，且分別設於第二貫穿通道109的相對兩側分別，其中收容部104a及104b位於第二貫穿通道109的一側，收容部104c及104d位於第二貫穿通道109的另一側。繞線部102也分別設於第二貫穿通道109的兩側，並與收容部104a~104d呈交錯排列。

收容部104a~104d在鄰近於電能轉換單元41a~41b之一側邊形成有一插槽106，插槽106與第一貫穿通道101相連通。收容部104a~104d在遠離電能轉換單元41a~41b之一側邊上具有一側壁110，如圖3所示，側壁110封閉插槽106。

收容部104a~104d兩側的底端分別向下延伸形成有一凸塊105，凸塊105的延伸方向大致垂直於插槽106的開口方向。收容部104a~104d在遠離電能轉換單元41a~41d一側的凸塊105上分別接有複數導電端子12，收容部104a~104d在鄰近電能轉換單元41a~41d一側的凸塊105上分別接有複數固定件13。

初級繞線20電連接於導電端子12，並以其中之一導電端子12為起點，呈S形之繞線方式纏繞於繞線部102，並以另一導電端子12為終點，如圖3所示。初級繞線20為整合式電源轉換模組的初級繞線。

本體100更包含複數間隔件108，分別設於第二貫穿通道109及最鄰近於第二貫穿通道109的二收容部104b、104c之間，用 以分隔第二貫穿通道109及收容部104b、104c。

磁芯組30套設於繞線架102外，且部分地穿設於第一貫穿通道101。磁芯組30可由兩個E型磁芯組成，每個E型磁芯包含一中柱300，以及位於中柱300相對兩側並與中柱300連接的側柱302、304，側柱302、304分別位於繞線架10的上側及下側並且兩兩側柱之間相互抵接。當磁芯組30套設於繞線架102外時，中柱300穿設於貫穿通道101中，且二中柱300間具有一氣隙31，氣隙31形成於第二貫穿通道109內，如圖5所示，藉以達到儲能之效果。在此要特別說明的是：初級繞線20並無纏繞在形成第二貫穿通道109的本體100上，由於初級繞線20避開氣隙31的關係，故能有效地降低渦流損失。

再者，當磁芯組30套設於繞線架102時，每個E型磁芯的側柱302、304與本體100，以及纏繞在繞線部102上的初級繞線20之間存在有氣體通道50，可供氣體於其間流通，藉以提供良好的散熱效果。

電能轉換單元41a~41b呈並列設置。每個電轉換單元41a~41d包含一電路板42、一整流器44及一濾波器46。

電路板42包含一基部420及一連接於基部420的延伸部422，基部420及延伸部422上均預設有銅箔線路(圖未示)，供與導電片43、整流器44及濾波器46形成電性連接。基部420的外型大致呈矩形，且基部420的底緣設有複數接腳426。

延伸部422具有一貫孔424，而使其外型呈環形，且形成於延伸部422上的銅箔線路的外型可大致呈環形，並可將電流傳遞至整流器44。延伸部422的外型相對應於收容部104a~104d的外型，當延伸部422插設於插槽106中，貫孔424與第一貫穿通道101相對應且相連通。

每個電能轉換單元41a~41d更可以包含一導電片43，設置於延伸部423，並貼附在延伸部42的銅箔線路上。導電片43的形狀大致對應於延伸部，並具有一缺口430，而使得其外型大致呈C型。導電片43可例如(但不限定)使用鍍錫銅片製作而成， 藉以提供良好的導電及導熱效果，導電片43用以作為電流傳導路徑。

在本創作的整合式電源轉換模組中，纏繞於繞線部102的初級繞線20、套設於繞線架10上的磁芯組30，以及插設於繞線架10之插槽106中的延伸部422及導電片43配合構成圖1所繪示的變壓器5。

整流器44設置於電路板42的基部420的一個側面上，濾波器46設於電路板42的基部420的另一側面上。整流器44可例如是採用四個金屬氧化物半導體場效應電晶體構成的同步整流電路，其中同步整流電路可以有效地降低整流耗損。電能轉換單元41a~41d更包含一導電板48，設置於基部420，並與整流器44位於相同側面。濾波器46可例如是電感器。

此外，電能轉換單元41b之電路板42設有濾波器46之一表面面對電能轉換單元41c之電路板42設有濾波器46之一表面；換言之，位於繞線部102相反兩側且最鄰近於繞線部102之二電能轉換單元41b及41c之濾波器46相互面對，且兩個濾波器46的長度大致等於繞線部102的長度。

又，電能轉換單元41a之電路板42設有整流器44之一表面面對電能轉換單元41b之電路板42設有整流器44之一表面；換言之，位於繞線部102任一側之相鄰之二電能轉換單元41a及41b(或者為41c及41d)之整流器44呈面對設置；藉此，可讓整合式電源轉換模組達到緊湊配置，進而可有效地縮小整體體積。

本創作的整合式電源轉換模組以圖1之電路配置搭配圖2至圖6所示之結構配置，可以達到小型化之特點，並可有效地降低渦流損耗及開關損耗。

整合式電源轉換模組可以設立在一電源主板上；換言之，電源主板是設置在整合式電源轉換模組的底部。固定件13供用以將整合式電源轉換模組撐立於電源主板上，避免整合式電源轉換模組因電能轉換單元的重量大而產生傾斜。在此要特別說明的是：假若繞線架10上設置有導電端子12，則導電端子12可以是 設在收容部104a~104d底端，初級繞線20連接至導電端子12，並透過導電端子12與電源主板形成電性連接；固定件13設置在非設有導電端子12的收容部104a~104d底端，藉以將整合式電源轉換模組撐立在電源主板上。假若纏繞在繞線架10上的初級繞線20直接與電源主板連接(即飛線方式連接)，則收容部104a~104d的底端可以僅設置固定件13。然前述導電端子12及固定件13的配置方式及數量皆可依實際需求進行調整。

本創作之整合式電源轉換模組可供輸出多組直流電源，且其次級線圈(形成於延伸部422的銅箔線路或導電片43)、整流器44及濾波器46是整合在電路板42上，並透過插接方式以與繞線架10相組合，因而具備製程簡便及小體積等特點。

然以上所述者，僅為本新型之較佳實施方式，當不能限定本新型實施之範圍，即凡依本新型申請專利範圍所作之均等變化與修飾等，皆應仍屬本新型之專利涵蓋範圍意圖保護之範疇。

10‧‧‧繞線架

100‧‧‧本體

101‧‧‧第一貫穿通道

102‧‧‧繞線部

104a、104b、104c、104d‧‧‧收容部

105‧‧‧凸塊

106‧‧‧插槽

108‧‧‧間隔件

109‧‧‧第二貫穿通道

110‧‧‧側壁

12‧‧‧導電端子

13‧‧‧固定件

30‧‧‧磁芯組

300‧‧‧中柱

302、304‧‧‧側柱

41a、41b、41c、41d‧‧‧電能轉換單元

42‧‧‧電路板

420‧‧‧基部

422‧‧‧延伸部

424‧‧‧貫孔

426‧‧‧接腳

43‧‧‧導電片

430‧‧‧缺口

44‧‧‧整流器

46‧‧‧濾波器

48‧‧‧導電板

Claims (10)

1. 一種整合式電源轉換模組，電連接於一直流電源，該整合式電源轉換模組包含：一繞線架，包含一本體、複數繞線部及複數收容部，本體具有一第一貫穿通道，該等繞線部及該等收容部交錯排列於該本體上，各該收容部具有一插槽，該插槽連通於該第一貫穿通道；至少一初級繞線，纏繞於該等繞線部；一磁芯組，套設於該繞線架外，且部分地貫設於該第一貫穿通道；複數電能轉換單元，呈並列設置，各該電能轉換單元包含：一電路板，具有一基部及一連接於該基部之延伸部，該延伸部上形成有一貫孔，該延伸部插設於該插槽中，該貫孔與該第一貫穿通道相對應且相連通；一整流器，設置於該基板之一側面，並與該電路板形成電性連接；以及一濾波器，設置於該基部之另一側面，並相反於該整流器，該濾波器與該整流器形成電性連接，其中，該初級繞線電連接於該直流電源時，該磁芯組產生電磁感應，使各該電能轉換單元的導電片上產生轉換電力。
2. 如請求項第1項所述之整合式電源轉換模組，其中該本體上更形成有一第二貫穿通道，大致垂直於該第一貫穿通道且連通該第一貫穿通道，且位於該第二貫穿通道相反兩側且最鄰近於該第二貫穿通道之二電能轉換單元之濾波器呈面對設置。
3. 如請求項第2項所述之整合式電源轉換模組，其中該磁芯組包含二鐵芯，各該鐵芯包含一中柱，該等中柱穿設於該第一貫穿通道，且該等中柱間具有一氣隙，該氣隙形成於該第二貫穿通道內，該磁芯組與該本體及纏繞於該等繞線部上之該初級繞線之間形成有複數氣體通道。
4. 如請求項第2項所述之整合式電源轉換模組，其中該等繞線部數量對應地排列於該第二貫穿通道的兩側，該等收容部數量對應地排列於該第二貫穿通道的兩側，該等繞線部及該等收容部呈交錯排列。
5. 如請求項第4項所述之整合式電源轉換模組，其中位於該第二貫穿通道任一側之相鄰之二電能轉換單元之該整流器呈面對設置。
6. 如請求項第1項所述之整合式電源轉換模組，其中各該電能轉換單元更包含一導電板，設置於該基部，並與該整流器位於相同之該側面。
7. 如請求項第2項所述之整合式電源轉換模組，更包含複數間隔件，設置平行於該收容部，並設於該第二貫穿通道及該等收容部之間。
8. 如請求項第1項所述之整合式電源轉換模組，其中各該收容部更包含一側壁，設置相對於各該電能轉換單元之一側，並封閉該插槽。
9. 如請求項第1項所述之整合式電源轉換模組，更包含複數固定件，設置於該等收容部之底端。
10. 如請求項第1項所述之整合式電源轉換模組，更包含一導電片，貼設於該延伸部。