CN103872881A - 电源装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种电源装置，包括：初级电路，该初级电路包括两个初级绕组；次级电路，该次级电路包括两个次级绕组和用于同步整流的开关元件；第一变压器，该第一变压器被配置成将两个初级绕组中的一个初级绕组与两个次级绕组中的一个次级绕组耦接；第二变压器，该第二变压器被配置成将两个初级绕组中的另一个初级绕组与两个次级绕组中的另一个次级绕组耦接；以及第一基底，在第一基底上两个次级绕组中的一个次级绕组的两个输出端和两个次级绕组中的另一个次级绕组的两个输出端布置成彼此面对，其中用于同步整流的开关元件在第一基底上布置于第一变压器与第二变压器之间的区域中。

Description

电源装置

技术领域

本公开涉及一种电源装置。

背景技术

在相关领域中已知具有初级绕组通过两个变压器中的每个变压器来与次级绕组耦接的形式的电源模块。相关领域的电源模块包括部件安装层，在该部件安装层上安装初级绕组、变压器、初级电路和次级电路；第一内层，在该第一内层上形成了沿一个方向绘制出第一次级绕组的图案；以及第二内层，在该第二内层上形成了沿另一个方向绘制出第二次级绕组的图案。参见例如日本公开特许公报第2004-304906号。

附带地，其中初级绕组和次级绕组按照日本公开特许公报第2004-304906号中所描述的配置与两个变压器中的每个变压器耦接的电源装置可以使得能够获得高容量（例如，大电流）。然而，当改变装置以处理大电流时，由于元件（比如变压器、开关元件和扼流圈）并排布置在主基底上，所以电源装置在尺寸上变大。此外，由于电流流过的路径增长，所以增大了由例如电源装置中生成的图案电阻或寄生电感所引起的损耗。此外，电源装置取得当寄生电感增大时由于脉冲电流是产生的功率噪声（V=Ldi/dt）趋于被增大的趋势。

完成了本公开内容以使得提供能够获得大电流同时目标为降低尺寸、高效率以及降低功率噪声的电源装置。

发明内容

根据本公开内容的方面，提供了一种电源装置，所述电源装置包括：初级电路，初级电路包括两个初级绕组；次级电路，次级电路包括两个次级绕组和用于同步整流的开关元件；第一变压器，第一变压器被配置成将两个初级绕组中的一个初级绕组与两个次级绕组中的一个次级绕组耦接；第二变压器，第二变压器被配置成将两个初级绕组中的另一个初级绕组与所述两个次级绕组中的另一个次级绕组耦接；以及第一基底，在第一基底上两个次级绕组中的一个次级绕组的两个输出端和两个次级绕组中的另一个次级绕组的两个输出端布置成彼此面对，其中用于同步整流的开关元件在第一基底上布置在第一变压器与第二变压器之间的区域中。

借助权利要求中具体指出的元件和组合将实现并获得本发明的目的和优点。应当理解，之前的总体描述和之后的详细描述是示例性和说明性的，而不限制所要求保护的本发明。

附图说明

图1为示意性地示出根据实施例的整体电源装置1的俯视图。

图2为示出次级电路20的示例连同初级电路10的一部分的示例的图。

图3为示出在图2中示出的双正向电路已接通时的操作（电流环）的图。

图4为示出在图2中示出的双正向电路已断开时的操作（电流环）的图。

图5为示出根据实施例的次级电路20的部件布置和配线图案的透视图；

图6为示出图5中示出的次级电路20的部件布置和配线图案的俯视图。

图7为示出图5中示出的次级电路20的部件布置和配线图案的侧视图。

图8为示出变压器绕组基底6的示例的俯视图。

图9为示出根据比较示例的次级电路的部件布置和配线图案的透视图。

图10为示出次级电路20B的另一个示例连同初级电路10的一部分的示例的图。

图11为示意性地示出图10中示出的次级电路20B的部件布置和配线图案的侧视图。

图12A为示出次级电路20B中的变压器绕组基底6B的示例的正面侧的俯视图。

图12B为示出次级电路20B中的变压器绕组基底6B的示例的背面侧的俯视图。

图13A为示意性地示出根据另一个示例的次级电路20C的部件布置和配线图案的俯视图。

图13B为图13A中示出的次级电路20C的侧视图。

图14A为示意性地示出根据另一个示例的次级电路20D的部件布置和配线图案的俯视图。

图14B为图14A中示出的次级电路20D的侧视图。

图15A为示意性地示出根据另一个示例的次级电路20E的部件布置和配线图案的俯视图。

图15B为图15A中示出的次级电路20E的侧视图。

图16为示意性地示出根据另一个示例的次级电路20F的部件布置和配线图案的透视图。

具体实施例

在下文中，将参照附图来详细地描述每个实施例。

图1为示意性地示出根据实施例的整体电源装置1的俯视图。

电源装置1可以用于任意使用，但可以用作例如用于大型计算机（例如，服务器）的电源装置。电源装置1包括初级电路10、次级电路20、第一变压器T1和第二变压器T2。

初级电路10和次级电路20通过第一变压器T1和第二变压器T2彼此电耦接。即，初级电路10的初级绕组12A和12B围绕第一变压器T1和第二变压器T2中的每个变压器的铁芯66来缠绕。初级电路10和次级电路20可以形成在同一个主基底4上。然而，初级电路10和次级电路20可以分别形成在单独的基底上。初级电路10和次级电路20可以容纳在例如箱2中。

在图1中，除了初级绕组12A和12B以外，初级电路10被显示为黑盒，而次级电路20基本上示出为轮廓线。下面将详细地描述次级电路20。可以任意地确定初级电路10的细节。例如，初级电路10可以包括功率因数校正电路、噪声过滤器、和交流电（AC）端子。

在图1中示出的示例中，在初级电路10和次级电路20中，初级电路10的输入侧（例如，与电源连接的侧）布置在箱2的一侧（例如，左侧）上，而次级电路20的输出侧布置在箱2的另一侧（例如，右侧）上。在图1中示出的示例中，用于冷却电源装置1的冷却空气的方向可以为从输出侧到输入侧，或者为从输入侧到输出侧的相反方向。在任一种情况下，通过适当地布置要在下面描述的初级电路20的每个热生成部件（例如，第一变压器T1、第二变压器T2、同步整流晶体管Q3、Q4和Q5）、扼流线圈L1、和电容器C1和C2，可以将冷却空气供应给各个热生成部件。

图2为示出次级电路20的示例连同初级电路10的一部分的示例的图。图2中示出的电路对应于双正向电路的示例。通过并联地连接正向电路同时目标在于共享组成元件（例如，同步整流晶体管Q5、和扼流线圈L1），双正向电路具有目标为大容量的电路配置。正向电路为隔离式开关转换器，并且转换（降低）来自输入侧的电压并将经转换的电压输出至输出侧。对于变压转换之前和之后基本上没有能量变化（即，初级电路10和次级电路20具有基本上相同的能量），使得次级电路20可以获得大电流和低电压。

在图2示出的示例中，初级电路10包括两个初级绕组12A和12B、及晶体管Q1和Q2。次级电路20包括在第一变压器T1侧的次级绕组22A、在第二变压器T2侧的第二绕组22B、同步整流晶体管Q3、Q4和Q5、扼流线圈L1、以及电容器C1和C2。此外，初级绕组12A和次级绕组22A为第一变压器T1的组成元件，并且初级绕组12B和次级绕组22B为第二变压器T2的组成元件。初级电路10的初级绕组12A和12B及次级电路20的次级绕组22A和22B构成两对，并且分别通过第一变压器T1和第二变压器T2彼此耦接。同步整流晶体管Q3、Q4和Q5可以例如为金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）或绝缘栅双极型晶体管（IGBT）。晶体管Q1和Q2或同步整流晶体管Q3、Q4和Q5可以通过控制器（未示出）来开关控制（例如，脉冲宽度调制（PWM）控制）。

在图2中示出的示例中，次级绕组22A串联地连接至同步整流晶体管Q3，次级绕组22B串联地连接至同步整流晶体管Q4，并且次级绕组22A和22B在同步整流晶体管Q5的前端（例如，与输入侧接近的侧）处并联地连接至同步整流晶体管Q5。同步整流晶体管Q5的高电势侧（例如，Vo侧）和次级绕组22A的高电势侧连接至扼流线圈L1的一端，并且电容器C1和C2的高电势侧及负载连接至扼流线圈L1的另一端。类似于同步整流晶体管Q5，电容器C1和C2及负载在高电势侧Vo与接地侧GND之间并联地连接至扼流线圈L1。

此外，图2中示出的示例为双正向电路，在次级绕组22B侧的电路（例如，在第二变压器T2侧的次级绕组22B和同步整流晶体管Q4）按照与在次级绕组22A侧的电路（例如，在第一变压器T1侧的次级绕组22A和同步整流晶体管Q3）的关系在同步整流晶体管Q5的前端处并联地连接至同步整流晶体管Q5。然而，如果按照与在次级绕组22A侧的电路的关系，在次级绕组22B侧的电路并联地连接至负载，则可以采用其他方面。例如，在次级绕组22B处的电路可以类似地包括与同步整流晶体管Q5分离的新的同步整流晶体管，然后可以按照与次级绕组22A侧的电路的关系在扼流线圈L1的前端处并联地连接至负载。可替代地，在次级绕组22B侧的电路可以类似地包括与同步整流晶体管Q5分离的新的同步整流晶体管和与扼流线圈L1分离的新的扼流线圈。然后在次级绕组22B的电路可以按照与在次级绕组22A侧的电路的关系在电容器C2的前端处并联地连接至负载。另外，在次级绕组22B侧的电路可以类似地包括与同步整流晶体管Q5分离的新的同步整流晶体管、与扼流线圈L1分离的新的扼流线圈、和与电容器C2和C1分离的新的电容器。然后在次级绕组22B侧的电路可以按照与在次级绕组22A侧的电路的关系在负载的前端处并联地连接至负载。

图3为示出在图2所示的双正向电路已接通时的行为（例如，电流环）的图，并且图4为示出在图2所示的双正向电路已断开时的行为（例如，电流环）的图。

当双正向电路接通时，晶体管Q1和Q2接通，同步整流晶体管Q3和Q4接通，并且同步整流晶体管Q5断开。在此情况下，如图3所示，在次级电路20中，形成了电流环，其中流从第一变压器T1和第二变压器T2（次级绕组22A和22B的高电势侧）到扼流线圈L1到负载到同步整流晶体管Q3和Q4并且返回到第一变压器T1和第二变压器T2（次级绕组22A和22B的低电势侧）。

当双正向电路断开时，晶体管Q1和Q2断开，同步整流晶体管Q3和Q4断开，并且同步整流晶体管Q5断开。在此情况下，扼流线圈L1趋于连续地产生相同的电流，使得如图4所示在次级电路20中形成了电流环，其中流从扼流线圈L1到负载到同步整流晶体管Q5并且返回到扼流线圈L1。

图5为示出根据实施例的次级电路20的部件布置和配线图案的透视图。图6为示出图5所示的次级电路20的部件布置和配线图案的俯视图。图7为示出图5所示的次级电路20的部件布置和配线图案的在从输入侧来观察时的侧视图。图8为示出变压器绕组基底6的示例的俯视图。在图5至图8中，具有斜线的阴影部分和缎纹部分二者都指示形成在基底（例如，主基底4和变压器绕组基底6）上的导体图案，另外，具有斜线的阴影部分还表示地电势区域。此外，在图5至图7中，用圆圈围绕的字母A至G分别为次级电路20的配线图案中的点，并且分别对应于在图2所示的电路中用字母A至G表示的点。在下文中，用圆圈围绕的字母A至G将被称为例如圆圈A。

如图5至图7所示，次级电路20由两个基底：主基底4和变压器绕组基底6构成。

如图5所示，正电极侧输出单元42和接地输出单元44形成在主基底4的前表面4a上。正电极侧输出单元42和接地输出单元44形成在主基底4的靠近输出侧的区域（例如，图5的右区域）中。正电极侧输出单元42和接地输出单元44以其中接地输出单元44被放置成比正电极侧输出单元42更接近输入侧的模式来形成。此外，正电极侧输出单元42和接地输出单元44可以连接至待与负载连接的端子（未示出）。

在主基底4中，与接地输出单元44连接的固体图案可以设置在后表面4b上。可替代地，主基底4可以为多层基底，并且与接地输出单元44连接的固体图案可以设置在居间层4c中。

第一变压器T1和第二变压器T2安装在主基底4上。第一变压器T1和第二变压器T2每个均包括变压器芯。每个变压器芯具有例如凭借上构件63、铁芯66、和在铁芯66两侧的侧构件64的字母E的形状、以及以封闭字母E的开口的这样的方式来附接的下构件62。变压器芯可以具有任意形状。此外，在图5所示的示例中，上构件63和侧构件64可以一体形成。

如图5和图6所示，第一变压器T1和第二变压器T2布置于主基底4中在靠近输入侧的区域（例如，图5和图6中的左区域）中。如图5所示，优选地，沿铁芯66的纵向轴线与主基底4的垂直方向（例如，Z轴线）对应的方向来布置第一变压器T1和第二变压器T2。此外，如图5所示，第一变压器T1和第二变压器T2可以被布置成沿着Y轴线彼此分离。

电容器C1和C2安装在主基底4上。电容器C1和C2中的每个电容器的一端连接至正电极侧输出单元42，并且电容器C1和C2中的每个电容器的另一端连接至接地输出单元44。

扼流线圈L1安装在主基底4与变压器绕组基底6之间。扼流线圈L1的一端与变压器绕组基底6的缠绕图案68的高电势侧处的输出端连接（例如圆圈A和圆圈B），并且扼流线圈L1的另一端与主基底4的正电极侧输出单元42连接。

如图5和图6所示，变压器绕组基底6布置于主基底4的输入侧，并且与第一变压器T1和第二变压器T2的位置对应。此外，变压器绕组基底6被布置成与主基底4平行。在此情况下，如图5和图7所示，从改善变压器绕组基底6上的热生成部件（例如同步整流晶体管Q3、Q4和Q5）的散热性质的角度来看，变压器绕组基底6可以被布置成在主基底4的垂直方向（例如，Z方向）上与主基底4分离。即，变压器绕组基底6可以被布置成使得在主基底4的上侧存在空间。然而，变压器绕组基底6可以被布置在主基底4上同时与主基底4的前表面接触。在此情况下，通过在主基底4中形成穿过第一变压器T1和第二变压器T2的侧构件64和铁芯66的下端的孔，可以将第一变压器T1和第二变压器T2的下构件62附接在主基底4的后表面处。此外，在图5所示的示例中，通过使用主基底4与变压器绕组基底6之间的空间来布置第一变压器T1和第二变压器T2的下构件62。此外，变压器绕组基底6与第一变压器T1和第二变压器T2的下构件62的前表面接触，使得变压器绕组基底6可以被下构件62表面支承，或者可以与第一变压器T1和第二变压器T2的下构件62的前表面在上部方向上分离。

如图8所示，缠绕图案68形成在变压器绕组基底6上。由于变压器绕组基底6如上所述与主基底4平行，变压器绕组基底6上的缠绕图案68在与主基底4平行的表面内延伸。如图8所示，从降低图案电阻和寄生电感二者的角度来看，可以将缠绕图案68形成为尽可能厚且短。例如，可以以尽可能使用变压器绕组基底6在X方向上的宽度的厚度来形成缠绕图案68。在此情况下，缠绕图案68的厚度W近似为变压器绕组基底6沿X轴线的宽度的1/2。此外，变压器绕组基底6具有第一变压器T1和第二变压器T2的铁芯66分别从其穿过的孔67（例如，参见图8）。

如图8所示，缠绕图案68具有U形部分68a、U形部分68b、和连接部分68c。如图8所示，当从顶部观察时，U形部分68a形成为U形以便围绕变压器T1的铁芯66从其穿过的孔67。如图8所示，围绕铁芯66的U形部分68a的周部的形状可以为圆形以便符合第一变压器T1的铁芯66的外周部。如图8所示，当从顶部观察时，U形部分68b形成为U形以便围绕变压器T2的铁芯66从其穿过的孔67。如图8所示，围绕铁芯66的U形部分68b的周部的形状可以为圆形以便符合第一变压器T2的铁芯66的外周部。

如图8所示，缠绕图案68的连接部分68c被形成为在U形部分68a和U形部分68b中的每个的一端（图8中的上侧端）之间延伸。连接部分68c可以与U形部分68a和U形部分68b的端部一体形成为具有与U形部分68a和U形部分68b的端部的厚度相同的厚度。

缠绕图案68的U形部分68a和U形部分68b分别形成次级绕组22A和次级绕组22B（例如，参见图2）。与次级绕组22A对应的U形部分68a和与次级绕组22B对应的U形部分68b被形成为使得U形的开口沿着Y轴线彼此面对。因此，次级绕组22A的两个输出端（例如，圆圈A和圆圈E）和次级绕组22B的两个输出端（例如，圆圈B和圆圈F）沿着Y轴线彼此面对。在此情况下，在次级绕组22A的高电势侧的输出端（例如，圆圈A）和在次级绕组22B的高电势侧的输出端（例如，圆圈B）沿着Y轴线彼此面对，并且在次级绕组22A的低电势侧的输出端（例如，圆圈E）和在次级绕组22B的低电势侧的输出端（例如，圆圈F）沿着Y轴线彼此面对。

次级绕组22A的两个输出端（例如，圆圈A和圆圈E）和次级绕组22B的两个输出端（例如，圆圈B和圆圈F）可以沿着Y轴线彼此面对，同时沿着X轴线略微偏离。即，在图8所示的示例中，在次级绕组22A的高电势侧的输出端（例如，圆圈A）和在次级绕组22B的高电势侧的输出端（例如，圆圈B）被放置在沿着X轴线与变压器绕组基底6的端部沿着X轴线相距相同距离处。此外，在次级绕组22A的低电势侧的输出端（例如，圆圈E）和在次级绕组22B的低电势侧的输出端（例如，圆圈F）被放置在沿着X轴线与变压器绕组基底6的端部沿着X轴线相距相同距离处。然而，在次级绕组22A的高电势侧的输出端（例如，圆圈A）和在次级绕组22B的高电势侧的输出端（例如，圆圈B）可以被放置成沿着X轴线与变压器绕组基底6的端部具有沿着X轴线的距离ΔX1的差。而且，在次级绕组22A的低电势侧的输出端（例如，圆圈E）和在次级绕组22B的低电势侧的输出端（例如，圆圈F）可以被放置成沿着X轴线与变压器绕组基底6的端部具有沿着X轴线的距离ΔX2的差。在此情况下，距离ΔX1可以与距离ΔX2相同或不同。然而，距离ΔX1和距离ΔX2可以被设置成比缠绕图案68在每个输出端处的厚度W的值小的值。

变压器绕组基底6上的缠绕图案68的U形部分68a和U形部分68b在针对次级绕组22A的高电势侧的输出端（例如，圆圈A）与针对次级绕组22B的高电势侧的输出端（例如，圆圈B）之间彼此连接。即，在靠近次级绕组22A的高电势侧的输出端（例如，圆圈A）与靠近次级绕组22B的高电势侧的输出端（例如，圆圈B）之间，缠绕图案68的U形部分68a和U形部分68b彼此面对，同时连接部分68c沿着Y轴线介于其间。另外，缠绕图案68的U形部分68a和U形部分68b通过连接部分68c彼此连接。在图5所示的示例中，扼流线圈L1的一端（例如，圆圈C）连接至连接部分68c。变压器绕组基底6上的缠绕图案68的U形部分68a和U形部分68b在针对次级绕组22A的低电势侧的输出端（例如，圆圈E）与针对次级绕组22B的低电势侧的输出端（例如，圆圈F）之间沿着Y轴线彼此分离。接地输出单元70被形成在间隔区域中。即，在处于次级绕组22A的低电势侧的输出端（例如，圆圈E）与处于次级绕组22B的低电势侧的输出端（例如，圆圈F）之间，缠绕图案68的U形部分68a和U形部分68b彼此面对，同时接地输出单元70沿着Y轴线介于其间。接地输出单元70被形成为与U形部分68a和U形部分68b分离。

变压器绕组基底6上的接地输出单元70与主基底4上的接地输出单元44连接。在此情况下，接地输出单元70和接地输出单元44可以通过形成在主基底4的后表面4b或居间层4c上的固体图案来连接。此外，在图5所示的示例中，变压器绕组基底6上的接地输出单元70通过铜板50与形成在主基底4的后表面4b或居间层4c上的固体图案连接。因此，变压器绕组基底6上的接地输出单元70通过铜板50和固体图案与主基底4上的接地输出单元44连接。

同步整流晶体管Q3、Q4和Q5安装在变压器绕组基底6上。如图5和图6所示，同步整流晶体管Q3、Q4和Q5沿着Y轴线布置于第一变压器T1与第二变压器T2之间。在图5和图6所示的示例中，同步整流晶体管Q3、Q4和Q5布置于缠绕图案68在变压器绕组基底6上沿着X轴线的形成范围内。即，同步整流晶体管Q3、Q4和Q5沿着X轴线安装在其中的区域为在缠绕图案68在变压器绕组基底6上沿着X轴线的形成范围内。

在图6示出的示例中，同步整流晶体管Q3和Q4布置成在针对次级绕组22A的低电势侧的输出端（例如，圆圈E）与针对次级绕组22B的低电势侧的输出端（例如，圆圈F）之间沿着Y轴线彼此面对。此外，同步整流晶体管Q5布置于针对次级绕组22A的高电势侧的输出端（例如，圆圈A）与针对次级绕组22B的高电势侧的输出端（例如，圆圈B）之间。在此情况下，同步整流晶体管Q3的漏极端子D-3通过例如焊接与缠绕图案68的U形部分68a的端部接合，以便与次级绕组22A的低电势侧的输出端（例如，圆圈E）连接。同步整流晶体管Q4的漏极端子D-4通过例如焊接与缠绕图案68的U形部分68b的端部接合，以便与次级绕组22B的低电势侧的输出端（例如，圆圈F）连接。此外，同步整流晶体管Q5的漏极端子D-5通过例如焊接与缠绕图案68的连接部分68c接合，以便与扼流线圈L1的端部（例如，圆圈C）连接。此外，同步整流晶体管Q5的漏极端子D-5通过例如焊接与缠绕图案68的U形部分68a或U形部分68b的端部接合，以便与针对次级绕组22A的高电势侧的输出端（例如，圆圈A）或针对次级绕组22B的高电势侧的输出端（例如，圆圈B）连接。甚至在此情况下，作为结果，同步整流晶体管Q5的漏极端子D-5与扼流线圈L1的端部（例如，圆圈C）连接。

此外，在图6示出的示例中，同步整流晶体管Q3的源极端子S-3可以通过例如焊接与变压器绕组基底6上的接地输出单元70接合。同步整流晶体管Q4的源极端子S-4可以通过例如焊接与变压器绕组基底6上的接地输出单元70接合。此外，同步整流晶体管Q5的源极端子S-5可以通过例如焊接与变压器绕组基底6上的接地输出单元70接合。同步整流晶体管Q3、Q4和Q5的栅极G3-3、G4-4和G5-5连接至控制器（未示出）。

根据图5至图8所示的示例，由于次级电路20内的电流环（即，环距离）降低，所以图案电阻与寄生电感降低。因此，在目标为通过双正向电路使用大电流时，可以实现较小的尺寸、降低的导体损耗（即，提高的效率）、和降低的功率噪声（V=Ldi/dt）。此外，由于功率噪声（V=Ldi/dt）在电流变大时增大，所以功率噪声的降低使得可以容易地实现大电流的使用。

特定地，根据图5至图8所示的示例，通过在变压器绕组基底6上在第一变压器T1与第二变压器T2之间布置同步整流晶体管Q3、Q4和Q5，可以实现较小的尺寸以及导体损耗和噪声的降低。例如，同步整流晶体管Q5的漏极端子D-5可以基本上以最小距离与扼流线圈L1的端部（例如，圆圈C）连接，使得可以实现较小的尺寸、降低导体损耗并且降低噪声。此外，同步整流晶体管Q3和Q4可以分别基本上以最小距离与针对次级绕组22A的低电势侧的输出端（例如，圆圈E）和针对次级绕组22B的低电势侧的输出端（例如，圆圈F）连接，使得可以实现较小的尺寸以及导体损耗和噪声的降低。

此外，根据图5至图8所示的示例，同步整流晶体管Q3、Q4和Q5的源极端子S-3、S-4和S-5通过主基底4上的固体图案从变压器绕组基底6上的公共接地输出单元70连接至主基底4上的接地输出单元44。通过使用固体图案，可以降低电阻部件和寄生电感，从而实现导体损耗和噪声的降低。

此外，根据图5至图8所示的示例，针对第一变压器T1侧的次级绕组22A的高电势侧的输出端（例如圆圈A）和针对第二变压器T2侧的次级绕组22B的高电势侧的输出端（例如圆圈B）通过变压器绕组基底6上的缠绕图案68（例如，连接部分68c）彼此直接连接。因此，电阻分量和寄生电感分量小于其中通过绕着铁芯缠绕导电线来配置变压器的情形，从而使得能够实现导电损耗和噪声的降低。此外，由于通过缠绕图案68来形成次级绕组22A和次级绕组22B，所以电阻分量和寄生电感分量小于其中通过绕着铁芯缠绕导电线来配置变压器的情形，从而使得能够实现导电损耗和噪声的降低。

此外，根据图5至图8所示的示例，可以借助变压器绕组基底6来冷却热生成部件（例如，同步整流晶体管Q3、Q4和Q5）（例如，热可以被传递至变压器绕组基底6）。因此，可以单独安装在同步整流晶体管Q3、Q4和Q5中的热沉可以不是必需的。然而，可以在需要时单独安装热沉。此外，当变压器绕组基底6布置成与主基底4分离时，冷却空气可以流动到变压器绕组基底6的前表面侧和后表面侧二者，从而改善冷却效率。

在图5至图8所示的示例中，如图6所示，同步整流晶体管Q3、Q4和Q5的安装区域沿着Y轴线设置在第一变压器T1与第二变压器T2之间而沿Y轴线不与第一变压器T1和第二变压器T2重叠。然而，同步整流晶体管Q3、Q4和Q5的安装区域可以沿着Y轴线与第一变压器T1和第二变压器T2重叠。例如，同步整流晶体管Q3和Q4可以布置成例如使得通过进一步降低第一变压器T1与第二变压器T2之间沿着Y轴线的距离使同步整流晶体管Q3和Q4在被从顶部观察时被第一变压器T1和第二变压器T2的上构件63隐藏。

此外，在图5至图8所示的示例中，形成初级绕组12A和12B的图案可以形成在变压器绕组基底6的另一个表面上。此外，变压器绕组基底6可以由多层基底形成，并且形成初级绕组12A和12B的图案可以形成在居间层上。

图9为示出根据比较示例的次级电路的部件布置和配线图案的透视图。在比较示例中，次级电路由主基底的仅一个基底形成。第一变压器T1和第二变压器T2中的每个变压器是通过绕着铁芯缠绕导电线而配置的变压器，而同步整流晶体管Q3、Q4和Q5被远离第一变压器T1和第二变压器T2来布置。

在比较示例中，由于同步整流晶体管Q3、Q4和Q5是远离第一变压器T1和第二变压器T2来布置的，所以难以实现较小的尺寸，并且增长了电流路线（即，环距离）。此外，由于第一变压器T1和第二变压器T2与同步整流晶体管Q3、Q4和Q5和扼流线圈L1之间的连接穿过主基底，所以存在图案电阻增大、导体损耗增大并且不能实现高效率的问题。此外，存在寄生电感L增大的问题，使得由流过寄生电感L的脉冲电流生成了功率噪声，从而难以实现大电流。此外，存在热生成部件的布置干扰另外的冷却（例如，第一变压器T1和第二变压器T2干扰冷却空气通向同步整流晶体管Q5）的问题，使得热辐射性质不好，从而热沉变成必需的。

关于这些问题，根据图5至图8所示的示例，如上所述，可以至少部分地解决比较示例的前述问题以实现较小的尺寸并且降低导体损耗和噪声。因此，也可以改善热辐射性质。

图10为示出次级电路20B的另一个示例连同初级电路10的一部分的示例的图。

图10所示的次级电路20B与图2所示的次级电路20的不同之处在于：新的同步整流晶体管Q3’、Q4’和Q5’分别与同步整流晶体管Q3、Q4和Q5单独地并联连接。如上所示，当处理的电流大于同步整流晶体管Q3、Q4和Q5的额定电流时，该多个同步整流晶体管可以并联地连接以供使用。

图11为示意性地示出图10中示出的次级电路20B的部件布置和配线图案的侧视图。图12A为示出次级电路20B中变压器绕组基底6B的示例的前表面侧的俯视图，并且图12B为示出次级电路20B中变压器绕组基底6B的示例的后表面侧的俯视图。在下文中，虽然将主要描述次级电路20B的具体配置，但是该配置也可以与图2所示的次级电路20的配置相同。

如图12A所示，变压器绕组基底6B的前表面与图2所示的次级电路20的变压器绕组基底6的前表面类似，但是与图2所示的次级电路20的变压器绕组基底6的前表面的不同之处在于：缠绕图案681具有通孔（vias）68d。

如图12B所示，缠绕图案682与变压器绕组基底6B的前表面侧的缠绕图案681类似地形成在变压器绕组基底6B的后表面上。此外，接地输出单元70B与变压器绕组基底6B的前表面侧的接地侧输出单元70类似地形成在变压器绕组基底6B的后表面上。接地输出单元70B可以与接地输出单元70类似地通过铜板50与主基底4的固体图案（例如，接地层）连接。缠绕图案682通过通孔68d与变压器绕组基底6B的前表面侧的缠绕图案681连接。

同步整流晶体管Q3’、Q4’和Q5’可以布置于变压器绕组基底6B的后表面侧，如图11所示。在此情况下，同步整流晶体管Q3’、Q4’和Q5’可以布置成面对同步整流晶体管Q3、Q4和Q5，同时变压器绕组基底6B沿垂直方向（与变压器绕组基底6B垂直的方向）介于其间，如图1所示。同步整流晶体管Q3’、Q4’和Q5’连接至配线图案682和接地输出单元70B的形式与图2所示的次级电路20中同步整流晶体管Q3、Q4和Q5连接至配线图案68和接地输出单元70的形式相同。

图13A为示意性地示出根据另一个示例的次级电路20C的部件布置和配线图案的俯视图。图13B为图13A所示的次级电路20C的侧视图。

图13A和13B所示的示例与图5和图6所示的示例的主要不同之处在于：未提供变压器绕组基底6。即，在图5和图6所示的示例中形成或安装在变压器绕组基底6上的每个图案（例如，缠绕图案68）或部件（例如，同步整流晶体管Q3）在图13A和13B所示的示例中被形成或安装在主基底4上。在图13A和图13B所示的示例中，图5和图6所示的示例中形成或安装在变压器绕组基底6上的每个图案或部件可以按照与图5和图6所示的示例的方面相同的方面（例如，图案形状、和位置关系等）被形成或安装在主基底4上。

特定地，在图13A和图13B所示的示例中，缠绕图案68形成在主基底4上。此外，接地输出单元70形成在主基底4上。因此，省略了在图5和图6所示的示例中使用的铜板50。同步整流晶体管Q3、Q4和Q5布置于主基底4上。此外，同步整流晶体管Q3、Q4和Q5、缠绕图案68、和接地输出单元70之间的位置关系与图5和图6所示的示例的位置关系相同。此外，扼流线圈L1的端部与主基底4上的缠绕图案68中的高电势侧的输出端（例如，圆圈A和圆圈B）连接。具体地，扼流线圈L1的端部（例如，圆圈C）与图5和图6所示的示例类似地连接至缠绕图案68的连接部分68c。

在图13A和图13B所示的示例中，第一变压器T1和第二变压器T2的配置与图5和图6所示的示例中的配置相同，但其布置与图5和图6所示的示例略有不同。具体针对第一变压器T1和第二变压器T2，下构件62如图13B所示附接至主基底4的后表面。此外，主基底4设置有侧构件64的下端从其穿过的过孔（through-hole）4e。侧构件64的下端延伸至主基底4的后表面，穿过该过孔4e，并且与下构件62耦接。此外，类似地，第一变压器T1和第二变压器T2中的每个的铁芯66可以穿过孔（未示出）以与主基底4上的后表面上的下构件62耦接。

根据图13A和图13B所示的示例，可以获得与图5和图6所示的前述示例中的效果基本上相同的效果。然而，根据图13A和图13B所示的示例，省略了变压器绕组基底6或铜板50，使得与图5和图6所示的前述示例相比可以具有较少部件。在图5和图6所示的前述示例中，可以从前表面和后表面来冷却变压器绕组基底6，使得与图13A和图13B所示的示例相比，冷却效率较好。

甚至在图13A和图13B所示的示例中，新的同步整流晶体管Q3’、Q4’和Q5’还可以与图10所示的次级电路20B类似地分别单独地并联连接至同步整流晶体管Q3、Q4和Q5。

图14A为示意性地示出根据另一个示例的次级电路20D的部件布置和配线图案的俯视图。图14B为图14A所示的次级电路20D的侧视图。

图14A和图14B所示的示例与图13A和图13B所示的示例的主要不同之处在于：不存在第一变压器T1和第二变压器T2的缠绕图案68。

在图14A和图14B所示的示例中，通过绕着铁芯66缠绕用作次级绕组22A的导电线来配置第一变压器T1。第一变压器T1具有与次级绕组22A的两个输出端（例如，圆圈A和圆圈E）对应的两个端子65a和65e。通过绕着铁芯66缠绕用作次级绕组22B的导电线来配置第二变压器T2。第二变压器T2具有与次级绕组22B的两个输出端（例如，圆圈B和圆圈F）对应的两个端子65b和65f。如在图5和图6所示的示例中，端子65a和65e分别面对端子65b和65f，使得次级绕组22A的两个输出端（例如，圆圈A和圆圈E）沿着Y轴线面对次级绕组22B的两个输出端（例如，圆圈B和圆圈F）。

导体图案80、82和84代替缠绕图案68（例如，参见图13A）形成在主基底4上。导体图案80包括与缠绕图案68的连接部分68c对应的连接部分80c、以及沿着Y轴线在连接部分80c的两侧的端子连接部80a和80b。端子连接部80a和80b、以及连接部分80c可以一体形成为具有与图13A所示的厚度相同的厚度。此外，在端子连接部80a和80b中，如用图13A中的虚线表示的，它们的端部可以延伸至其中第一变压器T1和第二变压器T2安装的区域。端子连接部80a和导体图案82可以为与根据图5和图6所示的示例的缠绕图案68的U形部分68a的每个端（例如，参见图8）对应的图案，并且端子连接部80b和导体图案84可以为与根据图5和图6所示的示例的缠绕图案68的U形部分68b的每个端（例如，参见图8）对应的图案。

端子65a和65e通过例如焊接分别连接至端子连接部80a和导体图案82。此外，端子65b和65f通过例如焊接分别连接至端子连接部80b和导体图案84。

根据图14A和图14B所示的示例，可以获得与图5和图6所示的前述示例中的效果基本上相同的效果。然而，根据图14A和图14B所示的示例，由于使用电线而不使用缠绕图案68，所以缺点在于：与使用缠绕图案68的示例（例如，图13A和图13B所示的示例）相比增大了电阻分量和寄生电感分量。

在图14A和图14B所示的示例中，第一变压器T1和第二变压器T2的方位是任意的，只要端子65a和65e与端子65b和65f沿着Y轴线面对。例如，第一变压器T1和第二变压器T2可以以每个铁芯66沿与主基底4垂直的方向延伸的这样的方式来布置。第一变压器T1和第二变压器T2还可以以每个铁芯66沿与主基底4平行的方向（例如沿着Y轴线）延伸的这样的方式来布置。

此外，甚至在图14A和图14B所示的示例中，新的同步整流晶体管Q3’、Q4’和Q5’还可以与图10所示的次级电路20B类似地分别单独地并联连接至同步整流晶体管Q3、Q4和Q5。

此外，甚至在图14A和图14B所示的示例中，基本上类似于图5和图6所示的前述示例，次级绕组22A的两个输出端（例如，圆圈A和圆圈E）和次级绕组22B的两个输出端（例如，圆圈B和圆圈F）可以沿着Y轴线彼此面对，同时沿着X轴线略偏离。即，端子65a和65e与端子65b和65f可以沿着Y轴线彼此面对，同时沿着X轴线略偏离。

图15A为示意性地示出根据另一个示例的次级电路20E的部件布置和配线图案的俯视图。图15B为图15A所示的次级电路20E的侧视图。

图15A和图15B所示的示例与图14A和图14B所示的示例的不同之处在于：未在基底4中形成过孔4e。即，在图15A和图15B所示的示例中，未在主基底4中形成与第一变压器T1和第二变压器T2的安装有关的孔。在图15A和图15B所示的示例中，第一变压器T1以下构件62装载在主基底4上的方式来安装。类似地，第二变压器T2以下构件62装载在主基底4上的方式来安装。

根据图15A和图15B所示的示例，可以获得与图14A和图14B所示的前述示例的效果基本上相同的效果。

在图15A和图15B所示的示例中，第一变压器T1和第二变压器T2的任何方向是可得到的，只要端子65a和65e与端子65b和65f沿着Y轴线面对。例如，第一变压器T1和第二变压器T2可以以每个铁芯66沿与主基底4垂直的方向延伸的这样的方式来布置。第一变压器T1和第二变压器T2还可以以每个铁芯66沿与主基底4平行的方向（例如沿着Y轴线）延伸的这样的方式来布置。

此外，甚至在图15A和图15B所示的示例中，新的同步整流晶体管Q3’、Q4’和Q5’可以与图10所示的次级电路20B类似地分别单独地并联连接至同步整流晶体管Q3、Q4和Q5。

此外，甚至在图15A和图15B所示的示例中，基本上类似于图5和图6所示的前述示例，次级绕组22A的两个输出端（例如，圆圈A和圆圈E）和次级绕组22B的两个输出端（例如，圆圈B和圆圈F）可以沿着Y轴线彼此面对，同时沿着X轴线略偏离。即，端子65a和65e与端子65b和65f可以沿着Y轴线彼此面对，同时沿着X轴线略偏离。

图16为示意性地示出根据另一个示例的次级电路20F的部件布置和配线图案的透视图。

图16所示的示例与图5和图6所示的示例的主要不同之处在于：变压器绕组基底6的连接部分68c主要沿着X轴线朝向输出侧突出。前述配置在需要连接部分68c中的用于与扼流线圈L1连接的空间时是有用的。变压器绕组基底6实际上不需要具有矩形形状。在图16所示的示例中，该示例的缺点在于：同步整流晶体管Q5的漏极端子D-5与扼流线圈L1的端部（例如，圆圈C）之间的距离比图5和图6所示的示例中的距离长。

尽管以上描述了各个实施例，但是本公开内容不限于特定实施例，并且在权利要求所描述的范围内可得到各种修改和变化。此外，还可以组合前述实施例的全部或多个组成元件。

例如，在前述实施例中，初级电路10的初级绕组12A和12B以及次级电路20的次级绕组22A和22B构成两对，以通过第一变压器T1和第二变压器T2来耦接。然而，所公开的技术甚至可以应用于其中初级绕组和次级绕组构成三对或更多对以通过三个或更多变压器来耦接的电源装置。

根据本公开内容，可以提供能够实现大电流同时实现较小的尺寸和高效率且降低功率噪声的电源装置。

本文中叙述的所有示例和条件性语言意在用于教学目的以帮助读者理解由本发明人贡献的本发明和构思，来促进本技术领域，并且应当被认为不限于这样特定叙述的示例和条件，也不限于说明书中与本发明的优势和劣势的示出相关的这样的示例的组织。尽管已详细描述了本发明的一个或多个实施例，但是应当理解，能够在不偏离本发明的精神和范围的情况下对实施例作出各种变化、置换和替换。

Claims (12)

1.一种电源装置，包括：

初级电路，所述初级电路包括两个初级绕组；

次级电路，所述次级电路包括两个次级绕组和用于同步整流的开关元件；

第一变压器，所述第一变压器被配置成将所述两个初级绕组中的一个初级绕组与所述两个次级绕组中的一个次级绕组耦接；

第二变压器，所述第二变压器被配置成将所述两个初级绕组中的另一个初级绕组与所述两个次级绕组中的另一个次级绕组耦接；以及

第一基底，在所述第一基底上所述两个次级绕组中的一个次级绕组的两个输出端和所述两个次级绕组中的另一个次级绕组的两个输出端布置成彼此面对，

其中用于同步整流的所述开关元件在所述第一基底上布置于所述第一变压器与所述第二变压器之间的区域中。

2.根据权利要求1所述的电源装置，其中两个次级绕组各自的高电势侧的输出端在所述第一基底上彼此连接。

3.根据权利要求1所述的电源装置，其中所述两个次级绕组中的每个次级绕组在与所述第一基底平行的表面内延伸。

4.根据权利要求1所述的电源装置，其中所述第一变压器和所述第二变压器以所述第一变压器的铁芯和所述第二变压器的铁芯沿与所述第一基底垂直的方向面对这样的方式来布置。

5.根据权利要求1所述的电源装置，其中所述两个次级绕组中的每个次级绕组包括形成在所述第一基底上的缠绕图案。

6.根据权利要求5所述的电源装置，其中所述缠绕图案被形成为U形，以及

与所述两个次级绕组中的一个次级绕组有关的缠绕图案和与所述两个次级绕组之间的另一侧有关的缠绕图案沿各个缠绕图案的U形开口彼此面对的方向来形成。

7.根据权利要求1所述的电源装置，还包括：

第二基底，所述第二基底与所述第一基底分离，并布置成沿与所述第一基底垂直的方向与所述第一基底分离，

其中所述次级电路包括电容器，

所述第二基底包括在其表面上的正电极侧输出单元和接地输出单元，所述次级电路的所述电容器的一端连接至所述正电极侧输出单元，并且所述电容器的另一端连接至所述接地输出单元，并且还包括在其后表面上或在其居间层中的固体图案，所述固体图案连接至所述接地输出单元，以及

在所述第一基底上的用于同步整流的所述开关元件通过所述第二基底的所述固体图案连接至所述接地输出单元。

8.根据权利要求7所述的电源装置，其中所述次级电路包括扼流线圈，以及

所述扼流线圈连接在针对所述第一基底上的所述第一变压器和所述第二变压器的所述次级绕组的高电势侧的输出部分与所述第二基底上的所述正电极侧输出单元之间。

9.根据权利要求1所述的电源装置，其中所述次级电路包括电容器，

所述第一基底在其顶表面上包括所述电容器的一端所连接的正电极侧输出单元和所述电容器的另一端所连接的接地输出单元，并且还在其后表面上或在其居间层中包括与所述接地输出单元连接的固体图案，以及

在所述第一基底上的用于同步整流的所述开关元件通过所述固体图案连接至所述接地输出单元。

10.根据权利要求9所述的电源装置，其中所述次级电路包括扼流线圈，以及

所述扼流线圈连接在针对所述第一基底上的所述第一变压器和所述第二变压器的所述次级绕组的高电势侧的输出部分与所述正电极侧输出单元之间。

11.一种电源装置，其中初级电路的两个初级绕组和次级电路的两个次级绕组通过第一变压器和第二变压器并联地耦接，

其中所述第一变压器的所述次级绕组的两个输出端和所述第二变压器的所述次级绕组的两个输出端布置于同一第一基底上使得彼此面对，以及

用于同步整流的开关元件布置于所述第一基底中的在所述第一变压器与所述第二变压器之间的区域中。

12.根据权利要求1所述的电源装置，其中所述电源装置由双正向电路形成。

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