CN105450041B - 磁性元件整合模块 - Google Patents

Abstract

本发明为一种磁性元件整合模块，包括第一辅助电路板、第二辅助电路板、第一变压器、第二变压器及至少一电感。其中，第二辅助电路板与第一辅助电路板并列设置；第一变压器插设于第一辅助电路板；第二变压器插设于第二辅助电路板；以及电感设置于第一变压器及第二变压器之间，并分别与第一辅助电路板及第二辅助电路板电性连接。

Description

磁性元件整合模块

技术领域

本发明关于一种磁性元件整合模块，尤指一种整合变压器、同步整流开关及电感的磁性元件整合模块。

背景技术

一般而言，电子装置中常设有许多磁性元件，例如变压器及电感等，其中变压器是利用电磁感应原理以转换与调整电压，使电压达到电器设备适用的范围，而电感则与变压器电性连接，以进行滤波的功能。

请参与图1，其为现有变压器及电感设置于系统电路板示意图。如图所示，系统电路板10上包括第一变压器11、第二变压器12及电感14等电子元件，其中，第一变压器11及第二变压器12分别设置于电路板13上，且电路板13插设于系统电路板10上，至于电感14则直接设置于系统电路板10上，并利用电路板13及系统电路板10上的布线(未图示)，使得第一变压器11及第二变压器12与电感14之间电性连接。藉此，第一变压器11及第二变压器12的次级输出端(未图示)输出的电流，分别由电路板13流至系统电路板10，再由系统电路板10汇集电流至电感14进行滤波，之后再输出至负载(未图示)。

然而，现有的电子元件设置方式存在诸多缺失与不便，包括：

(1)第一变压器11、第二变压器12及电感14等电子元件分离地设置于系统电路板10上，故会占据系统电路板10较大的空间，且目前电子设备均朝高功率及小型化的趋势发展，因此，如何提升系统电路板10的空间利用率、整合电子元件的积集度被视为研发的重点。

(2)再者，现有的电子元件配置方式将导致电流路径不一致，意即，由第二变压器12的次级输出端流经电路板13、系统电路板10再到电感14的电流路径相较于第一变压器11的次级输出端流至电路板13、系统电路板10再到电感14的电流路径较长，如此一来，会造成两变压器11、12流至电感14的电流不平衡，导致电路控制较为不易。

(3)另外，自第一变压器11及第二变压器12的次级输出端输出的电流分别流至电路板13，再各自流到系统电路板10，并通过系统电路板10汇聚后再流至电感14，其电流传输路径长而导致阻抗大，如此将增加能量的耗损，且由于两变压器11、12输出端的电流皆流至系统电路板10汇聚，亦会造成系统电路板10过热的问题。

有鉴于此，如何发展一种磁性元件整合模块，以解决现有技术所遭遇的各种缺失与不便，实为目前需解决的课题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种磁性元件整合模块，其利用电子元件结构对称的设置方式，使得第一电流路径与第二电流路径相等，以达电流平衡的效果。

本发明的另一目的在于提供一种磁性元件整合模块，其第一变压器及第二变压器输出的电流，无须流经系统电路板，可直接传输至电感汇聚，以降低电路阻抗、减少能量耗损及解决现有系统电路板过热的问题。

为达上述目的，本发明的一较广实施态样为提供一种磁性元件整合模块，包括：第一辅助电路板；第二辅助电路板，与第一辅助电路板并列设置；第一变压器，插设于第一辅助电路板；第二变压器，插设于第二辅助电路板；以及至少一电感，设置于第一变压器及第二变压器之间，并分别与第一辅助电路板及第二辅助电路板电性连接。

附图说明

图1为现有变压器及电感器设置于系统电路板示意图。

图2为本发明较佳实施例的磁性元件整合模块的结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

10、3：系统电路板

11、21：第一变压器

12、22：第二变压器

13：电路板

14、23：电感

2：磁性元件整合模块

211：第一绕组

212：第一磁芯组

212a、212b、222a、222b：磁芯部件

221：第二绕组

222：第二磁芯组

231、232：磁芯

233：第一导电片

2331、2341：本体部

2332、2342：延伸部

234：第二导电片

235：绝缘胶带

24：第一辅助电路板

25：第二辅助电路板

S1：第一表面

S2：第二表面

S3：第三表面

S4：第四表面

S5：第五表面

S6：第六表面

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态样上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上当作说明之用，而非架构于限制本发明。

请参阅图2，其为本发明较佳实施例的磁性元件整合模块的结构示意图。如图所示，本发明的磁性元件整合模块2包括第一辅助电路板24、第二辅助电路板25、第一变压器21、第二变压器22及电感23。其中，第二辅助电路板25与第一辅助电路板24并列设置；并且，第一变压器21插设于第一辅助电路板24；第二变压器22插设于第二辅助电路板25；以及电感23设置于第一变压器21及第二变压器22之间，并分别与第一辅助电路板24及第二辅助电路板25电性连接。以下将进一步叙述本实施例的磁性元件整合模块2细部结构特征。

首先，如图2所示，第一辅助电路板24与第二辅助电路板25平行并列设置，其中，第一辅助电路板24具有两相对设置的表面，分别为第一表面S1及第二表面S2，第二辅助电路板25亦具有两相对设置的表面，分别为第三表面S3及第四表面S4，且第一辅助电路板24的第二表面S2与第二辅助电路板25的第四表面S4亦彼此对应设置。

于本实施例中，第一变压器21包括第一绕组211及第一磁芯组212，其中，第一绕组211为多个环形金属导电片所构成，且各具有贯穿通道(未图示)，该金属导电片可为但不限于铜箔，于一些实施例中，第一绕组211的型态亦可为线圈配合绕线基座的形式，但不以此为限。第一磁芯组212包括两磁芯部件212a、212b，且两磁芯部件212a、212b可为例如EE磁芯部件，并分别包含轴心部(未图示)，其中，两磁芯部件212a、212b的轴心部分别自第一绕组211的贯穿通道的两端至少部分地穿设于第一绕组211的贯穿通道中，藉此可利用电磁感应的作用使第一绕组211产生感应电压，以达到电压转换的目的。且于本实施例中，第一变压器21插设于第一辅助电路板24的第一表面S1上，但不以此为限。

至于第二变压器22则同样包括第二绕组221及第二磁芯组222，第二磁芯组222具有两磁芯部件222a、222b，然第二变压器22的细部结构及组装方式皆与第一变压器21相仿，于此不再赘述。且于本实施例中，第二变压器22插设于第二辅助电路板25的第三表面S3上，但不以此为限。

另外，磁性元件整合模块2包括至少一电感23，如图2所示，电感23设置于第一辅助电路板24的第二表面S2及第二辅助电路板25的第四表面S4之间，且分别与第一辅助电路板24及第二辅助电路板25电性连接。并且，电感23包括二磁芯231、232、第一导电片233及第二导电片234，该第一导电片233及第二导电片234作为电感23的导电绕组，于另一些实施例中，电感23亦可以线圈作为导电绕组，但不以此为限。以本实施例为例，第一导电片233及第二导电片234夹设于两磁芯231、232之间，且第一导电片233具有本体部2331及延伸部2332，本体部2331设置于两磁芯231、232之间，延伸部2332则自本体部2331垂直向外弯折延伸而设置于磁芯231外，并与第一辅助电路板24的第五表面S5连接，其中，第五表面S5为第一辅助电路板24的一侧面，且与第一表面S1及第二表面S2相邻接。同样地，第二导电片234具有本体部2341及延伸部2342，该本体部2341设置于两磁芯231、232之间，延伸部2342则自本体部2341垂直向外弯折延伸而设置于磁芯232外，并与第二辅助电路板25的第六表面S6连接，且该第六表面S6为第二辅助电路板25的一侧面，并与第三表面S3及第四表面S4相邻接。换言之，电感23利用第一导电片233的延伸部2332及第二导电片234的延伸部2342分别与第一辅助电路板24及第二辅助电路板25电性连接，并再经由第一辅助电路板24及第二辅助电路板25的布线(未图示)而使得电感23可分别与第一变压器21及第二变压器22电性连接。

以下将详述本发明的磁性元件整合模块2组装方式：首先，将第一辅助电路板24及第二辅助电路板25平行并列设置，并使第一辅助电路板24的第二表面S2相对第二辅助电路板25的第四表面S4而设置。接着，将第一变压器21插设于第一辅助电路板24的第一表面S1上，并将第二变压器22插设于第二辅助电路板25的第三表面S3上，再分别使用焊料将第一变压器21及第二变压器22分别与第一辅助电路板24及第二辅助电路板25电性连接。之后再组装电感23，其组装方式为将第一导电片233的本体部2331及第二导电片234的本体部2341夹设于两磁芯231、232之间，并使两延伸部2332、2342分别弯折设置于两磁芯231、232之外，再使用绝缘胶带235包覆部分磁芯231、232的外表面，以将第一导电片233及第二导电片234固定于两磁芯231、232间，同时使电感23绝缘阻隔，以完成电感23的组装。然后，将电感23设置于第一辅助电路板24的第二表面S2及第二辅助电路板25的第四表面S4之间，再将第一导电片233的延伸部2332及第二导电片234的延伸部2342分别与第一辅助电路板24的第五表面S5及第二辅助电路板25的第六表面S6进行焊接，使得电感23可分别与第一辅助电路板24及第二辅助电路板25电性连接，并可通过第一辅助电路板24及第二辅助电路板25再与第一变压器21及第二变压器22电性连接，即完成磁性元件整合模块2的组装。

此外，于本实施例中，第一辅助电路板24更具有至少一第一开关元件(未图示)，其可设置于第一表面S1或第二表面S2上，但不以此为限。同样地，第二辅助电路板25亦具有至少一第二开关元件(未图示)，可设置于第三表面S3或第四表面S4上，但不以此为限。于本实施例中，第一开关元件及第二开关元件为同步整流开关，其可为但不限于二极管或金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，以将第一变压器11及第二变压器12输出的交流电能整流为直流电能。

根据本发明的构想，本发明的磁性元件整合模块2包括第一变压器21、第二变压器22、电感23、第一辅助电路板24及第二辅助电路板25，且第一辅助电路板24及第二辅助电路板25分别具有第一开关元件及第二开关元件，因此，磁性元件整合模块2同时具有电压转换、整流及滤波的功能。至于磁性元件整合模块2的结构配置方式为电感23设置于第一辅助电路板24及第二辅助电路板25之间，而第一变压器21及第二变压器22则分别设置于第一辅助电路板24及第二辅助电路板25的两相对外侧，换句话说，第一变压器21及第二变压器22、第一开关元件及第二开关元件系以电感23为中心，左右对称于电感23设置。且于一些实施例中，磁性元件整合模块2更可设置于一系统电路板3上，并可进一步与系统电路板3电性连接。

并且，于第一变压器21、第一开关元件及电感23间形成第一电流路径，电流于第一电流路径上依序流经第一开关元件、第一变压器21及电感23，详言之，电流自第一开关元件流至第一变压器21，之后电流再由第一变压器21流至电感23滤波，同样地，于第二变压器22、第二开关元件及电感23间形成第二电流路径，电流则于第二电流路径上依序流经第二开关元件、第二变压器22及电感23，意即电流可自第二开关元件流至第二变压器22，再由第二变压器22流至电感23，且流经第一电流路径及第二电流路径的电流经由电感23汇集整合后，再输出至一负载(未图示)。如此一来，藉由磁性元件整合模块2的电子元件结构对称设置方式，使得第一电流路径与第二电流路径实质上相等，因此，流经第一电流路径的电流与流经第二电流路径的电流传输路径相当，以达到电流平衡的效果。另外，于本实施例中，流经第一电流路径、第二电流路径的电流大于或等于80A，但不以此为限。

藉由本发明的磁性元件整合模块2的结构组装方式，使自第一变压器21及第二变压器22输出的电流，可直接传输至电感23汇聚，无须如现有技术须先分别将第一变压器11及第二变压器12输出的电流导送至系统电路板10汇聚后，再传输至电感14滤波，以大幅降低电流的传输路径，以致线路阻抗减低、能量损耗小，且由于电流并未流经系统电路板3，同时解决了现有系统电路板10过热的问题。此外，本发明同时将两变压器21、22、电感23及同步整流开关等电子元件整合为一模块，其组装简便并可有效整合电子元件，因此当磁性元件整合模块2设置于系统电路板3时，即可整合且增加系统电路板3上的空间利用率，进而提升电子组件的积集度，以有利于电子设备高功率及小型化的发展趋势。

综上所述，本发明的磁性元件整合模块将变压器、同步整流开关及电感整合为一模块，其组装上简单便利，且可有效整合电子元件及提升系统电路板的空间利用率。再者，通过将电子元件对称设置的配置方式，使得流经第一电流路径的电流与流径第二电流路径的电流的传输路径相等，以达电流平衡的效果。此外，电流可不需经由系统电路板而可直接将变压器输出的电流传输至电感，亦可降低电路阻抗、减少能量耗损及解决现有系统电路过热的问题。因此，本发明的磁性元件整合模块，实为一具产业价值的发明，爰依法提出申请。

纵使本发明已由上述实施例详细叙述而可由本领域技术人员任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附权利要求所欲保护者。

Claims (10)

1.一种磁性元件整合模块，其特征在于，包括：

一第一辅助电路板；

一第二辅助电路板，与该第一辅助电路板并列设置；

一第一变压器，插设于该第一辅助电路板；

一第二变压器，插设于该第二辅助电路板；以及

至少一电感，设置于该第一变压器及该第二变压器之间，并分别与该第一辅助电路板及该第二辅助电路板电性连接；

其中该第一辅助电路板具有两相对设置的一第一表面及一第二表面，该第二辅助电路板具有两相对设置的一第三表面及一第四表面，该第一辅助电路板的该第二表面与该第二辅助电路板的该第四表面彼此对应设置，且该第一变压器插设于该第一辅助电路板的该第一表面，该第二变压器系插设于该第二辅助电路板的该第三表面，该电感则设置于该第一辅助电路板的该第二表面及该第二辅助电路板的该第四表面之间。

2.如权利要求1所述的磁性元件整合模块，其中该电感设置于该第一辅助电路板和该第二辅助电路板之间。

3.如权利要求1所述的磁性元件整合模块，其中该电感包括二磁芯、一第一导电片及一第二导电片，该第一导电片及该第二导电片分别具有一本体部及一延伸部，该两本体部设置于该二磁芯之间，该两延伸部则分别由该两本体部垂直向外弯折延伸而分别设置于该二磁芯外。

4.如权利要求3所述的磁性元件整合模块，其中该第一导电片的该延伸部及该第二导电片的该延伸部分别与该第一辅助电路板及该第二辅助电路板的布线电性连接，进而使得该电感分别与该第一变压器及该第二变压器电性连接。

5.如权利要求1所述的磁性元件整合模块，其中该第一辅助电路板还包括至少一第一开关元件，该第二辅助电路板还包括至少一第二开关元件。

6.如权利要求5所述的磁性元件整合模块，其中该第一开关元件及该第二开关元件为同步整流开关，以进行同步整流。

7.如权利要求5所述的磁性元件整合模块，其中于该第一变压器、该第一开关元件及该电感间形成一第一电流路径，使电流于该第一电流路径上依序流经该第一开关元件、该第一变压器及该电感，且于该第二变压器、该第二开关元件及该电感间形成一第二电流路径，使电流于该第二电流路径上依序流经该第二开关元件、该第二变压器及该电感。

8.如权利要求7所述的磁性元件整合模块，其中该第一变压器及该第二变压器以该电感为中心，左右对称于该电感设置，使该第一电流路径与该第二电流路径相等。

9.如权利要求7所述的磁性元件整合模块，其中流经该第一电流路径及该第二电流路径的电流大于或等于80A。

10.如权利要求1所述的磁性元件整合模块，其中该磁性元件整合模块插设于一系统电路板上。