CN107645231B - 电源转换器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电源转换器，其包括第一衬底、第二衬底、变压元件及绝缘支架。第一衬底包括第一端子组。第二衬底包括第二端子组。变压元件包括一次侧连接端以及二次侧连接端，其中一次侧连接端连接至第一端子组，而二次侧连接端连接至第二端子组。绝缘支架设置于第一衬底与第二衬底之间，且变压元件承靠于绝缘支架。本发明提供的电源转换器其内部的空间使用率较高，因而可降低整体的体积。

Description

电源转换器
技术领域
本发明涉及一种电源转换器，尤其涉及一种体积较小的电源转换器。
背景技术
变压器具有各种不同的型式以适应不同的功能需求，而设计变压器时需考虑变压比、电流与损耗以及尺寸等性能规格，在电力性能都能达到要求的情况下当然尺寸愈小愈能适用各种不同的电器，由于变压器工作时会有大量的电流以及较明显的电压变动，因此需经过严格的安规测试后才可确保使用安全，但为了符合安规的要求，往往都必需加大变压器的尺寸以提供线圈之间有足够绝缘距离，总而言之，因在同样的电器特性下，变压器的“小型化”受限于安规的要求，且由于变压器需考虑本身绝缘强度，而装设于电路中更需顾虑变压器一次侧、变压器二次侧电力波形的影响，上述的考量使得变压器尺寸以及适用场合受限。
发明内容
本发明提供一种电源转换器，其内部的空间使用率较高，因而可降低整体的体积。
本发明的电源转换器包括第一衬底、第二衬底、变压元件及绝缘支架。第一衬底包括第一端子组。第二衬底包括第二端子组。变压元件包括一次侧连接端以及二次侧连接端，其中一次侧连接端连接至第一端子组，而二次侧连接端连接至第二端子组。绝缘支架设置于第一衬底与第二衬底之间，且变压元件承靠于绝缘支架。
在本发明的一实施例中，上述的电源转换器还包括至少一个一次侧元件以及至少一个二次侧元件，其中一次侧元件设置于该第一衬底并耦接一次侧连接端，二次侧元件设置于该第二衬底并耦接二次侧连接端，且绝缘支架用以隔离一次侧元件以及二次侧元件。
在本发明的一实施例中，上述的第一衬底与第二衬底彼此实质上平行，且第一衬底与第二衬底位于该变压元件的相对两侧。
在本发明的一实施例中，上述的第一衬底与第二衬底彼此实质上垂直，且变压元件连接于第一衬底与第二衬底之间。
在本发明的一实施例中，上述的一次侧连接端至二次侧连接端的爬电距离(creepage distance)实质上大于或等于6.5毫米(mm)。
在本发明的一实施例中，上述的绝缘支架的厚度实质上大于或等于0.7毫米(mm)。
在本发明的一实施例中，上述的电源转换器还包括多个功能性针脚，且各功能性针脚连通第一衬底以及第二衬底。
在本发明的一实施例中，上述的电源转换器还包括多个固定针脚以及机架接地(frame ground,FG)线路，机架接地线路设置于第二衬底上。
在本发明的一实施例中，上述的电源转换器还包括连接埠，设置于该第二衬底上并电性连接至外部电子元件。
在本发明的一实施例中，上述的电源转换器还包括屏蔽壳体，至少罩覆部分变压元件、第一衬底及第二衬底。
基于上述，在本发明的实施例中，电源转换器的变压元件呈直立状态设置，以连接于第一衬底与第二衬底之间，因而可使变压元件以其面积较小的侧面设置于衬底上，减少其占据衬底的空间，因此可提升电源转换器内部的空间利用率，进而可缩小电源转换器的体积。此外，本发明的绝缘支架经配置以隔离变压元件的一次侧连接端及二次侧连接端，还可同时支撑呈直立状态设置的变压元件。因此，本发明的电源转换器可有效降低其整体体积，也可提升结构的可靠度。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是依照本发明的一实施例的一种电源转换器的元件分解示意图；
图2是图1的电源转换器的第一衬底、第二衬底与变压元件的组装示意图；
图3是图1的电源转换器的立体示意图；
图4A是图1的电源转换器的一次侧连接端的局部放大示意图；
图4B是图1的电源转换器的二次侧连接端的局部放大示意图；
图5是图1的电源转换器的另一角度的立体示意图；
图6是图1的电源转换器的局部剖面示意图；
图7是图1的电源转换器的一次侧连接端的示意图；
图8是图1的电源转换器的一次侧连接端的局部放大示意图；
图9是依照本发明的一实施例的一种电源转换器的元件分解示意图；
图10是图9的电源转换器的部分元件的分解示意图；
图11是图10的电源转换器的立体俯视示意图。
附图标记：
100：电源转换器；
110：第一衬底；
112：第一端子组；
114：一次侧元件；
120：第二衬底；
122：第二端子组；
124：二次侧元件；
126：机架接地线路；
130：变压元件；
132：一次侧连接端；
134：二次侧连接端；
135：转接衬底；
136：内部线路；
140：绝缘支架；
150：功能性针脚；
150a：Y电容；
160：固定针脚；
170：连接埠；
175：连接埠衬底；
180：屏蔽壳体。
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的各实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附加附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明，而并非用来限制本发明。并且，在下列各实施例中，相同或相似的元件将采用相同或相似的标号。
图1是依照本发明的一实施例的一种电源转换器的元件分解示意图。图2是图1的电源转换器的第一衬底、第二衬底与变压元件的组装示意图。图3是图1的电源转换器的立体示意图。请同时参照图1至图3，在本实施例中，电源转换器100包括第一衬底110、第二衬底120、变压元件130及绝缘支架140。第一衬底110包括第一端子组112，而第二衬底120包括第二端子组122。变压元件130包括一次侧连接端132以及二次侧连接端134，其中，一次侧连接端132连接至第一衬底110的第一端子组112，而二次侧连接端134则连接至第二衬底120的第二端子组122。绝缘支架140设置于第一衬底110与第二衬底120之间，而变压元件130则可如图1所示的呈直立状态而分别连接于第一衬底110与第二衬底120之间，并承靠于绝缘支架140。在本实施例中，第一衬底110可例如为主机板，而第二衬底120则可为小板(MicroATX)，当然，本实施例仅用以举例说明，本发明并不以此为限。
如此配置，本实施例将变压元件130呈直立状态而连接于第一衬底110与第二衬底120之间，也就是说，变压元件130是以其面积较小的侧面设置于第一衬底110与第二衬底120上，因而可减少其占据第一衬底110与第二衬底120的空间，因而可提升电源转换器100内部的空间利用率，进而可缩小电源转换器100的体积。并且，绝缘支架140的设置不仅可用以隔离变压元件130的一次侧连接端132及二次侧连接端134，还可对呈直立状态设置的变压元件130提供支撑。
详细而言，本实施例的电源转换器100还可包括如图1及图3所示的至少一个一次侧元件114以及至少一个二次侧元件124，其中，一次侧元件114耦接变压元件130并可如图3所示的设置于第一衬底110上，二次侧元件124耦接变压元件130并可如图3所示的例如设置于第二衬底120上。如此，绝缘支架140则可如图3所示的用以隔离一次侧元件114以及二次侧元件124。在本实施例中，绝缘支架140的厚度约可大于或等于0.7毫米(mm)，使绝缘支架14可具有优异的绝缘效果以及对变压元件130的支撑强度。
在本实施例中，第一衬底110与第二衬底120可如图2所示的彼此实质上平行，而变压元件130则连接于第一衬底110与第二衬底120之间。详细而言，变压元件130的一次侧连接端132及二次侧连接端134如图2所示的分别位于变压元件130的相对两侧，因此，变压元件130可如图2所示的呈直立状态设置而使第一衬底110与第二衬底120可彼此实质上平行地分别连接至变压元件130的一次侧连接端132及二次侧连接端134。再者，此处所谓的实质上平行，是指第一衬底110与第二衬底120的延伸线的夹角是介于0至5度之间。
在本实施例中，电源转换器100还可如图1所示的包括连接埠170以及连接埠衬底175，其中，连接埠170设置于第二衬底120上。详细而言，连接埠170是设置于连接埠衬底175上，而连接埠衬底175则设置于第二衬底120上，也就是说，连接埠170可通过连接埠衬底175而设置于第二衬底120上，以使连接埠175经由第二衬底120而耦接至变压元件130的二次侧连接端134，如此，电源转换器100可通过连接埠175而电性连接至外部电子元件。在本实施例中，连接埠170可为USB Type-C，当然，本实施例仅用以举例说明，本发明并不限制连接埠的种类及形式。
图4A是图1的电源转换器的一次侧连接端的局部放大示意图。图4B是图1的电源转换器的二次侧连接端的局部放大示意图。请参照图4A以及图4B，在本实施例中，第一衬底110的第一端子组112可如图4A所示的包括多个第一针脚，而一次侧连接端132则对应包括多个第一插槽，以分别与第一针脚嵌合。相似地，第二衬底120的第二端子组122可如图4B所示的包括多个第二针脚，而二次侧连接端134则对应包括多个第二插槽，以分别与第二衬底120的第二针脚嵌合。在本实施例中，设置于第一衬底110的第一针脚的数量可例如为7个，而设置于第二衬底120的第二针脚的数量可例如为9个。当然，本实施例仅用以举例说明，本发明并不限制端子组112、122的针脚数量，更不限制端子组的形式，在其他实施例中，端子组112、端子组122也可为插槽或其他适合的端子形式，并分别与一次侧连接端132及二次侧连接端134彼此嵌合，以形成电性连接。
图5是图1的电源转换器的另一角度的立体示意图。图6是图1的电源转换器的局部剖面示意图。请参照图5及图6，在本实施例中，电源转换器100还可包括如图5所示的多个功能性针脚150、多个固定针脚160以及机架接地(frame ground,FG)线路126，其中，各个功能性针脚150可分别贯穿第一衬底110以及第二衬底120，以连通第一衬底110以及第二衬底120。机架接地线路126设置于第二衬底120上，以连接接地电压。固定针脚160则可例如通过焊接等方式连接至机架接地线路126。此外，在本发明的一实施例中，电源转换器100也可如图6所示的采用Y电容(Y-Capacitor)150a来取代功能性针脚150，通过在制造过程中减少针脚的使用，将可降低绝缘支架140的成型难度。
图7是图1的电源转换器的一次侧连接端的示意图。图8是图1的电源转换器的一次侧连接端的局部放大示意图。请同时参照图7及图8，一般而言，一次侧连接端132与二次侧连接端134之间虽隔了绝缘支架140，然而，由于变压元件130本身的铁芯与内部线路也属于二次侧元件，因此，为了确保变压元件130的内部线路136与一次侧连接端132及第一端子组112之间的距离皆能够符合安规距离，以避免发生爬电的现象，本实施例的变压元件130的一次侧连接端132至二次侧连接端134之间的爬电距离(creepage distance)，以及一次侧连接端132与变压元件130本身的铁芯及内部线路之间的爬电距离是设计为实质上大于或等于6.5毫米(mm)，以防止爬电现象的发生。本实施例的爬电距离可为如图8所示的距离a、距离b、距离c的总和。
图9是依照本发明的一实施例的一种电源转换器的元件分解示意图。图10是图9的电源转换器的部分元件的分解示意图。图11是图10的电源转换器的立体俯视示意图。在此必须说明的是，本实施例的电源转换器100与图1的电源转换器100相似，因此，本实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，本实施例不再重复赘述。请参照图9至图11，以下将针对本实施例的电源转换器100与图1的电源转换器100的差异做说明。
在本实施例中，第一衬底110与第二衬底120如图10所示的彼此实质上垂直而设置，而变压元件130的一次侧连接端132及二次侧连接端134分别位于变压元件130的相邻两侧，以使变压元件130可连接于第一衬底110与第二衬底120之间。详细而言，请同时参照图10与图11，变压元件130还可包括如图11所示的转接衬底135，以使一次侧连接端132及二次侧连接端134可通过转接衬底135而分别与第一衬底110的第一端子组112及第二衬底120的第二端子组122连接。如此配置，本实施例的变压元件130也可呈直立状态而承靠于绝缘支架140，以连接彼此实质上垂直设置的第一衬底110与第二衬底120。绝缘支架140经设置以隔离变压元件130的一次侧连接端132及二次侧连接端134，还可对呈直立状态设置的变压元件130提供支撑。此处所谓的实质上垂直，是指第一衬底110与第二衬底120的延伸线的夹角是介于85至90度之间。
在本实施例中，电源转换器100还可如图9所示的包括屏蔽壳体180，其至少罩覆部分变压元件130、第一衬底110及第二衬底120，以防止电磁干扰。须说明的是，前述实施例的电源转换器100也可包括此屏蔽壳体180。此外，本实施例的电源转换器100也可包括如图11所示的连接埠170以及连接埠衬底175，在本实施例中，连接埠170设置于连接埠衬底175上，而连接埠衬底175则可设置于第一衬底110上，如此，电源转换器100可通过连接埠175而电性连接至外部电子元件。在本实施例中，连接埠170可为USB Type-C，当然，本实施例仅用以举例说明，本发明并不限制连接埠的种类及形式。
综上所述，本发明将变压元件呈直立状态而连接于第一衬底与第二衬底之间，因而可使变压元件以其面积较小的侧面设置于衬底上，减少其占据衬底的空间，进而可提升电源转换器内部的空间利用率，有效缩小电源转换器的体积。并且，本发明更设置绝缘支架于第一衬底与第二衬底之间，使其不仅可用以隔离变压元件的一次侧连接端及二次侧连接端，还可对呈直立状态设置的变压元件提供支撑。如此，本发明的电源转换器的体积可有效降低，其结构的可靠度亦可有效提升。
虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，均在本发明范围内。

Claims (9)

1.一种电源转换器，其特征在于，包括：
第一衬底，包括第一端子组；
第二衬底，包括第二端子组；
变压元件，包括一次侧连接端以及二次侧连接端，其中所述一次侧连接端连接至所述第一端子组，所述二次侧连接端连接至所述第二端子组；以及
绝缘支架，设置于所述第一衬底与所述第二衬底之间，且所述变压元件承靠于所述绝缘支架，
所述第一衬底与所述第二衬底设置于所述变压元件的一侧面上。
2.根据权利要求1所述的电源转换器，所述的电源转换器还包括至少一个一次侧元件以及至少一个二次侧元件，其中所述一次侧元件设置于所述第一衬底并耦接所述一次侧连接端，所述二次侧元件设置于所述第二衬底并耦接所述二次侧连接端，且所述绝缘支架用以隔离所述一次侧元件以及所述二次侧元件。
3.根据权利要求1所述的电源转换器，所述第一衬底与所述第二衬底彼此平行，且所述第一衬底与所述第二衬底位于所述变压元件的相对两侧。
4.根据权利要求1所述的电源转换器，所述一次侧连接端至所述二次侧连接端的爬电距离大于或等于6.5毫米。
5.根据权利要求1所述的电源转换器，所述绝缘支架的厚度大于或等于0.7毫米。
6.根据权利要求1所述的电源转换器，所述的电源转换器还包括多个功能性针脚，且各所述功能性针脚连通所述第一衬底以及所述第二衬底。
7.根据权利要求1所述的电源转换器，所述的电源转换器还包括多个固定针脚以及机架接地线路，所述机架接地线路设置于所述第二衬底上。
8.根据权利要求1所述的电源转换器，所述的电源转换器还包括连接埠，设置于所述第二衬底或所述第一衬底上，并电性连接至外部电子元件。
9.根据权利要求1所述的电源转换器，所述的电源转换器还包括屏蔽壳体，至少罩覆部分所述变压元件、所述第一衬底及所述第二衬底。
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