CN109787484B - 同步整流模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种同步整流模块，同步整流模块包含变压器、第一导接片及同步整流单元。变压器包含具有多个出线端的多个次级绕组结构，且部分次级绕组结构的出线端朝变压器的第一侧面区域出线，其余次级绕组结构的出线端朝变压器的第二侧面区域出线；第一导接片设置于变压器的第三侧面区域；同步整流单元包含第一电路板及第二电路板，第一电路板及第二电路板分别与第一导接片连接而固设于第一侧面区域及第二侧面区域，第一电路板包含多个第一插设孔，第二电路板包含多个第二插设孔，多个第一插设孔分别供对应的次级绕组的多个出线端穿设，多个第二插设孔分别供对应的次级绕组的多个出线端穿设。

Description

同步整流模块
技术领域
本发明涉及一种同步整流模块，尤其涉及一种可提升散热效率，且可减少损耗的同步整流模块。
背景技术
随着高频开关电源对高功率密度和高效率的需求，同步整流模块因高空间利用率，高功率密度以及高效率而被广泛使用，尤其是针对低电压大电流的应用。一般而言，同步整流模块包含变压器、同步整流单元及滤波单元，其中变压器所输出的能量通过同步整流单元整流后，再传递至滤波单元进行滤波。
然而传统同步整流模块却存在因同步整流单元的热集中及风流条件差所导致的散热难度大的第一问题，以及具有较大损耗的第二问题。针对第一问题，目前比较常用的解决方案为在同步整流单元上额外贴散热片，然而散热片不易装配；针对第二问题，目前比较常用的解决方案则为利用大面积的铜条来分别连接变压器和同步整流单元，使变压器和同步整流单元之间通过铜条而间接连接，以减小交流阻抗和邻近效应的影响，进而减少损耗，然而当需要进一步提高空间利用率，提高效率和功率密度时，此改善效果并不明显。因此，上述两种方法都未有效解决高功率密度同步整流模块所面临的问题。
因此，如何发展一种克服上述缺陷的同步整流模块，实为目前迫切的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种同步整流模块，同步整流模块的变压器的次级绕组的多个出线端分别朝变压器的第一侧面区域及第二侧面区域出线，且与位于变压器的第一侧面区域及第二侧面区域的第一电路板及第二电路板进行直接连接，此外，变压器的第三侧面区域还设有与同步整流单元连接的第一导接片，以解决传统同步整流模块所具有的热集中、散热难度大以及较大损耗等缺陷。
为达上述目的，本发明的较佳实施方案为提供一种同步整流模块，同步整流模块包含变压器、第一导接片及同步整流单元。变压器包含多个次级绕组结构，多个次级绕组结构分别包含多个出线端，且多个次级绕组结构中有部分次级绕组结构所包含的出线端朝变压器的第一侧面区域出线，其余次级绕组结构所包含的出线端朝变压器的第二侧面区域出线，而第一侧面区域及第二侧面区域位于变压器的相对两侧；第一导接片至少部分设置于变压器的第三侧面区域；同步整流单元包含第一电路板及第二电路板，第一电路板及第二电路板与第一导接片连接而分别固设于第一侧面区域及第二侧面区域，第一电路板及第二电路板上分别设置多个电子组件，且第一电路板包含多个第一插设孔，第二电路板包含多个第二插设孔，多个第一插设孔分别供对应的至少一次级绕组的多个出线端穿设，多个第二插设孔分别供对应的至少一次级绕组的多个出线端穿设。
本发明的有益效果在于至少如下之一，本发明提供的同步整流模块，至少整合变压器及同步整流单元；此外，变压器的多个次级绕组结构的多个出线端不但分别朝变压器的第一侧面区域及第二侧面区域出线，亦与同样位于变压器的第一侧面区域及第二侧面区域的第一电路板及第二电路板进行连接；再者，变压器的第三侧面区域设有与同步整流单元连接的第一导接片，因此当同步整流模块运作时，变压器及同步整流单元所产生的热将分散到变压器的第一侧面区域、第二侧面区域及第三侧面区域，故可增加同步整流模块整体的散热面积，使得同步整流模块所产生的热能更容易处理，因此可达到极佳的散热效果。另外，本发明的同步整流模块的变压器的多个次级绕组结构的多个出线端分别与同步整流单元的第一电路板及第二电路板直接相连，因此在无需额外使用大面积的铜条来连接变压器及同步整流单元的情况下，亦可使得回路中交流路径最短，进而达到消除了因邻近效应所引入的损耗的明显效果。
附图说明
图1为本发明第一较佳实施例的同步整流模块的立体结构示意图。
图2为图1所示的同步整流模块的爆炸结构示意图。
图3所示的第二较佳实施例的同步整流模块的爆炸结构示意图。
图4为本发明第三较佳实施例的同步整流模块的立体结构示意图。
图5为本发明第四较佳实施例的同步整流模块的立体结构示意图。
图6为图5所示的同步整流模块的爆炸结构示意图。
图7为本发明第五较佳实施例的同步整流模块的立体结构示意图。
图8为图7所示的同步整流模块的爆炸结构示意图。
附图标记如下：
1、6’、7：同步整流模块
3：变压器
30：初级绕组结构
31：次级绕组结构
32：出线端
33：绕线架
330：中心贯穿孔
34：第一E型磁芯
35：第二E型磁芯
4：第一导接片
40：第一组接部
41：第二组接部
42：第一部件
43：第二部件
5：同步整流单元
50：第一电路板
500：第一插设孔
501：第三组接部
502：第七组接部
51：第二电路板
510：第二插设孔
511：第四组接部
512：第八组接部
6：电子组件
7：滤波电感
61：第一绕线架
610：第一中心贯穿孔
62：第二绕线架
620：第二中心贯穿孔
63：第一磁芯
630：第一侧柱
631：第一中柱
632：第二中柱
64：第二磁芯
640：第二侧柱
641：第三中柱
642：第四中柱
8：第二导接片
80：第五组接部
81：第六组接部
361：第一侧面区域
362：第二侧面区域
371：第五侧面区域
372：六侧面区域
381：第三侧面区域
382：第四侧面区域
X、Y、Z：軸
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案上具有各种的变化，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，而非架构于限制本发明。
请参阅图1及图2，其中图1为本发明第一较佳实施例的同步整流模块的立体结构示意图，图2为图1所示的同步整流模块的爆炸结构示意图。如图1及图2所示，本实施例的同步整流模块1可为但不限于设置于主电路板(未图标)上，且包含变压器3、第一导接片4以及同步整流单元5。
变压器3包含多个初级绕组结构30及多个次级绕组结构31。每一初级绕组结构30可由绕线所构成。多个次级绕组结构31则可分别由环形的导电片所构成，且多个次级绕组结构31分别通过电磁耦合的方式转换对应的初级绕组结构30所传来的电能，并各自包含多个出线端32，而每一出线端32可作为对应的次级绕组结构31的输出端，换言之，每一次级绕组结构31可经由对应的出线端32输出转换后的电能，此外，于多个次级绕组结构31中有部分的次级绕组结构31所包含的出线端32朝变压器3的第一侧面区域361出线，其余次级绕组结构31所包含的出线端32则朝变压器3的第二侧面区域362出线。于上述实施例中，第一侧面区域361及第二侧面区域362实际上位于变压器3y轴方向的相对两侧，此外，变压器3还包含彼此相对的第五侧面区域371及第六侧面区域372，第五侧面区域371及第六侧面区域372实际上位于变压器3x轴方向的相对两侧，而于变压器3的z轴方向上则包含彼此相对的第三侧面区域381及第四侧面区域382，其中x轴、y轴与z轴之间互相垂直，其中第一侧面区域361、第二侧面区362、第五侧面区域371及第六侧面区域372位于第三侧面区域381及第四侧面区域382之间，且第五侧面区域371及第六侧面区域372位于第一侧面区域361及第二侧面区域362之间，第三侧面区域381及第四侧面区域382位于第一侧面区域361、第二侧面区域362、第五侧面区域371及第六侧面区域372之间。
第一导接片4可由具有导电及导热的材质，例如铜片等所构成，第一导接片4至少部分设置于变压器3上方的第三侧面区域381。同步整流单元5则与第一导接片4及多个次级绕组结构31的多个出线端32相组接，其可经由多个出线端32接收多个次级绕组结构31所输出的转换后的电能，并对转换后的电能进行整流，此外，同步整流单元5还包含第一电路板50以及第二电路板51，第一电路板50以及第二电路板51分别连接于第一导接片4的相对两端部，进而分别固设于变压器3的第一侧面区域361及第二侧面区域362。更甚者，同步整流单元5还包含多个电子组件6，例如二极管及/或晶体管开关等，其中部分电子组件6可设置于第一电路板50的一侧面，例如外侧面上，而其余电子组件6则设置于第二电路板51的一侧面，例如外侧面上。再者，第一电路板50包含多个第一插设孔500，第二电路板51包含多个第二插设孔510，其中多个第一插设孔500可供朝变压器3的第一侧面区域361出线的对应的至少一次级绕组结构31的多个出线端32穿设，多个第二插设孔510可供朝变压器3的第二侧面区域362出线的对应的至少一次级绕组结构31的多个出线端32穿设。
由上可知，本发明的同步整流模块1将变压器2及同步整流单元5进行整合，此外，变压器3的多个次级绕组结构31的多个出线端32不但分别朝变压器3的第一侧面区域361及第二侧面区域362出线，亦与同样位于变压器3的第一侧面区域361及第二侧面区域362的第一电路板50及第二电路板51进行连接，更甚者，变压器3的第三侧面区域381设有与同步整流单元5连接的第一导接片4，因此当同步整流模块1运作时，变压器3及同步整流单元5所产生的热将分散到变压器3的第一侧面区域361、第二侧面区域362及第三侧面区域381，故可增加同步整流模块1整体的散热面积，使得同步整流模块1所产生的热能更容易处理，如直接利用例如将风扇(未图示)设置于变压器3的第五侧面区域371而朝第六侧面区域372的方向进行吹风，或是将风扇设置于变压器3的第六侧面区域372而朝第五侧面区域371的方向进行吹风进行散热，因此本发明的同步整流模块1同步整流单元可达到极佳的散热效果。另外，本实施例的同步整流模块1的变压器3的多个次级绕组结构31的多个出线端32分别与同步整流单元5的第一电路板50及第二电路板51直接相连，因此在无需额外使用大面积的铜条来连接变压器3及同步整流单元5的情况下，亦可使得回路中交流路径最短，进而达到消除了因邻近效应所引入的损耗的明显效果。
于一些实施例中，多个次级绕组结构31之间可为串联连接或是并联连接。另外，当变压器3为中心抽头架构时，则如图1及图2所示，多个次级绕组结构31对应的分别包含三个出线端32。然于其它实施例中，如图3所示的第二较佳实施例的同步整流模块，同步整流模块1的变压器3的多个次级绕组结构31亦可分别包含两个出线端32。
请再参阅图1及图2，于一些实施例中，第一导接片4还可包含例如由穿设孔所构成的至少一第一组接部40以及包含例如由穿设孔所构成的至少一第二组接部41，其中第一组接部40与变压器3的第一侧面区域361相邻，第二组接部41与变压器3的第二侧面区域362相邻。而第一电路板50包含可与第一组接部40相组接的至少一第三组接部501，第二电路板51包含可与第二组接部41相组接的至少一第四组接部511，其中第三组接部501的位置与第一组接部40的位置相对应，第四组接部511的位置与第二组接部41的位置相对应，且第三组接部501及第四组接部511可例如分别由凸部结构所构成，故第一组接部40及第二组接部41可分别供第三组接部501及第四组结部511穿设。当然，于其它实施例中，如图1及图2所示，第一组接部40及第二组接部41可分别改由穿设孔所构成，而第三组接部501及第四组接部511则可分别改由凸部结构所构成。
另外，第一导接片4还包含为矩形结构的第一部件42，设置于变压器3的第三侧面区域381，而第一组接部40及第二组接部41则设置于第一部件42上。又同步整流模块1还可包含滤波电感7，用以对同步整流单元5的电子组件6所整流后的电能进行滤波。对应于滤波电感7的设置，第一导接片4还包含第二部件43，第二部件43由第一部件42上邻近于变压器3的第五侧面区域371或第六侧面区域372的周缘先水平延伸而出，再朝向变压器3的第四侧面区域382的方向弯折延伸并形成一组接端，组接端可供滤波电感7组接，使滤波电感7固设于变压器3的第五侧面区域371或第六侧面区域372。
于一些实施例中，变压器3还包含绕线架33、第一E型磁芯34及第二E型磁芯35。绕线架33包含绕线区(未图示)及中心贯穿孔330，其中绕线区供多个初级绕组结构30缠绕设置，且供多个次级绕组结构31套设，而第一E型磁芯34及第二E型磁芯35分别设置绕线架33的相对两侧，且第一E型磁芯34的中柱及第二E型磁芯35的中柱容置于中心贯穿孔330内。
请参阅图4，其为本发明第三较佳实施例的同步整流模块的立体结构示意图。如图4所示，当然，在不同的实施方案中，第二部件43可改为由第一部件42上邻近于变压器3的第一侧面区域361或第二侧面区域362的周缘先水平延伸而出，再朝向变压器3的第四侧面区域382的方向弯折延伸并形成供滤波电感组7组接的组接端，因此滤波电感7便可固设于第一侧面区域361或第二侧面区域362。而在此实施例中，当滤波电感7固设于第一侧面区域361时，第一电路板50位于滤波电感7及变压器3之间，当滤波电感7固设于第二侧面区域362时，第二电路板51位于滤波电感7及变压器3之间。
请参阅图5及6，其中图5为本发明第四较佳实施例的同步整流模块的立体结构示意图，图6为图5所示的同步整流模块的爆炸结构示意图。如图5及图6所示，本实施例的同步整流模块6’的部分结构相似于图1和图2所示的同步整流模块1，故于此仅以相同符号标示代表组件的结构及功能相似，而不再进行赘述，然而相较图1和图2所示的同步整流模块1的变压器3，本实施例的同步整流模块6的变压器60除了包含多个初级绕组结构30及多个次级绕组结构31外，还包含第一绕线架61、第二绕线架62、第一磁芯63及第二磁芯64。第一绕线架61包含第一绕线区(未图示)及第一中心贯穿孔610，第二绕线架62包含第二绕线区(未图示)及第二中心贯穿孔620，第一绕线区及第二绕线区分别供对应的初级绕组结构30缠绕设置，亦分别供对应的次级绕组结构31套设。第一磁芯63及第二磁芯64分别设置第一绕线架61的相对两侧及第二绕线架62的相对两侧，且第一磁芯63包含两个第一侧柱630及位于两个第一侧柱630之间的第一中柱631以及第二中柱632，第二磁芯64包含两个第二侧柱640及位于两个第二侧柱640之间的第三中柱641以及第四中柱642，其中第一中柱631及第三中柱641容置于第一绕线架61的第一中心贯穿孔610内，第二中柱632及第四中柱642容置于第二绕线架62的第二中心贯穿孔620内。
请参阅图7及图8，其中图7为本发明第五较佳实施例的同步整流模块的立体结构示意图，图8为图7所示的同步整流模块的爆炸结构示意图。如图7及图8所示，本实施例的同步整流模块7的结构与图1和图2所示的同步整流模块1的结构相似，故于此仅以相同的符号标示来代表组件的结构及功能相似，而不再进行赘述。然而相较于图1和图2所示的同步整流模块1，本实施例的同步整流模块7除了包含第一导接片4外，还包含例如铜片所构成的第二导接片8，第二导接片8设置于变压器3的第四侧面区域382，且与第一电路板50及第二电路板51相连接。
再者，第二导接片8还包含例如由穿设孔所构成的至少一第五组接部80，以及例如由穿设孔所构成的至少一第六组接部81，其中第五组接部80与变压器3的第一侧面区域361相邻，第六组接部81与变压器3的第二侧面区域362相邻。而第一电路板50包含可与第五组接部80相组接的第七组接部502，第二电路板51包含可与第六组接部81相组接的第八组接部512，其中第七组接部502的位置与第五组接部80的位置相对应，第八组接部512的位置与第六组接部81的位置相对应，且第七组接部502及第八组接部512可例如分别由凸部结构所构成，故第五组接部80及第六组接部81可分别供第七组接部502及第八组接部512穿设。当然于其它实施例中，第五组接部71及第六组接部72可分别改由凸部结构所构成，而第七组接部502及第八组接部512则可分别改由穿设孔所构成。
综上所述，本发明提供一种同步整流模块，同步整流模块至少整合变压器及同步整流单元，此外，变压器的多个次级绕组结构的多个出线端不但分别朝变压器的第一侧面区域及第二侧面区域出线，亦与同样位于变压器的第一侧面区域及第二侧面区域的第一电路板及第二电路板进行连接，更甚者，变压器的第三侧面区域设有与同步整流单元连接的第一导接片，因此当同步整流模块运作时，变压器及同步整流单元所产生的热将分散到变压器的第一侧面区域、第二侧面区域及第三侧面区域，故可增加同步整流模块整体的散热面积，使得同步整流模块所产生的热能更容易处理，因此可达到极佳的散热效果。另外，本发明的同步整流模块的变压器的多个次级绕组结构的多个出线端分别与同步整流单元的第一电路板及第二电路板直接相连，因此在无需额外使用大面积的铜条来连接变压器及同步整流单元的情况下，亦可使得回路中交流路径最短，进而达到消除了因邻近效应所引入的损耗的明显效果。

Claims (14)

1.一种同步整流模块，包含：
一变压器，包含多个次级绕组结构，多个所述次级绕组结构分别包含多个出线端，且多个所述次级绕组结构中有部分该次级绕组结构所包含的该出线端朝该变压器的一第一侧面区域出线，其余该次级绕组结构所包含的该出线端朝该变压器的一第二侧面区域出线，而该第一侧面区域及该第二侧面区域位于该变压器的相对两侧；
一第一导接片，至少部分设置于该变压器的一第三侧面区域，该第三侧面区域位于该第一侧面区域与该第二侧面区域之间，其中所述第一导接片为具有厚度的铜片，用于将所述同步整流模块产生的热分散到所述第三侧面区域；以及
一同步整流单元，包含一第一电路板及一第二电路板，该第一电路板及该第二电路板与该第一导接片连接而分别固设于该第一侧面区域及该第二侧面区域，该第一电路板及该第二电路板上分别设置多个电子组件，且该第一电路板包含多个第一插设孔，该第二电路板包含多个第二插设孔，多个所述第一插设孔分别供对应的至少一该次级绕组的多个所述出线端穿设，多个所述第二插设孔分别供对应的至少一该次级绕组的多个所述出线端穿设。
2.如权利要求1所述的同步整流模块，其中该变压器为中心抽头架构，且多个所述次级绕组分别包含三个所述出线端。
3.如权利要求1所述的同步整流模块，其中多个所述次级绕组分别包含两个所述出线端。
4.如权利要求1所述的同步整流模块，其中该第一导接片包含一第一组接部及一第二组接部，该第一组接部与该变压器的该第一侧面区域相邻，该第二组接部与该变压器的该第二侧面区域相邻，而该第一电路板包含一第三组接部，与该第一组接部相对应位置设置，用以与该第一组接部相组接，该第二电路板包含一第四组接部，与该第二组接部相对应位置设置，用以与该第二组接部相组接。
5.如权利要求4所述的同步整流模块，其中该第一组接部及该第二组接部分别为凸部结构，该第三组接部及该第四组接部分别由一穿设孔所构成。
6.如权利要求4所述的同步整流模块，其中该第一组接部及该第二组接部分别由一穿设孔所构成，该第三组接部及该第四组接部分别为凸部结构。
7.如权利要求5所述的同步整流模块，其中该第一导接片包含一第一部件，该第一部件设置于该第三侧面区域，且该第一组接部及该第二组接部设置于该第一部件上。
8.如权利要求7所述的同步整流模块，其中该同步整流模块还包含一滤波电感，而该第一导接片包含一第二部件，该第二部件由该第一部件上邻近于该变压器的该第一侧面区域、该第二侧面区域、一第五侧面区域或一第六侧面区域的周缘先水平延伸而出，再朝向该变压器的一第四侧面区域的方向弯折延伸并形成一组接端，该组接端与该滤波电感组接，使该滤波电感固设于该第一侧面区域、该第二侧面区域、该第五侧面区域或该第六侧面区域，其中该第一侧面区域、该第二侧面区、该第五侧面区域及该第六侧面区域位于该第三侧面区域及该第四侧面区域之间，且该第五侧面区域及该第六侧面区域相对并位于该第一侧面区域及该第二侧面区域之间，该第三侧面区域及该第四侧面区域相对并位于该第一侧面区域、该第二侧面区域、该第五侧面区域及该第六侧面区域之间。
9.如权利要求1所述的同步整流模块，其中多个所述次级绕组之间串联或并联连接。
10.如权利要求1所述的同步整流模块，其中该同步整流模块还包含一第二导接片，设置于该变压器的一第四侧面区域，且与该第一电路板及该第二电路板相连接，其中该第四侧面区域与该第三侧面区域相对并位于该第一侧面区域与该第二侧面区域之间。
11.如权利要求10所述的同步整流模块，其中该第二导接片由一铜片所构成。
12.如权利要求11所述的同步整流模块，其中该第二导接片包含一第五组接部以及一第六组接部，该第五组接部与该变压器的该第一侧面区域相邻，该第六组接部与该变压器的该第二侧面区域相邻，而该第一电路板包含一第七组接部，与该第五组接部相对应位置设置，用以与该第五组接部相组接，该第二电路板包含一第八组接部，与该第六组接部相对应位置设置，用以与该第六组接部相组接。
13.如权利要求1所述的同步整流模块，其中该变压器还包含一绕线架、一第一E型磁芯及一第二E型磁芯，该绕线架包含一绕线区及一中心贯穿孔，该绕线区供多个所述次级绕组设置，该第一E型磁芯及该第二E型磁芯分别设置该绕线架的相对两侧，且该第一E型磁芯的一中柱及该第二E型磁芯的一中柱容置于该中心贯穿孔内。
14.如权利要求1所述的同步整流模块，其中该变压器还包含一第一绕线架、一第二绕线架、一第一磁芯及一第二磁芯，该第一绕线架包含一第一绕线区及一第一中心贯穿孔，该第二绕线架包含一第二绕线区及一第二中心贯穿孔，该第一绕线区及该第二绕线区分别供对应的至少一初级绕组设置，该第一磁芯及该第二磁芯分别设置该第一绕线架的相对两侧及该第二绕线架的相对两侧，且该第一磁芯包含两个第一侧柱及位于两个所述第一侧柱之间的一第一中柱以及一第二中柱，该第二磁芯包含两个第二侧柱及位于两个所述第二侧柱之间的一第三中柱以及一第四中柱，该第一中柱及该第三中柱容置于该第一中心贯穿孔内，该第二中柱及该第四中柱容置于该第二中心贯穿孔内。
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