CN114078624A - 磁性部件及其适用的电源模块 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种磁性部件，包含：一次侧绕组；二次侧绕组，其中由一次侧绕组及二次侧绕组中的绕组的至少部分绕线构成并联绕组；磁芯组件，包含多个绕线柱、两个边柱及两个连接部，多个绕线柱、两个边柱设置于两个连接部之间，且两个边柱沿直线而分列于多个绕线柱的两相对外侧，其中每一绕线柱上都绕制有一次侧绕组及二次侧绕组，使得相邻的任意两个绕线柱上的磁通方向相反；以及辅助绕组，绕制在其中的一边柱上，且与并联绕组并联电连接，其中辅助绕组与并联绕组的匝数比为N:1，N为正整数；其中辅助绕组在所缠绕的边柱上产生的磁通方向和与被辅助绕组缠绕的边柱最相邻的绕线柱上的磁通方向相反。

Description

磁性部件及其适用的电源模块
技术领域
本申请涉及一种磁性部件，尤其涉及一种可有效控制磁芯组件的磁通量的磁性部件及其适用的电源模块。
背景技术
随着互联网和人工智能的快速发展，对高效率和高功率密度的电源模块需求越来越高。现有的电源模块中都存在磁性部件，譬如变压器和电感，该些磁性部件的结构和绕组的绕制方法，与该电源模块的效率和尺寸息息相关，最终会影响该电源模块的功率密度和成本。
目前电源模块中所使用的磁性部件有部分采用具有多磁柱的磁性部件，借此达到减少损耗及尺寸的功效。但因为分布参数的存在，使得多磁柱的磁性部件的磁通无法有效控制，导致仅能以较精密地方式尝试改变磁性部件特定部位上的尺寸，借此调整磁通路径达到对磁通进行控制的目的，然而上述方式却对磁性部件的设计造成困难而不利于大量生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磁性部件及其适用的电源模块，以解决传统磁性部件的磁通无法有效控制的缺失。
为达上述目的，本发明的一实施方案为提供一种磁性部件，包含：至少一一次侧绕组；至少一二次侧绕组，其中由至少一一次侧绕组及至少一二次侧绕组中的至少一绕组的部分绕线或全部绕线构成并联绕组；磁芯组件，包含多个绕线柱、第一边柱、第二边柱、第一连接部和第二连接部，多个绕线柱、第一边柱及第二边柱设置于第一连接部和第二连接部之间，其中至少有一直线穿过多个绕线柱，且第一边柱和第二边柱沿直线而分列于多个绕线柱的两相对外侧，其中每一绕线柱上都绕制有至少一一次侧绕组及至少一二次侧绕组，使得相邻的任意两个绕线柱上的磁通方向相反；以及辅助绕组，绕制在第一边柱及第二边柱的其中的一边柱上，且与并联绕组并联电连接，其中辅助绕组与并联绕组的匝数比为N:1，N为正整数；其中辅助绕组在所缠绕的边柱上产生的磁通方向和与被辅助绕组缠绕的边柱最相邻的绕线柱上的磁通方向相反。
为达上述目的，本发明的另一实施方案提供一种电源模块，包含：如前述实施方案提及的磁性部件；一次侧电路，与磁性部件的至少一一次侧绕组电连接；二次侧电路，与磁性部件的该少一二次侧绕组电连接。
附图说明
图1为本发明第一较佳实施例的磁性部件的结构示意图；
图2为使用图1所示的磁性部件的第一较佳实施例的电源模块的电路拓扑图；
图3为图1所示的磁性部件的绕组的绕制方式示意图；
图4为本发明第二较佳实施例的电源模块的电路拓扑图；
图5为本发明第三较佳实施例的电源模块的电路拓扑图；
图6为本发明第二较佳实施例的磁性部件的结构示意图；
图7为图6所示的磁性部件的绕组的绕制方式示意图；
图8为本发明第四较佳实施例的电源模块的电路拓扑图；
图9为图8所示的磁性部件的绕组的绕制方式示意图；
图10为本发明第五较佳实施例的源模块的电路拓扑图；
图11为本发明第六较佳实施例的电源模块的电路拓扑图；
图12为应用于图11所示的电源模块中的磁性部件的第三较佳实施例的磁性部件的结构示意图；
图13为图11所示的磁性部件的绕组的绕制方式示意图；
图14为本发明第七较佳实施例的电源模块的电路拓扑图；
图15为应用于图14所示的电源模块中的磁性部件的第四较佳实施例的磁性部件的结构示意图；
图16为图14所示的磁性部件的绕组的绕制方式示意图；
图17为本发明第五较佳实施例的磁性部件的磁芯组件的结构示意图；
图18为图17所示的磁芯组件的第一实施例的结构示意图；
图19为图17所示的磁芯组件的第二实施例的结构示意图；
图20为本发明第六较佳实施例的磁性部件的结构示意图。
附图标记说明：
1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G：电源模块
10：一次侧电路
2、2A、2B、2C：磁性部件
11：二次侧电路
S21、S22、Sr21、Sr22：第一开关单元
W1：第一一次侧绕组
W2：第二一次侧绕组
W3：第一二次侧绕组
W4：第二二次侧绕组
W5：第三二次侧绕组
W6：第四二次侧绕组
W11、W12、W13、W14：辅助绕组
A、A’、B1、B2、C1、C2、B3、E、F：连接点
W3-1、W3-2、W4-1、W4-2、W1’：部分绕线
S23、S24、S25、S26：第二开关单元
20、30、40：磁芯组件
211、411：第一绕线柱
212、412：第二绕线柱
213、315、413：第一边柱
214、316、414：第二边柱
215、318：第一连接部
216、319：第二连接部
D1：直线方向
L：长度
W：宽度
H：高度
217、317：气隙
Фb、Фc、Фd：交流磁通
G：区分点
S33、S34、S35、S36：第三开关单元
W7：二次侧绕组
子绕组：W7-1、W7-2
A0、B0：中点
311、312、313、314：绕线柱
L1、L2：中心连线
a1：夹角
413a、413b、414a、414b：柱体
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，且其中的说明及图示在本质上当作说明的用，而非架构于限制本发明。
为了实现磁性部件中的磁通量分布可控，本发明提出一种磁性部件，包含至少一一次侧绕组、至少一二次侧绕组、磁芯组件及辅助绕组。由至少一一次侧绕组及至少一二次侧绕组中的至少一绕组的部分绕线或全部绕线构成一并联绕组。磁芯组件包含多个绕线柱、第一边柱、第二边柱、第一连接部和第二连接部，多个绕线柱、第一边柱及第二边柱设置于第一连接部和第二连接部之间，其中该多个绕线柱沿一直线方向依次排布，且第一边柱和第二边柱沿直线而分列于多个绕线柱的两相对外侧，其中每一绕线柱上都绕制有至少一一次侧绕组及至少一二次侧绕组，使得相邻的任意两个绕线柱上的磁通方向相反。辅助绕组，绕制在第一边柱及第二边柱的其中的一边柱上，且与并联绕组并联电连接，其中辅助绕组与并联绕组的匝数比为N:1，N为正整数。另外，辅助绕组在所缠绕的边柱上产生的磁通方向和与被辅助绕组缠绕的边柱最相邻的绕线柱上的磁通方向相反。通过在边柱上绕制辅助绕组，并利用辅助绕组与并联绕组的匝数比，便可利用并联绕组的磁势来钳位边柱上的磁势，进而达到磁性部件内的磁势可控的目的。以下将再针对磁性部件的各种可能实施例及原理进一步说明，唯下述各实施的电路或结构皆有相似处，故后续将以相同符号标示代表元件及作动相似而不再赘述。
请参阅图1、图2及图3，其中图1为本发明第一较佳实施例的磁性部件的结构示意图，图2为使用图1所示的磁性部件的第一较佳实施例的电源模块的电路拓扑图，图3为图1所示的磁性部件的绕组的绕制方式示意图。如图1-3所示，本发明的磁性部件2可为但不限于变压器，并可应用于图2所示的电源模块1A中，其中电源模块1A包含一次侧电路10、磁性部件2及二次侧电路11。一次侧电路10包含四个第一开关单元S21、S22、Sr21、Sr22，四个第一开关单元S21、S22、Sr21、Sr22构成全桥电路架构，其中第一开关单元S21及第一开关单元Sr21串联连接而构成第一桥臂，第一开关单元S22及第一开关单元Sr22串联连接而构成第二桥臂。
磁性部件2包含第一一次侧绕组W1、第二一次侧绕组W2、第一组二次侧绕组、第二组二次侧绕组及辅助绕组W11。第一一次侧绕组W1与第二一次侧绕组W2与一次侧电路10电连接，即第一一次侧绕组W1与第二一次侧绕组W2串联连接于第一桥臂的中点及第二桥臂的中点之间。第一组二次侧绕组及第二组二次侧绕组与第一一次侧绕组W1及第二一次侧绕组W2磁耦合，且第一组二次侧绕组包含为中心抽头架构的第一二次侧绕组W3与第二二次侧绕组W4，第二组二次侧绕组与第一组二次侧绕组并联电连接，且包含为中心抽头架构的第三二次侧绕组W5及第四二次侧绕组W6，其中第一二次侧绕组W3和第二二次侧绕组W4的一端串联电连接于连接点A，第三二次侧绕组W5和第四二次侧绕组W6的一端串联电连接于连接点A’，另外，第一二次侧绕组W3的全部绕线可构成与辅助绕组W11并联电连接的并联绕组。在本实施例中，辅助绕组W11与第一二次侧绕组W3的全部绕线并联电连接，其中，辅助绕组W11和第一二次侧绕组W3互为同名端的一端电连接于连接点B1，辅助绕组W11的另一端与第一二次侧绕组W3的另一端电连接于连接点A，且辅助绕组W11与第一二次侧绕组W3的匝数比为N:1，其中N为正整数，且以N＝2为最佳，以下将皆以N＝2为例来说明。需注意的是，辅助绕组W11不限于与第一二次侧绕组W3并联电连接，于其它实施例中，辅助绕组W11也可改与其它任一二次侧绕组并联电连接。当然，任一第一二次侧绕组可区分为两部分，例如图2所示，第一二次侧绕组W3可区分为部分绕线W3-1与部分绕线W3-2，第二二次侧绕组W4可区分为部分绕线W4-1与部分绕线W4-2，而辅助绕组W11则可与并联绕组的部分绕线并联电连接，例如辅助绕组W11可与第一二次侧绕组W3的部分绕线，例如部分绕线W3-1或部分绕线W3-2并联电连接，或是辅助绕组W1可与第一二次侧绕组W3的部分绕线及第二二次侧绕组W4的部分绕线并联电连接，后续将会再进一步配合图式说明。
二次侧电路11与第一组二次侧绕组、第二组二次侧绕组电连接，且包含四个第二开关单元S23、S24、S25、S26，其中第二开关单元S23与第一二次侧绕组W3串联电连接，第二开关单元S24与第二二次侧绕组W4串联电连接，第二开关单元S25与第三二次侧绕组W5串联电连接，第二开关单元S26与第四二次侧绕组W6串联电连接，且第一二次侧绕组W3与第二开关单元S23电连接于B1点，第二二次侧绕组W4与第二开关单元S24电连接于B2点。于一些实施例中，由于第二组二次侧绕组与第一组二次侧绕组并联电连接，且二次侧电路11与第一组二次侧绕组、第二组二次侧绕组电连接，故电源模块1A在磁性部件2(即变压器)的二次侧实包含并联的中心抽头整流电路而为双路并联。
请再参阅图1，为了更可清楚理解本发明的技术，图1省略了第一一次侧绕组W1及第二一次侧绕组W2的缠绕方式。磁性部件2更包含磁芯组件20，磁芯组件20包括第一绕线柱211、第二绕线柱212、第一边柱213、第二边柱214、第一连接部215和第二连接部216。第一连接部215和第二连接部216连接第一绕线柱211、第二绕线柱212、第一边柱213、第二边柱214。第一边柱213及第二边柱214设置于第一连接部215和第二连接部216之间，且分别设置于第一连接部215和第二连接部216的两侧边。第一绕线柱211与第二绕线柱212设置于第一边柱213及第二边柱214之间，且与第一边柱213及第二边柱214以设定间距相分隔，因此，第一边柱213、第一绕线柱211、第二绕线柱212及第二边柱214实际上沿着直线方向D1而一字排开，在该实施例中，可有虚拟的至少一直线穿过第一绕线柱211及第二绕线柱212。而如图1所示，第一连接部215(或者第二连接部216)具有长度L、宽度W(如图3所示)和高度H，且直线方向D1为沿着磁芯组件20的长L的方向。此外，第一绕线柱211、第二绕线柱212、第一边柱213、第二边柱214可将第一连接部215和第二连接部216分别分成了三段，第一段大抵位于第一边柱213和第一绕线柱211之间，第二段大抵位于第一绕线柱211和第二绕线柱212之间，第三段大抵位于第二绕线柱212和第二边柱214之间。
于一些实施例中，第一绕线柱211及第二绕线柱212可分别包含气隙217，第一边柱213和第二边柱214可以不包含气隙。在另一实施例中，第一绕线柱211及第二绕线柱212可分别包含气隙217，第一边柱213和第二边柱214也可以包含气隙，且第一边柱213及第二边柱214的气隙的高度分别小于第二绕线柱212的气隙217的高度的1/10。另外，第一二次侧绕组W3、第二二次侧绕组W4、第三二次侧绕组W5和第四二次侧绕组W6的匝数可相等。
又第一二次侧绕组W3和第二二次侧绕组W4以相同绕制方向绕制于第一绕线柱211上，例如图1所示的以逆时针方向绕制，且第一二次侧绕组W3和第二二次侧绕组W4电连接于连接点A，此外，第一二次侧绕组W3和第二二次侧绕组W4在第一绕线柱211上产生的交流磁通为Фb。第三二次侧绕组W5和第四二次侧绕组W6以相同绕制方向绕制于第二绕线柱212上，例如以顺时针方向绕制，且第三二次侧绕组W5和第四二次侧绕组W6电连接于连接点A’，其中连接点A和连接A’之间可通过外加线或者电源模块1A所包含的印刷电路板上的布线来电连接，此外，第三二次侧绕组W5和第四二次侧绕组W6在第二绕线柱212上产生的交流磁通为Фc。辅助绕组W11绕制于第一边柱213上，例如以顺时针方向绕制，且与第一二次侧绕组W3并联电连接，其中辅助绕组W11两端的电压受构成并联绕组的第一二次侧绕组W3两端的电压钳制，而辅助绕组W11在第一边柱213上产生的交流磁通为Фd。而根据绕制方向可清楚得知，交流磁通Фc的方向相同于交流磁通Фd的方向，交流磁通Фb的方向相反于交流磁通Фc的方向以及交流磁通Фd的方向。此外，因为第一绕线柱211和第二绕线柱212设有气隙217，而第一边柱213及第二边柱214并没有设置气隙，或是第一边柱213或第二边柱214虽有气隙，但第一边柱213及第二边柱214的气隙的高度分别小于第一绕线柱211和第二绕线柱212的气隙217的高度的1/10，从而使得交流磁通Фb、Фc以及Фd都流向第二边柱214。
由此可知，因为辅助绕组W11与第一二次侧绕组W3的匝数比为2:1，所以辅助绕组W11在第一边柱213上产生的交流磁通Фd和第一二次侧绕组W3与第二二次侧绕组W4在第一绕线柱211上产生的交流磁通Фb将满足如下关系：
Фd＝Фb/2；
且因交流磁通Фb＝Фc，若不考虑磁通方向，流经第二边柱214上的交流磁通的大小为Фc+Фd-Фb，即等于Фb/2，因此第一边柱213垂直于高H的截面积可为第一绕线柱211(或第二绕线柱212)垂直于高H的截面积的一半，同样的第二边柱214垂直于高H的截面积可为第一绕线柱211(或第二绕线柱212)垂直于高H的截面积的一半。另外，在第一连接部215和第二连接部216的第一段里流经的交流磁通量为Фd，第二段里流经的交流磁通量为Фb-Фd，即等于Фd，第三段里流经的交流磁通量为Фc+Фd-Фb，即等于Фd。如此一来，本发明的磁性部件2不但可减小流经第一连接部215及第二连接部216的交流磁通量，更通过辅助绕组W11的设置，可使第一边柱213的交流磁通量相等于第二边柱214的交流磁通量，借此实现了让流经磁性部件2内各部分的交流磁通量可控，同时使得磁性部件2的设计简单而适合大量生产，并且可维持性能一致性。
请再参阅图3，图3仅例示了第一二次侧绕组W3和辅助绕组W11的绕制方法，其中假设第一二次侧绕组W3以逆时针方向绕制在第一绕线柱211上，则辅助绕组W11以顺时针方向绕制在第一边柱213上，且辅助绕组W11与二次侧绕组W3并联电连接于连接点A和连接点B1，且如图所例示，第一二次侧绕组W3绕制1匝，辅助绕组W11绕制2匝，即符合辅助绕组W11与第一二次侧绕组W3的匝数比为N:1，N为正整数。另外，于一些实施例中，通过辅助绕组W11所传递的功率可等于或小于通过磁性部件2所传递的总功率的50％，而本发明提及的所有实施例皆适用，而在此条件下，第一二次侧绕组W3和辅助绕组W11的绕线宽度可以依据实际需求来设计，可以设计辅助绕组W11的绕线宽度远小于第一二次侧绕组W3的绕线宽度，从而使得辅助绕组W11的等效激磁电感远小于第一二次侧绕组W3的等效激磁电感，使得绝大部分功率通过第一二次侧绕组W3而传递到电源模块1A的输出侧。在另一实施例中，在小于第一二次侧绕组W3的绕线宽度情况下，也可设计适当增大辅助绕组W11的绕线宽度，使得辅助绕组W11也可传递部分能量。由上可知，辅助绕组W11的绕线宽度可依据能量分配的原则来设计。
依前述内容可知，辅助绕组W11与第一二次侧绕组W3的匝数比为N:1，然而N并不局限于为2，N也可以为大于2的正整数，以辅助绕组W11与第一二次侧绕组W3并联为例说明，第一二次侧绕组W3可以设计为1匝，则辅助绕组W11为N匝(在此处，N设定为大于2的正整数)，其绕制方向和产生的交流磁通方向与图1所示实施例相同，然不同的处在于，辅助绕组W11在第一边柱211上产生的交流磁通Фd＝Фb/N，使得交流磁通在磁性部件内的分布不同于前一实施例，但同样可以实现交流磁通分布的可控性，使得所生产出来的磁性部件可维持性能一致性。
于一些实施例中，第一一次侧绕组W1缠绕于第一绕线柱211上，第二一次侧绕组W2缠绕于第二绕线柱212上，其中第一一次侧绕组W1和第二一次侧绕组W2两端的电压信号为交流电压信号，且第一一次侧绕组W1在第一绕线柱211上产生的交流磁通的方向相反于第二一次侧绕组W2在第二绕线柱212上产生的交流磁通的方向。此外，第一一次侧绕组W1与第二一次侧绕组W2的匝数可相等。更甚者，第一一次侧绕组W1、第二一次侧绕组W2、第一组二次侧绕组、第二组二次侧绕组及辅助绕组W11皆可分别为平面印刷板绕组，且本发明所有实施例皆适用。
请再参阅图3，于一些实施例中，电源模块1A的一次侧电路10可设置于磁性部件2沿长度L方向的一侧，电源模块1的二次侧电路11可设置于磁性部件2沿长度L方向的另一侧。于后所提及的电源模块的一次侧电路、二次侧电路及磁性部件皆可以相似于图3的方式设置。
请参阅图4，其为本发明第二较佳实施例的电源模块的电路拓扑图。本实施例的电源模块1B的电路结构相似于图2所示的电源模块1A，唯本实施例的电源模块1B中的磁性部件2的辅助绕组W11改与其它二次侧绕组电联接，例如与第二二次侧绕组W4的全部绕线并联电连接，即辅助绕组W11的一端电连接连接点A，另一端电连接连接点B2。
请参阅图5，其为本发明第三较佳实施例的电源模块的电路拓扑图。本实施例的电源模块1C的电路结构相似于图2所示的电源模块1A，唯本实施例的电源模块1C中的磁性部件2的辅助绕组W11改与部分第一二次侧绕组W3和部分第二二次侧绕组W4并联电连接，即辅助绕组W11的一端电连接于连接点C1，辅助绕组W11的另一端电连接于连接点C2，故辅助绕组W11实与第二二次侧绕组W4的部分绕线W4-1与第一二次侧绕组W3的部分绕线W3-1并联电连接，其中辅助绕组W11与部分绕线W4-1及部分绕线W3-1共同合起来的匝数比为N:1。辅助绕组W11的绕制方向可参考图1和图3所示而绕制于第一边柱213或者第二边柱214上，其具体的绕线方式可依据实际情况设定，于此不做限定。于上述实施例中，部分绕线W4-1及部分绕线W3-1可相同。
于一些实施例中，辅助绕组W11可与第三二次侧绕组W5并联电连接，且辅助绕组W11可以邻近于第三二次侧绕组W5而绕制于第二边柱214上，其原理与图1所示相同。然于其它实施例中，辅助绕组W11可绕制于远离第三二次侧绕组W5所绕制的第二绕线柱212的边柱上，即辅助绕组W11可绕制于第一边柱213上。请参阅图6及图7，其中图6为本发明第二较佳实施例的磁性部件的结构示意图，图7为图6所示的磁性部件的绕组的绕制方式示意图。如图6及图7所示，于一些实施例中，当辅助绕组W11与第三二次侧绕组W5并联时，辅助绕组W11可以绕制于第一边柱213上，且辅助绕组W11的一端电连接于与第三二次侧绕组W5电连接的连接点B3(连接点B3可参阅图2)，辅助绕组W11的另一端电连接于与第三二次侧绕组W5电连接的连接点A’，辅助绕组W11在第一边柱213上的绕制方向与第三二次侧绕组W5在第二绕线柱212上的绕制方向相同。此外，第一边柱213上的磁通方向与第二绕线柱212上的磁通方向相同，与邻近的第一绕线柱211上的磁通方向相反。
在其它实施例中，辅助绕组W11也可以与任一二次侧绕组的部分绕线并联。请参阅图8及图9，其中图8为本发明第四较佳实施例的电源模块的电路拓扑图，图9为图8所示的磁性部件的绕组的绕制方式示意图。如图所示，本实施例的电源模块1D的磁性部件2的辅助绕组W12与第一二次侧绕组W3的部分绕线，即与部分绕线W3-2并联电连接，故辅助绕组W12的一端电连接于连接点B1，辅助绕组W11的另一端电连接于连接点C1，且辅助绕组W12和构成并联绕组的部分绕线W3-2的匝数比为N:1，N为正整数。在图9中，以辅助绕组W12和部分绕线W3-2的匝数比为2:1，且第一二次侧绕组W3为1匝来举例来说明，假设第一二次侧绕组W3以逆时针方向绕制在第一绕线柱211上，辅助绕组W12则以顺时针绕制在第一边柱213上，辅助绕组W12的一端电连接于与第一二次侧绕组W3的部分绕线W3-2电连接的连接点C1，辅助绕组W12的另一端电连接于与第一二次侧绕组W3的部分绕线W3-2电连接的连接点B1，通过将辅助绕组W12与部分绕线W3-2并联电连接，便可利用部分绕线W3-2两端的端电压钳位辅助绕组W12两端的端电压，从而钳位第一边柱213的磁势，实现磁性部件2内的交流磁通的分布可控。
当然，辅助绕组W12也可以并联于其它二次侧绕组的部分绕线，例如与部分绕线W3-1、部分绕线W4-1或者部分绕线W4-2并联电连接，也可以与第三二次侧绕组W5的部分绕线或第四二次侧绕组W6的部分绕线并联电连接。此外，辅助绕组W12也可以依据具体设计绕制在第二边柱214上，具体的绕制方法可参考图8和图9所示，只要依据辅助绕组在边柱上的绕制方向与最相邻绕线柱上二次侧绕组的绕制方向相反，且辅助绕组与并联的二次侧绕组的部分绕线的匝数比为N:1，N为正整数即可。
当然，在一些实施例中，辅助绕组也可以与任一一次侧绕组的全部绕线或部分绕线并联电连接。请参阅图10，其为本发明第五较佳实施例的源模块的电路拓扑图。如图所示，本实施例的电源模块1E中的磁性部件2的辅助绕组W13改与第一一次侧绕组W1并联电连接，即辅助绕组13的两端电连接于与第一一次侧绕组W1连接的连接点E及连接点F，且辅助绕组W13与第一一次侧绕组W1的匝数比为N:1，其中N为正整数。
请参阅图11、图12及图13，其中图11为本发明第六较佳实施例的电源模块的电路拓扑图，图12为图11所示的磁性部件的第三较佳实施例的结构示意图，图13为图11所示的磁性部件的绕组的绕制方式示意图。如图所示，在其它实施例中，电源模块1F中的磁性部件2的辅助绕组W13也可以与第一一次侧绕组W1的部分绕线并联电连接，例如辅助绕组W13的一端电连接于将第一一次侧绕组W1的绕线区分为两部分的区分点G，辅助绕组W13的另一端电连接于与第一一次侧绕组W1电连接的连接点F，即辅助绕组W13与第一一次侧绕组W1的部分绕线W1’并联电连接。以下将以部分绕线W1’为1匝，而辅助绕组W13为2匝为例来进一步说明。在绕制方法上，可参照图11和图12，其中图11仅展示了第一一次侧绕组W1的部分绕线W1’和第二一次侧绕组W2，其中第一一次侧绕组W1的部分绕线W1’绕制于第一绕线柱211上，第二一次侧绕组W2绕制于第二绕线柱212上，且部分绕线W1’和第二一次侧绕组W2串联电连接。辅助绕组W13绕制于第一边柱213上，其中辅助绕组W13的一端电连接于与第一一次侧绕组W1电连接的连接点F，辅助绕组W13的另一端电连接于区分点G。而如图12所示，假设部分绕线W1’以顺时针绕制在第一绕线柱211上，则辅助绕组W13以逆时针方向绕制在第一边柱213上，并与部分绕线W1’并联电连接于连接点F和区分点G。另外，辅助绕组W13的绕线宽度及在磁芯组件上的交流磁通分布皆可参照前述的该些实施例，此处不再赘述。
当然，辅助绕组W13可以与第一一次侧绕组W1的任意一部分绕线并联电连接，也可以与第二一次侧绕组W2的任意一部分并联电连接，也可以绕制在第二边柱214上，只要满足辅助绕组W13与并联连接的一次侧绕组的部分绕线的匝数比为N:1，以实现磁性部件内的部分交流磁通抵消，减小磁性部件的尺寸，实现磁性部件内的磁通分布可控即可。
当然，前述利用辅助绕组与一次侧绕组或二次侧绕组的全部或部分绕线并联电连接，且辅助绕组绕制在其中一边柱上，以减小磁性部件并实现磁性部件内磁通分布可控的技术同样可以应用在其它电路拓扑上，譬如一次侧电路为半桥电路，二次侧为全桥整流电路。以下将再以二次侧为全桥整流电路为例来说明。请参阅图14、图15及图16，其中图14为本发明第七较佳实施例的电源模块的电路拓扑图，图15为应用于图14所示的电源模块中的磁性部件的第四较佳实施例的磁性部件的结构示意图，图16为图14所示的磁性部件的绕组的绕制方式示意图。如图14、图15及图16所示，相较于图1的电源模块1A的二次侧电路11包含并联的两个中心抽头整流电路，本实施例的电源模块1G的二次侧电路11A为全桥整流电路，且包含构成全桥整流电路的四个第三开关单元S33、S34、S35、S36，其中第三开关单元S33及第三开关单元S34串联连接而构成第三桥臂，第三开关单元S35及第三开关单元S36串联连接而构成第四桥臂。此外，相较于图1所示的磁性部件2，本实施例的电源模块1G的磁性部件2A除了包含第一一次侧绕组W1及第二一次侧绕组W2外，还包含二次侧绕组W7及辅助绕组W14，其二次侧绕组W7构成并联绕组而与辅助绕组W14并联电连接，且辅助绕组W14与二次侧绕组W7的匝数比为N:1。
在绕制方式上，如图15及图16所示，二次侧绕组W7可采用多个匝数相同的子绕组并联电连接的绕制方式形成，例如由子绕组W7-1及子绕组W7-2并联电连接而形成，此外，子绕组W7-1、W7-2与辅助绕组W14并联电连接，而由于二次侧绕组W7由子绕组W7-1及子绕组W7-2并联电连接而形成，故辅助绕组W14与子绕组W7-1、W7-2的匝数比为N:1，而于此每个子绕组W7-1、W7-2的匝数假设为1匝。另外，二次侧绕组W7的其中的一子绕组W7-1绕制在第一绕线柱211上，另一子绕组W7-2绕制在第二绕线柱212上，且两个子绕组W7-1、W7-2并联电连接于第三桥臂的中点A0和第四桥臂的中点B0，其中子绕组W7-1在第一绕线柱211上的绕制方向与子绕组W7-2在第二绕线柱212上的绕制方向相反。辅助绕组W14绕制在第一边柱213上，辅助绕组W14在第一边柱213上的绕制方向与子绕组W7-1在第一绕线柱211上的绕制方向相反。在图16中，仅表示了其中的一子绕组W7-1，假设子绕组W7-1以顺时针方向绕制在第一绕线柱211上，且匝数为1匝，辅助绕组W14则以逆时针方向绕制在第一边柱213上，且匝数为2匝。
当然，磁性部件不局限于仅包含2个绕线柱，也可以包含2X个绕线柱，其中X为大于1的正整数，以下将以磁性部件包含四个绕线柱为例说明。请参阅图17，其为本发明第五较佳实施例的磁性部件的磁芯组件的结构示意图。如图17所示，本实施例的磁性部件2B的磁芯组件30除了包含第一边柱315、第二边柱316、第一连接部318及第二连接部319外，更包含四个绕线柱311、312、313和314，其中第一边柱315、第二边柱316、第一连接部318及第二连接部319类似于图1所示的第一边柱213、第二边柱214、第一连接部215及第二连接部216，于此不再赘述。四个绕线柱311、312、313和314可沿着一直线方向依次排布，而上述的排列方式适用于2X个绕线柱。另外，四个绕线柱311、312、313和314更可分别包含气隙317。
请参阅图18及图19，其中图18为图17所示的磁芯组件的第一实施例的结构示意图，图19为图17所示的磁芯组件的第二实施例的结构示意图。如图所示，前述内容提及多个绕线柱可沿一直线方向依次排布，以图17所示的磁芯组件30的四个绕线柱311、312、313和314为例，其中如图18所示，沿直线方向D1，四个绕线柱311、312、313和314对应设置而无错位，且绕线柱311、312、313和314各自的中心点可连线而处于同一直线上。然而四个绕线柱311、312、313和314排列分布并不仅限此，也可以沿直线方向D1错位排布，如图19所示，四个绕线柱311、312、313和314虽错位设置，然绕线柱312与相邻的绕线柱311的中心连线L1和绕线柱312与另一相邻的绕线柱313的中心连线L2构成一夹角a1，且夹角a1>90度，也可定义为沿一直线方向D1依次排布。
又前述所有磁性部件的第一边柱或第二边柱可分别包含单一柱体，然而并不以此为限，于其它实施例中，第一边柱或第二边柱也可分别包含相间隔设置的多个柱体。请参阅图20，其为本发明第六较佳实施例的磁性部件的结构示意图。如图所示，本实施例的磁性部件2C的磁芯组件40包含第一边柱413、第二边柱414、第一绕线柱411及第二绕线柱412，其中第一边柱413包含相间隔设置的2个柱体413a、413b，第二边柱414包含相间隔设置的2个柱体414a和414b。而在绕制方法上，图20以绕制图2所示的第一二次侧绕组W3及辅助绕组W11为例说明，即辅助绕组W11围绕柱体413a和柱体413b，使得流经柱体413a的磁通方向和流经柱体413b的磁通方向相同，流经柱体414a的磁通方向和流经柱体414b的磁通方向相同，且流经柱体413a、413b的磁通方向与流经边柱414a、414b的磁通方向相反。当然，磁性部件的边柱的柱体个数并不限于此，只要辅助绕组绕制边柱中的部分柱体，使得流经部分柱体的磁通方向与流经其余边柱的磁通方向相反即可。
综上所述，本发明提供一种磁性部件及其适用的电源模块，该磁性部件通过在边柱上绕制辅助绕组，并利用辅助绕组与并联绕组的匝数比关系，故不但可减小流经磁芯组件的第一连接部及第二连接部的交流磁通量，更实现了让流经磁性部件内各部分的交流磁通量可控，同时使得磁性部件的设计简单而适合大量生产，并且可维持性能一致性。

Claims (18)

1.一种磁性部件，包含：
至少一一次侧绕组；
至少一二次侧绕组，其中由该至少一一次侧绕组及该至少一二次侧绕组中的至少一绕组的部分绕线或全部绕线构成一并联绕组；
一磁芯组件，包含多个绕线柱、一第一边柱、一第二边柱、一第一连接部和一第二连接部，该多个绕线柱、该第一边柱及该第二边柱设置于该第一连接部和该第二连接部之间，其中多个该绕线柱沿一直线方向依次排布，且该第一边柱和该第二边柱沿该直线方向而分列于该多个绕线柱的两相对外侧，其中每一该绕线柱上都绕制有至少一该一次侧绕组及至少一该二次侧绕组，使得相邻的任意两个该绕线柱上的磁通方向相反；以及
一辅助绕组，绕制在该第一边柱及该第二边柱的其中的一边柱上，且与该并联绕组并联电连接，其中该辅助绕组与该并联绕组的匝数比为N:1，N为正整数；
其中该辅助绕组在所缠绕的该边柱上产生的磁通方向和与被该辅助绕组缠绕的该边柱上最相邻的该绕线柱上的磁通方向相反。
2.如权利要求1所述的磁性部件，其中该多个绕线柱的个数为两个，且该至少一二次侧绕组包含匝数相同的一第一二次侧绕组、一第二二次侧绕组、一第三二次侧绕组及一第四二次侧线绕组，该第一二次侧绕组及该第二二次侧绕组绕制于其中的一该绕线柱上，该第三二次侧绕组及该第四二次侧绕组绕制于另一该绕线柱上。
3.如权利要求2所述的磁性部件，其中该第一二次侧绕组与该第二二次侧绕组串联电连接，该第三二次侧绕组及该第四二次侧线绕组串联电连接。
4.如权利要求2所述的磁性部件，其中该第一二次侧绕组、该第二二次侧绕组、该第三二次侧绕组及该第四二次侧线组的其中之一构成该并联绕组，且该辅助绕组与该并联绕组的全部绕线或部分绕线并联电连接。
5.如权利要求2所述的磁性部件，其中该第一二次侧绕组、该第二二次侧绕组、该第三二次侧绕组及该第四二次侧线组的其中的二绕组的部分绕线共同构成该并联绕组，且该辅助绕组与该并联绕组电连接。
6.如权利要求2所述的磁性部件，其中该至少一一次侧绕组包含匝数相同的一第一一次侧绕组及一第二一次侧绕组，该第一一次侧绕组及该第二一次侧绕组的其中之一构成该并联绕组，且该辅助绕组与该并联绕组的全部绕线或部分绕线并联电连接。
7.如权利要求1所述的磁性部件，其中该至少一二次侧绕组包含单一的二次侧绕组，且该二次侧绕组包含并联电连接且匝数相同的两个子绕组，每一该绕线柱上都绕制有对应的该子绕组，且其中的一该子绕组构成该并联绕组。
8.如权利要求1所述的磁性部件，其中该辅助绕组与该并联绕组的匝数比为2:1。
9.如权利要求1所述的磁性部件，其中通过该辅助绕组所传递的功率等于或小于通过该磁性部件所传递的总功率的50％。
10.如权利要求1所述的磁性部件，其中该辅助绕组在所缠绕的该边柱上产生的磁通方向和其余该边柱的磁通方向相反。
11.如权利要求8所述的磁性部件，其中与该第一连接部的高度方向垂直的该第一边柱及该第二边柱中的任意一边柱的截面积为与该第一连接部的高度方向垂直且与该边柱最相邻的该绕线柱的截面积的一半。
12.如权利要求1所述的磁性部件，其中该第一边柱及该第二边柱分别包含单一柱体。
13.如权利要求1所述的磁性部件，其中该第一边柱及该第二边柱分别包含多个柱体，且该第一边柱的该多个柱体的磁通方向相同，该第二边柱的该多个柱体的磁通方向相同。
14.如权利要求1所述的磁性部件，其中该多个绕线柱的个数为偶数个，且大于两个。
15.一种电源模块，包含：
如权利要求1所述的该磁性部件；
一次侧电路，与该磁性部件的该至少一一次侧绕组电连接；以及
一二次侧电路，与该磁性部件的该至少一二次侧绕组电连接。
16.如权利要求15所述的电源模块，其中该一次侧电路及该二次侧电路设置于该磁性部件沿该第一连接部的一长度的两相对侧。
17.如权利要求15所述的电源模块，其中该一次侧电路包含全桥电路或半桥电路。
18.如权利要求15所述的电源模块，其中该二次侧电路包含中心抽头整流电路或全桥整流电路。
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