TW201610654A

TW201610654A - 電源裝置

Info

Publication number: TW201610654A
Application number: TW104110785A
Authority: TW
Inventors: 曾劍鴻; 言超; 忽培青
Original assignee: 台達電子工業股份有限公司
Priority date: 2014-09-02
Filing date: 2015-04-02
Publication date: 2016-03-16
Also published as: US20180232026A1; US10877534B2; US20160062428A1; CN105449987B; CN105449987A; TWI563374B; US9977476B2

Abstract

本發明提供一種電源裝置，其包括主板、功率單元、控制單元、焊盤與引腳。控制單元與功率單元堆疊設置於主板上毗鄰負載的位置；焊盤分佈於功率單元的側面和控制單元的側面；引腳與焊盤電性連接且電性連接主板、控制單元和功率單元；控制單元用於控制功率單元，使功率單元供電給毗鄰的負載。

Description

電源裝置

本發明是有關於一種電源裝置，且特別是有關於一種電源裝置的內部結構。

隨著人類對智慧生活要求的提升，社會對資料處理的需求日益旺盛。全球在資料處理上的能耗，平均每年達到數千億甚至數萬億度；而一個大型資料中心的占地面積可以達到數萬平方米。因此，高效率和高功率密度，是這一産業健康發展的關鍵指標。

資料中心的關鍵單元是伺服器，其主板通常由CPU、Chipsets、記憶體等等資料處理晶片和它們的供電電源及必要週邊元件組成。隨著單位體積伺服器處理能力的提升，意味著這些處理晶片的數量、集成度也在提升，導致空間佔用和功耗的提升。因此，爲這些晶片供電的電源（因爲與資料處理晶片同在一塊主板上，又稱主板電源），就被期望有更高的效率，更高的功率密度和更小的體積，來支援整個伺服器乃至整個資料中心的節能和占地面積縮小。

在伺服器的中，主板(Main Board PCB)用於進行能量和信號傳遞。主板上放置有資料處理晶片及其供電電源。伺服器的外殼高度，通常爲一個標準的數值，它可以用工業標準U來定義，如1U、1.5U、2U等（1U=1.75inch=44.45mm）。以1U即高度約40mm(因爲有裝配工差等需要，1U實際尺寸不盡相同)伺服器爲例，主板通常爲6～50層的PCB板，其造價相當昂貴。在一定伺服器外殼高度的限制下，保證效率期望的同時，減小主板電源所佔用主板的面積也即主板電源水平面積，不僅能減小體積，增加功率密度，而且能降低成本。本文中，稱電源單位水平面積的功率爲“功率壓強”。

當用同一技術能力設計功率爲Po的電源時，通常電源的體積V越大，其效率越容易做到較高，也即電源效率與其體積V成正比關係。而體積V等於高度H乘以水平面積S。功率壓強Pp則爲Po/S。限定效率爲固定目標，即效率保持不變。即可得到功率壓強Pp與高度H的關係：即H越大，Pp就可以越大。也即，要提高Pp，應當在高度H的利用上，思考解決方案。當然，如果是爲了追求效率，根據前面的邏輯也應當充分利用高度。因此，如何利用高度是兼顧功率壓強Pp和效率的關鍵所在。

主板電源的厚度或者說高度較好的可以做到7mm甚至更薄，因此，在一定的伺服器高度的限制下，如1U高度，其上方仍可以有大於20mm的空間。而其效率可以高至90%甚至以上，由於其功耗僅僅是資料處理晶片的幾分之一（如0.1倍），事實上，有機會無需散熱單元即可自行處理熱問題。這樣主板電源上的空間就沒有充分的利用起來。

通常主板電源具體的做法一般包含兩種。其一是以PCB爲載體，採用分立元件組裝而成。通過業界多年的努力，這種類型的主板電源實現了不錯的效率和功率密度。但由於分立元件組裝，需要必要的間隙、安規距離，影響了水平面積的進一步縮小，且高度不規則，也影響熱的後續處理。

而主板電源的另一種做法爲採用一定的封裝技術，將電源各元件集成爲一個很規則的元件。由於封裝技術的使用，使得其功率密度顯著提高，效率也不遜色，且規則的外形，有利於後續熱的處理，是不錯的解決方案。只是這種做法採用的封裝技術，主要追求通過主板電源高度的降低來實現其體積的縮小及功率密度的提高，而一味的降低高度將限制其在占地面積上的進一步縮小。因此，該解決方案僅是追求功率密度的較好方案之一，但在追求資料中心主板電源的功率壓強方面仍有較大欠缺。

本發明即針對現有技術的不足之處，提出了新的解決方案，使得功率壓強和效率得到最大兼顧，適合對水平面積有較大限制的應用場合，例如資料中心等資料處理場合對電源的需求。

本發明之一態樣是在提供一種電源裝置，其包括控制單元與功率單元，堆疊設置且毗鄰負載的位置，功率單元至少含一功率半導體器件，控制單元至少含一具備控制或者驅動能力的晶片；引腳，電性連接控制單元和功率單元；控制單元用於控制功率單元，使功率單元供電給毗鄰的負載。

於一實施例中，控制單元與功率單元，堆疊設置設於主板上，主板還設有負載。

於一實施例中，電源裝置還包括：焊盤，分佈於功率單元的側面和控制單元的側面，與引腳電性連接。

於一實施例中，引腳包括表面貼裝引腳，分佈於功率單元和控制單元的外表面並與焊盤電性連接。

於一實施例中，表面貼裝引腳覆蓋功率單元30%以上外表面積。

於一實施例中，引腳還包括直插引腳，直插引腳配合表面貼裝引腳實現功率單元/控制單元與主板的電性連接。

於一實施例中，焊盤還分佈於功率單元與焊盤所在側面垂直的面。

於一實施例中，功率單元包括主功率單元部分和次功率單元部分，主功率單元部分的側面分佈焊盤，次功率單元部分堆疊於主功率單元部分。

於一實施例中，功率單元與負載位於主板的同一面，控制單元位於主板與功率單元相對的另一面。

於一實施例中，電源裝置還包括一功率單元，兩功率單元和控制單元相互之間堆疊設於主板，控制單元通過引腳控制兩功率單元。

於一實施例中，兩功率單元分別爲一第一級直流對直流變換器的功率單元和一第二級直流對直流變換器的功率單元；控制單元包括第一級直流對直流變換器的控制單元和第二級直流對直流變換器的控制單元。

於一實施例中，第一級直流對直流變換器爲隔離型直流對直流變換器；第二級直流對直流變換器爲非隔離調整型直流對直流變換器。

於一實施例中，非隔離調整型直流對直流變換器比隔離型直流對直流變換器靠近主板。

於一實施例中，兩功率單元中一功率單元包括一第一級直流對直流變換器的功率單元和一第二級直流對直流變換器的功率單元。

於一實施例中，第一級直流對直流變換器爲隔離型直流對直流變換器，第二級直流對直流變換器爲非隔離調整型直流變換器。

於一實施例中，隔離型直流對直流變換器包括：隔離型變壓器、若干原邊開關管和副邊開關管；非隔離調整型直流變換器爲負載點降壓直流變換器。

於一實施例中，隔離變壓器、副邊開關管、用於隔離直流對直流變換器的輸出電容器和負載點直流變換器設置於同一個功率單元。

于一實施例中，原邊開關管設置於控制單元，控制單元還包括原邊開關管驅動電路、負載點直流變換器的控制驅動電路和控制晶片。

于一實施例中，原邊開關管位於靠近控制單元側面的位置。

於一實施例中，功率單元之間、功率單元與控制單元之間填充有導熱絕緣膠。

於一實施例中，功率單元與控制單元電性連接的引腳之間以及功率單元與功率單元電性連接的引腳之間填充有導電焊接材料。

於一實施例中，功率單元各包括一平面變壓器，兩個平面變壓器共用一磁芯。

於一實施例中，磁芯的氣隙設置於功率單元之間的堆疊間隙。

於一實施例中，功率單元包括若干開關器件以及承載開關器件的載板和包覆開關器件的絕緣封料；開關器件分佈於靠近焊盤的位置。

於一實施例中，絕緣封料上設有配合引腳安裝的凹部。

於一實施例中，功率單元還包括電感和電容，電感、電容及開關器件位於載板上靠近功率單元側面的位置。

於一實施例中，焊盤包括一次側群焊盤與二次側群焊盤，一次側群焊盤與二次側群焊盤之間至少間隔一安規距離。

於一實施例中，一次側群焊盤包括第一信號焊盤與第一功率焊盤，第一功率焊盤的截面積大於第一信號焊盤的截面積。

於一實施例中，二次側群焊盤包括第二信號焊盤與第二功率焊盤，第二功率焊盤的截面積大於第二信號焊盤的截面積。

於一實施例中，第二功率焊盤的數量多於第一功率焊盤的數量。

於一實施例中，第一級直流對直流變換器爲非隔離調整型直流對直流變換器；第二級直流對直流變換器爲隔離非調整型直流對直流變換器。

於一實施例中，第一級直流對直流變換器爲升降壓電路。

本發明之另一態樣是在提供一種電源裝置，電源裝置包括：控制單元、功率單元與引腳。控制單元與功率單元堆疊設置且毗鄰設有資料處理晶片的負載的位置，功率單元至少含一功率半導體器件，控制單元至少含一具備控制或者驅動能力的晶片；引腳電性連接控制單元和功率單元；控制單元用於控制功率單元，使功率單元供電給毗鄰的負載。

於一實施例中，控制單元與功率單元堆疊設置設於主板上，主板還設有資料處理晶片的負載。

於一實施例中，電源輸入操作最高電壓高於20V，功率單元包含：至少含一變壓器，變壓器含至少一原邊和至少一副邊；至少含一同步整流組合和一輸出電容組合；高頻能量從原邊傳遞至副邊，並通過同步整流組合整流爲直流後傳遞至輸出電容整合。

於一實施例中，控制單元由嵌入式工藝實現，厚度低於2毫米。

於一實施例中，功率單元爲諧振型電路，操作頻率高於1MHZ。

於一實施例中，控制單元上方更堆疊一輸入濾波器。

於一實施例中，功率單元爲一第一級直流對直流變換器；控制單元爲和一第二級直流對直流變換器的功率單元。

於一實施例中，第一級直流對直流變換器爲非隔離調整型變換器；第二級直流對直流變換器爲非調整隔離型變換器。

於一實施例中，第一級直流對直流變換器爲隔離型變換器；第二級直流對直流變換器爲非隔離調整型變換器。

於一實施例中，電源裝置更含至少散熱單元，該散熱單元置於焊盤或者引腳組合上方，且與焊盤或者引腳間的熱阻小於5攝氏度/瓦。

於一實施例中，散熱單元與焊盤或者引腳組合之間有絕緣材料。

綜上所述，本發明之技術方案與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。藉由上述技術方案，可達到相當的技術進步，並具有産業上的廣泛利用價值。由於本發明採用了堆疊的結構，電源的高度就可以更好利用，在一定體積下，實現了更小的占地面積；同時又有足夠的體積保證高的效率，實現了高功率壓強和高效率的兼顧。也爲實現更高特性的資料處理設備提供了支援。

以下將以實施方式對上述之說明作詳細的描述，並對本發明之技術方案提供更進一步的解釋。

爲了使本發明之敍述更加詳盡與完備，可參照所附之圖式及以下所述各種實施例，圖式中相同之號碼代表相同或相似之元件。另一方面，衆所周知的元件與步驟並未描述於實施例中，以避免對本發明造成不必要的限制。

於實施方式與申請專利範圍中，涉及“耦接(coupled with)”的描述，其可泛指一元件透過其他元件而間接連接至另一元件，或是一元件無須透過其他元件而直接連接至另一元件。

本發明之技術態樣是一種電源裝置，其可應用在伺服器，或是廣泛地運用在各種技術領域。值得一提的是，本技術態樣之電源裝置採用了堆疊的結構，電源的高度就可以更好利用，在一定體積下，實現了更小的占地面積。

第1圖是依照本發明一實施例的一種電源裝置的側視圖。如第1圖所示，電源應用裝置（如：電源裝置）包括主板110、功率單元120、控制單元130與引腳140。主板110上還設有負載150，功率單元120位在主板110上，控制單元130與功率單元120堆疊設置於主板110上毗鄰負載150的位置，引腳140電性耦接主板110、控制單元130和功率單元120，於本實施例中，引腳140的數量爲多個且分別位於功率單元120與控制單元130中每一者的側邊，兩功率單元120和控制單元130相互之間堆疊設於主板110。控制單元130用於控制功率單元120，具體而言，控制單元通過引腳140控制所述兩功率單元120，使功率單元120供電給毗鄰的負載150。負載150爲數字處理IC，如中央處理器(CPU)，中央處理器上有設有散熱單元散熱裝置如散熱單元151。功率單元120至少含一功率半導體器件（如：第3圖的開關管S21、S22、S23、S24，第11圖的開關管S21、S22、S23、S24、S31、S32、S33），控制單元130至少含一具備控制或者驅動能力的晶片（如：第3圖的控制電路310，第11圖的控制電路1100、DSP）。

於一實施例，電源裝置設於主板110上，主板110還設有資料處理晶片(如：CPU)的負載150，電源裝置包括：功率單元120、控制單元130與引腳140。控制單元130與功率單元120堆疊設置於主板上毗鄰負載150的位置，引腳電性連接主板110、控制單元130和功率單元120，控制單元130用於控制功率單元120，使功率單元120供電給毗鄰的負載150。

總的而言，直流/直流電源包含了至少兩個單元（即模組）：控制單元130及功率單元120。這兩個模組上下堆疊放置，通過導體(即引腳140)進行彼此之間的電氣連接以傳遞電信號。其中功率單元120至少包含一個主動開關元件，功率單元120接收輸入功率通過主動開關元件的導通及關斷産生相應的輸出功率提供給負載150，如資料處理晶片。控制單元130模組至少包含一個控制晶片，發送控制信號給功率單元120的主動開關元件以控制該元件的導通及關斷。置於上方的單元，部分引腳通過置於下方的單元固定後，傳遞電信號至上述之主板110(如：PCB板)。

如此，由於採用了堆疊的結構，電源的高度就可以更好利用，在一定體積下，實現了更小的占地面積；同時又有足夠的體積保證高的效率，實現了高功率壓強和高效率的兼顧。也爲實現更高特性的資料處理設備提供了支援。

涉及的電源架構及堆疊內容分配

如第2圖，爲一個伺服器主板可能涉及的各種類型電源變換器（即主板電源200）的示意圖。該電源變換器輸入通常爲直流，其電壓範圍寬廣，有高壓，如200～500V（以400V爲例），中壓，如18～72V（以48V爲例）以及低壓，如5～15V（以12V爲例）。不管輸入爲什麽電壓，都需要有相應的DC/DC變換器，將其變換成所需要的輸出，以提供給其負載150，如資料處理晶片，像是中央處理器(CPU)及記憶體等。其輸出的變化範圍也很廣泛以適應不同的負載要求，例如輸出爲低至0.8V甚至更低，高至12伏甚至更高。當負載150爲CPU和記憶體時，輸出電壓通常在0.8～2V之間。因此，涉及的電源規格主要含以下幾種：

（1）變換器210將400V轉48V：輸入爲200～500V（以400V爲典型）之間的某一電壓範圍，輸出爲穩定輸出或者與輸入成固定比例，以48V附近爲典型值，也可在18V～72V之間的某一電壓範圍。由於輸出電壓相對較高，通常不會直接接資料處理晶片負載，需在其後級聯另一規格變換器，將電壓調到適應負載可用的程度。

（2）另一變換器（圖未示）將400V轉12V：輸入爲200～500V（以400V爲典型）之間的某一電壓範圍，輸出爲穩定輸出或者與輸入成固定比例，以12V附近爲典型值。由於輸出電壓較低，可以接部分資料處理負載，如硬碟等。但當負載電壓更低時，例如0.5～5V，則需在其後級聯另一規格DC/DC變換器，將電壓調到適應負載可用的程度。

（3）又一變換器（圖未示）將400V轉0.5～5V：輸入爲200～500V（以400V爲典型）之間的某一電壓範圍，輸出爲按需調整的穩定電壓，例如0.5～5V之間。其輸出可以直接接資料處理晶片，如CPU、記憶體等。

以上（1）、（2）、（3）中的三類規格的變換器，由於是高壓輸入，需要符合高壓安規絕緣要求，其絕緣電壓高至直流電壓2000V甚至以上。

（4）變換器220將48V轉12V：輸入爲18～72V（以48V爲典型）之間的某一電壓範圍，輸出爲穩定輸出或者與輸入成固定比例，以12V附近爲典型值，也可在3V～15V之間的某一電壓範圍。該規格的變換器可以直接接某些資料處理負載，如硬碟等。

（5）變換器230將48V轉0.5～5V：輸入爲18～72V（以48V爲典型）之間的某一電壓範圍，輸出爲按需調整的穩定電壓，例如在0.5～5V之間。且輸出可直接接資料處理晶片，如CPU、記憶體等。

（6）變換器240將12V轉0.5～5V：輸入爲3V～15V（以12V爲典型）之間的某一電壓範圍，輸出爲按需調整的穩定電壓，以0.5～5V之間。其輸出可以直接接資料處理晶片，如CPU、記憶體等。由於是低壓輸入，不需要隔離。輸出則直接接資料處理晶片，如CPU、記憶體等。

以上（4）、（5）、（6）中的三類變換器，由於輸入/輸出電壓均相對較低，則變換器的耐壓需求較低，通常在直流電壓2000V以下。

當變換器輸出爲0.5～5V時，由於輸出可以直接接負載150，例如資料處理晶片，需要電源變換器輸出低壓大電流並且要求有很高的動態回應能力，如當負載150爲CPU時要求有1000A/ns的回應能力，這樣就需要電源變換器就近放置在負載附近。因此這些電源被稱爲負載點電源(Point of the load)。其中尤以給CPU供電的叫電壓調整模組（Voltage Regulated Module, VRM）需要就近供電。

如上各種輸入輸出規格的電源變換器，由於均設置在主板之上，因此，均適合用堆疊的方式來實現高功率壓強和高效率的兼顧。當然，各種變換器的組合也適合採用堆疊的方式放置。

如上，400V和48V輸入的電源，由於輸入輸出壓差較大，也通常有輸入輸出安規耐壓需求，通常由變壓器來隔離傳遞能量。當然，若有需要，例如爲實現更寬的輸入或者輸出範圍，低壓輸入電源如12V輸入的電源也可以採用變壓器來傳遞能量。

以上各種規格的變換器可以採用多種類型的拓撲來實現電能的變換，例如脈衝寬度調製(PWM)型的正向電路、全橋電路、移相全橋電路、半橋電路、反激式電路等。爲了實現高的功率密度，通常需要工作頻率較高，如500kHZ、1MHZ，甚至2MHZ以上。爲了在這麽高的頻率下實現高的效率，通常需要選擇諧振型電路，即脈衝頻率調製(PFM)型的LLC串聯諧振變換器(LLC-SRC)、並聯諧振變換器(PRC)等等。

第3圖所示爲一半橋LLC電路。如第3圖所示，該電路包含了主電路以及控制電路310。其中主電路包含了：輸入電容器C1、諧振電容器C2、諧振電感器L1、變壓器T1、一次側開關管S11、S12與二次側開關管S21、S22、S23、S24，其中輸入電容器C1連接一次側開關管S11、S12，一次側開關管S11、S12連接由諧振電容器C2、諧振電感器L1、變壓器T1的原邊組成的串聯回路，變壓器T1的副邊連接二次側開關管S21、S22、S23、S24，輸出電容器C3連接所述二次側開關管S21、S22、S23、S24。一次側開關管S11、S12接收輸入功率並將直流輸入信號轉換爲交流信號，該交流信號經過諧振電感器L1，諧振電容器C2及變壓器T1傳送至二次側，通過二次側同步整流線路（如，二次側開關管S21、S22、S23、S24），在輸出電容器C3上産生輸出電壓並提供輸出功率給負載。特別提及的是，由於輸出爲低壓大電流，爲了減少損耗，通常需要涉及低壓大電流的元件（如T1副邊、副邊整流管、輸出電容）進行並聯已獲得低的低電阻。如由“一整流組合S21、S22與一副邊形成的組合”和“另一整流組合S23、S24與另一副邊組成的組合”進行並聯。由於輸出電壓各有不同，因此，變壓器副邊的結構並非限制於第3圖所示的中心抽頭整流結構，也可以是其他如全橋整流結構。

控制電路310産生控制信號提供給驅動一次側開關管S11、S12的驅動器320，和驅動二次側開關管S21～S24的驅動器330用以控制主電路中各開關元件，如開關管S11、S12，S21～S24等的開通及關斷。當然控制電路310還有包含其他採樣、保護、通信等等必要元件在圖中並未展示，在此也不做贅述。

功率單元120由於在高頻工作狀態下，並且變換器的輸出爲低壓大電流，通常變壓器二次側、輸出同步整流線路及輸出電容器三者組成的回路儘量的小，以適應高頻需要。因此，變壓器T1、同步整流線路（即，二次側開關管S21、S22等）、輸出電容器C3必須放在同一單元電路（即，功率單元120）中。

於一實施例，電源輸入操作最高電壓高於20V，功率單元120包含：至少一變壓器T1，變壓器T1含至少一原邊和至少一副邊；至少一同步整流組合（如：二次側開關管S21、S22）和一輸出電容組合（如：輸出電容器C3）。高頻能量從原邊傳遞至副邊，並通過同步整流組合整流爲直流後傳遞至輸出電容整合。

另一方面，控制電路310的周邊通常有許多的週邊電路，需要處理的信號通常很低，也要求就近放置以便提升抗干擾的能力。因此，控制電路310及其週邊電路需在同一單元電路（即，控制單元130）中。於一實施例，控制單元130由嵌入式工藝實現，厚度低於2毫米。電源變換電路爲諧振型電路，操作頻率高於1MHZ。控制電源上方更堆疊一輸入濾波器。

至於驅動電器320、330、一次側開關管S11～S12、諧振電容器C2、諧振電感器L1，可以根據實際情況放置在功率單元120或者控制單元130。輸入電容器C1對一次側開關管S11～S12有抑制電壓尖峰的作用，因此最好與一次側開關管S11、S12就近放置於同一單元中爲佳。L1/C2等可以與其他元件如T1集成而成。甚至T1的激磁電感也可以由一獨立電感與變壓器原邊並聯，以協助T1性能的優化。

如第1圖所示，整個功率電路採用控制單元130與功率單元120進行堆疊組合，將有效地減小該功率電路120的水平面積，在最後放置於主板110上時，減小佔用主板110的面積。如第1圖中，控制單元130或功率單元120可以採用封裝的技術，例如採用塑封料對其進行模製（molding），形成一模組。或者,兩者也可以採用分立元件製作。無論何種方式，各單元都可以包含一載板，如：印刷電路板（PCB）或者陶瓷電路板（DBC）等等，用以承載該單元的器件，或者，也可以採用單元內器件直接堆疊的方式，如開關元件與電感、電容等元件直接堆疊的方式。當一次側開關管S11～S12、諧振電容器C2、諧振電感器L1集成于功率單元時，控制單元中電路將主要處理控制信號，因此其高度可以變得很小，如5mm、3mm甚至1mm以下。

而在功率較大的場合，可以將第3圖所示的多個主電路進行輸入輸出的並聯。這樣整個電源裝置在結構上可以採用一個主電路爲一個功率單元，多個相同的功率單元，及控制單元進行堆疊的方式，如第1圖所示。控制單元130可以放置於下面，兩個功率單元120堆疊於上面，或者控制單元放置於兩個功率單元中間，又或者控制單元放置於兩個功率單元之上。無論何種方式，均充分地利用了高度，實現了占地面積不變的狀態下進行功率的提升。其中控制單元130可以爲一個，用於控制兩個功率單元120中開關元件的開通和關斷，也可以爲多個，例如兩個分別控制相應功率單元中開關元件的開通與關斷。當然，也可以將控制單元與其中一個功率單元集成在一起，這樣最後變成了至少一個功率單元120與一個控制單元130堆疊在一起，其中該控制單元集成了至少一個主電路。如第4圖所示。電源模組包含了功率單元120與控制單元130上下堆疊，並通過引腳140彼此進行電氣連接。其中功率單元120集成一個直流到直流變換器，控制單元130集成另一個直流到直流變換器及控制電路，控制電路控制這兩個直流到直流變換器。

如前面所述，電源裝置接收輸入産生輸出提供能量給負載。該電源裝置可以採用單級的變換器，例如如第3圖所示電路，實現電壓轉換的要求，甚至於隔離。當然也可以採用多級的變換器。由於受器件特性的限制，單級電路通常不適合寬範圍輸入輸出，因此，針對電壓範圍寬的負載，如伺服器電源的應用中的CPU、記憶體等負載，比較適宜的是採用兩級架構的電源，即其中一級負責隔離，另一起負責調壓，各司其職，以達到最優狀態。舉例說來如第5圖和第6圖所示。

如第5圖所示，輸入電壓Vin爲一寬的電壓範圍，例如38～60V，該輸入電壓通過前級電路例如一隔離非調整型直流對直流變換器，亦即：隔離變壓模組DCX，（此處，“非調整型”是指在工作範圍內的該電路的輸入輸出爲固定比例關係，也即輸出隨輸入成比例變化如Vin/Vo=n，圖中以Vin/Vo=4爲例），實現高壓隔離；然後通過後級電路例如一非隔離調整型直流對直流變換器提供輸出給負載。舉例來說，後級電路可爲負載點變換單元POL，其可以用來實現輸出穩壓和動態回應需求。由於後級電路具備調整能力，因此，前級電路可以不具備調整能力。但如果有需要，前級也可以具備或者部分具備調整能力，即爲隔離型直流直流變換器。

同時參照第1、5圖，兩功率單元120分別爲第一級直流對直流變換器的功率單元和第二級直流對直流變換器的功率單元；控制單元130包括第一級直流對直流變換器的控制單元和第二級直流對直流變換器的控制單元。具體而言，第一級直流對直流變換器爲隔離型直流對直流變換器；第二級直流對直流變換器爲非隔離調整型直流對直流變換器(如第5圖所示)，非隔離調整型直流對直流變換器比所述隔離型直流對直流變換器靠近主板110。或者，第一級直流對直流變換器爲非隔離調整型直流對直流變換器，第二級直流對直流變換器爲爲隔離非調整型直流對直流變換器。舉例而言，第一級直流對直流變換器爲升降壓電路。

於一實施例，功率單元120爲一第一級直流對直流變換器；控制單元130爲和一第二級直流對直流變換器的功率單元。舉例而言，第一級直流對直流變換器爲非隔離調整型變換器；第二級直流對直流變換器爲非調整隔離型變換器；或者，第一級直流對直流變換器爲隔離型變換器；第二級直流對直流變換器爲非隔離調整型變換器。

由於前級爲非調整型的隔離變壓模組DCX，可以在設計上使該電路工作於其最佳工作點，從而使電路相對簡單且效率很高。當隔離變壓模組DCX爲一諧振電路，則隔離變壓模組DCX可以工作在諧振頻率附近；而當直流變壓器DCX爲一PWM線路，如全橋線路，則可以工作在占空比最大的狀態下。後級爲調整的電路，例如負載點直流變換器POL，通常由降壓式變換電路（Buck電路）來實現（如：負載點降壓直流變換器），使得輸出特性滿足負載的要求，該線路簡單，且輸出電壓範圍很寬。兩者結合，可以很容易地實現寬輸入/輸出電壓範圍以及高輸出電壓精度及動態回應特性等要求。當隔離變壓模組DCX採用諧振電路時，例如LLC-SRC電路，則較容易實現電源的高頻下的高效率，並有很高的功率密度。當然，由於後級有調整功能，DCX若因爲某種原因，如減少中間BUS電壓範圍，以減少中間BUS電容及相關功率器件的耐壓幅值，而具備一定程度的輸出電壓調整能力，也不影響本實施例的實現和作用。

如第6圖所示，輸入電壓Vin爲一寬的電壓範圍，例如38～60V。該輸入電壓Vin通過前級電路例如一個非隔離調整型直流變換器，亦即：前級調壓模組（Front Regulate Module）FRM，將變化輸入的電壓轉換成一個需要的值，例如一恒定電壓48V，並可以回應負載的動態變化；再在其後串聯使用隔離非調整型直流變換器，亦即隔離變壓模組DCX來實現電壓隔離，並實現降壓需求。該架構下最終輸出即後級電路的輸出的穩壓和動態回應均由前級電路實現。由於前級調壓模組FRM無需隔離，所以可以用多種拓撲例如降壓、升壓或者降、升壓電路等來實現，爲了高頻需要，可以加以軟開關技術。因此前級調壓模組FRM也可以有很高的功率密度，隔離變壓模組DCX也是如此。

同時參照第1、6圖，兩功率單元120中一功率單元120包括第一級直流對直流變換器的功率單元和第二級直流對直流變換器的功率單元，第一級直流對直流變換器爲隔離非調整型直流對直流變換器，第二級直流對直流變換器爲非隔離調整型直流變換器(如第6圖所示)。

以上兩種電源架構下，以一個輸出功率爲200W的主板電源爲例，在1/16磚（1.3in*0.9in, 33mm*22.9mm）即可分別實現隔離變壓模組DCX和負載點直流變換器POL（第5圖架構）或是前級調壓模組FRM和隔離變壓模組DCX（第6圖架構），因此，其功率壓強也爲85.5W/inch² （實際由於兩個單元的安裝空隙等需要，其功率壓強更低）。由於兩者高度均可在10mm甚至7mm之內。如果用本發明的方法，將兩者堆疊，如第7圖所示，控制單元與功率單元整合成隔離變壓模組DCX與負載點直流變換器POL堆疊設置於主板110上；或者，如第8圖所示，控制單元與功率單元整合成前級調壓模組FRM和隔離變壓模組DCX堆疊設置於主板110上。藉此，功率壓強可以立即倍升至171W/inch² ，大大縮小對主板面積的佔用。即便堆疊可能需要一些額外的高度，如散熱處理等等原因，其總高度也可以在25mm以下，完全可以滿足伺服器的高度需求（可以高至30mm）。

爲了減少內部互連引腳佔用的體積，可以將上述隔離變壓模組DCX與負載點直流變換器POL的功率級做在同一功率單元120中，再將兩級的控制電路做在同一控制單元130中。這樣就可以集中處理功率部分，以得到更優效率和更小占地面積。其功率單元部分，也可根據實際功率需要，選擇一個或者多個並聯，如第9圖所示，多個功率單元120並聯且均包括隔離變壓模組DCX與負載點直流變換器POL中的功率級，控制單元130包括隔離變壓模組DCX與負載點直流變換器POL中的控制電路。

第11圖是第5圖中電路架構的原理圖。它與第3圖不同之處在於，它在第3圖的基礎上增加了後級電路---負載點直流變換器POL的電路，例如第11圖中的降壓電路。因爲輸出是低壓大電流，POL的實現往往由多個降壓電路並聯而成。具體並聯的數量由實際情況而定。第11圖以三個並聯爲例。隔離非調整型直流對直流變換器包括：隔離變壓器T1、若干原邊開關管S11、S12和若干副邊開關管S21、S22等；非隔離調整型直流變換器爲負載點直流變換器POL。其中，每個負載點直流變換器POL的電路都分別包含了開關管S31、S32及S33及與開關電路連接的濾波電感器L21、L22及L23，從而相應組成了降壓電路。各負載點直流變換器POL的電路的輸出並聯於電容器C4的兩端，以産生輸出功率提供給負載。控制晶片1100用以産生控制信號以控制負載點直流變換器POL中開關元件的開通與關斷。爲了實現高效率，功率單元120至少包含隔離變壓模組DCX的隔離型變壓器T1、同步整流開關管S21～S24、輸出電容器C3和負載點直流變換器POL中的開關管S31～S33。換言之，隔離變壓器T1、副邊開關管S21、S22、S23、S24、用於隔離直流對直流變換器的輸出電容器C3和負載點直流變換器POL設置於同一個功率單元120。當然，第11圖中還包含了,濾波電感器L21～L23以及輸出電容器C4。控制單元130至少包含一個控制晶片1100及其週邊電路，例如圖中的信號處理器DSP及控制器的週邊線路(圖中未顯示)。原邊開關管S11、S12設置於控制單元130，控制單元130還包括原邊開關管驅動電路、負載點直流變換器的控制驅動電路和控制晶片1100。

而對於前級調壓模組FRM和隔離變壓模組DCX的架構，也可以如此實現，得到更高效率和更高功率壓強的兼顧，如第10圖所示，多個功率單元120並聯且均包括前級調壓模組FRM和隔離變壓模組DCX中的功率級，控制單元130包括前級調壓模組FRM和隔離變壓模組DCX中的控制電路。

當然，上述的隔離變壓模組DCX也可以是可調整的變換器或者半調整的變換器。其功能的變化，並不影響本發明對其效率和功率壓強提升的貢獻。

以上實施例，電源都採用了直流到直流(DC/DC)變換器。這些例子可以應用於例如直流電源直接輸入到伺服器主板的架構中。當然，隨著技術的發展，也會出現有交流電源AC直接輸入到伺服器主板1200。如第12圖所示，交流電源AC(例如220Vin)直接接入伺服器主板1200，通過由各級級聯或並聯的電源模組1201～1205組成的主板電源1210將輸入功率傳送給相應的負載。與前面直流輸入的主板電源相比較，該結構下還多了前級級聯的電磁干擾濾波器(EMI filter)1221、功率因數校正(PFC)電路1222以及輔助電源模組(Aux. Power Module) 1223等等。在該架構下，同樣可以採用前面所述的堆疊技術。

如第13圖，爲一電磁干擾濾波器1310後級聯功率因數校正電路1320的示意圖。如圖所示，電磁干擾濾波器1310接收交流輸入，如V_AC =220V,之後，提供一輸出信號給後級的PFC電路進行功率因數校正。功率因數校正電路1320實際可以採用各種類型的拓撲，例如升壓、降壓、雙升壓以及如圖所示的圖騰柱式結構等等。以圖中所示的圖騰柱式功率因數校正電路爲例，該功率因數校正電路1320的主電路中包含了高頻電容器C、功率因數校正電感器L以及功率開關器件，即由主動開關元件S1、S2串聯所組成的第一橋臂及被動開關元件D1、D2串聯所組成的第二橋臂。第一及第二橋臂與高頻電容器C並聯連接，功率開關器件和高頻電容器C電性耦接功率因數校正電感器L；兩個橋臂的中點分別連接電磁干擾濾波器1310的輸出或者通過輸入電感連接濾波器的輸出。相應的功率因數校正的驅動和控制電路1330用於控制功率開關器件，具體而言，功率因數校正的驅動和控制電路1330包含了輸出採樣分壓電路(Voltage divider)1331用於採樣功率因數校正主電路的輸出V_DC ，輸入採樣分壓電路1332、1333、1334用於採樣輸入電壓V_AC-P 及V_AC-N ，以及輸入電流I_L 的採樣等採樣電路。輸出電壓採樣分壓電路1335的輸出信號V_DC 與相應的參考信號V_DC-ref 比較後通過電壓環控制器(voltage loop controller)1335輸出一信號與V_AC 進行運算得到了輸入電流I_L 的參考信號I_L-ref ，輸入電流I_L 經過運算與I_L-ref 進行比較後通過電流環控制器(current loop controller)1336後得到相應的控制信號PWM-S1及PWM-S2用以控制開關S1及S2。

第14圖所示爲功率因數校正電路的堆疊結構示意圖。可以將功率因數校正電路的主電路中的第一橋臂，第二橋臂，輸出電容及相應的驅動，控制單元等集成於控制單元中，而將功率因數校正電感器L放置於功率單元120中，之後將功率單元120放置於控制單元130之上進行堆疊。這樣就可以在控制單元130中優化電分佈參數，得到更好特性，而把更多的體積留給電感，也有利於將效率提升至更高。當然，也可以將主電路都集成於功率單元120中，而將驅動和控制電路1330集成於控制單元130中。

如第15圖所示，則可以在第14圖的基礎上，再堆疊一功率單元---電磁干擾濾波器單元。因爲電磁干擾濾波主要是爲功率因數校正電路服務，與功率因數校正電路就近堆疊，更有利於優化設計，實現更高特性。同樣，輔助電源也可以採用與功率因數校正電路相似的堆疊方式。即將控制、驅動及一次側的功率器件和高頻電容等集成在控制單元中，而將變壓器和輸出整流、輸出電容集成在功率單元中。如上各圖所示的堆疊均可得到本發明兼顧功率密度和功率壓強的好處。當然，其堆疊的順序，可以根據實際需要而調整。

另一方面，本發明也適用於DC/AC場合，即逆變器(inverter)場合。第16圖所示爲功率單元120包括一逆變器電路，直流輸入Vin通過由主動開關元件S1、S2串聯組成的第一橋臂以及主動開關元件S3、S4串聯組成的第二橋臂後産生一交流信號，該信號通過濾波電路（包括濾波電感器L、輸出電容器Co）之後在輸出電容器Co上産生一輸出電壓Vo。其具體的控制與驅動電路在該圖中未顯示。這樣的逆變器也可以採用類似前面所述功率因數校正電路的堆疊結構。即控制單元中集成主電路的第一及第二橋臂，輸入電容器Cin及控制驅動電路，而功率單元集成輸出濾波電感器L及輸出電容器Co。當然，也可以將主電路的所有元件，即輸出電容器Cin, S1～S4、濾波電感器L及輸出電容器Co都集成於功率單元120中，控制單元集成控制驅動電路等。

控制單元可涵蓋的內容

控制單元以信號處理爲主要目的，其大部分器件的高度較小，因此，爲提升整體的空間利用率，該單元包含的元件可以以薄爲評價指標。

如上所述，負責發送信號給驅動電路或者開關器件的控制器（某些特定應用下，驅動電路也可視爲控制器的一部份）及其週邊必要的電阻電容等元件一定包含在控制單元內。但隨著控制晶片集成度的提升，這些元器件全部放置後，空間上可能仍有一定的盈餘。因此，可以增加更多元器件於控制單元中。以第3圖爲例，如果將功率器件全部放置於功率單元120，擺放示意如第17圖所示。第17圖左側爲功率單元120的元器件位置擺放圖，右側爲控制單元130的元器件位置擺放圖。第17圖中方框表示元器件所擺放的載板1710、1720，該載板1710、1720上放置的元器件，其中左圖的標識對應於第3圖中相應的元器件。如第17圖，如果功率單元120及控制單元130面積相同，也即兩單元的載板1710、1720面積大小相同，則控制單元130的使用率明顯偏低。爲提高各單元面積的使用率，可以從功率單元挪移部分元器件到控制單元130中，如第18圖，原邊開關管S11、S12位於靠近控制單元側面的位置，即放置於控制單元130的載板1720上。所移元器件的選擇標準除了薄之外，還應當不影響電特性甚至有更好的作用。

高壓輸入側的一次側開關管S11、S12由於是半導體，其厚度可以跟控制晶片相當甚至更薄，有機會放置於控制單元中。以一次側開關管S11和S12爲Mosfet爲例，如果將其置於功率單元，如第3圖所示，功率單元120與控制單元130間則會有4個以上引腳（每個開關的門極以及源極）相互聯接；如果將其放置於控制單元130中，則控制單元130與功率單元間的連接只需2個引腳，例如第11圖中的一次側開關管S11和S12連接點與開關管S12的源極。而且，由於高壓輸入側對電路的分佈參數並不特別敏感，因此將其移至控制單元130，對電特性的影響完全在可接受範圍內。當然，如果一次側開關管S11和S12挪移，那麽輸入電容器C1及其驅動電路也需跟著挪至控制單元130。這樣就近放置不僅可以減少一次側開關管S11和S12的電壓尖峰，且可以在功率單元減少不必要的引腳。

第18圖所示爲部分開關器件擺放至控制單元130的示意圖。控制單元130包括輸入電容器C1、諧振電容器C2與一次側開關管S11、S12；功率單元120包括若干開關器件以及承載開關器件（如：S11、S12）的載板1710和包覆開關器件的絕緣封料3430（繪示於第34圖）；開關器件分佈於靠近焊盤3440（繪示於第34圖）的位置。功率單元120包括變壓器T1、諧振電感器L1、輸出電容器C3與二次側開關管S21、S22、S23、S24。可以看出，右側控制單元130的利用率顯著提升，而電感（即，諧振電感器L1）、電容（即，輸出電容器C3）及開關器件（即，二次側開關管S21、S22、S23、S24）位於載板1710上靠近功率單元側面的位置。左側功率單元120則可以給更多的空間給磁性元件，這對效率的提升有顯著意義。因此，可以更好的兼顧高效率和高功率壓強。值得留意的是，由於開關管S11、S12不在功率單元120內，功率單元120的輸入來源於控制單元130，並且是經過開關S11、S12管調製的高頻交流功率信號，如500KHZ甚至是3MHZ以上，幅值可以是12V以下到甚至400V以上。

如果在某些應用中，二次側開關管S21、S22、S23、S24的位置對電特性不敏感的話，也可以將二次側開關管S21、S22、S23、S24、驅動器330及輸出電容器C3、Oring MOS等設置於控制單元130中，這樣可以更充分利用空間。

如第10圖所示等堆疊結構，如果將控制單元130設置于下方，控制單元130位於功率單元120與主板110之間，則功率單元120輸出端到主板的引腳變長，可能會影響對負載變化的回應能力，特別是在負載爲諸如CPU這樣的資料處理晶片時。這時，就可以在控制單元130設置部分主電路的輸出電容器C3（或者，亦可如第11圖中對應的POL輸出電容C4），控制單元130包括輸出電容器C3，從而減小該引腳長度的影響，如第19圖所示。當然，這要求在設計時，使得輸出電容器C3與引腳140有部分良好連接。

上面所舉的實施例中，控制單元130包含了一個載板，例如印刷電路板或者線架(Lead frame)等。當然，整個控制單元也可以用嵌入(Embedded)技術實現。控制單元130也可以採用單元內元件相互堆疊，利用元件表面導體進行電氣連接的方式。用嵌入(Embedded)技術實現，也即部分電氣元件，例如控制IC、電阻、電容甚至功率半導體等埋藏於載板中。這樣可以使得控制單元非常薄且面積小，而且可以實現較爲精細的內部和單元表面線路佈線。由於Embedded技術可以輕易且不受位置限制地實現上下表面的互聯，也就是說，可以直接實現相應的Pin腳而無需像第34圖所示的以側面出Pin。拿含變壓器和同步整流器的電路，如橋式諧振型電路為例，可以用Embedded技術實現控制單元後，與含變壓器和同步整流器的功率模塊堆疊，其具備如下特徵：功率單元至少含一變壓器（Core和Winding），輸出同步整流器，部分輸出電容，SR MOS的控制信號(可功率模組自行産生也可以由控制單元提供)，以實現功率級的高效率；功率單元仍選用側面出Pin，Pin至少含輸出的正負極，已經過調製的輸入側高頻脈衝的兩極。控制單元至少內嵌有控制邏輯IC，負責採樣、控制信號及驅動信號生成、保護、以及與電源外部的必要通信，含至少一對高壓側功率元件，並生成傳遞給功率單元的輸入側高頻脈衝；控制單元的Pin腳可以側面排布也可以按需在任意位置穿透上下表面排布，也可以按需由內向表面連接並在一表面排布；由於Embedded以後，控制單元可以很薄，如1mm左右，Pin腳以SMD爲主，以增強Pin的連接強度。由於Embedded技術，可以輕易實現類似於PCB的佈線能力，可以在表面實現更加豐富的互聯，能支援內容更加豐富的堆疊組合，如將另外一些較難嵌入到控制單元中的必要元件，如輸入電磁干擾濾波器，即輸入電容，與功率單元一起放置在控制單元表面。由於可以實現很小的體積，更適合高頻工作場合，如工作頻率達到1MHZ以上。因此，變換電路也以諧振型工作的電路爲宜。Embedded實現的控制單元厚度也在2mm以下爲佳。

控制單元130可以是前面例子中所述的控制電路的集合，可以是控制電路包含部分功率電路的元器件，甚至驅動電路，也可以是，如第7圖等所示的一個具備完整功能的電源變換器。這樣，控制單元與功率單元堆疊，並通過引腳互相連接甚至通過引腳與主板連接的結構就變成了兩個或多個功率單元互相堆疊的結構。只是其中至少一個功率單元內包含了控制單元的元器件。這種結構通常適用於多級功率單元並聯或級聯等系統架構中。

功率單元可涵蓋的內容

總體來講，功率單元可以是一個完整可獨立工作的DC/DC或AC/DC電源變換器，如；隔離變壓模組DCX、負載點直流變換器POL、前級調壓模組FRM、調節母線變換器(Regulated Bus Converter, RBC)、功率因數校正電路、輔助電源模組等即一個包含了功率級電路及控制電路的電源變換器，也可以只是它們的功率級電路，甚至如前面實施例中只是功率級電路中的一部份，例如最需要相互就近放置的那部分，如第18圖的變壓器T1、輸出整流元件（如，二次側開關管S21、S22、S23、S24）及輸出電容器C3這三個關鍵元件。功率單元可以像隔離變壓模組DCX、RBC一樣具備隔離的能力，即至少含一個變壓器，也可以像負載點直流變換器POL、前級調壓模組FRM、功率因數校正電路一樣無需隔離，即至少含一個電感器。

功率單元上的變壓器和電感器可以是集成在一起的，也可以是獨立的。

功率單元的輸入可以是直流，也可以是工頻的交流，也可以是如第18圖高頻的交流。

功率單元的輸出可以是0.1～12V，12V以上到400V的各種電壓範圍。負載可以是其他電源變換器、硬碟、記憶體、圖形處理晶片、CPU、通信ASIC等等各種資料處理晶片。

此外，功率單元與控制單元一樣可以包含一個載板，如印刷電路板或者線架等，通過載板上的走線(trace)實現功率單元器件間的電氣連接，功率單元中的元器件可以擺放在載板上；也可以採用嵌入(Embedded)技術實現，也即部分電氣元件，例如電阻，電容等埋藏於載板中。此外，功率單元也可以採用單元內元件相互堆疊，利用元件表面導體進行電氣連接的方式。

當整個電路包含了兩個或多個功率單元時，可以像第19圖由完全相同的功率單元進行並聯已實現更大功率更大電流變換，或者是串聯實現更大功率更高電壓變換；也可以像第8圖一樣，由不同的功率單元進行串聯，實現更大的工作範圍；或者由不同的功率單元，實現共用一個輸入，提供多個輸出的電源變換功能；或者由不同的功率單元，實現提供一個輸出，接受多個輸入的電源變換功能。

綜上所述，本發明的使用範圍非常廣泛，可以協助伺服器實現更高的性能。當然，本發明涉及的電源變換器實現方法，也可以適用于其他應用場合。

堆疊結構設計

本發明的一態樣，是在伺服器中，通過將一個電源變換器，分解成至少兩個單元，即至少一個控制單元130和一個功率單元120，再通過堆疊的方式，來更充分利用空間高度，實現高效率高功率壓強的電源變換器，以實現更高性能的伺服器。電源變換器堆疊的形式可以有如下幾種。

1. 如第19圖所示，各單元120、130面積相當，上下直接堆疊後組成一電源變換器，再設置於主板110之上。

2. 如第20圖所示，控制單元與功率單元中面積較大者作爲第一單元2010而面積較小者作爲第二單元2020，第一單元2010位於第二單元2020與主板110之間，各單元面2010、2020積有差異，面積小的堆疊放置於面積大的之上組成一電源變換器，再設置於主板110之上。如第21圖所示，控制單元與功率單元整合成隔離變壓模組DCX、前級調壓模組FRM，此爲上述前級調壓模組FRM+隔離變壓模組DCX架構的實現方式之一，只是爲了得到更高的效率，將前級調壓模組FRM的電感器L外置。將前級調壓模組FRM及其外置電感器L設置於隔離變壓模組DCX的上方後，組成一電源變換器，再設置於主板110之上。

3. 如第22圖所示，控制單元與功率單元中面積較大者作爲第一單元2010而面積較小者作爲第二單元2020，第二單元2020位於第一單元2010與主板110之間，各單元2010、2020面積有差異，小的放置於大的下表面，組成一電源變換器，再設置於主板110之上。

4. 如第23圖所示，功率單元120與負載位於主板110的同一面，控制單元130位於主板110與功率單元120相對的另一面，功率單元120與控制單元130分別位於主板110的兩相對表面，亦即將各單元120、130分別放置於主板110的上下表面，控制單元130通過主板110中的導電貫孔2310電性連接引腳140，單元之間的投影面積重合的部分至少占本單元投影面積的1/3。顯然，爲了散熱和厚度的限制，控制單元130設置於主板下表面，功率單元120設置於主板110上表面爲佳。

很顯然，如上各種實現方式，均可有效利用高度，兼顧電源變換的高效率和高功率壓強，實現更高性能的電源模組，尤其是在伺服器電源的應用場合中。

焊盤佈置和實現

一個電源變換器的引腳有很多。涉及到變換器與系統連接的引腳如變換器功率輸入輸出引腳，與系統的通信引腳，及內部互聯即功率單元及控制單元間相互連接的引腳等。由於引腳在本申請中爲其他的定義，在此處，載板上元器件的引出腳稱之爲焊盤。第24圖，從電流量上來分，通常分爲功率焊盤和信號焊盤兩大類。功率焊盤是指變換器功率電流流過的焊盤，通常爲功率電路中元器件間進行電氣連接，它由於流過的電流大，焊盤通常比較粗，也即焊盤的截面積比較大。而信號焊盤則爲變換器中傳遞信號的焊盤，例如，控制單元中的控制電路通常通過信號焊盤傳遞控制信號給驅動電路以控制功率元器件的導通及關斷。通常控制焊盤流過的電流較小，焊盤比較細，則無需過大截面積，其尺寸由工藝能力決定。

當電源變換器爲一隔離的電路時(隔離通常由功率電路中的變壓器來實現)，也即其輸入輸出有隔離安規電壓要求。所以，焊盤按位置可分爲一次側群焊盤(即位於變壓器一次側的焊盤)和二次側群焊盤(即位於變壓器二次側的焊盤)。這兩個群焊盤需要讓開一定的距離以符合安規的要求，例如爲當變換器的輸入爲400V時，由於需要絕緣2000V以上，每個群中任意一個焊盤與另一群中任意一焊盤間至少相距4～8mm間距；而當輸入爲36～72V，通常需要滿足的安規絕緣電壓爲1500V，則間距爲1～4mm。而一次側群，由於輸入相對高壓，電流較小，焊盤的截面積相對較小。二次側群則由於電壓低，電流大，焊盤截面積相對較大。如48V轉1V，電流差異48倍，如果用同樣電流密度來定義焊盤體積的話，就會差48倍，二次側群顯然需要更多的位置擺放。

功率單元四周都可以擺放焊盤，如第24圖和第25圖所示。第24圖，一次側群焊盤2410和二次側群焊盤2420各占功率單元的兩邊，且兩邊相互平行，一次側群焊盤2410包括第一信號焊盤2411與第一功率焊盤2412，第一功率焊盤2412的截面積大於第一信號焊盤2411的截面積，二次側群焊盤2420包括第二信號焊盤2421與第二功率焊盤2422，第二功率焊盤2422的截面積大於第二信號焊盤2421的截面積，第二功率焊盤2422的數量多於所述第一功率焊盤2412的數量。第24圖的方式適合輸出電流較低的場合。第25圖則適合大電流輸出的應用，一次側群焊盤2410分佈於單元的一條邊上，二次側群焊盤2420分佈於單元的剩下三條邊，並與一次側群焊盤2410讓開一個安規距離d。當電流比較大，同一個電氣極性，需要使用多個焊盤時，也即複用焊盤時，通常可以採用正負極交錯排列，例如：Vo+、Vo-，以實現儘量低的焊盤感抗，以便在應用類似于CPU負載時，有更好的動態回應，減少主板的電容使用量。

在本申請中，引腳是與焊盤電性連接的。第26圖顯示的是引腳與焊盤連接並實現各單元互聯後的正視圖。第26圖例舉的引腳爲表面貼裝引腳。該L型的表面貼裝引腳2610將各單元120、130進行電連接後，組成表面貼裝引腳的電源變換器，設置於主板110之上。而改用I型引後，則可實現如第27圖的I型的直插引腳2710的電源變換器。第28圖顯示的是該電源變換器組裝過程。先將各單元120、130堆疊後，將各引腳2710分別焊接至各單元120、130的焊盤，組成相應的電源變換器。

第29圖則顯示的是另一種方式。即各個單元120、130先擁有屬於自己的引腳，均以表面貼裝引腳，且同一個引腳上下表面均有表貼式墊片（SMD Pad）2910，每一引腳140的兩端具有表貼式墊片2910延伸至對應的單元120、130的上、下表面，使焊接牢固和減少墊片導電損耗。這樣就可以將各單元通過SMD焊接流程組裝在一起形成表面貼裝引腳的電源變換器。第30圖顯示的則是將最下方的單元（如：控制單元130），直插引腳3010在單元的表面爲表貼式引腳，下方則出直插式接腳,這樣就可以組成直插引腳的電源變換器。具體而言，多個引腳140、140’中具有至少一引腳140設置於控制單元130與功率單元120中最接近主板110的單元（如：控制單元130）的側邊，至少一引腳140的一端具有直插引腳3010插設至主板110中，至少一引腳140的另一端具有表貼式墊片2910延伸至最接近主板110的單元的上表面；多個引腳140、140’中每一其餘引腳140’的兩端具有表貼式墊片2910延伸至功率單元120與控制單元130中其餘單元（如：功率單元120）中對應者的上、下表面。簡言之，引腳140’爲表面貼裝引腳，直插引腳3010配合表面貼裝引腳實現功率單元120/控制單元130與主板的110電性連接，且利於安裝。於一實施例中，功率單元120包括主功率單元部分（如，較下方的功率單元120）和次功率單元部分（如，較上方的功率單元120），主功率單元部分的側面分佈焊盤3340（繪示於第34圖），次功率單元部分堆疊於主功率單元部分。第31圖顯示的則是組裝的過程。先將各單元120、120與各自的引腳140組裝後，在將各單元120、120組裝在一起。

第32圖則顯示的是，控制單元與功率單元整合成第一單元2010、第二單元2020與外置電感器L，第一單元2010位於第二單元2020與主板110之間，引腳140的一端具有直插引腳3010插設至主板110中，引腳140的另一端具有表貼式墊片2910延伸至第一單元2010的上表面，第一單元2010的下表面設有表面貼裝引腳3210去連接主板110，在下方單元（即，第一單元2010）的上表面進行一定的佈線，實現堆疊在其上表面的多個單元之間的相互電連接。也可以在下方單元的下表面，出更多的表面貼裝引腳3210，實現其側面和下表面同時出引腳，以更充分利用空間，特別是面積很小的場合，如小於1/32磚，以便有足夠空間佈置引腳。第33圖顯示的是，引腳140的兩端具有表貼式墊片2910延伸至第一單元2010的上、下表面，第一單元的下表面設有表面貼裝引腳3210去連接主板110，該電源變換器直插引腳和表面貼裝引腳複用的方式，以滿足某些場合需要功率焊盤以直插形式的需求。

如上，表面貼裝引腳具體實現時，需要保證各引腳140的平整度以方便組裝和客戶使用。因此，以第31圖爲例，在組裝引腳之前，如果各單元120、130表面規則，將更有利於組裝引腳。那麽，可以在組裝引腳140前，將各單元120、130用Molding(塑封)、Embedded(埋入)等封裝工藝包覆起來，形成有規則的表面，例如第31圖所示的平面，或者第34圖所示的凹部3410，由於絕緣封料3430上設有配合引腳140安裝的凹部3410，更有利於空間的精細使用，再在其上安裝表面貼裝引腳。具體而言，控制單元與功率單元中任一者具有載板3420與絕緣封料3430，絕緣封料3430形成於載板3420的兩相對表面，載板3420的側面具有焊盤3440，焊盤3440上的焊料3450焊接至引腳140。絕緣封料3430的上、下表面的邊緣具有凹部3410，引腳140的的兩端具有表貼式墊片2910延伸至上、下表面的的凹部3410，凹部3410上具有膠料3460黏著於表貼式墊片2910。

第34圖所示的單元可爲上述的功率單元與/或控制單元，焊盤3440分佈於功率單元的側面和控制單元的側面，引腳140與焊盤3440電性連接。引腳140爲表面貼裝引腳，分佈於功率單元和控制單元的外表面並與焊盤3440電性連接。焊盤3440’還分佈於功率單元與焊盤3440所在側面垂直的面，雖然第34圖中焊盤3440’只分佈於下表面，但此不限制本發明，於一實施例，焊盤分佈於功率單元120的側面和控制單元130的上下表面，引腳140與焊盤3440電性連接。

表面貼裝引腳可以安裝在單元的各個面上，但爲得到更好的散熱效果及使模組整體體積更小，以上例舉的爲焊盤位於各單元中載板的側面，與表面貼裝引腳進行焊接等工藝以便電連接單元中器件的引出腳和控制信號引出腳。然而在有些特殊情況下，如第33圖，第一單元2010的焊盤也可在其第二單元2020和電感L堆疊的表面製作焊盤，通過引腳實現第一單元2010與第二單元2020和電感L之間的電性連接。引腳與焊盤的焊點之外的接觸面，則可以使用膠水等工藝，將貼式引腳粘結於各單元的表面，以加強機械強度，提升可靠性。

散熱處理

各單元堆疊成模組後，相比較于原先獨立擺放設計的方式，散熱途徑發生了變化。

如第35圖所示，堆疊後上下各單元之間可以根據需要，留出足夠的間隙，作爲風道使用，換言之，控制單元130與功率單元120中任兩相鄰單元之間具有間隙以作爲風道3510。上下單元間距即風道厚度應該在1～5mm之間，少則散熱效果不好，多則佔用更多空間從而使模組體積變大。這樣就可以儘量使用各單元的自身表面進行熱交換。爲達到有效散熱，風道中的風速應該在0.5米/秒以上。

在很多應用中，可能較難給第35圖中的風道3510提供足夠風速。因此，還是希望將熱傳遞到整體堆疊後的各個表面。爲更好的實現熱均勻，可以在單元間空隙處填充導熱絕緣膠，如第36圖所示，控制單元130與功率單元120中任兩相鄰單元之間的間隙被導熱絕緣膠3610給填充，功率單元120之間、功率單元120與控制單元130之間填充有導熱絕緣膠3610。爲有效實現導熱能力，該導熱絕緣膠的導熱係數應當大於1W/m.k。也可以在本需互聯部分填充金屬板，如銅板，以得到更好效果。而填充的面積該在該表面的30%以上。當然，導熱絕緣膠及金屬板可以一起填充。

如第37圖所示，功率單元120中設有橫向導熱載板3730（如：PCB），引腳140的兩端具有引腳延伸層3710延伸至功率單元120與控制單元130中對應者的上、下表面，該上、下表面中至少一面被引腳延伸層3710佔據30%以上的面積，位於各單元下表面的引腳延伸層3710下方具有導電焊接材料3720，換言之，功率單元120與控制單元130電性連接的引腳之間以及功率單元120與功率單元120電性連接的引腳之間填充有導電焊接材料3720，導電焊接材料3720只在需要互聯的地方進行焊接，各單元間電連接是可以通過此焊接方式達成的。焊接料的導熱係數通常足夠高。因此，可以將各表面貼裝引腳的表面積增大，從而實現單元間隙間更多的金屬填充，以實現熱均勻。爲達到有效散熱，引腳的面積應當占該表面的30%以上，舉例而言，表面貼裝引腳覆蓋功率單元30%以上外表面積，從而爲高發熱的功率單元進行有效率的散熱。

此外，顯然，各單元的熱越均勻，各散熱手段就越有效。而實際上，各單元的熱點無法達到理想的均勻分佈，因此，需要具備更好的熱擴散能力。各單元中的電信號傳遞載板，通常含有導熱導電的良導體，如銅或者銀等。如果在設計時，讓載板的金屬含量儘量高，則有利於熱的擴散，特別是橫向擴散。因此，在本發明中，熱比較集中的單元中的載板，金屬含量應該在10%以上。同理，如第22圖-5，客戶的電信號載板，如果金屬含量也在10%以上，那麽有利於將電源變換器傳遞給它的熱擴散到更大的面積，實現更好散熱。

當然，高橫向導熱載板更有利於橫向熱擴散。各單元特別是損耗較大，發熱比較明顯的單元，例如功率單元，其覆蓋/包覆材料如果可以是高導熱絕緣膠，則會有利於上下垂直的熱擴散。如使用導熱係數在1W/m.k以上的覆蓋/包覆材料。可以在包覆材料中添加陶瓷顆粒來實現。如添加陶瓷顆粒的塑封料。

如第38圖，可以通過將各引腳140在側面和上表面，擴大佔用的面積，來實現更好的熱交換能力。其覆蓋面積，至少有一面占其所在單元所在面的30%以上，尤以50%以上爲佳。此外，爲了具備更好的擴散能力，引腳的平均厚度，應當在0.2mm以上，尤以0.3mm以上爲佳。

第39和40圖則顯示散熱單元的安裝方式。如第39圖，電絕緣的散熱單元3910設置在功率單元120上，功率單元120設置在控制單元130上，控制單元130設置在主板110上；或者，如第40圖，電絕緣的散熱單元4010設置在功率單元120與控制單元130的側邊。可以安裝在組裝後模組的上表面也可以安裝在側面。爲避免影響電性能，該散熱單元可以爲電絕緣材料，如陶瓷。或者爲導電材料，如鋁、銅、石墨時，需要與引腳間有導熱電絕緣材料，如陶瓷片等。散熱單元均安裝於焊盤或者引腳組合上方。爲保證散熱效果，散熱單元與焊盤或者引腳組合之間的熱阻應當小於5攝氏度/瓦。散熱單元與焊盤或者引腳組合之間有絕緣材料。

其他優化實施例

在上述各實施例中，曾提到，可以通過多個功率單元堆疊來實現更大功率。這些功率單元通常會各自使用工作狀態類似的磁性元件，如變壓器或者電感。如第41圖，功率單元120的數量爲多個且堆疊於控制單元130上，每一功率單元120中均設有磁芯（Core）4110及其繞組（Winding）4120，換言之，各磁性元件擁有類似的繞組和類似的磁芯。而實際上，其堆疊接觸部位的兩個橫向柱中的磁通是有機會量相當而方向相反的。因此，可以用第42圖的方法，即功率單元120各包括一平面變壓器，兩個平面變壓器共用一個磁芯4210，這樣就可以去掉堆疊接觸部位的橫向柱，既明顯降低了高度，又減少了磁芯損耗，實現了效率和功率密度的雙豐收。

更近一步的優化如第43圖所示。由於磁性元件通常有氣隙4320，而氣隙4320漏出的磁通通常會對附近的導體進行感應加熱而産生損耗。可以通過在堆疊時共用磁芯4310，磁芯4310的氣隙4320設置於功率單元120之間的堆疊間隙4330，就可以將氣隙儘量避開導體，減少損耗。

以上所舉實施例，功率單元與控制單元上下堆疊形成電源模組。事實上，該電源模組翻轉90度後，即變成功率單元與控制單元左右堆疊，通過引腳進行彼此間以及彼此與主板間的電氣連接，這種結構也能夠得到很好的應用。因此，本發明功率單元與控制單元間不僅可以上下堆疊還可以在水平方向上進行左右堆疊。

綜上，通過本發明所揭露的Quasi-Cascade器件、驅動優化、應用優化及封裝優化，可用以提升電源變換器功率密度或者效率，可以獲得與現有技術相比，更佳的電性能，高頻性能與更高的可靠性。其可充分挖取器件的特性，採用封裝方案後使用方便，非常有利於提高變換器功率密度或者效率。而本發明給出的具體驅動、應用、封裝的實施方法，也非常可行有效。本發明非常適合用以提升電源變換器的整體性能和性價比。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者爲准。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附符號之說明如下：
110‧‧‧主板
120‧‧‧功率單元
130‧‧‧控制單元
140、140’‧‧‧引腳
150‧‧‧負載
151‧‧‧散熱單元
210、220、230、240‧‧‧變換器
310‧‧‧控制電路
320、330‧‧‧驅動器
1100‧‧‧控制器
1201～1205‧‧‧電源模組
1221‧‧‧電磁干擾濾波器
1222‧‧‧功率因數校正電路
1223‧‧‧輔助電源模組
1310‧‧‧電磁干擾濾波器
1320‧‧‧功率因數校正電路
1330‧‧‧功率因數校正的驅動和控制電路
1331‧‧‧輸出採樣分壓電路
1332、1333、1334‧‧‧輸入採樣分壓電路
1335‧‧‧輸出電壓採樣分壓電路
1336‧‧‧電流環控制器
1710、1720‧‧‧載板
2010‧‧‧第一單元
2020‧‧‧第二單元
2410‧‧‧一次側群焊盤
2411‧‧‧第一信號焊盤
2412‧‧‧第一功率焊盤
2420‧‧‧二次側群焊盤
2421‧‧‧第二信號焊盤
2422‧‧‧第二功率焊盤
2610‧‧‧L型的表面貼裝引腳
2710‧‧‧I型的直插引腳
2910‧‧‧表貼式墊片
3210‧‧‧表面貼裝引腳
3410‧‧‧凹部
3420‧‧‧載板
3430‧‧‧絕緣封料
3440‧‧‧焊盤
3450‧‧‧焊料
3460‧‧‧膠料
3510‧‧‧風道
3610‧‧‧導熱絕緣膠
3710‧‧‧導電焊盤層
3720‧‧‧導電焊接材料
3730‧‧‧橫向導熱載板
3910、4010‧‧‧散熱單元
4110、4210、4310‧‧‧磁芯
4120‧‧‧繞組
4320‧‧‧氣隙
4330‧‧‧間隙
C1‧‧‧輸入電容器
C2‧‧‧諧振電容器
C3‧‧‧輸出電容器
C4‧‧‧輸出電容器
Cin‧‧‧輸入電容器
Co‧‧‧輸出電容器
d‧‧‧安規距離
D1、D2‧‧‧被動開關元件
DSP‧‧‧信號處理器
DCX‧‧‧隔離變壓模組
FRM‧‧‧前級調壓模組
L‧‧‧濾波電感器、外置電感器
L1‧‧‧諧振電感器
L21、L22及L23‧‧‧濾波電感器
POL‧‧‧負載點變換單元
T1‧‧‧變壓器
S1、S2、S3、S4‧‧‧主動開關元件
S11、S12‧‧‧一次側開關管
S21～S24‧‧‧二次側開關管、同步整流開關管
S31～S33‧‧‧開關管

爲讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖是依照本發明一實施例的一種電源裝置的側視圖；第2圖至第16圖是依照本發明實施例所繪示的電源架構及堆疊內容分配；第17圖至第19圖是依照本發明實施例所繪示的控制單元與功率單元可涵蓋的內容；第20圖至第23圖是依照本發明實施例所繪示的堆疊結構設計；第24圖至第34圖是依照本發明實施例所繪示的引腳佈置；第35圖至第40圖是依照本發明實施例所繪示的散熱處理架構；以及第41圖至第43圖是依照本發明實施例所繪示的磁芯配置。

110‧‧‧主板

120‧‧‧功率單元

130‧‧‧控制單元

140‧‧‧引腳

150‧‧‧負載

151‧‧‧散熱單元

Claims

一種電源裝置，其中包括：控制單元與功率單元，堆疊設置且毗鄰負載的位置，該功率單元至少含一功率半導體器件，該控制單元至少含一具備控制或者驅動能力的晶片；以及引腳，電性連接該控制單元和該功率單元；該控制單元用於控制該功率單元，使該功率單元供電給毗鄰的該負載。
根據請求項1所述之電源裝置，其中該控制單元與該功率單元，堆疊設置設於主板上，該主板還設有該負載。
根據請求項1所述之電源裝置，還包括：焊盤，分佈於該功率單元的側面和該控制單元的側面，與該引腳電性連接。
根據請求項3所述之電源裝置，其中該引腳包括表面貼裝引腳，分佈於該功率單元和該控制單元的外表面並與該焊盤電性連接。
根據請求項3所述之電源裝置，其中該表面貼裝引腳覆蓋該功率單元30%以上外表面積。
根據請求項3所述之電源裝置，其中該引腳還包括直插引腳，該直插引腳配合該表面貼裝引腳實現該功率單元/該控制單元與該主板的電性連接。
根據請求項3所述之電源裝置，其中該焊盤還分佈於該功率單元與焊盤所在側面垂直的面。
根據請求項3所述之電源裝置，其中該功率單元包括主功率單元部分和次功率單元部分，該主功率單元部分的側面分佈該焊盤，該次功率單元部分堆疊於該主功率單元部分。
根據請求項1所述之電源裝置，其中該該功率單元與該負載位於主板的同一面，該控制單元位於主板與該功率單元相對的另一面。
根據請求項1所述之電源裝置，其中該電源裝置還包括一功率單元，該兩功率單元和該控制單元相互之間堆疊設於主板，該控制單元通過該引腳控制該兩功率單元。
根據請求項10所述之電源裝置，其中該兩功率單元分別爲一第一級直流對直流變換器的功率單元和一第二級直流對直流變換器的功率單元；該控制單元包括該第一級直流對直流變換器的控制單元和該第二級直流對直流變換器的控制單元。
根據請求項11所述之電源裝置，其中該第一級直流對直流變換器爲隔離型直流對直流變換器；該第二級直流對直流變換器爲非隔離調整型直流對直流變換器。
根據請求項12所述之電源裝置，其中該非隔離調整型直流對直流變換器比該隔離型直流對直流變換器靠近該主板。
根據請求項11所述之電源裝置，其中該第一級直流對直流變換器爲非隔離調整型直流對直流變換器；該第二級直流對直流變換器爲隔離非調整型直流對直流變換器。
根據請求項14所述之電源裝置，其中該第一級直流對直流變換器爲升降壓電路。
根據請求項10所述之電源裝置，其中該兩功率單元中一該功率單元包括一第一級直流對直流變換器的功率單元和一第二級直流對直流變換器的功率單元。
根據請求項16所述之電源裝置，其中該第一級直流對直流變換器爲隔離型直流對直流變換器，第二級直流對直流變換器爲非隔離調整型直流變換器。
根據請求項17所述之電源裝置，其中該隔離型直流對直流變換器包括：隔離型變壓器、若干原邊開關管和副邊開關管；該非隔離調整型直流變換器爲負載點降壓直流變換器。
根據請求項18所述之電源裝置，其中該隔離變壓器、副邊開關管、用於隔離直流對直流變換器的輸出電容器和負載點直流變換器設置於同一個該功率單元。
根據請求項18所述之電源裝置，其中該原邊開關管設置於該控制單元，該控制單元還包括原邊開關管驅動電路、負載點直流變換器的控制驅動電路和控制晶片。
根據請求項20所述之電源裝置，其中該原邊開關管位於靠近該控制單元側面的位置。
根據請求項10所述之電源裝置，其中該功率單元之間、該功率單元與該控制單元之間填充有導熱絕緣膠。
根據請求項10所述之電源裝置，其中該功率單元與該控制單元電性連接的引腳之間以及該功率單元與該功率單元電性連接的引腳之間填充有導電焊接材料。
根據請求項10所述之電源裝置，其中該功率單元各包括一平面變壓器，該兩個平面變壓器共用一磁芯。
根據請求項24所述之電源裝置，其中該磁芯的氣隙設置於該功率單元之間的堆疊間隙。
根據請求項3所述之電源裝置，其中該功率單元包括若干開關器件以及承載該開關器件的載板和包覆該開關器件的絕緣封料；該開關器件分佈於靠近該焊盤的位置。
根據請求項26所述之電源裝置，其中該絕緣封料上設有配合該引腳安裝的凹部。
根據請求項26所述之電源裝置，其中該功率單元還包括電感和電容，該電感、該電容及該開關器件位於該載板上靠近該功率單元側面的位置。
根據請求項3所述之電源裝置，其中該焊盤包括一次側群焊盤與二次側群焊盤，該一次側群焊盤與該二次側群焊盤之間至少間隔一安規距離。
根據請求項29所述之電源裝置，其中該一次側群焊盤包括第一信號焊盤與第一功率焊盤，該第一功率焊盤的截面積大於該第一信號焊盤的截面積。
根據請求項30所述之電源裝置，其中該二次側群焊盤包括第二信號焊盤與第二功率焊盤，該第二功率焊盤的截面積大於該第二信號焊盤的截面積。
根據請求項31所述之電源裝置，其中該第二功率焊盤的數量多於該第一功率焊盤的數量。
一種電源裝置，其中包括：控制單元與功率單元，堆疊設置且毗鄰設有資料處理晶片的負載的位置，該功率單元至少含一功率半導體器件，該控制單元至少含一具備控制或者驅動能力的晶片；以及引腳，電性連接該控制單元和該功率單元；該控制單元用於控制該功率單元，使該功率單元供電給毗鄰的該負載。
根據請求項33所述之電源裝置，其中該控制單元與該功率單元，堆疊設置設於主板上，該主板還設有該資料處理晶片的該負載。
根據請求項33所述之電源裝置，還包括：焊盤，分佈於該功率單元的側面和該控制單元的側面，與該引腳電性連接。
根據請求項33所述之電源裝置，其中該電源輸入操作最高電壓高於20V，該功率單元包含：至少一變壓器，該變壓器含至少一原邊和至少一副邊；至少一同步整流組合和一輸出電容組合；高頻能量從該原邊傳遞至該副邊，並通過該同步整流組合整流爲直流後傳遞至該輸出電容整合。
根據請求項36所述之電源裝置，該控制單元由嵌入式工藝實現，厚度低於2毫米。
根據請求項37所述之電源裝置，其中該功率單元爲諧振型電路，操作頻率高於1MHZ。
根據請求項37所述之電源裝置，其中該控制單元上方更堆疊一輸入濾波器。
根據請求項33所述之電源裝置，其中該功率單元爲一第一級直流對直流變換器；該控制單元爲和一第二級直流對直流變換器的功率單元。
根據請求項40所述之電源裝置，其中該第一級直流對直流變換器爲非隔離調整型變換器；該第二級直流對直流變換器爲非調整隔離型變換器。
根據請求項40所述之電源裝置，其中該第一級直流對直流變換器爲隔離型變換器；該第二級直流對直流變換器爲非隔離調整型變換器。
根據請求項33所述之電源裝置，更含至少一散熱單元，該散熱單元置於焊盤或者引腳組合上方，且與焊盤或者引腳間的熱阻小於5攝氏度/瓦。
根據請求項43所述之電源裝置，該散熱單元與焊盤或者引腳組合之間有絕緣材料。