TW202017300A - 組合式交流／直流電源供應器 - Google Patents

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Abstract

一種組合式交流/直流電源供應器，包括：一第一電路模組，其包含：一第一印刷電路板；一交流電源輸入電路，設置於第一印刷電路板上；一可分離式繞線架之第一結構部，設置於第一印刷電路板上；一初級側線圈繞組繞設於可分離式繞線架之第一結構部上，並電性地連接至第一印刷電路板與交流電源輸入電路；一第二電路模組，包含：一第二印刷電路板；一直流電源輸出電路，設置於第二印刷電路板上；可分離式繞線架之第二結構部，設置於第二印刷電路板上；一次級側線圈繞組繞設於可分離式繞線架之第二結構部上，並電性地連接至第二印刷電路板與直流電源輸出電路；其中初級側線圈繞組與次級側線圈繞組組合成一變壓器；其中第一電路模組與第二電路模組係透過可分離式繞線架之第一結構部與第二結構部進行結構之連結，且透過第一印刷電路板與第二印刷電路板進行電性之連接。

Description

組合式交流/直流電源供應器
本發明係關於電源供應器，特別是一種組合式交流/直流電源供應器。
現有技術中眾所周知許多電源供應器/適配器用於向各種可攜式電子設備(portable electronic devices)供電，包括計算機、平板電腦、手機、智能電話、以及媒體播放器等。電源供應器/適配器從提供交流(AC)電壓的外部電源接收電力，並將其轉換為直流(DC)電壓，以供設備用於操作或為內部電池再充電。電源供應器/適配器可以限於單一類型的外部電源，並且可以是用於特定設備，而與其他電源適配器具有可互換的插頭或其他輸入裝置以與多個電源一起使用，或者提供備用輸出。
近來，設計可攜式電子設備的一般趨勢是小尺寸，重量輕和便於攜帶。如果沒有提供外部電源裝置來為可攜式電子裝置供電，則內置電池通常用作主電源。如果從電池供應的電力不足，則用戶可以簡單地將交流/直流(AC/DC)電源供應器/適配器的插頭插入大多數家庭或辦公室中常見的AC牆壁插座中，以便接收AC電壓。然後將AC電壓轉換成DC電源以用於可攜式電子設備和/或對內置電池充電。
雖然這些電源適配器可以提供穩定的直流電壓和充電能力，但仍然存在一些缺點。例如，用戶需要攜帶個別的電源供應器/適配器以向每個可攜式電子設備提供電力。另外，不同可攜式電子設備所需的電壓是不同的。如果一次攜帶從計算機、平板電腦、手機、智能電話、以及媒體播放器中選擇的兩 個或更多個可攜式電子設備，則用戶被迫攜帶多個電源供應器/適配器。在這種情況下，行李的體積和總重量會增加。
傳統式AC/DC電源供應器在設計時已固定可輸出的直流電壓，如需不同的直流電壓輸出，需另外設計。因此，需要一種能夠拆分為交流電源輸入模組與直流電壓輸出模組，如需不同的直流電壓輸出，只需更換直流電壓輸出模組。由用戶連接需要充電之電子裝置提供電源。
為解決上述技術問題，本發明提出一種以傳統式AC/DC電源供應器為基礎，將變壓器一分為二，拆分出初級側變壓器與次級側變壓器，初級側變壓器置於交流電源輸入模組，次級側變壓器置於直流電壓輸出模組，利用兩個模組結合而得到所需的輸出電壓。本發明可以藉由將輸入與輸出製作成兩個不同的模組，使用相同輸入模組，依照不同的輸出電壓需求，更換輸出模組，以達到不同輸出電壓的模組化。
本發明提出一種組合式交流/直流電源供應器。
基於上述目的，我們提出了一種組合式交流/直流電源供應器，包括：一第一電路模組，其包含：一第一印刷電路板；一交流電源輸入電路，設置於第一印刷電路板上；一可分離式繞線架之第一結構部，設置於第一印刷電路板上；一初級側線圈繞組繞設於可分離式繞線架之第一結構部上，並電性地連接至第一印刷電路板與交流電源輸入電路；一第二電路模組，包含：一第二印刷電路板；一直流電源輸出電路，設置於第二印刷電路板上；可分離式繞線架之第二結構部；一次級側線圈繞組繞設於可分離式繞線架之第二結構部上，並電性地連接至第二印刷電路板與直流電源輸出電路；其中初級側線圈繞組與次級側線圈繞組組合成一變壓器；其中第一電路模組與第二電路模組係透過可分離式繞線架之第一結構部與第二結構部進行結構之連結，且透過第一印刷電路板與第二印刷電路板進行電性之連接。
上述之可分離式繞線架之第一結構部包含第一繞線空間以及第一複數個電性連接端子，其中初級繞線組係繞設於第一繞線空間內，並透過第一複數個電性連接端子與該第一印刷電路板電性地連接。
上述之可分離式繞線架之第一結構部更包含一第一外罩用以包覆初級側線圈繞組，其具有第一卡榫、第一卡槽結構、個別設置於第一外罩之外側的相對側位置。
上述之可分離式繞線架之第二結構部包含第二繞線空間以及第二複數個電性連接端子，其中次級繞線組係繞設於第二繞線空間內，並透過第二複數個電性連接端子與第二印刷電路板電性地連接。
可分離式繞線架之第二結構部更包含一第二外罩用以包覆次級側線圈繞組，其具有第二卡榫、第二卡槽結構、設置於第二外罩之外側的相對側位置並與上述可分離式繞線架之第一結構部之第一外罩之外側之第一卡榫、第一卡槽結構處於相對應位置上
上述之第一卡榫、第一卡槽與第二卡榫、第二卡槽結構係透過該相應位置用卡合該初級與次級側線圈繞組。
上述之交流電源輸入模組更包含：一電源輸入級；一功率因數調整電路與該電源輸入級電性連接；一半橋式切換電路與該功率因數調整電路電性連接；一LLC諧振電路電性連接該半橋式切換電路與該初級側線圈繞組；以及一LLC控制器電性地連接該半橋式切換電路與該直流輸出模組，用以透過接收該直流輸出模組之電壓進而控制該半橋式切換電路之切換頻率。
上述之直流電源輸出模組更包含：一同步濾波級電性地連接至該次級線圈繞線組；以及一回授級電性地連接至該同步濾波級輸出。
上述之第一電路模組與上述之第二電路模組之間係透過電耦合 器進行電連接，該電耦合器為一上、下排針組。
這些優點及其他優點從以下較佳實施例之敘述及申請專利範圍將使讀者得以清楚了解本發明。
100‧‧‧AC/DC電源供應器電路方塊圖
11‧‧‧電源輸入級
13‧‧‧交流(AC)電源插座
15‧‧‧電磁干擾(EMI)濾波器
17‧‧‧橋式二極體
19‧‧‧Π型濾波器
21‧‧‧功率因數調整電路
23‧‧‧功率因數調整級
25‧‧‧功率因數控制器
103、103a‧‧‧金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)
109‧‧‧LLC控制器
Lr‧‧‧諧振電感
Cr‧‧‧諧振電容
Lm‧‧‧激磁電感
31‧‧‧功率級
105‧‧‧變壓器
Np‧‧‧一次(初級)側線圈繞組
Ns‧‧‧二次(次級)側線圈繞組
111‧‧‧輔助繞組
107‧‧‧光耦合器
113‧‧‧回授電路
115‧‧‧同步濾波級
C4‧‧‧低通濾波電容
40‧‧‧電源供應器外殼
41‧‧‧回授級
42‧‧‧一次(初級)側PCB模組
43‧‧‧二次(次級)側PCB模組
200‧‧‧分槽式繞線架
201a‧‧‧第一複數個電性接腳
203a‧‧‧第二複數個電性接腳
205‧‧‧擋牆
201‧‧‧繞線架第一結構部
203‧‧‧繞線架第二結構部
207‧‧‧第一繞線空間
207a‧‧‧第二繞線空間
305‧‧‧擋牆
301‧‧‧第一外罩
301a‧‧‧第二外罩
303、304‧‧‧輔助定位點
503‧‧‧凹點
504‧‧‧凸點
711a、711b‧‧‧插排針
709、809‧‧‧基座
811a‧‧‧彈片
1001‧‧‧底部外殼
1001a‧‧‧支柱
1003‧‧‧上頂蓋
1003a‧‧‧支柱
如下所述之對本發明的詳細描述與實施例之示意圖，應使本發明更被充分地理解；然而，應可理解此僅限於作為理解本發明應用之參考，而非限制本發明於一特定實施例之中。
圖1顯示本發明所提出之組合式交流/直流電源供應器的電路方塊圖；圖2顯示本發明實施例中組合式交流/直流電源供應器之可分離繞線架之結構示意圖；圖3顯示本發明實施中組合式交流/直流電源供應器之分離式變壓器之組合示意圖；圖4顯示本發明實施中組合式交流/直流電源供應器之組合示意圖；圖5-6顯示本發明實施例中組合式交流/直流電源供應器之變壓器組裝圖；圖7-8顯示本發明實施例中組合式交流/直流電源供應器中用於電訊號連接之裝置示意圖；圖9顯示本發明實施例中組合式交流/直流電源供應器中用於電訊號連接之裝置設置方式示意圖； 圖10-13顯示本發明實施例中組合式交流/直流電源供應器之組裝流程示意圖。
此處本發明將針對發明具體實施例及其觀點加以詳細描述，此類描述為解釋本發明之結構或步驟流程，其係供以說明之用而非用以限制本發明之申請專利範圍。因此，除說明書中之具體實施例與較佳實施例外，本發明亦可廣泛施行於其他不同的實施例中。以下藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技術之人士可藉由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之功效性與其優點。且本發明亦可藉由其他具體實施例加以運用及實施，本說明書所闡述之各項細節亦可基於不同需求而應用，且在不悖離本發明之精神下進行各種不同的修飾或變更。
為了提供一個簡單有效的可組合/拆卸的電源供應器，本發明是將傳統式交流/直流(AC/DC)電源供應器拆分為交流電源輸入模組與直流電壓輸出模組，如需不同的直流電壓輸出，只需更換直流電壓輸出模組。本發明提出組合式AC/DC之電源供應器，可以藉由替換輸出直流電壓模組，保留交流電源輸入模組，選擇所需的直流電壓輸出，並減少開發設計時間與資源浪費。
首先AC/DC之電源供應器其電路方塊圖100，如圖1所示，其中左側虛線框為電源輸入級11，其包括交流(AC)電源插13座能提供90-264Vac交流電、電磁干擾(electromagnetic interference；EMI)濾波器15、橋式二極體17、Π型濾波器19。中間虛線框為功率因數調整電路21，包括功率因數調整級(power factor correction；PFC stage)23以及功率因數調整(PFC)控制器25。右側虛線框為功率級(power stage)31，其中包含諧振電感Lr、諧振電容Cr與激磁電感Lm之部分為一個LLC諧振電路，兩個金屬氧化物半導體場效電晶體(metal-oxide-semiconductor field effect transistor；MOSFET)，103與103a，組成半橋式架構，而LLC控制器109則提供控制兩個MOSFET 103與103a的閘極(Gate)使其個別的工作週期(duty cycle)為固定50%信號，並利用個別MOSFET本身的寄 生二極體與寄生電容來達到零電壓切換(zero voltage switching)。LLC諧振電路與一變壓器105連接，變壓器105由一次(初級)側線圈繞組Np以及二次(次級)側線圈繞組Ns所組成，一同步濾波級115與二次(次級)側線圈繞組Ns連接作為濾波電路，而一電容C4與負載並聯作為低通濾波(low-pass filter)用。下方虛線框為回授級41，包括回授電路113及光耦合器107，其中回授電路113監控輸出電壓值Vout並經由光耦合器107回傳至LLC控制器109進行回授控制(即調節一次(初級)側Np之兩個MOSFET 103與103a的切換頻率)。
諧振電感Lr、諧振電容Cr與激磁電感Lm組成一LLC諧振電路，對LLC諧振轉換器而言，有兩個諧振頻率，fr1及fr2：
a.由諧振電感Lr及諧振電容Cr所組成之
Figure 107136401-A0101-12-0006-2
b.由激磁電感Lm、諧振電感Lr及諧振電容Cr所組成之
Figure 107136401-A0101-12-0006-3
 所以切換頻率fs，其範圍為fr1
Figure 107136401-A0101-12-0006-21
fs
Figure 107136401-A0101-12-0006-22
fr2。LLC諧振電路的直流特性可分為零電壓切換與零電流切換，以MOSFET而言較適合動作在零電壓切換。
由於LLC諧振電路需要諧振電感Lr，在整體電路上效率、空間及成本考慮下，故在主變壓器上選用雙槽式變壓器，其主要是一次側(初級側)線圈繞組Np與二次側(次級側)線圈繞組Ns中間有一檔牆，藉由檔牆使Np與Ns耦合產生漏感，也就是諧振電感Lr，故可以在雙槽式變壓器同時得到激磁電感Lm與諧振電感Lr。
LLC諧振的理論匝比公式如下：
Figure 107136401-A0101-12-0006-4
 若輸入電壓Vin為390V固定值，輸出電壓Vout為12V，一次(初級)側圈數Np為32.5Ts時，可以計算出二次側圈數Ns為2Ts。若輸出電壓Vout為18V，一次(初 級)側圈數Np為32.5Ts時，其二次(次級)側圈數Ns為3Ts。
由此可知，在二次(次級)側繞組Ns為1Ts/6V的倍數下，其一次(初級)側Np固定均為32.5Ts，故使用分槽式變壓器可以達到分離式結構的概念，如圖2所示。
由上述LLC電路原理，參考圖1，說明整體電路在一、二次(初、次級)側之間的連接主要為變壓器(包含Np與Ns)105及回授級41，回授級41包含光耦合器(photocoupler)107以及回授電路113，在一次側電路固定情況下將一、二次(初、次級)側(Np、Ns)進行分離，原本單一整體的電源供應器變為可拆分的兩個部分，形成可分離式電源供應器。以下說明將陳述如何將電源供應器變為可拆分的兩個部分。
首先從主要連接電路的變壓器進行分離，由圖2引述之分槽式繞線架(bobbin)200的結構，將分槽式繞線架(bobbin)200從中間部分一分為二，其包括左邊之第一結構部201、第二結構部203。其中第一結構部201包含第一複數個電性接腳201a、擋牆結構205、第一繞線空間207；分槽式繞線架(bobbin)200之第二結構部203包含第二繞線空間207a以及右邊之第二複數個電性接腳203a，其中上述的第一結構部201與第二結構部203為可分離。
參考圖3，一次(初級)側線圈繞組(Np)與二次(次級)側線圈繞組(Ns)分開後組裝時產生漏感(leakage inductance)的檔牆305則可以依設計時所需的寬度決定，此外在變壓器核心(core)的外罩(cover)，即第一外罩301、第二外罩301a增加輔助定位點303、304以利組裝，以一實施例而言，輔助定位點可以是卡榫-卡槽對。
接著如圖4所示，印刷電路板(printed circuit board；PCB)分成一、二次(初、次級)側兩塊PCB模組42及43，用以分別乘載電源供應器一、二次(初、次級)側之電子元件，二次(次級)側PCB模組43上乘載之電子元件(請參考圖1之電路)包括：二次(次級)側線圈繞組Ns、同步濾波級115、光耦合器(photocoupler) 107與回授電路113部分。其中一、二次(初、次級)側兩塊PCB模組42及43利用設置於電源供應器外殼40內部之機構件45進行連接，達到能符合不同輸出電壓規格僅需更換二次(次級)側PCB模組43之目的。
對於回授及保護連接，電源轉換器除變壓器105外，請參考圖1，尚有以下訊號需提供到一次(初級)側使用，電源供應器變為可拆分的兩個部分：
I.二次(次級)側輸出端回授訊號，提供給一次(初級)側電源管理積體電路(integrated circuit；IC)，即圖示中的LLC控制器109，作為依據目前負載(load)的輕重，亦即重載、輕載、及輕載或無負載，經由回授電路113、光耦合器107調節一次(初級)側MOSFETs，即103及103a，的切換頻率(switching frequency)。
II.過電壓(over voltage)與過電流(over current)保護訊號(OVP/OCP signals)，因為需要保留一次(初級)側所有零件不變，故將過電壓與過電流保護設計在二次(次級)側，即可依據輸出電壓的不同，搭配相對應的保護點設定值，此訊號須提供一次側電源管理IC(LLC控制器109)判定目前整機電源操作狀況，若處於異常狀況，須進入保護模式。
III.變壓器的輔助繞組(auxiliary winding)111電壓訊號，一次(初級)側電源管理IC(LLC控制器109)必須有穩定的直流電壓供給，才能維持一次側電源管理IC本身正常工作，因為一次(初級)側輸入端為交流電源，其輸入電壓範圍一般為90-264Vac，故一次(初級)側電源管理IC(LLC控制器109)所需之穩定直流電壓會由二次(次級)側固定的輸出電壓透過變壓器之輔助繞組(auxiliary winding)111感應提供。
IV.安規電容，通常只用於抗干擾電路，例如圖1所顯示之同步濾波級115，中的濾波作用。它們用在電源濾波器裡，起到電源濾波作用，分別對共模、差模干擾起到濾波作用，一般在一、二次(初、次級)側之間會連接1-2個Y電容。
一次(初級)側PCB模組42上所乘載之電子元件(請參考圖1之電路)係除了上述二次(次級)側PCB模組43上乘載之電子元件以及I-IV所提的元件之外的其他所有電路元件。
對於組裝部分，可以由以下三部分說明，即分離式變壓器組裝、 回授保護訊號與安規電容連接組裝、以及一次(初級)側與二次(次級)側之已組裝零件印刷電路板(printed circuit board assembly；PCBA)組裝固定。
圖5-6顯示本發明所提分離式變壓器組裝之示意圖，一次(初級)側Np之第一外罩(Cover)301左右具有凹點503，而二次(次級)側之第二外罩(Cover)301a對應位置有凸點504，兩者結合使變壓器能準確組合。
如同前面說明第III點所述，一、二次(初、次級)側(Np、Ns)之間必須有多項低壓小電流訊號連接，其可透過如圖7所示上下插排針方式(711a、711b)，或是如圖8-9所示，以彈片811a接觸方式進行電性連接。其中上下插排針、彈片均有相對應之基座(709、809)用於將上下插排針、彈片固定於印刷電路板PCB或底部外殼(bottom case)1001上。
對於一次(初級)側Np與二次(次級)側Np之PCBA(42、43)的組裝固定，如圖10所示，首先完成上述分離式變壓器組裝(即透過卡榫-槽、凹-凸點對組合)、回授保護訊號與安規電容連接組裝(即透過上下插排針、彈片進行電訊號連接，並透過相應基座固定於印刷電路板PCB或底部外殼)，底部外殼(bottom case)1001留有支柱(rib)1001a提供一次(初級)側與二次(次級)側PCB模組(42、43)對準放入底部外殼(bottom case)1001，兩塊PCBA(42、43)與底部外殼(bottom case)1001組裝完成後如圖11所示。
接下來，如圖12所示，一上頂蓋(top case)1003，其在一次(初級)側與二次(次級)側相應的位置留有支柱(rib)1003a作為後續組裝用。後續如圖13所示，放上頂蓋(top case)1003，其在一次(初級)側與二次(次級)側留有支柱(rib)1003a，組裝後由上方壓住PCBA形成固定，整個組裝流程如圖10-13所示。
根據上述，本發明具有下列的優點： 一、藉由替換輸出直流電壓模組，保留交流電壓輸出模組，可選擇所需的直流電壓輸出；二、可減少產品開發設計時間與資源浪費。
上述敘述係為本發明之較佳實施例。此領域之技藝者應得以領會其係用以說明本發明而非用以限定本發明所主張之專利權利範圍。其專利保護範圍當視後附之申請專利範圍及其等同領域而定。凡熟悉此領域之技藝者，在不脫離本專利精神或範圍內，所作之更動或潤飾，均屬於本發明所揭示精神下所完成之等效改變或設計，且應包含在下述之申請專利範圍內。
42‧‧‧一次(初級)側PCB模組
43‧‧‧二次(次級)側PCB模組
1001‧‧‧底部外殼
1001a‧‧‧支柱

Claims (11)

  1. 一種組合式交流/直流電源供應器，包括：一第一電路模組，包含：一第一印刷電路板；一交流電源輸入電路，設置於該第一印刷電路板上；一可分離式繞線架之第一結構部，設置於該第一印刷電路板上；一初級側線圈繞組繞設於該可分離式繞線架之該第一結構部上，並電性地連接至該第一印刷電路板與該交流電源輸入電路；一第二電路模組，包含：一第二印刷電路板；一直流電源輸出電路，設置於該第二印刷電路板上；該可分離式繞線架之第二結構部與該直流電源輸出電路；一次級側線圈繞組繞設於該可分離式繞線架之該第二結構部上，並電性地連接至該第二印刷電路板；其中該初級側線圈繞組與該次級側線圈繞組組合成一變壓器；以及該第一電路模組與該第二電路模組係透過該可分離式繞線架之該第一結構部與該第二結構部進行結構之連結，且透過該第一印刷電路板與該第二印刷電路板進行電性之連接。
  2. 如請求項1所述之組合式交流/直流電源供應器，其中上述之可分離式繞線架之第一結構部包含第一繞線空間以及第一複數個電性連接端子，其中該初級繞線組係繞設於該第一繞線空間內，並透過該第一複數個電性連接端子與該第一印刷電路板電性地連接。
  3. 如請求項2所述之組合式交流/直流電源供應器，其中上述之可分離式繞線 架之第一結構部更包含一第一外罩用以包覆該初級側線圈繞組，其具有第一卡榫、第一卡槽結構、個別設置於該第一外罩之外側的相對側位置。
  4. 如請求項1所述之組合式交流/直流電源供應器，其中上述之可分離式繞線架之第二結構部包含第二繞線空間以及第二複數個電性連接端子，其中該次級繞線組係繞設於該第二繞線空間內，並透過該第二複數個電性連接端子與該第二印刷電路板電性地連接。
  5. 如請求項4所述之組合式交流/直流電源供應器，其中上述之可分離式繞線架之第二結構部更包含一第二外罩用以包覆該次級側線圈繞組，其具有第二卡榫、第二卡槽結構、設置於該第二外罩之外側的相對側位置並與上述可分離式繞線架之該第一結構部之該第一外罩之該外側之該第一卡榫、第一卡槽結構處於相對應位置上。
  6. 如請求項3、5所述之組合式交流/直流電源供應器，其中上述之第一卡榫、第一卡槽與第二卡榫、第二卡槽結構係透過該相應位置用以卡合該初級與次級側線圈繞組。
  7. 如請求項1所述之組合式交流/直流電源供應器，其中上述之第一電路模組更包含：一功率因數調整電路與該電源輸入電路電性連接；一半橋式切換電路與該功率因數調整電路電性連接；一LLC諧振電路電性連接該半橋式切換電路與該初級側線圈繞組；以及一LLC控制器電性地連接該半橋式切換電路與該直流電源輸出電路，用以透過接收該直流電源輸出電路之電壓進而控制該半橋式切換電路之切換頻率。
  8. 如請求項1所述之組合式交流/直流電源供應器，其中上述之直流電源輸出 電路更包含：一同步濾波級電性地連接至該次級線圈繞線組；一回授級電性地連接至該同步濾波級輸出。
  9. 如請求項8所述之組合式交流/直流電源供應器，其中上述之回授級包含：一迴授電路電性地連接至該同步濾波級輸出；一光耦合器電性地連接至該迴授電路。
  10. 如請求項1所述之組合式交流/直流電源供應器，其中上述之第一電路模組與上述之第二電路模組之間係透過電耦合器進行電連接，該電耦合器為一上、下排針組。
  11. 如請求項1所述之組合式交流/直流電源供應器，其中上述之可分離式繞線架之該第一結構部與第二結構部之間具有一擋牆結構使得該初級側線圈繞組與該次級側線圈繞組耦合以產生一漏電感，該漏電感值可由該擋牆結構之尺寸決定。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11005356B2 (en) * 2018-11-07 2021-05-11 Rohm Co., Ltd. Power supply control device and LLC resonant converter
US20220224223A1 (en) * 2021-01-14 2022-07-14 Guang Zhou Ting Shen Electric Co., Ltd. Power Adapter of light string assembly having Power factor correction circuit

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI345358B (en) * 2007-07-13 2011-07-11 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Multiple output ac/dc power adapter
TWI420545B (zh) * 2011-05-06 2013-12-21 Delta Electronics Inc 繞線架及具有該繞線架之變壓器
TWI666910B (zh) * 2012-01-20 2019-07-21 日商精良股份有限公司 mobile phone
CN204633570U (zh) * 2015-04-30 2015-09-09 深圳市福佳电器有限公司 一种可更换插脚部件的电源适配器
US10032554B2 (en) * 2016-08-11 2018-07-24 Mean Well (Guangzhou) Electronics Co., Ltd. Detachable transformer

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