TWI655529B - 電源轉換器 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種電源轉換器,其包括一第一基板、一第二基板、一變壓元件及一絕緣支架。第一基板包括一第一端子組。第二基板包括一第二端子組。變壓元件包括一個一次側連接端以及一個二次側連接端,其中一次側連接端連接至第一端子組,而二次側連接端連接至第二端子組。絕緣支架設置於第一基板與第二基板之間,且變壓元件承靠於絕緣支架。

Description

電源轉換器
本發明是有關於一種電源轉換器,且特別是有關於一種體積較小的電源轉換器。
變壓器具有各種不同的型式以適應不同之功能需求,而設計變壓器時需考慮變壓比、電流與損耗以及尺寸等性能規格,在電力性能都能達到要求的情況下當然尺寸愈小愈能適用各種不同的電器,由於變壓器工作時會有大量的電流以及較明顯的電壓變動,因此需經過嚴格的安規測試後才可確保使用安全,但為了符合安規之要求,往往都必需加大變壓器的尺寸以提供線圈之間有足夠絕緣距離,總而言之,因在同樣的電器特性下,變壓器的「小型化」受限於安規的要求,且由於變壓器需考慮本身絕緣強度,而裝設於電路中更需顧慮變壓器一、二次側電力波形的影響,上述的考量使得變壓器尺寸以及適用場合受限。
本發明提供一種電源轉換器,其內部的空間使用率較 高,因而可降低整體的體積。
本發明的電源轉換器包括一第一基板、一第二基板、一變壓元件及一絕緣支架。第一基板包括一第一端子組。第二基板包括一第二端子組。變壓元件包括一個一次側連接端以及一個二次側連接端,其中一次側連接端連接至第一端子組,而二次側連接端連接至第二端子組。絕緣支架設置於第一基板與第二基板之間,且變壓元件承靠於絕緣支架。
在本發明的一實施例中,上述的電源轉換器更包括至少一個一次側元件以及至少一個二次側元件,其中一次側元件設置於該第一基板並耦接一次側連接端,二次側元件設置於該第二基板並耦接二次側連接端,且絕緣支架用以隔離一次側元件以及二次側元件。
在本發明的一實施例中,上述的第一基板與第二基板彼此實質上平行,且第一基板與第二基板位於該變壓元件的相對兩側。
在本發明的一實施例中,上述的第一基板與第二基板彼此實質上垂直,且變壓元件連接於第一基板與第二基板之間。
在本發明的一實施例中,上述的一次側連接端至二次側連接端的一爬電距離(creepage distance)實質上大於或等於6.5毫米(mm)。
在本發明的一實施例中,上述的絕緣支架的一厚度實質上大於或等於0.7毫米(mm)。
在本發明的一實施例中,上述的電源轉換器更包括多個功能性針腳,且各功能性針腳連通第一基板以及第二基板。
在本發明的一實施例中,上述的電源轉換器更包括多個固定針腳以及一機架接地(frame ground,FG)線路,機架接地線路設置於第二基板上。
在本發明的一實施例中,上述的電源轉換器更包括一連接埠,設置於該第二基板上並電性連接至一外部電子元件。
在本發明的一實施例中,上述的電源轉換器更包括一屏蔽殼體,至少罩覆部分變壓元件、第一基板及第二基板。
基於上述,在本發明的實施例中,電源轉換器的變壓元件係呈直立狀態設置,以而連接於第一基板與第二基板之間,因而可使變壓元件以其面積較小的側面設置於基板上,減少其佔據基板的空間,因此可提升電源轉換器內部的空間利用率,進而可縮小電源轉換器的體積。此外,本發明的絕緣支架經配置以隔離變壓元件的一次側連接端及二次側連接端,更可同時支撐呈直立狀態設置的變壓元件。因此,本發明的電源轉換器可有效降低其整體體積,亦可提升結構的可靠度。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉實施例,並配合所附圖式作詳細說明如下。
100‧‧‧電源轉換器
110‧‧‧第一基板
112‧‧‧第一端子組
114‧‧‧一次側元件
120‧‧‧第二基板
122‧‧‧第二端子組
124‧‧‧二次側元件
126‧‧‧機架接地線路
130‧‧‧變壓元件
132‧‧‧一次側連接端
134‧‧‧二次側連接端
135‧‧‧轉接基板
136‧‧‧內部線路
140‧‧‧絕緣支架
150‧‧‧功能性針腳
150a‧‧‧Y電容
160‧‧‧固定針腳
170‧‧‧連接埠
175‧‧‧連接埠基板
180‧‧‧屏蔽殼體
圖1是依照本發明的一實施例的一種電源轉換器的元件分解示意圖。
圖2是圖1的電源轉換器的第一基板、第二基板與變壓元件的組裝示意圖。
圖3是圖1的電源轉換器的立體示意圖。
圖4A是圖1的電源轉換器的一次側連接端的局部放大示意圖。
圖4B是圖1的電源轉換器的二次側連接端的局部放大示意圖。
圖5是圖1的電源轉換器的另一角度的立體示意圖。
圖6是圖1的電源轉換器的局部剖面示意圖。
圖7是圖1的電源轉換器的一次側連接端的示意圖。
圖8是圖1的電源轉換器的一次側連接端的局部放大示意圖。
圖9是依照本發明的一實施例的一種電源轉換器的元件分解示意圖。
圖10是圖9的電源轉換器的部分元件的分解示意圖。
圖11是圖10的電源轉換器的立體俯視示意圖。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效,在以下配合參考圖式之各實施例的詳細說明中,將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語,例如:「上」、「下」、「前」、「後」、 「左」、「右」等,僅是參考附加圖式的方向。因此,使用的方向用語是用來說明,而並非用來限制本發明。並且,在下列各實施例中,相同或相似的元件將採用相同或相似的標號。
圖1是依照本發明的一實施例的一種電源轉換器的元件分解示意圖。圖2是圖1的電源轉換器的第一基板、第二基板與變壓元件的組裝示意圖。圖3是圖1的電源轉換器的立體示意圖。請同時參照圖1至圖3,在本實施例中,電源轉換器100包括一第一基板110、一第二基板120、一變壓元件130及一絕緣支架140。第一基板110包括一第一端子組112,而第二基板120包括一第二端子組122。變壓元件130包括一次側連接端132以及二次側連接端134,其中,一次側連接端132連接至第一基板110的第一端子組112,而二次側連接端134則連接至第二基板120的第二端子組122。絕緣支架140設置於第一基板110與第二基板120之間,而變壓元件130則可如圖1所示之呈直立狀態而分別連接於第一基板110與第二基板120之間,並承靠於絕緣支架140。在本實施例中,變壓元件130包括相對的第一面及第二面,一次側連接端132和二次側連接端134位於第一面,且第一基板110、第二基板120與絕緣支架140承靠於變壓元件130的第一面。在本實施例中,第一基板110可例如為一主機板,而第二基板120則可為一小板(Micro ATX),當然,本實施例僅用以舉例說明,本發明並不以此為限。
如此配置,本實施例將變壓元件130呈直立狀態而連接 於第一基板110與第二基板120之間,也就是說,變壓元件130是以其面積較小的側面設置於第一基板110與第二基板120上,因而可減少其佔據第一基板110與第二基板120的空間,因而可提升電源轉換器100內部的空間利用率,進而可縮小電源轉換器100的體積。並且,絕緣支架140的設置不僅可用以隔離變壓元件130的一次側連接端132及二次側連接端134,更可對呈直立狀態設置的變壓元件130提供支撐。
詳細而言,本實施例的電源轉換器100更可包括如圖1及3所示的至少一個一次側元件114以及至少一個二次側元件124,其中,一次側元件114耦接變壓元件130並可如圖3所示之設置於第一基板110上,二次側元件124耦接變壓元件130並可如圖3所示之例如設置於第二基板120上。如此,絕緣支架140則可如圖3所示之用以隔離一次側元件114以及二次側元件124。在本實施例中,絕緣支架140的厚度約可大於或等於0.7毫米(mm),使絕緣支架14可具有優異的絕緣效果以及對變壓元件130的支撐強度。
在本實施例中,第一基板110與第二基板120可如圖2所示之彼此實質上平行,而變壓元件130則連接於第一基板110與第二基板120之間。詳細而言,變壓元件130的一次側連接端132及二次側連接端134如圖2所示之分別位於變壓元件130的相對兩側,因此,變壓元件130可如圖2所示之呈直立狀態設置而使第一基板110與第二基板120可彼此實質上平行地分別連接至 變壓元件130的一次側連接端132及二次側連接端134。再者,此處所謂的實質上平行,是指第一基板110與第二基板120之延伸線的夾角是介於0至5度之間。
在本實施例中,電源轉換器100更可如圖1所示之包括一連接埠170以及一連接埠基板175,其中,連接埠170設置於第二基板120上。詳細而言,連接埠170是設置於連接埠基板175上,而連接埠基板175則設置於第二基板120上,也就是說,連接埠170可透過連接埠基板175而設置於第二基板120上,以使連接埠175經由第二基板120而耦接至變壓元件130的二次側連接端134,如此,電源轉換器100可透過連接埠175而電性連接至一外部電子元件。在本實施例中,連接埠170可為USB Type-C,當然,本實施例僅用以舉例說明,本發明並不限制連接埠的種類及形式。
圖4A是圖1的電源轉換器的一次側連接端的局部放大示意圖。圖4B是圖1的電源轉換器的二次側連接端的局部放大示意圖。請參照圖4A以及圖4B,在本實施例中,第一基板110的第一端子組112可如圖4A所示之包括多個第一針腳,而一次側連接端132則對應包括多個第一插槽,以分別與第一針腳嵌合。相似地,第二基板120的第二端子組122可如圖4B所示之包括多個第二針腳,而二次側連接端134則對應包括多個第二插槽,以分別與第二基板120的第二針腳嵌合。在本實施例中,設置於第一基板110的第一針腳的數量可例如為7個,而設置於第二基板120 的第二針腳的數量可例如為9個。當然,本實施例僅用以舉例說明,本發明並不限制端子組112、122的針腳數量,更不限制端子組的形式,在其他實施例中,端子組112、122亦可為插槽或其他適合的端子形式,並分別與一次側連接端132及二次側連接端134彼此嵌合,以形成電性連接。
圖5是圖1的電源轉換器的另一角度的立體示意圖。圖6是圖1的電源轉換器的局部剖面示意圖。請參照圖5及圖6,在本實施例中,電源轉換器100更可包括如圖5所示之多個功能性針腳150、多個固定針腳160以及一機架接地(frame ground,FG)線路126,其中,各個功能性針腳150可分別貫穿第一基板110以及第二基板120,以連通第一基板110以及第二基板120。機架接地線路126設置於第二基板120上,以連接一接地電壓。固定針腳160則可例如透過焊接等方式連接至機架接地線路126。此外,在本發明的一實施例中,電源轉換器100亦可如圖6所示之採用Y電容(Y-Capacitor)150a來取代功能性針腳150,透過在製造過程中減少針腳的使用,將可降低絕緣支架140的成型難度。
圖7是圖1的電源轉換器的一次側連接端的示意圖。圖8是圖1的電源轉換器的一次側連接端的局部放大示意圖。請同時參照圖7及圖8,一般而言,一次側連接端132與二次側連接端134之間雖以隔了絕緣支架140,然而,由於變壓元件130本身的鐵芯與內部線路也屬於二次側元件,因此,為了確保變壓元件130之內部線路136與一次側連接端132及第一端子組112之間的距 離皆能夠符合安規距離,以避免發生爬電的現象,本實施例的變壓元件130的一次側連接端132至二次側連接端134之間的爬電距離(creepage distance),以及一次側連接端132與變壓元件130本身的鐵芯及內部線路之間的爬電距離是設計為實質上大於或等於6.5毫米(mm),以防止爬電現象的發生。本實施例的爬電距離可為如圖8所示之距離a、距離b、距離c的總和。
圖9是依照本發明的一實施例的一種電源轉換器的元件分解示意圖。圖10是圖9的電源轉換器的部分元件的分解示意圖。圖11是圖10的電源轉換器的立體俯視示意圖。在此必須說明的是,本實施例之電源轉換器100與圖1之電源轉換器100相似,因此,本實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容,其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件,並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例,本實施例不再重複贅述。請參照圖9至圖11,以下將針對本實施例之電源轉換器100與圖1之電源轉換器100的差異做說明。
在本實施例中,第一基板110與第二基板120如圖10所示之彼此實質上垂直而設置,而變壓元件130的一次側連接端132及二次側連接端134分別位於變壓元件130的相鄰兩側,以使變壓元件130可連接於第一基板110與第二基板120之間。詳細而言,請同時參照圖10與圖11,變壓元件130更可包括如圖11所示之轉接基板135,以使一次側連接端132及二次側連接端134可透過轉接基板135而分別與第一基板110的第一端子組112及 第二基板120的第二端子組122連接。如此配置,本實施例的變壓元件130也可呈直立狀態而承靠於絕緣支架140,以連接彼此實質上垂直設置的第一基板110與第二基板120。絕緣支架140經設置以隔離變壓元件130的一次側連接端132及二次側連接端134,更可對呈直立狀態設置的變壓元件130提供支撐。此處所謂的實質上垂直,是指第一基板110與第二基板120之延伸線的夾角是介於85至90度之間。
在本實施例中,電源轉換器100更可如圖9所示之包括一屏蔽殼體180,其至少罩覆部分變壓元件130、第一基板110及第二基板120,以防止電磁干擾。須說明的是,前述實施例的電源轉換器100亦可包括此屏蔽殼體180。此外,本實施例的電源轉換器100也可包括如圖11所示之連接埠170以及連接埠基板175,在本實施例中,連接埠170設置於連接埠基板175上,而連接埠基板175則可設置於第一基板110上,如此,電源轉換器100可透過連接埠175而電性連接至一外部電子元件。在本實施例中,連接埠170可為USB Type-C,當然,本實施例僅用以舉例說明,本發明並不限制連接埠的種類及形式。
綜上所述,本發明將變壓元件呈直立狀態而連接於第一基板與第二基板之間,因而可使變壓元件以其面積較小的側面設置於基板上,減少其佔據基板的空間,進而可提升電源轉換器內部的空間利用率,更可有效縮小電源轉換器的體積。並且,本發明更設置絕緣支架於第一基板與第二基板之間,使其不僅可用以 隔離變壓元件的一次側連接端及二次側連接端,更可對呈直立狀態設置的變壓元件提供支撐。如此,本發明的電源轉換器的體積可有效降低,其結構的可靠度亦可有效提升。
雖然本發明已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明的精神和範圍內,當可作些許的更動與潤飾,故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

Claims (9)

  1. 一種電源轉換器,包括:一第一基板,包括一第一端子組;一第二基板,包括一第二端子組;一變壓元件,包括一個一次側連接端以及一個二次側連接端,其中該一次側連接端連接至該第一端子組,該二次側連接端連接至該第二端子組;以及一絕緣支架,設置於該第一基板與該第二基板之間,且該變壓元件承靠於該絕緣支架,其中該變壓元件包括相對的一第一面及一第二面,該一次側連接端和該二次側連接端位於該第一面,且該第一基板、該第二基板與該絕緣支架承靠於該變壓元件的該第一面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的電源轉換器,更包括至少一個一次側元件以及至少一個二次側元件,其中該一次側元件設置於該第一基板並耦接該一次側連接端,該二次側元件設置於該第二基板並耦接該二次側連接端,且該絕緣支架用以隔離該一次側元件以及該二次側元件。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的電源轉換器,其中該第一基板與該第二基板彼此實質上平行,且該第一基板與該第二基板位於該變壓元件的相對兩側。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的電源轉換器,其中該一次側連接端至該二次側連接端的一爬電距離(creepage distance)實質上大於或等於6.5毫米(mm)。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的電源轉換器,其中該絕緣支架的一厚度實質上大於或等於0.7毫米(mm)。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的電源轉換器,更包括多個功能性針腳,且各該功能性針腳連通該第一基板以及該第二基板。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的電源轉換器,更包括多個固定針腳以及一機架接地(frame ground,FG)線路,該機架接地線路設置於該第二基板上。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的電源轉換器,更包括一連接埠,設置於該第二基板或該第一基板上,並電性連接至一外部電子元件。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的電源轉換器,更包括一屏蔽殼體,至少罩覆部分該變壓元件、該第一基板及該第二基板。
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