TWI690952B - 磁性元件及其適用之電源轉換裝置 - Google Patents

磁性元件及其適用之電源轉換裝置 Download PDF

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Abstract

本案關於一種磁性元件，包含：磁芯，包含上磁芯部、下磁芯部及四個磁芯柱；第一繞線組，纏繞於與上磁芯部及下磁芯部之間形成第一閉合磁路之任意兩個磁芯柱上；以及第二繞線組，纏繞於與上磁芯部及下磁芯部之間形成第二閉合磁路之其餘兩個磁芯柱上；其中第一繞線組及第二繞線組的外加伏秒分別決定了第一及第二閉合磁路裡的磁芯柱內的交流磁通；第一閉合磁路裡單個磁芯柱內的交流磁通峰峰值與第二閉合磁路裡單個磁芯柱內的交流磁通峰峰值之和，大於上磁芯部內的交流磁通峰峰值，也大於下磁芯部內交流磁通的峰峰值。且第一與第二繞線組之間並不存在直接相連接而形成串聯之關係。

Description

磁性元件及其適用之電源轉換裝置
本案系關於一種磁性元件，尤指一種可減少磁芯損耗，同時可降低繞線寄生電阻和熱阻之磁性元件及其適用之電源轉換裝置。
隨著互聯網、雲端運算、電動車及工業自動化等技術的提升，電力的消耗越來越大，因此電源的需求也越來越大，使得電源轉換裝置必須朝高功率密度及高效率的方向發展。同時，在高功率密度及高效率的要求下，電源轉換裝置的散熱需求也是必須考慮的重點之一。
針對電源轉換裝置而言，提升內部開關電路的切換頻率是提高功率密度的有效手段。因為當開關電路的切換頻率上升時，濾波器的尺寸可對應地線性下降。此外，若提升開關電路的切換頻率，則在相同損耗下，電源轉換裝置內的磁性元件，例如變壓器等，承受磁通密度變化量與磁性元件的工作頻率之間的乘積可明顯上升，如此一來，磁性元件的截面積和匝數可以被相應地減小，使得磁性元件的體積顯著下降。
習知的電源轉換裝置通常包含一變壓器，該變壓器的初級側繞線組系連接開關電路，藉此當開關電路進行導通或截止的切換時，該變壓器的初級側繞線組便將接收到的電能耦合至次級側繞線組，而次級側繞線組上的電能可再經由整流電路的整流及濾波電路的濾波後提供給負載。
然而當習知的電源轉換裝置為了提高功率密度而提升開關電路的切換頻率時，若開關電路的切換頻率已達到該單一變壓器所能應付的極限時，單一變壓器的結構限制便成為提高功率密度的瓶頸。更進一步說明，當習知的電源轉換裝置須提高功率密度時，則該單一的變壓器的繞線組的PCB繞線的寬度和厚度)勢必須對應增加，對電源轉換裝置效率上升説明也很小。當變壓器的PCB繞線寬度增加到一定程度時，對繞線電阻下降的幫助很小。 當變壓器的PCB繞線層數繼續增加，不僅成本增加難以接受，而且也增加了電源轉換裝置之PCB繞線對頂部散熱器的熱阻，使得習知的電源轉換裝置散熱不佳。由此可知，如何使電源轉換裝置在具有高功率密度的情況下，亦可維持整體效率並具有較佳的散熱，實為目前研發的重點。
另外，習知的電源轉換裝置之變壓器的磁芯實際上可採用E型磁芯或是U型磁芯。相比於E型磁芯所有的繞線都集中繞在E型磁芯的中柱上，由於U型磁芯的繞線是分兩邊而繞在U型磁芯的兩個磁芯柱上，故當纏繞在U型磁芯的繞線為PCB繞線時，PCB繞線的封裝(foot print)尺寸可減小。另外，相比於E型磁芯上的PCB繞線大部分都被E型磁芯覆蓋住而沒有暴露在空氣中，由於U型磁芯上的PCB繞線僅較少部分被U型磁芯覆蓋，即U型磁芯上的PCB繞線系大部分暴露在空氣中，故可使U型磁芯上的繞線的散熱效果較佳。雖然使用U型磁芯確實存在上述的優勢，然而若能從U型磁芯的結構再進一步改良，以使U型磁芯的損耗更為減少，便可提升電源轉換裝置的效率。
更甚者，習知的電源轉換裝置一般皆須考慮到EMI性能問題，因此為了獲得更好的EMI性能，習知的電源轉換裝置實行的方法乃是增加EMI濾波器，然此種方式卻同時增加了電源轉換裝置的生產成本。
因此，如何發展一種克服上述缺失，同時可減少磁芯損耗並降低繞線寄生電阻和熱阻之磁性元件及其適用之電源轉換裝置，實為目前最為迫切需解決的課題。
本案之其中一目的在於提供一種磁性元件及其適用之電源轉換裝置，俾解決習知電源轉換裝置具有的轉換效率不佳及散熱不佳等缺失。此外，本案之磁性元件及其適用之電源轉換裝置更具有減少磁芯損耗、降低繞線寄生電阻和熱阻及減少電源轉換裝置的生產成本等優點。
為達上述目的，本案之一較廣義實施樣態為提供一種磁性元件，系包含： 磁芯，系包含上磁芯部、下磁芯部及四個磁芯柱，四個磁芯柱系共用上磁芯部及下磁芯部，且錯位地設置於上磁芯部及下磁芯部之間； 第一繞線組，系纏繞於四個磁芯柱中之任意兩個磁芯柱上，使供第一繞線組所纏繞之兩個磁芯柱與上磁芯部及下磁芯部之間形成第一閉合磁路；以及第二繞線組，系纏繞於四個磁芯柱中之其餘兩個磁芯柱上，使供第二繞線組所纏繞之兩個磁芯柱與上磁芯部及下磁芯部之間形成第二閉合磁路；其中第一繞線組及第二繞線組系存在於電源轉換裝置中，第一繞線組的外加伏秒決定了第一閉合磁路裡的磁芯柱內的交流磁通，及第二繞線組的外加伏秒決定了第二閉合磁路裡的磁芯柱子內的交流磁通; 第一閉合磁路裡單個磁芯柱內的交流磁通峰峰值與第二閉合磁路裡單個磁芯柱內的交流磁通峰峰值之和，大於上磁芯部內的交流磁通峰峰值，也大於下磁芯部內的交流磁通峰峰值，且第一繞線組與第二繞線組之間並不存在直接相連接而形成串聯之關係。
為達上述目的，本案之另一較廣義實施樣態為提供一種電源轉換裝置，系包含：第一轉換電路，系包含第一變壓器；以及第二轉換電路，第二轉換電路之輸入端系與第一轉換電路之輸入端串聯連接，第二轉換電路之輸出端系與第一轉換電路之輸出端並聯連接，且第二轉換電路包含第二變壓器； 其中第一變壓器及第二變壓器系由第一磁性元件所構成，第一磁性元件系包含：第一磁芯，系包含第一上磁芯部、第一下磁芯部及四個第一磁芯柱，四個第一磁芯柱系共用第一上磁芯部及第一下磁芯部，且錯位地設置於第一上磁芯部及第一下磁芯部之間，且每一第一磁芯柱系供第一變壓器之次級繞線組或第二變壓器之次級繞線組纏繞；第一變壓器之第一初級繞線組，系纏繞於四個第一磁芯柱中之任意兩個第一磁芯柱上，使供第一初級繞線組所纏繞之兩個第一磁芯柱與第一上磁芯部及第一下磁芯部之間形成第一閉合磁路；以及第二變壓器之第二初級繞線組，系纏繞於四個第一磁芯柱中之其餘兩個第一磁芯柱上，使供第二初級繞線組所纏繞之兩個第一磁芯柱與第一上磁芯部及第一下磁芯部之間形成一第二閉合磁路；第一閉合磁路裡的裡單個第一磁芯柱內的交流磁通峰峰值與第二閉合磁路裡的裡單個第一磁芯柱內的交流磁通峰峰值，大於第一上磁芯部內的交流磁通峰峰值，也大於第一下磁芯部內的交流磁通峰峰值。
為達上述目的，本案之再一較廣義實施樣態為提供一種電源轉換裝置，系包含： 第一轉換電路，系包含第一磁性元件，第一磁性元件系包含第一繞線組；以及第二轉換電路，第二轉換電路之輸入端系與第一轉換電路之輸入端並連連接，且第二轉換電路系包含第二磁性元件，第二磁性元件系包含第二繞線組，其中第一磁性元件及第二磁性元件系由磁性元件所構成，磁性元件系包含：磁芯，系包含上磁芯部、下磁芯部及四個磁芯柱，四個磁芯柱系共用上磁芯部及下磁芯部，且錯位地設置於上磁芯部及下磁芯部之間；第一繞線組，系纏繞於四個磁芯柱中之任意兩個磁芯柱上，使供第一繞線組所纏繞之兩個磁芯柱與上磁芯部及下磁芯部之間形成第一閉合磁路；以及第二繞線組，系纏繞於四個磁芯柱中之其餘兩個磁芯柱上，使供第二繞線組所纏繞之兩個磁芯柱與上磁芯部及下磁芯部之間形成第二閉合磁路；第一閉合磁路裡的單個第一磁芯柱內的交流磁通峰峰值與第二閉合磁路裡的單個第一磁芯柱內的交流磁通峰峰值之和，大於上磁芯部內的交流磁通峰峰值，也大於下磁芯部內的交流磁通峰峰值。
請參閱第1圖及第2圖，其中第1圖系為本案第一較佳實施例之電源轉換裝置的電路結構示意圖，第2圖系為第1圖所示之磁性元件的分解結構示意圖。如第1、2圖所示，本實施例之電源轉換裝置1可為但不限於諧振型直流/直流轉換器，用以將輸入電能轉換為輸出電能，以提供給負載Load使用，且包含正輸入端10、負輸入端11、正輸出端12、負輸出端13及轉換電路14。電源轉換裝置1系經由正輸入端10及負輸入端11接收輸入電能，並於與負載Load電連接之正輸出端12及負輸出端13輸出輸出電能。
轉換電路14之輸入端系分別與正輸入端10及負輸入端11電連接，轉換器14之輸出端系分別與正輸出端12及負輸出端13電連接，轉換電路14系用以將輸入電能轉換為輸出電能，且包含輸入濾波電路15、逆變電路16、諧振電路17、由變壓器T1、T2所構成的磁性元件M、複數個整流電路18及複數個輸出濾波電路19。
輸入濾波電路15系電連接於正輸入端10及負輸入端11之間，用以對輸入電能進行濾波。於一些實施例中，輸入濾波電路15可包含串聯連接之兩個輸入電容。
逆變電路16系電連接於輸入濾波電路15之輸出端，用以將濾波後之輸入電能轉換為過渡交流電能。於一些實施例中，逆變電路16可包含串聯連接之兩個開關元件，兩個開關元件系構成半橋式電路結構。
諧振電路17系電連接於輸入濾波電路15之輸出端及逆變電路16之輸出端。於一些實施例中，諧振電路17可由串聯連接之諧振電容Cr及諧振電感Lr所構成，其中諧振電容Cr系電連接於輸入濾波電路15及諧振電感Lr之間，諧振電感Lr系電連接於諧振電容Cr與變壓器T1之初級側及變壓器T2之初級側之間。
磁性元件M中之變壓器T1系具有第一初級繞線組N1及兩個第一次級繞線組S1。第一初級繞線組N1之兩出線端分別於諧振電路17電連接，且第一初級繞線組N1實際上系由第一線圈N11及第二線圈N12(如第2圖所示)串聯連接而構成，但不局限於串聯，也可以是第一線圈N11及第二線圈N12並聯。兩個第一次級繞線組S1系分別為中心抽頭結構。當變壓器T1之第一初級繞線組N1接收到逆變電路16所傳來之過渡交流電能時，便將過渡交流電能以電磁耦合方式傳送至兩個第一次級繞線組S1，使兩個第一次級繞線組S1各自產生輸出交流電能。
磁性元件M之變壓器T2系具有第二初級繞線組N2及兩個第二次級繞線組S2。第二初級繞線組N2之兩出線端分別於諧振電路17電連接，且第一初級繞線組N1與第二初級繞線組N2為並聯連接，此外，第二初級繞線組N2實際上系由第三線圈N21及第四線圈N22(如第2圖所示)串聯連接而構成，但不局限於串聯，也可以是第一線圈N21及第二線圈N22並聯。兩個第二次級繞線組S2系分別為中心抽頭結構。當變壓器T2之第二初級繞線組N2接收到逆變電路16所傳來之過渡交流電能時，便將過渡交流電能以電磁耦合方式傳送至兩個第二次級繞線組S2，使兩個第二次級繞線組S2各自產生輸出交流電能。
於一些實施例中，變壓器T1及變壓器T2系為PCB變壓器，即變壓器T1之第一初級繞線組N1及兩個第一次級繞線組S1及變壓器T2之第二初級繞線組N2及兩個第二次級繞線組S2可分別由PCB線圈所構成然不以此為限，於其它實施例中，變壓器T1之第一初級繞線組N1及兩個第一次級繞線組S1及變壓器T2之第二初級繞線組N2及兩個第二次級繞線組S2可分別由導電線所構成。另外，於其它實施例中，由於第一初級繞線組N1與第二初級繞線組N2系為並聯連接，故第一初級繞線組N1與第二初級繞線組N2並聯之後的線圈匝數可為奇數，例如5，但不以此為限，亦可為偶數。另外，諧振電容Cr系和並聯連接的第一初級繞線組N1和第二初級繞線組N2相串聯。
整流電路18的個數系與磁性元件M所包含的次級繞線組(第一次級繞線組S1與第二次級繞線組S2)的個數相對應，因此如第1圖所示，轉換電路14系包含四個整流電路18，每一整流電路18系與對應之次級繞線組電連接，用以將對應之次級繞線組所產生之輸出交流電能進行整流，以產生直流電能。
輸出濾波電路19之個數系與整流電路18之個數相對應，因此如第1圖所示，轉換電路14系包含四個輸出濾波電路19，每一輸出濾波電路19之輸入端系各自電連接於對應之整流電路18之輸出端，每一輸出濾波電路19之輸出端系與其它所有的輸出濾波電路19之輸出端並聯連接，進而與正輸出端12及負輸出端13電連接，每一輸出濾波電路19系對整流電路18所產生之直流電能進行濾波，而因複數個輸出濾波電路19之輸出端系並聯連接，故負載Load所接收之輸出電能實際上系等於複數個輸出濾波電路19所輸出之濾波後之直流電能的迭加。
於一些實施例中，為了實現變壓器T1與變壓器T2之均流，故變壓器T1之第一初級繞線組N1的線圈匝數系等於變壓器T2之第二初級繞線組N2的線圈匝數，而變壓器T1之兩個第一次級繞線組S1與變壓器T2之兩個第二次級繞線組S2彼此間的線圈匝數亦相等。
以下將針對磁性元件M的細部結構再進行說明。請再參閱第2圖，於上述實施例中，磁性元件M包含磁芯、第一初級繞線組N1、兩個第一次級繞線組S1、第二初級繞線組N2以及兩個第二次級繞線組S2。磁芯系包含上磁芯部M11、下磁芯部M12及共用上磁芯部M11與下磁芯部M12之四個磁芯柱M13(為了方便說明，將以第一磁芯柱、第二磁芯柱、第三磁芯柱以及第四磁芯柱來指代四個磁芯柱而出現於下述部分內容中)。於本實施例中，四個磁芯柱M13系錯位地設置於上磁芯部M11與下磁芯部M12之間，故實際上四個磁芯柱M13並不位在同一直線上，此外，每一磁芯柱M13實際上系由上柱M130及下柱M131所構成，上柱M130系由上磁芯部M11之類矩形的第一設置面上向下垂直延伸，且四個磁芯柱M13之四個上柱M130實際上可位於上磁芯部M11之第一設置面的四個角落。下柱M131系由下磁芯部M12中與上磁芯部M11之第一設置面面對面之類矩形的第二設置面向上垂直延伸，且每一下柱M131的位置系與上柱M130的位置相對應，故四個磁芯柱M13之下柱M131系位於下磁芯部M12之第二設置面的四個角落。
第一初級繞線組N1系纏繞於磁芯的任兩個磁芯柱M13(例如第一磁芯柱及第二磁芯柱)上，故被第一初級繞線組N1纏繞的兩個磁芯柱M13將與上磁芯部M11與下磁芯部M12形成第一閉合磁路。第二初級繞線組N2系纏繞於剩餘的兩個磁芯柱M13 (例如第三磁芯柱及第四磁芯柱) 上，故被第二初級繞線組N2纏繞的磁芯柱M13將與上磁芯部M11與下磁芯部M12形成第二閉合磁路。此外，第一初級繞線組N1及第二初級繞線組N2分別纏繞於磁芯的對應兩個磁芯柱M13上時並不會有彼此直接相連接而形成串聯之關係，換言之，即不會發生第一初級繞線組N1的任意一出線端僅與第二初級繞線組N2的任意一個出線端相連接的情況。第一初級繞線組N1及第二初級繞線組N2系分別獨立地接收逆變電路16所傳來之過渡交流電能。
兩個第一次級繞線組S1系各自纏繞對應的磁芯柱M13上(例如其中之一第一次級繞線組S1系纏繞於第一磁芯柱上，另一第一次級繞線組S1則纏繞於第二磁芯柱上)，兩個第二次級繞線組S2亦各自纏繞對應的剩餘磁芯柱M13上(例如其中之一第二次級繞線組S2系纏繞於第三磁芯柱上，另一第二次級繞線組S2則纏繞於第四磁芯柱上)。另外，請參閱第3(a)圖及第3(b)圖，其中第3(a)圖系為第2圖所示之磁性元件在任意兩相鄰的磁芯柱上的交流磁通方向系為相反時，在上磁芯部或下磁芯部發生交流磁通抵消的交流磁通波形圖；第3(b)圖則是對比於第3(a)圖而示範性地顯示本案之磁性元件若任意兩相鄰的磁芯柱上的交流磁通方向系為相同時， 在上磁芯部或下磁芯部沒有發生交流磁通抵消的交流磁通波形圖。於本實施例中，第一初級繞線組N1的外加伏秒決定了第一閉合磁路裡的磁芯柱內的交流磁通，及第二初級繞線組N2的外加伏秒決定了第二閉合磁路裡的磁芯柱內的交流磁通，第一初級繞線組N1和第二初級繞線組N2的繞制方式系使得任意兩相鄰的磁芯柱M13上的交流磁通方向系為相反(即四個磁芯柱M13中位於一條對角線上之兩個磁芯柱M13的交流磁通方向系朝第一方向，位於另一條對角線上之另外兩個磁芯柱M13的交流磁通方向系朝第二方向，且第一方向系相反於第二方向，即如標示於第2圖之下磁芯部M12上的箭頭所示)，故於上磁芯部M11上的交流磁通將可抵消及於下磁芯部M12上的交流磁通也可抵消，使得上磁芯部M11及下磁芯部M12的交流磁通可減少。即如第3(a)圖所示，當任一磁芯柱M13(為了方便解釋，於第3(a)圖、第3(b)圖中暫時稱其中之一磁芯柱M13為A磁芯柱)與其相鄰的磁芯柱M13(為了方便解釋，第3(a)圖、第3(b)圖示暫時稱與A磁芯柱鄰之磁芯柱M13為B磁芯柱以及C磁芯柱) 的交流磁通方向系為相反時，則由第3(a)圖可得知，本發明上磁芯部M11上的磁通及於下磁芯部M12上的交流磁通將可抵消，獲得上磁芯部M11和下磁芯部M12的磁芯損耗減少的好處。因此相較於第3(b)圖所示之若A磁芯柱與為B磁芯柱以及C磁芯柱的交流磁通方向為相同，使得上磁芯部M11上的磁通及於下磁芯部M12上的交流磁通將為迭加而非相互抵消， 無法獲得上磁芯部M11和下磁芯部M12的磁芯損耗減少的好處。本實施例藉由任意兩相鄰的磁芯柱M13上的交流磁通方向系為相反確實可使得上磁芯部M11及下磁芯部M12的交流磁通減少。結果第一閉合磁路裡的單個磁芯柱內的交流磁通峰峰值與第二閉合磁路裡的單個磁芯柱內的交流磁通峰峰值之和，大於上磁芯部M11內的交流磁通峰峰值，也大於下磁芯部M12內的交流磁通峰峰值， 使得上磁芯部M11和下磁芯部M12的磁芯損耗減少。更甚者，第一初級繞線組N1、兩個第一次級繞線組S1與磁芯系構成變壓器T1，第二初級繞線組N2、兩個第二次級繞線組S2與磁芯則構成變壓器T2。
於上述實施例中，變壓器T1之第一初級繞線組N1及變壓器T2之第二初級繞線組N2實際上系由PCB線圈20所構成，且PCB線圈20系包含複數個第一貫穿孔21，每一第一貫穿孔21的設置位置系與對應的磁芯柱M13相對應，每一第一貫穿孔21可供對應的磁芯柱M13穿設。另外，變壓器T1之兩個第一次級繞線組S1及變壓器T2之兩個第二次級繞線組S2實際上系由PCB線圈22所構成，PCB線圈22系包含複數個第二貫穿孔23，每一第二貫穿孔23的設置位置系與對應的磁芯柱M13相對應，每一第二貫穿孔23可供對應的磁芯柱M13穿設。
於本實施例中，由於電源轉換裝置1在進行將輸入電能轉換為輸出電能之運作時，實際上系利用轉換電路14中之變壓器T1及T2來進行部分電能轉換運作，又當變壓器T1之第一初級繞線組N1與變壓器T2之第二初級繞線組N2之間的感量誤差符合下列式子，即： |Lm1-Lm2|/(Lm1+Lm2)＜=30%； 則可使變壓器T1、T2所產生的磁化電流差異及磁化電流損耗差異在可控範圍內，其中Lm1為第一初級繞線組N1之感量，Lm2為第二初級繞線組N2之感量，如此一來，每個變壓器T1、T2的承受功率不但可減半，變壓器T1、T2之第一初級繞線組N1、第二初級繞線組N2、第一次級繞線組S1及第二次級繞線組S2中的線圈的寬度及厚度亦都被控制在合理的範圍內， 故有效地減小了第一初級繞線組N1、第二初級繞線組N2、第一次級繞線組S1及第二次級繞線組S2的寄生電阻和熱阻。另外，由於本案之磁性元件M中兩個磁芯柱M13與上磁芯部M11與下磁芯部M12的搭配實際上系構成類似於U型磁芯的結構，因此包含四個磁芯柱M13之磁芯可視為由複數個U型磁芯組合而成，因此當纏繞在本案之磁性元件M的繞線組為PCB線圈時，PCB線圈的封裝(foot print)尺寸可減小。另外，因本案之磁性元件M可視為由複數個U型磁芯組合，故磁性元件M上的繞線組的散熱效果亦較佳。更甚者，由於本案之磁性元件M之磁芯可視為由複數個U型磁芯共用上磁芯部M11及共用下磁芯部M12而成，故相較於使用複數個獨立而未組合的U型磁芯，本案之磁性元件M之上磁芯部M11和下磁芯部M12的截面積增大，上磁芯部M11和下磁芯部M12中的交流磁密下降，故可減少上磁芯部M11和下磁芯部M12的損耗，使電源轉換裝置1的效率提升。更甚者，由於本案之磁性元件M之磁芯之任意兩相鄰的磁芯柱M13上的交流磁通方向系為相反，因此可使上磁芯部M11和下磁芯部M12上的交流磁通密度大小進一步下降，如此一來可進一步減少上磁芯部M11和下磁芯部M12的磁芯損耗，使得電源轉換裝置1的效率再次提升。
請參閱第4圖並配合第2圖，其中第4圖系為本案第二較佳實施例之電源轉換裝置的電路結構示意圖。如第4圖所示，本實施例之電源轉換裝置2的電路架構系相似於第1圖所示之電源轉換裝置1，故於此僅以相同符號進行標示來代表電路的結構與作動系相似，唯相較於第1圖所示之電源轉換裝置1之諧振電路17系包含諧振電容Cr及單一的諧振電感Lr，本實施例之電源轉換裝置2之諧振電路17系改為包含諧振電容Cr及間接地串聯連接之兩個諧振電感Lr1、Lr2 (間接地串聯即兩個諧振電感Lr1、Lr2之間系存在其它串聯連接之元件)，且該兩個諧振電感Lr1、Lr2可以共用上磁芯部和下磁芯部。兩個諧振電感Lr1、Lr2可同樣利用第2圖所示之磁芯而構成磁性元件，即包含第2圖所示之磁芯、諧振電感Lr1所包含的第一繞線組以及諧振電感Lr2所包含的第二繞線組。由磁芯、諧振電感Lr1所包含的第一繞線組以及諧振電感Lr2所包含的第二繞線組所構成的磁性元件在結構上實相似於第2圖所示之磁性元件M，差別僅在於由於第2圖所示之磁性元件M系構成兩個變壓器T1、T2，故需有PCB線圈22來構成變壓器T1之兩個第一次級繞線組S1及變壓器T2之兩個第二次級繞線組S2，而此實施例之由磁芯、諧振電感Lr1所包含的第一繞線組以及諧振電感Lr2所包含的第二繞線組所構成的磁性元件則僅需有類似於第2圖所示之PCB線圈20來構成諧振電感Lr1所包含的第一繞線組以及諧振電感Lr2所包含的第二繞線組，並無須具有PCB線圈22。
諧振電感Lr1之第一繞線組系纏繞於磁芯的任兩個磁芯柱M13(例如第一磁芯柱及第二磁芯柱)上，故被諧振電感Lr1之第一繞線組纏繞的兩個磁芯柱M13將與上磁芯部M11部與下磁芯部M12形成第一閉合磁路，諧振電感Lr2之第二繞線組系纏繞于其餘的兩個磁芯柱M13上(例如第三磁芯柱及第四磁芯柱)，故被諧振電感Lr2之第二繞線組纏繞的兩個磁芯柱M13將與上磁芯部M11與下磁芯部M12形成第二閉合磁路。此外，諧振電感Lr1之第一繞線組及諧振電感Lr2之第二繞線組在纏繞於磁芯上的對應兩個磁芯柱M13上時並不會有直接相連接而形成串聯之關係。另外，於本實施例中，諧振電感Lr1之第一繞線組和諧振電感Lr2之第二繞線組纏繞於磁芯的磁芯柱M13上的繞制方式系使得任意兩相鄰的磁芯柱M13上的交流磁通方向系為相反。更甚者，上述由被諧振電感Lr1之第一繞線組纏繞的兩個磁芯柱M13、上磁芯部M11部及下磁芯部M12所形成之第一閉合磁路裡的單個磁芯柱內的交流磁通峰峰值，與上述由被諧振電感Lr2之第二繞線組纏繞的兩個磁芯柱M13、上磁芯部M11及下磁芯部M12所形成之第二閉合磁路裡的單個磁芯柱內的交流磁通峰峰值之和，大於上磁芯部M11內的交流磁通峰峰值，也大於下磁芯部M12內的交流磁通峰峰值。
當然，諧振電路17並不局限於如第4圖所示為LLC諧振電路，於一些實施例中，如第5圖所示，電源轉換裝置3之諧振電路17亦可為LCC諧振電路，換言之，即諧振電路17除了包含諧振電容Cr及彼此耦合的兩個諧振電感Lr1、Lr2外，更包含另一諧振電容Cr2，其中諧振電容Cr2系跨接於第一初級繞線組N1之兩個出線端之間，亦跨接於第二初級繞線組N2之兩個出線端之間。
請參閱第6圖並搭配第2圖，其系為本案第四較佳實施例之電源轉換裝置的電路結構示意圖。如第6圖所示，本實施例之電源轉換裝置4可為但不限於直流/直流轉換器，用以將輸入電能轉換為輸出電能，以提供給負載Load使用，且包含正輸入端40、負輸入端41、正輸出端42、負輸出端43、兩個轉換電路44、44’。電源轉換裝置4系經由正輸入端40及負輸入端41接收輸入電能，並進行轉換後於正輸出端42及負輸出端43輸出輸出電能。
兩個轉換電路44、44’的電路結構系相同，且屬於諧振型轉換電路，而以下僅說明其中之一轉換電路44的電路結構及作動。於本實施例中，轉換電路44、44’可分別為但不限於諧振型轉換電路，且轉換電路44之輸入端系與轉換電路44’之輸入端串聯連接並電連接於正輸入端40及負輸入端41之間，轉換電路44之輸出端系與另一轉換電路44’之輸出端並聯連接並電連接於正輸出端42及負輸出端43之間，轉換電路44、44’系分別用以轉換輸入電能，使電源轉換裝置4藉由兩個轉換電路44、44’而輸出輸出電能至負載Load，且轉換電路44包含輸入濾波電路45、逆變電路46(或稱開關切換電路)、諧振電路47、變壓器T1、複數個整流電路48及複數個輸出濾波電路49。轉換電路44’則包含輸入濾波電路45’、逆變電路46’ (或稱開關切換電路)、諧振電路47’、變壓器T2、複數個整流電路48’及複數個輸出濾波電路49’。
輸入濾波電路45系電連接於正輸入端40及負輸入端41之間，用以對輸入電能進行濾波。於一些實施例中，輸入濾波電路45可包含串聯連接之兩個輸入電容。
逆變電路46系電連接於輸入濾波電路45之輸出端，用以將濾波後之輸入電能轉換為過渡交流電能。於一些實施例中，逆變電路46可包含串聯連接之兩個開關元件，兩個開關元件系構成半橋式電路結構。
諧振電路47系電連接於輸入濾波電路45之輸出端及逆變電路46之輸出端。於一些實施例中，諧振電路47可由串聯連接之諧振電容Cr及諧振電感Lr所構成。
變壓器T1系具有第一初級繞線組N1及兩個第一次級繞線組S1。第一初級繞線組N1之兩出線端分別與諧振電路47電連接，且第一初級繞線組N1實際上系由兩個線圈串聯連接而構成，但不局限於串聯，也可以是並聯。兩個第一次級繞線組S1系分別為中心抽頭結構。當變壓器T1之第一初級繞線組N1接收到逆變電路46所傳來之過渡交流電能時，便將過渡交流電能以電磁耦合方式傳送至兩個第一次級繞線組S1，使兩個第一次級繞線組S1各自產生輸出交流電能。同樣地，變壓器T2具有第二初級繞線組N2及兩個第二次級繞線組S2，然由於變壓器T2之結構及作動相同於變壓器T1，於此不再贅述。
整流電路48的個數系與變壓器T1所包含的次級繞線組S1的個數相對應，因此如第1圖所示，轉換電路44系包含兩個整流電路48，每一整流電路48系與對應之第一次級繞線組S1電連接，用以將對應之第一次級繞線組S1所產生之輸出交流電能進行整流，以產生直流電能。
輸出濾波電路49之個數系與整流電路48之個數相對應，因此如第1圖所示，轉換電路44系包含兩個輸出濾波電路49，每一輸出濾波電路49之輸入端系各自電連接於對應之整流電路48之輸出端，每一輸出濾波電路49之輸出端系與其它所有的輸出濾波電路49之輸出端並聯連接，進而與正輸出端42及負輸出端43電連接，每一輸出濾波電路49系對整流電路48所產生之直流電能進行濾波。
請再搭配第2圖，於本實施例中，兩個轉換電路44、44’之兩個變壓器T1、T2同樣可利用第2圖所示之磁芯而組成類似於第1圖及第2圖所示之磁性元件，亦即其中之一轉換電路44之變壓器T1之第一初級繞線組N1系纏繞於第2圖所示之磁芯的任兩個磁芯柱M13(例如第一磁芯柱及第二磁芯柱)上，故被其中之一轉換電路44之變壓器T1之第一初級繞線組N1纏繞的磁芯柱M1將與上磁芯部M11部與下磁芯部M12形成第一閉合磁路，另一轉換電路44’之變壓器T2之第二初級繞線組N2則纏繞于其餘的兩個磁芯柱M13上(例如第三磁芯柱及第四磁芯柱)，故被另一轉換電路44’之變壓器T2之第二初級繞線組N2纏繞的磁芯柱M13將與上磁芯部M11與下磁芯部M12形成第二閉合磁路。
另外，其中之一轉換電路44之變壓器T1之兩個第一次級繞線組S1系各自纏繞對應的磁芯柱M13上(例如其中之一第一次級繞線組S1系纏繞於第一磁芯柱上，另一第一次級繞線組S1則纏繞於第二磁芯柱上)，另一轉換電路44’之變壓器T2之兩個第二次級繞線組S2亦各自纏繞對應的剩餘磁芯柱M13上(例如其中之一第二次級繞線組S2系纏繞於第三磁芯柱上，另一第二次級繞線組S2則纏繞於第四磁芯柱上)。另外，於本實施例中，轉換電路44之變壓器T1之第一初級繞線組N1的繞制方式及轉換電路44之變壓器T2之第一初級繞線組N2的繞制方式將使得任意兩相鄰的磁芯柱M13上的交流磁通方向系為相反，或錯相180∘。
於上述實施例中，兩個轉換電路44、44’的輸入端可串聯連接，且兩個轉換電路44、44’之逆變電路46、46’可為同相位之逆變電路，但不以此為限，兩個轉換電路44、44’ 之逆變電路46、46’亦可為錯相180∘之逆變電路。當兩個轉換電路44、44’ 為同相位時，兩個轉換電路44、44’之兩個變壓器T1、T2之初級繞線組N1、N2的繞制方式將使得任意兩相鄰的磁芯柱M13上的交流磁通方向系為相反，使得上磁芯部M11及下磁芯部M12的交流磁通可抵銷而減少。而當兩個轉換電路44、44’之為錯相180∘時，兩個轉換電路44、44’之兩個變壓器T1、T2之初級繞線組N1、N2的繞制方式將使得任意兩相鄰的磁芯柱M13上的交流磁通方向錯相180∘，使得上磁芯部M11及下磁芯部M12的交流磁通可分別抵銷而減少。結果，第一閉合磁路裡的單個磁芯柱內的交流磁通峰峰值，與第二閉合磁路裡的單個磁芯柱內的交流磁通峰峰值之和，大於上磁芯部M11內的交流磁通峰峰值，也大於下磁芯部M12內的交流磁通峰峰值。
於一些實施例中，為了獲得更好的EMI性能，轉換電路44之逆變電路46之橋臂中的上開關與轉換電路44’之逆變電路46’之橋臂中的上開關係錯相180∘，使得轉換電路44之逆變電路46之橋臂中點電壓對負輸入端41的電壓VA，和轉換電路44’之逆變電路46’之橋臂中點電壓對負輸入端41的電壓VB相比，電位跳變方向相反或錯相180∘(如第7圖所示)。結果逆變電路46之橋臂中點電壓透過與之相連的變壓器T1的初級次級寄生電容Cps形成的共模電流ips，和逆變電路46’之橋臂中點電壓透過與之相連的變壓器T2的初級次級寄生電容Cps’形成的共模電流ips’，方向相反或錯相180∘，共模雜訊抵消，故電源轉換裝置4可在無須額外增加EMI濾波器的情況下，直接利用兩個轉換電路44、44’ 之橋臂中的上開關係錯相180∘的控制方式而獲得更好的EMI性能，並達到生產成本減少之優勢。
這種共模抵消的概念，不僅可以適用於2個輸入串聯的變換器，也可以適用於2個輸入並聯的變換器， 具體如第8圖所示。因2個變換器輸入並聯，轉換電路44之逆變電路46之橋臂中點電壓對負輸入端41的電壓VA，和轉換電路44’之逆變電路46’之橋臂中點電壓對負輸入端41的電壓VB波形如第9圖所示；和第7圖的差異是，VA沒有Vin/2的直流電壓分量。VA和VB電位跳變方向相反或錯相180∘，VA透過與之相連的變壓器T1的初級次級寄生電容Cps形成的共模電流ips，和VB透過與之相連的變壓器T2的初級次級寄寄生電容Cps’形成的共模電流ips’，方向相反或錯相180∘，共模雜訊抵消。
當然，上述兩個轉換電路44、44’並不局限於諧振型轉換電路的電路架構，於其它實施例中，兩個轉換電路可分別為一PWM型變換器電路。
請參閱第10圖，其系為本案第六較佳實施例之電源轉換裝置的電路結構示意圖。如第10圖所示，本實施例之電源轉換裝置5的電路架構系相似於第6圖所示之電源轉換裝置4的電路架構，故於此僅以相同符號進行標示來代表電路的結構與作動系相似，而不再贅述。本實施例之電源轉換裝置5與第6圖所示之電源轉換裝置4之相異處僅在於本實施例之電源轉換裝置5之兩個轉換電路44、44’之兩個諧振電路47、47’中的兩個諧振電感Lr系彼此共用上磁芯部和下磁芯部，且兩個諧振電感Lr實際上可同樣利用第2圖所示之磁芯而構成磁性元件，即包含磁芯、諧振電路47之諧振電感Lr所包含的第一繞線組以及諧振電路47’之諧振電感Lr所包含的第二繞線組。
諧振電路47之諧振電感Lr之第一繞線組系纏繞於磁芯的任兩個磁芯柱M13(例如第一磁芯柱及第二磁芯柱)上，故被諧振電路47之諧振電感Lr之第一繞線組纏繞的磁芯柱M13將與上磁芯部M11部與下磁芯部M12形成第一閉合磁路，諧振電路47’之諧振電感Lr之第二繞線組系纏繞于其餘的兩個磁芯柱M13上(例如第三磁芯柱及第四磁芯柱)，故被諧振電路47'之諧振電感Lr之第二繞線組纏繞的磁芯柱M13將與上磁芯部M11與下磁芯部M12形成第二閉合磁路。另外，於本實施例中，諧振電路47之諧振電感Lr之第一繞線組和諧振電路47’之諧振電感Lr之第二繞線組的纏繞於磁芯的磁芯柱M13上的繞制方式系使得任意兩相鄰的磁芯柱M13上的交流磁通方向系為相反或錯相180∘。更甚者，第一閉合磁路裡的單個磁芯柱內的交流磁通峰峰值，與第二閉合磁路裡的單個磁芯柱內的交流磁通峰峰值之和，大於上磁芯部M11內的交流磁通峰峰值，也大於下磁芯部M12內的交流磁通峰峰值。
請參閱第11圖，其系為本案第七較佳實施例之電源轉換裝置的電路結構示意圖。如第11圖所示，本實施例之電源轉換裝置6的電路架構系相似於第6圖所示之電源轉換裝置4，故於此僅以相同符號進行標示來代表電路的結構與作動系相似，而不再贅述。唯相較於第6圖所示之電源轉換裝置4之每一轉換電路44、44’之逆變電路46、46’的電路結構為由兩個開關元件串聯所構成之半橋電路架構，本實施例之電源轉換裝置6之每一轉換電路44’、44’之逆變電路46、46’的電路結構系改為由串聯連接之四個開關元件所構成之半橋三電平電路架構。
由上可知，可利用本案之磁性元件的概念而形成兩個磁性元件，例如形成兩個變壓器或兩個電感，更甚者，當利用上述的概念而使磁性元件形成兩個的電感時，構成兩個電感之磁性元件亦可應用於其它適用之電源轉換裝置中，舉例而言，如第12圖所示，當電源轉換裝置7包含兩個轉換電路(為了方便說明，將以第一轉換電路及第二轉換電路來指代電源轉換裝置7之兩個轉換電路而出現於下述部分內容中)，且第一轉換電路系包含具有升壓電感Lb之升壓電路，而第二轉換電路系包含具有升壓電感Lb2之升壓電路，則兩個轉換電路之兩個升壓電感可利用本案之磁性元件的概念來達成，然於此不再重複描述該磁性元件之架構。而在第12圖所示之實施例中，第一轉換電路及第二轉換電路之輸入端系為並聯，且第一轉換電路及第二轉換電路可為同相位，亦可錯相180∘。
於上述實施例中，第一轉換電路系包含升壓電感Lb及半橋開關電路70，第二轉換電路系包含升壓電感Lb2及半橋開關電路71。而第一轉換電路之升壓電感Lb之一端系接收輸入電能，第一轉換電路之升壓電感Lb之另一端系與半橋開關電路70電連接，第二轉換電路之升壓電感Lb2之一端系接收輸入電能，第二轉換電路之升壓電感Lb2之另一端系與半橋開關電路71電連接。再請參閱第13圖，其系為第12圖所示之第一轉換電路之升壓電感與開關電路電連接之端點上的波形、第二轉換電路之升壓電感與開關電路電連接之端點上的波形、第一轉換電路之升壓電感的繞線組所纏繞之磁芯柱的磁通波形、第二轉換電路之升壓電感的繞線組所纏繞之磁芯柱的磁通波形及磁芯部(上磁芯部或下磁芯部)之磁通波形示意圖。由第13圖所示可知，當第一轉換電路之升壓電感L與開關電路70電連接之端點上的電壓VA與第二轉換電路之升壓電感L2與開關電路71電連接之端點上的電壓VB系錯相180∘時，本實施例之電源轉換裝置7系使第一轉換電路之升壓電感L的繞線組所纏繞之磁芯柱的磁通與第二轉換電路之升壓電感L2的繞線組所纏繞之磁芯柱的磁通錯相180∘，如此一來，可使得上磁芯部M11及下磁芯部M12的磁通可分別抵銷而減少，進而減少磁芯的損耗。於其它實施例中，上述第一轉換電路亦可改為包含具有降壓電感之降壓電路，而第二轉換電路亦改為包含具有降壓電感之降壓電路。
當然，如第14圖所示，當電源轉換裝置8包含第一轉換電路及第二轉換電路，且第一轉換電路為具有電感Lb之圖騰柱功率因數校正(Totem pole PFC)電路架構，第二轉換電路同樣為具有電感Lb2之圖騰柱功率因數校正(Totem pole PFC)電路架構時，則第一轉換電路之電感Lb及第二轉換電路之電感Lb2同樣可利用本案之磁性元件的概念來達成，然於此不再重複描述該磁性元件之架構。而在第14圖所示之實施例中，第一轉換電路之輸入端及第二轉換電路之輸入端系為並聯連接，此外，第一轉換電路及第二轉換電路更可為同相位，但不以此為限，亦可錯相180∘。另外，第一轉換電路系包含電感Lb、半橋開關電路80及半橋開關電路82，第二轉換電路系包含電感Lb2、半橋開關電路81及半橋開關電路82。
綜上所述，本案系提供一種磁性元件及其適用之電源轉換裝置，其中電源轉換裝置在進行將輸入電能轉換為輸出電能之運作時，系利用轉換電路中之兩個初級繞組為並聯之變壓器及來進行， 變壓器的次級繞組透過整流橋在輸出端並聯。因本案之電源轉換裝置系將兩個變壓器之初級繞組圈數相等， 將兩個變壓器之次級繞組圈數也相等， 且並聯初級繞線組之間的感量誤差控制在符合|Lm1-Lm2|/(Lm1+Lm2)＜=30%範圍內，故每個變壓器的承受功率可減半，每個變壓器產生的磁化電流差異及磁化電流損耗差異在可控範圍內。如此一來，兩個變壓器中的繞線組的線圈的寬度及厚度都可被控制在合理的範圍內， 故有效地減小了兩個變壓器中的繞線組的寄生電阻和熱阻。另外，由於本案之磁性元件中兩個磁芯柱與上磁芯部與下磁芯部的搭配實際上系構成類似於U型磁芯的結構，因此包含四個磁芯柱之磁芯可視為由複數個U型磁芯組合而成，因此當纏繞在本案之磁性元件的繞線組為PCB線圈時，PCB線圈的封裝尺寸可減小。另外，因本案之磁性元件可視為由複數個U型磁芯組合，故磁性元件上的繞線組的散熱效果亦較佳。更甚者，由於本案之磁性元件之磁芯可視為由複數個U型磁芯共用上磁芯部及共用下磁芯部而成，故相較於使用使用複數個獨立而未組合的U型磁芯，本案之上磁芯部和下磁芯部的截面積增大，上磁芯部和下磁芯部中的交流磁通亦下降，故可減少上磁芯部和下磁芯部的損耗，使本案之電源轉換裝置的效率提升。更甚者，由於本案之磁芯之任意兩相鄰的磁芯柱上的交流磁通方向系為相反(或錯相180∘)，因此可使上磁芯部和下磁芯部的交流磁通大小進一步下降，如此一來可進一步減少上磁芯部和下磁芯部損耗，使得本案之電源轉換裝置的效率再次提升。
1、2、3、4、5、6、7、8‧‧‧電源轉換裝置10、40‧‧‧正輸入端11、41‧‧‧負輸入端Load‧‧‧負載12、42‧‧‧正輸出端13、43‧‧‧負輸出端14、44、44’‧‧‧轉換電路15、45、45’‧‧‧輸入濾波電路16、46、46’‧‧‧逆變電路17、47、47’、17’‧‧‧諧振電路18‧‧‧整流電路19‧‧‧輸出濾波電路20、22‧‧‧PCB線圈21‧‧‧第一貫穿孔23‧‧‧第二貫穿孔70、71、80、81、82‧‧‧半橋開關電路T1、T2‧‧‧變壓器M‧‧‧磁性元件Cr、Cr2‧‧‧諧振電容Lr、Lr1、Lr2‧‧‧諧振電感N1‧‧‧第一初級繞線組N11‧‧‧第一線圈N12‧‧‧第二線圈S1‧‧‧第一次級繞線組N2‧‧‧第二初級繞線組S2‧‧‧第二次級繞線組N21‧‧‧第三線圈N22‧‧‧第四線圈M11‧‧‧上磁芯部M12‧‧‧下磁芯部M13‧‧‧磁芯柱M130‧‧‧上柱M131‧‧‧下柱Lb、Lb1‧‧‧升壓電感Load‧‧‧負載Cps、Cps’‧‧‧初級次級寄生電容ips、ips’‧‧‧共模電流VA、VB‧‧‧電壓
第1圖系為本案第一較佳實施例之電源轉換裝置的電路結構示意圖。 第2圖系為第1圖所示之磁性元件的分解結構示意圖。 第3(a)圖系為第2圖所示之磁性元件在任意兩相鄰的磁芯柱上的交流磁通方向系為相反時，在上磁芯部或下磁芯部發生交流磁通抵消的交流磁通波形圖。 第3(b)圖系對比於第3(a)圖而示範性地顯示本案之磁性元件若任意兩相鄰的磁芯柱上的交流磁通方向系為相同時， 在上磁芯部或下磁芯部沒有發生交流磁通抵消的交流磁通波形圖。 第4圖系為本案第二較佳實施例之電源轉換裝置的電路結構示意圖。 第5圖系為本案第三較佳實施例之電源轉換裝置的電路結構示意圖。 第6圖系為本案第四較佳實施例之電源轉換裝置的電路結構示意圖。 第7圖系為第6圖所示之其中之一轉換電路之逆變電路之橋臂中點電壓對負輸入端的電壓及另一轉換電路之逆變電路之橋臂中點電壓對負輸入端的電壓的波形圖。 第8圖系為本案第五較佳實施例之電源轉換裝置的電路結構示意圖。 第9圖系為第8圖所示之其中之一轉換電路之逆變電路之橋臂中點電壓對負輸入端的電壓及另一轉換電路之逆變電路之橋臂中點電壓對負輸入端的電壓的波形圖。 第10圖系為本案第六較佳實施例之電源轉換裝置的電路結構示意圖。 第11圖系為本案第七較佳實施例之電源轉換裝置的電路結構示意圖。 第12圖系為本案第八較佳實施例之電源轉換裝置的電路結構示意圖。 第13圖系為第12圖所示之第一轉換電路之升壓電感與開關電路電連接之端點上的波形、第二轉換電路之升壓電感與開關電路電連接之端點上的波形、第一轉換電路之升壓電感的繞線組所纏繞之磁芯柱的磁通波形、第二轉換電路之升壓電感的繞線組所纏繞之磁芯柱的磁通波形及磁芯部(上磁芯部或下磁芯部)之磁通波形示意圖。 第14圖系為本案第九較佳實施例之電源轉換裝置的電路結構示意圖。
20、22‧‧‧PCB線圈
21‧‧‧第一貫穿孔
23‧‧‧第二貫穿孔
M‧‧‧磁性元件
N1‧‧‧第一初級繞線組
N11‧‧‧第一線圈
N12‧‧‧第二線圈
S1‧‧‧第一次級繞線組
N2‧‧‧第二初級繞線組
S2‧‧‧第二次級繞線組
N21‧‧‧第三線圈
N22‧‧‧第四線圈
M11‧‧‧上磁芯部
M12‧‧‧下磁芯部
M13‧‧‧磁芯柱
M130‧‧‧上柱
M131‧‧‧下柱

Claims (20)

  1. 一種電源轉換裝置，系包含：一第一轉換電路，系包含一第一變壓器；以及一第二轉換電路，該第二轉換電路之一輸入端系與該第一轉換電路之一輸入端串聯連接，該第二轉換電路之一輸出端系與該第一轉換電路之一輸出端並聯連接，且該第二轉換電路包含一第二變壓器；其中該第一變壓器及該第二變壓器系由一第一磁性元件所構成，該第一磁性元件系包含：一第一磁芯，系包含一第一上磁芯部、一第一下磁芯部及四個第一磁芯柱，該四個第一磁芯柱系共用該第一上磁芯部及該第一下磁芯部，且錯位地設置於該第一上磁芯部及該第一下磁芯部之間，且每一該第一磁芯柱系供該第一變壓器之一次級繞線組或該第二變壓器之一次級繞線組纏繞；該第一變壓器之一第一初級繞線組，系纏繞於四個該第一磁芯柱中之任意兩個該第一磁芯柱上，使供該第一初級繞線組所纏繞之兩個該第一磁芯柱與該第一上磁芯部及該第一下磁芯部之間形成一第一閉合磁路；以及該第二變壓器之一第二初級繞線組，系纏繞於四個該第一磁芯柱中之其餘兩個該第一磁芯柱上，使供該第二初級繞線組所纏繞之兩個該第一磁芯柱與該第一上磁芯部及該第一下磁芯部之間形成一第二閉合磁路；其中該第一閉合磁路裡的單個該第一磁芯柱內的交流磁通峰峰值與該第二閉合磁路裡的單個該第一磁芯柱內的交流磁通峰峰值之 和，大於該第一上磁芯部內的交流磁通峰峰值，也大於該第一下磁芯部內的交流磁通峰峰值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電源轉換裝置，其中該第一轉換電路及該第二轉換電路系為同相位開關切換電路。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之電源轉換裝置，其中任意兩相鄰的該磁芯柱上的交流磁通方向系相反。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電源轉換裝置，其中該第一轉換電路及該第二轉換電路系為錯相180°開關切換電路。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之電源轉換裝置，其中任意兩相鄰的該磁芯柱上的交流磁通方向系錯相180°。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電源轉換裝置，其中該第一轉換電路及該第二轉換電路系分別為諧振型轉換電路。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之電源轉換裝置，其中該第一轉換電路更包含一第一諧振電感，該第二轉換電路更包含一第二諧振電感，且該第一諧振電感及該第二諧振電感系由一第二磁性元件所構成，該第二磁性元件系包含：一第二磁芯，系包含一第二上磁芯部、一第二下磁芯部及四個第二磁芯柱，該四個第二磁芯柱系共用該第二上磁芯部及該第二下磁芯部，且錯位地設置於該第二上磁芯部及該第二下磁芯部之間；該第一諧振電感之一第一繞線組，系纏繞於四個該第二磁芯柱中之任意兩個該第二磁芯柱上，使供該第一繞線組所纏繞之兩個該第二磁芯柱與該第二上磁芯部及該第二下磁芯部之間形成一第三閉合磁路；以及 該第二諧振電感之一第二繞線組，系纏繞於四個該第二磁芯柱中之其餘兩個該第二磁芯柱上，使供該第二繞線組所纏繞之兩個該第二磁芯柱與該第二上磁芯部及該第二下磁芯部之間形成一第四閉合磁路；其中該第三閉合磁路裡的單個該第二磁芯柱內的交流磁通峰峰值與該第四閉合磁路裡的單個該第二磁芯柱內的交流磁通峰峰值之和，大於該第二上磁芯部內的交流磁通峰峰值，也大於該第二下磁芯部內的交流磁通峰峰值。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之電源轉換裝置，其中該第一轉換電路及該第二轉換電路系各自包含一輸入濾波電路及與該輸入濾波電路電連接之一逆變電路，且該逆變電路系包含構成半橋式電路結構之兩個開關元件。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之電源轉換裝置，參考於該電源轉換負輸入端，該第一轉換電路之半橋電路橋臂中點的電位跳變，和該第二轉換電路之半橋電路橋臂中點的電位跳變，方向相反，或錯相180°。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之電源轉換裝置，其中該第一轉換電路及該第二轉換電路系各自包含一輸入濾波電路及與該輸入濾波電路電連接之一逆變電路，且該逆變電路系包含構成半橋三電平電路架構之四個開關元件。
  11. 一種電源轉換裝置，系包含：一第一轉換電路，系包含一第一磁性元件，該第一磁性元件系包含一第一繞線組；以及 一第二轉換電路，該第二轉換電路之一輸入端系與該第一轉換電路之一輸入端並連連接，且該第二轉換電路系包含一第二磁性元件，該第二磁性元件系包含一第二繞線組；其中該第一磁性元件及該第二磁性元件系由一磁性元件所構成，該磁性元件系包含：一磁芯，系包含一上磁芯部、一下磁芯部及四個磁芯柱，該四個磁芯柱系共用該上磁芯部及該下磁芯部，且錯位地設置於該上磁芯部及該下磁芯部之間；該第一繞線組，系纏繞於四個該磁芯柱中之任意兩個該磁芯柱上，使供該第一繞線組所纏繞之兩個該磁芯柱與該上磁芯部及該下磁芯部之間形成一第一閉合磁路；以及該第二繞線組，系纏繞於四個該磁芯柱中之其餘兩個該磁芯柱上，使供該第二繞線組所纏繞之兩個該磁芯柱與該上磁芯部及該下磁芯部之間形成一第二閉合磁路；其中該第一閉合磁路裡的單個該磁芯柱內的交流磁通峰峰值與該第二閉合磁路裡的單個該磁芯柱內的交流磁通峰峰值之和，大於該上磁芯部內的交流磁通峰峰值，也大於該下磁芯部內的交流磁通峰峰值。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之電源轉換裝置，其中該第一轉換電路及該第二轉換電路系為同相位開關切換電路。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之電源轉換裝置，其中任意兩相鄰的該磁芯柱上的交流磁通方向系相反。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之電源轉換裝置，其中該第一轉換電路及該第二轉換電路系為錯相180°開關切換電路。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之電源轉換裝置，其中任意兩相鄰的該磁芯柱上的交流磁通方向系錯相180°。
  16. 如申請專利範圍第11項所述之電源轉換裝置，其中該第一磁性元件及該第二磁性元件分別為一電感。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之電源轉換裝置，其中該第一轉換電路及該第二轉換電路分別為一圖騰柱功率因數校正電路架構。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之電源轉換裝置，其中該第一轉換電路及該第二轉換電路分別包含具有一升壓電感之一升壓電路。
  19. 如申請專利範圍第11項所述之電源轉換裝置，其中該第一磁性元件及該第二磁性元件分別為一變壓器，且該第一繞線組及該第二繞線組系分別為對應之該變壓器之一初級繞線組。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之電源轉換裝置，其中該第一轉換電路及該第二轉換電路分別為一諧振型轉換電路。
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