[發明專利]電源轉換裝置

有效

• 申請號: 201710657656.4
• 申請日: 2017-08-03
• 公開（公告）號: CN109391156B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 金達;熊雅紅
• 申請（專利權）人: 臺達電子工業股份有限公司
• 主分類號: H02M3/338
• 分類號: H02M3/338;H02M3/335
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 王玉雙;李巖

本發明關于一種電源轉換裝置，包含：至少一諧振電路，包含至少一諧振電感及至少一諧振電容；一第一變壓器，包含與諧振電路電連接的一第一初級繞線組及至少一第一次級繞線組；以及一第二變壓器，包含與諧振電路電連接的一第二初級繞線組及至少一第二次級繞線組，其中第二初級繞線組的線圈匝數與第一初級繞線組的線圈匝數相同且滿足并聯連接，第二次級繞線組的線圈匝數與第一次級繞線組的線圈匝數彼此相同；其中第一初級繞線組及第二初級繞線組之間的感量誤差符合|Lm1?Lm2|/(Lm1+Lm2)＝30％，Lm1為第一初級繞線組的感量，Lm2為第二初級繞線組的感量。

技術領域

本發明關于一種磁性組件，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的磁性組件及其適用的電源轉換裝置。

背景技術

隨著互聯網、云端運算、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組件，例如變壓器等，承受磁通密度變化量與磁性組件的工作頻率之間的乘積可明顯上升，如此一來，磁性組件的截面積和匝數可以被相應地減小，使得磁性組件的體積顯著下降。

現有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后提供給負載。

然而當現有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，當現有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幫助也很小。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的PCB繞線對頂部散熱器的熱阻，使得現有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，亦可維持整體效率并具有較佳的散熱，實為目前研發的重點。

另外，現有的電源轉換裝置的變壓器的磁芯實際上可采用E型磁芯或是U型磁芯。相比于E型磁芯所有的繞線都集中繞在E型磁芯的中柱上，由于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，相比于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，由于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，現有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，現有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并降低繞線寄生電阻和熱阻的磁性組件及其適用的電源轉換裝置，實為目前最為迫切需解決的課題。

發明內容

本發明的其中一目的在于提供一種磁性組件及其適用的電源轉換裝置，以解決現有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，本發明的磁性組件及其適用的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。