[發明專利]變壓器模塊及功率模塊

有效

• 申請號: 201911042722.2
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN111145988B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 蔡超峰;曾劍鴻;洪守玉;吳睿;葉浩屹;葉益青;辛曉妮
• 申請（專利權）人: 臺達電子企業管理（上海）有限公司
• 主分類號: H01F27/28
• 分類號: H01F27/28;H01F27/29;H01F27/32
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 宋興;劉芳

本申請提供一種變壓器模塊和功率模塊，該變壓器模塊包括一磁芯，包括至少一個磁柱，磁柱至少部分的被一多層載板包覆，多層載板包含多個水平銅箔和多個連接銅箔；水平銅箔位于水平布線層上，連接銅箔用于連接水平銅箔；圍繞磁柱的第一繞組和第二繞組，第二繞組位于第一繞組的外側；第一繞組和第二繞組均由水平銅箔和連接銅箔形成；第一繞組的第一端與第一表貼式引腳電性連接；第一繞組的第二端與第二表貼式引腳電性連接；第二繞組的第一端與第三表貼式引腳電性連接；第二繞組的第二端與第四表貼式引腳電性連接；上述各表貼式引腳設置在變壓器模塊的表面。本申請變壓器模塊和功率模塊包括的繞組在使用時電流分布均勻。

技術領域

本申請涉及變壓器技術領域，尤其涉及一種變壓器模塊及功率模塊。

背景技術

隨著人類對智能生活要求的提升，社會對數據處理的需求日益旺盛。全球在數據處理上的能耗，平均每年達到數千億甚至數萬億度；而一個大型數據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，是這一產業健康發展的關鍵指標。

數據中心的關鍵單元是服務器，其主板通常由中央處理器(Central ProcessingUnit，CPU)、芯片組(Chipsets)、內存等數據處理芯片和它們的供電電源及必要外圍組件組成。隨著單位體積服務器處理能力的提升，意味著這些處理芯片的數量、集成度也在提升，導致空間占用和功耗的提升。因此，為這些芯片供電的電源(因為與數據處理芯片同在一塊主板上，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，來支持整個服務器乃至整個數據中心的節能和占地面積縮小。為了滿足高功率密度的需求，電源的開關頻率也越來越高，業界低壓大電流電源的開關頻率基本都在1兆赫茲(Megahertz，MHz)。

針對低壓大電流應用的變壓器，大都采用多層印制電路板(Printed CircuitBoard，PCB)的方式實現，圖1為現有技術提供的一種采用多層PCB方式的變壓器側視圖，如下圖1所示，這種PCB布線層金屬繞組是水平繞制的工藝，即，繞組是螺旋地形成于PCB板上的平面(繞線層)，而PCB板通常是套設于磁柱上，使得磁柱與PCB板垂直或接近垂直，從而磁柱與形成于PCB板的各個繞組布線層均是垂直或接近垂直的。其中，受限于要在布線層中走線形成繞組，假設形成于布線層的金屬繞組平行于磁柱長度方向的尺寸(布線厚度)為W，布線層金屬繞組垂直于磁柱長度方向的尺寸(例如布線寬度)為H，一般而言，H和W滿足如下關系：H5W，通常將這種布線層金屬繞組繞制方式稱為立繞結構布線層金屬繞組。即使通過過孔連接各個布線層，但因為布線層垂直于磁柱，過孔垂直于布線層，過孔必然的和磁柱平行，使得過孔幾乎不會交鏈磁通。同時，假設立繞結構布線層金屬繞組在水平方向上是一個環，環的寬度是H，可以看到立繞結構下，金屬繞組遠離磁柱的環外側部分和靠近磁柱的環內側部分阻抗會因為內外側環周長度不一致等原因而不同，這將導致布線層金屬繞組內外圈阻抗不一致，從而在應用時可能存在流經的電流分配不均的問題。

圖28為現有技術提供的另一種變壓器模塊的結構示意圖。為方便說明，示意圖中，對于繞組的形狀、繞組和磁芯的位置關系進行了特別繪制，但本申請并不以此為限。結合圖28，定義形成于布線層的繞組平行于磁柱長度方向的尺寸為W，繞組垂直于磁芯磁柱方向的尺寸為H。當H和W滿足關系：W10H時，我們定義這種繞組繞制方式為箔繞結構繞組。在這種結構的變壓器中，各個繞組與外界電路連接的引腳，如圖中的21,22通常是從繞組的側面引出的。這樣，繞組上所有的電流都流經該引腳，這不僅使得繞組電流分布不均勻，還造成了該引腳上的巨大損耗。另外，在現有的該變壓器結構中，該引腳通常比較長，這進一步的加劇了引腳上的損耗。

發明內容

本申請實施例提供一種變壓器模塊和功率模塊，變壓器模塊包括的繞組各部分的等效直徑相近，等效阻抗相近，從而在應用時流經的繞組電流分布更均勻。

第一方面，本申請實施提供一種變壓器模塊，包括：一磁芯，包括至少一個磁柱，所述磁柱至少部分的被一多層載板包覆，所述多層載板包含多個水平銅箔和多個連接銅箔；其中，所述水平銅箔位于水平布線層上，所述連接銅箔用于連接水平銅箔；