Pg电子平台：电源模块及电源装置pdf
本案为一种电源模块，包含：上表面，接收多个输入信号；下表面，与上表面设置于电源模块的相对两外侧，且输出多个输出信号；顶层电路板，包含相对设置的第一表面、第二表面及多种电路元器件，第一表面构成上表面，且第一表面包含多个第一信号连接部件，用以接收输入信号；底层电路板，包含相对设置的第三表面及第四表面，第四表面构成下表面，且第四表面包含多个第二信号连接部件，用以输出输出信号；以及中间层，设置于顶层电路板及底层电路板之间。
(19)国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 CN 116828703 A (43)申请公布日 2023.09.29 (21)申请号 9.3 (22)申请日 2023.07.21 (71)申请人 台达电子工业股份有限公司 地址 中国台湾桃园市 (72)发明人 王志伟罗泉松杨凯健杨仲望 (74)专利代理机构 隆天知识产权代理有限公司 72003 专利代理师 张鹏 (51)Int.Cl. H05K 1/18 (2006.01) H05K 1/14 (2006.01) H05K 1/11 (2006.01) H05K 7/20 (2006.01) H02M 1/00 (2007.01) 权利要求书3页 说明书10页 附图16页 (54)发明名称 电源模块及电源装置 (57)摘要 本案为一种电源模块，包含：上表面，接收多 个输入信号 ；下表面，与上表面设置于电源模块 的相对两外侧，且输出多个输出信号 ；顶层电路 板，包含相对设置的第一表面、第二表面及多种 电路元器件，第一表面构成上表面，且第一表面 包含多个第一信号连接部件 ，用以接收输入信 号；底层电路板，包含相对设置的第三表面及第 四表面，第四表面构成下表面，且第四表面包含 多个第二信号连接部件，用以输出输出信号；以 及中间层，设置于顶层电路板及底层电路板之 间。 A 3 0 7 8 2 8 6 1 1 N C CN 116828703 A 权利要求书 1/3页 1.一种电源模块，包含： 一上表面，接收多个输入信号； 一下表面，与该上表面设置于该电源模块的相对两外侧，且输出多个输出信号； 一顶层电路板，包含相对设置的一第一表面、一第二表面及多种电路元器件，该第一表 面构成该上表面，且该第一表面包含多个第一信号连接部件，用以接收该输入信号； 一底层电路板，包含相对设置的一第三表面及一第四表面，该第四表面构成该下表面， 且该第四表面包含多个第二信号连接部件，用以输出该输出信号；以及 一中间层，设置于该顶层电路板及该底层电路板之间。 2.如权利要求1所述的电源模块，其中该第一表面包含相对的一第一侧边及一第二侧 边，且包含位于该第一侧边及该第二侧边之间而相对的一第三侧边及一第四侧边，多个该 第一信号连接部件对称地设置在该第一侧边及该第二侧边，或者，多个该第一信号连接部 件对称地设置在该第三侧边及该第四侧边。 3.如权利要求2所述的电源模块，其中该第一表面包含一接地区域，位于该第一侧边、 该第二侧边、该第三侧边及该第四侧边之间，且该接地区域的面积占该第一表面的面积 50％以上。 4.如权利要求1所述的电源模块，其中该第二表面包含该多种电路元器件，且该多种电 路元器件包含至少一原边开关管及一原边控制芯片，该原边控制芯片用以控制该原边开关 管。 5.如权利要求4所述的电源模块，其中该中间层由一电路板所构成，且包含相对设置的 一第五表面及一第六表面，该第五表面相邻于该第二表面，该第六表面相邻于该第三表面， 且该第五表面上及/或该第六表面包含至少一副边开关管。 6.如权利要求5所述的电源模块，其中该至少一副边开关管包含用作整流的一第一副 边开关管、一第二副边开关管、一第三副边开关管、一第四副边开关管、一第五副边开关管 及一第六副边开关管，该第一副边开关管、该第二副边开关管及该第三副边开关管设置于 该第五表面上，该第四副边开关管、该第五副边开关管及该第六副边开关管设置于该第六 表面上，且该第一副边开关管、该第三副边开关管、该第四副边开关管及该第六副边开关管 并联电连接且共享一第一脉冲宽度调制信号，该第二副边开关管及该第五副边开关管并联 电连接且共享一第二脉冲宽度调制信号。 7.如权利要求5所述的电源模块，其中该中间层更包含至少一磁性组件，每一该磁性组 件分别由该第五表面及该第六表面扣合于该中间层上，且包含一第一磁芯及一第二磁芯， 该第一磁芯及该第二磁芯分别包含一磁盖、两个边柱及两个中柱，该第一磁芯及该第二磁 芯的该两个边柱构成第一边柱及第二边柱，该第一磁芯及该第二磁芯的该两个中柱构成第 一中柱及第二中柱，每一该磁盖具有气隙。 8.如权利要求7所述的电源模块，其中该电源模块更包含至少一变压器，每一该变压器 包含一第一原边绕组、一第二原边绕组、一第一副边绕组、一第二副边绕组及该磁性组件， 该第一原边绕组及该第二原边绕组串联连接，且分别绕制于该第一中柱及该第二中柱上， 该第一副边绕组及该第二副边绕组并联连接，其中，该第一副边绕组绕制于该第一边柱及 该第二边柱上，该第二副边绕组绕制于该第一磁芯的该磁盖上或该第二磁芯的该磁盖上。 9.如权利要求8所述的电源模块，其中该第三表面包含一微控制器、至少一电流采样芯 2 2 CN 116828703 A 权利要求书 2/3页 片及一电源芯片，该电流采样芯片用以采样一输出电流信号，并将其转化成一电压信号后 传入该微控器，该电源芯片将一输入电压转换为该微控器、该原边控制芯片及该副边控制 芯片所需的电压。 10.如权利要求9所述的电源模块，其中该电源模块包含N个电磁集成电路，N为大于1的 正整数，且每一该电磁集成电路包含该至少一原边开关管、该原边控制芯片、该副边控制芯 片、该至少一副边开关管及该至少一变压器。 11.如权利要求10所述的电源模块，其中每一该电磁集成电路包含一输入端及一输出 端，且多个该电磁集成电路的多个该输入端并联连接，多个该电磁集成电路的多个该输出 端并联连接。 12.如权利要求10所述的电源模块，其中该N个电磁集成电路相同位置的该原边开关管 的驱动信号之间的相位差为360°/N。 13.如权利要求10所述的电源模块，其中同一该电磁集成电路的两个该原边开关管的 驱动信号之间的相位差为180°。 14.如权利要求6所述的电源模块，其中该电源模块更包含多个第一导接部及多个第二 导接部，分别设置于该中间层及该底层电路板之间，其中该第一导接部用以将由该中间层 的该至少一副边开关管整流所产生的一输出电压传递至该底层电路板，该第二导接部用以 接地。 15.如权利要求1所述的电源模块，其中该多种电路元器件内埋于该顶层电路板中。 16.如权利要求15所述的电源模块，其中该中间层由一电路板所构成，且包含相对设置 的一第五表面及一第六表面，该第五表面相邻于该第二表面，该第六表面相邻于该第三表 面，且该中间层更包含至少一磁性组件，每一该磁性组件分别由该第五表面及该第六表面 扣合于该中间层上，且包含一第一磁芯及一第二磁芯，其中，该第一磁芯包含一第一磁盖和 一中柱，该第二磁芯包含一第二磁盖和两个边柱。 17.如权利要求1所述的电源模块，其中该顶层电路板的该第二表面更包含至少一铜柱 连接部，用以连接该底层电路板的该第三表面，以固定该顶层电路板及该底层电路板。 18.如权利要求17所述的电源模块，其中该中间层由至少一磁芯所构成，每一该磁芯包 含一穿孔，每一该铜柱连接部穿设对应的该磁芯的该穿孔，使该铜柱连接部构成一绕组。 19.如权利要求5所述的电源模块，其中该第一表面包含一塑封层及该多种电路元器 件，该塑封层用以密封该第一表面，多个该第一信号连接部件暴露于该塑封层。 20.如权利要求1所述的电源模块，其中该第三表面包含至少一输出电容。 21.如权利要求1所述的电源模块，其中多个该第二信号连接部件由一平面栅格阵列封 装所构成。 22.如权利要求1所述的电源模块，其中该电源模块可通过该上表面及该下表面进行散 热。 23.一种电源装置，包含： 至少一外部连接端子，提供至少一输入信号； 一电源模块，包含： 一上表面， 一下表面，与该上表面设置于该电源模块的相对两外侧，且输出至少一输出信号； 3 3 CN 116828703 A 权利要求书 3/3页 一顶层电路板，包含相对设置的一第一表面、一第二表面及多种电路元器件，该第一表 面构成该上表面，且该第一表面包含至少一第一信号连接部件，该第一信号连接部件电连 接于该外部连接端子并接收该输入信号； 一底层电路板，包含相对设置的一第三表面及一第四表面，该第四表面构成该下表面， 且该第四表面包含至少一第二信号连接部件，用以输出该输出信号；以及 一中间层，设置于该顶层电路板及该底层电路板之间；以及 一系统板，设置于该第四表面上，且接收该第二信号连接部件所输出的该输出信号。 4 4 CN 116828703 A 说明书 1/10页 电源模块及电源装置 技术领域 [0001] 本案为一种电源模块，尤指一种可提高效率、提高功率密度、减少线损且利于小型 化集成的电源模块及电源装置。 背景技术 [0002] 参阅图1，其为现有第一种电子装置的结构示意图。如图1所示，现有电子装置1采 用水平供电结构，且包含中央处理器(Central Processing Unit，CPU)11、电源模块12，系 统板13及输出电容14。电源模块12用以转换所接收的输入电压调节电压，通过平面走线将 功率信号提供给中央处理器11，且电源模块12与中央处理器11皆设置于系统板13的第一表 面上。 [0003] 然而随着中央处理器11所需的电流越来越大，电子装置的体积要求越来越小，图1 所示的中央处理器11及电源模块12放置在同一侧的方式使得用以连接中央处理器11及电 源模块12之间的线路路径长、线路上的寄生电阻大，而使得导通损耗过大，进而导致电源模 块12供电给中央处理器11的效率低下。 [0004] 请参阅图2，其为现有第二种电子装置的结构示意图。如图所示，为了减小电子装 置的体积，且提升电源模块供电给中央处理器的效率，现有第二种电子装置将传统水平供 电结构改变为垂直供电结构，即将电源模块12设置于系统板13的第二表面，使电源模块12 与中央处理器11位于系统板13的相对表面上，如此一来，可有效地减小了电子装置的体积， 且使得中央处理器11及电源模块12之间的线路路径短、线路上的寄生电阻小，进而降低导 通损耗，且进一步提升电源模块的供电效率。 [0005] 然而对于传统垂直供电结构，电源模块12的输入电压以及模块的其他信号走线实现电气连接，因此 其会占用大量系统板内空间，进而将对目标供电处理器的布线带来影响，因此仍无法有效 提高效率、提高功率密度及减少线损。此外，由于输入电压经由系统板13，因此系统板13中 需额外开辟电源层及相关屏蔽层，故不利于小型化集成的趋势发展。 [0006] 因此，实有必要发展一种电源模块及电源装置，以解决先前技术所面临的问题。 发明内容 [0007] 本案的目的在于提供一种电源模块及电源装置，以解决传统电源模块无法有效提 高效率、提高功率密度及减少线损，且不利于小型化集成的趋势发展的缺失。 [0008] 为达上述目的，本案的一较佳实施例为提供一种电源模块，包含：上表面，接收多 个输入信号；下表面，与上表面设置于电源模块的相对两外侧，且输出多个输出信号；顶层 电路板，包含相对设置的第一表面、第二表面及多种电路元器件，第一表面构成上表面，且 第一表面包含多个第一信号连接部件，用以接收输入信号；底层电路板，包含相对设置的第 三表面及第四表面，第四表面构成下表面，且第四表面包含多个第二信号连接部件，用以输 出输出信号；以及中间层，设置于顶层电路板及底层电路板之间。 5 5 CN 116828703 A 说明书 2/10页 [0009] 为达上述目的，本案的另一较佳实施例为提供一种电源装置，包含：至少一外部连 接端子，提供至少一输入信号；电源模块，包含：上表面，下表面，与上表面设置于电源模块 的相对两外侧，且输出至少一输出信号；顶层电路板，包含相对设置的第一表面、第二表面 及多种电路元器件，第一表面构成上表面，且第一表面包含至少一第一信号连接部件，第一 信号连接部件电连接于外部连接端子并接收输入信号；底层电路板，包含相对设置的第三 表面及第四表面，第四表面构成下表面，且第四表面包含至少一第二信号连接部件，用以输 出输出信号；以及中间层，设置于顶层电路板及底层电路板之间；以及系统板，设置于第四 表面上，且接收第二信号连接部件所输出的输出信号。 附图说明 [0010] 图1为根据现有技术的第一种电子装置的结构示意图； [0011] 图2为根据现有技术的第二种电子装置的结构示意图； [0012] 图3A为本案第一较佳实施例的电源模块的结构示意图； [0013] 图3B为图3A所示的电源模块的另一视角的结构示意图； [0014] 图3C为图3A所示的电源模块的爆炸结构示意图； [0015] 图3D为图3B所示的电源模块的爆炸结构示意图； [0016] 图3E为图3A所示的磁性组件的结构示意图； [0017] 图3F为图3A所示的电源模块所构成的电路的示意图； [0018] 图3G为电源模块的变压器的第一原边绕组及第二原边绕组缠绕磁性组件时的示 意图； [0019] 图3H为图3E所示的任一电磁集成电路的两个原边开关管及两个副边开关管所接 收的脉冲宽度调制驱动信号的波形示意图； [0020] 图3I为图3E所示的三个电磁集成电路中分别为上桥臂的原边开关管所接收的脉 冲宽度调制驱动信号的波形示意图； [0021] 图4为本案第二较佳实施例的电源模块的结构示意图； [0022] 图5为本案第三较佳实施例的电源模块的结构示意图； [0023] 图6为本案第四较佳实施例的电源模块的结构示意图； [0024] 图7A为本案较佳实施例的电源装置的爆炸结构示意图； [0025] 图7B为图7A所示的电源装置的另一视角的爆炸结构示意图。 [0026] 其中，附图标记说明如下： [0027] 1：电子装置 [0028] 11：中央处理器 [0029] 12：电源模块 [0030] 13：系统板 [0031] 14、Co：输出电容 [0032] 9、9a、9b、9c：电源模块 [0033] A、B、C：电磁集成电路 [0034] Cin：输入电容 [0035] 206：原边开关管 6 6 CN 116828703 A 说明书 3/10页 [0036] C1、C2：桥臂电容 [0037] T：变压器 [0038] 45：副边开关管 [0039] N11：第一原边绕组 [0040] N21：第二原边绕组 [0041] N12：第一副边绕组 [0042] N22：第二副边绕组 [0043] 2、2a、2b：顶层电路板 [0044] 3、3a、3b：底层电路板 [0045] 4、4a、4b：中间层 [0046] 20、20a、20b：第一表面 [0047] 21、21a、21b：第二表面 [0048] 210、210a、210b：第一信号连接部件 [0049] 205：电路元器件 [0050] 30、30a、30b：第三表面 [0051] 31、31a、31b：第四表面 [0052] 310：第二信号连接部件 [0053] 200：第一侧边 [0054] 201：第二侧边 [0055] 202：第三侧边 [0056] 203：第四侧边 [0057] 204、204a：接地区域 [0058] 207：原边控制芯片 [0059] 208：副边控制芯片 [0060] 40、40a：第五表面 [0061] 41、41a：第六表面 [0062] 42：副边开关管 [0063] 420：第一副边开关管 [0064] 421：第二副边开关管 [0065] 422：第三副边开关管 [0066] 423：第四副边开关管 [0067] 424：第五副边开关管 [0068] 425：第六副边开关管 [0069] 43、43a：磁性组件 [0070] 44、44a：第一磁芯 [0071] 45、45a：第二磁芯 [0072] 440、450：磁盖 [0073] 441、451：边柱 [0074] 442、452：中柱 7 7 CN 116828703 A 说明书 4/10页 [0075] 443：第一边柱 [0076] 453：第二边柱 [0077] 444：第一中柱 [0078] 454：第二中柱 [0079] 32：微控制器 [0080] 33：电流采样芯片 [0081] 34：电源芯片 [0082] Co：输出电容 [0083] PWM1、PWM2、PWM3、PWM4、PWM5、PWM6：脉冲宽度调制驱动信号 [0084] 5：第一导接部 [0085] 6：第二导接部 [0086] 440a：第一磁盖 [0087] 442a：中柱 [0088] 450a：第二磁盖 [0089] 451a：边柱 [0090] 211：铜柱连接部 [0091] 40b：磁芯 [0092] 40c：穿孔 [0093] 22：塑封层 [0094] 5a：电源装置 [0095] 6a：外部连接端子 [0096] 7：系统板 [0097] 8：负载 [0098] 70：第七表面 [0099] 71：第八表面 [0100] 72：第三信号连接部件 具体实施方式 [0101] 体现本案特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是 本案能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本案的范围，且其中的说明及图式 在本质上是当作说明之用，而非用于限制本案。 [0102] 本案为一种电源模块，包含了上表面、下表面、顶层电路板、底层电路板及中间层。 上表面接收多个输入信号。下表面与上表面设置于电源模块的相对两外侧，且输出多个输 出信号。顶层电路板包含相对设置的第一表面、第二表面及多种电路元器件，第一表面构成 上表面，且第一表面包含多个第一信号连接部件，用以接收输入信号。底层电路板包含相对 设置的第三表面及第四表面，第四表面构成下表面，且第四表面包含多个第二信号连接部 件，用以输出输出信号。中间层设置于顶层电路板及底层电路板之间。以下将例举各种实施 态样来说明本案的技术。 [0103] 请参阅图3A、图3B、图3C、图3D、图3E及图3F，其中图3A为本案第一较佳实施例的电 8 8 CN 116828703 A 说明书 5/10页 源模块的结构示意图，图3B为图3A所示的电源模块的另一视角的结构示意图，图3C为图3A 所示的电源模块的爆炸结构示意图，图3D为图3B所示的电源模块的爆炸结构示意图，图3E 为图3A所示的磁性组件的结构示意图，图3F为图3A所示的电源模块所构成的电路的示意 图。本实施例的电源模块9可应用在电子装置(本图未图示)内，并与电子装置内的系统板以 焊接方式实现电气连接，但实际应用中不以此为限。图3A所示的电源模块9可包含至少一个 电磁集成电路，例如图3F所示，电源模块9包含三个电磁集成电路A、B、C，三个电磁集成电路 A、B、C的输入端并联连接，以构成电源模块9的总输入端，用以接收外部电源(未图式)所提 供的电能，三个电磁集成电路A、B、C的输出端并联连接，以构成电源模块9的总输出端，用以 输出电压。由于电磁集成电路A、B、C的电路结构相似，故以下仅针对电磁集成电路A的结构 说明，而电磁集成电路B、C则于图式中标示相同的组件符号，不再特别说明电路结构。 [0104] 电磁集成电路A包含输入电容Cin、至少一原边开关管206、两个桥臂电容C1、C2、变 压器T、至少一副边开关管45及输出电容Co。至少一原边开关管206可包含两个原边开关管 206，两个原边开关管206串联连接后与输入电容Cin并联连接。两个桥臂电容C1、C2串联连 接后与输入电容Cin及串联连接的两个原边开关管206并联连接。变压器T包含第一原边绕 组N11、第二原边绕组N21、第一副边绕组N12及第二副边绕组N22。第一原边绕组N11及第二 原边绕组N21串联连接于两个原边开关管206的中点及两个桥臂电容C1、C2的中点之间。第 一副边绕组N12及第二副边绕组N22串联连接。至少一副边开关管45包含两个副边开关管 45，其中之一副边开关管45电连接于第一副边绕组N12及输出电容Co的第一端之间，另一副 边开关管45电连接于第二副边绕组N22及输出电容Co的第一端之间。 [0105] 电源模块9包含上表面、下表面、顶层电路板2、底层电路板3及中间层4。上表面与 下表面设置于电源模块9的相对两外侧，其中上表面可接收多个输入信号，下表面则可输出 多个输出信号。顶层电路板2包含相对设置的第一表面20、第二表面21及多种电路元器件 205，第一表面20构成电源模块9的上表面，且第一表面20包含多个第一信号连接部件210， 第一信号连接部件210可例如由焊垫构成，用以接收输入信号。多种电路元器件205则设置 于第二表面21上。 [0106] 底层电路板3包含相对设置的第三表面30及第四表面31，第四表面31构成电源模 块9的下表面，且第四表面31包含多个第二信号连接部件310，第二信号连接部件310可例如 由平面栅格阵列(Land grid array；LGA)构成，用以输出输出信号。 [0107] 中间层4可为但不限于由电路板构成，且设置于顶层电路板2及底层电路板3之间。 此外，电源模块9可通过上表面及下表面进行散热。 [0108] 于一些实施例中，如图3A所示，顶层电路板2的第一表面20包含相对的第一侧边 200及第二侧边201，且包含位于第一侧边200及第二侧边201之间而为相对的第三侧边202 及第四侧边203，多个第一信号连接部件210则以第一侧边200及第二侧边201之间的第一中 心轴为轴(平行第一侧边200)对称地设置在第一侧边200及第二侧边201上。当然，第一信号 连接部件210亦可以第三侧边202及第四侧203之间的第二中心轴为轴(平行第三侧边202) 对称地设置在第三侧边202及第四侧边204上。另外，第一信号连接部件210可以焊接方式设 置于第一表面20上，且第一信号连接部件210与电子装置内的系统板以垂直方式电气连接， 藉此，第一信号连接部件210不会占用系统板的水平空间。此外，由于电源模块9的上表面 (即第一表面20)相对平整，且多个第一信号连接部件210以相互对称方式设置于第一侧边 9 9 CN 116828703 A 说明书 6/10页 200及第二侧边201上及/或第三侧边202及第四侧边203上，因此焊接时焊锡所受张力均匀， 不易发生侧向移位，焊点可靠性高。当然，第一信号连接部件210可以可压合方式或其它方 式设置于第一表面20上。于其它实施例中。第一表面20更包含接地区域204，位于第一侧边 200、第二侧边201、第三侧边202及第四侧边203之间，且与第一信号连接部件210的设置位 置错位，其中接地区域204的面积占第一表面20的面积50％以上。当然，第一表面20上更可 以放置其他元器件。 [0109] 顶层电路板2的第二表面21包含多种电路元器件205，且多种电路元器件205包含 至少一原边开关管206及原边控制芯片207，其中原边控制芯片207用以控制原边开关管206 的运行。另外，原边开关管206的热量可经顶层电路板2传递至电源模块9外。于其它实施例 中，多种电路元器件205更可包含副边控制芯片208。 [0110] 于一些实施例中，中间层4包含相对设置的第五表面40及第六表面41，其中第五表 面40相邻于顶层电路板2的第二表面21，第六表面41相邻于底层电路板3的第三表面30，且 第五表面40上及/或第六表面41上包含至少一副边开关管42。在本实施例中，尽管副边控制 芯片208及副边开关管42分别处于顶层电路板2及中间层4，但它们设置位置可相对应且相 近，因此副边控制芯片208及副边开关管42可经由中间层4及顶层电路板2而呈现垂直连接， 如此一来，缩小了副边控制芯片208及副边开关管42之间的驱动回路路径。对于中间层4，由 于不包含与副边开关管42驱动相关的控制芯片，因而极大提高了中间层4在传递主功率能 量上的利用程度。更甚者，对而于电源模块9整体而言，由于节约了开关管所接收的驱动信 号在水平方向的走线] 于一些实施例中，第一信号连接部件210可利用焊接或压接方式设置于顶层电路 板2的第一表面21上。第二信号连接部件210可利用焊接或压接方式设置于底层电路板3的 第四表面31上。 [0112] 于一些实施例中，中间层4的第五表面40上及/或第六表面41的至少一副边开关管 42包含用作整流的第一副边开关管420、第二副边开关管421、第三副边开关管422、第四副 边开关管423、第五副边开关管424及第六副边开关管425，第一副边开关管420、第二副边开 关管421及第三副边开关管422设置于第五表面40上，第四副边开关管423、第五副边开关管 424及第六副边开关管425设置于第六表面41上，且第一副边开关管420、第三副边开关管 422、第四副边开关管423及第六副边开关管425并联电连接且共享第一脉冲宽度调制信号， 第二副边开关管421及第五副边开关管424并联电连接且共享第二脉冲宽度调制信号。于一 些实施例中，因应电源模块9包含三个电磁集成电路A、B、C，因此如图3C及图3D所示，中间层 4可包含三组的第一副边开关管420、第二副边开关管421、第三副边开关管422、第四副边开 关管423、第五副边开关管424及第六副边开关管425。 [0113] 另外，中间层4更包含至少一磁性组件43，每一磁性组件43分别由第五表面40及第 六表面41扣合于中间层4上，且包含第一磁芯44及第二磁芯45，第一磁芯44包含磁盖440、两 个边柱441及两个中柱442，第二磁芯45包含磁盖450、两个边柱451及两个中柱452，第一磁 芯44的两个边柱441及第二磁芯45的两个边柱451构成第一边柱443及第二边柱453，第一边 柱443及第二边柱453在形状结构上完全对称，第一磁芯44的两个中柱442及第二磁芯45的 两个中柱452构成第一中柱444及第二中柱454，第一中柱444及第二中柱454在形状结构上 完全对称。此外，第一磁芯44的磁盖440及第二磁芯45的磁盖450具有气隙。 10 10 CN 116828703 A 说明书 7/10页 [0114] 请再参阅图3G，并配合图3E，其中图3G为电源模块的变压器的第一原边绕组及第 二原边绕组缠绕磁性组件时的示意图。于一些实施例中，电源模块9更包含至少一变压器T， 其中由于电源模块9包含三个电磁集成电路A、B、C，故电源模块9包含三个变压器T，每一变 压器T包含第一原边绕组N11、第二原边绕组N21、第一副边绕组N12、第二副边绕组N22及磁 性组件43，第一原边绕组N11及第二原边绕组N21串联连接，且分别绕制于磁性组件43的第 一中柱444及第二中柱454上，第一副边绕组N12及第二副边绕组N22并联连接，其中，第一副 边绕组N12并联单匝绕制于磁性组件43的第一边柱443及第二边柱453上，第二副边绕组N22 穿过第一中柱444及第二中柱454之间，第一副边绕组N12及第二副边绕组N22成正耦合关 系，直流磁通在第一边柱443及第二边柱453相互叠加，在第一中柱444及第二中柱454相互 抵消。 [0115] 于一些实施例中，底层电路板3的第三表面30包含微控制器32、至少一电流采样芯 片33及电源芯片34。电流采样芯片33用以采样输出电流信号，例如变压器T的第一副边绕组 N12或第二副边绕组N22的输出电流信号，并将其转化成电压信号后传入微控制器32。电源 芯片34将输入电压转换为微控制器32、原边控制芯片207及副边控制芯片208所需的电压。 另外，于其它实施例中，第三表面30更包含至少一输出电容Co。 [0116] 请参阅图3H及图3I并配合图3F所示，其中图3H为图3E所示的任一电磁集成电路的 两个原边开关管及两个副边开关管所接收的脉冲宽度调制驱动信号的波形示意图，图3I为 图3E所示的三个电磁集成电路中分别为上桥臂的原边开关管所接收的脉冲宽度调制驱动 信号的波形示意图。于一些实施例中，微控制器32通过采样电源模块9的输出电压而产生6 个独立的脉冲宽度调制驱动信号，分别为脉冲宽度调制驱动信号PWM1、脉冲宽度调制驱动 信号PWM2、脉冲宽度调制驱动信号PWM3、脉冲宽度调制驱动信号PWM4、脉冲宽度调制驱动信 号PWM5及脉冲宽度调制驱动信号PWM6。脉冲宽度调制驱动信号PWM1‑脉冲宽度调制驱动信 号PWM6依次错相60°。另外，脉冲宽度调制驱动信号PWM1及脉冲宽度调制驱动信号PWM4分别 为电磁集成电路A的两个原边开关管206的驱动信号，其相位互差180度。电磁集成电路A的 两个副边开关管45分别接收脉冲宽度调制驱动信号PWM1的互补信号及脉冲宽度调制驱动 信号PWM4的互补信号，对于电磁集成电路B、C，原边开关管206及副边开关管46的脉冲宽度 调制驱动信号亦类似，不再赘述。对于不同电磁集成电路但位于相同位置的开关管，例如电 磁集成电路A、电磁集成电路B及电磁集成电路C为上桥臂的原边开关管206，其所接收到的 驱动信号分别为脉冲宽度调制驱动信号PWM1、脉冲宽度调制驱动信号PWM3、脉冲宽度调制 驱动信号PWM5，而相位依次相差(360°/N)＝120°(即N＝3),以电磁集成电路A、B、C为上桥臂 的原边开关管206所接收地的脉冲宽度调制驱动信号为例，其波形如图3I。 [0117] 本实施例的微控制器32可产生6个依序相差60度的脉冲宽度调制驱动信号，分别 对三个电磁集成电路A、B、C进行控制，相较于仅产生一对错相180度的脉冲宽度调制驱动信 号以控制单一电磁集成电路，本实施例的脉冲宽度调制驱动信号的相数加倍，使得电源模 块9的输入电容Cin及输出电容Co的六倍频率的交流电流分量大幅增加，从而使电源模块9 的整体交流电流分量大幅减少，故本实施例的电源模块9的输入电容Cin及输出电容Co的数 量可大幅减少，即可维持预期的输入电压及输出电压。 [0118] 当然电源模块9并不局限于包含三个电磁集成电路，而是可包含N个电磁集成电 路，其中N为大于1的正整数，且每一电磁集成电路包含至少一原边开关管206、原边控制芯 11 11 CN 116828703 A 说明书 8/10页 片207、副边控制芯片208、至少一副边开关管42及至少一变压器T。 [0119] 另外，当电源模块9可包含N个电磁集成电路时，N个电磁集成电路相同位置的原边 开关管的驱动信号之间的相位差为360°/N。 [0120] 于一些实施例中，如图3C所示，电源模块9更包含多个第一导接部5及多个第二导 接部6，分别以焊接方式连接设置于中间层4及底层电路板3之间，其中第一导接部5用以将 由中间层4的至少一副边开关管42整流所产生的输出电压传递至底层电路板3。第二导接部 6用以接地。另外，多个第一导接部5形状可相同，且沿平行于第三侧边202方向而等间距分 布于中间层4及底层电路板3之间。藉由多个第一导接部5及多个第二导接部6的设置，一方 面电源模块9的功率可利用多个第一导接部5及多个第二导接部6从中间层4向底层电路板3 流动，另一方面，中间层4为副边开关管42与磁性组件43产生损耗的主要区域，中间层4产生 的热量将通过多个第一导接部5及多个第二导接部6经由底层电路板3传递至电源模块9的 外部，更甚者，多个第一导接部5及多个第二导接部6还用以固定中间层4与底层电路板3的 作用。 [0121] 请参阅图4，其为本案第二较佳实施例的电源模块的结构示意图。本实施例的电源 模块9a同样可应用在电子装置(未图示)内，并与电子装置内的系统板以焊接方式实现电气 连接。电源模块9a包含上表面、下表面、顶层电路板2a、底层电路板3a及中间层。上表面与下 表面设置于电源模块9a的相对两外侧，其中上表面可接收多个输入信号，下表面则可输出 多个输出信号。顶层电路板2a包含相对设置的第一表面20a、第二表面21a及多种电路元器 件，第一表面20a构成电源模块9的上表面，且第一表面20a包含多个第一信号连接部件 210a，第一信号连接部件210a可例如由焊垫构成，用以接收输入信号。多种电路元器件内埋 于顶层电路板2a中。由于多种电路元器件内埋于顶层电路板2a中，而顶层电路板2a可提供 更大的散热表面积，有利于其将多种电路元器件产生热量传递至顶层电路板2a中，提高多 种电路元器件的散热效能。 [0122] 底层电路板3a包含相对设置的第三表面30a及第四表面31a，第四表面31a构成电 源模块9a的下表面，且第四表面31a包含多个第二信号连接部件(未图示)，第二信号连接部 件可例如由平面栅格阵列构成，用以输出输出信号。 [0123] 中间层可为但不限于由电路板构成，且设置于顶层电路板2a及底层电路板3a之 间。此外，中间层包含相对设置的第五表面40a及第六表面41a，第五表面40a相邻于第二表 面21a，第六表面41a相邻于第三表面30a，且中间层4a更包含至少一磁性组件43a，每一磁性 组件43a分别由第五表面40a及第六表面41a扣合于中间层4a上，且包含第一磁芯44a及第二 磁芯45a，其中，第一磁芯44a包含第一磁盖440a和中柱442a，第二磁芯45a包含第二磁盖 450a和两个边柱451a。 [0124] 于一些实施例中，中间层的第五表面40a可利用焊接方式与顶层电路板2a的第二 表面21a连接，中间层的第六表面41a可利用焊接方式与底层电路板3a的第三表面30a连接。 [0125] 于其它实施例中。第一表面20a更包含接地区域204a，与第一信号连接部件210a的 设置位置错位，其中接地区域204a的面积占第一表面20a的面积50％以上。 [0126] 请参阅图5，其为本案第三较佳实施例的电源模块的结构示意图。本实施例的电源 模块9b同样可应用在电子装置(未图示)内，并与电子装置内的系统板以焊接方式实现电气 连接。电源模块9b包含上表面、下表面、顶层电路板2b、底层电路板3b及中间层4b。上表面与 12 12 CN 116828703 A 说明书 9/10页 下表面设置于电源模块9b的相对两外侧，其中上表面可接收多个输入信号，下表面则可输 出多个输出信号。顶层电路板2b包含相对设置的第一表面20b、第二表面21b及多种电路元 器件，第一表面20b构成电源模块9的上表面，且第一表面20b包含多个第一信号连接部件 210b，第一信号连接部件210b可例如由焊垫构成，用以接收输入信号。多种电路元器件内埋 于顶层电路板2b中。由于多种电路元器件内埋于顶层电路板2b中，而顶层电路板2b可提供 更大的散热表面积，有利于其将多种电路元器件产生热量传递至顶层电路板2b中，提高多 种电路元器件的散热效能。 [0127] 底层电路板3b包含相对设置的第三表面30b及第四表面31b，第四表面31b构成电 源模块9b的下表面，且第四表面31b包含多个第二信号连接部件(未图示)，第二信号连接部 件可例如由平面栅格阵列构成，用以输出输出信号。另外，顶层电路板2b的第二表面21b更 包含至少一铜柱连接部(未图示)，用以连接底层电路板3b的第三表面30b，以固定顶层电路 板2b及底层电路板3b。 [0128] 中间层4b可为但不限于由至少一磁芯40b所构成，每一磁芯40b包含穿孔40c，每一 铜柱连接部穿设对应的磁芯的穿孔，使铜柱连接部构成绕组。 [0129] 请参阅图6，其为本案第四较佳实施例的电源模块的结构示意图。本实施例的电源 模块9c与图3A所示的电源模块9的结构与功能相似，故仅以相同符号标示代表组件的结构 与功能相同，而不再进行赘述。 [0130] 本实施例的电源模块9c与图3A所示的电源模块9的差异在于本实施例的顶层电路 板2的第一表面20包含塑封层22，塑封层22用以密封第一表面20及多种电路元器件，多个第 一信号连接部件210则暴露于塑封层22。由于本实施例的电源模块9c的顶层电路板2的多种 电路元器件205的表面完全与塑封层22接触，因而提高了散热效率。此外，塑封层22更具有 光滑且平整度好的优势。 [0131] 请参阅图7A及图7B，其中图7A为本案较佳实施例的电源装置的爆炸结构示意图， 图7B为图7A所示的电源装置的另一视角的爆炸结构示意图。本案的电源装置5包含至少一 外部连接端子6及电源模块。外部连接端子6可提供至少一输入信号。电源模块可为前述第 一实施例至第四实施例中任一实施例的电源模块，而图7A则是以第一实施例的电源模块9 来示范性说明。电源模块9的顶层电路板2的第一表面20上的第一信号连接部件210可透过 压合的方式与外部连接端子6电连接，并通过外部连接端子6接收输入信号。 [0132] 另外，电源装置5更包含系统板7及负载8。系统板7设置于底层电路板3的第四表面 31及负载8之间，且系统板7包含第七表面70及第八表面71，其中第七表面70及第八表面71 上分别包含第三信号连接部件72，可例如由平面栅格阵列构成，以与第四表面31上的第二 信号连接部件310电连接，第二信号连接部件310及第三信号连接部件72两者之间的连接方 式不但简单，并能使系统板7上的寄生阻抗减小，导通损耗下降，使得电源装置5的电源模块 对所供电的负载8保持较高的供电效率 [0133] 于一些实施例中，外部连接端子6可传递主功率信号与控制相关的信号。对于功率 等级与散热要求较高的第一信号连接部件210，输入信号的传递便可由多个外部连接端子6 件共同分担。 [0134] 综上所述，本案提供一种电源模块及电源装置，电源模块通过顶层电路板的第一 表面接收输入信号，通过电磁集成电路将输入信号转化为输出信号，通过底层电路板的第 13 13 CN 116828703 A 说明书 10/10页 四表面与负载板连接，即通过三层板的垂直结构将整个电能信号的传递路径大大减小，故 可提高效率和功率密度，并减小线损。此外，由于信号垂直传递不需要占用水平方向的空 间，极大程度释放了系统板上的空间，简化内部走线，更利于电源模块的小型化集成化。 14 14 CN 116828703 A 说明书附图 1/16页 图1 15 15 CN 116828703 A 说明书附图 2/16页 图2 16 16 CN 116828703 A 说明书附图 3/16页 图3A 17 17 CN 116828703 A 说明书附图 4/16页 图3B 18 18 CN 116828703 A 说明书附图 5/16页 图3C 19 19 CN 116828703 A 说明书附图 6/16页 图3D 20 20 CN 116828703 A 说明书附图 7/16页 图3E 21 21 CN 116828703 A 说明书附图 8/16页 图3F 22 22 CN 116828703 A 说明书附图 9/16页 图3G 23 23 CN 116828703 A 说明书附图 10/16页 图3H 24 24 CN 116828703 A 说明书附图 11/16页 图3I 25 25 CN 116828703 A 说明书附图 12/16页 图4 26 26 CN 116828703 A 说明书附图 13/16页 图5 27 27 CN 116828703 A 说明书附图 14/16页 图6 28 28 CN 116828703 A 说明书附图 15/16页 图7A 29 29 CN 116828703 A 说明书附图 16/16页 图7B 30 30
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