电源模块的制作方法

1.本发明涉及一种电源模块，尤其涉及一种可应用在大电流场合，并提升功率转换效率，且减少尺寸而增加功率密度的电源模块。


背景技术：

2.在现有的电源模块中，通常会使用到磁性组件，已构成例如变压器或电感等。磁性组件一般采用包含两个绕线柱的u形磁芯。以变压器为例，u形磁芯的每一绕线柱上都绕制一个一次侧绕线组和一个二次侧绕线组，两个绕线柱上的两个一次侧绕线组或者两个二次侧绕线组可采用并联或者串联，由此满足大功率输出的需求。
3.然而u形磁芯却也导致对应的磁性组件在尺寸上，例如厚度/及或宽度等无法有效缩减，使得使用磁性组件的电源模块的尺寸较大，同时亦导致电源模块的功率密度下降。
4.再者，在电源模块中，通常采用大电流输出，以提高输出效率，然而在现有电源模块中，却因电路元件的设置位置无法有效让大电流在电源模块中的印刷电路板的内部均匀分配，故无法提升电源模块的功率转换效率。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种电源模块，以解决传统电源模块无法有效让大电流在电源模块中的印刷电路板的内部均匀分配，导致无法提升电源模块的功率转换效率的缺陷。
6.本发明的另一目的在于提供一种电源模块，其可减小自身尺寸，并增大自身的功率密度。
7.为达上述目的，本发明的一实施方式为提供一种电源模块，包含印刷电路板，包含第一面及第二面；磁性组件，设置于印刷电路板上，且包含至少一一次侧绕线组及多个二次侧绕线组；一二次侧开关电路组，包含多个第二开关单元，每一第二开关单元电连接于对应的二次侧绕线组，且每一开关单元包含并联连接的多个开关元件，每一开关单元的多个开关元件以相同数量平均放置于印刷电路板的第一面和第二面，每一开关单元的其中的部分开关元件设置于第一面上，每一开关单元的剩余开关元件设置于第二面上，且设置于第一面上的每一第二开关单元的开关元件在垂直于第二面上的投影与同一第二开关单元设置于第二面上的开关元件至少部分重叠；以及至少两组为大电流的外接端子，至少两组外接端子设置于第二面上，且分别与多个第二开关单元电连接，其中至少两组外接端子位于二次侧开关组的一侧，且二次侧开关组位于磁性组件和两组外接端子之间。
8.为达上述目的，本发明的一实施方式为提供一种电源模块，，包含一印刷电路板，包含一第一面及一第二面；一磁性组件,设置于印刷电路板上，包含至少两个绕线柱、至少两个边柱、两个连接部和至少两组绕线组，其中两个连接部用以连接至少两个绕线柱、至少两个边柱，至少两个绕线柱设置于至少两个边柱之间，其中至少两组该绕线组分别绕制于该至少两个绕线柱，其中相邻的两个该绕线柱上的交流磁通方向相反；以及多个开关单元，
设置于该印刷电路板上，且分别与至少两组绕线组电连接；其中磁性组件的两个连接部的任一连接部的厚度为多个开关单元的厚度的最大值0.5～1.5倍之间的任意数值。
9.本发明的有益效果在于，本发明为一种电源模块，其中电源模块的二次侧开关电路组的每一第二开关单元的偶数个开关元以数量平均设置于印刷电路板的第一面及印刷电路板的第二面上，使得流经与第二开关单元电连接的二次侧绕线组的电流在印刷电路板内部为均匀分布，故提升电源模块的功率转换效率。
附图说明
10.图1为本发明较佳实施例的磁性组件的磁芯的结构示意图；
11.图2为使用图1的磁芯的一示范性的电源模块的电路方块示意图；
12.图3为图2所示电源模块的两个一次侧绕线组缠绕于图1所示的磁芯而构成本发明较佳实施例的磁性组件的结构示意图；
13.图4为图2所示电源模块的四个二次侧绕线组缠绕于图1所示的磁芯而构成本发明较佳实施例的磁性组件的结构示意图；
14.图5为图2所示的电源模块的较佳实施例的立体组合结构示意图；
15.图6为图5所示的电源模块的反向视角的立体组合结构示意图；
16.图7为图5所示的电源模块的立体爆炸结构示意图；
17.图8为图7所示的电源模块的反向视角的立体爆炸结构示意图；
18.图9为图5所示的电源模块从e-e’方向截面时的部分截面俯视示意图；
19.图10为图6所示的电源模块的俯视结构及磁性组件内部的俯视截面结构的比对示意图。
20.附图标记如下：
21.20:磁性组件
22.21:电源模块
23.200:磁芯
24.211:第一绕线柱
25.212:第二绕线柱
26.213:第一边柱
27.214:第二边柱
28.215:第一连接部
29.216:第二连接部
30.d1:直线方向
31.217:气隙
32.200a:第一磁芯单元
33.200b:第二磁芯单元
34.lin:电感
35.c1:第一电容
36.218:一次侧开关电路组
37.t:变压器
38.219:二次侧开关电路组
39.c2:第二电容
40.v1 :第一正端
41.v1-:第一负端
42.v2 :第二正端
43.v2-:第二负端
44.s21、s22、sr21、sr22:第一开关单元
45.w1:第一一次侧绕线组
46.w2:第二一次侧绕线组
47.w3:第一二次侧绕线组
48.w4:第二二次侧绕线组
49.w5:第三二次侧绕线组
50.w6:第四二次侧绕线组
51.s23、s24、s25、s26:第二开关单元
52.a:第一连接点
53.a’:第二连接点
54.300:印刷电路板
55.301:第一面
56.302:第二面
57.304:第一侧壁
58.303:第二侧壁
59.313:开关元件
60.311、311a、311b:第一金属块
61.312:第二金属块
62.300a:第一穿设孔
63.300b:第二穿设孔
64.h0、h1、h2:距离
65.wd1、wd2:宽度
66.314:大电流侧电容
具体实施方式
67.体现本发明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。应理解的是本发明能够在不同的方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上当作说明之用，而非架构于限制本发明。
68.请参阅图1、图2、图3及图4，其中图1为本发明较佳实施例的磁性组件的磁芯的结构示意图，图2为使用图1的磁芯的一示范性的电源模块的电路方块示意图，图3为图2所示电源模块的两个一次侧绕线组缠绕于图1所示的磁芯而构成本发明较佳实施例的磁性组件的结构示意图，图4为图2所示电源模块的四个二次侧绕线组缠绕于图1所示的磁芯而构成本发明较佳实施例的磁性组件的结构示意图。如图1至图4所示，本发明的磁性组件20应用
于电源模块，例如图2所示的电源模块21中。磁性组件20包含磁芯200和绕制于磁芯上的绕组(暂未绘制)，磁芯200包含第一绕线柱211、第二绕线柱212、第一边柱213、第二边柱214、第一连接部215和第二连接部216。第一连接部215和第二连接部216连接第一绕线柱211、第二绕线柱212、第一边柱213、第二边柱214。第一边柱213及第二边柱214设置于第一连接部215和第二连接部216之间，且分别设置于第一连接部215和第二连接部216的两侧边。第一绕线柱211与第二绕线柱212设置于第一边柱213及第二边柱214之间，且与第一边柱213及第二边柱214以设定间距相分隔。而如图1所示的该磁芯200的主视图，其中第一连接部215(或者第二连接部216)具有长l、宽wd1(如图5)和高h，设定一直流方向d1为沿着磁芯200的长边l的方向。如图1所示，第一边柱213、第一绕线柱211、第二绕线柱212及第二边柱214依直线方向d1排列设置。以下实施例以第一连接部215和第二连接部216具有相同的高度为例说明，但也不限于此，可根据需求改变任一连接部的高度。
69.于上述实施例中，第一绕线柱211垂直于高度方向h的截面积与第二绕线柱212垂直于高度方向h的截面积实质上相等(实质上相等并不代表绝对的相等，其在生产过程中因为误差的存在，可以使得该两者之间的差值与任一者之间的差值比小于10％即定义为实质相等。以下实质相等皆以此定义。)。第一边柱213垂直于高度方向h的截面积及第二边柱214垂直于高度方向h的截面积实质上亦相等。
70.另外，在本实施例中，第一绕线柱211及第二绕线柱212可分别包含气隙217，第一边柱213和第二边柱214可以不包含气隙；在另一实施例中，第一绕线柱211及第二绕线柱212可分别包含气隙217，第一边柱213和第二边柱214也可以包含气隙，且对边柱上气隙的大小不做限定，需依据实际需求来设计。于其它实施例中，当磁性组件20所应用的电源模块的实施方式为无需用到激磁电流时，则第一绕线柱211及第二绕线柱212上也可以不包含气隙。
71.于其它实施例中，磁芯200可包含相互独立的第一磁芯单元200a及第二磁芯单元200b，其中第一磁芯单元200a包含第一连接部215，第二磁芯单元200b包含第二连接部216，而第一绕线柱211、第二绕线柱212、第一边柱213及第二边柱214则共同由部分第一磁芯单元200a及部分第二磁芯单元200b形成。然于其它实施例中，第一绕线柱211、第二绕线柱212、第一边柱213、第二边柱214可仅由第一磁芯单元200a及第二磁芯单元200b中的单一磁芯单元形成，而第一磁芯单元200a及第二磁芯单元200b中的另一磁芯单元则类似i型磁芯的结构。
72.请再参阅图2，电源模块21具有第一端、第二端、电感lin、第一电容c1、一次侧开关电路组218、变压器t、二次侧开关电路组219及第二电容c2。第一端及第二端的其中之一可为输入端或输出端，第一端包含第一正端v1 及第一负端v1-，第二端包含第二正端v2 及第二负端v2-。于本发明中，以第二端为输出端，第一端为输入端为例来说明。电感lin与第一正端v1 串联电连接。第一电容c1电连接于电感lin与第一负端v1-之间。一次侧开关电路组218与第一电容c1并联电连接，且为全桥电路架构而包含四个第一开关单元s21、s22、sr21、sr22，其中第一开关单元s21及第一开关单元sr21串联连接而构成第一桥臂，第一开关单元s22及第一开关单元sr22串联连接而构成第二桥臂。变压器t可为但不限于包含图1所示的磁芯200，且变压器t还包含第一一次侧绕线组w1、第二一次侧绕线组w2、第一组二次侧绕线组及第二组二次侧绕线组。第一一次侧绕线组w1与第二一次侧绕线组w2串联连接于第一桥
臂的中点及第二桥臂的中点之间，且匝数相同，例如可为但不限于三匝，且第一一次侧绕线组w1与第二一次侧绕线组w2更可为但不限于平面印刷板绕线组。第一组二次侧绕线组及第二组二次侧绕线组通过磁芯200与第一一次侧绕线组w1及第二一次侧绕线组w2磁耦合，且第一组二次侧绕线组的匝数与第二组二次侧绕线组的匝数相等，其中第一组二次侧绕线组包含为中心抽头架构的第一二次侧绕线组w3与第二二次侧绕线组w4，第二组二次侧绕线组与第一组二次侧绕线组并联连接，且包含为中心抽头架构的第三二次侧绕线组w5及第四二次侧绕线组w6。二次侧开关电路组219与第一组二次侧绕线组、第二组二次侧绕线组、第二正端v2 及第二负端v2-电连接，且包含四个第二开关单元s23、s24、s25、s26，其中第二开关单元s23与第一二次侧绕线组w3串联电连接，第二开关单元s24与第二二次侧绕线组w4串联电连接，第二开关单元s25与第三二次侧绕线组w5串联电连接，第二开关单元s26与第四二次侧绕线组w6串联电连接。第二电容c2电连接于第二正端v2 及第二负端v2-之间。于一些实施例中，由于第二组二次侧绕线组与第一组二次侧绕线组并联连接，且二次侧开关电路组219与第一组二次侧绕线组、第二组二次侧绕线组、第二正端v2 及第二负端v2-电连接，故电源模块21在变压器t的二次侧实为双路并联。
73.于上述实施例中，当电源模块21应用于大电流输出场合时，为了提升开关单元的耐流能力，第一开关单元s21、s22、sr21、sr22或第二开关单元s23、s24、s25、s26可分别由偶数个开关元件(此图未图示)并联而构成，例如两个并联而构成，而在本发明的实施方式中，乃是第二开关单元s23、s24、s25、s26分别包含两个开关元件并联而构成。
74.当变压器t使用图1所示的磁芯200时，则第一一次侧绕线组w1与第二一次侧绕线组w2的缠绕方式可例如图3(图3省略了第一组二次侧绕线组及第二组二次侧绕线组)所示，即第一一次侧绕线组w1缠绕于第一绕线柱211上，第二一次侧绕线组w2缠绕于第二绕线柱212上，其中第一一次侧绕线组w1和第二一次侧绕线组w2两端的电压信号为交流电压信号，且第一一次侧绕线组w1在第一绕线柱211上产生的交流磁通(如图3的实线b所示的交流磁通)的方向相反于第二一次侧绕线组w2在第二绕线柱212上产生的交流磁通(如图3的虚线c所示的交流磁通)的方向。
75.为了实现第一一次侧绕线组w1在第一绕线柱211上产生的交流磁通的方向相反于第二一次侧绕线组w2在第二绕线柱212上产生的交流磁通的方向，在本实施例中，第一一次侧绕线组w1于第一绕线柱211上的缠绕方向相反于第二一次侧绕线组w2于第二绕线柱212上的缠绕方向，例如图3所示，第一一次侧绕线组w1以逆时针缠绕于第一绕线柱211上，而第二一次侧绕线组w2以顺时针缠绕于第二绕线柱212上。但不以此为限制，只要可达到使第一一次侧绕线组w1在第一绕线柱211上产生的交流磁通的方向相反于第二一次侧绕线组w2在第二绕线柱212上产生的交流磁通的方向的效果即可，例如当第一一次侧绕线组w1两端的电压与第二一次侧绕线组w2两端的电压为相位错向180度时，则第一一次侧绕线组w1在第一绕线柱211上的缠绕方向可相同于第二一次侧绕线组w2在第二绕线柱212上的缠绕方向。
76.由上述内容可知，由于第二绕线柱212设有气隙217，而第一边柱213及第二边柱214并没有设置气隙，或是第一边柱213或第二边柱214虽有气隙，但第一边柱213及第二边柱214的气隙的高度分别小于第二绕线柱212的气隙217的高度的1/10，因此第一绕线柱211上的等效磁阻大于第一边柱213上的等效磁阻及第二边柱214上的等效磁阻，使得第二一次侧绕线组w2所产生的交流磁通(交流磁通b)在流通第二绕线柱212后大部分流经第一边柱
213及第二边柱214而构成闭合磁回路；同理因为第一绕线柱211上设有气隙217，故第二绕线柱212上的等效磁阻大于第一边柱213上的等效磁阻及第二边柱214上的等效磁阻，使第一一次侧绕线组w1所产生的交流磁通(交流磁通c)在流通第一绕线柱211后大部分流经第一边柱213及第二边柱214而构成闭合磁回路。第一一次侧绕线组w1在第一绕线柱211上产生的交流磁通和第二一次侧绕线组w2在第二绕线柱212上产生的交流磁通均流经第一连接部215和第二连接部216，因此第一连接部215或第二连接部216可根据承担的交流磁通大小分为三段。以第一连接部215为例，第一连接部215可分为三段，第一段对应第一边柱213和第一绕线柱211的之间的区域，第二段对应于第一绕线柱211及第二绕线柱212的之间的区域上，第三段对应第二边柱214和第二绕线柱212的之间的区域。参照图3，于第一连接部215的第二段，第一一次侧绕线组w1所产生的交流磁通与第二一次侧绕线组w2所产生的交流磁通叠加；而在第一连接部215的第一段和第三段上，第一一次侧绕线组w1所产生的交流磁通与第二一次侧绕线组w2所产生的交流磁通相互抵消。第二连接部216的分析与第一连接部215相同，在此不再详述。须注意的是，磁通抵消并不代表最终磁通量为零，只要满足最终的磁通量小于原来的任一方向磁通量的20％即可。后续说明中有关磁通抵消亦遵循此规则。
77.如此一来，相比于u型磁芯的两个绕线柱之间的连接部上的交流磁通，本发明的磁性组件20在磁芯200的第一连接部215和第二连接部216的第一段和第三段上的交流磁通会变小，从而使得第一连接部215和第二连接部216分别垂直于长边方向l的截面积可变小，故第一连接部215和第二连接部216的宽wd1可减小，或是第一连接部215和第二连接部216的高h可减小，或是第一连接部215和第二连接部216的宽wd1和高h可同时减小，如此一来，可减小磁性组件20的尺寸，例如厚度，亦对应减小使用磁性组件20的电源模块21的尺寸，例如厚度。
78.于上述实施例中，当第一连接部215和第二连接部216分别垂直于于长边方向l的截面积变小时，较佳地为第一连接部215和第二连接部216分别垂直于长边方向l的截面积小于或等于第一绕线柱211和第二绕线柱212中任一绕线柱垂直于高度方向的截面积的75％。此外，由于在第一边柱213及第二边柱214上，第一一次侧绕线组w1所产生的交流磁通与第二一次侧绕线组w2所产生的交流磁通相互抵消，故第一边柱213及第二边柱214垂直于高度方向的截面积可以小于或等于第一绕线柱211垂直于高度方向的截面积的75％及小于或等于第二绕线柱212垂直于高度方向的截面积的75％。
79.第一组二次侧绕线组及第二组二次侧绕线组的缠绕方式则可如图4所示(图4省略了第一一次侧绕线组w1与第二一次侧绕线组w2)，即第一组二次侧绕线组的第一二次侧绕线组w3和第二二次侧绕线组w4缠绕于第一绕线柱211上，第三二次侧绕线组w5和第四二次侧绕线组w6缠绕于第二绕线柱212上，其中第一二次侧绕线组w3的一端和第二二次侧绕线组w4的一端短接于第一连接点a，第三二次侧绕线组w5的一端和第四二次侧绕线组w6的一端短接于第二连接点a’点。于本实施例中，第一组二次侧绕线组于第一绕线柱211上的缠绕方向相反于第二组二次侧绕线组于第二绕线柱212上的缠绕方向，例如图4所示，第一组二次侧绕线组的第一二次侧绕线组w3和第二二次侧绕线组w4可以逆时针缠绕于第一绕线柱211上，第二组二次侧绕线组的第三二次侧绕线组w5和第四二次侧绕线组w6则以顺时针缠绕于第二绕线柱212上。由此，第一组二次侧绕线组在第一绕线柱211上产生的交流磁通的方向相反于第二组二次侧绕线组在第二绕线柱212上产生的交流磁通的方向。相似于一次
侧绕线组在第一和第二绕线柱上产生的交流磁通所带来的功效原理，本实施例的绕线方式可进一步减小磁性组件20的尺寸及电源模块21的尺寸，并增大电源模块21的功率密度。
80.同样，为了实现第一组二次侧绕线组在第一绕线柱211上产生的交流磁通的方向相反于第二组二次侧绕线组在第二绕线柱212上产生的交流磁通的方向，亦可采用两组二次侧绕组施加电压错相180度，且于各自的绕线柱上同方向绕制的方式，在此不做限制。
81.于一些实施例中，第一二次侧绕线组w3和第二二次侧绕线组w4串联连接于第一连接点a，第三二次侧绕线组w5和第四二次侧绕线组w6串联连接于第二连接点a’，且第一连接点a及第二连接点a’可通过电源模块21所包含的印刷电路板上的布线来电连接，由此构成如图2所示的第二正端v2 。另外，图4所示的第一二次侧绕线组w3、第二二次侧绕线组w4、第三二次侧绕线组w5和第四二次侧绕线组w6都以一匝做例示，然实际应用中并不以此为限。
82.于上述实施例中，是以磁性组件为变压器为例进行说明，但实际磁性组件亦可为电感或变压器和电感构成的集成磁件。在其它实施例中，若欲使用图1所示的磁芯200来实现两个电感的串联电连接，则可使用如图3所述的第一一次侧绕线组w1和第一一次侧绕线组w2的绕制方法，此时第一一次侧绕线组w1可构成其中之一电感的绕线组，第二一次侧绕线组w2可构成另一电感的绕线组，然而在利用磁芯200来实现两个电感的串联电连接的实施例中，第一一次侧绕线组w1和第二一次侧绕线组w2两端的端电压便分别改为直流电压信号，且因为第一一次侧绕线组w1和第二一次侧绕线组w2分别于第一绕线柱211及第二绕线柱212上的绕线方向相反，故流通第一绕线柱211的直流磁通相反于流通第二绕线柱212的直流磁通方向，且因为第一绕线柱211及第二绕线柱212分别具有气隙217，使得第一绕线柱211上的等效磁阻及第二绕线柱212上的等效磁阻分别大于第一边柱213的等效磁阻与第二边柱214的等效磁阻，因此第一一次侧绕线组w1所产生的直流磁通在流通第一绕线柱211上后大部分流经第一边柱213及第二边柱214而构成闭合磁回路，同理第二一次侧绕线组w2所产生的直流磁通在流通第二绕线柱212上后大部分流经第一边柱213及第二边柱214而构成闭合磁回路，故类似于前述的功效原理，便可以再减小磁性组件20的尺寸及电源模块21的尺寸，增大电源模块21的功率密度。
83.在一些实施例中，若欲使用图1所示的磁芯200来实现两个电感的并联电连接，则可使用如图4所述的第一组二次侧绕线组和第二组二次侧绕线组的绕制方法，此时第一组二次侧绕线组和第二组二次侧绕线组可分别包含单一的绕线组，且第一组二次侧绕线组的绕线组的一端与第二组二次侧绕线组的绕线组的一端可通过电源模块21所包含的印刷电路板上的布线电连接，如此一来，同样可达到减小磁性组件20的尺寸及电源模块21的尺寸，并增大电源模块21的功率密度的功效，于此不再赘述。
84.以下将再说明图2所示的电源模块的实际立体结构。请参阅图5-图8并配合图2，其中图5为图2所示的电源模块的较佳实施例的立体组合结构示意图，图6为图5所示的电源模块的反向视角的立体组合结构示意图，图7为图5所示的电源模块的立体爆炸结构示意图，图8为图7所示的电源模块的反向视角的立体爆炸结构示意图。如图2、图5-图8所示，电源模块21除了包含如图2所示的第一端、第二端、电感lin、第一电容c1、一次侧开关电路组218、变压器t、二次侧开关电路组219及第二电容c2外，还包含印刷电路板300。其中构成变压器t的磁性组件可选用如图3加图4所示的磁性组件20，由此达到减小磁性组件20的尺寸及电源模块21的尺寸，并增大电源模块21的功率密度的功效，然磁性组件不局限于选用如图3及图
4所示的磁性组件20，以下亦将以电源模块21包含图2所示的磁性组件20来例示说明。而由于本实施例选用图2-图4所示的磁性组件20，于第一连接部215和第二连接部216的第一段和第二连接部216的第二段所在的区域上，第一一次侧绕线组w1所产生的交流磁通与第二一次侧绕线组w2所产生的交流磁通叠加，而在第一连接部215和第二连接部216的第二段和第三段所在的区域上，第一一次侧绕线组w1所产生的交流磁通与第二一次侧绕线组w2所产生的交流磁通相互抵消。由此，根据本发明的实施方式，设置第一连接部215的第一/三段的宽度小于第一连接部215的第二段的宽度，设置第二连接部216的的第一/三段宽度小于第二连接部216的第二段的宽度。如图5、7、图8所示，可在磁芯200的磁盖上设置两个缺口220，可进一步缩减磁性组件的尺寸，且可于缺口220内放置更多的元件，由此可进一步减小该电源模块的体积。
85.印刷电路板300包含两个相对的第一面301和第二面302，和介于第一面301和第二面302之间，且为相对的第一侧壁304和第二侧壁303。磁性组件20固设于印刷电路板300上，而磁性组件20的磁芯200的第一边柱213、第一绕线柱211、第二绕线柱212及第二边柱214则穿设印刷电路板300并至少部分容置于印刷电路板300内，且第一边柱213、第一绕线柱211、第二绕线柱212及第二边柱214所排列的直线方向d1与第一侧壁304和第二侧壁303的长边平行，因此在图5中，亦定义第一侧壁304的长边为直线方向d1。
86.一次侧开关电路组218的四个第一开关单元s21、s22、sr21、sr22设置于印刷电路板300的第一面301上且邻近于第二侧壁303，且四个第一开关单元s21、s22、sr21、sr22以平行于直线方向d1的方式排列设置，其中图5所示的四个第一开关单元s21、s22、sr21、sr22的排列顺序仅为例示，可依实际需求任意改变。四个第二开关单元s23、s24、s25、s26设置于印刷电路板300的第一面301上且邻近于第一侧壁304，且四个第二开关单元s23、s24、s25、s26以平行于直线方向d1的方式排列设置，其中图5所示的四个第一开关单元s21、s22、sr21、sr22的排列顺序仅为例示，可依实际需求任意改变。且，变压器t设置于四个第一开关单元s21、s22、sr21、sr22和四个第二开关单元s23、s24、s25、s26之间。
87.于本实施例中，电源模块21的第一端和第二端都可具有外接端子，该外接端子用于实现该电源模块和系统板之间的电连接。电源模块21可应用于大电流应用场合，而本实施例中，以第二端为大电流端为例，以其的电流布局来说明该技术方案的特点。实际应用中，第一端亦可为大电流端，布局参考使用该技术方案，此处不再赘述。如图2所示的二次侧开关电路组219的四个第二开关单元s23、s24、s25、s26实际上可分别包含并联连接的偶数个开关元件，且每一第二开关单元的偶数个开关元件按数量平均分布于印刷电路板300的第一面301和第二面302。本实施例中，以每一第二开关单元s23、s24、s25、s26均包含两个开关元件为例，例如在图5-8中，将第二开关单元的开关元件皆标记为开关元件313。如图所述，每一第二开关单元的其中的一个开关元件313设置于印刷电路板300的第一面301上，且邻近于第一侧壁304，每一第二开关单元的另一个开关元件313设置于印刷电路板300的第二面302上，且邻近于第一侧壁304，且每一第二开关单元的两个开关元件313通过印刷电路板300上的导孔(未图示)而并联电连接。再者，于每一第二开关单元中，设置于印刷电路板300的第一面301上的开关元件313于印刷电路板300的第二面302上的投影会与设置于印刷电路板300的第二面302上的另一开关元件313至少部分重叠。
88.为进一步说明，以电连接的第一二次侧绕线组w3和第二开关单元s23为例，流经第
一二次侧绕线组w3的电流中分成两路，其中的一部分电流流经位于第一面301上的第二开关单元s23的一个开关元件313，另一部分电流则流经位于第二面302上的第二开单元s23的另一个开关元件313，故流经第一二次侧绕线组w3的电流可近似平均分布于第二开关单元s23的两个开关元件313。于本实施例，第一二次侧绕线组w3由多层的印刷电路板平面绕组构成，且该多层平面绕组分布于印刷电路板300的内部不同层中，因此流经第一二次侧绕线组w3的电流可在印刷电路板300内部层与层之间可近似平均分布，进一步减小该平面绕组的等效直流阻抗，减小绕组上的损耗。同理，根据二次侧绕组和第二开关单元的布局，使得流经第二二次侧绕线组w4的电流、流经第三二次侧绕线组w5的电流及流经第四二次侧绕线组w6的电流同样在印刷电路板300内部层与层之间近似平均分布，并近似平均分布于各自对应的两个开关元件，如此一来，即可减小电流流经路径上产生的损耗，如此一来，即可减小电流流经路径上产生的损耗，使提升电源模块21的功率转换效率。
89.于一些实施例中，如图7及图8所示，第二开关单元s23的两个开关元件313分别在印刷电路板300的第一面301及第二面302上的位置会与对应的二次侧绕线组，如第一二次侧绕线组w3，的其中一端对应设置且电连接，以此达到流经第一二次侧绕线组w3的电流在印刷电路板300的第一面301及第二面302近似均匀分布的效果。相似的，第二开关单元s24的两个开关元件313分别在印刷电路板300的第一面301及第二面302上的位置会与对应的第二二次侧绕线组w4的其中一端对应设置且电连接，第二开关单元s25的两个开关元件313分别在印刷电路板300的第一面301及第二面302上的位置会与对应的第三二次侧绕线组w5的其中一端对应设置且电连接，第二开关单元s26的两个开关元件313分别在印刷电路板300的第一面301及第二面302上的位置会与对应的第四二次侧绕线组w6的其中一端对应设置且电连接。由此，在本实施例中，应用具有四柱磁芯结构的磁芯200，将二次侧绕线组分别绕制在两个绕线柱上，并将第二开关单元与二次侧绕线组一一对应放置的布局，加强流经第一二次侧绕线组w3的电流、第二二次侧绕线组w4的电流、流经第三二次侧绕线组w5的电流及流经第四二次侧绕线组w6的电流在印刷电路板300的每一层上的均匀分布的效果。
90.多个第二开关单元位于第一面301上的至少两个开关元件313各自的中心的连线与磁芯200的第一绕线柱211及第二绕线柱212的中心的连线之间的夹角为[0～45]度之间的任意角度，例如可为平行。多个第二开关单元位于第二面302上的至少两个开关元件313各自的中心的连线与磁芯200的第一绕线柱211及第二绕线柱212个自的中心的连线之间的夹角为[0～45]度之间的任意角度，例如可为平行。此外，如图6或图7所示，多个第二开关单元中设置于第一面301或第二面302的所有开关元件313中，其中至少两个开关元件313相邻设置。如图6所示，设置于第一面301或第二面302的所有开关元件313可以采用间距相同或实质相同的方式均匀设置；或如图7所示，设置于第一面301或第二面302的两个开关元件313相邻设置，而其余开关元件313则与相邻设置的两个开关元件313间隔设置。但不以此为限，可依据实际印刷电路板布线需求设置。如此，可进一步实现该大电流在印刷电路板每一层上的均匀分布，以此来减小电流流经路径上产生的损耗，提升电源模块21的功率转换效率。
[0091]
请再参阅图6及图8，电源模块21的第一端或第二端分别可具有至少二组外接端子，每组外接端子包括至少一个正端子和至少一个负端子，且每两组外接端子包括至少两个正端子和至少一负端子。这里，以第二端的外接端子为例来说明，第二端的外接端子的正
端子构成该电源模块21的第二正端vo ，第二端的外接端子的负端子构成该电源模块21的第二负端vo-。其中每两组外接端子中两个正端子共用一个负端子，且该负端子设置于该两个正端子之间。在另一实施例中，每两组外接端子可包括至少一个正端子和至少二负端子，其中每两组外接端子中两个负端子共用一个正端子，且该正端子设置于该两个负端子之间。在又一实施例中，该至少二组外接端子可包括至少两个正端子和至少两个负端子，其中该正端子和该两个负端子交错放置，每一正端子和每一个负端子构成一组外接端子。
[0092]
更进一步，该电源模块21还包含多个第一金属块311，多个第一金属块311相间隔地设置于印刷电路板300的第二面302上，且与第一侧壁304相邻而位于二次侧开关电路组，即多个第二开关单元s23、s24、s25、s26的一侧，并位于第一侧壁304及多个开关元件313之间，故多个第二开关单元s23、s24、s25、s26实际上位于多个第一金属块311及变压器t(或称磁性组件20)之间。
[0093]
如图8所示，多个第一金属块311可分别用来构成电位端子，其中多个第一金属块311中至少一第一金属块311a可构成电源模块21的第二正端vo ，而其余多个第一金属块311中至少一第一金属块311b则构成电源模块21的第二负端vo-，其中一个金属块311a与一个金属块311b可构成电源模块21的第二端的一组外接端子。电源模块21的第二端可包含至少两组外接端子，例如图6及图8所例示的三组外接端子，其中该三组外接端子沿直线方向d1设置。在另一实施例中，图6及图8所例示的外接端子可构成四组外接端子，每三个相邻金属块311采用正端子(金属块311a)、负端子(金属块311b)、正端子(金属块311a)的排布方式构成二组外接端子。当然电源模块21的第二端并不局限于如图8所示为三组外接端子，亦可选用适当数量的第一金属块311来构成多组外接端子。
[0094]
另外，至少一组外接端子中的第一金属块311a的中心及第一金属块311b的中心之间的连线与磁芯200的第一绕线柱211的中心及第二绕线柱212的中心之间的连线平行。在另一实施例中，至少一组外接端子中的第一金属块311a的中心及第一金属块311b的中心之间的连线与磁芯200的第一绕线柱211的中心及第二绕线柱212的中心之间的连线夹角为[0,45]度之间的任意角度。在另一实施例中，该至少两组外接端子中的至少两个第一金属块311a或至少两个第一金属块311b的中心之间的连线与磁芯200的第一绕线柱211的中心及第二绕线柱212的中心之间的连线夹角为[0,45]度之间的任意角度。再者，如图8所示，第一金属块311a与第一金属块311b为交错设置，然不以此为限，第一金属块311a与第一金属块311b的设置顺序可任意安排。另外，电源模块21还包含多个第二金属块312，多个第二金属块312相间隔地设置于印刷电路板300的第二面302上，且邻近第二侧壁303，多个第二金属块312可至少用于构成电源模块21的第一正端。于其他实施例中，多个第二金属块312还可为用来传递控制信号的多个信号端。
[0095]
请再参阅图7及图8，印刷电路板300还包含第一穿设孔300a及第二穿设孔300b，分别贯穿印刷电路板300，当磁性组件20设置于印刷电路板300上时，第一绕线柱211会穿设第一穿设孔300a，并至少部分容置于第一穿设孔300a内。另外，第一穿设孔300a的中心点及第二穿设孔300b的中心点之间的连线平行于直线方向d1。又至少一组外接端子中的金属块311a及311b各自的中心点的连线与第一绕线柱211及第二绕线柱212各自中心点的连线间的夹角为[0～45]度之间的任意角度，譬如，至少一组外接端子中的金属块311a及311b各自的中心点的连线与两个穿设孔300a及300b各自中心点的连线的夹角为30度。另外，至少两
组外接端子各自的中心的连线与两个穿设孔300a及300b的中心点连线的夹角为[0,45]度之间的任意角度，以此设计可以使得第一绕线柱211及第二绕线柱212上的绕线组距离外接端子，即距离构成第二正端的金属块311a和构成第二负端的金属块311b分别的中心点距离最短，以此来减小印刷电路板300布线所产生的等效直流阻抗，减小电源模块21的损耗。再者，多组外接端子中的金属块311除了沿直线方向d1相邻设置于印刷电路板300的第一侧壁304外，每一组外接端子中的金属块311与更与对应的第二开关单元的开关元件313一一对应放置，以此来实现大电流在印刷电路板300每一层上和层与层之间的均匀分配，进一步提升电源模块21的功率转换效率。另外，印刷电路板300更可包含第三穿设孔及第四穿设孔，其中第三穿设孔及第四穿设孔可分别由贯穿印刷电路板或是形成在印刷电路的外围壁面的其中的一种方式形成，且第三穿设孔及第四穿设孔分别用以供第一边柱213及第二边柱214穿设。
[0096]
请再参阅图9，其为图5所示的电源模块从e-e’方向截面时的部分截面俯视示意图。假设装配后磁性组件20的第一连接部215的顶面到印刷电路板300的第一面301的距离为h0(在该实施例中，h0等于第一连接部215的厚度h，在另外的实施例中，因为磁芯组件的装配误差，h0也可以大于h。)，假设第二开关单元中的任一开关元件313的顶面到第一印刷电路板300的第一面301的距离为h1(即第二开关单元中开关元件313的高度为h1)，假设第一开关单元s21(当然，其它第一开关单元s22、sr21、sr22亦可)的顶面到第一印刷电路板300的第一面301的距离为h2(即第一开关单元s21中开关元件的高度为h2)。本实施例中，图9中的电源模块采用如图1-4的磁性组件，可降低磁芯200的第二连接部216的厚度h，使得h0＝h1＝h2，从而使得电源模块21的厚度进一步降低，减小电源模块21的尺寸。在另一实施例中，第一连接部215的厚度，即距离h0可以为距离h1、h2中为最大值的0.5～1.5倍，例如当距离h1>距离h2,则距离h0可以为距离h1的0.5倍到1.5倍之间的任一值。当然，类似于前述内容，磁芯200的第二连接部216的厚度同样可降低，于此不再进一步说明。
[0097]
于一实施中，电源模块21中磁芯200和一次侧绕组的位置关系可参照图10。电源模块21使用图1-图4所示的磁性组件，可进一步减小磁性组件20的磁芯200的连接部的宽度。如此，磁芯200与一次侧绕线组所构成的平面有部分重叠，且具有未重叠区，其中第二开关单元的开关元件313可以设置于未重叠区内。如图10，其为图6所示的电源模块的俯视结构及磁性组件内部的俯视截面结构的比对示意图。其中标示f为电源模块的俯视结构，标示g为磁性组件200内部的俯视截面结构。于本实施例中，第一绕线组第一一次侧绕线组w1与第二一次侧绕线组w2分别为在印刷电路板某一层上的平面印刷板绕线组布局，此外，磁芯200的宽度wd1小于构成第一一次侧绕线组w1的平面印刷板绕线组的宽度wd2，亦小于构成第二一次侧绕线组w2的平面印刷板绕线组的宽度(亦为wd2)，从而减小磁性组件20在印刷电路板300的第一面301和第二面302上的所占区域的面积，由此有空余更多区域来放置其它元器件，譬如第二开关单元的开关元件313可以邻近磁性组件200放置，并且任一开关元件313垂直于印刷电路板300的第一面301上的投影会与对应的一次侧绕线组(w1或w2)的平面印刷板绕线组至少有部分重合，例如20％以上重叠，以此来进一步减小电源模块21的尺寸，减小大电流的流经路径，减小流经路径上的直流等效阻抗，提高电源模块21的功率密度。
[0098]
另外，请再参阅图5及图6。于一些实施例中，电源模块21还包含至少一电容314(可为图2所示的第一电容c1或第二电容c2)，在该实施例中，该电容314为第二电容c2，该电容
314的两端分别电连接至少一外接端子的正端子和负端子，该电容314可以放置在印刷电路板300的第一面301及/或第二面302上，更进一步说明，该电容314可以放置于两个相邻的开关元件313之间，但不以此为限，也可以设置在于所有开关元件313的一侧，使得所有开关元件313位于磁性组件20和至少一电容314之间。
[0099]
另外，上述内容中未提及的图2的电源模块21中剩余的电子元件，则可依实际需求任意设置于印刷电路板300，于此不再赘述。
[0100]
综上所述，本发明为一种电源模块，其中电源模块的二次侧开关电路组的每一第二开关单元的偶数个开关元以数量平均设置于印刷电路板的第一面及印刷电路板的第二面上，使得流经与第二开关单元电连接的二次侧绕线组的电流在印刷电路板内部为均匀分布，故提升电源模块的功率转换效率。此外，本发明的电源模块使用磁性组件来构成磁性组件，其中磁性组件的磁芯为包含两个边柱及两个绕线柱的四柱结构，且缠绕在其中之一绕线柱上的绕线组在对应绕线柱上产生的交流磁通的方向相反于缠绕于另一绕线柱上的绕线组在对应绕线柱上产生的交流磁通的方向，如此一来，进一步减小电源模块的尺寸，增大电源模块的功率密度。