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TWI852831B - 平板型磁性元件 - Google Patents

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TWI852831B
TWI852831B TW112143654A TW112143654A TWI852831B TW I852831 B TWI852831 B TW I852831B TW 112143654 A TW112143654 A TW 112143654A TW 112143654 A TW112143654 A TW 112143654A TW I852831 B TWI852831 B TW I852831B
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張溢盛
賴建安
邱奕勳
楊竣宇
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台達電子工業股份有限公司
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Abstract

一種平板型磁性元件係配置於諧振轉換器的電路板，且諧振轉換器包括初級側電路與次級側電路，平板型磁性元件包括初級側走線、次級側走線及鐵芯。初級側走線形成於電路板的其中一層板，且作為耦接初級側電路的初級側線圈。次級側走線形成於電路板的另一層板，且作為耦接次級側電路的次級側線圈。鐵芯包括第一鐵芯柱與第二鐵芯柱，第一鐵芯柱與第二鐵芯柱分別貫穿電路板的第一穿孔與第二穿孔，且初級側走線與次級側走線環繞於第一穿孔與第二穿孔。初級側走線以第一方向環繞於第一穿孔，且以第二方向環繞於第二穿孔，以形成∞字走線。

Description

平板型磁性元件
本發明係有關一種平板型磁性元件，尤指一種應用於諧振轉換器的平板型磁性元件。
隨著資訊產業的快速發展，電源供應器已扮演著不可或缺的角色。資訊和家用電器的輸入電壓分為交流電壓和直流電壓，且電源供應器一般可分為兩個級別。一般前級通常為AC/DC轉換器、功率因數校正器或DC/DC轉換器，且後級通常為諧振轉換器。諧振轉換器是一種直流對直流的電源轉換器，其具有初級側開關零電壓導通(turn on)，次級側整流開關零電流關閉(turn off)，故相比其它轉換器具有輸出功率高、轉換效率高等優點。進一步於次級側搭配採用同步整流開關，更易於實現高效率、高功率密度的性能。
其中，諧振轉換器通常包括諧振電感與變壓器等磁性元件，這些磁性元件通常是由線圈、繞線架和鐵芯所組成。由於線圈須由銅線繞製於繞線架數十圈以上而形成，然後再使用鐵芯套設繞線而形成閉合磁路。因此，諧振電感與變壓器通常具有體積龐大的致命缺點，無法有效地縮小諧振轉換器的體積，造成電源供應器體積龐大，功率密度不佳的問題。
所以，如何設計出一種平板型磁性元件來替代諧振轉換器中，傳統式的磁性元件而大幅縮小諧振轉換器的體積，乃為本案創作人所欲行研究的一大課題。
為了解決上述問題，本發明係提供一種平板型磁性元件，以克服習知技術的問題。因此，本發明的平板型磁性元件係配置於諧振轉換器的電路板，諧振轉換器包括初級側電路與次級側電路，且平板型磁性元件包括電感走線、初級側走線、次級側走線及鐵芯組件，鐵芯組件包括電感鐵芯及鐵芯。電感走線形成於電路板，且作為配置於初級側電路的電感線圈。初級側走線形成於電路板的其中一初級層板，且作為耦接初級側電路的初級側線圈。次級側走線形成於電路板的其中之一次級層板，且作為耦接次級側電路的次級側線圈。電感鐵芯包括鐵芯柱，鐵芯柱貫穿電路板的第三穿孔，且電感走線環繞於第三穿孔。鐵芯包括第一鐵芯柱與第二鐵芯柱，第一鐵芯柱與第二鐵芯柱分別貫穿電路板的第一穿孔與第二穿孔，且初級側走線與次級側走線環繞於第一穿孔與第二穿孔。其中，初級側走線以第一方向環繞於第一穿孔，且以第二方向環繞於第二穿孔，以形成∞字走線；電感走線形成於初級層板而耦接初級側走線，且電感走線的二端形成平板型磁性元件的輸入端與輸出端。
本發明之主要目的及功效在於，通過本揭露的平板型磁性元件應用於諧振轉換器結構，使得初級側線圈與次級側線圈以走線的形式形成於電路板上，而使得平板型磁性元件能夠平面化(planar)，以大幅度的提高諧振轉換器的空間利用率而達到高功率密度需求。並且，諧振轉換器也因使用平板型磁性元件而具有體積小的特性，相對的可大幅提高諧振轉換器的操作頻率，使諧振轉換器具有更高的效率、顯著縮減功率開關尺寸、更輕盈和改善散熱性能等優越性。
為了能更進一步瞭解本發明為達成預定目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得一深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。
茲有關本發明之技術內容及詳細說明，配合圖式說明如下：
請參閱圖1為本揭露的諧振轉換器的電路方塊圖。諧振轉換器100可耦接前級電路200與負載300，且前級電路200可以為交流/直流轉換器、功率因數校正器、直流源等直流電源供應者。諧振轉換器100包括初級側電路1A、至少一組變壓器2A(本實施例以二組示意)、至少一組次級側電路3A(本實施例以二組示意)及控制器4A，且變壓器2A包括初級側線圈22A與次級側線圈24A。以圖1為例，初級側電路1A為半橋式架構，包括一組開關橋臂SA1_M與一組諧振槽(即串接的諧振電感Lr與諧振電容Cr，但不以此為限)，且開關橋臂SA1_M分別包括二個串接的功率開關(Q1~Q2)。因此，可通過諧振槽耦接開關橋臂SA1_M與初級側線圈22A而形成初級側拓樸。次級側電路3A包括二組整流電路32，且整流電路32分別包括一個整流開關(SR1、SR2)。二組變壓器2A的次級側線圈24A分別包括第一線圈24A-1與第二線圈24A-2，且第一線圈24A-1與第二線圈24A-2為中心抽頭式的線圈。因此，可通過次級側線圈24A耦接整流電路32而形成次級側拓樸，且諧振轉換器100可通過控制器4A控制整流開關(SR1、SR2)的導通/關斷，使第一線圈24A-1與第二線圈24A-2分別耦合初級側線圈22A。
一般而言，控制器4A通過控制開關橋臂SA1_M 與整流電路32的整流開關(SR1、SR2)來使諧振槽、變壓器2A儲能/釋能，以通過諧振槽、變壓器2A的儲能/釋能而將諧振轉換器100所接收的直流電源V_DC轉換為主電源V_M。值得一提，於一實施例中，初級側電路1A與次級側電路3A的電路結構僅為示意性的範例，舉凡可構成諧振轉換器100架構的初級側電路1A(例如但不限於，全橋式結構、二組諧振槽等)與次級側電路3A(例如但不限於，半橋式整流電路、單組整流電路等)，皆應包含在本實施例之範疇當中。此外，於一實施例中，變壓器2A可以如圖1所示的為2個，但不以此為限，其可以由一組以上的變壓器2A實施。意即，當變壓器2A的數量為1時，諧振轉換器100僅包括一組初級側線圈22A、第一線圈24A-1及第二線圈24A-2，依此類推。
請參閱圖2A為本揭露的諧振轉換器的立體電路結構分解圖、圖2B為本揭露的諧振轉換器的立體電路結構組合圖，復配合參閱圖1。諧振轉換器100配置於電路板CB1，且開關橋臂SA1_M、控制器4A所配置的位置如圖2所示。其中，諧振電感Lr與(至少一個)變壓器2A形成平板型磁性元件PE。具體地，諧振電感Lr的電感線圈Lc與變壓器2A的初級側線圈22A與次級側線圈24A皆為平面化(planar)結構，且形成於電路板CB1上。鐵芯組件包括鐵芯C1與電感鐵芯C_L，鐵芯C1通過直接地套設於電路板CB1的初級側線圈22A與次級側線圈24A上而形成(至少一個)變壓器2A，且電感鐵芯C_L通過直接地套設於電路板CB1的電感線圈Lc上而形成諧振電感Lr。
因此，本揭露的諧振轉換器100結構主要係將諧振電感Lr的電感線圈Lc與變壓器2A的初級側線圈22A與次級側線圈24A形成於電路板CB1上，而使得平板型磁性元件PE能夠平面化(planar)，以大幅度的提高諧振轉換器100的空間利用率而達到高功率密度需求。並且，諧振轉換器100也因使用平板型磁性元件PE而具有體積小的特性，相對的可大幅提高諧振轉換器100的操作頻率，因此開關橋臂SA1_M 與整流電路32的功率開關可使用寬能隙(WBG)等第三代半導體元件作為主要功率開關，使諧振轉換器100具有更高的效率、顯著縮減功率開關尺寸、更輕盈和改善散熱性能等優越性。
請參閱圖3A~3L為本揭露的平板型磁性元件的線圈於電路板各層的走線示意圖、圖3M為本揭露的平板型磁性元件的線圈為∞字走線示意圖，復配合參閱圖1~2B。電路板CB1為多層板(在此以12層板為例，但不以此為限)，圖3A為頂層板，且圖3L為底層板。其中，電感走線Tl作為電感線圈Lc，且初級側走線Tp1作為初級側線圈22A。電感走線Tl與初級側走線Tp1分別形成於圖3B、3E、3H、3K的層板(即稱之為初級層板)。意即，各層的電感走線Tl通過彼此相連而形成電感線圈Lc，且各層的初級側走線Tp1通過彼此相連而形成的初級側線圈22A。次級側走線Ts1作為次級側線圈24A，且形成於圖3A、3C~3D、3F~3G、3I~3J、3L的層板(即稱之為次級層板)。配合參閱圖2A~2B，鐵芯C1包括第一鐵芯柱C12與第二鐵芯柱C14。第一鐵芯柱C12貫穿電路板CB1的第一穿孔H1，且第二鐵芯柱C14貫穿電路板CB1的第二穿孔H2。初級側走線Tp1環繞於第一穿孔H1與第二穿孔H2，且次級側走線Ts1同樣環繞於第一穿孔H1與第二穿孔H2，以使鐵芯C1套設於初級側走線Tp1與次級側走線Ts1後，可形成閉合磁路而構成變壓器2A。同理，電感鐵芯C_L包括鐵芯柱C_LC。鐵芯柱C_LC貫穿電路板CB1的第三穿孔H3，且電感走線Tl環繞於第三穿孔H3，以使電感鐵芯C_L套設於電感走線Tl後，可形成閉合磁路而構成諧振電感Lr。值得一提，於一實施例中，各層板所形成的走線的材質可以為銅箔，但並不排除可以使用易於導電的其他金屬箔(例如但不限於，金、銀等)。
於圖3B、3E、3H、3K中，初級側走線Tp1以第一方向D1(順時針方向/逆時針方向)環繞於第一穿孔H1，且以與第一方向D1相反的第二方向D2(逆時針方向/順時針方向)環繞於第二穿孔H2，以形成∞字走線。意即，當初級側走線Tp1以順時針方向環繞於第一穿孔H1時，則會以逆時針方向環繞於第二穿孔H2。反之，當初級側走線Tp1以逆時針方向環繞於第一穿孔H1時，則會以順時針方向環繞於第二穿孔H2。值得一提，於一實施例中，圖3B、3E、3H、3K所出示的初級側走線Tp1係形成如圖1所示的二組初級側線圈22A，但同理可推知依諧振轉換器100的電路配置，初級側走線Tp1可形成一組以上的初級側線圈22A。可增加的組數可依電路板CB1的層數及初級側走線Tp1的圈數而定，在此不再加以贅述。
其中，第一穿孔H1與第二穿孔H2的一側分別形成複數個過孔via。這些過孔via內部填充導電材料(例如但不限於錫糕等用於導電的材料)，以使圖3B、3E、3H、3K的初級層板的初級側走線Tp1可通過過孔via來電性連接。意即，圖3B、3E、3H、3K的初級層板的初級側走線Tp1通過過孔via串接在一起而形成初級側線圈22A。
具體而言，在圖3B~3C、3E、3H、3K，分別標示了數字1~23。由數字1遞增至23的順序，對應了初級側電流由電感走線Tl流至諧振電容Cr的路徑，且在走線末端會經由過孔via接續至另外一層的走線。反之，若電流由諧振電容Cr流至電感走線Tl的路徑，則由數字23遞減至1。其中，在圖3B和3C的第二層板與第三層板的電感走線Tl分別形成平板型磁性元件PE的輸入端(標示1的位置)與該輸出端(標示23的位置)。因此可以明顯看出，在相鄰的初級層板(例如但不限於，圖3B與圖3E)，其初級側走線Tp1的環繞方向會相同(所指的為初級側電流的流動方向)。舉例而言，在圖3B，且以第一整流開關SR1導通的狀況為例，初級側走線Tp1以順時針方向(第一方向D1)由第一穿孔H1出發，且以逆時針方向(第二方向D2)接近第二穿孔H2。鄰近初級側走線Tp1(圖E)的電流路徑則相反，初級側走線Tp1以順時針方向(第一方向D1)接近第一穿孔H1，且以逆時針方向(第二方向D2)由第二穿孔H2出發。依此類推，不再加以贅述。
在圖3B中，當第二整流開關SR2導通的狀況則恰巧相反，初級側走線Tp1以逆時針方向(第一方向D1)由第一穿孔H1出發，且以順時針方向(第二方向D2)接近第二穿孔H2。依此類推，不再加以贅述。因此，所述第一方向D1與第二方向D2所指的是環繞於第一穿孔H1與第二穿孔H2的電流方向為二個相異的電流方向，並不以順時針或逆時針為限定。因此，初級側走線Tp1分別以第一穿孔H1與第二穿孔H2為中心環繞至少二圈，且形成相似於橫向”8”的圖樣(如圖8M的線條L所示)而稱之為∞字走線。
另外一方面，本揭露的初級側走線Tp1更整合了電感走線Tl，且電感走線Tl環繞於第三穿孔H3。進一步地，如圖1所示，諧振電感Lr雖然與變壓器2A為不同的電路元件，且事實上這二者可以分離配置(即這二者之間可以包括，例如但不限於諧振電容Cr等其他的電路元件元件)。然而，這二者電路元件的類別相似，同樣會具有線圈結構，因此本揭露係將諧振電感Lr的電感線圈Lc與初級側線圈22A整合在一起而形成平板型磁性元件PE為較佳的實施方式，但實務上並不以此為限。另外一方面，第一鐵芯C1與電感鐵芯C_L也可以分離配置，使得電感鐵芯C_L的鐵芯柱C_LC的柱體高度容易加工(調整器隙大小)而相對精準控制其參數，且分離配置也可以使得鐵芯C1與電感鐵芯C_L可以易於各別調整自我的參數(例如但不限於，電感值等)。或者，第一鐵芯C1與電感鐵芯C_L可以係一體，成為集成磁性元件。
具體而言，本揭露的電感走線Tl的金屬箔直接地連接初級側走線Tp1的金屬箔，以形成共走線結構。第三穿孔H3的一側同樣形成複數個過孔via，且這些過孔via內部同樣填充導電材料，以使圖3B、3E、3H、3K的初級層板的初級側走線Tp1與電感走線Tl可通過過孔via來電性連接。意即，圖3B、3E、3H、3K的初級層板的初級側走線Tp1與電感走線Tl分別通過過孔via串接在一起而分別形成初級側線圈22A與電感線圈Lc。意即，圖3B、3E、3H、3K的整片金屬箔為一體成形的結構，且此一體成形的金屬箔的一部份屬於電感走線Tl，另一部分屬於初級側走線Tp1。
另外一方面，在圖3B、3E、3H、3K，雖然電感走線Tl與初級側走線Tp1的金屬箔位於同一層，且為一體成形的結構。但是，電感走線Tl與初級側走線Tp1也可以分別在不同層，且通過過孔via來耦接。因此，只要電感走線Tl的金屬箔可通過耦接的方式耦接初級側走線Tp1(例如但不限於通過過孔via，或二者之間還包括諧振電容Cr等其他的電路元件)而形成同一路徑即可 。因此，雖然電感走線Tl與初級側走線Tp1的金屬箔如圖3B、3E、3H、3K所示為一體成形的結構。但事實上，電感走線Tl與初級側走線Tp1的金屬箔可以分離配置(即圖3B、3E、3H、3K的電感走線Tl與初級側走線Tp1的金屬箔為斷開的)，且通過過孔via或其他可串接於此路徑上的電路元件來耦接。
於一實施例中，雖然電感走線Tl與初級側走線Tp1可為二者的走線側邊直接地連接(即可呈”∞”的形狀)，然而較佳的實施方式如圖3E、3H、3K所示為初級側走線Tp1與電感走線Tl形成單一路徑。其中，圖3B的電感走線Tl雖然有走線中斷的現象，但其事實上是如同圖1的電路所示，分別耦接開關橋臂SA1_M或諧振電容Cr(依電路板100的線路配置而可以有所不同)。因此電感走線Tl除了耦接其他電路元件外，皆不會有中斷的現象，並可形成單一路徑。意即，配合參閱圖2A、2B、3A~3M，整個平板型磁性元件PE的輸入端與輸出端皆形成在配置有電感走線Tl的層板，且電感走線Tl的二端(配合參閱圖3C)形成平板型磁性元件PE的輸入端與輸出端，以形成平板型磁性元件PE並聯於功率開關Q2的結構(以圖2A的電路架構為例)。綜上所述，本揭露由於初級側走線Tp1使用∞字走線的設計，同時集成諧振電感Lr的電感走線Tl而形成電路元件整合為一且大範圍的金屬箔，因此，鐵心C1(電感鐵芯C_L亦同)的磁通更可以互相抵消，達到除了可以減少直流的接觸損失外，更可以大幅降低交流渦流所造成的損失，及鐵心C1(電感鐵芯C_L)的損失。
另外一方面，如圖3C所示，電感走線Tl除了配置於初級層板(即圖3B、3E、3H、3K的層板)外，尚可配置於次級層板。其主要原因在於，電感走線Tl的電感值，可通過調整電感走線Tl所鋪設的層數來調整。因此，電感走線Tl可以配置於初級層板與次級層板的任意層板，並不以僅能配置於圖3B、3E、3H、3K的初級層板為限。
此外，本揭露由於初級側走線Tp1與電感走線Tl的設計，還可以減少電路板CB1為了要連通各初級層板的過孔via數量。具體地，如圖3B、3E、3H、3K所示，在第一穿孔H1與第二穿孔H2的一側分別包括了6個過孔via(總和為12個)。通過這些過孔via即可使圖3B、3E、3H、3K中，走線方向不同(即第一方向D1與第二方向D2)的初級側走線Tp1串接在一起。另外一方面，初級側走線Tp1可再通過整合電感走線Tl的3個過孔via，即可使圖3B、3E、3H、3K中的電感走線Tl串接在一起。因此，應用於連通各初級層板的過孔via數量，可以被限制於小於等於15個。
復參閱圖3A、3C~3D、3F~3G、3I~3J、3L的次級層板，且配合參閱圖1。由於次級側線圈24A為中心抽頭式的繞線方式，因此在圖3A、3C~3D、3F~3G、3I~3J、3L中，次級側走線Ts1與第一穿孔H1、第二穿孔H2形成m字走線。而且，流過次級側走線Ts1的電流可由m字的中心點分別向二端流出，或者由m字的二端向中心點流入(依照整流開關(SR1、SR2)的動作，後文將有更進一步的說明)。在m的底部可包括複數個過孔via。這些過孔via內部填充導電材料，以使圖3A、3C~3D、3F~3G、3I~3J、3L的次級層板的次級側走線Ts1可通過過孔via來電性連接。意即，圖3A、3F、3I~3J的次級層板的次級側走線Ts1可分別通過過孔via的連接而形成二組第一線圈24A-1(如圖1所示)，且圖3C~3D、3G、3L的次級層板的次級側走線Ts1可分別通過過孔via的連接而形成二組第二線圈24A-2(如圖1所示)。相似地，雖然圖3A、3C~3D、3F~3G、3I~3J、3L所出示的次級側走線Ts1可形成如圖1所示的二組次級側線圈24A，但同理可推知依諧振轉換器100的電路配置，次級側走線Ts1可形成一組以上的次級側線圈24A。可增加的組數可依電路板CB1的層數及次級側走線Ts1的圈數而定，在此不再加以贅述。
此外，綜上所述，本揭露的電路板CB1為形成電感走線Tl、初級側走線Tp1及次級側走線Ts1的走線結構，其較佳的層數可以為3層以上。其中一層形成電感走線Tl與初級側走線Tp1，另外二層分別形成第一走線Ts1_1與第二走線Ts1_2，且這二層(第一走線Ts1_1與第二走線Ts1_2)還可以額外形成電感走線Tl，或者電感走線Tl也可形成於獨立一層板(意即，電感走線Tl可獨立地配置在未有初級側走線Tp1與次級側走線Ts1的層板)。舉例而言，在一實施例中，電路板CB1可只由圖4A~4C的層板所組成，或者電路板CB1可由圖4A~4F的層板所組成，依此類推，在此不再加以贅述。
復配合參閱圖2A、2B，電感鐵芯C_L可包括氣隙(gap，圖未示)。由於電感走線Tl的配置層數為特定的層數，因此可通過調整電感鐵芯C_L的氣隙控制諧振電感Lr的感值。另外一方面，由於諧振電感Lr與變壓器2A的鐵心C1是分開的，所以可以精確控制電感鐵芯C_L的氣隙。其中，電感鐵芯C_L的氣隙通常可形成於鐵芯柱C_LC，但並不以此為限。舉凡可調整諧振電感Lr感值的形成位置，皆應包含在本實施例之範疇當中。此外，鐵芯C1也可包括氣隙(gap，圖未示)，以增加變壓器2A的磁阻，且降低變壓器2A磁飽和的機率。相似的鐵芯C1的氣隙通常可形成於第一鐵芯柱C12與第二鐵芯柱C14，但並不以此為限。舉凡可增加變壓器2A的磁阻的形成位置，皆應包含在本實施例之範疇當中。此外，電感鐵芯C_L與鐵芯C1的氣隙大小可以不相同，以因應個別參數調整的需求。
請參閱圖4A為本揭露的諧振轉換器於第一整流開關導通時的電流路徑圖、圖4B為本揭露的初級側走線於第一整流開關導通時的的電流路徑圖、圖4C為本揭露的次級側走線於第一整流開關導通時的的電流路徑圖，復配合參閱圖1~3M。在圖4A中，當控制器4A控制第一功率開關Q1與第四功率開關Q4導通時，初級側電流Ip流過第一功率開關Q1、初級側線圈22A至第四功率開關Q4的路徑。此時，控制器4A也控制第一整流開關SR1導通，以產生次級側電流Is由第一走線Ts1_1(即第一線圈24A-1)流至諧振轉換器100輸出端的路徑。由於第一線圈24A-1與第二線圈24A-2為中心抽頭式的線圈，且同半周只有第一整流開關SR1或第二整流開關SR2工作，因此第二整流開關SR2未導通而未形成第二走線Ts1_2(即第二線圈24A-2)至諧振轉換器100輸出端的路徑。
配合參閱圖4B，由於環繞於第一穿孔H1的走線與此環繞於第二穿孔H2的走線的環繞方向恰巧相反，因此初級側電流Ip的電流方向也相反，使得第一鐵芯柱C12與第二鐵芯柱C14的極性相反(以打點與標號X表示)。配合參閱圖4C，由於第一整流開關SR1與第二整流開關SR2必定配置於電路板CB1的表層(即圖3A的頂層或圖3L底層)，所以二組次級側電路3A的第一整流開關SR1與第二整流開關SR2工作時，是並聯結構。所以，次次側電流Is的電流方向與初級側電流Ip的方向相同，使得第一鐵芯柱C12與第二鐵芯柱C14的極性也相反，且初級側電流Ip與次次側電流Is使第一鐵芯柱C12所形成的極性是相同的(第二鐵芯柱C14同理)。
請參閱圖5A為本揭露的諧振轉換器於第二整流開關導通時的電流路徑圖、圖5B為本揭露的初級側走線於第二整流開關導通時的的電流路徑圖、圖5C為本揭露的次級側走線於第二整流開關導通時的的電流路徑圖，復配合參閱圖1~4C。圖5A~5C與圖4A~4C的差異在於，控制器4A控制第二功率開關Q2與第三功率開關Q3導通，且控制第一整流開關SR1關斷，第二整流開關SR2導通。因此，初級側電流Ip與次次側電流Is的方向洽與圖4A~4C相反，且第一鐵芯柱C12與第二鐵芯柱C14的極性也恰與圖4A~4C相反，在此不再加以贅述。
請參閱圖6為本揭露的電感鐵芯與第一鐵芯分別搭配第一穿孔、第二穿孔及第三穿孔的結構示意圖，復配合參閱圖1~3L。在上述圖2A~3L中，變壓器2A的第一鐵芯柱C12與第二鐵芯柱C14的柱體形狀皆可為圓形柱體。由於磁力線一定是以最短的路徑完成迴路，因此圓形柱體結構會導致磁力線聚集在圓形的一點，恐造成磁場分佈不均勻的問題。因此，在圖6中，變壓器2A的第一鐵芯柱C12與第二鐵芯柱C14的柱體形狀係可變更為側邊為直線的橢圓形柱體，且第一穿孔H1與第二穿孔H2的孔洞形狀也可皆為橢圓形穿孔，以供第一鐵芯柱C12與第二鐵芯柱C14穿透。進一步而言，由於在二個鐵芯柱C12、C14相鄰的側邊呈平行的直線，使得二者的最短距離皆相同。因此，可以增加走線間的磁場分佈，提升效率。同樣的，雖然於圖6中未出示，但鐵芯柱C_LC的柱體也可為橢圓形柱體，且第三穿孔H3的孔洞形狀也可為橢圓形穿孔。
惟，以上所述，僅為本發明較佳具體實施例之詳細說明與圖式，惟本發明之特徵並不侷限於此，並非用以限制本發明，本發明之所有範圍應以下述之申請專利範圍為準，凡合於本發明申請專利範圍之精神與其類似變化之實施例，皆應包括於本發明之範疇中，任何熟悉該項技藝者在本發明之領域內，可輕易思及之變化或修飾皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。
100…諧振轉換器 CB1…電路板 H1…第一穿孔 H2…第二穿孔 H3…第三穿孔 via…過孔 1A…初級側電路 SA1_M…開關橋臂 (Q1~Q2)…功率開關 Lr…諧振電感 Lc…電感線圈 Tl…電感走線 C_L…電感鐵芯 C_LC…鐵芯柱 Cr…諧振電容 2A…變壓器 22A…初級側線圈 Tp1…初級側走線 24A…次級側線圈 Ts1…次級側走線 24A-1…第一線圈 Ts1_1…第一走線 24A-2…第二線圈 Ts1_2…第二走線 C1…鐵芯 C12…第一鐵芯柱 C14…第二鐵芯柱 3A…次級側電路 32…整流電路 SR1…第一整流開關 SR2…第二整流開關 4A…控制器 PE…平板型磁性元件 200…前級電路 300…負載 V_DC…直流電源 V_M…主電源 D1…第一方向 D2…第二方向 L… 走線 Ip…初級側電流 Is…次次側電流
圖1為本揭露的諧振轉換器的電路方塊圖；
圖2A為本揭露的諧振轉換器的立體電路結構分解圖；
圖2B為本揭露的諧振轉換器的立體電路結構組合圖；
圖3A~3L為本揭露的平板型磁性元件的線圈於電路板各層的走線示意圖；
圖3M為本揭露的平板型磁性元件的線圈為∞字走線示意圖；
圖4A為本揭露的諧振轉換器於第一整流開關導通時的電流路徑圖；
圖4B為本揭露的初級側走線於第一整流開關導通時的的電流路徑圖；
圖4C為本揭露的次級側走線於第一整流開關導通時的的電流路徑圖；
圖5A為本揭露的諧振轉換器於第二整流開關導通時的電流路徑圖；
圖5B為本揭露的初級側走線於第二整流開關導通時的的電流路徑圖；
圖5C為本揭露的次級側走線於第二整流開關導通時的的電流路徑圖；及
圖6為本揭露的電感鐵芯與第一鐵芯分別搭配第一穿孔、第二穿孔及第三穿孔的結構示意圖。
CB1:電路板
SA1_M:開關橋臂
(Q1~Q2):功率開關
Lc:電感線圈
H1:第一穿孔
H2:第二穿孔
H3:第三穿孔
C_L:電感鐵芯
C_LC:鐵芯柱
22A:初級側線圈
24A:次級側線圈
C1:鐵芯
C12:第一鐵芯柱
C14:第二鐵芯柱
4A:控制器
PE:平板型磁性元件

Claims (19)

  1. 一種平板型磁性元件，係配置於一諧振轉換器的一電路板，且該諧振轉換器包括一初級側電路與一次級側電路，該平板型磁性元件包括： 一電感走線，形成於該電路板，且作為配置於該初級側電路的一電感線圈； 一初級側走線，形成於該電路板的其中一初級層板，且作為耦接該初級側電路的一初級側線圈； 一次級側走線，形成於該電路板的其中之一次級層板，且作為耦接該次級側電路的一次級側線圈； 一鐵芯組件包括： 一電感鐵芯，包括一鐵芯柱，該鐵芯柱貫穿該電路板的一第三穿孔，且該電感走線環繞於該第三穿孔；及 一鐵芯，包括一第一鐵芯柱與一第二鐵芯柱，該第一鐵芯柱與該第二鐵芯柱分別貫穿該電路板的一第一穿孔與一第二穿孔，且該初級側走線與該次級側走線環繞於該第一穿孔與該第二穿孔； 其中，該初級側走線以一第一方向環繞於該第一穿孔，且以一第二方向環繞於該第二穿孔，以形成一∞字走線；該電感走線形成於該初級層板而耦接該初級側走線，且該電感走線的二端形成該平板型磁性元件的一輸入端與一輸出端。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之平板型磁性元件，其中該初級側走線分別以該第一穿孔與該第二穿孔為中心環繞至少二圈。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之平板型磁性元件，其中該電路板為多層板，且包括該初級層板與至少二次級層板；該次級側走線為複數，且該至少二次級層板分別配置該等次級側走線。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之平板型磁性元件，其中該等次級側走線包括一第一走線與一第二走線，且該第一走線與該第二走線分別形成於該至少二次級層板。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之平板型磁性元件，其中該次級側電路包括包括二組整流電路，且該等整流電路分別包括一整流開關；該鐵芯套設於該第一走線與該第二走線而形成一變壓器的一中心抽頭式的該次級側線圈，且該次級側線圈耦接該等整流電路而形成一次級側拓樸。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之平板型磁性元件，其中該等整流電路的整流開關分別配置於該電路板的一頂層與一底層。
  7. 如申請專利範圍第3項所述之平板型磁性元件，其中電感走線為複數，且該等電感走線的一者獨立地形成於該初級層板與該至少二次級層板之外的層板。
  8. 如申請專利範圍第3項所述之平板型磁性元件，其中該電感走線為複數，且該等電感走線的一者形成於該至少二次級層板的一者。
  9. 如申請專利範圍第3項所述之平板型磁性元件，其中該電感走線為複數，且該等電感走線的其中一者形成該輸入端，且該其中一者或另一者形成該輸出端。
  10. 如申請專利範圍第3項所述之平板型磁性元件，其中該電感走線為複數，且該第一穿孔、該第二穿孔及該第三穿孔的一側分別形成由一導電材料填充的複數個過孔，該等電感走線與該初級層板的該初級側走線通過該等過孔電性連接。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之平板型磁性元件，其中該第一穿孔與該第二穿孔一側的過孔數量小於等於12個，且該第三穿孔一側的過孔數量小於等於3個。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之平板型感性元件磁性元件，其中該次級側走線與該第一穿孔、該第二穿孔形成一m字走線。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之平板型磁性元件，其中該初級側走線與該電感走線形成單一路徑。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之平板型磁性元件，其中該電感走線的金屬箔與該初級側走線的金屬箔呈一體成形的結構。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之平板型磁性元件，其中該電感鐵芯與該鐵芯為分離。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之平板型磁性元件，其中該電感鐵芯與該鐵芯分別包括一氣隙，且該電感鐵芯與該鐵芯的氣隙大小不相同。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之平板型磁性元件，其中該初級側電路包括一開關橋臂與一諧振槽，且該諧振槽包括串接的一諧振電感與一諧振電容；該電感鐵芯套設於該電感走線而形成該諧振電感，且該鐵芯套設於該初級側走線而形成一變壓器的該初級側線圈，該諧振槽耦接該開關橋臂與該初級側線圈而形成一初級側拓樸。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之平板型磁性元件，其中該電路板為12層板，且該初級側走線與該次級側走線皆為複數，該等次級側走線還包括複數層第一走線與複數層第二走線；該等初級側走線與該等次級側走線於該電路板的一頂層至一底層的配置為，第一走線、初級側走線、第二走線、第二走線、初級側走線、第一走線、第二走線、初級側走線、第一走線、第一走線、初級側走線、第二走線。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之平板型磁性元件，其中該電感走線為複數，該等電感走線形成於與該等初級側走線同一層板，且形成於與第三層的第二走線同一層板，該電路板的第二層板與第三層板的電感走線分別形成該輸入端與該輸出端。
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