磁性组件及功率变换模块的制作方法

1.本公开涉及一种磁性组件，特别涉及一种应用于功率变换模块的磁性组件。


背景技术：

2.随着互联网、云端运算、电动车及工业自动化等技术的提升，电力的消耗越来越大，因此电源的需求也越来越大，使得功率变换模块必须朝高功率密度及高效率的方向发展。为了满足高效率和高功率密度的电源需求，目前业界做法为将功率变换模块内12v的母线电压提升到48v，来减少母线上的电流损耗和母线的成本。然若母线电压欲从12v上升到48v，则需采用两级变换器(即比例变换器及buck变换器)，以达到功率变换的效果，然而上述具有两级变换器的功率变换模块的效率较低，且应用较为复杂。
3.因此，如何发展一种磁性组件及功率变换模块来解决现有技术所面临的问题，实为本领域急需面对的课题。


技术实现要素：

4.本公开的目的在于提供一种磁性组件及功率变换模块，其具有体积较小、效率较高且应用较为简易的优势。
5.为达上述目的，本公开的一优选实施例为提供一种磁性组件，包含磁芯组件及绕组组件。磁芯组件包含上磁盖、下磁盖及至少两个磁柱。下磁盖包含至少一穿孔。至少两个磁柱位于上磁盖及下磁盖之间，其中至少两个磁柱、上磁盖及下磁盖之间共同定义出中心区域，中心区域与至少一穿孔相连通，且包含至少两个连通口，中心区域通过至少两个连通口与磁芯组件的外部相连通。绕组组件包含至少一对耦合绕组，其中每对耦合绕组中的两个耦合绕组分别通过至少两个连通口中对应的连通口，每对耦合绕组中的两个耦合绕组所通过的两个连通口为相异，且每对耦合绕组中的两个耦合绕组部分位于中心区域且穿设下磁盖的至少一穿孔。
6.为达上述目的，本公开的另一优选实施例为提供一种功率变换模块，包含磁性组件。磁性组件包含磁芯组件及绕组组件。磁芯组件包含上磁盖、下磁盖及至少两个磁柱。下磁盖包含至少一穿孔。至少两个磁柱位于上磁盖及下磁盖之间，其中至少两个磁柱、上磁盖及下磁盖之间共同定义出中心区域，中心区域与至少一穿孔相连通，且包含至少两个连通口，中心区域通过至少两个连通口与磁芯组件的外部相连通。绕组组件包含至少一对耦合绕组，其中每对耦合绕组中的两个耦合绕组分别通过至少两个连通口中对应的连通口，两个耦合绕组所通过的两个连通口为相异，且每对耦合绕组中的两个耦合绕组部分位于中心区域且穿设下磁盖的至少一穿孔。
附图说明
7.图1a为本公开第一实施例的功率变换模块的结构示意图。
8.图1b为图1a所示的功率变换模块的分解结构示意图。
9.图1c为图1a所示的功率变换模块的另一视角的分解结构示意图。
10.图1d为图1a所示的功率变换模块的磁芯组件的结构示意图。
11.图1e为图1a所示的功率变换模块的磁芯组件的另一实施例的结构示意图。
12.图2为图1a所示的功率变换模块的等效电路拓扑图。
13.图3为图1a所示的功率变换模块的部分元件的信号波形示意图。
14.图4为图1a所示的功率变换模块的磁芯组件及绕组组件的结构示意图。
15.图5为本公开第二优选实施例的功率变换模块的磁芯组件及绕组组件的结构示意图。
16.图6为本公开第三优选实施例的功率变换模块的等效电路拓扑图。
17.图7为图6所示的功率变换模块的磁芯组件及绕组组件的结构示意图。
18.图8为本公开第四优选实施例的功率变换模块的等效电路拓扑图。
19.图9为图8所示的功率变换模块的磁芯组件的结构示意图。
20.图10为图8所示的功率变换模块的磁芯组件及绕组组件的结构示意图。
21.图11为本公开第五优选实施例的功率变换模块的等效电路拓扑图。
22.图12为图11所示的功率变换模块的磁芯组件及绕组组件的结构示意图。
23.符号说明
24.1、1a、1b、1c、1d：功率变换模块
25.vin+：输入正端
26.vin-：输入负端
27.vo+：输出正端
28.vo-：输出负端
29.2：开关电路
30.lin：输入电感
31.cin：输入电容
32.21：半桥开关桥臂
33.q1：上开关管
34.q2：下开关管
35.22：电容桥臂
36.c1：第一电容
37.c2：第二电容
38.a：半桥开关桥臂中点
39.b：电容桥臂中点
40.t：变压器
41.np：原边绕组
42.np1：第一原边绕组
43.np2：第二原边绕组
44.np3：第三原边绕组
45.np4：第四原边绕组
46.ns11：第一副边绕组
47.ns12：第二副边绕组
48.ns21：第三副边绕组
49.ns22：第四副边绕组
50.ns31：第五副边绕组
51.ns32：第六副边绕组
52.ns41：第七副边绕组
53.ns42：第八副边绕组
54.31：第一整流电路
55.m11：第一整流开关管
56.m12：第二整流开关管
57.32：第二整流电路
58.m21：第三整流开关管
59.m22：第四整流开关管
60.33：第三整流电路
61.m31：第五整流开关管
62.m32：第六整流开关管
63.34：第四整流电路
64.m41：第七整流开关管
65.m42：第八整流开关管
66.co：输出电容
67.vgs_q1：上开关管的栅极-源极电压
68.vgs_q2：下开关管的栅极-源极电压
69.vgs_m11：第一整流开关管的栅极-源极电压
70.vgs_m12：第二整流开关管的栅极-源极电压
71.vgs_m21：第三整流开关管的栅极-源极电压
72.vgs_m22：第四整流开关管的栅极-源极电压
73.vab：半桥开关桥臂中点及电容桥臂中点之间的电压
74.4：电路板
75.41：第一面
76.42：第二面
77.431：第一连接孔
78.432：第二连接孔
79.44：导接柱
80.5、5a、5b、5c、5d：磁性组件
81.51、51a、51b、51c：磁芯组件
82.511：上磁盖
83.512：下磁盖
84.512a：穿孔
85.513：第一磁柱
86.513a：第一端
87.513b：第二端
88.513c：第三端
89.513d：第四端
90.514：第二磁柱
91.514a：第一端
92.514b：第二端
93.514c：第三端
94.514d：第四端
95.515：中心区域
96.515a：第一连通口
97.515b：第二连通口
98.515c：第三连通口
99.515d：第四连通口
100.516：第三磁柱
101.517：第四磁柱
102.52：绕组组件
103.6：塑封层
104.60a：塑封表面
105.60b：塑封侧壁
106.61：正输入导接端
107.62：负输入导接端
108.63：正输出导接端
109.64：负输出导接端
110.65：信号导接端
111.71：第一相降压电路
112.711：第一半桥桥臂
113.q1a：上开关管
114.q2a：下开关管
115.lo1：第一输出电感
116.72：第二相降压电路
117.721：第二半桥桥臂
118.q1b：上开关管
119.q2b：下开关管
120.lo2：第二输出电感
121.521d：第一绕组
122.522d：第二绕组
具体实施方式
123.体现本公开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。应理解的是本公开能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本公开的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明使用，而非用于限制本公开。
124.请参阅图1a、图1b、图1c、图1d、图2、图3及图4，其中图1a为本公开第一实施例的功率变换模块的结构示意图，图1b为图1a所示的功率变换模块的分解结构示意图，图1c为图1a所示的功率变换模块的另一视角的分解结构示意图，图1d为图1a所示的功率变换模块的磁芯组件的结构示意图，图2为图1a所示的功率变换模块的等效电路拓扑图，图3为图1a所示的功率变换模块的部分元件的信号波形示意图，图4为图1a所示的功率变换模块的磁芯组件及绕组组件的结构示意图。于电路拓扑上，如图2所示，本实施例的功率变换模块1包含输入正端vin+、输入负端vin-、输出正端vo+、输出负端vo-、开关电路2、变压器t、第一整流电路31、第二整流电路32及输出电容co。开关电路2包含输入电感lin、半桥开关桥臂21及电容桥臂22。输入电感lin的第一端与输入正端vin+电性连接。半桥开关桥臂21及电容桥臂22构成一全桥电路，其中半桥开关桥臂21电性连接于输入电感lin的第二端与输入负端vin-之间，且包含上开关管q1及下开关管q2，上开关管q1及下开关管q2串联连接，其中上开关管q1及下开关管q2之间的连接点形成半桥开关桥臂中点a。电容桥臂22电性连接于输入电感lin的第二端与输入负端vin-之间，并与半桥开关桥臂21并联连接，且电容桥臂22包含第一电容c1及第二电容c2，第一电容c1与第二电容c2串联连接，其中第一电容c1及第二电容c2之间的连接点形成电容桥臂中点b。
125.变压器t包含原边绕组np、第一副边绕组ns11、第二副边绕组ns12、第三副边绕组ns21及第四副边绕组ns22。这里，原边绕组np可以等效为两个子绕组，即第一原边绕组np1及第二原边绕组np2串联连接于半桥开关桥臂中点a及电容桥臂中点b之间，其中第一原边绕组np1的第一端(即原边绕组np的第一端)电性连接于半桥开关桥臂中点a，第一原边绕组np1的第二端电性连接于第二原边绕组np2的第一端，第二原边绕组np2的第二端(即原边绕组np的第二端)电性连接于电容桥臂中点b，其中第一原边绕组np1的第一端及第二原边绕组np2的第一端同为点端，即代表第一原边绕组np1的第一端及第二原边绕组np2的第一端极性相同，于图2中以黑点标示，第一原边绕组np1的第二端及第二原边绕组np2的第二端同为非点端，即代表第一原边绕组np1的第二端及第二原边绕组np2的第二端极性相同，于图2中则未标示黑点，其中第一原边绕组np1的第二端与第二原边绕组np2的第一端的极性相反，其中第一原边绕组np1、第二原边绕组np2及开关电路2共同构成功率变换模块1的原边电路。且于本实施例中，原边绕组np的总匝数为n，第一原边绕组np1的匝数及第二原边绕组np2的匝数皆为0.5n匝，其中n为子绕组数量的倍数，例如本实施例的原边绕组等效为两个子绕组，即第一原边绕组和第二原边绕组，则n为2的倍数。
126.第一副边绕组ns11及第二副边绕组ns12串联连接，以分别与第一原边绕组np1相互耦合，其中第一副边绕组ns11的第二端与第二副边绕组ns12的第一端相互电性连接，且与输出正端vo+电性连接，其中第一副边绕组ns11的第二端与第二副边绕组ns12的第一端极性相反，而第一副边绕组ns11的第一端与第一原边绕组np1的第一端(点端)极性相反，于图2中则未标示黑点，第二副边绕组ns12的第二端与第一原边绕组np1的第一端(点端)极性相同，于图2中以黑点标示，且于本实施例中，第一副边绕组ns11的匝数及第二副边绕组
ns12的匝数皆为1匝。
127.第一整流电路31包含第一整流开关管m11及第二整流开关管m12，第一整流开关管m11的漏极电性连接于第一副边绕组ns11的第一端，第二整流开关管m12的漏极电性连接于第二副边绕组ns12的第二端，第一整流开关管m11的源极及第二整流开关管m12的源极相连接，且与输出负端vo-电性连接，其中第一副边绕组ns11、第二副边绕组ns12及第一整流电路31共同构成功率变换模块1的第一副边电路。
128.第三副边绕组ns21及第四副边绕组ns22串联连接，以与第二原边绕组np2相互耦合，其中第三副边绕组ns21的第二端与第四副边绕组ns22的第一端相互电性连接，且与输出正端vo+电性连接，其中第三副边绕组ns21的第二端与第四副边绕组ns22的第一端极性相反，第三副边绕组ns21的第一端与第二原边绕组np2的第一端(点端)极性相反，于图2中则未标示黑点，第四副边绕组ns22的第二端与第二原边绕组np2的第一端(点端)极性相同，于图2中以黑点标示，且于本实施例中，第三副边绕组ns21的匝数及第四副边绕组ns22的匝数皆为1匝。
129.第二整流电路32包含第三整流开关管m21及第四整流开关管m22，第三整流开关管m21的漏极电性连接于第三副边绕组ns21的第一端，第四整流开关管m22的漏极电性连接于第四副边绕组ns22的第二端，第三整流开关管m21的源极及第四整流开关管m22的源极相连接，且与输出负端vo-电性连接，其中第三副边绕组ns21及第四副边绕组ns22及第二整流电路32共同构成功率变换模块1的第二副边电路。输出电容co的两端电性连接于输出正端vo+及输出负端vo-之间。
130.且于本实施例中，功率变换模块1还包含多个驱动电路(未图示)及控制电路(未图示)，其中驱动电路的个数相等于开关管的个数，例如六个驱动电路，每一驱动电路与上开关管q1、下开关管q2、第一整流开关管m11、第二整流开关管m12、第三整流开关管m21及第四整流开关管m22中对应的开关电性连接。控制电路与六个驱动电路电连接，而控制电路产生六组驱动信号，以使驱动电路根据每一驱动信号而产生pwm开关信号来驱动对应的开关，故功率变换模块1利用pwm开关信号驱动对应的开关而达到将输入电压vin降压为输出电压vo的功能，以下将进一步利用开关的信号波形图说明功率变换模块1的作动方式。
131.请参阅图3并配合图2。于图3中，vgs_q1、vgs_q2、vgs_m11、vgs_m12、vgs_m21及vgs_m22分别为上开关管q1、下开关管q2、第一整流开关管m11、第二整流开关管m12、第三整流开关管m21及第四整流开关管m22的栅极-源极电压，vab则为半桥开关桥臂中点a及电容桥臂中点b之间的电压，即第一原边绕组np1的第一端及第二原边绕组np2的第二端之间的跨压。
132.如图3所示，上开关管q1所接收的第一驱动信号与上开关管q1的栅极-源极电压vgs_q1相对应，下开关管q2所接收第二驱动信号与下开关管q2的栅极-源极电压vgs_q2相对应，其中第一驱动信号的占空比相等于第二驱动信号的占空比，且第一驱动信号与第二驱动信号之间错相180度。第一整流开关管m11与第三整流开关管m21皆接收第三驱动信号而同步导通及关断，第三驱动信号与第一整流开关管m11的栅极-源极电压vgs_m11及第三整流开关管m21的栅极-源极电压vgs_m21相对应，而使得与第一整流开关管m11相连接的第一副边绕组ns11的两端电压以及与第三整流开关管m21相连接的第三副边绕组ns21的两端电压之间频率相同且相位相同，其中第三驱动信号与第二驱动信号之间互补。第二整流开
关管m12与第四整流开关管m22皆接收第四驱动信号而同步导通及关断，第四驱动信号与第二整流开关管m12的栅极-源极电压vgs_m12及第四整流开关管m22的栅极-源极电压vgs_m22相对应，而使得与第二整流开关管m12相连接的第二副边绕组ns12的两端电压以及与第四整流开关管m22相连接的第四副边绕组ns22的两端电压之间频率相同且相位相同，其中第四驱动信号与第一驱动信号之间互补。如图3所示，半桥开关桥臂中点a及电容桥臂中点b之间的电压vab为交流的三电平信号，即电压vab具有三种电平的信号，即vin/2、0及-vin/2。而于一些实施例中，电容桥臂22的第一电容c1及第二电容c2可分别替换为开关管，即开关电路2中具有两个开关桥臂，而该两个开关桥臂内的开关管的驱动方式并不局限，仅需满足电压vab为交流的三电平信号而具有三种电平(vin/2、0及-vin/2)的信号即可，于一些实施例中，电压vab之间可通过增加隔直电容的方法以避免产生直流电流。
133.而于实际结构中，如图1a、图1b、图1c、图1d及图4可知，功率变换模块1设置于系统板(未图示)上，且功率变换模块1包含电路板4、磁性组件5及多个整流开关管m11、m12、m21、m22。电路板4包含第一面41及第二面42、第一连接孔431及第二连接孔432，第一面41及第二面42相对设置，第一连接孔431及第二连接孔432穿设于电路板4。磁性组件5用以构成图2所示的变压器t，且包含磁芯组件51及绕组组件52，其中绕组组件52设置于电路板4内，其绕制方式将于图4中说明。如图1b、图1c及图1d所示，磁芯组件51包含上磁盖511、下磁盖512、第一磁柱513及第二磁柱514。上磁盖511可为但不限为铁氧体或具有分布气隙的磁粉材料所构成，且位于电路板4的第一面41。下磁盖512可为但不限为具有气隙的铁氧体或具有分布气隙的磁粉材料所构成，且位于电路板4的第二面42，并与上磁盖511相对设置，下磁盖512还包含穿孔512a，穿孔512a位于下磁盖512的中心位置，其中穿孔512a的形状可为圆形、方形或任意形状。第一磁柱513可为但不限为铁氧体或磁粉材料所构成，且穿设电路板4的第一连接孔431而连接于上磁盖511及下磁盖512之间，第一磁柱513具有第一端513a、第二端513b、第三端513c及第四端513d，第一端513a及第二端513b相对设置，第三端513c及第四端513d相对设置且位于第一端513a及第二端513b之间，其中第一磁柱513的第三端513c相邻于下磁盖512的穿孔512a。于本实施例中，如图1b及图1d所示，第一磁柱513可由两个子磁柱所构成，其中第一磁柱513的其中的一子磁柱连接于上磁盖511，第一磁柱513的另一子磁柱连接于下磁盖512，而于另一些实施例中，第一磁柱513可为单一结构所构成。第二磁柱514可为但不限为铁氧体或磁粉材料所构成，且穿设电路板4的第二连接孔432而连接于上磁盖511及下磁盖512之间，且第二磁柱514与第一磁柱513分别位于下磁盖512的穿孔512a的相对两侧，其中第二磁柱514具有第一端514a、第二端514b、第三端514c及第四端514d，第一端514a及第二端514b相对设置，第二磁柱514的第一端514a与第一磁柱513的第一端513a相邻于电路板4的同一侧壁，第二磁柱514的第二端514b与第一磁柱513的第二端513b相邻于电路板4的另一相同侧壁，第三端514c及第四端514d相对设置且位于第一端514a及第二端514b之间，其中第二磁柱514的第三端514c相邻于下磁盖512的穿孔512a。于本实施例中，如图1b所示，第二磁柱514可由两个子磁柱所构成，第二磁柱514的其中的一子磁柱连接于上磁盖511，第二磁柱514的另一子磁柱连接于下磁盖512，而于另一些实施例中，第二磁柱514可为单一结构所构成。
134.如图1b及1c所示，第一整流开关管m11设置于电路板4，且部分的第一整流开关管m11暴露于电路板4的第一面41，另有部分的第一整流开关管m11暴露于电路板4的第二面
42，且第一整流开关管m11于第一磁柱513穿设于电路板4的第一连接孔431时相邻于第一磁柱513。第二整流开关管m12设置于电路板4，而相邻于第一整流开关管m11，且部分的第二整流开关管m12位于电路板4的第一面41，另外部分的第二整流开关管m12位于电路板4的第二面42，且第二整流开关管m12于第一磁柱513穿设于电路板4的第一连接孔431时相邻于第一磁柱513。第三整流开关管m21设置于电路板4，且部分的第三整流开关管m21位于电路板4的第一面41，另外部分的第三整流开关管m21位于电路板4的第二面42，且第三整流开关管m21于第二磁柱514穿设于电路板4的第二连接孔432时相邻于第二磁柱514。第四整流开关管m22设置于电路板4，而相邻于第三整流开关管m21，且部分的第四整流开关管m22位于电路板4的第一面41，另外部分的第四整流开关管m22位于电路板4的第二面42，且第四整流开关管m22于第二磁柱514穿设于电路板4的第二连接孔432时相邻于第二磁柱514。于本实施例中，第一整流开关管m11及第二整流开关管m12位于磁芯组件51的第一侧，第三整流开关管m21及第四整流开关管m22位于磁芯组件52的第二侧，其中磁芯组件51的第一侧及第二侧相对设置。
135.于本实施例中，为了简化附图，图2所示的输出电容co并未显示于图1a、图1b、图1c及图1d的功率变换模块1的实际结构中，然输出电容co可设置于电路板4上的任意位置或系统板上，例如输出电容co设置于电路板4的第二面42上。系统板可以设置于靠近电路板4的第二面42。以下实施例中，皆以输出电容co设置于系统板上为例说明，但不以此为限。
136.如图1d所示，上磁盖511、第一磁柱513、第二磁柱514及下磁盖512之间共同定义出中心区域515，而当上磁盖511贴合于电路板4的第一面41、下磁盖512贴合于电路板4的第二面42且磁芯组件51的第一磁柱513及第二磁柱514穿设于电路板4时，中心区域515位于电路板4内，其中中心区域515与下磁盖512的穿孔512a相连通，且中心区域515还包含第一连通口515a及第二连通口515b，第一连通口515a位于第一磁柱513的第一端513a及第二磁柱514的第一端514a之间，第二连通口515b位于第一磁柱513的第二端513b及第二磁柱514的第二端514b之间，即第一连通口515a及第二连通口515b分别位于中心区域515的相对两侧，其中中心区域515通过第一连通口515a及第二连通口515b而与磁芯组件51的外部相连通。
137.绕组组件52绕制于磁芯组件51上的绕制方式则如图4所示，而为简化图示，图4中的磁芯组件51仅示出下磁盖512而未示出上磁盖511，其中如图4所示，绕组组件52包含第一原边绕组np1和第二原边绕组np2所构成的原边绕组np、第一副边绕组ns11、第二副边绕组ns12、第三副边绕组ns21及第四副边绕组ns22。原边绕组np的第一端相较于第一磁柱513的第一端513a而相邻于第一磁柱513的第二端513b，原边绕组np的第二端相较于第一磁柱513的第二端513b而相邻于第一磁柱513的第一端513a。假定从原边绕组np的第一端出发，原边绕组np还通过第二连通口515b、中心区域515及第一连通口515a，再按照相邻于第二磁柱514的第一端514a、第四端514d和第二端514b的顺序围绕第二磁柱514绕制，然后再次通过第二连通口515b、中心区域515及第一连通口515a。由图4所示，原边绕组np顺时针绕制于第一磁柱513上，构成第一原边绕组np1，原边绕组np逆时针绕制于第二磁柱514上，构成第二原边绕组np2，且原边绕组np两次经过中心区域515，并在中心区域515内交叉设置。
138.于本实施例中，相邻于第一磁柱513的第二端513b的原边绕组np的第一端对应于图2所示的半桥开关桥臂中点a，而与开关电路2相连接，此外，相邻于第一磁柱513的第一端513a的原边绕组np的第二端对应于图2所示的电容桥臂中点b，而与开关电路2相连接，即代
表原边绕组np的第一端及第二端之间的跨压为vab。于本实施例中，原边绕组np环绕于第一磁柱513及第二磁柱514的匝数相等，皆为0.5n匝，其中n为子绕组个数的倍数，例如本实施例的子绕组个数为2，则n为2的倍数。于一些实施例中，当n大于2，即原边绕组np环绕于第一磁柱513及第二磁柱514的匝数大于1匝时，以x匝为例，其绕制方式可为原边绕组np按序绕制于第一磁柱513及第二磁柱514上分别x次，以形成x匝，其中原边绕组np穿过中心区域的次数为2x次，且在中心区域交叉设置x次；或为原边绕组np先绕制于第一磁柱513上x次后，再绕制于第二磁柱514上x次，其中，原边绕组np穿过中心区域的次数为2x次，且在中心区域的交叉设置次数为1次。原边绕组np的绕制次序并不以此为限，只要在第一磁柱513上绕制x次，在第二磁柱514上绕制x次，且在中心区域交叉设置至少1次皆可。
139.根据上述第一原边绕组np1及第二原边绕组np2的绕制方式并配合图3的开关波形图可知，第一原边绕组np1及第二原边绕组np2于第一磁柱513及第二磁柱514上产生大小相等且方向相反的交流磁通，且第一磁柱513及第二磁柱514上的交流磁通将流经上磁盖511及下磁盖512所形成的闭合回路。
140.如图4所示，第一整流开关管m11及第二整流开关管m12构成图2中的第一整流电路31，第一副边绕组ns11的第一端相较于第一磁柱513的第二端513b而相邻于第一磁柱513的第一端513a，且连接于第一整流开关管m11的漏极，第一副边绕组ns11的第二端位于中心区域515而穿设下磁盖512的穿孔512a，以与输出正端vo+电性连接，使得第一副边绕组ns11通过第一连通口515a，且部分第一副边绕组ns11穿设于穿孔512a内。第二副边绕组ns12的第二端相邻于第一磁柱513的第二端513b，且连接于第二整流开关管m12的漏极，第二副边绕组ns12的第一端位于中心区域515而穿设下磁盖512的穿孔512a，以与输出正端vo+电性连接，使得第二副边绕组ns12通过第二连通口515b，且部分的第二副边绕组ns12穿设于穿孔512a内，其中第二副边绕组ns12及第一副边绕组ns11构成一对耦合绕组。
141.第三整流开关管m21及第四整流开关管m22构成图2中的第二整流电路32，第三副边绕组ns21的第一端相较于第二磁柱514的第二端514b而相邻于第二磁柱514的第一端514a，且连接于第三整流开关管m21的漏极，第三副边绕组ns21的第二端位于中心区域515而穿设下磁盖512的穿孔512a，以与输出正端vo+电性连接，使得第三副边绕组ns21通过第一连通口515a，且部分的第三副边绕组ns21穿设于穿孔512a内。第四副边绕组ns22的第二端相较于第二磁柱514的第一端514a而相邻于第二磁柱514的第二端514b，且连接于第四整流开关管m22的漏极，第四副边绕组ns22的第一端位于中心区域515而穿设下磁盖512的穿孔512a，以与输出正端vo+电性连接，使得第四副边绕组ns22通过第二连通口515b，且部分的第四副边绕组ns22穿设于穿孔512a内，其中第三副边绕组ns21及第四副边绕组ns22构成一对耦合绕组。第一整流开关管m11的源极、第二整流开关管m12的源极、第三整流开关管m21的源极及第四整流开关管m22的源极相互短接，以与输出负端vo-电性连接。
142.由上可知，原边绕组np自第一端至第二端沿第一方向环绕第一磁柱513，沿第二方向环绕第二磁柱514，其中第二方向与第一方向相反，例如第一方向为顺时针方向，第二方向为逆时针方向。在其它实施例中，可以设置第一方向为逆时针方向，第二方向为顺时针方向,相应地，副边绕组通过对应的连通口即可，只要保证如图2所示等效电路图中的绕组极性关系即可。
143.于本实施例中，第一副边绕组ns11的第二端、第二副边绕组ns12的第一端、第三副
边绕组ns21的第二端及第四副边绕组ns22的第一端相互电性连接，且第一副边绕组ns11的第二端、第二副边绕组ns12的第一端、第三副边绕组ns21的第二端及第四副边绕组ns22的第一端之间的连接点位于中心区域515，即代表第一副边绕组ns11的第二端、第二副边绕组ns12的第一端、第三副边绕组ns21的第二端及第四副边绕组ns22的第一端先相互电性连接以构成一共接点，该共接点再穿设下磁盖512的穿孔512a。而于一些实施例中，第一副边绕组ns11的第二端、第二副边绕组ns12的第一端、第三副边绕组ns21的第二端及第四副边绕组ns22的第一端相互电性连接，且第一副边绕组ns11的第二端、第二副边绕组ns12的第一端、第三副边绕组ns21的第二端及第四副边绕组ns22的第一端之间的连接点位于磁芯组件51的外部，即代表第一副边绕组ns11的第二端、第二副边绕组ns12的第一端、第三副边绕组ns21的第二端及第四副边绕组ns22的第一端先分别穿设下磁盖512的穿孔512a后，再于磁芯组件51的外部相互电性连接以构成一共接点。或者第一副边绕组ns11的第二端、第二副边绕组ns12的第一端、第三副边绕组ns21的第二端及第四副边绕组ns22的第一端先分别穿设下磁盖512的穿孔512a，然后与各自对应的电路电连接。而于一些实施例中，下磁盖512的穿孔512a的个数并不仅局限于图1b所示的一个，而可具有多个穿孔512a，例如图1e所示的四个穿孔512a，第一副边绕组ns11的第二端、第二副边绕组ns12的第一端、第三副边绕组ns21的第二端及第四副边绕组ns22的第一端可根据需求一一对应地穿设于四个穿孔512a。
144.于本实施例中，磁芯组件51的下磁盖512形成一个环状磁路，该环状磁路环绕于下磁盖512的穿孔512a，且该环状磁路通过第一磁柱513及第二磁柱514而区分为两个子环状磁路，分别记为第一子环状磁路及第二子环状磁路，其中第一子环状磁路相邻于第一磁柱513的第一端513a及第二磁柱514的第一端514a，第二子环状磁路相邻于第一磁柱513的第二端513b及第二磁柱514的第二端514b。其中，根据图3可知，与第一整流开关管m11相连接的第一副边绕组ns11的两端电压以及与第三整流开关管m21相连接的第三副边绕组ns21的两端电压具有相同的电压幅值及相位，因此第一子环状磁路被第一副边绕组ns11的两端电压或第三副边绕组ns21的两端电压钳位，而产生与第一副边绕组ns11的两端电压或第三副边绕组ns21的两端电压相对应的交流磁通，且第一副边绕组ns11、第一整流开关管m11以及输出电容co构成第一闭合回路，第三副边绕组ns21、第三整流开关管m21及输出电容co构成第三闭合回路，该第一闭合回路和该第三闭合回路经由下磁盖512的穿孔512a包围第一子环状磁路。与第二整流开关管m12相连接的第二副边绕组ns12的两端电压以及与第四整流开关管m22相连接的第四副边绕组ns22的两端电压具有相同的电压幅值及相位，因此第二子环状磁路被第二副边绕组ns12的两端电压或第四副边绕组ns22的两端电压钳位，而产生与第二副边绕组ns12的两端电压或第四副边绕组ns22的两端电压相对应的交流磁通，且第二副边绕组ns12、第二整流开关管m12以及输出电容co构成第二闭合回路，第四副边绕组ns22、第四整流开关管m22及输出电容co构成第四闭合回路，该第二闭合回路和该第四闭合回路经由下磁盖512的穿孔512a包围第二子环状磁路。上述第一子环状磁路的交流磁通以及第二子环状磁路的交流磁通之间的交流磁通差值流经下磁盖512、第一磁柱513、上磁盖511及第二磁柱514，进而形成闭合回路。此外，流经第一副边绕组ns11、第二副边绕组ns12、第三副边绕组ns21及第四副边绕组ns22的直流电流在下磁盖512形成一个环状磁通，该环状磁通环绕穿孔512a，且流经第一副边绕组ns11及第三副边绕组ns21的直流电流于环状磁路内所产生的直流磁通相等于流经第二副边绕组ns12及第四副边绕组ns22的直流电流于
环状磁路内所产生的直流磁通。因为流经第一副边绕组ns11、第二副边绕组ns12、第三副边绕组ns21及第四副边绕组ns22的直流电流产生的直流磁通已在下磁盖512所形成的的闭合磁路中流通，因此第一磁柱513、上磁盖511及第二磁柱514上的直流磁通为零，而可利用调节下磁盖512的环状磁路的磁阻，以进一步调节流经第一副边绕组ns11、第二副边绕组ns12、第三副边绕组ns21及第四副边绕组ns22的纹动电流大小以及饱和电流大小。图1d所示的磁件结构及图4所示的绕组绕制方法，可以有效地减小磁性组件的尺寸，提升功率转换模块的功率密度。
145.由上可知，本公开的功率变换模块1利用磁芯组件51及绕组组件52的设置而达到变压器t的降压功能，亦即本公开的功率变换模块1仅为单级变换器即可达到降压功能，相较于传统功率变换模块需利用两级变换器进行降压，本公开的功率变换模块1利用磁芯组件51及绕组组件41的设置，有效地减小了磁件的体积，使得功率变换模块1具有体积较小、效率较高且应用较为简易的优势，更利用每一对耦合绕组穿过下磁盖的穿孔，使得流过每一对耦合绕组的直流电流在下磁盖的环状磁路上产生一直流磁通，使得通过磁柱和上磁盖511的直流磁通为零，从而达到减小磁性组件5体积的目的。此外，由于下磁盖512为具有气隙的铁氧体或磁粉材料所构成，而可使下磁盖512具有较大的感量以及优选的饱和特性，从而降低功率变换模块1的输出纹波电流，并提升功率变换模块1的峰值电流承受能力。
146.请重新参阅图1c，功率变换模块1还包含导接柱44，设置于电路板4的第二面42的中心位置，且导接柱44的设置位置对应于下磁盖512的穿孔512a，且于下磁盖512设置于电路板4的第二面42上时，导接柱44穿设于下磁盖512的穿孔512a，并凸出于下磁盖512而朝向远离电路板44的方向延伸，此外，导接柱44经由电路板4内的布线与电路板4内的第一副边绕组ns11、第二副边绕组ns12、第三副边绕组ns21及第四副边绕组ns22相连接，以达到利用导接柱44将第一副边绕组ns11、第二副边绕组ns12、第三副边绕组ns21及第四副边绕组ns22穿设于下磁盖512的穿孔514a的目的。
147.请重新参阅图1a、图1b及图1c，功率变换模块1还包含塑封层6，可为但不限为由塑封材料所构成，塑封层6包含一塑封材料层(未图示)、塑封表面60a及塑封侧壁60b，其中塑封材料层包覆电路板4的第二面42及位于电路板4的第二面42上的元件，塑封侧壁60b利用电镀的方式环绕设置于塑封材料层的侧壁及电路板4的第一面41及第二面42之间的侧壁，且由塑封表面60b的四侧朝向电路板4的第一面41的方向延伸，其中电路板4的第一面41及位于电路板4的第一面41上的元件未被塑封层6包覆而暴露于功率变换模块1的外部。于本实施例中，塑封层6的塑封表面60a包含正输入导接端61、负输入导接端62、正输出导接端63、两个负输出导接端64及多个信号导接端65。正输入导接端61构成图2所示的半桥开关桥臂中点a，且利用塑封侧壁60b而与电路板4的第一面41的电路电性连接。负输入导接端62构成图2所示的电容桥臂中点b，且利用塑封侧壁60b而与电路板4的第一面41的电路电性连接。两个负输出导接端64构成图2所示的输出负端vo-，两个负输出导接端64的其中的一负输出导接端64的设置位置相邻于第一整流开关管m11及第二整流开关管m12的设置位置，两个负输出导接端64的另外一个负输出导接端64的设置位置相邻于第三整流开关管m21及第四整流开关管m22的设置位置，且两个负输出导接端64分别利用位于塑封侧壁60b而与电路板4的第一面41的电路电性连接。正输出导接端63构成图2所示的正输出端vo+，且正输出导接端63位于两个负输出导接端64之间，且与凸出于下磁盖512的下表面的导接柱44相连接，
以使正输出导接端63经导接柱44与设置于电路板4内的第一副边绕组ns11、第二副边绕组ns12、第三副边绕组ns21及第四副边绕组ns22相连接。于一些实施例中，导接柱44更外露于功率变换模块1的外部，构成塑封层6的正输出导接端63的一部分。多个信号导接端65用以传递控制信号(譬如控制第一/二/三/四整流开关管的脉宽控制信号)、检测信号(譬如检测流经一整流电路的单一电流采样信号，或者检测流经第一整流电路以及第二整流电路的电流采样的加总信号，或者检测流经第三整流电路以及第四整流电路的电流采样的加总信号)及温度测量信号等，且分别利用位于塑封侧壁60b而与电路板4的第一面41的电路电性连接，其中正输入导接端61、负输入导接端62及多个信号导接端65皆相邻于正输出导接端63，且位于两个负输出导接端64之间。
148.在另一实施例中，上开关管q1和下开关管q2可以同时设置于电路板4上，其位置可依据实际需求设置。与上一实施例不同的是，正输入导接端61构成图2所示的输入正端vin+，且利用位于塑封侧壁60b而与电路板4的第一面41的电路电性连接。负输入导接端62构成图2所示的输入负端vin-，且利用塑封侧壁60b而与电路板4的第一面41的电路电性连接。正输出导接端63、两个负输出导接端64及多个信号导接端65的设置和功能皆与上一实施例相同，在此不再赘述。利用功率转换模块的侧壁电镀，实现模块的导接部与模块内电路之间的电连接，可以进一步减小电路板内的走线，减小功率转换模块的尺寸，提升功率密度。图1a、图1b及图1c所公开的技术方案皆可适用于本发明所公开的其它实施例，只需依照不同电路拓扑，相应设置元器件即可。
149.于一些实施例中，塑封层6可由印刷电路板材料替代，且构成电路板4的一部分，上一实施例中位于电路板4的第二面42上的元件内埋于电路板内，导接柱44可由电路板内的过孔或布线替代，塑封侧壁60b则通过在电路板的侧面电镀实现，以减去塑封层6的设置工艺，简化模块的生产流程，减小模块的生产周期。
150.于一些实施例中，第一整流开关管m11、第二整流开关管m12及用以提供驱动第一整流开关管m11及第二整流开关管m12的驱动电路皆可集成于一个半导体封装内，该半导体封装内还可以包含测量第一整流开关管m11及第二整流开关管m12温度的温度测量电路，或检测第一整流开关管m11及第二整流开关管m12的电流的检测电路，第三整流开关管m21、第四整流开关管m22及用以提供驱动第三整流开关管m21及第四整流开关管m22的驱动电路皆可集成于一个半导体封装内，该半导体封装内还可以包含测量第三整流开关管m21及第四整流开关管m22温度的温度测量电路，或检测第三整流开关管m21及第四整流开关管m22的电流的检测电路，以此来减少功率变换模块1内的器件数量，同时简化了控制电路的布线和布局。
151.于本实施例中，为了简化附图，图2所示的原边电路2的元件并未显示于图1a、图1b、图1c及图1d的功率变换模块1的实际结构中，然可清楚知道，原边电路2的元件可设置于电路板4上的任意位置，于此不再赘述。
152.请参阅图5，其为本公开第二优选实施例的功率变换模块的磁芯组件及绕组组件的结构示意图。如图所示，本实施例的功率变换模块1a的磁性组件5a相似于图4所示的功率变换模块1的磁性组件5，而本实施例的功率变换模块1a的磁性组件5a的绕组组件52的第一原边绕组np1环绕于第一磁柱513，第二原边绕组np2环绕于第二磁柱514，第一原边绕组np1及第二原边绕组np2则改为并联设置，第一原边绕组np1的第一端及第二原边绕组np2的第
一端连接于半桥开关桥臂中点a，第一原边绕组np1的第二端及第二原边绕组np2的第二端连接于电容桥臂中点b。第一原边绕组np1自第一端至第二端沿第一方向环绕第一磁柱513，第二原边绕组np2自第一端至第二端沿第二方向环绕第二磁柱514，第二方向与第一方向相反，例如第一方向为顺时针方向，第二方向为逆时针方向。根据上述第一原边绕组np1及第二原边绕组np2的绕制方式可知，第一原边绕组np1于第一磁柱513上产生的交流磁通与第二原边绕组np2于第二磁柱514上产生的交流磁通大小相等且方向相反，且第一磁柱513及第二磁柱514上的交流磁通将流经第一磁柱513、第二磁柱514与上磁盖511及下磁盖512所形成的闭合回路。
153.于一些实施例中，当功率变换模块欲转换功率较小的电能时，则可利用数量较少的原边绕组及副边绕组进行电能转换，请参阅图6及图7，其中图6为本公开第三优选实施例的功率变换模块的等效电路拓扑图，图7为图6所示的功率变换模块的磁芯组件及绕组组件的结构示意图。如图所示，本实施例的功率变换模块1b的磁性组件5b相似于图2及图4的功率变换模块1的磁性组件5，而本实施例的功率变换模块1b仅包含单一的原边绕组及两个副边绕组，即第一原边绕组np1、第一副边绕组ns11及第二副边绕组ns12，其中第一原边绕组np1的两端分别连接于半桥开关桥臂中点a及电容桥臂中点b，且第一原边绕组np1环绕于第一磁柱513设置，而第一副边绕组ns11及第二副边绕组ns12详细设置方式及绕制方式皆相似于第一实施例的功率变换模块1的第一副边绕组ns11及第二副边绕组ns12，故于此不再赘述。而本实施例的功率变换模块1b的元件数量大幅降低，因此功率变换模块1b的整体体积亦大幅下降。
154.而于一些实施例中，当功率变换模块的原边绕组及副边绕组的数量上升时，则可提升功率变换模块的电能转换的功率，请参阅图8、图9及图10，其中图8为本公开第四优选实施例的功率变换模块的等效电路拓扑图，图9为图8所示的功率变换模块的磁芯组件的结构示意图，图10为图8所示的功率变换模块的磁芯组件及绕组组件的结构示意图。于电路拓扑部分，如图8所示，本实施例的功率变换模块1c的变压器t包含原边绕组np、第一副边绕组ns11、第二副边绕组ns12、第三副边绕组ns21、第四副边绕组ns22、第五副边绕组ns31、第六副边绕组ns32、第七副边绕组ns41及第八副边绕组ns42，其中原边绕组np包含多个等效的子绕组，即第一原边绕组np1、第二原边绕组np2、第三原边绕组np3、第四原边绕组np4。且功率变换模块1c除了第一整流电路31及第二整流电路32，还包含第三整流电路33及第四整流电路34。
155.如图8所示，第一原边绕组np1、第二原边绕组np2、第三原边绕组np3及第四原边绕组np4串联连接于半桥开关桥臂中点a及电容桥臂中点b之间，其中第一原边绕组np1的第一端电性连接于半桥开关桥臂中点a，第一原边绕组np1的第二端电性连接于第二原边绕组np2的第一端，第二原边绕组np2的第二端电性连接于第三原边绕组np3的第一端，第三原边绕组np3的第二端电性连接于第四原边绕组np4的第一端，第四原边绕组np4的第二端电性连接于电容桥臂中点b，其中第一原边绕组np1的第一端、第二原边绕组np2的第一端、第三原边绕组np3的第一端及第四原边绕组np4的第一端为点端，即第一原边绕组np1的第一端、第二原边绕组np2的第一端、第三原边绕组np3的第一端及第四原边绕组np4的第一端极性相同，于图8中以黑点标示，第一原边绕组np1的第二端、第二原边绕组np2的第二端、第三原边绕组np3的第二端及第四原边绕组np4的第二端为非点端，即第一原边绕组np1的第二端、
第二原边绕组np2的第二端、第三原边绕组np3的第二端及第四原边绕组np4的第二端极性相同，于图8中则未标示黑点，其中第一原边绕组np1的第二端与第二原边绕组np2的第一端极性相反，第二原边绕组np2的第二端与第三原边绕组np3的第一端极性相反，第三原边绕组np3的第二端与第四原边绕组np4的第一端极性相反，其中第一原边绕组np1、第二原边绕组np2、第三原边绕组np3、第四原边绕组np4及开关电路2共同构成功率变换模块1的原边电路。且于本实施例中，第一原边绕组np1的匝数、第二原边绕组np2的匝数、第三原边绕组np3的匝数及第四原边绕组np4的匝数皆为0.25n匝，其中n为原边绕组的等效子绕组个数的倍数，例如本实施例的等效子绕组个数为4，则n为4的倍数。
156.第一副边绕组ns11的第二端与第二副边绕组ns12的第一端相互电性连接，且与输出正端vo+电性连接，其中第一副边绕组ns11的第二端与第二副边绕组ns12的第一端极性相反，而第一副边绕组ns11的第一端与第一原边绕组np1的第一端(点端)极性相反，第二副边绕组ns12的第二端与第一原边绕组np1的第一端(点端)极性相同，于图8中以黑点标示，且于本实施例中，第一副边绕组ns11的匝数及第二副边绕组ns12的匝数皆为1匝。
157.第一整流电路31包含第一整流开关管m11及第二整流开关管m12，第一整流开关管m11的漏极电性连接于第一副边绕组ns11的第一端，第二整流开关管m12的漏极电性连接于第二副边绕组ns12的第二端，第一整流开关管m11的源极及第二整流开关管m12的源极相连接，且与输出负端vo-电性连接，其中第一副边绕组ns11、第二副边绕组ns12及第一整流电路31共同构成功率变换模块1c的第一副边电路。
158.第三副边绕组ns21的第二端与第四副边绕组ns22的第一端相互电性连接，且与输出正端vo+电性连接，其中第三副边绕组ns21的第二端与第四副边绕组ns22的第一端极性相反，第三副边绕组ns21的第一端与第二原边绕组np2的第一端(点端)极性相反，第四副边绕组ns22的第二端与第二原边绕组np2的第一端(点端)极性相同，于图8中以黑点标示，且于本实施例中，第三副边绕组ns21的匝数及第四副边绕组ns22的匝数皆为1匝。
159.第二整流电路32包含第三整流开关管m21及第四整流开关管m22，第三整流开关管m21的漏极电性连接于第三副边绕组ns21的第一端，第四整流开关管m22的漏极电性连接于第四副边绕组ns22的第二端，第三整流开关管m21的源极及第四整流开关管m22的源极相连接，且与输出负端vo-电性连接，其中第三副边绕组ns21、第四副边绕组ns22及第二整流电路32共同构成功率变换模块1c的第二副边电路。
160.第五副边绕组ns31的第二端与第六副边绕组ns32的第一端相互电性连接，且与输出正端vo+电性连接，其中第五副边绕组ns31的第二端与第六副边绕组ns32的第一端极性相反，而第五副边绕组ns31的第一端与第三原边绕组np3的第一端(点端)极性相反，第六副边绕组ns32的第二端与第三原边绕组np3的第一端(点端)极性相同，于图8中以黑点标示，且于本实施例中，第五副边绕组ns31的匝数及第六副边绕组ns32的匝数皆为1匝。
161.第三整流电路33包含第五整流开关管m31及第六整流开关管m32，第五整流开关管m31的漏极电性连接于第五副边绕组ns31的第一端，第六整流开关管m32的漏极电性连接于第六副边绕组ns32的第二端，第五整流开关管m31的源极及第六整流开关管m32的源极相连接，且与输出负端vo-电性连接，其中第五副边绕组ns31、第六副边绕组ns32及第三整流电路33共同构成功率变换模块1c的第三副边电路。
162.第七副边绕组ns41的第二端与第八副边绕组ns42的第一端相互电性连接，且与输
出正端vo+电性连接，其中第七副边绕组ns41的第二端与第八副边绕组ns42的第一端极性相反，而第七副边绕组ns41的第一端与第四原边绕组np4的第一端(点端)极性相反，第八副边绕组ns42的第二端与第四原边绕组np4的第一端(点端)极性相同，于图8中以黑点标示，且于本实施例中，第七副边绕组ns41的匝数及第八副边绕组ns42的匝数皆为1匝。
163.第四整流电路34包含第七整流开关管m41及第八整流开关管m42，第七整流开关管m41的漏极电性连接于第七副边绕组ns41的第一端，第八整流开关管m42的漏极电性连接于第八副边绕组ns42的第二端，第七整流开关管m41的源极及第八整流开关管m42的源极相连接，且与输出负端vo-电性连接，其中第七副边绕组ns41、第八副边绕组ns42及第四整流电路34共同构成功率变换模块1c的第四副边电路。
164.而相似于第一实施例的功率变换模块1的开关控制方式，本实施例的功率变换模块1c的第一整流开关管m11、第三整流开关管m21、第五整流开关管m31及第七整流开关管m41皆接收相同驱动信号而同步导通及关断，而与第一整流开关管m11相连接的第一副边绕组ns11的两端电压、与第三整流开关管m21相连接的第三副边绕组ns21的两端电压、与第五整流开关管m31相连接的第五副边绕组ns31的两端电压以及与第七整流开关管m41相连接的第七副边绕组ns41的两端电压之间频率相同且相位相同。而第二整流开关管m12、第四整流开关管m22、第六整流开关管m32及第八整流开关管m42皆接收相同驱动信号而同步导通及关断，而与第二整流开关管m12相连接的第二副边绕组ns12的两端电压、与第四整流开关管m22相连接的第四副边绕组ns22的两端电压、与第六整流开关管m32相连接的第六副边绕组ns32的两端电压以及与第八整流开关管m42相连接的第八副边绕组ns42的两端电压之间频率相同且相位相同。
165.而于实际结构部分，如图9所示，本实施例的功率变换模块1c的磁芯组件51c相似于图1d的磁芯组件51，而相较于图1d的磁芯组件51仅包含两个磁柱，本实施例的功率变换模块1c的磁芯组件51c包含第一磁柱513、第二磁柱514、第三磁柱516及第四磁柱517。第一磁柱513、第二磁柱514、第三磁柱516及第四磁柱517连接于上磁盖511及下磁盖512之间，且环绕于下磁盖512的穿孔512a设置，其中上磁盖511及下磁盖512可为矩型结构而具有两个对角线，其中第一磁柱513及第三磁柱516位于下磁盖512的第一对角线的两端，第二磁柱514及第四磁柱517位于下磁盖512的第二对角线的两端。于本实施例中，上磁盖511、第一磁柱513、第二磁柱514、第三磁柱516、第四磁柱517及下磁盖512之间共同定义出中心区域515，即代表中心区域515位于第一磁柱513、第二磁柱514、第三磁柱516及第四磁柱517所环绕的空间。上磁盖和下磁盖的形状并不限于矩形，只要第一磁柱513和第三磁柱516的中心连线，与第二磁柱514和第四磁柱517的中心连线相交，且交点在下磁盖的投影位于穿孔512a内即可。
166.而当上磁盖511贴合于电路板4的第一面41、下磁盖512贴合于电路板4的第二面42且磁芯组件51c的第一磁柱513、第二磁柱514、第三磁柱516及第四磁柱517穿设于电路板4时，中心区域515位于电路板4内，其中中心区域515与下磁盖512的穿孔512a相连通，且中心区域515还包含第一连通口515a、第二连通口515b、第三连通口515c及第四连通口515d，第一连通口515a位于第一磁柱513及第四磁柱517之间，第二连通口515b位于第一磁柱513及第二磁柱514之间，第三连通口515c位于第二磁柱514及第三磁柱516之间，第四连通口515d位于第三磁柱516及第四磁柱517之间，即第一连通口515a及第三连通口515c分别位于中心
区域515的相对两侧，且第二连通口515b及第四连通口515d分别位于中心区域515的另外相对两侧，其中中心区域515通过第一连通口515a、第二连通口515b、第三连通口515c及第四连通口515d而与磁芯组件51c的外部相连通。
167.而关于本实施例的磁性组件5c的绕组组件52c绕制于磁芯组件51c上的绕制方式则如图10所示，其中为简化图示，图10中的磁芯组件51c仅示出下磁盖512而未示出上磁盖511，如图10所示，绕组组件52c可以等效为包含第一原边绕组np1、第二原边绕组np2、第三原边绕组np3、第四原边绕组np4、第一副边绕组ns11、第二副边绕组ns12、第三副边绕组ns21、第四副边绕组ns22、第五副边绕组ns31、第六副边绕组ns32、第七副边绕组ns41及第八副边绕组ns42。第一原边绕组np1的第一端连接于如图8所示的半桥开关桥臂中点a，且位于磁芯组件51c的外部，第一原边绕组np1经过第一连通口515a、中心区域515及第二连通口515b，其中第一原边绕组np1的第一端位于磁芯组件51c的外部且相邻于第一连通口515a，第一原边绕组np1的第二端则位于磁芯组件51c的外部且相邻于第二连通口515b，使得第一原边绕组np1绕制于第一磁柱513。第二原边绕组np2的第一端连接于第一原边绕组np1的第二端，第二原边绕组np2经过第三连通口515c、中心区域515及第二连通口515b，其中第二原边绕组np2的第一端位于磁芯组件51c的外部且相邻于第三连通口515c，第二原边绕组np2的第二端位于磁芯组件51c的外部且相邻于第二连通口515b，使得第二原边绕组np2绕制于第二磁柱514。第三原边绕组np3的第一端连接于第二原边绕组np2的第二端，第三原边绕组np3经过第三连通口515c、中心区域515及第四连通口515d，其中第三原边绕组np3的第一端位于磁芯组件51c的外部且相邻于第三连通口515c，第三原边绕组np3的第二端位于磁芯组件51c的外部且相邻于第四连通口515d，使得第三原边绕组np3绕制于第三磁柱516。第四原边绕组np4的第一端连接于第三原边绕组np3的第二端，第四原边绕组np4经过第一连通口515a、中心区域515及第四连通口515d，其中第四原边绕组np4的第一端位于磁芯组件51c的外部且相邻于第一连通口515a，第四原边绕组np4的第二端则位于磁芯组件51c的外部且相邻于第四连通口515d，且第四原边绕组np4的第二端更连接于如图8所示的电容桥臂中点b，使得第四原边绕组np4绕制于第四磁柱517。
168.在该实施例中，第一原边绕组np1自第一端至第二端沿第一方向环绕第一磁柱513，第二原边绕组np2自第一端至第二端沿第二方向环绕第二磁柱514，第三原边绕组np3自第一端至第二端沿第一方向环绕第三磁柱516，第四原边绕组np4自第一端至第二端沿第二方向环绕第四磁柱517，其中第二方向与第一方向相反，例如第一方向为顺时针方向，第二方向为逆时针方向。
169.根据上述第一原边绕组np1、第二原边绕组np2、第三原边绕组np3及第四原边绕组np4的绕制方式可知，原边绕组于第一磁柱513及第三磁柱516上产生大小相等且方向相同的第一交流磁通，且原边绕组于第二磁柱514及第四磁柱517上产生大小相等且方向相同的第二交流磁通，其中第一交流磁通及第二交流磁通的大小相等且方向相反，而使得每两个相邻的磁柱上的交流磁通的大小相等且方向相反，即第一磁柱513及第二磁柱514上的交流磁通的大小相等且方向相反，且第二磁柱514及第三磁柱516上的交流磁通的大小相等且方向相反，且第三磁柱516及第四磁柱517上的交流磁通的大小相等且方向相反，且第四磁柱517及第一磁柱513上的交流磁通的大小相等且方向相反，其中第一磁柱513、第二磁柱514、第三磁柱516及第四磁柱517上的交流磁通将流经第一磁柱513、第二磁柱514、第三磁柱516
及第四磁柱517与上磁盖511及下磁盖512所形成的闭合回路。当然，原边绕组的绕制方式并不仅局限于上述的绕制方式，亦可根据需求进行调整。
170.如图10所示，第一副边绕组ns11、第二副边绕组ns12、第一整流开关管m11及第二整流开关管m12共同构成功率变换模块1c的第一副边电路，第一副边绕组ns11的第一端位于磁芯组件51c的外部且相邻于第二连通口515b且连接于第一整流开关管m11的漏极，第一副边绕组ns11的第二端位于中心区域515而穿设下磁盖512的穿孔512a，以与磁芯组件51c的外部的输出正端vo+电性连接，使得第一副边绕组ns11通过第二连通口515b，且部分的第一副边绕组ns11穿设于穿孔512a内。第二副边绕组ns12的第二端位于磁芯组件51c的外部且相邻于第一连通口515a且连接于第二整流开关管m12的漏极，第二副边绕组ns12的第一端位于中心区域515而穿设下磁盖512的穿孔512a，以与磁芯组件51c的外部的输出正端vo+电性连接，使得第二副边绕组ns12通过第一连通口515a，且部分的第二副边绕组ns12穿设于穿孔512a内，其中第一副边绕组ns11及第二副边绕组ns12构成一对耦合绕组。
171.第三副边绕组ns21、第四副边绕组ns22、第三整流开关管m21及第四整流开关管m22共同构成功率变换模块1c的第二副边电路，第三副边绕组ns21的第一端位于磁芯组件51c的外部且相邻于第二连通口515b且连接于第三整流开关管m21的漏极，第三副边绕组ns21的第二端位于中心区域515而穿设下磁盖512的穿孔512a，以与磁芯组件51c的外部的输出正端vo+电性连接，使得第三副边绕组ns21通过第二连通口515b，且部分的第三副边绕组ns21穿设于穿孔512a内。第四副边绕组ns22的第二端位于磁芯组件51c的外部且相邻于第三连通口515c且连接于第四整流开关管m22的漏极，第四副边绕组ns22的第一端位于中心区域515而穿设下磁盖512的穿孔512a，以与磁芯组件51c的外部的输出正端vo+电性连接，使得第四副边绕组ns22通过第三连通口515c，且部分的第四副边绕组ns22穿设于穿孔512a，其中第三副边绕组ns21及第四副边绕组ns22构成一对耦合绕组。
172.第五副边绕组ns31、第六副边绕组ns32、第五整流开关管m31及第六整流开关管m32共同构成功率变换模块1c的第三副边电路，第五副边绕组ns31的第一端位于磁芯组件51c的外部且相邻于第四连通口515d且连接于第五整流开关管m31的漏极，第五副边绕组ns31的第二端位于中心区域515而穿设下磁盖512的穿孔512a，以与磁芯组件51c的外部的输出正端vo+电性连接，使得第五副边绕组ns31通过第四连通口515d，且部分的第五副边绕组ns31穿设下磁盖512的穿孔512a。第六副边绕组ns32的第二端位于磁芯组件51c的外部且相邻于第三连通口515c且连接于第六整流开关管m32的漏极，第六副边绕组ns32的第一端位于中心区域515而穿设下磁盖512的穿孔512a，以与磁芯组件51c的外部的输出正端vo+电性连接，使得第六副边绕组ns32通过第三连通口515c，且部分的第六副边绕组ns32穿设下磁盖512的穿孔512a，其中第五副边绕组ns31及第六副边绕组ns32构成一对耦合绕组。
173.第七副边绕组ns41、第八副边绕组ns42、第七整流开关管m41及第八整流开关管m42共同构成功率变换模块1c的第四副边电路，第七副边绕组ns41的第一端位于磁芯组件51c的外部且相邻于第四连通口515d且连接于第七整流开关管m41的漏极，第七副边绕组ns41的第二端位于中心区域515而穿设下磁盖512的穿孔512a，以与磁芯组件51c的外部的输出正端vo+电性连接，使得第七副边绕组ns41通过第四连通口515d，且部分的第七副边绕组ns41穿设下磁盖512的穿孔512a。第八副边绕组ns42的第二端位于磁芯组件51c的外部且相邻于第一连通口515a且连接于第八整流开关管m42的漏极，第八副边绕组ns42的第一端
位于中心区域515而穿设下磁盖512的穿孔512a，以与磁芯组件51c的外部的输出正端vo+电性连接，使得第八副边绕组ns42通过第一连通口515a，且部分的第八副边绕组ns42穿设下磁盖512的穿孔512a，其中第七副边绕组ns41及第八副边绕组ns42构成一对耦合绕组。
174.第一整流开关管m11的源极、第二整流开关管m12的源极、第三整流开关管m21的源极、第四整流开关管m22的源极、第五整流开关管m31的源极、第六整流开关管m32的源极、第七整流开关管m41的源极及第八整流开关管m42的源极相互短接，以与输出负端vo-电性连接。
175.经由上述原边绕组及副边绕组的绕制方式，磁芯组件51a的下磁盖512形成一个环状磁路，该环状磁路环绕于下磁盖512的穿孔512a，且该环状磁路通过第一磁柱513、第二磁柱514、第三磁柱516及第四磁柱517而区分为四个子环状磁路(即第一子环状磁路、第二子环状磁路、第三子环状磁路及第四子环状磁路)，其中第一子环状磁路位于第一磁柱513及第二磁柱514之间，第二子环状磁路位于第二磁柱514及第三磁柱516之间，第三子环状磁路位于第三磁柱516及第四磁柱517之间，第四子环状磁路位于第四磁柱517及第一磁柱513之间。
176.第一副边绕组ns11、第一整流开关m11和外部输出电容co构成第一闭合回路，第三副边绕组ns21、第三整流开关m21和外部输出电容co构成第三闭合回路，该第一闭合回路和第三闭合回路经由下磁盖512的穿孔512a而环绕于第一子环状磁路，第四副边绕组ns22、第四整流开关m22和外部输出电容co构成第四闭合回路，第六副边绕组ns32、第六整流开关m32和外部输出电容co构成第六闭合回路，该第四闭合回路和第六闭合回路经由下磁盖512的穿孔512a而环绕于第二子环状磁路，第五副边绕组ns31、第五整流开关m31和外部输出电容co构成第五闭合回路，及第七副边绕组ns41、第七整流开关m41和外部输出电容co构成第七闭合回路，该第五闭合回路和第七闭合回路经由下磁盖512的穿孔512a而环绕于第三子环状磁路，第二副边绕组ns12、第二整流开关m22和外部输出电容co构成第二闭合回路，及第八副边绕组ns42、第八整流开关m42和外部输出电容co构成第八闭合回路，该第二闭合回路和第八闭合回路经由下磁盖512的穿孔512a而环绕于第四子环状磁路，其中，第一子环状磁路被第一副边绕组ns11的两端电压或第三副边绕组ns21的两端电压钳位，而产生与第一副边绕组ns11的两端电压或第三副边绕组ns21的两端电压相对应的交流磁通；而第二子环状磁路被第四副边绕组ns22的两端电压或第六副边绕组ns32的两端电压钳位，而产生与第四副边绕组ns22的两端电压或第六副边绕组ns32的两端电压相对应的交流磁通；而第三子环状磁路被第五副边绕组ns31的两端电压或第七副边绕组ns41的两端电压钳位，而产生与第五副边绕组ns31的两端电压或第七副边绕组ns41的两端电压相对应的交流磁通；而第四子环状磁路被第二副边绕组ns12的两端电压或第八副边绕组ns42的两端电压钳位，而产生与第二副边绕组ns12的两端电压或第八副边绕组ns42的两端电压相对应的交流磁通。上述第一子环状磁路的交流磁通、第二子环状磁路的交流磁通、第三子环状磁路的交流磁通以及第四子环状磁路的交流磁通之间的交流磁通的差分别经由下磁盖512、第一磁柱513、第二磁柱514、第三磁柱516及第四磁柱517流向上磁盖511，进而形成闭合回路。
177.此外，流经副边绕组的直流电流在下磁盖512形成一个环状磁通，该环状磁通环绕穿孔512a，且流经第一副边绕组ns11及第三副边绕组ns21的直流电流于环状磁路内所产生的直流磁通，相等于流经第四副边绕组ns22及第六副边绕组ns32的直流电流于环状磁路内
所产生的直流磁通，相等于流经第五副边绕组ns31及第七副边绕组ns41的直流电流于环状磁路内所产生的直流磁通，且相等于流经第二副边绕组ns12及第八副边绕组ns42的直流电流于环状磁路内所产生的直流磁通，因此流经第一磁柱513、第二磁柱514、第三磁柱516、第四磁柱517及上磁盖511的直流磁通为零，而可利用调节下磁盖512的环状磁路的磁阻，以进一步调节第一副边绕组ns11、第二副边绕组ns12、第三副边绕组ns21、第四副边绕组ns22、第五副边绕组ns31、第六副边绕组ns32、第七副边绕组ns41及第八副边绕组ns42的纹动电流大小以及饱和电流大小。由上可知，于本实施例中，第一磁柱513、第二磁柱514、第三磁柱516及第四磁柱517中的每两个相邻的磁柱的交流磁通方向相反，而位于中心区域515的对角线两端的两个磁柱的交流磁通方向相同，因此上磁盖511的交流磁通路径上的磁芯截面积较大，而可大幅度降低上磁盖511的厚度。此外，本实施例的下磁盖512所形成的环状磁路中的每一子环状磁路的长度仅为1/4倍的整体环状磁路的长度，因此本实施例的功率变换模块1c的磁路较短、磁阻较小、感量较大且输出纹波电流较小，并且通过图10的磁芯组件51c和绕组的绕制方式，有效地减小磁性组件5c的尺寸和损耗。进一步，相对于图4所示的磁性组件，利用一个磁性组件5c即可使得功率转换电路1c的输出功率翻倍。在本实施例中，原边绕组对第一磁柱513、第二磁柱514、第三磁柱516和第四磁柱517逐一绕制，即在同一磁柱上绕制多匝后，再绕制另一磁柱。在另一实施例中，原边绕组可对第一磁柱513、第二磁柱514、第三磁柱516和第四磁柱517交替绕制，即在第一磁柱513、第二磁柱514、第三磁柱516和第四磁柱517分别绕制1匝后，再按照第一磁柱513、第二磁柱514、第三磁柱516和第四磁柱517的顺序绕制下一匝。
178.请参阅图11及图12，其中图11为本公开第五优选实施例的功率变换模块的等效电路拓扑图，图12为图11所示的功率变换模块的磁芯组件及绕组组件的结构示意图。于电路拓扑部分，本实施例的功率变换模块1d为两相降压电路所构成，其中功率变换模块1d包含输入电感lin、输入电容cin、第一相降压电路71、第二相降压电路72及输出电容co。输入电感lin的第一端电性连接于输入正端vin+。输入电容cin电性连接于输入电感lin的第二端及输入负端vin-之间。第一相降压电路71包含第一半桥桥臂711及第一输出电感lo1，第一半桥桥臂711的两端电性连接于输入电感lin的第二端及输入负端vin-而与输入电容cin并联连接，且第一半桥桥臂711包含串联连接于输入正端vin+及输入负端vin-之间的上开关管q1a及下开关管q2a，第一输出电感lo1的第一端电性连接于第一半桥桥臂711的上开关管q1a及下开关管q2a之间的连接点，第一输出电感lo1的第二端电性连接于输出正端vo+，输入负端vin-电连接输出负端vo-。
179.第二相降压电路72包含第二半桥桥臂721及第二输出电感lo2，第二半桥桥臂721的两端电性连接于输入电感lin的第二端及输入负端vin-，而与输入电容cin并联连接，且第二半桥桥臂721包含串联连接的上开关管q1b及下开关管q2b，上开关管q1b电性连接于输入正端vin+，下开关管q2b电性连接于输入负端vin-，第二输出电感lo2的第一端电性连接于第二半桥桥臂721的上开关管q1b及下开关管q2b之间的连接点，第二输出电感lo2的第二端电性连接于输出正端vo+。且于本实施例中，第一半桥桥臂711的上开关管q1a所接收的驱动信号与第二半桥桥臂721的上开关管q1b所接收的驱动信号之间错相180度。
180.本实施例的第一输出电感lo1及第二输出电感lo2相互耦合而集成，且由图12所示的磁性组件5d所构成。如图12所示，本实施例的磁性组件5d的磁芯组件51d相似于图4所示
的磁性组件5的磁芯组件51，故于此不再赘述，而本实施例的绕组组件52d包含第一绕组521d及第二绕组522d，第一绕组521d的第一端相较于第一磁柱513的第一端513a而相邻于第一磁柱513的第二端513b，且连接于第一半桥桥臂711的下开关管q2a的漏极，第一绕组521d的第二端位于中心区域515而穿设下磁盖512的穿孔512a，以与磁芯组件51d的外部的输出正端vo+电性连接，使得第一绕组521d通过第二连通口515b，且部分的第一绕组521d穿设下磁盖512的穿孔512a。第二绕组522d的第一端相较于第二磁柱514的第二端514b而相邻于第二磁柱514的第一端514a，且连接于第二半桥桥臂721的下开关管q2b的漏极，第二绕组522d的第二端位于中心区域515而穿设下磁盖512的穿孔512a，以与磁芯组件51d的外部的输出正端vo+电性连接，使得第二绕组522d通过第一连通口515a，且部分的第二绕组522d穿设下磁盖512的穿孔512a。于一些实施例中，第一绕组521d的第二端及第二绕组522d的第二端可分别连接于相异的输出正端。第一绕组521d自第一端至第二端通过第二连通口515b，进入中心区域515而穿设下磁盖512的穿孔512a，第二绕组522d自第一端至第二端通过第一连通口515a，进入中心区域515而穿设下磁盖512的穿孔512a。第一半桥桥臂711的下开关管q2a的源极以及第二半桥桥臂721的下开关管q2b的源极相互短接，以与输出负端vo-(即位于电路板的第二面的输出电容co的第二端)电性连接。因此第一绕组521d及磁芯组件51d相互耦合而构成图11所示的第一输出电感lo1，第二绕组522d及磁芯组件51d相互耦合而构成图11所示的第二输出电感lo2。
181.于本实施例中，第一绕组521d的第二端及第二绕组522d的第二端相互电性连接，且第一绕组521d的第二端及第二绕组522d的第二端之间的连接点位于中心区域515，即代表第一绕组521d的第二端及第二绕组522d的第二端先相互电性连接以构成一共接点，该共接点再穿设下磁盖512的穿孔512a。而于一些实施例中，第一绕组521d的第二端及第二绕组522d的第二端相互电性连接，且第一绕组521d的第二端及第二绕组522d的第二端之间的连接点位于磁芯组件51c的外部，即代表第一绕组521d的第二端及第二绕组522d的第二端先分别穿设下磁盖512的穿孔512a后，再于磁芯组件51c的外部相互电性连接以构成一共接点。
182.于一些实施例中，功率变换模块1d还包含均流电路(未图示)，用以控制第一输出电感lo1的电流及第二输出电感lo2的电流，而使第一输出电感lo1的电流相等于第二输出电感lo2的电流，以实现图12所示的第一磁柱513、第二磁柱514及上磁盖(即如图1d所示的上磁盖511)的直流磁通为零。而于一些实施例中，于第一输出电感lo1的电流不相等于第二输出电感lo1的电流时，第一磁柱513、第二磁柱514及上磁盖所构成的磁路中具有气隙，以防止第一磁柱513、第二磁柱514及上磁盖所构成的磁路饱和。于另一些实施例中，第一绕组521d的第二端及第二绕组522d的第二端并联后与输出正端vo+连接，以使功率变换模块1d具有单一的输出电压，而于一些实施例中，第一绕组521d的第二端不与第二绕组522d的第二端连接，而第一绕组521d的第二端及第二绕组522d的第二端分别构成各自的输出电压，使得功率变换模块1d具有两个输出电压。
183.于前述实施例中的开关皆以金属氧化物半导体场效晶体管(mosfet)为例说明，然可清楚知道，开关并不仅局限于金属氧化物半导体场效晶体管所构成，还可由碳化硅(sic)或氮化镓(gan)等开关器件所构成。
184.综上所述，本公开的功率变换模块利用磁芯组件及绕组组件的设置而达到变压器
的降压功能，且磁芯组件中的两个磁柱与绕组组件中的两个绕组相互耦合即构成两个副边电路，亦即本公开的功率变换模块仅为单级变换器即可达到降压功能，且本公开的功率变换模块利用磁芯组件及绕组组件的设置，有效地减小了磁件的体积，使得功率变换模块具有体积较小、效率较高且应用较为简易的优势，更利用每一对耦合绕组穿过下磁盖的穿孔，使得流过每一对耦合绕组的直流电流分量在下磁盖的环状磁通上产生一直流磁通，使得通过磁柱和上磁盖的直流磁通为零，从而达到减小磁性组件体积的目的。