[发明专利]磁性组件及功率模块

说明书

本发明公开一种磁性组件及功率模块。磁性组件包含磁芯组件及绕组组件。磁芯组件包含第一磁柱和第二磁柱，第二磁柱具有第一侧、第二侧、第三侧及第四侧，第一侧与第二侧相对设置，且第三侧与第四侧相对设置，第一磁柱与第二磁柱的第二侧之间具有一通道。绕组组件包含第一绕组、第二绕组和第三绕组，第一绕组与第二绕组绕设于第一磁柱，且部分的第一绕组与部分的第二绕组通过上述通道，第一绕组位于第一磁柱与第二绕组之间，第三绕组绕设于第二磁柱与第一磁柱，且第二绕组位于第一绕组与第三绕组之间。

技术领域

本发明涉及一种磁性组件及功率模块，尤其涉及一种小体积、轻重量且低成本的磁性组件及功率模块。

背景技术

随着新能源电动车技术的不断发展，其车载充电机(on-board charger,OBC)正朝向更高功率密度及更低成本的方向发展，其中功率模块内的磁性组件作为车载充电机中的重要器件，其性能的优劣及成本的高低皆为车载充电机开发的重要指标。

目前，常用的传统车载充电机包含单向功率流车载充电机或双向功率流车载充电机，而为了增加其功能，更发展出单向功率流车载充电机结合辅助电源模块(Auxiliarypower module,APM)的第一混合电源以及双向功率流车载充电机结合辅助电源模块的第二混合电源，然而车载充电机OBC以及辅助电源模块APM分别由独立的电路拓扑所构成，仅是采用机构组合的方式封装在一个机壳中而已，故传统的车载充电机虽然实现了功能的合成却没有很好的集成两种电路拓扑，使得电源和磁性元件均体积大、重量重、价格贵。

请参阅图1A及图1B，其中图1A为传统车载充电机功率模块的电路拓扑示意图，图1B为传统辅助电源模块的电路拓扑示意图。如图1A所示，传统车载充电机功率模块1’的电路拓扑为LLC谐振电路或为升压型串联谐振电路(即Boost series resonant circuit,Boost SRC)所构成，于其电路拓扑内，可以看出传统车载充电机的功率模块中的磁性元件包含有谐振电感Lr1、Lr2及变压器Tx。在一些实施例中，传统车载充电机的功率模块中的磁性元件可仅包含有谐振电感Lr1和变压器Tx。如图1B所示，传统辅助电源模块1”的电路拓扑为次级绕组采用中心抽头的硬开关电路。传统辅助电源模块1”的原边电路可为半桥，全桥或推挽等。于其电路拓扑内，传统辅助电源模块1”包含输出滤波电感Lo和变压器Tx。由上可知，传统车载充电机结合辅助电源模块的混合电源至少需要4颗或者5颗磁性元件，故其体积较大、重量较重且成本较高。

发明内容

本发明的目的在于整合LLC谐振电路和辅助电源模块(即LLCAPM)或升压型串联谐振电路和辅助电源模块(即Boost SRCAPM)电路从而构成一复合功能的集成式三端口电源，本申请主要提出一种集成式磁性组件及应用其的三端口功率模块，可实现磁性组件及电源模块的小体积、轻重量且低成本。

为达上述目的，本发明的一实施例为一种磁性组件，包含至少一磁芯组件及至少一绕组组件。每一磁芯组件包含第一磁柱和第二磁柱，第二磁柱具有第一侧、第二侧、第三侧及第四侧，第一侧与第二侧相对设置，第三侧与第四侧相对设置，第一磁柱与第二磁柱的第二侧之间具有一通道。每一绕组组件包含第一绕组、第二绕组和第三绕组，第一绕组与第二绕组绕设于第一磁柱，且部分的第一绕组与部分的第二绕组通过通道，第一绕组位于第一磁柱与第二绕组之间，第三绕组绕设于第二磁柱与第一磁柱，第二绕组位于第一绕组与第三绕组之间。

为达上述目的，本发明的另一实施例为提供一种功率模块，包含第一端口、第二端口、第三端口、初级电路、变压器、第一次级电路与第二次级电路。初级电路与第一端口电性耦接。变压器包含初级绕组、第一次级绕组及第二次级绕组，初级绕组与初级电路电性耦接。第一次级电路与第一次级绕组以及第二端口分别电性耦接。第二次级电路与第二次级绕组以及第三端口分别电性耦接，第二次级电路还包含次级电感，次级电感与第二次级绕组电性耦接，其中变压器与第二次级电路的次级电感由前述的磁性组件所构成。