【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高频电源，尤其涉及一种功率变换装置和磁性组件。
技术介绍
1、随着人工智能的发展，智能数据处理芯片，如gpu/cpu/npu等等(统称xpu)的功率要求越来越高，使得服务器功率大增，服务器的输入电压逐步从12v转为48v。而xpu的工作电压随着工艺进步而越来越低，从0.8v逐渐向0.65v移动。因此，输入电压对输出电压的降压比越来越高，为了获得高的48v输入转0.65v输出变换效率，亟需一种高变换效率的电路架构。
2、本专利技术针对48v输入，0.8v稳压输出的功率变换装置的解决方案，通过采用原边半桥单元输入端串联连接、输出端并联连接，以减小每一个半桥单元的输入电压，从而减小了每一个半桥单元里功率开关器件在高频切换下的开关损耗，提升整体功率变换装置的变换效率。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的之一在于提供一种电路拓扑，适用于输入电压对输出电压高降压比的应用中；该电路拓扑在功率开关高频切换的场合，具有低的开关损耗和高的变换效率。本专利技术还提供了一种应用该电路拓扑的功率变换装置，提供了该功率变换装置的器件布局设置以及变压器的绕制方式，减小了功率变换装置的体积，提升了该变换装置的稳态性能和动态性能。
2、本专利技术一方面提供一种功率变换装置，包括第一半桥单元和第二半桥单元，所述第一半桥单元和第二半桥单元均包括至少两个半桥开关、至少两个半桥电容、至少两个同步开关和一个变压器；所述每个半桥单元中的变压器构成一个磁件；所述磁件包括磁芯、原边绕
3、所述功率变换装置还包括电路基板，所述电路基板包括相对的第一表面和第二表面、多个绕线柱孔洞和一个中柱孔洞，所述绕线柱孔洞和中柱孔洞贯穿所述第一表面和第二表面；所述磁芯包括多个绕线柱、一个中柱和两个磁基板，所述绕线柱和中柱分别穿过对应的绕线柱孔洞和中柱孔洞，所述绕线柱和中柱与两个磁基板扣合电路基板；所述磁芯包括相对的第一侧边和第三侧边、相对的第二侧边和第四侧边、第一对角线和第二对角线；
4、所述第一半桥单元中的同步开关邻近第一侧边设置，所述第二半桥单元中的同步开关邻近第三侧边设置，并且所述第一半桥单元中的同步开关和所述第二半桥单元中的同步开关均邻近第一对角线设置；
5、所述第一半桥单元中的半桥开关邻近第三侧边设置，所述第二半桥单元中的半桥开关邻近第一侧边设置，并且所述第一半桥单元中的半桥开关和所述第二半桥单元中的半桥开关均邻近第二对角线设置。
6、优选的，所述第一半桥单元中的半桥电容邻近所述第三侧边设置，所述第二半桥单元中的半桥电容邻近第一侧边设置，所述第一半桥单元中的半桥电容和所述第二半桥单元中的半桥电容均邻近第二对角线设置。
7、优选的，所述第一半桥单元中的半桥电容和半桥开关分别设置于相对的两个表面；所述第二半桥单元中的半桥电容和半桥开关分别设置于相对的两个表面。
8、优选的，所述第一半桥单元和第二半桥单元均包括的同步开关的数目均为两个，所述第一半桥单元的同步开关的设置于第一表面，所述第二半桥单元的同步开关中的两个设置于第二表面。
9、优选的，设置于所述第一表面上的同步开关在第一表面上的投影与设置于所述第二表面上对应的同步开关在第一表面上的投影至少部分重合。
10、优选的，所述第一半桥单元和第二半桥单元均还包括输出负端引脚，所述第一半桥单元中的输出负端引脚邻近第一侧边设置，所述第二半桥单元中的输出负端引脚邻近第三侧边设置，所述第一半桥单元中的输出负端引脚和所述第二半桥单元中的输出负端引脚邻近第一对角线设置。
11、优选的，所述第一半桥单元中的输出负端引脚邻近第一半桥单元中的同步开关设置，和/或，所述第二半桥单元中的输出负端引脚邻近第二半桥单元中的同步开关设置。
12、优选的，所述第一半桥单元和第二半桥单元均还包括输出正端引脚，所述第一半桥单元中的输出正端引脚邻近第三侧边设置，所述第二半桥单元中的输出正端引脚邻近第一侧边设置，所述第一半桥单元中的输出正端引脚和所述第二半桥单元中的输出正端引脚邻近第二对角线设置。
13、优选的，所述磁件包括四个原边绕组和四个副边绕组，所述磁芯包括四个绕线柱，四个所述原边绕组分别绕制在四个绕线柱上，四个所述副边绕组分别绕制在四个绕线柱上。
14、优选的，所述磁芯扣合电路基板，四个所述绕线柱设置在中柱周围，四个所述绕线柱分别为第一绕线柱、第二绕线柱、第三绕线柱和第四绕线柱，所述第一绕线柱邻近第一侧边和第二侧边设置，所述第二绕线柱邻近第二侧边和第三侧边设置，所述第三绕线柱邻近第一侧边和第四侧边设置，所述第四绕线柱邻近第三侧边和第四侧边设置；四个所述原边绕组分别为第一原边绕组、第二原边绕组、第三原边绕组和第四原边绕组；四个所述副边绕组分别为第一副边绕组、第二副边绕组、第三副边绕组和第四副边绕组；所述第一原边绕组的第二端与第二原边绕组的第一端电连接，所述第三原边绕组的第二端与第四原边绕组的第一端电连接；所述第一副边绕组的第二端与第二副边绕组的第一端电连接，所述第三副边绕组的第二端与第四副边绕组的第一端电连接。
15、优选的，所述第一绕线柱与第三绕线柱之间为第一通道，所述第一绕线柱与第二绕线柱之间为第二通道，所述第二绕线柱与第四绕线柱之间为第三通道，所述第四绕线柱与第三绕线柱之间为第四通道；所述第一原边绕组与第二原边绕组串联电连接，并且以8字形绕制在第一绕线柱和第二绕线柱上；所述第三原边绕组与第四原边绕组串联电连接，并且以8字形绕制在第三绕线柱和第四绕线柱上；所述第一副边绕组与第二副边绕组电连接，并且以8字形绕制在第一绕线柱和第二绕线柱上；所述第三副边绕组与第四副边绕组电连接，并且以8字形绕制在第三绕线柱和第四绕线柱上。
16、优选的，所述功率变换装置还包括输出正端引脚；所述第一原边绕组的第一端和所述第二原边绕组的第二端邻近第三侧边设置，所述第一原边绕组的第一端电连接同一半桥单元中的半桥开关，所述第二原边绕组的第二端电连接同一半桥单元中的半桥电容；所述第三原边绕组的第一端和所述第四原边绕组的第二端邻近第一侧边设置，所述第三原边绕组的第一端电连接同一半桥单元中的半桥开关，所述第四原边绕组的第二端电连接同一半桥单元中的半桥电容；所述第一副边绕组的第一端、第二副边绕组的第二端、第三副边绕组的第二端和第四副边绕组的第一端邻近所述第一侧边设置，所述第一副边绕组的第二端、第二副边绕组的第一端、第三副边绕组的第一端和第四副边绕组的第二端邻近所述第三侧边设置；所述第一副边绕组的第一端、第二副边绕组的第二端、第三副边绕组的第一端和第四副边绕组的第二端分别电连接一个同步开关，所述第一副边绕组的第二端、第二副边绕组的第一端、第三副边绕组的第二端和第四副边绕组的第一端电连接输出正端引脚。
17、本专利技术另一方面公开了一种磁性组件，包括磁芯，原边绕组、第一副边绕组和第二副边绕组；所述磁芯包括相对的第一侧面和第三侧面、相对的第二侧面和第四侧面、第一绕线柱、第二绕线柱以本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种功率变换装置，其特征在于，包括第一半桥单元和第二半桥单元，所述第一半桥单元和第二半桥单元均包括至少两个半桥开关、至少两个半桥电容、至少两个同步开关和一个变压器；所述每个半桥单元中的变压器构成一个磁件；所述磁件包括磁芯、原边绕组和副边绕组；
2.根据权利要求1所述的功率变换装置，其特征在于，所述第一半桥单元中的半桥电容邻近所述第三侧边设置，所述第二半桥单元中的半桥电容邻近第一侧边设置，所述第一半桥单元中的半桥电容和所述第二半桥单元中的半桥电容均邻近第二对角线设置。
3.根据权利要求2所述的功率变换装置，其特征在于，所述第一半桥单元中的半桥电容和半桥开关分别设置于相对的两个表面；所述第二半桥单元中的半桥电容和半桥开关分别设置于相对的两个表面。
4.根据权利要求1所述的功率变换装置，其特征在于，所述第一半桥单元和第二半桥单元均包括的同步开关的数目均为两个，所述第一半桥单元的同步开关的设置于第一表面，所述第二半桥单元的同步开关中的两个设置于第二表面。
5.根据权利要求4所述的功率变换装置，其特征在于，设置于所述第一表面上的同步开关在
6.根据权利要求1所述的功率变换装置，其特征在于，所述第一半桥单元和第二半桥单元均还包括输出负端引脚，所述第一半桥单元中的输出负端引脚邻近第一侧边设置，所述第二半桥单元中的输出负端引脚邻近第三侧边设置，所述第一半桥单元中的输出负端引脚和所述第二半桥单元中的输出负端引脚邻近第一对角线设置。
7.根据权利要求6所述的功率变换装置，其特征在于，所述第一半桥单元中的输出负端引脚邻近第一半桥单元中的同步开关设置，和/或，所述第二半桥单元中的输出负端引脚邻近第二半桥单元中的同步开关设置。
8.根据权利要求1所述的功率变换装置，其特征在于，所述第一半桥单元和第二半桥单元均还包括输出正端引脚，所述第一半桥单元中的输出正端引脚邻近第三侧边设置，所述第二半桥单元中的输出正端引脚邻近第一侧边设置，所述第一半桥单元中的输出正端引脚和所述第二半桥单元中的输出正端引脚邻近第二对角线设置。
9.根据权利要求1所述的功率变换装置，其特征在于，所述磁件包括四个原边绕组和四个副边绕组，所述磁芯包括四个绕线柱，四个所述原边绕组分别绕制在四个绕线柱上，四个所述副边绕组分别绕制在四个绕线柱上。
10.根据权利要求9所述的功率变换装置，其特征在于，所述磁芯扣合电路基板，四个所述绕线柱设置在中柱周围，四个所述绕线柱分别为第一绕线柱、第二绕线柱、第三绕线柱和第四绕线柱，所述第一绕线柱邻近第一侧边和第二侧边设置，所述第二绕线柱邻近第二侧边和第三侧边设置，所述第三绕线柱邻近第一侧边和第四侧边设置，所述第四绕线柱邻近第三侧边和第四侧边设置；四个所述原边绕组分别为第一原边绕组、第二原边绕组、第三原边绕组和第四原边绕组；四个所述副边绕组分别为第一副边绕组、第二副边绕组、第三副边绕组和第四副边绕组；所述第一原边绕组的第二端与第二原边绕组的第一端电连接，所述第三原边绕组的第二端与第四原边绕组的第一端电连接；所述第一副边绕组的第二端与第二副边绕组的第一端电连接，所述第三副边绕组的第二端与第四副边绕组的第一端电连接。
11.根据权利要求10所述的功率变换装置，其特征在于，所述第一绕线柱与第三绕线柱之间为第一通道，所述第一绕线柱与第二绕线柱之间为第二通道，所述第二绕线柱与第四绕线柱之间为第三通道，所述第四绕线柱与第三绕线柱之间为第四通道；所述第一原边绕组与第二原边绕组串联电连接，并且以8字形绕制在第一绕线柱和第二绕线柱上；所述第三原边绕组与第四原边绕组串联电连接，并且以8字形绕制在第三绕线柱和第四绕线柱上；所述第一副边绕组与第二副边绕组电连接，并且以8字形绕制在第一绕线柱和第二绕线柱上；所述第三副边绕组与第四副边绕组电连接，并且以8字形绕制在第三绕线柱和第四绕线柱上。
12.根据权利要求11所述的功率变换装置，其特征在于，所述功率变换装置还包括输出正端引脚；所述第一原边绕组的第一端和所述第二原边绕组的第二端邻近第三侧边设置，所述第一原边绕组的第一端电连接同一半桥单元中的半桥开关，所述第二原边绕组的第二端电连接同一半桥单元中的半桥电容；所述第三原边绕组的第一端和所述第四原边绕组的第二端邻近第一侧边设置，所述第三原边绕组的第一端电连接同一半桥单元中的半桥开关，所述第四原边绕组的第二端电连接同一半桥单元中的半桥电容；所述第一副边绕组的第一端、第二副边绕组的第二端、第三副边绕组的第二端和第四副边绕组的第一端邻近所述第一侧边设置，所述第一副边绕组的第二端、...
【技术特征摘要】
1.一种功率变换装置，其特征在于，包括第一半桥单元和第二半桥单元，所述第一半桥单元和第二半桥单元均包括至少两个半桥开关、至少两个半桥电容、至少两个同步开关和一个变压器；所述每个半桥单元中的变压器构成一个磁件；所述磁件包括磁芯、原边绕组和副边绕组；
2.根据权利要求1所述的功率变换装置，其特征在于，所述第一半桥单元中的半桥电容邻近所述第三侧边设置，所述第二半桥单元中的半桥电容邻近第一侧边设置，所述第一半桥单元中的半桥电容和所述第二半桥单元中的半桥电容均邻近第二对角线设置。
3.根据权利要求2所述的功率变换装置，其特征在于，所述第一半桥单元中的半桥电容和半桥开关分别设置于相对的两个表面；所述第二半桥单元中的半桥电容和半桥开关分别设置于相对的两个表面。
4.根据权利要求1所述的功率变换装置，其特征在于，所述第一半桥单元和第二半桥单元均包括的同步开关的数目均为两个，所述第一半桥单元的同步开关的设置于第一表面，所述第二半桥单元的同步开关中的两个设置于第二表面。
5.根据权利要求4所述的功率变换装置，其特征在于，设置于所述第一表面上的同步开关在第一表面上的投影与设置于所述第二表面上对应的同步开关在第一表面上的投影至少部分重合。
6.根据权利要求1所述的功率变换装置，其特征在于，所述第一半桥单元和第二半桥单元均还包括输出负端引脚，所述第一半桥单元中的输出负端引脚邻近第一侧边设置，所述第二半桥单元中的输出负端引脚邻近第三侧边设置，所述第一半桥单元中的输出负端引脚和所述第二半桥单元中的输出负端引脚邻近第一对角线设置。
7.根据权利要求6所述的功率变换装置，其特征在于，所述第一半桥单元中的输出负端引脚邻近第一半桥单元中的同步开关设置，和/或，所述第二半桥单元中的输出负端引脚邻近第二半桥单元中的同步开关设置。
8.根据权利要求1所述的功率变换装置，其特征在于，所述第一半桥单元和第二半桥单元均还包括输出正端引脚，所述第一半桥单元中的输出正端引脚邻近第三侧边设置，所述第二半桥单元中的输出正端引脚邻近第一侧边设置，所述第一半桥单元中的输出正端引脚和所述第二半桥单元中的输出正端引脚邻近第二对角线设置。
9.根据权利要求1所述的功率变换装置，其特征在于，所述磁件包括四个原边绕组和四个副边绕组，所述磁芯包括四个绕线柱，四个所述原边绕组分别绕制在四个绕线柱上，四个所述副边绕组分别绕制在四个绕线柱上。
10.根据权利要求9所述的功率变换装置，其特征在于，所述磁芯扣合电路基板，四个所述绕线柱设置在中柱周围，四个所述绕线柱分别为第一绕线柱、第二绕线柱、第三绕线柱和第四绕线柱，所述第一绕线柱邻近第一侧边和第二侧边设置，所述第二绕线柱邻近第二侧边和第三侧边设置，所述第三绕线柱邻近第一侧边和第四侧边设置，所述第四绕线柱邻近第三侧边和第四侧边设置；四个所述原边绕组分别为第一原边绕组、第二原边绕组、第三原边绕组和第四原边绕组；四个所述副边绕组分别为第一副边绕组、第二副边绕组、第三副边绕组和第四副边绕组；所述第一原边绕组的第二端与第二原边绕组的第一端电连接，所述第三原边绕组的第二端与第四原边绕...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾剑鸿，
申请(专利权)人：上海沛塬电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
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