适配器电源

技术领域

本发明是有关于一种电源，且特别是有关于一种适配器电源。

背景技术

适配器电源被广泛的应用于笔记本电脑或是游戏机等携带型的电子产品，其功率取决于适配器电源内部所配置的功率因子校正晶体管、桥式整流器、功率因子校正电感、电容以及变压器等电子元件的电性参数与尺寸规格。

随着科技的进步与发展，消费者对于笔记本电脑或游戏机等电子产品越来越要求轻薄短小的特性。因此，如何在不影响适配器电源功率的情况下缩减适配器电源的整体体积，以达到电子产品轻薄短小的特性并符合消费者的需求，将会是一个研究方向。

发明内容

本发明提供一种适配器电源，可以有效地提升电路板的空间利用率与功率密度。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：提供一种适配器电源，其包括一电路板、一电磁干扰滤波器、一屏蔽件、一功率因子校正电感、一变压器以及多个发热元件。电路板具有相对的一正面及一背面、相互平行的一第一长边与一第二长边，且电路板的正面在第一长边的延伸方向上依序区分为一第一区、一第二区及一第三区。电磁干扰滤波器配置于电路板的第一区且靠近第一长边。屏蔽件配置于电路板的第一区且靠近电磁干扰滤波器。功率因子校正(Power Factor Correction，PFC)电感配置于电路板的第一区且靠近第二长边。功率因子校正电感具有一第一长轴。变压器配置于电路板的第三区且靠近第一长边。变压器具有一第二长轴，其中功率因子校正电感的第一长轴垂直于变压器的第二长轴。多个发热元件设置于电路板的背面。

在本发明的一实施例中，上述的适配器电源更包括一第一电容，配置于电路板上横跨第二区与第三区的位置且靠近第二长边。

在本发明的一实施例中，上述的适配器电源，其中第一电容具有一第三长轴。第一电容的第三长轴垂直于变压器的第二长轴。

在本发明的一实施例中，上述的适配器电源更包括一第二电容、一半桥共振电容及一半桥共振电感，配置于电路板的第二区且位于电磁干扰滤波器及变压器之间。

在本发明的一实施例中，上述的适配器电源，其中第二电容靠近第一长边，半桥共振电容较第二电容远离第一长边，且半桥共振电感位于第二电容及半桥共振电容之间。

在本发明的一实施例中，上述的适配器电源，其中半桥共振电容包括一第四长轴，半桥共振电感包括一第五长轴。第四长轴垂直于第五长轴。

在本发明的一实施例中，上述的适配器电源，其中第五长轴平行于第二长轴。

在本发明的一实施例中，上述的适配器电源，其中发热元件包括一桥式整流开关、一功率因子校正晶体管及/或一半桥共振晶体管，且桥式整流开关位于对应于第一区的背面。

在本发明的一实施例中，上述的适配器电源，更包括一输入插头，其中电路板具有相互平行的一第一短边及一第二短边。输入插头位在电路板的第一区，且靠近第一长边及第一短边。屏蔽件呈L型，位于电磁干扰滤波器及功率因子校正电感之间，也位于电磁干扰滤波器及变压器之间。

在本发明的一实施例中，上述的变压器更包括一线架、一线圈、一磁芯以及一绝缘罩。线架具有一第一端及一第二端。第一端设有一第一接脚部，第二端设有一绕线钩部。线圈绕设于线架，且线圈具有一输入端及一输出端。输入端与第一接脚部电性连接，输出端与绕线钩部接触。磁芯与线架及线圈相互组合。绝缘罩套设于线架及磁芯外侧。绝缘罩设有与该第一接脚部相对应的一第二接脚部，其中线圈的输出端与绕线钩部接触后，经过绝缘罩，再连接至第二接脚部。

基于上述，在本发明的适配器电源中，电磁干扰滤波器和功率因子校正电感位于第一区，屏蔽件配置于电路板的第一区且靠近电磁干扰滤波器。变压器位于第三区靠近电路板的第一长边，功率因子校正电感的第一长轴和变压器的第二长轴互相垂直。发热元件设置于电路板的背面。这样的设计可以使得本发明的适配器电源能够在不影响功率的情况下缩减整体体积，提升电路板的空间利用率以达到电子产品轻薄短小的特性并符合消费者的需求。

附图说明

图1是依照本发明的一实施例的一种适配器电源的正面的示意图。

图2是图1的适配器电源的背面的示意图。

图3是图1的适配器电源的变压器的示意图。

图4是图3的变压器的爆炸图。

图5是图3的变压器的剖面图。

【符号说明】

100:适配器电源 110:电路板

110F:正面 110B:背面

111:第一短边 112:第一长边

113:第二短边 114:第二长边

115:第一区 116:第二区

117:第三区 120:电磁干扰滤波器

130:屏蔽件 140:功率因子校正电感

140L:第一长轴 150:变压器

150L:第二长轴 1501:线架

1501A:第一端 1502B:第二端

1502:线圈 1502A:输入端

1502B:输出端 1503:磁芯

1504:绝缘罩 1505:第一接脚部

1506:绕线钩部 1507:第二接脚部

160:第一电容 160L:第三长轴

170:第二电容 180:半桥共振电容

180L:第四长轴 190:半桥共振电感

190L:第五长轴 200:输入插头

210:桥式整流开关 220:功率因子较正晶体管

230:半桥共振晶体管

具体实施方式

图1是依照本发明的一实施例的一种适配器电源的正面的示意图，请参考图1。在本实施例中，适配器电源100包括一电路板110，电路板110具有相对应的一正面110F以及一背面110B(图2)。

此外，电路板110还具有相互平行的一第一长边112和一第二长边114，以及相互平行的一第一短边111和一第二短边113。如图1所示，电路板110沿第一长边112和第二长边114的方向可依序分为一第一区115、一第二区116以及一第三区117。在本实施例中，第一区115大于第三区117，且第三区117大于第二区116。

适配器电源100还包括设置在电路板110的正面110F上的一电磁干扰滤波器120、一屏蔽件130、一功率因子校正电感140、一变压器150、一第一电容160、一第二电容170、一半桥共振电容180和一半桥共振电感190。

在本实施例中，电磁干扰滤波器120设置在电路板110的第一区115靠近第一长边112的位置。功率因子校正电感140设置在电路板110的第一区115靠近第二长边114的位置。功率因子校正电感140具有一第一长轴140L。功率因子校正电感140的第一长轴140L平行于第二长边114，而可降低功率因子校正电感140在电路板110的短边方向上占有的空间。

变压器150设置在电路板110的第三区117靠近第一长边112的位置。变压器150具有一第二长轴150L。变压器150的第二长轴150L垂直于功率因子校正电感140的第一长轴140L，而可降低变压器150在电路板110的长边方向上占有的空间。

也就是说，适配器电源100利用将尺寸较大的功率因子校正电感140与变压器150，以第二长轴150L垂直于第一长轴140L的形式配置在电路板110的正面110F上，可增加电路板110在长边方向或是短边方向上可利用的空间。

此外，在本实施例中，屏蔽件130配置于第一区115靠近电磁干扰滤波器120的位置，且位于电磁干扰滤波器120和功率因子校正电感140之间以及电磁干扰滤波器120和半桥共振电感190之间，用以阻挡功率因子校正电感140、变压器150和半桥共振电感190所发出的噪声。屏蔽件130例如呈L型，但在其他实施例中，屏蔽件130也可以是环型或是其他形状。

适配器电源100的元件布局可以是先设计上述尺寸较大的元件要如何配置在电路板110上之后，再来设计尺寸较小的第一电容160、第二电容170、半桥共振电容180和半桥共振电感190要如何配置在电路板110上，以提升电路板110上元件的配置密度。

在本实施例中，第一电容160设置在电路板110横跨第二区116和第三区117且靠近第二长边114的位置。此外，第一电容160具有一第三长轴160L，第三长轴160L垂直于变压器150的第二长轴150L。

在本实施例中，第三长轴160L垂直于第二长轴150L的设计可以使变压器150与第一电容160在电路板110的长边方向上部分重叠，进而提升配置密度。

当然，在其他实施例中，第一电容160的第三长轴160L也可以平行于变压器150的第二长轴150L，且第三长轴160L平行于第一短边111，此种设计是使变压器150与第一电容160在电路板110的短边方向上部分重叠，进而提升配置密度。

此外，第二电容170设置在电路板110的第二区116靠近第一长边112的位置。半桥共振电容180设置在电路板110的第二区116，较第二电容170远离第一长边112的位置。半桥共振电感190设置在电路板110的第二区116，位于第二电容170及半桥共振电容180之间。

在本实施例中，半桥共振电容180和半桥共振电感190，分别具有一第四长轴180L和一第五长轴190L。半桥共振电容180的第四长轴180L平行于第一电容160的第三长轴160L。半桥共振电感190的第五长轴190L垂直于半桥共振电容180的第四长轴180L，且平行于变压器150的第二长轴150L。

由图1可见，半桥共振电容180设置在屏蔽件130与变压器150之间，半桥共振电容180的长度仅略小于屏蔽件130与变压器150之间的距离。也就是说，半桥共振电容180的长度相当接近第二区116在长边方向上的长度。

在本实施例中，半桥共振电容180的第四长轴180L平行于第一电容160的第三长轴160L的设计可使半桥共振电容180能够充分利用第二区在长边方向上的长度，并减少半桥共振电容180占据第二区的短边方向上的空间。如此一来，第二区在短边方向上的空间便可被让出来，以供长度较大的半桥共振电感190配置。

另外，在本实施例中，电路板110具有一输入插头200，位在电路板110的第一区115靠近第一长边112和第一短边111的位置。

图2是图1的适配器电源的背面的示意图。请参阅图2，在本实施例中，适配器电源100包括数个发热元件，设置于电路板110的背面110B，这些发热元件至少包括一桥式整流开关210、一功率因子校正晶体管220及/或一半桥共振晶体管230。由图2可见，桥式整流开关210及功率因子校正晶体管220位于对应于第一区115的背面，而半桥共振晶体管230位于对应于第二区116的背面。

此外，发热元件例如是透过金属氧化物半导体(Metal-Oxide-Semiconductor,MOS)做为原料，相比于氮化镓(Gallium Nitride,GaN)能够有更便宜的制作成本。当然，发热元件的种类与材料不以此为限制。

值得一提的是，举例而言，本实施例的适配器电源100的尺寸大约为:长度113.5毫米，宽度64.5毫米，厚度23毫米。现有的适配器电源的尺寸大约为:长度140.1毫米，宽度65.1毫米，厚度25.4毫米。因此，本实施例的适配器电源100缩小了约27.3％体积。而且，若假设本实施例的适配器电源100与现有的适配器电源的功率皆为180W，则本实施例的适配器电源100的功率密度约为1.069(W/cm

此外，需说明的是，在其他实施例中，本实施例的适配器电源100的详细尺寸可以有些微误差，且上述适配器电源100的功率与功率密度仅为举例，本发明不对适配器电源100的详细尺寸、功率以及功率密度加以限制。

本发明除了在适配器电源的配置有所精进外，也在变压器方面进行改良。为了符合安规的绝缘距离，传统采用手工捆贴绝缘胶带的方式，但这种方式加工困难，不利于量产也无法改良为自动化制程。请继续看图3至图5，图3是图1的适配器电源的变压器的示意图。图4是图3的变压器的爆炸图。图5是图3的变压器的剖面图。要说明的是，图3与图4隐藏线圈，线圈仅在图5表示。

请同时参考图3至图5。变压器150包括一线架1501、一线圈1502(图5)、两磁芯1503(图4)以及一绝缘罩1504。如图4所示，两磁芯1503穿设于线架1501的一中心孔。如图3所示，磁芯1503(图4)连同线架1501和线圈1502(图5)被绝缘罩1504所套设。

线架1501具有一第一端1501A以及一第二端1501B。第一端1501A设有一第一接脚部1505，第二端1501B设有一绕线钩部1506。绝缘罩1504设有一第二接脚部1507。

如图5所示，线圈1502绕设于线架1501，线圈1502具有一输入端1502A以及一输出端1502B。线圈1502的输入端1502A连接于线架1501的第一接脚部1505。线圈1502的输出端1502B绕过绕线钩部1506越过绝缘罩1504后，再连接于绝缘罩1504的第二接脚部1507。

绕线钩部1506使输出端1502B能够有效地和绝缘罩1504内部的线圈1502拉大间隔距离，除了能满足安规对绝缘距离的要求以外，还能降低输出端1502B和线圈1502相互接触的机率。此外，变压器150的绝缘罩1504可使输出端1502B被保持于绝缘罩1504的外侧，进一步避免输出端1502B和线圈1502相互接触。另一方面，绝缘罩1504可根据实际需求设置符合不同参数的第二接脚部1507，设计裕度及弹性大。

综上所述，本发明的适配器电源100在元件布局上先对电磁干扰滤波器120、屏蔽件130、功率因子校正电感140和变压器150这四个元件在电路板110的正面110F的位置和方向进行设计后，再安排较小型的电子元件，诸如第一电容160、第二电容170、半桥共振电容180和半桥共振电感190的位置及方向，并将发热元件包括桥式整流开关210、功率因子校正晶体管220及/或一半桥共振晶体管230设置于电路板110的背面110B。如此一来，适配器电源100便能够在不影响功率的情况下缩减整体体积，提升电路板110的空间利用率及功率密度，以达到电子产品轻薄短小的特性并符合消费者的需求。

此外，本发明适配器电源100的变压器150透过绝缘罩1504和绕线钩部1506等设计，让线圈1502的输出端1502B与绕线钩部1506接触后，经过绝缘罩1504再连接至第二接脚部1507，此种加工方式不仅较容易，能有效地增加连接至第二接脚部1507的输出端1502B和线圈1502之间的安全距离，同时还能避免输出端1502B和线圈1502相互接触，进一步提升安全性。

本发明在上文中已以较佳实施例揭露，然本领域技术人员应理解的是，该实施例仅用于描绘本发明，而不应解读为限制本发明之范围。应注意的是，举凡与该实施例等效之变化与置换，均应设为涵盖于本发明之范畴内。因此，本发明之保护范围当以申请专利范围所界定者为准。