CN104980003A - 电源模块及pol电源模块 - Google Patents
电源模块及pol电源模块 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104980003A CN104980003A CN201410130120.3A CN201410130120A CN104980003A CN 104980003 A CN104980003 A CN 104980003A CN 201410130120 A CN201410130120 A CN 201410130120A CN 104980003 A CN104980003 A CN 104980003A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- magnetic core
- wrapping post
- inductance
- mainboard
- post
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/14—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
- H05K7/1422—Printed circuit boards receptacles, e.g. stacked structures, electronic circuit modules or box like frames
- H05K7/1427—Housings
- H05K7/1432—Housings specially adapted for power drive units or power converters
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/14—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
- H05K7/1422—Printed circuit boards receptacles, e.g. stacked structures, electronic circuit modules or box like frames
- H05K7/1427—Housings
- H05K7/1432—Housings specially adapted for power drive units or power converters
- H05K7/14329—Housings specially adapted for power drive units or power converters specially adapted for the configuration of power bus bars
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F5/00—Coils
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/58—Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for, e.g. in combination with batteries
- H01L23/64—Impedance arrangements
- H01L23/645—Inductive arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
- H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
- H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
- H01L25/07—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Coils Or Transformers For Communication (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
一种电源模块及POL电源模块,所述电源模块包括电感以及主板,所述电感设置于所述主板之上且包括上磁芯、PCB绕组板、引脚以及下磁芯,所述PCB绕组板设置在上磁芯和下磁芯之间,引脚的第一端连接至所述PCB绕组板,所述引脚的至少之一的与所述第一端相对的第二端延伸超出所述下磁芯的底表面,且连接于所述主板,由此使得在所述下磁芯的底表面与所述主板的上表面之间形成一容置空间。本申请的电源模块可提供至少两路较小功率的独立输出,也可或同相或交错并联提供较大功率输出,且由于提供一种新型的解耦集成式、浮空电感设计,可以实现电源模块的小型化和高功率密度,并利于其他电子元器件的优化布局。
Description
技术领域
本发明涉及一种电源模块,以及一种POL电源模块。
背景技术
随着半导体工艺、封装等技术的发展,模块电源功率密度越来越大,转换效率要求越来越高,各种元器件在PCB板上的合理、有效布局变得越来越重要。电源系统往往需要多个独立的DC-DC模块电源,要求各模块可以独立输出,也可以并联工作。POL(负载点电源)是DC-DC模块电源中的一种。由于模块式布局的优点甚多,因此模块电源广泛用于互换设备、接入设备、移动通讯、微波通讯以及光传输、路由器等通信领域和汽车电子、航空航天等领域。电感元件通常在DC-DC模块电源中体积最大,重量最重,因此电感的结构和布置会直接影响其他组件的位置。
如何设计一种效率高、器件布局合理的DC-DC模块电源,成为目前需要解决的重要问题之一。
发明内容
要解决的技术问题
因电源系统对高功率密度及高性能的持续追求,本发明特提出了一种采用解耦集成式、浮空电感设计的电源模块,来实现电源模块的小型化、高功率密度及高效率。
解决技术问题的技术手段
本发明提供了一种电源模块,包括电感以及主板,所述电感设置于所述主板之上,所述电感包括上磁芯、PCB绕组板、引脚以及下磁芯,所述PCB绕组板设置在所述上磁芯和下磁芯之间,所述引脚的第一端连接至所述PCB绕组板,所述引脚的至少之一的与所述第一端相对的第二端延伸超出所述下磁芯的底表面,且连接于所述主板,由此使得在所述下磁芯的底表面与所述主板的上表面之间形成一容置空间。
所述PCB绕组板和所述主板平行。
所述PCB绕组板上设置有盲孔或通孔,所述引脚的第一端设置于所述PCB绕组板的所述盲孔或通孔中。或者所述引脚的第一端表贴于所述PCB绕组板的表面上。另外,所述主板上设置有盲孔或通孔,所述引脚的第二端设置于所述主板的所述盲孔或通孔中。或者所述引脚的第二端表贴于所述主板的表面上。
所述主板还包括多个电子器件,其中至少一电子器件设置在所述容置空间内。
所述主板还包括除所述电感外的多个电子器件,所述引脚中的至少一对的第二端电性连接至所述至少一电子器件。
所述下磁芯包括第一绕线柱、第二绕线柱以及位于所述第一绕线柱和所述第二绕线柱之间的公共磁柱,所述公共磁柱形成为三角形、梯形、长方形、圆形、梯形与长方形的组合、三角形与长方形的组合、及其他组合体形状。
所述第一绕线柱和所述上磁芯之间形成第一气隙,所述第二绕线柱和所述上磁芯之间形成第二气隙,所述第一气隙的高度等于第二气隙的高度。
所述第一绕线柱的面积等于所述第二绕线柱的面积。所述公共磁柱形成为其面积大于所述第一绕线柱或第二绕线柱的面积。
沿所述磁芯的纵向,所述公共磁柱位于沿所述纵向的一侧端,所述第一绕线柱和所述第二绕线柱位于沿所述纵向的相对的另一侧端,且所述磁芯关于纵向呈轴对称。
所述PCB绕组板包括一第一绕组和一第二绕组,所述第一绕组设置在所述第一绕线柱上以形成第一电感,所述第二绕组设置在所述第二绕线柱上以形成第二电感,其特征在于,所述第一电感的感量和所述第二电感的感量之间的偏差在10%以内。优选地,所述偏差在4%~7%之间。
本发明还提供了一种POL电源模块,包括:多个Buck电路,每一Buck电路包括一电感,所述多个电感集成为一集成电感模块,所述集成电感模块包括上磁芯、PCB绕组板、引脚以及下磁芯,所述PCB绕组板设置在所述上磁芯和下磁芯之间,所述引脚的第一端连接至所述PCB绕组板,所述下磁芯至少包括第一绕线柱、第二绕线柱以及位于所述第一绕线柱和所述第二绕线柱之间的公共磁柱,所述PCB绕组板包括至少一第一绕组及一第二绕组,所述第一绕组设置在所述第一绕线柱、所述第二绕组设置在所述第二绕线柱以分别形成一第一电感及一第二电感;以及一主板,所述集成电感模块设置于所述主板之上,所述引脚中的至少之一的与所述第一端相对的第二端延伸超出所述下磁芯的底表面,且连接于所述主板,由此使得在所述下磁芯的底表面与所述主板的上表面之间形成一容置空间。
其中,所述第一电感与所述第二电感的感量偏差在10%以内。优选地,所述电感的感量偏差在4%~7%之间。
所述PCB绕组板和所述主板平行。
所述公共磁柱形成为三角形、梯形、长方形、圆形、梯形与长方形的组合、三角形与长方形的组合、及其他组合体形状。
沿所述下磁芯的纵向,所述公共磁柱位于沿所述纵向的一侧端,所述第一绕线柱和所述第二绕线柱位于沿所述纵向的相对的另一侧端,且所述下磁芯关于纵向呈轴对称。
所述多个Buck电路还包括多个电子器件,所述多个电子器件设置在所述主板上,且其中至少一电子器件设置在所述容置空间内,且和主板上的其他电子器件电性连接。
所述第一绕线柱和所述上磁芯之间形成第一气隙,所述第二绕线柱和所述上磁芯之间形成第二气隙,所述公共磁柱设置为使得所述第一气隙的高度等于第二气隙的高度。
所述第一绕线柱的面积等于所述第二绕线柱的面积。
所述公共磁柱形成为其面积大于所述第一绕线柱或第二绕线柱的面积。有益技术效果
根据本申请的电源模块可以提供至少两路较小功率的独立输出,也可或同相或交错并联提供较大功率输出,且由于提供一种新型的解耦集成式、浮空电感设计,可以实现电源模块的小型化和高功率密度,并利于其他组件的优化布局。此外,根据本申请,可使得电感上下磁芯的组配更加稳固,基本消除集成式电感各路之间的感量偏差。
附图说明
所包括的附图提供对本发明的进一步的理解,附图被并入并构成本申请的一部分,本发明的示出实施例连同描述一起用于解释本发明的原理。
在图中:
图1为根据本发明实施例的电源模块的电路示意图;
图2为根据本发明实施例的电源模块的电感示意图;
图3为根据本发明实施例的电源模块的分解立体图;
图4-图12示出了根据本发明实施例的电源模块的示意图,其中示出了引脚与PCB绕组板和主板连接的不同情形;
图13为根据本发明一个实施例的电感的示意图;
图14为根据本发明一个实施例的电感的分解示意图;
图15-图16为根据本发明一个实施例的下磁芯的示意图;
图17为根据本发明的另一个实施例的电感的示意图;
图18为根据本发明的另一个实施例的电感的分解示意图;
图19-图20为根据本发明的另一个实施例的下磁芯的示意图;
图21为根据本发明的再一个实施例的电感的示意图;
图22为根据本发明的再一个实施例的电感的分解示意图;
具体实施方式
下面的详细说明描述了多个示例性实施例,其并不意欲将本申请限制到这些明确公开的组合。因此,除非另有说明,本文所公开的多个特征可以组合在一起而形成出于简明目的而未示出的另外的其他多种组合。
本申请的电源模块可以提供至少两路较小功率的独立输出,也可多路并联提供较大功率输出,且由于本申请提供了一种新型的解耦集成式、浮空电感设计,因而可以实现电源模块的小型化和高功率密度。具体地,下文中提供如下的示例性优选实施例。
如图1所示,本实施例中,POL电源模块包含由两个Buck电路构成的主功率回路,每个Buck电路包含有输入电容C0,上位开关管S1(或S2),下位开关管D1(或D2,图中以二极管示意,亦可为同步整流管),输出电感L1(或L2)以及输出滤波电容C1(或C2)等。根据图1中示出的一个优选实施例,电源模块包括两个Buck电路,当然对于本领域的普通技术人员而言,也可以包括两个以上的Buck电路,且也可以由其它电路拓扑实现,可以为POL电源模块,也可以为其它功能的电源模块。根据本实施例,配合或外置的或内设的控制单元,可以由一个电源模块提供至少两个独立的POL输出来满足小功率应用的需求,也可以采用同相或交错并联的方式作为一个POL提供更大的功率输出。此外,为了从整体上减小电源模块的体积,并且保证原有独立的电源功能,本发明的电感采用解耦集成式、浮空解决方案,将两颗电感做在一颗磁芯上,图2示出了将图1中示出的两个电感集成为一集成电感模块的示意图。
图3中示出了根据本发明一个实施例的电源模块1,该电源模块1包括电感100及主板200,其中电感100设置于主板200上。且根据该实施例的电感100包括上磁芯110和下磁芯130,PCB绕组板120夹设于上磁芯110和下磁芯130之间,且PCB绕组板120设有引脚122。该引脚122与主板200连接,以实现PCB绕组板120与主板200上的电子部件210之间的电连接。如图3中所示出的,该引脚122为四个引脚,分别形成两个电感的两对引脚,且引脚122从PCB绕组板120向下延伸(图3中箭头A所表示的方向为向下的方向)超出下磁芯130的底表面,进而在整个电感100连接于主板200上时,可以使得该电感100形成浮空电感结构,也即,在电感100的下磁芯130的底表面和主板200的上表面之间形成一容置空间,这样,主板200上的电子部件210可布局在该容置空间中,可实现空间的有效利用和其他元器件的优化布局。
图4-图12示出了根据本发明实施例的电源模块的示意图,即示出了引脚122与PCB绕组板120和主板200连接的不同情形。其中图4中示出了引脚122的一端安装在PCB绕组板120的通孔中,其另一端表贴(或抵接)在主板200的表面上;图5示出了引脚122的一端安装在PCB绕组板120的通孔中,而其另一端安装在主板200的盲孔中;图6示出了引脚122的一端安装在PCB绕组板120的通孔中,而其另一端安装在主板200的通孔中;图7示出了引脚122的一端安装在PCB绕组板120的盲孔中,而其另一端表贴在主板200的表面;图8示出了引脚122的一端安装在PCB绕组板120的盲孔中,另一端安装在主板200的盲孔中;图9中示出了引脚122的一端安装在PCB绕组板120的盲孔中,而其另一端安装在主板200的通孔中;图10示出了引脚122的一端表贴在PCB绕组板120的表面,而且另一端表贴在主板200的表面;图11中示出了引脚122的一端表贴在PCB绕组板120的表面,而且另一端安装在主板200的盲孔中;图12中示出了引脚122的一端表贴在PCB绕组板120的表面,而且另一端安装在主板200的通孔中的情形。
上面描述了仅形成四个引脚122的情形,即该四个引脚122通常为独立金属引脚,实现PCB绕组板120和主板200上的电子部件210之间的电连接。根据本申请的另一个实施例,也可以包括更多个引脚122,即不仅包括实现电连接的四个金属引脚122,还包括其他的对电感起支撑作用的支撑引脚,支撑引脚可为金属材质或塑料等其它材质。至少一金属引脚,或者至少一支撑引脚向下延伸超出下磁芯130的底表面,从而使得电感100浮空。上述的金属引脚或支撑引脚的下端可位于同一平面内,也可分别具有不同的高度。PCB绕组板120与主板200可以是相互平行的,也可以相互之间非平行,且可通过调节引脚的长度来调整容置空间的大小。
关于电感和下磁芯的具体结构将在下文中详细描述。
图13和图14中示出了电感100的具体结构,电感100包括上磁芯110、下磁芯130以及位于上磁芯110和下磁芯130之间的PCB绕组板120。而下磁芯130包括第一绕线柱132、第二绕线柱134以及位于第一绕线柱132和第二绕线柱134之间的公共磁柱136。PCB绕组板120的绕组分别设置在第一绕线柱132和第二绕线柱134,由此使得形成的两个电感集成在一个磁芯上。上磁芯110设置于下磁芯130之上,公共磁柱136对该上磁芯110提供支撑并形成电感磁路的一部分。第一绕线柱132与第二绕线柱134分别与上磁芯形成有两个独立的气隙。
图15和图16示意性示出了根据本申请的其中一个实施例的下磁芯的结构。其中位于第一绕线柱132和第二绕线柱134之间的公共磁柱136呈梯形形状。结合参照图14,PCB绕组板120的两个绕组分别设置于第一绕线柱132和第二绕线柱134上,且当上磁芯110设置于下磁芯130上时,在第一绕线柱132和该上磁芯110之间形成第一气隙,在该第二绕线柱134和上磁芯110之间形成第二气隙。优选,为了避免两路电感感量差异较大,从而导致两路功率回路并联运行时电流分布不均匀,进而影响电源模块的效率和稳定运行,第一绕线柱132的面积和第二绕线柱134的面积设定为相等,并把两路气隙也设定为相等。除此之外,根据该实施例,呈梯形的该公共磁柱136的面积形成为大于第一绕线柱132或第二绕线柱134的面积。这样,公共磁柱136的两斜边向所述第一绕线柱132与第二绕线柱134延伸,如此可在对上磁芯110提供稳定支撑的基础上,使得上述第一气隙的高度等于上述第二气隙的高度。本申请中,有意加大中间公共磁柱136的面积,并使其部分或全部从两气隙磁柱的同一侧伸出(沿如图16中B示意的方向),同时磁柱136的一部分形成向第一绕线柱132与第二绕线柱134的方向(沿如图16中与B示意的方向垂直的方向)均有延伸的梯形结构,使得磁柱136可对上磁芯110提供稳定可靠地支撑,由此可以使得集成后的两个电感感量稳定、差异小,并联运行时电流分布均匀,促使模块电源稳定运行并提高效率。
根据该优选实施例,沿着下磁芯130的纵向(图16中双箭头B所示的方向),公共磁柱136位于一个侧端,而第一绕线柱132和第二绕线柱134位于沿所述纵向的相对的另一侧端。因此,下磁芯130整体上形成为Y型磁芯。这样,由于中间的公用磁柱136为向两气隙磁柱132与134方向均有延伸的梯形结构,该公共磁柱136可以对上磁芯110提供稳定的支撑,并使得上述的第一气隙的高度等于第二气隙的高度。根据本申请,通常而言,第一绕线柱132、第一气隙、公共磁柱136及上、下磁盖和PCB绕组板120的其中一个绕组(图16中的a1、b1为第一绕组)形成的第一电感,与第二绕线柱134、第二气隙、公共磁柱136及上、下磁盖和PCB绕组板120的其中另一个绕组(图16中的a2、b2形成第二绕组)形成的第二电感相比,其感量偏差可以控制在10%以内,优选地,可以达到4%~7%之间,更优地,可以使第一电感的感量等于第二电感的感量。因此,根据本申请的集成电感当两路并联运行时,可以使得电流分布更均匀,由此确保电源稳定运行并使得电源模块的效率更高。此外,如图15所示,沿该下磁芯130的纵向,公共磁柱136与第一绕线柱132和第二绕线柱134间隔一预定的距离d,优选地该距离d为1.2mm,由此,在该下磁芯130的气隙加工过程中便于加工器具通过。
上述的下磁芯130,如图15和16所示,沿下磁芯130的横向(与图16中双箭头B示出的方向垂直的方向),该公共磁柱136可以对上磁芯110提供稳定支撑,避免上磁芯110在此方向上产生翘翘板现象,使得第一气隙的高度等于第二气隙的高度。
作为该实施例的一个变型,也可以使得中间的公共磁柱136延伸到或接近第一绕线柱132和第二绕线柱134所在的侧端,这样,在横向和纵向上均能够稳定支撑上磁芯110。
根据一个实施例,下磁芯130中,公共磁柱136位于沿下磁芯130的沿纵向的一个侧端,第一绕线柱132和第二绕线柱134位于沿下磁芯130的纵向的另一个侧端,且所述下磁芯130关于纵向(图16中的B方向和图20中的C方向)呈轴对称。
图17-图18示出了根据本发明的另一个实施例的电感的示意图。为了简洁,与上述实施例相同的描述将被省略,在此仅提供与上述实施例不同的相关部分的描述。
该实施例与上述实施例的不同之处在于下磁芯130的结构不同,具体地,参照图19和图20所示,该实施例中的公共磁柱136呈梯形与长方形组合的形状,且该公共磁柱136的面积形成为大于第一绕线柱132或第二绕线柱134的面积。该下磁芯130也形成为Y型磁芯。由此,第一绕线柱132、第一气隙、公共磁柱136及上、下磁盖与PCB绕组板的一个绕组(图20中的a1、b1绕组)形成的电感,与第二绕线柱134、第二气隙、公共磁柱136及上、下磁盖与PCB绕组板的另一个绕组(图20中的a2、b2绕组)形成的电感之间的感量偏差可控制到10%以内,优选可以控制到4%~7%的范围内,更优地,可以使第一电感的感量等于第二电感的感量。该实施例中的公共磁柱136呈梯形与长方形的组合,因而可以对上磁芯110提供稳定的支撑,使得第一绕线柱132与上磁芯110之间形成的第一气隙的高度等于第二绕线柱134与上磁芯110之间形成的第二气隙的高度。进而可以使得集成的两个电感的电流分布均匀,确保电源稳定运行并提高电源模块的效率。此外,如图19所示,沿该下磁芯130的横向(与图20中C所示的纵向垂直的方向),公共磁柱136与第一绕线柱132和第二绕线柱134间隔一预定的距离d,优选地该距离d为1.2mm,由此,在该下磁芯130的气隙加工过程中便于加工器具通过。
上述特殊设计的下磁芯130配合引脚122的设计,使得形成的集成电感的感量偏差控制到10%以内,优选可以控制到4%~7%,同时由于加长的引脚122可形成浮空电感100,在该浮空电感100整合到主板200上时,可在该浮空电感100(具体为浮空电感100的下磁芯130的底表面)与主板200的上表面之间形成一容置空间,使得主板200上的电子部件210可设置于该容置空间内。因此,根据本申请形成的电源模块不但可以获得稳定的输出,而且还可以有效利用电源模块的空间。
根据本申请的下磁芯的公共磁柱136也可采用其他的形状,例如,三角形、长方形、圆形、三角形与长方形的组合、及其他组合体形状。本申请有意增加公共磁柱136的面积以对上磁芯110提供稳定支撑,避免产生跷跷板现象,且减小了上下铁芯组配过程中公共磁柱136发生断裂的概率。上磁芯110的形状可以为I型,也可以采用与下磁芯形状相同的形状。
图21-图22示出了根据本申请的另一个浮空电感100的实施例。图22中从上到下依次为上磁芯110,上表面贴铜140,PCB绕组板120,该PCB绕组板120包括四个独立金属引脚122,下表面贴铜150,和下磁芯130。当绕组电阻值与损耗可接受时,也可以取消该上、下表面贴铜140和150。由图可知,本实施例中的下磁芯130采用E形磁芯,四个独立金属引脚122中的至少一个从PCB绕组板向下延伸超过下磁芯130的底表面,因此,该集成的电感形成浮空式布局,由此在电感的下磁芯130的底表面与待连接的主板之间形成一容置空间,且可通过调节引脚122的长度来调整容置空间的大小。
如图22所示,该实施例中的下磁芯130的公共磁柱136呈矩形,且该公共磁柱136的面积形成为大于两边圆柱形的第一绕线柱132或第二绕线柱134的面积。该下磁芯130形成为E型磁芯。该实施例的磁芯结构中,第一绕线柱132、第一气隙、公共磁柱136及上、下磁盖与PCB绕组板的一个绕组形成的电感,与第二绕线柱134、第二气隙、公共磁柱136及上、下磁盖与PCB绕组板的另一个绕组形成的电感之间的感量偏差可控制到10%以内,优选可以控制到4%~7%的范围内,更优地,可以使第一电感的感量等于第二电感的感量。该实施例中的公共磁柱136的面积大于两边绕线柱的面积,因而可以对上磁芯110提供稳定的支撑,使得第一绕线柱132与上磁芯110之间形成的第一气隙的高度等于第二绕线柱134与上磁芯110之间形成的第二气隙的高度。进而可以使得集成的两个电感的电流分布均匀,确保电源稳定运行并提高电源模块的效率。
上述实施例中讲到的第一绕线柱的面积和第二绕线柱的面积设定为相等,第一气隙的高度等于第二气隙的高度,以及第一电感的感量等于第二电感的感量,这里的“相等”和“等于”并非绝对的相等,对于本领域的普通技术人员而言,有少许偏差也在本案范围内,比如20%的偏差,较优选的,可有10%的偏差,更优的,可有5%的偏差。
上述实施例中均以PCB绕组板及特定的下磁芯结构为例进行了解释,但是显然对于浮空式的电感,本申请的磁芯结构并不做限定,可以为任何形状的磁芯,可以为集成式的电感结构,也可以为单个电感的磁芯结构,只要连接PCB绕组板上的至少一引脚向下延伸超过下磁芯的底表面,以使电感与待连接的主板之间形成一容置空间即可。对于磁性元件本申请的绕组也不限定为PCB绕组板,可以使用,例如litz线,预制铜线圈或铜条等的绕组。上磁芯可以采用和下磁芯对称的磁芯结构,也可以采用I片性磁芯。此外,上述实施例中也以POL电源模块为例进行了说明,本申请的电源模块也可以应用于非POL的电源模块。
根据本申请的电源模块可以提供至少两路功率的独立输出,亦可以同相或交错并联提供较大功率输出,且由于提供一种新型的解耦集成式、浮空电感设计,可以实现电源模块的小型化和高功率密度,并利于其他组件的优化布局。此外,根据本申请,可使得上下磁芯的组配更加稳固,基本消除集成式电感各路之间的感量偏差。
对于本领域的技术人员明显的是,对本发明进行的各种更改和变型不背离本发明的精神或范围。因此,本发明旨在覆盖本发明的更改和变型,只要所述更改和变型落入所附的权利要求及其等同替换的范围内即可。
Claims (25)
1.一种电源模块,包括电感以及主板,所述电感设置于所述主板之上,所述电感包括上磁芯、PCB绕组板、引脚以及下磁芯,所述PCB绕组板设置在所述上磁芯和下磁芯之间,所述引脚的第一端连接至所述PCB绕组板,所述引脚的至少之一的与所述第一端相对的第二端延伸超出所述下磁芯的底表面,且连接于所述主板,由此使得在所述下磁芯的底表面与所述主板的上表面之间形成一容置空间。
2.如权利要求1所述的电源模块,其特征在于,所述PCB绕组板和所述主板平行。
3.如权利要求1所述的电源模块,其特征在于,所述PCB绕组板上设置有盲孔或通孔,所述引脚的第一端设置于所述PCB绕组板的所述盲孔或通孔中。
4.如权利要求1所述的电源模块,其特征在于,所述引脚的第一端表贴于所述PCB绕组板的表面上。
5.如权利要求3或4所述的电源模块,其特征在于,所述主板上设置有盲孔或通孔,所述引脚的第二端设置于所述主板的所述盲孔或通孔中。
6.如权利要求3或4所述的电源模块,其特征在于,所述引脚的第二端表贴于所述主板的表面上。
7.如权利要求1所述的电源模块,其特征在于,所述主板还包括多个电子器件,其中至少一电子器件设置在所述容置空间内。
8.如权利要求1所述的电源模块,其特征在于,所述主板还包括除所述电感外的多个电子器件,所述引脚中的至少一对的第二端电性连接至所述至少一电子器件。
9.如权利要求1所述的电源模块,其特征在于,所述下磁芯包括第一绕线柱、第二绕线柱以及位于所述第一绕线柱和所述第二绕线柱之间的公共磁柱,所述公共磁柱形成为三角形、梯形、长方形、圆形、梯形与长方形的组合、三角形与长方形的组合、及其他组合体形状。
10.如权利要求9所述的电源模块,其特征在于,所述第一绕线柱和所述上磁芯之间形成第一气隙,所述第二绕线柱和所述上磁芯之间形成第二气隙,所述第一气隙的高度等于第二气隙的高度。
11.如权利要求9所述的电源模块,其特征在于,所述公共磁柱形成为其面积大于所述第一绕线柱或第二绕线柱的面积。
12.如权利要求9所述的电源模块,其特征在于,所述第一绕线柱的面积等于所述第二绕线柱的面积。
13.如权利要求9所述的电源模块,其特征在于所述PCB绕组板包括一第一绕组和一第二绕组,所述第一绕组设置在所述第一绕线柱上以形成第一电感,所述第二绕组设置在所述第二绕线柱上以形成第二电感,其特征在于,所述第一电感的感量和所述第二电感的感量之间的偏差在10%以内。
14.如权利要求13所述的磁性元件,其特征在于,所述偏差在4%~7%之间。
15.如权利要求9所述的电源模块,其特征在于,沿所述磁芯的纵向,所述公共磁柱位于沿所述纵向的一侧端,所述第一绕线柱和所述第二绕线柱位于沿所述纵向的相对的另一侧端,且所述磁芯关于纵向呈轴对称。
16.一种POL电源模块,其特征在于,包括:
多个Buck电路,每一Buck电路包括一电感,所述多个电感集成为一集成电感模块,所述集成电感模块包括上磁芯、PCB绕组板、引脚以及下磁芯,所述PCB绕组板设置在所述上磁芯和下磁芯之间,所述引脚的第一端连接至所述PCB绕组板,所述下磁芯至少包括第一绕线柱、第二绕线柱以及位于所述第一绕线柱和所述第二绕线柱之间的公共磁柱,所述PCB绕组板包括至少一第一绕组及一第二绕组,所述第一绕组设置在所述第一绕线柱、所述第二绕组设置在所述第二绕线柱以分别形成一第一电感及一第二电感;以及
一主板,所述集成电感模块设置于所述主板之上,所述引脚中的至少之一的与所述第一端相对的第二端延伸超出所述下磁芯的底表面,且连接于所述主板,由此使得在所述下磁芯的底表面与所述主板的上表面之间形成一容置空间。
17.如权利要求16所述的POL电源模块,其特征在于,所述第一电感与所述第二电感的感量偏差在10%以内。
18.如权利要求17所述的POL电源模块,其特征在于,所述电感的感量偏差在4%~7%之间。
19.如权利要求16所述的POL电源模块,其特征在于,所述PCB绕组板和所述主板平行。
20.如权利要求16所述的POL电源模块,其特征在于,所述公共磁柱形成为三角形、梯形、长方形、圆形、梯形与长方形的组合、三角形与长方形的组合、及其他组合体形状。
21.如权利要求16所述的POL电源模块,其特征在于,沿所述下磁芯的纵向,所述公共磁柱位于沿所述纵向的一侧端,所述第一绕线柱和所述第二绕线柱位于沿所述纵向的相对的另一侧端,且所述下磁芯关于纵向呈轴对称。
22.如权利要求16所述的POL电源模块,其特征在于,所述多个Buck电路还包括多个电子器件,所述多个电子器件设置在所述主板上,且其中至少一电子器件设置在所述容置空间内,且和主板上的其他电子器件电性连接。
23.如权利要求16所述的POL电源模块,其特征在于,所述第一绕线柱和所述上磁芯之间形成第一气隙,所述第二绕线柱和所述上磁芯之间形成第二气隙,所述公共磁柱设置为使得所述第一气隙的高度等于第二气隙的高度。
24.如权利要求16所述的POL电源模块,其特征在于,所述公共磁柱形成为其面积大于所述第一绕线柱或第二绕线柱的面积。
25.如权利要求16所述的POL电源模块,其特征在于,所述第一绕线柱的面积等于所述第二绕线柱的面积。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410130120.3A CN104980003B (zh) | 2014-04-01 | 2014-04-01 | 电源模块及pol电源模块 |
US14/604,073 US9943000B2 (en) | 2014-04-01 | 2015-01-23 | Power module and point-of-load (POL) power module |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410130120.3A CN104980003B (zh) | 2014-04-01 | 2014-04-01 | 电源模块及pol电源模块 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104980003A true CN104980003A (zh) | 2015-10-14 |
CN104980003B CN104980003B (zh) | 2017-10-10 |
Family
ID=54192485
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201410130120.3A Active CN104980003B (zh) | 2014-04-01 | 2014-04-01 | 电源模块及pol电源模块 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9943000B2 (zh) |
CN (1) | CN104980003B (zh) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108022899A (zh) * | 2016-10-28 | 2018-05-11 | 台达电子工业股份有限公司 | 具有引线部件的电源模块及其制造方法 |
CN108022917A (zh) * | 2016-10-28 | 2018-05-11 | 台达电子工业股份有限公司 | 功率模块及其磁性组件 |
US10438736B2 (en) | 2016-10-28 | 2019-10-08 | Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd. | Magnetic component and manufacturing method thereof |
CN110417235A (zh) * | 2018-04-28 | 2019-11-05 | 台达电子企业管理(上海)有限公司 | 应用于电源模块的电感及电源模块 |
US10643782B2 (en) | 2016-10-28 | 2020-05-05 | Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd. | Magnetic component and power module |
CN112448561A (zh) * | 2019-08-30 | 2021-03-05 | 台达电子企业管理(上海)有限公司 | 电源模块及电源模块的制备方法 |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11901108B2 (en) | 2016-05-25 | 2024-02-13 | Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd. | Power module and power device |
CN107437885B (zh) * | 2016-05-25 | 2020-02-07 | 台达电子企业管理(上海)有限公司 | 电源模块及电源装置 |
CN207052414U (zh) * | 2017-07-13 | 2018-02-27 | 台达电子企业管理(上海)有限公司 | 磁性元件和应用该磁性元件的开关电源 |
DE102017221267A1 (de) * | 2017-11-28 | 2019-05-29 | Siemens Aktiengesellschaft | Wicklungsanordnung für zumindest zwei versetzt taktende leistungselektronische Wandler und Wandleranordnung |
EP3496115A1 (en) * | 2017-12-08 | 2019-06-12 | Fideltronik Poland sp. z o.o. | An integrated transformer-inductor assembly |
US11488764B2 (en) | 2018-10-09 | 2022-11-01 | Delta Electronics, Inc. | Voltage regulator module |
US10973127B2 (en) | 2018-10-09 | 2021-04-06 | Delta Electronics, Inc. | Voltage regulator module |
US11166373B2 (en) | 2018-10-09 | 2021-11-02 | Delta Electronics, Inc. | Voltage regulator module |
CN111786541B (zh) | 2019-03-18 | 2021-10-29 | 台达电子工业股份有限公司 | 电压调节模块 |
US11375607B2 (en) * | 2019-03-28 | 2022-06-28 | Apple Inc. | Mirrored voltage regulator for high-current applications and method the same |
CN114823063A (zh) | 2019-06-04 | 2022-07-29 | 台达电子工业股份有限公司 | 电子装置 |
CN112731996B (zh) * | 2019-10-28 | 2022-07-15 | 台达电子工业股份有限公司 | 电压调节模块 |
CN111030451A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-04-17 | 天津工业大学 | 一种磁集成双频变换器 |
CN112104200A (zh) * | 2020-02-27 | 2020-12-18 | 台达电子工业股份有限公司 | 电源模块组装结构及其组装方法 |
US20230137975A1 (en) * | 2020-04-15 | 2023-05-04 | The Trustees Of Princeton University | System and method for vertical power delivery to electronic systems |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1457629A (zh) * | 2001-02-16 | 2003-11-19 | 皇家菲利浦电子有限公司 | 带有安装在支撑装置上的集成电路和电源模块装置的装置 |
US6778405B2 (en) * | 2001-09-25 | 2004-08-17 | Innoveta Technologies | Power module adapter |
US6912134B2 (en) * | 2000-09-12 | 2005-06-28 | International Rectifier Corporation | Fan control circuit and package |
CN101620916A (zh) * | 2008-07-04 | 2010-01-06 | 台达电子工业股份有限公司 | 磁性元件 |
CN101800437A (zh) * | 2010-03-22 | 2010-08-11 | 杭州东冠通信建设有限公司 | 一种通信用风网互补发电装置 |
US8054633B2 (en) * | 2007-06-22 | 2011-11-08 | Hitachi, Ltd. | Power converter |
CN102360787A (zh) * | 2011-09-28 | 2012-02-22 | 深圳市京泉华电子有限公司 | 一种平面变压器及其磁芯 |
CN203444945U (zh) * | 2013-09-06 | 2014-02-19 | 台湾东电化股份有限公司 | 变压器绕线架结构 |
CN203503447U (zh) * | 2013-10-10 | 2014-03-26 | 厦门永泽盛电子科技有限公司 | 平面变压器 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5179365A (en) * | 1989-12-29 | 1993-01-12 | At&T Bell Laboratories | Multiple turn low profile magnetic component using sheet windings |
US6000128A (en) * | 1994-06-21 | 1999-12-14 | Sumitomo Special Metals Co., Ltd. | Process of producing a multi-layered printed-coil substrate |
EP0698896B1 (en) * | 1994-08-24 | 1998-05-13 | Yokogawa Electric Corporation | Printed coil |
EP0741396A1 (en) * | 1995-05-04 | 1996-11-06 | AT&T IPM Corp. | Power magnetic device employing a leadless connection to a printed circuit board and method of manufacture thereof |
EP0741395A1 (en) * | 1995-05-04 | 1996-11-06 | AT&T IPM Corp. | Post-mountable planar magnetic device and method of manufacture thereof |
US6628531B2 (en) * | 2000-12-11 | 2003-09-30 | Pulse Engineering, Inc. | Multi-layer and user-configurable micro-printed circuit board |
CN202678076U (zh) * | 2012-07-11 | 2013-01-16 | 合肥华耀电子工业有限公司 | 功率变换器mos管的驱动变压器 |
-
2014
- 2014-04-01 CN CN201410130120.3A patent/CN104980003B/zh active Active
-
2015
- 2015-01-23 US US14/604,073 patent/US9943000B2/en active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6912134B2 (en) * | 2000-09-12 | 2005-06-28 | International Rectifier Corporation | Fan control circuit and package |
CN1457629A (zh) * | 2001-02-16 | 2003-11-19 | 皇家菲利浦电子有限公司 | 带有安装在支撑装置上的集成电路和电源模块装置的装置 |
US6778405B2 (en) * | 2001-09-25 | 2004-08-17 | Innoveta Technologies | Power module adapter |
US8054633B2 (en) * | 2007-06-22 | 2011-11-08 | Hitachi, Ltd. | Power converter |
CN101620916A (zh) * | 2008-07-04 | 2010-01-06 | 台达电子工业股份有限公司 | 磁性元件 |
CN101800437A (zh) * | 2010-03-22 | 2010-08-11 | 杭州东冠通信建设有限公司 | 一种通信用风网互补发电装置 |
CN102360787A (zh) * | 2011-09-28 | 2012-02-22 | 深圳市京泉华电子有限公司 | 一种平面变压器及其磁芯 |
CN203444945U (zh) * | 2013-09-06 | 2014-02-19 | 台湾东电化股份有限公司 | 变压器绕线架结构 |
CN203503447U (zh) * | 2013-10-10 | 2014-03-26 | 厦门永泽盛电子科技有限公司 | 平面变压器 |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108022899A (zh) * | 2016-10-28 | 2018-05-11 | 台达电子工业股份有限公司 | 具有引线部件的电源模块及其制造方法 |
CN108022917A (zh) * | 2016-10-28 | 2018-05-11 | 台达电子工业股份有限公司 | 功率模块及其磁性组件 |
US10438736B2 (en) | 2016-10-28 | 2019-10-08 | Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd. | Magnetic component and manufacturing method thereof |
CN108022917B (zh) * | 2016-10-28 | 2019-11-29 | 台达电子工业股份有限公司 | 功率模块及其磁性组件 |
CN108022899B (zh) * | 2016-10-28 | 2020-02-11 | 台达电子工业股份有限公司 | 具有引线部件的电源模块及其制造方法 |
US10643782B2 (en) | 2016-10-28 | 2020-05-05 | Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd. | Magnetic component and power module |
US10685895B2 (en) | 2016-10-28 | 2020-06-16 | Delta Electronics, Inc. | Power module with lead component and manufacturing method thereof |
CN110417235A (zh) * | 2018-04-28 | 2019-11-05 | 台达电子企业管理(上海)有限公司 | 应用于电源模块的电感及电源模块 |
CN110417235B (zh) * | 2018-04-28 | 2023-08-29 | 台达电子企业管理(上海)有限公司 | 应用于电源模块的电感及电源模块 |
CN112448561A (zh) * | 2019-08-30 | 2021-03-05 | 台达电子企业管理(上海)有限公司 | 电源模块及电源模块的制备方法 |
CN112448561B (zh) * | 2019-08-30 | 2022-04-15 | 台达电子企业管理(上海)有限公司 | 电源模块及电源模块的制备方法 |
US11495521B2 (en) | 2019-08-30 | 2022-11-08 | Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd | Power module and method for manufacturing the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US9943000B2 (en) | 2018-04-10 |
US20150282370A1 (en) | 2015-10-01 |
CN104980003B (zh) | 2017-10-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104980003A (zh) | 电源模块及pol电源模块 | |
CN106160412B (zh) | 电源模块与应用该电源模块的能量转换装置 | |
US10932366B2 (en) | Low profile packaging and assembly of a power conversion system in modular form | |
US8344842B1 (en) | Vertical PCB surface mount inductors and power converters | |
CN100367645C (zh) | 开关电源装置 | |
US8884719B2 (en) | Noise filter device | |
US10856417B2 (en) | Power supply module used in a smart terminal and power supply module assembly structure | |
US20140266546A1 (en) | High Density Packaging for Efficient Power Processing with a Magnetic Part | |
CN109643597B (zh) | 电感器部件以及电源模块 | |
CN103780077A (zh) | 开关稳压器 | |
CN111740631B (zh) | 谐振变换器及其变压器的制造方法 | |
US11495521B2 (en) | Power module and method for manufacturing the same | |
CN103269149B (zh) | 适用于正激同步整流的pcb平板磁性器件 | |
US8963676B1 (en) | Configurable transformer module | |
US12073979B2 (en) | Multi-phase coupled inductor and manufacturing method thereof | |
CN103208914B (zh) | 一种用于大功率场合的平面emi滤波器 | |
US10097105B2 (en) | Synchronous rectification module | |
US20220230798A1 (en) | Power conversion module and magnetic device thereof | |
CN105450041A (zh) | 磁性元件整合模块 | |
CN209516901U (zh) | 一种磁性元件变压器与功率半导体组件 | |
TW201915636A (zh) | 電源變換器模組 | |
CN218352821U (zh) | 一种负载点电源模块 | |
US20220294339A1 (en) | Power conversion module and magnetic device thereof | |
US20220102054A1 (en) | Power conversion module and magnetic component thereof | |
US20220285087A1 (en) | Integrally-formed inductor and power supply module |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |