CN107481837B - 一种开关电源模块结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种开关电源模块结构，包括第一电路板、第二电路板及一个变压器，变压器设有至少4组引脚，第一电路板两端和第二电路板两端各设有数个连接端，所述引脚分别通过所述的连接端实现变压器与两个电路板的电气连接。可以实现产品小体积化，并且能实现自动化生产。

Description

一种开关电源模块结构
技术领域
本发明专利涉及一种开关电源模块结构，特别涉及一种需要两个及两个以上PCB板的开关电源模块结构。
背景技术
随着电源产品的不断改进和发展，对变压器的要求也越来越多样化。现有技术中，变压器一般都是采用单面连接的方式与PCB板实现电气连接的，如图1所示，是现有技术中较常用的一种变压器。主要是将变压器91设置于电路板96上，并以变压器91的一次侧及二次侧的接脚92、93直接焊接于该电路板上，而与该电路板96上的电路电性连接，进而发挥其变压的功能。一次侧和二次侧都在同一块电路板上。
然而，这样的变压器结构通常适用于只有一个PCB板的电源产品中，且想要增设电子元件，则必须要采用更大的电路板。会造成体积增大。对小体积或者功率密度要求较高的电源产品中，可能会需要用到两个或两个以上的PCB板，将原本设置在一个电路板上的元器件分开在两个板上，以此来减小产品体积，在这种情况下，这种单面连接的变压器就不能满足要求了。
现有申请号为201420301769.2，名称为“上下两面连接的变压器”的中国专利申请，示出了一种适用于两个基板的变压器结构，为了方便，将该文献的图5呈现在本申请中，参见本申请的图2-2。可以看出，该变压器可以同时被两个PCB电源板使用，即两块板子共用一个变压器，增强了耦合，有效的减小产品的体积，但是，其变压器在实际高功率密度的产品应用中依然存在以下不足：
(1)、变压器绕组在骨架的顶面和底面缠绕，决定了在原副边隔离要求高的场合里面，该变压器对应线圈下方的PCB位置至少有一面PCB不能布置走线或者过孔，否则会造成用到该变压器的开关电源输入与输出之间的绝缘电压下降，通过在线圈外部再加一层或多层绝缘胶纸、增加一个绝缘垫片等手段可以优化解决该问题，但是生产该变压器需要消耗更多的人力物力成本，同时又增加了变压器的尺寸。
(2)、两个基板之间的的信号连接只能通过在变压器之外使用端子来实现，然而增加端子意味着增加了成本以及不利于压缩空间来进一步减小产品体积提升产品的功率密度。
在公开号为CN202738263U的中国实用新型专利中，提供一种小型化变压装置，如图2-1所示：包括两块电路板11和16，11和16彼此平行且相隔预定距离，彼此间没有实体连接关系；以及一个变压器21，具有数个一次侧接脚以及数个二次侧接脚，两个电路板位于变压器两侧或变压器的同一侧，且该变压器以其一次侧接脚及二次侧接脚直接或间接地在实体上分别连接于两块电路板，该变压器借由一次侧接脚以及二次侧接脚电性连接于两块电路板。
这种产品的问题在于：由于变压器一侧只有一组接脚，在生产时，必然需要人工操作将变压器和电路板进行定位操作，再通过焊接等的方式将变压器与电路板固定。变压器的这种结构必然造成无法实现自动化生产，造成生产效率低，而且操作人员的水平不一，导致产品的质量和可靠性都不稳定。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种开关电源模块结构，包括第一电路板、第二电路板及一个变压器，所述变压器包括一组组合磁心和骨架，所述骨架包括中空的绕线部，所述绕线部用于绕组绕线，绕线部的中空部分用于承载组合磁心的中柱；所述绕线部两端沿与绕线部中心轴线垂直方向设置有两个挡板，所述两个挡板平行，用于限制绕组的绕线范围；每个挡板两端各设置有两个端子台，每个端子台的水平内表面与挡板的内表面在同一个平面，每个端子台上各设有一组引脚；
绕组绕制在绕线部上，绕组的绕线头分别固定在各端子台的引脚上；
组合磁心分别从绕线部两端的中空部分装配，与绕线部组装；
第一电路板两端和第二电路板两端各设有与引脚相应的连接端，一个挡板两端的端子台上的引脚分别与第一电路板两端的连接端连接，另一个挡板两端的端子台上的引脚分别与第二电路板两端的连接端连接；所述引脚分别通过所述的连接端实现变压器与两个电路板的电气连接。
第一电路板和第二电路板相同方向的两个边上各设置至少一组接脚，该电源模块通过所述的接脚连接到外部产品中。
优选的，一个挡板两端的端子台上的两组引脚作为变压器的初级引脚，另一个挡板两端的端子台上的两组引脚作为变压器的次级引脚，形成变压器的一次侧和二次侧。
优选的，包括要至少一根导线，将至少一个初级引脚和至少一个次级引脚连接起来。
优选的，导线不经过变压器线圈直接将至少一个初级引脚和至少一个次级引脚连接起来。
优选的，所述的初级引脚和次级引脚是插针引脚或者贴片引脚。
本发明的有益效果为：电源模块中的变压器有4组引脚，变压器的一侧各有两组，在自动化生产时，可以利用机器将变压器放置在第一个电路板上，变压器的两组引脚能实现变压器自身平衡，不需要人工定位，可以实现全自动化生产，提高生产率；另外变压器上下两个面还可多设端子，这样上下两个PCB之间的信号走线可以通过一根或者多跟导线直接连接变压器上下两个面的相应端子连接，替代原来上下两个PCB必须通过端子外接端子连接的方案，可进一步缩小产品体积提高功率密度。
附图说明
图1为现有技术中的单电路板的电源产品结构图；
图2-1为现有技术中两个电路板的电源产品结构图；
图2-2为现有技术中有4组端子的变压器结构图；
图3为本发明第一实施例的产品立体结构图；
图4为本发明第一实施例的正面视图；
图5为本发明第二实施例的产品结构图；
图6为本发明第二实施例的正面视图。
具体实施方式
第一实施例
图3为本发明第一实施例的产品结构图，一种开关电源模块结构，包括第一电路板1、第二电路板2及一个变压器3。其中，第一电路板1和第二电路板2分别位于变压器3的两侧，变压器3包括一组组合磁心和骨架，骨架包括中空的绕线部，所述绕线部用于绕组绕线，绕线部的中空部分用于承载组合磁心的中柱；所述绕线部两端沿与绕线部中心轴线垂直方向设置有两个挡板，所述两个挡板平行，用于限制绕组的绕线范围；每个挡板两端各设置有两个端子台，每个端子台的水平内表面与挡板的内表面在同一个平面，每个端子台上各设有一组引脚。该引脚可以是插针引脚或贴片引脚。
绕组分别绕制在绕线部上，绕组的绕线头分别固定在4个端子台的引脚上，一个挡板两端的端子台上的两组引脚作为变压器的初级引脚，另一个挡板两端的端子台上的两组引脚作为变压器的次级引脚，形成变压器的一次侧和二次侧。
组合磁心分别从绕线部两端的中空部分装配，与绕线部组装。
第一电路板两端和第二电路板两端各设有数个连接端，初级引脚和次级引脚分别通过第一电路板两端和第二电路板两端的连接端实现电气连接；
第一电路板1和第二电路板2同一个方向的两个边上各设置至少一组接脚11和21，用于将该电源模块连接到外部产品中。
第二实施例
功率变压器原副边绕组线圈绕制结束后，还可以通过一根或者多根导线将原边引脚和副边引脚连接起来，该导线不经过线圈而是直接连接变压器同一侧的上下两个面的两个或者多个引脚，该引脚在基板上的位置可以为信号连接点，替代传统多PCB之间必须通过端子连接或者变压器加长端子才能实现的电气连接方案，比如，上基板作为开关电源的输入一侧，下基板作为开关电源的输出一侧，开关电源通过变压器和光耦实现电气隔离，光耦放在下基板，那么可以通过连接两根导线，将光耦的信号传递到上基板即传递到输入一侧去。
在电源模块产品需要有光耦等需要同时与变压器原边和副边连接的电子器件时，只需要至少一根导线将至少一个初级引脚和至少一个次级引脚连接起来，就能满足光耦的连接要求。如图5所示。这样可以的连接方式，使光耦可以设置在其中一个电路板上，避免电子器件跨在两个电路板之间的连接方式，也避免在两个电路板之间使用端子的连接方式，生产操作更简单，能实现自动化生产，节省了端子还能进一步压缩电路板空间，减小产品体积增加功率密度。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，比如改变变压器的形状，将其引脚换成其他诸如贴片或者插针引脚或者两者兼有、增加变压器的引脚数量、为了绕线方便在骨架上增设若干线槽或凸台等，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围，这里不再用实施例赘述，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (5)

1.一种开关电源模块结构，包括第一电路板、第二电路板及一个变压器，其特征在于：所述变压器包括一组组合磁心和骨架，所述骨架包括中空的绕线部，所述绕线部用于绕组绕线，绕线部的中空部分用于承载组合磁心的中柱；所述绕线部两端沿与绕线部中心轴线垂直方向设置有两个挡板，所述两个挡板平行，用于限制绕组的绕线范围；每个挡板两端各设置有两个端子台，每个端子台的水平内表面与挡板的内表面在同一个平面，每个端子台上各设有一组引脚；
绕组绕制在绕线部上，绕组的绕线头分别固定在各端子台的引脚上；
组合磁心分别从绕线部两端的中空部分装配，与绕线部组装；
第一电路板两端和第二电路板两端各设有与引脚相应的连接端，一个挡板两端的端子台上的两组引脚分别与第一电路板两端的连接端连接，另一个挡板两端的端子台上的两组引脚分别与第二电路板两端的连接端连接；所述引脚分别通过所述的连接端实现变压器与两个电路板的电气连接；
第一电路板和第二电路板相同方向的两个边上各设置至少一组接脚，该电源模块通过所述的接脚连接到外部产品中。
2.根据权利要求1所述的一种开关电源模块结构，其特征在于：一个挡板两端的端子台上的两组引脚作为变压器的初级引脚，另一个挡板两端的端子台上的两组引脚作为变压器的次级引脚，形成变压器的一次侧和二次侧。
3.根据权利要求2所述的一种开关电源模块结构，其特征在于：包括至少一根导线，将至少一个初级引脚和至少一个次级引脚连接起来。
4.根据权利要求3所述的一种开关电源模块结构，其特征在于：所述的导线不经过变压器线圈直接将至少一个初级引脚和至少一个次级引脚连接起来。
5.根据权利要求3或4所述的一种开关电源模块结构，其特征在于：所述的初级引脚和次级引脚是插针引脚或者贴片引脚。
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