CN109921628A - 一种电源模块、电源装置和汽车 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电源模块，包括：高压控制电路板；设置于所述高压控制电路板上的低压控制电路板；其中，所述低压控制电路板与所述高压控制电路板连接。可见，本申请通过将高低压电路元器件分开设置为高压控制电路板和低压控制电路板这样能够避免高低压互相干扰造成的电路不稳定，改善电磁兼容问题，优化空间，提高空间使用率。本申请同时还提供了一种电源装置、一种汽车，均具有上述有益效果。

Description

一种电源模块、电源装置和汽车

技术领域

本申请涉及电源技术领域，特别涉及一种电源模块、电源装置和汽车。

背景技术

常见的汽车电源模块中，高低压电路元器件混合排布在一块印刷电路板上，这样的设计有以下弊端：高低压互相干扰导致电路不稳定；高低压互相干扰，电磁兼容问题不易解决，工艺成本高低压控制电路的贴片元件占用印刷电路板的表面面积，导致高压电路元器件布局受限，空间利用率降低。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种电源模块、电源装置和汽车，能够提高电路的稳定性，改善电磁兼容问题，优化空间，提高空间使用率。其具体方案如下：

本申请提供一种电源模块，包括：

高压控制电路板；

设置于所述高压控制电路板上的低压控制电路板；

其中，所述低压控制电路板与所述高压控制电路板连接。

可选的，所述低压控制电路板与所述高压控制电路板垂直。

可选的，所述高压控制电路板包括：上层电路板和下层电路板；所述上层电路板的上部设置有所述低压控制电路板，所述上层电路板的下部设置有所述下层电路板；其中，所述上层电路板、所述下层电路板均与所述低压控制电路板连接，所述上层电路板与所述下层电路板连接。。

可选的，所述上层电路板包括第一高压电路电子元器件；所述下层电路板包括第二高压电路电子元器件；其中，所述第一高压电路电子元器件的发热量小于所述第二高压电路电子元器件的发热量。

可选的，所述上层电路板是利用波峰焊工艺装配的电路板；所述下层电路板是利用贴片工艺装配的电路板。

可选的，所述下层电路板的基材为铝板。

可选的，所述上层电路板的基材是FR4。

可选的，所述上层电路板与所述下层电路板利用press-fit技术电连接。

本申请提供一种电源装置，包括：如上述任一项所述的电源模块。

本申请提供一种汽车，包括：如上述的电源装置。

本申请提供一种电源模块，包括：高压控制电路板；设置于所述高压控制电路板上的低压控制电路板；其中，所述低压控制电路板与所述高压控制电路板连接。

可见，本申请通过将高低压电路元器件分开设置为高压控制电路板和低压控制电路板这样能够避免高低压互相干扰造成的电路不稳定，改善电磁兼容问题，优化空间，提高空间使用率。本申请同时还提供了一种电源装置、一种汽车，均具有上述有益效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所提供的一种电源模块的结构示意图；

图2为本申请实施例所提供的另一种电源模块的结构示意图；

图3为本申请实施例所提供的一种低压控制电路板与上层电路板的连接的结构图；

图4为本申请实施例所提供的一种低压控制电路板与下层电路板的连接的结构图；

图5为本申请实施例所提供的另一种电源模块的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在常见的汽车电源模块中，高低压电路元器件混合排布在一块印刷电路板上，这样的设计有以下弊端：高低压互相干扰导致电路不稳定；高低压互相干扰，电磁兼容问题不易解决，工艺成本高低压控制电路的贴片元件占用印刷电路板的表面面积，导致高压电路电子元器件布局受限，空间利用率降低。基于上述技术问题，本实施例提供一种电源模块，本申请通过将高低压电路电子元器件分开设置为高压控制电路板和低压控制电路板这样能够避免高低压互相干扰造成的电路不稳定，改善电磁兼容问题，优化空间，提高空间使用率。具体请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种电源模块的结构示意图，包括：

高压控制电路板100；设置于高压控制电路板100上的低压控制电路板200；其中，低压控制电路板200与高压控制电路板100连接。

具体的，高压控制电路板100与低压控制电路板200的连接包括电连接和物理连接。高压控制电路板100与低压控制电路板200之间的物理连接可以利用板脚焊接的方式进行连接，本实施例图高压控制电路板100和低压控制电路板200将可以是以一定角度连接，当然，高压控制电路板100和低压控制电路板200将可以是平行的，也可以是有预设角度的，本实施例不对预设角度进行限制，可以在0-180°之间，1°、45°、90°、135°，当然也可以是其他的角度，用户可根据实际需求进行选择。

进一步的，板低压控制电路板200与上述高压控制电路板100垂直。

对于高压控制电路板100本实施例不再进行限定，高压控制电路板100可以按照预设规则将高压电路电子元器件进行分配，以便高压控制电路板100能够包括两个电路板、三个电路板或者其他数量的电路板，只要是能够实现本实施例的目的即可，高压控制电路板100的多个电路板间的连接方式本实施例不再进行限定，只要是能够实现连接即可。高压控制电路板100作为功率电路，进行电流整合，实现交流电转直流电的输出。本实施例也不对低压控制电路板200进行限定，低压控制电路板200可以包括电路板组，可以包括两个电路板、三个电路板也可以包括其他数量的电路板，用户可根据实际需求进行设置，只要是能够实现本实施例的目的即可。低压控制电路板200作为控制电路，进行控制信号传输。可以理解的是，无论高压控制电路板100还是低压控制电路板200是有多少个电路板组成的，均能够实现其本身的功能。

低压控制电路板200一般利用贴片工艺进行印刷，高压控制电路板100利用贴片工艺和焊接方式如回流焊工艺、波峰焊工艺进行印刷，具体的本实施例不再进行限定，用户可根据实际需求进行选择与设置。此时低压控制电路板200上的电路电子元器件即贴片元件利用贴片工艺组成低压控制电路板200，避免了相关技术中一体式的电路板中低压控制电路板200的贴片元件占用印刷电路板的表面面积，导致高压电路电子元器件布局受限，空间利用率降低。本实施例提供的电源模块的结构有利于将优化空间，并且低压控制电路板200与高压控制电路板100连接，其中，电连接方式可以是press-fit、through hole solder、SMT，其中，press-fit型连接器成本低、高效率、操作简单、可靠性高。

基于上述技术方案，本实施例通过将高低压电路元器件分开设置为高压控制电路板100和低压控制电路板200这样能够避免高低压互相干扰造成的电路不稳定，改善电磁兼容问题，优化空间，提高空间使用率。

基于上述实施例，为了进一步优化空间，本实施例提供另一种电源模块，具体请参考图2，图2为本申请实施例所提供的另一种电源模块的结构示意图，其中，高压控制电路板100包括：上层电路板110和下层电路板120；上层电路板110的上部设置有低压控制电路板200，上层电路板110的下部设置有下层电路板120；其中，上层电路板110、下层电路120板均与低压控制电路板200连接，上层电路板110与下层电路板120连接。。

具体的，本实施例高压控制电路板100包括上层电路板110和下层电路板120，进一步的能够优化空间利用率。本实施例不对上层电路板110和下层电路的基材进行限定，用户可根据实际需求进行选择，上层电路板110基材可以与下层电路板120基材一致，也可以是不同的，只要能够实现本实施例的目的即可。根据预设条件高压控制电路板100可以包括上层电路板110和下层电路板120。高压控制电路板100分成上层电路板110和下层电路板120的依据可以是根据制备工艺、散热量、电路的前后级，具体的本实施例不再进行限定，用户可根据实际需求进行设置。

低压控制电路板200设置在上层电路板110的上部，本实施例不对设置的位置进行限定，可以理解的是低压控制电路板200与上层电路板110具有第一预设角度，用户可根据实际需求对第一预设角度进行设置；下层电路板120位于上层电路板110的下部，具体的相对位置本实施例不再进行限定，可以理解的是上层电路板110与下层电路板120具有第二预设角度，用户可根据实际需求对第二预设角度进行设置。其中，低压控制电路板200分别与上层电路板110、下层电路板120连接，上层电路板110与下层电路板120连接，可以理解的是，连接包括电连接和物理连接，物理连接可以利用板脚焊技术进行固定，低压控制电路与上层电路板110采用板间连接技术(press-fit、through hole solder、SMT)进行连接。低压控制电路与下层电路利用排针排母插桩技术进行连接。本实施例提供一种低压控制电路板200与上层电路板110的连接的结构图，具体请参考图3，图3为本申请实施例所提供的一种低压控制电路板200与上层电路板110的连接的结构图。其中连接器300实现了低压控制电路板200与上层电路板110间的电连接。

本实施例提供一种低压控制电路板200与下层电路板120的连接的结构图，具体请参考图4，图4为本申请实施例所提供的一种低压控制电路板200与下层电路板120的连接的结构图。利用母排连接器410和公排连接器420实现了低压控制电路板200与下层电路板120之间的电连接。

值得注意的是，低压控制电路板200与下层电路板120间的连接方式同样适用于上层电路板110与下层电路板120间的电连接。

优选地，利用press-fit技术进行电连接，当然press-fit技术是常规press-fit技术、改进的press-fit技术，具体的改进的press-fit技术可以是融入弹性设计的连接技术的press-fit技术，当然也可以是其他改进的技术，本实施例不再进行限定，用户可根据实际需求进行选择，只要是能实现电信号的传输即可。press-fit技术，即压接技术，能够防止颤动，连接牢固；无间隙接触，避免冷焊连接的腐蚀，较低的压入力，因此，电路板变形微小。

进一步的，本实施例提供另一种电源模块的结构示意图，包括低压控制电路板200、上层电路板110、下层电路板120，其中，上低压控制电路板200包括PFC DSP电路板210、SMPS board电路板220、DCDC DSP电路板230；具体请参考图5，图5为本申请实施例所提供的另一种电源模块的结构示意图。低压控制电路板200包括PFC DSP电路板210、SMPS board电路板220、DCDC DSP电路板230，其中，SMPS board电路板220与上层电路板110连接，DCDCDSP电路板230、PFC DSP电路板210均与上层电路板110和下层电路板120连接。其中，本实施例不对PFC DSP电路板210、SMPS board电路板220、DCDC DSP电路板230的相对位置及分别与上层电路板110的相对位置进行限定，用户可根据实际情况进行设定。SMPS board电路板220接收到控制信号，SMPS board电路板220提供低压电给DCDC DSP电路板230和PFC DSP电路板210并互通信号。DCDC DSP电路板230和PFC DSP电路板210与上层电路板110进行通信，检测上层电路板110上高压电路电子元器件的状态，DCDC DSP电路板230和PFC DSP电路板210与下层电路板120进行通信，检测下层电路板120上高压电路电子元器件的状态。

基于上述技术手段，本实施例中的高压控制电路板100包括上层电路板110和下层电路板120，进一步优化空间，提高空间的利用率。

基于上述实施例，本实施例提供的技术方案中，上层电路板110包括第一高压电路电子元器件；下层电路板120包括第二高压电路电子元器件；其中，第一高压电路电子元器件的发热量小于第二高压电路电子元器件的发热量。

具体的，上层的电路板中排布有发热量较低的高压电路电子元器件，例如包括控制的电路；下层电路板120上排布有发热量较高的高压电路电子元器件，例如包括开关器件的电路。

基于上述技术方案，本实施例提供的电源模块中，将高压控制电路板100中下层电路板120设置为具有高发热量的高压电路电子元器件，这种排布有利于下层电路板120有水冷板直接接触，进而进行有效散热。

基于上述实施例，本实施例提供的技术方案中，上层电路板110是利用波峰焊工艺装配的电路板；下层电路板120是利用贴片工艺装配的电路板。

具体本申请不对利用波峰焊工艺装配的工艺流程进行限定，可以是单机式波峰焊工艺流程、联机式波峰焊工艺流程，当然也可以是利用其它的工艺流程，用户可自主选择。

具体的，根据高压控制电路板100中高压电路电子元器件的特性需要进行波峰焊和贴片两种工艺，本实施例将两种工艺对应的高压电路电子元器件进行分类，且分成上层电路板110和下层电路板120，其中，上层电路板110利用波峰焊技术，下层电路板120利用贴片技术SMT技术。可以理解的是，本实施例提供的电源模块中的低压控制电路利用贴片工艺进行装配、上层电路板110利用波峰焊工艺进行装配、下层电路板120利用贴片工艺进行装配，因此电源模块中的各个电路板均只利用一种制备工艺，降低了工艺成本，提高了制备效率。此时由于采用波峰焊技术的高压电路电子元器件多为控制类的元器件因此功率较小，下层电路板120中的高压电路电子元器件多为开关类的元器件因此功率较大，因此除了制备工艺更加合理，降低制备成本外，还能够利于下层电路板120有水冷板直接接触，进而进行有效散热。当插上充电插座后，电源模块开始工作，220V的交流电输入到上层电路板110，经电路(上层电路板110的高压电路电子元器件和下层电路板120高压电路电子元器件配套使用组成的电路)整合为可以以预设电压范围输出的高压直流电，期间，上层电路板110上的高压电路电子元器件和下层电路板120的高压电路电子元器件需要配合在一起形成工作电路，上层电路板110与下层电路板120之间的进行电流传输。本实施例不对预设电压范围进行限定，用户可自定义设置。

进一步的，上层电路板110的基材是FR4；下层电路板120的基材为铝板。进一步的，上层电路板110与下层电路板120利用press-fit技术电连接。利用press-fit技术进行电连接，当然press-fit技术是常规press-fit技术、改进的press-fit技术，具体的改进的press-fit技术可以是融入弹性设计的连接技术的press-fit技术，当然也可以是其他改进的技术，本实施例不再进行限定，用户可根据实际需求进行选择，只要是能实现电信号的传输即可。

进一步的，低压控制电路板200利用结构配连接孔与下层电路板120连接。结构配连接孔可以理解为press-fit技术，即压接技术，能够防止颤动，连接牢固；无间隙接触，避免冷焊连接的腐蚀，较低的压入力，因此，电路板变形微小。

基于上述技术方案，本实施例提供的一种电源模块，上层电路板110是利用波峰焊工艺装配的电路板；下层电路板120是利用贴片工艺装配的电路板，优化了工艺流程，一块电路板只有一种工艺贴片工艺或者波峰焊工艺，降低了工艺成本。

本实施例提供一种具体的电源模块：下层电路板120PCB 2与上层电路板110PCB 1水平排布，上层电路板110PCB 1上放置低压控制电路板200。下层电路板120PCB 2的基材为铝板，上层电路板110PCB 1的基材为FR4。下层电路板120PCB 2上排布了均适用SMT工艺高压电路元器件，上层电路板110PCB 1上排布了均适用波峰焊工艺的高压电路元器件。低压控制电路板200与上层电路板110PCB 1直接通过板脚焊接固定即物理连接，并采用板对板连接技术(Pin header angled连接器)进行电连接，低压控制电路板200与下层电路板120PCB 2之间采用排针排母插桩技术进行互连。Pin header angled连接器指的是：press-fit技术中融入弹性设计的连接方案，该结构可以非常好地吸收X，Y方向的公差，且Z方向的弹性设计可解决微动腐蚀的问题。

板间低压控制电路板200工作时，低压控制电路板200与上层电路板110和下层电路板120之间传输低压信号，传输的低压信号包括驱动信号和回收的采样信号。

板间高压电路工作时，交流电从上层电路板110预设点处输入，经过由电容和继电路等元器件整合的第一级电路，通过板对板连接技术流向下层电路板120PCB 2，并转化成高压直流电，直流电又流向上层电路板110PCB 1，通过滤波电路整合后，再次流向下层电路板120PCB 2，最后经全桥电路整合后返回上层电路板110PCB 1并输出。

本申请涉及汽车电源领域，一种高低压电路独立分布的新型架构设计，尤其涉及到解决汽车电源模块中功率、信号及控制板的架构搭建，其合理的元器件排布及高效便捷的快插连接技术，可以达到非常可靠的电气连接，大大提高制板及组装效率并减小电源模块的体积，降低成本。

下面对本申请实施例提供的一种电源装置进行介绍，下文描述的电源装置与上文描述的电源模块可相互对应参照。

本申请公开了一种电源装置，包括：如上述的电源模块。

由于电源装置部分的实施例与电源模块部分的实施例相互对应，因此电源装置部分的实施例请参见电源模块部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

下面对本申请实施例提供的一种汽车进行介绍，下文描述的汽车与上文描述的电源装置可相互对应参照，

本申请公开了一种汽车，包括：如上述的电源装置。

由于汽车部分的实施例与电源装置部分的实施例相互对应，因此汽车部分的实施例请参见电源装置部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的状况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括板要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种电源模块，其特征在于，包括：

高压控制电路板；

设置于所述高压控制电路板上的低压控制电路板；

其中，所述低压控制电路板与所述高压控制电路板连接。

2.根据权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述低压控制电路板与所述高压控制电路板垂直。

3.根据权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述高压控制电路板包括：上层电路板和下层电路板；所述上层电路板的上部设置有所述低压控制电路板，所述上层电路板的下部设置有所述下层电路板；其中，所述上层电路板、所述下层电路板均与所述低压控制电路板连接，所述上层电路板与所述下层电路板连接。

4.根据权利要求3所述的电源模块，其特征在于，所述上层电路板包括第一高压电路电子元器件；所述下层电路板包括第二高压电路电子元器件；其中，所述第一高压电路电子元器件的发热量小于所述第二高压电路电子元器件的发热量。

5.根据权利要求3所述的电源模块，其特征在于，所述上层电路板是利用波峰焊工艺装配的电路板；所述下层电路板是利用贴片工艺装配的电路板。

6.根据权利要求5所述的电源模块，其特征在于，所述下层电路板的基材为铝板。

7.根据权利要求5所述的电源模块，其特征在于，所述上层电路板的基材是FR4。

8.根据权利要求3至7任一项所述的电源模块，其特征在于，所述上层电路板与所述下层电路板利用press-fit技术电连接。

9.一种电源装置，其特征在于，包括：如权利要求1至8任一项所述的电源模块。

10.一种汽车，其特征在于，包括：如权利要求9所述的电源装置。