CN112397288A

CN112397288A - 一种电源模块

Info

Publication number: CN112397288A
Application number: CN202011401182.5A
Authority: CN
Inventors: 余学超; 陈泽树; 陈卫东
Original assignee: Shenzhen Daneng Chuangzhi Semiconductor Co ltd
Current assignee: Shenzhen Daneng Chuangzhi Semiconductor Co ltd
Priority date: 2020-12-02
Filing date: 2020-12-02
Publication date: 2021-02-23

Abstract

本发明实施例涉及电源技术领域，公开一种电源模块。电源模块包括变压器绕组、电感绕组、第一磁芯及第二磁芯，电感绕组嵌入到第一磁芯，电感绕组、第一磁芯及第二磁芯形成电感，变压器绕组、第一磁芯及第二磁芯形成变压器，第一磁芯及第二磁芯共同为电感绕组及变压器绕组提供磁通回路。通过将第一磁芯及第二磁芯作为电感和变压器的共用磁芯，从而将电感绕组的磁通回路嵌入到变压器的磁通回路中，一方面，相较于传统电感和变压器横向设置的方式，其能够减少PCB板的占用面积，另一方面，相较于传统电感和变压器纵向堆叠的方式，其能够进一步降低纵向高度，因此可实现小型化。

Description

一种电源模块

技术领域

本发明涉及电源技术领域，特别是涉及一种电源模块。

背景技术

在传统的包括电感和变压器的电源模块设计中，一般是将电感和变压器均集成在PCB板上，而电感和变压器占用的PCB板的面积一般是比较大的，这会让本就寸土寸金的固定尺寸PCB板无法容纳太多的电子元器件，集成度受到极大限制，并且，电感集成在PCB板上，电感工作时所产生的热量会传导至PCB板上，造成PCB板发热。于是，一些设计中通过牺牲纵向高度的方式来减少PCB板的占用面积，即独立为电感提供磁通回路的电感磁芯和独立为变压器提供磁通回路的变压器磁芯进行纵向的物理堆叠，虽然在一定程度上能够减少PCB板的占用面积，但是由于纵向高度几乎相当于电感磁芯和变压器磁芯的高度总和，体积几乎相当于两者的体积总和，因此，电源模块的整体体积还是比较大的。

因此，有必要对相关技术进行改进，以进一步提高集成度，实现电源模块的小型化目标。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种电源模块，能够解决相关技术的电源模块中电感和变压器等磁性元件在PCB板上设计时占用PCB板较大面积或集成度不高的技术问题。

本发明实施例为解决上述技术问题提供了如下技术方案：

在第一方面，本发明实施例提供一种电源模块，包括变压器绕组、电感绕组、第一磁芯及第二磁芯；所述电感绕组嵌入到所述第一磁芯，所述电感绕组、所述第一磁芯及所述第二磁芯形成电感，所述变压器绕组、所述第一磁芯及所述第二磁芯形成变压器，所述第一磁芯及所述第二磁芯共同为所述电感绕组及所述变压器绕组提供磁通回路。

可选的，所述第一磁芯背向所述第二磁芯的一面设置有收容槽，所述收容槽底部朝向所述第一磁芯背向所述第二磁芯的一面的方向延伸有第一凸台，所述电感绕组绕设于所述第一凸台，并且所述电感绕组的两端伸出所述收容槽。

可选的，还包括线盖板，所述盖板盖设于收容槽，以将所述电感绕组封闭于所述收容槽内。

可选的，还包括PCB板组件，所述第一磁芯安装于所述PCB板组件第一面，所述第二磁芯安装于与所述PCB板组件第一面相对的第二面，并且所述变压器绕组集成于所述PCB板组件。

可选的，所述PCB板组件的边缘设置有缺口，所述第一磁芯面向所述PCB板组件一表面的一侧设置有第一边柱，所述第二磁芯面向所述PCB板组件一表面的一侧设置有第二边柱，所述第一边柱与所述第二边柱均插接于所述缺口内，并且所述第一边柱与所述第二边柱抵接。

可选的，所述PCB板组件开设有第一插接孔，所述第二磁芯面向所述PCB板组件一表面开设有第一凹槽，所述第一凹槽底部朝向所述第二磁芯面向所述PCB板组件一表面的方向延伸有第二凸台，所述第二凸台插接于所述第一插接孔，并且抵接所述第一磁芯。

可选的，所述第一磁芯面向所述PCB板组件一表面设有第二凹槽，所述PCB板组件上的功率器件收容于所述第二凹槽。

可选的，所述PCB板组件包括管脚，所述电感绕组的一端与所述管脚连接。

可选的，所述PCB板组件还开设有第二连插接孔，所述第一磁芯面向所述PCB板组件一表面的另一侧设置有第三边柱，所述第二磁芯面向所述PCB板组件一表面的另一侧设置有第四边柱，所述第三边柱与所述第四边柱均插接于所述第二插接孔内，并且第三边柱与所述第四边柱抵接。

可选的，所述电感绕组为铜带线圈。

本发明实施例的有益效果是：区别于相关技术，提供一种电源模块。电源模块包括变压器绕组、电感绕组、第一磁芯及第二磁芯，电感绕组嵌入到第一磁芯，电感绕组、第一磁芯及第二磁芯形成电感，变压器绕组、第一磁芯及第二磁芯形成变压器，第一磁芯及第二磁芯共同为电感绕组及变压器绕组提供磁通回路。通过将第一磁芯及第二磁芯作为电感和变压器的共用磁芯，从而将电感绕组的磁通回路嵌入到变压器的磁通回路中，一方面，相较于传统电感和变压器横向设置的方式，其能够减少PCB板的占用面积，另一方面，相较于传统电感和变压器纵向设置的方式，其能够进一步降低纵向高度，因此可实现小型化。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片仅作为示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本发明实施例提供一种电源模块的结构示意图；

图2是图1中提供一种电源模块的分解示意图；

图3是本发明实施例提供一种电源模块中电感和变压器的磁通回路示意图；

图4是本发明另一实施例提供一种电源模块的结构示意图；

图5是图4中提供一种电源模块的分解示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面结合附图和具体实施方式，对本申请进行更详细的说明。需要说明的是，当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1及图2，本发明实施例提供一种电源模块100，包括电感绕组10、变压器绕组20(图未示)、第一磁芯30及第二磁芯40以及PCB板组件50。

电感绕组10嵌入到第一磁芯30，第一磁芯30和第二磁芯40接触以形成一个整体磁芯，该整体磁芯可作为电感的磁芯，为电感绕组10提供磁通回路，该整体磁芯也可作为变压器的磁芯，为变压器绕组20提供磁通回路，第一磁芯30和第二磁芯40为电感和变压器所共用，均为组成电感和变压器的一部分，电感线圈10、第一磁芯30和第二磁芯40共同形成电感，变压器绕组20、第一磁芯30和第二磁芯40共同形成变压器。第一磁芯30及第二磁芯40均为铁氧体。由于电感绕组10是独立的(非集成在PCB板上)，其工作时不会通过PCB板散热，有利于减少PCB板的发热，并且，提供电感特性的第一磁芯30是一种铁氧体，其具有较低的热阻，本身可作为散热器，以将电感绕组10工作时产生的热量通过第一磁芯30进行散热，因此，电感可适用于输出大电流的场合。

请参阅图3，第一磁芯30和第二磁芯40可为电感绕组10提供电感磁通回路101以及为变压器绕组20提供变压器磁通回路201，电感绕组10的磁通回路嵌入到变压绕组20的磁通回路中，因此，在不影响电感和变压器性能的基础上，仅需要考虑变压器的磁芯尺寸而不需要考虑电感的磁芯尺寸(电感的磁芯包含在变压器的磁芯内)，有利于减少整个磁芯的综合损耗，并且，其纵向高度几乎相当于变压器的磁芯高度(第一磁芯30和第二磁芯40在纵向集成后的高度)。因此，本发明实施例有利于提高集成度，同时使得电源模块100的综合体积大大减小以实现小型化，有利于提高产品的市场竞争力。

如图2所示，PCB板组件50可承载第一磁芯30和第二磁芯40，第一磁芯30安装于PCB板组件50的第一面50a，第二磁芯40安装于PCB板组件50上与第一面50a相对的第二面50b，变压器绕组20则集成在PCB板组件50上，变压器绕组20在PCB板组件50上的集成形式属于本领域在制作变压器时所使用的常规技术，在此不赘述，只要变压器绕组20与第一磁芯30及第二磁芯40共同构成变压器即可。

第一磁芯30开设有安装电感绕组10的槽位，以使电感绕组10与第一磁芯30及第二磁芯40共同电感。具体的，第一磁芯30背向第二磁芯40的一面设置有收容槽301，收容槽301大致呈U形，收容槽301底部朝向第一磁芯30背向第二磁芯40的一面的方向延伸有第一凸台302，第一凸台302呈圆柱状，电感绕组10绕设于第一凸台302，电感绕组10可采用较粗的铜带线圈，由于铜带线圈呈扁平状，此种线圈相比PCB绕铜截面积更大，DCR(电感直流电阻)的阻值更低，电感绕组10的两端伸出收容槽301，作为接线端接入电路中。

在一些实施例中，PCB板组件50包括管脚501，电感绕组10的一端与管脚501直接连接，连接方式可以为焊接，相比于在板上连接，能够有效降低不必要的传输损耗。

在一些实施例中，电源模块100还包括盖板60，盖板60可以设置成与收容槽301相适配的形状并盖设于收容槽301，以将电感绕组10封闭于收容槽内，以避免电感在工作时向外部辐射EMI。

PCB板组件50开设有第一插接孔502，第二磁芯40面向PCB板组件50一表面开设有第一凹槽401，第一凹槽401底部朝向第二磁芯40面向PCB板组件50一表面的方向延伸有第二凸台402，第二凸台402插接于第一插接孔502，并且抵接第一磁芯30。可以理解的是，第一插接孔502与第二凸台402可以设置成两者相适配的任意形状。

PCB板组件50的边缘设置有缺口503，第一磁芯30面向PCB板组件50一表面的一侧设置有第一边柱303，第二磁芯40面向PCB板组件50一表面的一侧设置有第二边柱403，第一边柱303和第二边柱403均插接于缺口503内，并且第一边柱303与第二边柱403抵接。第一边柱303的高度与第二边柱403的高度可以根据实际需求调整，为了降低纵向高度，可以将第一边柱303的高度与第二边柱403的高度总和设置成略大于PCB板组件50本体的厚度。可以理解的是，第一边柱303与第二边柱403两者之间还可以以其他形式进行抵接，例如，在PCB板组件50上开设有第一边柱303和第二边柱401相适配的插接孔，第一边柱303与第二边柱403均插接于该插接孔，或者，第一边柱303与第二边柱403中的一个完全贯穿于该插接孔，以使两者抵接，又例如，第一边柱303与第二边柱403均延伸出PCB板组件50的边缘，两者在无需破坏PCB板组件50本体的基础上进行抵接。

PCB板组件50还开设有第二插接孔504，第一磁芯30面向PCB板组件50一表面的另一侧设有第三边柱304，第二磁芯40面向PCB板组件50一表面的另一侧设置有第四边柱404，第三边柱304与第四边柱404均插接于第二插接孔504内，并且第三边柱304与第四边柱404抵接。第三边柱304、第四边柱404的高度可以根据实际需求调整，为了降低纵向高度，可以将第三边柱304的高度与第四边柱404的高度总和设置成略大于PCB板组件50本体的厚度。可以理解的是，第三边柱304与第四边柱404两者之间还可以以其他形式进行抵接，例如，在PCB板组件50的边缘开设缺口，第三边柱304与第四边柱404均插接于该缺口，或者第三边柱304与第四边柱404中的一个完全贯穿于该缺口，以使两者抵接，又例如，第三边柱304与第四边柱404均延伸出PCB板组件50的边缘，两者在无需破坏PCB板组件50本体的基础上进行抵接。

因此，第一磁芯30与第二磁芯40在集成后可以最大程度地降低两者的综合高度和综合体积，有利于实现电源模块100的小型化。

请参阅图4及图5，第一磁芯30面向PCB板组件50一表面设有第二凹槽305，PCB板组件50还包括功率器件505，PCB板组件50上的功率器件505收容于第二凹槽305。通过设置第二凹槽305，可包覆将可能会产生EMI辐射的功率器件505，例如转换IC等，有利于抑制EMI干扰，避免干扰源通过空间将信号耦合至另一个网络，影响其它系统或本系统其它子系统的正常工作。并且，可使用高导热粘合剂将功率器件505与第一磁芯30粘合起来，使得功率器件505工作时产生的热量可通过该高导热粘合剂作为热量传导通路迅速传导至第一磁芯30，避免功率器件505局部过热而影响其正常工作。

最后要说明的是，本发明可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本发明内容的额外限制，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。并且在本发明的思路下，上述各技术特征继续相互组合，并存在如上所述的本发明不同方面的许多其它变化，均视为本发明说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种电源模块，其特征在于，包括变压器绕组、电感绕组、第一磁芯及第二磁芯；

所述电感绕组嵌入到所述第一磁芯，所述电感绕组、所述第一磁芯及所述第二磁芯形成电感，所述变压器绕组、所述第一磁芯及所述第二磁芯形成变压器，所述第一磁芯及所述第二磁芯共同为所述电感绕组及所述变压器绕组提供磁通回路。

2.根据权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述第一磁芯背向所述第二磁芯的一面设置有收容槽，所述收容槽底部朝向所述第一磁芯背向所述第二磁芯的一面的方向延伸有第一凸台，所述电感绕组绕设于所述第一凸台，并且所述电感绕组的两端伸出所述收容槽。

3.根据权利要求2所述的电源模块，其特征在于，还包括盖板，所述盖板盖设于收容槽，以将所述电感绕组封闭于所述收容槽内。

4.根据权利要求1至3任一项所述的电源模块，其特征在于，还包括PCB板组件，所述第一磁芯安装于所述PCB板组件第一面，所述第二磁芯安装于与所述PCB板组件第一面相对的第二面，并且所述变压器绕组集成于所述PCB板组件。

5.根据权利要求4所述的电源模块，其特征在于，所述PCB板组件的边缘设置有缺口，所述第一磁芯面向所述PCB板组件一表面的一侧设置有第一边柱，所述第二磁芯面向所述PCB板组件一表面的一侧设置有第二边柱，所述第一边柱与所述第二边柱均插接于所述缺口内，并且所述第一边柱与所述第二边柱抵接。

6.根据权利要求4所述的电源模块，其特征在于，所述PCB板组件开设有第一插接孔，所述第二磁芯面向所述PCB板组件一表面开设有第一凹槽，所述第一凹槽底部朝向所述第二磁芯面向所述PCB板组件一表面的方向延伸有第二凸台，所述第二凸台插接于所述第一插接孔，并且抵接所述第一磁芯。

7.根据权利要求4所述的电源模块，其特征在于，所述第一磁芯面向所述PCB板组件一表面设有第二凹槽，所述PCB板组件上的功率器件收容于所述第二凹槽。

8.根据权利要求4所述的电源模块，其特征在于，所述PCB板组件包括管脚，所述电感绕组的一端与所述管脚连接。

9.根据权利要求5所述的电源模块，其特征在于，所述PCB板组件还开设有第二连插接孔，所述第一磁芯面向所述PCB板组件一表面的另一侧设置有第三边柱，所述第二磁芯面向所述PCB板组件一表面的另一侧设置有第四边柱，所述第三边柱与所述第四边柱均插接于所述第二插接孔内，并且第三边柱与所述第四边柱抵接。

10.根据权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述电感绕组为铜带线圈。