CN1801541A - 插头式电源装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种插头式电源装置，包含有内置开关模式电源电路的外壳，从上述外壳的前端壁垂直伸出的插销，用于与电源配合工作并且从上述外壳的后端伸出低压连接线，其特征在于开关模式电源电路的印刷电路板沿着大体垂直于外壳前端壁面的方向定位，其外壳的前端壁形体大体上相当于并且不超出符合EN 50075号欧洲标准的欧洲插头的前端壁横截面构型。本发明与现有技术相比，该欧标插头式电源不仅体积小便于携带，并能够符合散热、安规、EMC、输入输出性能等要求。

Description

插头式电源装置

技术领域

本发明涉及一种带有内设开关模式电源的欧标插头装置，包含有内置开关模式电源电路的外壳，从该外壳的前端壁垂直伸出的插销，用于与电源配合工作并且从上述外壳的后端伸出低压连接线，该外壳内设置一块开关模式电源电路的印刷电路板(PCB)。

背景技术

现有技术中已有多项发明致力于把交流/直流适配器集成为用于电网电源的插头式电源装置。这些适配器在日常生活中的电器产品非常有用，许多电子器件需要一种电压较低的电源，以及较低的功率消耗。但先前的变换电路的物理尺寸通常都比较大和笨重。

目前，大多数低功率交流/直流适配器都使用一种线性型技术，线性型变换器由一个能把电压降低到合适水平的变压器组成，可以有选择地设置一个或四个用于对电压进行整流的二极管，并且设有一个用于平滑电压的电容器。在大多数情形中，使用的还是线性型变换器，这使得交流/直流适配器具有一种类似插头的开关，可以插到一个墙壁插座内，适宜用于诸如移动电话之类的电子设备。

美国专利US4273406描述了一个设置在一个插头装置内部的交流/直流适配器。在这个适配器中，一个线性型的变压器装设在一个使用螺钉固定的两件组合式的圆筒外壳内。由于使用了较大的线性型变压器，这种发明有几个缺点，最严重的是外壳又大又笨重；此外，其插头不容易与欧标插座很好配合。

欧洲专利EP 0493080公开一种带有一个线性型变压器的插头，该插头装置是专门用于医疗设备的。欧洲专利EP 0493080和美国专利US 4273406之间惟一的区别在于，该插头装置由于其元件内部布局的特点，是“又长又薄的”而不是“又短又肥的”。尽管几个插头可以容易地插进布置紧凑的插座内，插头的体积并没有任何明显的改变。

采用先前的工艺技术制成的交流/直流适配器未能够既利用开关技术的优点，又与此同时具有欧标插头内的紧凑的设计特点，其EN50075号欧洲标准的欧洲插头的前端壁横截面构型如图9所示。两个主要原因是，随着尺寸缩小，由于所需要的初级端的隔离引起一组新的问题，以及由于开关技术引起了一些与电磁兼容性相关的问题，例如散热、安规、EMC、输入输出性能等问题。在不同的技术领域中的几个问题将需要同时解决，以便构造出一种具有小尺寸，最好是欧洲式尺寸的插头装置，或尺寸更小的插头装置。

发明内容

针对上述的缺陷，本发明的主要目的在于提供一种插头式电源装置，其不仅体积小便于携带，并能够符合散热、安规、EMC、输入输出性能等要求。

为了实现上述目的，本发明提供一种插头式电源装置，包含有内置开关模式电源电路的外壳，从上述外壳的前端壁垂直伸出的插销，用于与电源配合工作并且从上述外壳的后端伸出低压连接线，其特征在于开关模式电源电路的印刷电路板沿着大体垂直于外壳前端壁面的方向定位其外壳的前端壁形体大体上相当于并且不超出符合如图9所示EN50075号欧洲标准的欧洲插头的前端壁横截面构型。

本发明的符合如图9所示EN50075号欧洲标准插头的前端壁横截面构型输入部件包括金属插销和外壳的前端壁，并形成一个可以更换的整体。

本发明的连接线与一个标准接口固定连接，通过各种转接头，与用电设备接口。

本发明的外壳内表面有凹坑，外壳内表面局部会薄于外壳整体。

本发明的外壳材料厚度不会超过2mm。

本发明的外壳出于固定输出线、满足安规要求、加固外壳等目的，外壳内表面设置有筋。

本发明的外壳内设置有支撑柱。

本发明的印刷电路板外形形状以及尺寸均很好的吻合外壳的内部空间。

本发明的印刷电路板厚度一般为0.8mm，不会超过2mm。

本发明的印刷电路板上选用的器件安装后垂直印刷电路板高度小于14.5mm。

本发明的印刷电路板正反面均会安装器件。

本发明的印刷电路板其中一面不会有高于2mm的器件。

本发明的印刷电路板采用立体布局，有的器件下面还设置有其它器件。

本发明的印刷电路板上容量较大的电解电容的轴线平行于印刷电路板面。

本发明的印刷电路板上耐压较高的电解电容的轴线平行于印刷电路板面。

本发明的印刷电路板上变压器选用安装后垂直印刷电路板的高度小于14.5mm；电解电容直径一定选小于14.5mm。

本发明的变压器绕组可使用比骨架的绕线距离更宽的绝缘且安规的胶带反包该绕组。

本发明的变压器骨架上绕制一定层数的较宽的绝缘胶带，胶带宽度是骨架绕线宽度、本绕组绕线厚度以及反包深度的总和。

本发明的变压器的宽胶带内侧绕制漆包线。

本发明的变压器绕制其他层间绝缘胶带的宽度比骨架的绕线宽度稍小。

本发明的变压器在漆包线引出线包时必须套上满足一定要求的套管，该套管必须伸到反包的绝缘胶带处。

本发明的印刷电路板对大电流网络尽量使用更宽的铜皮，对发热较为严重的器件采用加大其引脚的铜皮。

本发明的印刷电路板上需散热的器件表面由导热胶粘上金属片。

本发明的印刷电路板于危险电压侧与安全特低电压侧之间设立安全隔离带。

本发明的印刷电路板上开槽。

本发明的外壳上有插入所述的印刷电路板开槽的筋，用以隔离两侧印刷电路的铜皮。

本发明插头式电源装置在欧标插头有限的空间内置入一个开关模式电源电路，通过将开关模式电源电路的印刷电路板沿着大体垂直于外壳前端壁面的方向定位，其外壳的前端壁形体大体上相当于并且不超出符合如图9所示EN50075号欧洲标准的欧洲插头的前端壁横截面构型。借此，本发明不仅体积小便于携带，并能够符合散热、安规、EMC、输入输出性能等要求。

第一、本发明产品的体积小、便于携带。

与市场上销售的各种电源体积较为庞大、外形呆板不同，本发明的电源体积很小(旅行占用空间：40mm×35mm×15mm)，重量小于50g，具有极大的便携性，大大优于目前市场上见到的几乎所有厂家的电源。同时该发明的电源外形美观、时尚，而且性能卓越。

第二、本发明解决了欧标插头式电源的散热问题。

首先，在电路原理设计上，尽量选择整体工作效率较高的实现方案，如选择TNY266(TNY266为一种微型单片开关电源，其在直流输出空载的情况下，整机输入功耗极低，可以小于0.2W)组成的反激式开关电源(当然这样会带来成本的上升)。

其次，在器件选型方面，尽量选择功率损耗较小的器件，如变压器磁芯选择损耗低的，关键的电解电容选择高频低阻抗的，开关器件选择导通压降低的、开关损耗小的等等。

再次，通过优化参数设计，如变压器匝比，来提高欧标插头式电源整体工作的效率，从而降低欧标插头式电源工作时的损耗。

最后，在PCB设计时对大电流网络尽量使用更宽的铜皮，减少发热以及防止热集中，以免烤热欧标插头外壳内部的空气温度；对发热较为严重的器件，如TNY266、低压侧的直流二极管、流过较多高频电流的电解电容、高频功率变压器等，采用尽可能加大其引脚的铜皮的方法来加强发热较为严重的器件的辅助散热，提高欧标插头外壳内部热分布的均匀性，这一方面可以降低欧标插头外壳内部器件的温升，还可以防止个别器件过热，提高欧标插头式电源的可靠性。

对于采取各种措施后在热测试中器件温度仍然不能满足要求的，该发明的某一种最优方案是：提供一种把金属片通过导热胶粘在器件最易散热的表面的特殊工艺措施，经过测试，该措施可以显著降低特定器件的温升。

第三、本发明解决了欧标插头式电源的安规问题。

首先，优化PCB设计，满足危险电压侧与安全特低电压侧之间存在明显的安全隔离带的要求，距离稍微不够的地方则开槽，距离严重不够的地方不但要开槽，而且还设计欧标插头式电源外壳上的插入PCB开槽的筋来隔离两侧的PCB铜皮。

其次，由于空间非常有限，而且欧标插头式电源内部的一些较大的器件，如大的电解电容，必然会平躺安装，这些器件很大程度上会和另一侧的器件存在距离很小的问题，该发明解决该问题的措施在于使用欧标插头式电源外壳内表面伸出的筋来隔离两侧器件。

再次，两侧之间隔离带上的器件的选择与设计也极为关键，如光藕必须选择满足3000VAC以上的绝缘耐压要求，变压器与两侧电路相连的绕组必须满足一定的爬电距离要求；在这里问题在于，单纯器件的选择比较容易，但是变压器的安规设计就显得比较困难，由于空间异常有限，变压器磁芯只能选择尺寸比较小的，如EE10，这样磁芯对应的骨架的绕线距离就比较短，一般小于6.5mm，对于一般要求5mm的爬电距离要求的场合，本发明提出了一种既经济又简单的解决措施：每一个绕组均使用比骨架的绕线距离更宽的绝缘且安规的胶带反包该绕组，通过这种措施提供需要绝缘的两个绕组之间的满足要求的爬电距离。

最后，提供优化反激式变换器变压器的设计，来降低开关场效应功率管(MOSFET)等器件的工作电压，以此来降低隔离带两侧网络的工作电压，从而减小隔离带两侧爬电距离的要求，给欧标插头式电源内部PCB保留更大的布局空间。

第四、本发明解决了欧标插头式电源的EMI设计问题。

首先，选用POWER INTEGRATIONS公司的自带开关频率抖动的手机电源专用PWM控制器来设计整个功率变换单元。频率抖动技术是业界最近刚刚出现的一种减小传导骚扰的有效措施，其原理在于不断改变从被测试设备测试端口流出的噪声的频率，由于传导骚扰措施设备在测试传导骚扰的平均值时会采取一定时间的滤波措施，这样，在某个频率点测试到的噪声就会由于频率在不断变化而被减小，从而导致整个测试结果变小；该技术被业界很多领域证明是有效的抑制传导骚扰的有效措施，该芯片集成该技术，就不需要外加一套频率抖动的控制电路，既降低了成本，也减小了实现该部分全部功能的器件的占用PCB的空间(此外，该器件还内置MOSFET和振荡器，大大减少了原理电路中的外围器件的数量)；在本发明的几个首选应用方案中，均使用了该器件，经过比较，使用该器件确实可以极大的减小本发明的产品发射出来的传导噪声。

其次，AC/DC的开关式变换器在正常工作时往往产生较为强大的噪声，在本发明的几个首选的实现方案中，均强调必须使用某种合适参数搭配的滤波器；在某一个首选的实现方案中，使用了“π型滤波器”，其两个电容的容量分别为0.1uF(高频金膜电容)和6.8uF(高频低阻抗的电解电容)，电感值为1mH左右，实际测试表明，该滤波器还是非常有效的，该滤波器可以减少射频噪声10DbuV/m以上，减少传导噪声也在10DbuV左右。

再次，本发明的实际应用中，采取了一些独特的EMI抑制措施来抑制本发明的产品产生的EMI；在本发明的一些首选实现方案中，在高频变压器的隔离带两侧的工作地上均低阻抗的连接了一个高频的2200PF到4700PF的安规电容，以之来短路高频变压器产生的噪声，该措施对减小本发明的产品的传导骚扰尤为有效；在本发明的一些首选实现方案中，均在变压器内部构造了法拉第屏蔽，该屏蔽层引出高频变压器之后与原边的工作地相连，该屏蔽措施也对抑制本发明的产品EMI作出了一定的贡献。

最后，本发明的实际应用中，采取了大量的PCB减少EMI的优化布局以及走线的规范化设计来减少噪声的产生，这些规范化设计是实际经验和高频电磁场理论、天线理论等相结合的产物；这些关于减少EMI噪声的PCB的规范化的设计包含很多内容，列举一些如下：清晰地布局器件，使整个PCB上的功率流向分明，不会反复交叉，或者多次耦合；隔离带两侧的器件尽量远离，以减少不希望的耦合；减小大的电流变化率的网络铜皮包围的面积，以通过减小这些铜皮的漏感来减小差模噪声以及避免产生谐振，如原边开关器件开关的回路，副边二极管的导通回路，原边开关管的驱动回路等等；提高关键器件布局的对称性以减少噪声互相转换的机会；关键信号线原理噪声较强的器件，以提高功能电路的信号完整性以及工作的可靠性，避免电路工作不稳定产生谐波或者发生振荡而增大EMI；这些措施有效地减小本发明的产品产生的噪声，以及提高本发明的产品的品质，为最终用户的利益提供了有力的保障。

第五、本发明的应用具有很大的灵活性。

为了提高市场适应性以灵活的满足顾客的各种需求，本发明包含的另一个设计亮点在于使用“标准的低压输出线缆+适应不同用电设备端口的插接件”来满足不同用户的需求以及同一用户不同用电设备端口的情形，这在很多情况下是非常需要的——试想一下，当我们的一个顾客远行时，可能携带手机、大容量MP3、数码相机、数码录像机等等，在这种情况下，用户只需要携带一个最简单的电源和一些转接头而不是一堆大大小小的电源。

本发明的另一个设计亮点在于使用通用的欧标插头式外壳和满足不同地区的标准的插销组合形成“欧标插头式电源”的外形。此条发明点的提出基于降低生产厂家生产成本的要求；为了适应不同地区的插销标准，如果不采用该措施，将导致一个产品销往不同地区时需要设计不同的模具，地区越多且差异性越大则需要的模具种类越多，这对生产厂家而言可能是无法接受的——因为模具的成本比较高昂；但是采取“欧标插头式外壳+满足不同地区的标准的插销”的方法可以省掉大部分的模具费用，只需要制作适应不同地区的插销即可。

第六、本发明适合工业化大批量生产。

在工业化大生产的前提下，为了满足制成板加工工厂的加工要求，提高产能，降低生产成本，本发明对本发明的产品的生产亦有独到之处。由于最终制成板尺寸太小，直接上生产线不能满足生产的工艺等相关要求，为了解决这个问题，在本发明的一个首选实施方案中，采用把最小PCB单元拼板的办法来增大最小PCB加工的面积。当采取拼板措施之后，另一个问题就接踵而至了——由于PCB比较薄，PCB面积加大之后，由于为了分板方便而加了很多开槽或者V-CUT，这样就导致整个PCB强度下降，很难生产，为了解决该问题，本发明的一个首选实施方案中提出了一种使用托盘支撑一大块PCB的做法。

附图简要说明

下面结合附图，通过对本发明的较佳实施例的详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。

图1是本发明插头式电源装置的整体造型示意图。

图2是本发明插头式电源装置的外壳内部的筋及凹槽的示意图。

图3是本发明插头式电源装置的低压连接线和转接头的实施例示意图。

图4是本发明插头式电源装置的输入部件实施例示意图。

图5是本发明插头式电源装置一实施例中的电路原理图。

图6是本发明插头式电源装置的PCB的设计示意图。

图7是本发明插头式电源装置为了解决高频变压器安规问题而发明的特殊工艺示意图。

图8是本发明插头式电源装置为了解决生产中单一PCB太小的问题而发明的特殊工艺示意图。

图9是EN50075号欧洲标准的欧洲插头的前端壁横截面构型结构示意图。

具体实施方式

下文，将详细描述本发明。

本发明的产品除了要把满足设计基本的性能要求的制成板置于插头式外壳内部之外，还必须解决由于空间狭小带来的PCB设计难题、安规设计难题、EMC难题以及由于单个制成板面积太小不利于大批量生产等等，各个方面的问题，因此，本发明的具体实施方式是解决各种专业技术难题的组合。本发明的产品的各个部件均有几个首选的实施方案，是这些产品的不同部件的首选实施方式的任意组合形成本发明专利的一种最终的实施方式；也就是说，不同部件的几种首选的实施方式的任意组合都在本发明专利的描述范围之内。

本发明插头式电源装置的整体造型示意图见图1，包括内置开关模式电源电路的是欧标插头式电源的外壳01，从外壳01的前端壁垂直伸出的两根平行且相同的金属插销23，且该外壳01的后端伸出低压连接线03，该低压连接线03的一端连接有转接头。该金属插销23及镶嵌在欧标插头式外壳01下部的塑胶体(即前端壁)为是本发明的“满足不同地区不同插头标准的输入部件”，具体实施时该部件是可以更换的，可以改变此输入部件的金属插销23部分的形状以及尺寸，以适应不同地区的不同地区标准的要求，方便最终用户；不同的该输入部件均可以和欧标插头式外壳01紧密配合以及联结，该输入部件起到从交流电网取能量的作用，能量从该输入部件输入欧标插头式外壳01，经过专业级的处理之后从低压连接线03输出，给最终用户使用。为了尽可能少的占用欧标外壳01的内部空间，输入部件的塑胶体的厚度会尽可能的薄，一般小于10mm，但是为了满足强度要求，一定大于2mm。

本发明插头式电源装置的外壳01的尺寸满足欧标插头的尺寸标准，且在该外壳01的前端壁形体大体上相当于并且不超出符合如图9所示EN50075号欧洲标准的欧标插头的前端壁横截面构型。外壳01内部包含一个AC/DC的反激式的开关模式功率变换器，该变换器空载功耗低于0.2W，满载效率高于75％(220VAC，DC5V/1A)，在有限的空间内，通过优化变换器的参数，该欧标插头式的电源可以提供10W的输出功率。

图1中的低压连接线03为本发明的产品的功率输出部件，也称为上端的输出电缆，该低压连接线03安装于欧标插头式电源上部左侧(见图1)，该低压连接线03与欧标插头式外壳01接触部位使用了防止电缆根部受力的专用护套，该护套用于保证低压连接线03与欧标插头式外壳01连接处不会折断或者该低压连接线03内部不会因导线断裂而接触不良；该低压连接线03另一端有一个连接器，该连接器有两个用途，首先，该连接器可以直接与某些终端用电设备，如诺机亚手机，连接并给之提供稳定的电能；其次，通过使用一端可以与该连接器连接的转接头，理论上就可以满足所有终端用电设备的充电需求；这种灵活的设计不仅仅给用户带来使用上的极大的方便性——出差或者旅游时只需要携带一个电源即可，而且给生产厂家带来了极大的好处——生产标准输出电缆和各种转接头即可，而这些转接头的变化并不影响整个产品的装配。

图1中的转接头是一个可以与低压连接线03的远离欧标插头式外壳01的那端连接的部件，这是为了适应不同终端用电设备的不同用电接口而提出的一种新颖的设计思路。

图2为欧标插头式外壳01的内部的筋、凹槽以及支撑柱的设计示意图，其为整个欧标插头式外壳01的一个半边05的一种首选实施方式的设计，在一个完整的欧标插头式电源外壳01的设计需要两个这样的半边来组成整个外壳01，另一个半边外形与图2中半边05对称，但是内部凹槽06以及筋07～11的位置以及宽度、长度均会有所不同；为了满足强度要求，该欧标插头式外壳01材料绝大部分地方厚度不会薄于0.8mm(只有局部可能会薄于0.8mm)；实际上外壳01的厚度大部分地方为1.2mm，仅仅开凹槽06、折弯处等地方不是1.2mm厚；且为了尽可能加大外壳01内部空间，外壳材料厚度不会超过2mm。

图2中欧标插头式外壳01的凹槽06为的一个首选实施方案，该凹槽06是本发明的一个关键特征之一，留有该凹槽06的目的在于能把本发明的制成板(即印刷电路板)置于欧标插头式外壳01内部；为了满足欧标插头的尺寸标准，欧标插头式外壳01的外部尺寸必须满足欧标插头尺寸标准的最大尺寸要求，加之为了保证外壳01的机械强度，外壳01必须达到一定的厚度要求，这样必然会导致内部空间的减小，本发明在设计器件时有些器件不可能无限制的小，这样就会带来由于某些器件太高导致设计的制成板无法置入欧标插头式外壳01内部，本发明的这个外壳01的首先实现方案既采取把外壳01的一个局部挖掉一点，使该处变薄，从而达到可以方便的把本发明的制成板置于欧标插头式外壳01内部；凹槽06在这个首选的实现方案中用于解决高频功率变压器的空间问题；在本发明的欧标插头式外壳01的另一半边05上亦有相似的凹槽06，以解决制成板另一面较高的器件的空间问题；由于开了这些凹槽06，本发明的欧标插头式外壳01的最薄处大约为0.6mm。

图2中包括欧标插头式外壳01内部的筋07，该筋07与外壳01的另一半边05配合起到固定输入部件的目的；见图4中本发明的一种符合某一地区插头标准的输入部件的首选实施方案，装配时，图4中的输入部件的塑胶体部分中间的突起的平台镶嵌与图2中的凹槽06外测的沟道中，上、下两部分外壳01合起来之后即可以固定输入部件。

图2中包括欧标插头式外壳01内部的筋08，该筋08厚度大约0.6mm，用于配合PCB上的开槽以解决安规问题；这是本发明解决安规问题的关键的首选实施方案之一。

图2中包括欧标插头式外壳01内部的筋09，该筋09厚度大约1.2mm，用于配合PCB上隔离带的布置，以解决本发明的制成板上的隔离带两侧的器件的安规问题；这也是本发明解决安规问题的关键的首选实施方案之一。

图2中还包括欧标插头式外壳01内部的筋10，此处的筋10主要起到加固欧标插头式外壳01的机械强度的作用。

图2中还包括欧标插头式外壳01内部的筋11，此处的筋11起到固定低压连接线03的左右。

图2中还包括本发明的一个首选方案中为了加强外壳01的强度而增加的支撑柱88；该支撑柱88从外壳01的某一面输出，装配后穿过PCB上预留的开孔，与外壳01的另一半边05接触，起到支撑作用以加固外壳01。

图3说明了本发明的一个低压连接线的首选实施方案以及适应不同用电终端设备的用电接口的转接头的设计示意；该低压连接线包括导线内芯12、格状电缆护套13、双芯带护套的导线14、连接器15以及磁环20共五个部分组成了本发明的首选的低压连接线的设计；导线内芯12组装后在欧标插头式外壳01的内部，用于焊接在PCB上；格状电缆护套13部分组装后卡在图2中的筋11部位，可以起到保护电缆的作用；磁环20为一个抑制EMI的镍芯磁环，此磁环20作为解决本发明的产品的EMI问题的辅助手段使用，磁环20的位置在低压连接线上靠近格状电缆护套13的那端，也可能在电缆的其他位置；连接器15用于与终端用户设备的用电端口连接，给用电设备提供高品质电能；图3中的连接器15的优选实施方式是设计成与目前某种大量使用的终端设备的用电端口配合，如合Nokia手机的充电端口配合，这样在某些时候可以省掉转接头带来的不便。

图3中的电能转接头16、17、18、19四个部分均为本发明的首选实施方式；转接头16可以用于辅助低压连接线使之适合用电端口更为小巧的用电设备；转接头17可以用于辅助低压连接线使之适合用电端口较大的用电设备；转接头18以及转接头19可以用于辅助低压连接线使之适合用电端口比较复杂的用电设备。

图4说明了本发明中可变的输入部件的几种首选的实施方案以及与PCB的连接的几种首选实施方式。

图4-1中的金属插销23用于取电，在本发明的输入部件的首选实施方案中，该金属插销23的形状以及尺寸应该和目标市场地区的插头标准一致，图4-1中的仅仅列举了一种常用的地区标准作为示意；图4-1中的塑胶体22起一定固定作用；图4-1中的弹片21和制成板实现电连接。

图4-2中的24部件表示PCB，用输入部件上的弹片21压在PCB24的某一面上的预先设计好的金属化焊盘上。

图4-3中则用输入部件上的弹片21压在PCB侧面的预先设计好的金属化焊盘上。

图4-4说明了输入部件电信号引出的又一种首选实施方案——使用从塑胶体22中引出的与取电的金属插销23已经连接的呈L形状的易焊接的针25。

图4-5说明了输入部件电信号引出的又一种首选实施方案——使用从塑胶体22中引出的与取电的金属插销23已经连接的带漆皮的导电软线26。

图4-6说明了输入部件电信号引出的又一种首选实施方案——使用从塑胶体22中引出的与取电的金属插销23已经连接且垂直塑胶体22引出面的有一定硬度的针27。

图4-7说明了图4-4和图4-5两种首选的实施方案的输入部件与PCB24的连接方式——把从输入部件中引出的导电针25或者导线26插入PCB24预先设计好的金属化孔中；如果空间容许，可以把输入部件和PCB24一起过波峰焊，否则，可以采取手工焊接。

图4-8说明了图4-6描述的一种首选的实施方案的输入部件与PCB24的连接方式——把从输入部件中引出的有一定硬度的导电针27直接插入PCB24预先焊接好的插座中。

图5是本发明插头式电源装置一实施例中的电路原理图，90V～240V的50Hz左右的交流电压经过电阻式的保险FR1限流，经整流桥BD1整流以及C1、L1以及C2组成的滤波器滤波后得到纹波较小的直流电压，该直流电压经PWM控制器以及开关器件U1控制后在变压器T1的原边绕组产生周期性的脉动电压，该脉动电压经反激式的功率变压器传到副边，经过功率二极管D2、C6整流得到纹波较小的直流电压，该电压最后经过L2、C7、C9组成的滤波网络进一步滤波得到质量很高的直流电压输出给用户使用；光藕U2以及它的一些外围电路构成了高质量的反馈控制系统，这这反馈输出电压的方法远远优于普通的使用稳压二极管来反馈输出电压的措施，这为本发明输出高品质的直流电压提供了可能。

图5中的C1、L1和C2组成的滤波网络、C6、L2和C7、C9组成的滤波网络、电容C5等，均为抑制本发明的产品的EMI并使之通过国际的EMI标准，如EN55022 CLASS B等，起到了很好的作用。

图5中的FR1是一个功率电阻，该电阻阻值在1欧～100欧之间，在电源上电启动时，FR1起到限值冲击电流的作用，减少本发明的产品启动过程中对交流电网的冲击；在本产品的电源正常工作时，如果出现内部短路等故障，FR1会很快烧断，起到类似保险的作用，很好地保证了其他用电设备的安全使用；因此，FR1是解决安规问题，提高本发明的产品的安全性的主要保证措施。

本发明的一实施例的电路参数的例子如下：

一个电阻式的保险FR1，1W/10欧姆，由陕西华星公司提供；

一个输入整流桥BD1，0.5A/600V，由RECTRON公司提供；

一个抑制噪声的电感器L1，1mH±20％，由海光公司提供；

一个高频电容器C1，0.1U/630V，由EPCOS公司提供；

一个高频低阻抗长寿命的电解电容C2，6.8U/400V，由NCC公司提供；

一个高频电容器C3，102/1KV，由EPCOS公司提供；

一个高频电容器C4，104/50V，由EPCOS公司提供；

一个安规的电容器C5，222/X1Y1，由EPCOS公司提供；

一个高频低阻抗长寿命的电解电容C6，470/6.3V，由NCC公司提供；

一个高频低阻抗长寿命的电解电容C7，330U/10V，由NCC公司提供；

一个高频电容器C8，104/50V，由EPCOS公司提供；

一个高频电容器C9，104/50V，由EPCOS公司提供；

一个专用的TOPSWITCH的控制器U1，TNY266，由PI公司提供；

一个光电耦合器U2，PC817，由NEC公司提供；

一个电压基准器U3，TL431，由Onsemi公司提供；

一个电阻器R1，150K，由陕西华星公司提供；

一个电阻器R2，20K，由陕西华星公司提供；

一个电阻器R3，10，由陕西华星公司提供；

一个电阻器R4，750，由陕西华星公司提供；

一个电阻器R5，3.6K，由陕西华星公司提供；

一个电阻器R6，3.3K，由陕西华星公司提供；

一个电阻器R7，150K，由陕西华星公司提供；

一个高频变压器T1，使用EE10磁芯，由深圳海光公司提供；

一个快恢复的二极管D1，FR107，由RECTRON公司提供；

一个肖特基的二极管D2，FR360，由RECTRON公司提供；

一个抑制噪声的电感器L2，5uH±20％，由深圳海光公司提供；

本发明的主要的一个特征在于，为了配合把满足性能等各方面要求的制成板置于欧标插头式外壳01内部，所有选用的器件安装在PCB上之后的必须又一个方向的投影宽度小于14.5mm，即电容的直径或者高度必须小于14.5mm，变压器的高度必须小于14.5mm等等。

具体而言，一些如容量较大的器件(如副边的6.3V/1000uF)以及耐压较高(如原边的450V/6.8uF)的电解电容会倒下安装，不会立装(使用贴片电解电容可以垂直PCB安装，但是成本会增加很多)，即刷电路板上容量较大或耐压较高的的电解电容的轴线平行于印刷电路板面；PCB没有很高的器件(如大电解电容或者变压器)的那一面(一般为波峰焊接面)不会有高于2mm的器件；变压器选用高度小于14.5mm的；电解电容直径一定选小于14.5mm的；其他选用的器件一定可以保证安装后垂直PCB高度小于14.5mm；贴片器件占器件总数的比例大于等于30％。会采用立体布局(从垂直PCB表面的方向看PCB，有的器件下面还有器件)；PCB的两面均会有器件。为了满足要求的性能，使用Top switch或其他专用集成电路(如TNY266等)，不会使用3844等通用PWM控制IC来设计。在满足性能要求的前提下，为了尽可能减少制成板上器件的数目，开关电路拓扑一定会选择单端反激式开关功率变换拓扑。

图6说明了本发明的置于欧标插头式外壳内部的PCB的首选实施方案以及一些必备的特征。其中外框34是最小PCB单元的外形，外框34内部在PCB上设有开槽28～33，开槽28～33优选的宽度为1mm。所述开槽28、29的右侧与PCB外框34包围的部分为最终制成板的外形；在生产完成后拆分出的最小PCB外框34的基础上去掉开槽28、29左侧的一小块空白的PCB后剩下的部分才是最终需要置于欧标插头式外壳01内部的制成板，且设有开关模式电源电路的印刷电路板沿着大体垂直于欧标插头式外壳01前端壁面的方向定位；本发明为了解决欧标插头式外壳内部空间最大利用的问题的首选实施方案在于使制成板的外形很好地吻合欧标插头式外壳的内部空间——见图6中开槽28、29右侧与PCB外框34包围的部分的形状。

PCB的最小单元设计成长方形的，见图6中的PCB外框34，在于更好地解决实际生产中最小PCB单元尺寸太小，便于拼板而选择的本发明的首选的PCB设计外形之一；大规模生产要求PCB的尺寸必须有任意一个边大于50mm，显然，本发明的产品的PCB尺寸太小，无法满足整个要求，为了解决这个问题，最小PCB单元就必须拼板来满足生产要求；把最小的PCB单元的外形设计成图6中的PCB外框34所示的长方形，可以使拼板更加容易以及拼板后的整体PCB强度更高，这是本发明的这个首选实施方案的突出优点。

图6中的其余开槽30～33均是为了解决安规问题而设计的，由于空间狭小，加之本发明的产品涉及交流电网的危险电压与低压输出的安全特低电压之间的很高的安规要求，安规问题就需要采取与众不同的组合措施来解决，PCB开槽30～33是解决安规问题的组合措施之一，也是本发明的关键特征之一。

此外，本发明的PCB设计的首选实施方案还包含PCB的厚度为0.6mm到1.2mm；由于空间极为紧张，PCB不能太厚，但是为了保持一定的强度，PCB又不能太薄，权衡这两个发明方面的需求，确定本发明的产品的PCB首选的设计厚度在0.6mm到1.2mm之间，不会超过2mm；且PCB外形形状以及尺寸均很好的吻合外壳01的内部空间。

图7说明了为了解决变压器安规问题，本发明提出的一种首选的变压器绕制工艺实施方案以及该工艺在本发明的产品中的具体的操作流程。

图7中的绝缘胶带35、37、41三个部分均满足一定绝缘要求，只是宽度和层数会有所不同；图7中的漆包线36满足本发明的产品的电流密度；图7中所示的黑色的“H”形框表示本发明的产品选用的变压器的骨架38；图7中还包括本发明的产品的变压器的第一个绕组39和第二绕组40；图7-7中的标号“S”表示反包的绝缘胶带反包的深度；从图7-1至图7-8所有八个图中，描述具体绕制工艺时仅仅示意了骨架38的上半侧的绕制情况，下半部分没有描述，但是骨架38的下半侧的绕制情况是与上半部分完全对称的，只是没有示意出来而已。

本发明提出的首选的解决变压器安规问题的特殊工艺绕制流程见图7-1到图7-8(以两个绕组为例的绕制流出示意图)，具体说明如下：

图7-1：在骨架38上绕制一定层数的较宽的绝缘胶带35，绝缘胶带35宽度是骨架38绕线宽度、第一绕组39绕线厚度以及反包深度S的总和；绝缘胶带35层数视具体安规要求而定。

图7-2：在图7-1绕制好的宽绝缘胶带35内侧绕制第一绕组39的第一层漆包线36。

图7-3：绕制层间绝缘胶带37，该层间绝缘胶带37的宽度比骨架38的绕线宽度稍微小一点点，确保层间绝缘胶带37基本完全覆盖绕组以及不要有重叠即可。

图7-4：绕制第一绕组39的第二层漆包线。

图7-5：绕制第一绕组39的第二道层间绝缘胶带。

图7-6：绕制第一绕组39的第三层漆包线。

图7-7：图7-1中的宽绝缘胶带35反包；在图7-1到图7-7所示流程中，如果绕组需要绕制的不是3层，则依此类推来确定绕制方法。

图7-8：按照上述图7-1到图7-7相似的绕制方法完成第二绕组40的绕制；由于宽胶带是反包，其有胶的一面是向外的，为了解决该问题，需要在最外侧再绕制一定层数的绝缘胶带；此处最外侧的胶带的层数取决于变压器第二绕组40的宽胶带反包后是否有重合以及重合距离有多少，如果重合距离足够大，则最外侧最多只需要一层胶带，否则须考察具体的安规要求来确定最外侧胶带的层数。

该特殊的绕制工艺在漆包线引出线包时必须套上满足一定要求的套管，该套管必须伸到反包的绝缘胶带处，这样才不至于使一些安规措施失效。

图8所示说明了本发明为了解决最小PCB单元不能满足目前通用的生产流程的要求而采用的本发明的首选的实施方案——将最小PCB单元以某种方式挨个连在一起，中间以“V”形刻槽处理，再加上外框以提高整体PCB的强度。

图8中是最小PCB单元处理完成后在对角留的两个定位孔42和43，用于生产加工过程中辅助设备的定位；图8还包括是在处理完成后在最外侧加的一个工艺边45，用于加固以及过波峰等用途。

Claims (26)

1.一种插头式电源装置，包含有内置开关模式电源电路的外壳，从上述外壳的前端壁垂直伸出的插销，用于与电源配合工作并且从上述外壳的后端伸出低压连接线，其特征在于开关模式电源电路的印刷电路板沿着大体垂直于外壳前端壁面的方向定位，其外壳的前端壁形体大体上相当于并且不超出符合EN 50075号欧洲标准的欧洲插头的前端壁横截面构型。

2.根据权利要求1所述的一种插头式电源装置，其特征在于所述的符合EN 50075号欧洲标准插头的前端壁横截面构型输入部件包括金属插销和外壳的前端壁，并形成一个可以更换的整体。

3.根据权利要求1或2所述的一种插头式电源装置，其特征在于所述的连接线与一个标准接口固定连接通过各种转接头与用电设备接口。

4.根据权利要求1或2所述的一种插头式电源装置，其特征在于所述的外壳内表面有凹坑，外壳内表面局部会薄于外壳整体。

5.根据权利要求4所述的一种插头式电源装置，其特征在于所述的外壳材料厚度不会超过2mm。

6.根据权利要求5所述的一种插头式电源装置，其特征在于所述的外壳出于固定输出线、满足安规要求、加固外壳等目的，外壳内表面设置有筋。

7.根据权利要求6所述的一种插头式电源装置，其特征在于所述的外壳内设置有支撑柱。

8.根据权利要求1所述的一种插头式电源装置，其特征在于所述的印刷电路板外形形状以及尺寸均很好的吻合外壳的内部空间。

9.根据权利要求8所述的一种插头式电源装置，其特征在于所述的印刷电路板厚度一般为0.8mm，不会超过2mm。

10.根据权利要求9所述的一种插头式电源装置，其特征在于所述的印刷电路板上选用的器件安装后垂直印刷电路板高度小于14.5mm。

11.根据权利要求10所述的一种插头式电源装置，其特征在于所述的印刷电路板正反面均会安装器件。

12.根据权利要求11所述的一种插头式电源装置，其特征在于所述的印刷电路板其中一面不会有高于2mm的器件。

13.根据权利要求12所述的一种插头式电源装置，其特征在于所述的印刷电路板采用立体布局，有的器件下面还设置有其它器件。

14.根据权利要求13所述的一种插头式电源装置，其特征在于所述的印刷电路板上容量较大的电解电容的轴线平行于印刷电路板面。

15.根据权利要求13所述的一种插头式电源装置，其特征在于所述的印刷电路板上耐压较高的电解电容的轴线平行于印刷电路板面。

16.根据权利要求13所述的一种插头式电源装置，其特征在于所述的印刷电路板上变压器选用安装后垂直印刷电路板的高度小于14.5mm；电解电容直径一定选小于14.5mm。

17.根据权利要求16所述的一种插头式电源装置，其特征在于所述的变压器绕组可使用比骨架的绕线距离更宽的绝缘且安规的胶带反包该绕组。

18.根据权利要求17所述的一种插头式电源装置，其特征在于所述的变压器骨架上绕制一定层数的较宽的绝缘胶带，胶带宽度是骨架绕线宽度、本绕组绕线厚度以及反包深度的总和。

19.根据权利要求18所述的一种插头式电源装置，其特征在于所述的变压器的宽胶带内侧绕制漆包线。

20.根据权利要求19所述的一种插头式电源装置，其特征在于所述的变压器绕制其他层间绝缘胶带的宽度比骨架的绕线宽度稍微小。

21.根据权利要求20所述的一种插头式电源装置，其特征在于所述的变压器在漆包线引出线包时必须套上满足一定要求的套管，该套管必须伸到反包的绝缘胶带处。

22.根据权利要求9所述的一种插头式电源装置，其特征在于所述的印刷电路板对大电流网络尽量使用更宽的铜皮，对发热较为严重的器件采用加大其引脚的铜皮.

23.根据权利要求22所述的一种插头式电源装置，其特征在于所述的印刷电路板上需散热的器件表面由导热胶粘上金属片。

24.根据权利要求23所述的一种插头式电源装置，其特征在于所述的印刷电路板于危险电压侧与安全特低电压侧之间设立安全隔离带。

25.根据权利要求24所述的一种插头式电源装置，其特征在于所述的印刷电路板上开槽。

26.根据权利要求25所述的一种插头式电源装置，其特征在于外壳上有插入所述的印刷电路板开槽的筋，用以隔离两侧印刷电路的铜皮。

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