CN204179927U - 一种直流-直流变换器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种直流-直流变换器，包括逻辑电路模块、驱动电路模块、高压滤波器模块、转换电路模块、变压器模块、整流电路模块和低压滤波器模块，其特征在于：全部所述模块通过表面封装工艺和/或选择性焊接被组装在同一印刷电路板上以构成一印刷电路板组件，其中各所述模块经由所述印刷电路板上的迹线相互连接。从而简化了直流-直流变换器的结构、缩小了其体积，降低了其成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及直流-直流(DCDC)变换器，具体地，涉及车载的高压直流-低压直流(HV DC-LV DC)变换器。
背景技术
直流-直流(DCDC)变换器是电动汽车动力系统中的一个重要组成部分，用于将高压直流(HV DC)转换成低压直流(LV DC)。现有技术中的DCDC变换器中的电路部分通常包括有七个模块：逻辑电路模块、驱动电路模块、高压滤波器模块、转换电路模块、变压器模块、整流电路模块和低压滤波器模块。
现有技术的DCDC变换器中，大部分的模块是相互分开设置且相互连接、例如变压器模块通常是独立的部件，其通过复杂的绝缘方案，将初级线圈、次级线圈以及铁氧体磁芯组合而成，然后通过螺丝连接或锡焊或其它处理与其它模块相连接。由于要传送高安培电流，整流电路模块和低压滤波器模块也与其它模块分开设置，使用汇流排技术、DBC技术等来来处理高安培电流。驱动电路模块和逻辑电路模块通过使用印刷电路板(PCB)技术来实现，且需连接至转换电路模块和整流电路模块。总而言之，现有技术的DCDC变换器中的所有的模块通过复杂的组装和连接技术被连接在一起，使得DCDC变换器的结构复杂、成本昂贵。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型的发明目的在于提供一种直流-直流(DCDC)变换器，相比于现有技术的直流-直流(DCDC)变换器而言，简化了结构，缩小了体积，降低了成本。
根据本实用新型的一方面，提供了一种直流-直流(DCDC)变换器，包括逻辑电路模块、驱动电路模块、高压滤波器模块、转换电路模块、变压器模块、整流电路模块和低压滤波器模块，其特征在于：全部所述模块通过表面封装工艺(SMT)和/或选择性焊接被组装在同一印刷电路板(PCB上)以构成一印刷电路板组件(PCBA)，其中，各所述模块经由所述PCB上的迹线相互连接。
较佳地，所述印刷电路板采用厚铜印刷电路板。
较佳地，所述逻辑电路模块采用SMT部件。
较佳地，所述驱动电路模块采用SMT部件。
较佳地，所述高压滤波器模块采用SMT封装和/或穿孔(TH)焊接封装。
较佳地，所述转换电路模块采用SMT封装和/或穿孔(TH)焊接封装。
较佳地，在所述变压器模块中，初级线圈和次级线圈被集成在所述PCBA的PCB铜层中，仅有铁氧体磁芯被分开设置。
较佳地，所述整流电路模块采用SMT封装和/或穿孔(TH)焊接封装。
较佳地，所述低压滤波器模块中的电容器采用SMT封装，其中高安培电流迹线被集成在所述PCBA的PCB铜层中，仅有扼流圈被分开设置。
较佳地，针对所述转换电路模块和所述整流电路模块中MOS管工作时产生的热量，所述印刷电路板中包括有嵌入其内的金属件，所述金属件的上端与所述各模块分别焊接连接，其下端与印刷电路板下方的冷却板相接触，用于将所述产生的热量传导至印刷电路板下方的冷却板实现散热。
较佳地，针对印刷电路板中的PCB铜层传导大电流所产生的热量，所述印刷电路板中设置有多个导热通孔，用于将所述产生的热量传导至印刷电路板下方的冷却板实现散热。
较佳地，所述直流-直流变换器是将高压直流转换至低压直流的直流变换器。
较佳地，所述印刷电路板采用六层的厚铜印刷电路板，所述变压器模块中的初级线圈被集成在该六层厚铜印刷电路板中的第一、第二、第五和第六铜层中，及所述变压器模块中的次级线圈被集成在该六层厚铜印刷电路板中的第三和第四铜层中。
根据本实用新型的直流-直流(DCDC)变换器，实现了以下显著的有益技术效果：(1)相比于现有技术中的直流-直流(DCDC)变换器，本实用新型的直流-直流(DCDC)变换器将所有的模块安装在一PCB上，各所述模块经由所述PCB上的迹线相互连接，简化了连接结构，减小了直流-直流变换器的体积，降低了其成本；(2)通过将各线圈和高安培电流迹线集成在所述PCBA的PCB铜层中，简化了单独无源器件(变压器、电感器、扼流圈等)的安装；(3)将用于高安培电流的整流电路和低压滤波器组成在一PCBA中，从而减小了DCDC变换器的体积；(4)通过在印刷电路板中设置导热金属件和导热通孔，有效解决了直流-直流(DCDC)变换器工作中产生的热量的散热问题。
对于本领域技术人员，根据对以下附图和详细描述的研究，本发明的其它特征和优点将变得明显。在此旨在将所有这样的附加特征和优点均包含在本发明的如由权利要求所限定的范围内。
附图说明
参照以下附图，可以更好地理解本发明。附图中的组件并非按比例绘出，重点在于清楚说明本发明的原理。在附图中，同样的附图标记在整个视图中表示对应的部件。
图1为现有技术中的直流-直流(DCDC)变换器的结构方框图。
图2为根据本实用新型的一实施例的直流-直流(DCDC)变换器的结构视图。
图3为图2所示的实施例的直流-直流(DCDC)变换器中的散热结构视图。
具体实施方式
如图1所示，现有技术中的高压直流-低压直流(HV DC-LV DC)变换器中的电路部分2通常包括有七个模块：逻辑电路模块21、驱动电路模块22、高压滤波器模块23、转换电路模块24、变压器模块25、整流电路模块26和低压滤波器模块27。其中逻辑电路模块21通常被连接至车辆的CAN总线1，用于生成控制信号并传送至驱动电路模块22。驱动电路模块22用于提供/保持驱动电流的充电/放电至/自转换电路模块24中的MOS管开关的栅极(G极)和源极(S极)，以根据输入的控制信号来控制所述MOS管开关的打开或关闭。这些MOS管封装通过焊接或压入配合等处理被安装至转换电路模块24。高压滤波器模块23用于稳定高压输入电流，去除电压和电流中的杂波。转换电路模块24用于将高压直流转换成高压交流，通常采用全桥电路实现。变压器模块25用于将高压交流转换成低压交流，由初级线圈、次级线圈以及铁氧体磁芯组合而成。所述变压器模块25的输入端和输出端分别被连接至转换电路模块24和整流电路模块26。整流器模块26用于将低压交流转换成低压直流(高安培电流)，并通过汇流排分别与变压器模块25、低压滤波器模块27和驱动电路模块22相连。整流器模块26中的汇流排用于传输高安培电流，且需要设置有开关以实现整流功能。如图2所示，根据本实用新型的一实施例的直流-直流(DCDC)变换器，包括逻辑电路模块21、驱动电路模块22、高压滤波器模块23、转换电路模块24、变压器模块25、整流电路模块26和低压滤波器模块27，其中全部所述模块通过表面封装工艺(SMT)和/或选择性焊接被组装在一印刷电路板(PCB)3上以构成一印刷电路板组件(PCBA)，各所述模块经由印刷电路板3上的迹线相互连接。
其中，所述印刷电路板3采用六层的厚铜印刷电路板，当然，根据实际需要，本领域的技术人员可选择采用四层以上的任意层数的厚铜印刷电路板。
其中，所述逻辑电路模块21采用SMT部件。
其中，所述驱动电路模块22采用SMT部件。
其中，所述高压滤波器模块23采用SMT封装和/或TH焊接封装。
其中，所述转换电路模块24采用SMT封装和/或TH焊接封装。
其中，在所述变压器模块25中，初级线圈和次级线圈被集成在所述PCBA的PCB铜层中，仅有铁氧体磁芯被分开设置。具体而言，所述初级线圈被集成在该六层厚铜印刷电路板中的第一、第二、第五和第六铜层中，及所述次级线圈被集成在该六层厚铜印刷电路板中的第三和第四铜层中。当然，根据实际需要，本领域的技术人员可选择任意层数的厚铜印刷电路板，并将初级线圈和次级线圈分别集成在该厚铜印刷电路板中的相应层中。
其中，所述整流电路模块26采用SMT封装和/或TH焊接封装。
其中，所述低压滤波器模块27中的电容器采用SMT封装，其中高安培电流迹线被集成在所述PCBA的PCB铜层中，仅有扼流圈被分开设置。
其中，所述直流-直流变换器是将高压直流转换至低压直流(HVDC-LV DC)的直流变换器。当然，根据实际需要，本领域的技术人员可选择将低压直流转换至高压直流(LV DC-HV DC)的直流变换器。
如图3所示，针对所述转换电路模块24和所述整流电路模块26中MOS管工作时产生的热量，所述印刷电路板3中包括有嵌入其内的金属件(例如圆形铜件)4，所述金属件4的上端与所述各模块焊接连接，其下端与印刷电路板3下方的冷却板5相接触，用于将热量传导至印刷电路板3下方的冷却板5实现散热。
如图3所示，针对印刷电路板3中的铜层传导大电流所产生的热量，所述印刷电路板3中设置有多个导热通孔6，用于将所述产生的热量传导至印刷电路板3下方的冷却板5实现散热。
根据本实用新型的直流-直流(DCDC)变换器，将所有的模块安装在一PCBA中，各所述模块经由所述PCB上的迹线相互连接，简化了连接结构，减小了直流-直流变换器的体积，降低了其成本；通过将各线圈和高安培电流迹线集成在所述PCBA的PCB铜层中，简化了安装；将用于高安培电流的整流电路和低压滤波器组成在一PCBA中，从而减小了DCDC变换器的体积；通过在印刷电路板中设置导热金属件和导热通孔，可有效解决直流-直流(DCDC)变换器工作中产生的热量的散热问题。
在基本不脱离本实用新型的精神和原理的情况下，可以对本实用新型的优选实施例进行多种变形和修改。在此所有的这种变形和修改均旨在包含在本实用新型的如由权利要求所限定的范围内。
Claims (12)
1.一种直流-直流变换器，包括逻辑电路模块、驱动电路模块、高压滤波器模块、转换电路模块、变压器模块、整流电路模块和低压滤波器模块，其特征在于：全部所述模块通过表面封装工艺SM T和/或选择性焊接被组装在同一印刷电路板PCB上以构成一印刷电路板组件PCBA，其中各所述模块经由所述PCB上的迹线相互连接。
2.根据权利要求1所述的直流-直流变换器，其特征在于，所述印刷电路板采用厚铜印刷电路板。
3.根据权利要求1所述的直流-直流变换器，其特征在于，所述逻辑电路模块采用SM T部件。
4.根据权利要求1所述的直流-直流变换器，其特征在于，所述驱动电路模块采用SM T部件。
5.根据权利要求1所述的直流-直流变换器，其特征在于，所述高压滤波器模块和转换电路模块均采用SM T封装和/或穿孔TH焊接封装。
6.根据权利要求1所述的直流-直流变换器，其特征在于，在所述变压器模块中，各线圈被集成在所述PCBA的PCB铜层中，仅有铁氧体磁芯被分开设置。
7.根据权利要求1所述的直流-直流变换器，其特征在于，所述整流电路模块采用SM T封装和/或TH焊接封装。
8.根据权利要求1所述的直流-直流变换器，其特征在于，所述低压滤波器模块中的电容器采用SM T封装，其中高安培电流迹线被集成在所述PCBA的PCB铜层中，仅有扼流圈被分开设置。
9.根据权利要求1所述的直流-直流变换器，其特征在于，所述印刷电路板中包括有嵌入其内的金属件，所述金属件的上端与所述转换电路模块和所述整流电路模块分别焊接连接，其下端与印刷电路板下方的冷却板相接触，用于将所述转换电路模块和所述整流电路模块中MOS管工作时产生的热量传导至印刷电路板下方的冷却板实现散热。
10.根据权利要求1或9所述的直流-直流变换器，其特征在于，所述印刷电路板中设置有多个导热通孔，用于将所述印刷电路板中的铜层传导大电流所产生的热量传导至印刷电路板下方的冷却板实现散热。
11.根据权利要求1－9中任一项所述的直流-直流变换器，其特征在于，所述直流-直流变换器是将高压直流转换至低压直流的直流变换器。
12.根据权利要求2或6所述的直流-直流变换器，其特征在于，所述印刷电路板采用六层的厚铜印刷电路板，所述变压器模块中的初级线圈被集成在该六层厚铜印刷电路板中的第一、第二、第五和第六铜层中，及所述变压器模块中的次级线圈被集成在该六层厚铜印刷电路板中的第三和第四铜层中。
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| CN106374477A (zh) * | 2015-07-23 | 2017-02-01 | 利思电气（上海）有限公司 | 一种微型高压有源滤波装置 |
| CN107017773A (zh) * | 2017-06-09 | 2017-08-04 | 上海逸伏汽车电子科技有限公司 | 车载dc/dc变换器系统 |
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