CN211352620U - 功率变换器的布局结构 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种功率变换器的布局结构，包括散热基板、电路板、磁性元件和电子器件。散热基板设置于电路板的第一侧。磁性元件设置于电路板的第二侧。磁性元件包括磁芯和缠绕于磁芯的绕组。绕组通过连接引脚与电路板电连接。电子器件与电路板电连接。电子器件设置于磁性元件和电路板之间，且电子器件与磁芯在电路板的垂直投影至少部分重叠。本申请通过将电子器件设置于磁性元件和电路板之间，且电子器件在所述电路板的垂直投影与所述磁性元件在所述电路板的垂直投影至少部分重叠，并与设置于所述电路板远离所述电子器件一侧的所述散热基板配合，不仅能够减小主功率回路的路径，降低外界因素的干扰，还能够缩小电路板的平面面积，节约成本。

Description

功率变换器的布局结构

技术领域

本申请涉及电力电子设备技术领域，特别是涉及功率变换器的布局结构。

背景技术

在电力电子设备中，尤其是在功率变换器中，减小主功率回路是减小寄生参数，实现功率变换器高频高效的必要手段。而在板冷散热电源中，因其受散热方式的限制，磁件(即磁性元件)和功率器件均需排布于主板上，但这样的布局方式并不利于主功率回路的优化，主要体现为磁件的飞线绕到磁芯外侧并下PIN(引脚)至PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)，功率器件一般会在磁件外围靠近磁件飞线PIN脚摆放。当功率器件较多时，由于排布在磁件外围，主功率回路会变得不理想。

因此，如何优化磁件与功率器件的组合，减小主功率回路，提高功率密度是亟待解决的问题。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有功率变换器中，因功率器件布局在磁件外围靠近磁件飞线PIN处，导致主功率回路路径过长，PCB板过大的问题，提供一种功率变换器的布局结构。

一种功率变换器的布局结构，包括：

散热基板；

电路板，所述散热基板设置于所述电路板的第一侧；

磁性元件，设置于所述电路板的第二侧，包括磁芯和缠绕于所述磁芯的绕组，所述绕组通过连接引脚与所述电路板电连接；以及

电子器件，与所述电路板电连接，并设置于所述磁性元件和所述电路板之间，且所述电子器件与所述磁芯在所述电路板的垂直投影至少部分重叠。

在其中一个实施例中，所述功率变换器的布局结构还包括：

支撑部件，所述磁性元件通过所述支撑部件固定于所述电路板的第二侧，且所述磁性元件与所述电路板之间形成容纳至少部分所述电子器件本体的空间。

在其中一个实施例中，所述磁芯面向所述电路板的一侧开设有第一凹槽，所述第一凹槽用于容纳至少部分所述电子器件本体。

在其中一个实施例中，所述电子器件为多个，且多个所述电子器件设置于所述连接引脚的四周。

在其中一个实施例中，所述连接引脚设置于所述磁芯靠近所述绕组的一侧，或者所述连接引脚设置于所述磁芯远离所述绕组的一侧。

在其中一个实施例中，部分所述电子器件设置于所述电路板的第一侧，与所述磁芯在所述电路板的垂直投影至少部分重叠。

在其中一个实施例中，所述电路板面向所述绕组的一侧开设有第二凹槽，所述第二凹槽用于容纳至少部分所述绕组本体。

在其中一个实施例中，所述电子器件设置于所述磁芯的至少一侧边。

在其中一个实施例中，所述电子器件为贴片式器件。

在其中一个实施例中，所述电子器件为贴片式功率开关管器件。

在其中一个实施例中，所述电路板与所述散热基板之间设置有导热层。

在其中一个实施例中，散热路径为从所述电子器件、所述电路板、所述导热层到所述散热基板。

与现有技术相比，上述功率变换器的布局结构，通过将所述电子器件设置于所述磁性元件和所述电路板之间，且所述电子器件在所述电路板的垂直投影与所述磁性元件在所述电路板的垂直投影至少部分重叠，并与设置于所述电路板远离所述电子器件一侧的所述散热基板配合，不仅能够减小主功率回路的路径，降低外界因素的干扰，还能够缩小电路板的平面面积，节约成本。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的功率变换器的布局结构的结构示意图一；

图2为本申请一实施例提供的功率变换器的布局结构的结构示意图二；

图3为本申请一实施例提供的功率变换器的布局结构的结构示意图三；

图4为本申请另一实施例提供的功率变换器的布局结构的结构示意图一；

图5为本申请另一实施例提供的功率变换器的布局结构的结构示意图二；

图6为本申请一实施例提供的功率变换器的布局结构的结构示意图四。

10 功率变换器的布局结构

100 散热基板

200 电路板

300 磁性元件

310 磁芯

311 第一凹槽

320 绕组

330 连接引脚

400 电子器件

500 支撑部件

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/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。

请参见图1和图2，本申请一实施例提供一种功率变换器的布局结构10，包括：散热基板100、电路板200、磁性元件300以及电子器件400。所述散热基板100设置于所述电路板200的第一侧。所述磁性元件300设置于所述电路板200的第二侧。所述磁性元件300包括磁芯310和缠绕于所述磁芯310的绕组320。所述绕组320通过连接引脚330与所述电路板200电连接。所述电子器件400与所述电路板200电连接。所述电子器件400设置于所述磁性元件300和所述电路板200之间，且所述电子器件400与所述磁芯310在所述电路板200的垂直投影至少部分重叠。

可以理解，所述散热基板100设置于所述电路板200的第一侧的方式不限，只要所述散热基板100能够对所述电路板200进行散热即可。在一个实施例中，所述散热基板100与所述电路板200之间可贴合设置。具体的，所述散热基板100与所述电路板200之间可设置导热胶更好的进行散热。在一个实施例中，所述散热基板100与所述电路板200之间也可通过卡扣、螺丝等固定。

在一个实施例中，所述电路板200设置于所述散热基板100和所述磁性元件300之间。可以理解，所述磁性元件300设置于所述电路板200的第二侧的方式不限，只要保证所述磁性元件300固定于所述电路板200的第二侧，并与所述电路板200电连接即可。在一个实施例中，所述磁性元件300可直接与所述电路板200贴合设置。在一个实施例中，所述电路板200可以是PCB板(Printed Circuit Board，印制电路板)。

在一个实施例中，所述磁性元件300也可通过基座与所述电路板200固定。具体的，所述基座可以是工字型支撑基座，也可以是其它形状的基座，如长方体形支撑基座等。通过所述基座可抬高所述磁性元件300与所述电路板200之间的距离形成间隙，以便于将所述电子器件400设置于所述磁性元件300与所述电路板200之间，从而缩小所述电路板200的平面面积，节约成本。

在一个实施例中，所述磁性元件300可以是变压器。在一个实施例中，所述磁性元件300也可以是其它磁性元件，只要该磁性元件包括所述磁芯310和缠绕于所述磁芯310的绕组320即可。在一个实施例中，所述绕组320通过连接引脚330与所述电路板200电连接。具体的，所述连接引脚330可设置于所述磁芯310远离所述绕组320的一侧。即所述连接引脚330设置于所述磁芯310的外侧(如图1所示)。此时当所述电子器件400为多个时，可将多个所述电子器件400围绕所述连接引脚330设置，即可将所述电子器件400设置于所述连接引脚330的四周，从而可减小主功率回路的路径，降低外界因素的干扰。

在一个实施例中，所述连接引脚330也可设置于所述磁芯310靠近所述绕组320的一侧。即所述连接引脚330设置于所述磁芯310的内侧(如图3所示)。此时当所述电子器件400为多个时，可将多个所述电子器件400分别设置在所述电路板200的两侧(即将部分所述电子器件400设置于所述电路板200的第一侧，将另一部分所述电子器件400设置于所述电路板200的第二侧)，并同时围绕所述连接引脚330设置。从而可减小主功率回路的路径，降低外界因素的干扰。

在一个实施例中，所述电子器件400可直接通过PIN脚与所述电路板200电连接。在一个实施例中，所述电子器件400可为贴片式器件。具体的，所述电子器件400可为贴片式功率开关管器件。从而便于将所述电子器件400安装于所述磁性元件300和所述电路板200之间，并且功率开关管器件围绕绕组的连接引脚330排布，进而减小回路阻抗。在一个实施例中，所述电子器件400的数量不限，可以是一个也可以是多个，只要使得所述电子器件400与所述磁芯310在所述电路板200的垂直投影至少部分重叠即可。

在一个实施例中，所述电子器件400与所述磁芯310在所述电路板200的垂直投影至少部分重叠是指：所述电子器件400与所述磁芯310在所述电路板200的垂直投影可完全重叠，即所述电子器件400设置于所述磁性元件300的正下方。所述电子器件400与所述磁芯310在所述电路板200的垂直投影也可部分重叠，即只有部分所述电子器件400的本体设置于所述磁性元件300的正下方。通过这种设置方式可节省所述磁芯310外围的所述电路板200面积，从而缩小所述电路板200的平面面积，节约成本，提高所述功率变换器的功率密度。

本实施例中，通过将所述电子器件400设置于所述磁性元件300和所述电路板200之间，且所述电子器件400在所述电路板200的垂直投影与所述磁性元件300在所述电路板200的垂直投影至少部分重叠，并与设置于所述电路板200远离所述电子器件400一侧的所述散热基板100配合，不仅能够减小主功率回路的路径，降低外界因素的干扰，还能够缩小所述电路板200的平面面积，节约成本。

在一个实施例中，所述功率变换器的布局结构10还包括：支撑部件500。所述磁性元件300通过所述支撑部件500固定于所述电路板200的第二侧，且所述磁性元件300与所述电路板200之间形成容纳至少部分所述电子器件400本体的空间。

在一个实施例中，所述支撑部件500的形状不限，只要通过所述支撑部件500能够将所述磁性元件300与所述电路板200之间形成容纳至少部分所述电子器件400本体的空间即可。在一个实施例中，所述支撑部件500可以是工字型支撑基座，也可以是其它形状的支撑物，如长方体形支撑物等。通过所述支撑部件500可抬高所述磁性元件300与所述电路板200之间的距离形成间隙，以便于将所述电子器件400设置于所述磁性元件300与所述电路板200之间，从而缩小所述电路板200的平面面积，节约成本。

请参见图4和图5，在一个实施例中，所述磁芯310面向所述电路板200的一侧开设有第一凹槽311。所述第一凹槽311用于容纳至少部分所述电子器件400本体。在一个实施例中，在所述连接引脚330设置于所述磁芯310的外侧时(如图4所示)，所述磁芯310可直接与所述电路板200贴合设置，即所述磁芯310与所述电路板200之间不需要设置所述支撑部件500。也就是说，只需通过所述第一凹槽311即可容纳至少部分所述电子器件400本体，从而将所述电子器件400设置于所述磁性元件300与所述电路板200之间，减小主功率回路，缩小所述电路板200的平面面积，节约成本。同样的，在所述连接引脚330设置于所述磁芯310的内侧时(如图5所示)，亦可实现上述功能。

在一个实施例中，所述电路板200面向所述绕组320的一侧开设有第二凹槽，所述第二凹槽用于容纳至少部分所述绕组320本体。在一个实施例中，通过所述第二凹槽容纳至少部分所述绕组320本体，从而缩短所述绕组320与所述散热基板100之间的距离，使得所述散热基板100能够更好的对所述绕组320本体进行散热。在一个实施例中，所述功率变换器的布局结构10的散热路径可为从所述绕组320本体、所述电路板200到所述散热基板100。

在一个实施例中，所述电子器件400设置于所述磁芯310的至少一侧边。具体的，所述电子器件400可设置于所述磁芯310的一侧边。所述电子器件400也可设置于所述磁芯310的多个侧边。例如，可将所述电子器件400设置在所述磁芯310的相邻侧边(如图6所示)。也可将所述电子器件400设置在所述磁芯310相对的侧边。需要说明的是，本实用新型对磁芯的形状不做限定，例如可以为EE磁芯，EI磁芯，UI磁芯等等形状。

在一个实施例中，所述电路板200与所述散热基板100之间设置有导热层。通过所述导热层能够将所述电路板200上产生的热量快速传递给所述散热基板100，从而实现散热功能。在一个实施例中，所述功率变换器的布局结构10的散热路径可为从所述电子器件400、所述电路板200、所述导热层至所述散热基板100。

综上所述，本申请通过将所述电子器件400设置于所述磁性元件300和所述电路板200之间，且所述电子器件400在所述电路板200的垂直投影与所述磁性元件300在所述电路板200的垂直投影至少部分重叠，并与设置于所述电路板200远离所述电子器件400一侧的所述散热基板100配合，不仅能够减小主功率回路的路径，降低外界因素的干扰，还能够缩小所述电路板200的平面面积，节约成本，提高功率变换器的功率密度。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种功率变换器的布局结构，其特征在于，包括：

散热基板(100)；

电路板(200)，所述散热基板(100)设置于所述电路板(200)的第一侧；

磁性元件(300)，设置于所述电路板(200)的第二侧，包括磁芯(310)和缠绕于所述磁芯(310)的绕组(320)，所述绕组(320)通过连接引脚(330)与所述电路板(200)电连接；以及

电子器件(400)，与所述电路板(200)电连接，并设置于所述磁性元件(300)和所述电路板(200)之间，且所述电子器件(400)与所述磁芯(310)在所述电路板(200)的垂直投影至少部分重叠。

2.如权利要求1所述的功率变换器的布局结构，其特征在于，还包括：

支撑部件(500)，所述磁性元件(300)通过所述支撑部件(500)固定于所述电路板(200)的第二侧，且所述磁性元件(300)与所述电路板(200)之间形成容纳至少部分所述电子器件(400)本体的空间。

3.如权利要求1所述的功率变换器的布局结构，其特征在于，所述磁芯(310)面向所述电路板(200)的一侧开设有第一凹槽(311)，所述第一凹槽(311)用于容纳至少部分所述电子器件(400)本体。

4.如权利要求2或3所述的功率变换器的布局结构，其特征在于，所述电子器件(400)为多个，且多个所述电子器件(400)设置于所述连接引脚(330)的四周。

5.如权利要求4所述的功率变换器的布局结构，其特征在于，所述连接引脚(330)设置于所述磁芯(310)靠近所述绕组(320)的一侧，或者所述连接引脚(330)设置于所述磁芯(310)远离所述绕组(320)的一侧。

6.如权利要求5所述的功率变换器的布局结构，其特征在于，部分所述电子器件(400)设置于所述电路板(200)的第一侧，且与所述磁芯(310)在所述电路板(200)的垂直投影至少部分重叠。

7.如权利要求3所述的功率变换器的布局结构，其特征在于，所述电路板(200)面向所述绕组(320)的一侧开设有第二凹槽，所述第二凹槽用于容纳至少部分所述绕组(320)本体。

8.如权利要求2或3所述的功率变换器的布局结构，其特征在于，所述电子器件(400)设置于所述磁芯(310)的至少一侧边。

9.如权利要求1-3、7任一项所述的功率变换器的布局结构，其特征在于，所述电子器件(400)为贴片式器件。

10.如权利要求9所述的功率变换器的布局结构，其特征在于，所述电子器件(400)为贴片式功率开关管器件。

11.如权利要求1所述的功率变换器的布局结构，其特征在于，所述电路板(200)与所述散热基板(100)之间设置有导热层。

12.如权利要求11所述的功率变换器的布局结构，其特征在于，散热路径为从所述电子器件(400)、所述电路板(200)、所述导热层到所述散热基板(100)。

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