CN216599414U - 电源模块及电源设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电源技术领域，具体地涉及一种电源模块及电源设备。本实用新型提供的一种电源模块，包括外壳、设置在外壳内的电路板和设置在电路板上的电气部品，电气部品包括磁环电感，磁环电感包括由多个磁环沿轴向叠放形成的磁环组件以及盘绕在磁环组件周壁的线圈，线圈在周向方向上的相邻导线相互隔开。电源模块中的磁环电感通过简单的结构优化，在无需在电源模块中占用大量设置空间的前提下，使磁环电感自身的输出功率显著提高。

Description

电源模块及电源设备

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，具体地涉及一种电源模块及电源设备。

背景技术

磁环电感为一种常见的电气元件，一般由磁环本体和绕于磁环上的线圈两部分组成。一般地，在电源模块中，电磁干扰较为严重，为了抑制电磁干扰，经常使用共模磁环电感，在电源模块使用时，常有较强的交流电流流经，此时磁环电感可以抑制变化的交流电流，使电路中的电流更平滑稳定。

现有技术中，电源模块中的磁环电感一般为标准制式。而磁环电感作为电路中必不可缺的元器件，磁环电感的设计参数需要根据电路的实际状况作出相应的变动。除此之外，也会因为电路模块中的空间大小，也会对磁环电感的大小、外形产生额外的要求。

如图1所示，在电源模块1中，外壳2的底部设置有电路板3，磁环电感4沿径向方向垂直设置于电路板3上。现有的标准规格磁环电感4的功率不足，又因为受到电源模块1的外壳空间尺寸的限制无法采用其他型号磁环。而且现有的磁环电感4即使能够达到电路所要求的输出功率等级，目前的设计方案中磁环电感4沿径向方向垂直设置于电路板3上，不便与散热部件匹配设置，磁环电感4的散热性能也相对较差，不利于电源模块1中的电路稳定工作。

实用新型内容

针对以上问题，本实用新型提供了一种电源模块及电源设备，电源模块中的磁环电感通过简单的结构优化，在无需占用电源模块中大量设置空间的前提下，使磁环电感自身的输出功率显著提高或者降低磁环电感的线圈圈数而提升散热效果。

本实用新型的技术方案中提供的电源模块，包括外壳、设置在外壳内的电路板和设置在电路板上的电气部品，电气部品包括磁环电感，磁环电感包括由多个磁环沿轴向叠放形成的磁环组件以及盘绕在磁环组件周壁的线圈，线圈在周向方向上的相邻导线相互隔开。

根据本实用新型的技术方案，在电源模块中配置空间有限的情况下，通过多个磁环沿轴向叠放，增大磁环电感整体的磁芯有效截面积，从而提高磁环电感的电感值和输出功率。并且磁芯有效截面积增大，能够保证磁环电感的电感值维持在较高水平，相应地所需要的环绕磁芯的线圈匝数会相应地减少，环绕磁芯的线圈不必太过密集，本实用新型的技术方案中，磁环电感通过增大散热面积并且降低线圈匝数而提升散热效果。同时，磁环电感的体积增长量较少，提高了磁环在电源模块中的有效空间占用率，即磁环电感在电源模块中占用的空间没有过多的增长，从而节省电源模块整体的空间成本。

具体地，在实用新型的技术方案中，电源模块中磁环电感的多个磁环是多个同轴叠放的内径和外径均相等的磁环。同轴叠放的结构相对稳定，而且保证多个磁环的内径和外径相等，使得各个方向上磁芯有效截面积和磁芯窗口面积大小均匀，也方便线圈均匀环绕磁芯。

在实用新型的技术方案中，磁环电感中磁环的横截面为圆环，由于圆环各个方向上的径向尺寸均是相等的，能够进一步地保证磁环电感在各个方向上磁芯有效截面积和磁芯窗口面积大小均匀，进而使其输出更加稳定。

优选地，在本实用新型的技术方案中，磁环组件的轴向宽度大于圆环的外径。一般地，单个磁环的轴向宽度小于圆环外径，多个磁环叠加而成的磁环组件的轴向宽度即可大于圆环的外径，从而在不增加磁环径向尺寸的前提下，有效地扩大磁芯有效截面积。

进一步地，在本实用新型的技术方案中，电源模块中的磁环组件的轴向方向垂直于电路板。因为磁环组件的轴向宽度大于圆环的外径，磁环组件的轴向方向垂直于电路板，能够磁环组件的上端面更加贴近电源模块的外壳，方便通过外壳进行散热。同时，圆环外径小于磁环组件的轴向宽度，磁环组件的下端面设置于电路板上，能够节省磁环电感在电源模块的外壳中平行于电路板方向所占用的空间。

优选地，在实用新型的技术方案中，磁环电感的一端端面与外壳直接抵接或者隔着散热片相互抵接。在持续电流通过时磁环电感的温度会逐渐升高，磁环电感的端面与外壳抵接或者隔着散热片相互抵接设置，能够通过外壳、散热片对磁环电感的热量传导分散，避免磁环电感温度过高，对自身或电源模块中的其他器件和电路造成损伤。

在本实用新型的技术方案中，还提供了一种电源设备包括上述的电源模块，其中上述电源模块中磁环电感的电感值大、输出功率高、散热快，而且电源模块中的器件排布更加紧凑合理，使其整体模块更便于小型化设计。

附图说明

图1是现有技术中电源模块的示意图；

图2是本实用新型的实施方式中提供的一种电源模块的示意图；

图3是本实用新型的实施方式中提供的一种磁环电感的示意图；

图4是本实用新型的实施方式中提供的一种磁环组件的剖面示意图；

图5是本实用新型的实施方式中提供的一种磁环的剖面示意图；

图6是本实用新型的实施方式中提供的另一种电源模块的示意图。

附图标记：1-电源模块，2-外壳，3-电路板，4-磁环电感，5-磁环组件，51-磁环，6-线圈，7-散热片。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型的保护范围。

如图2所示，在本实用新型的实施方式中，提供了一种电源模块1，包括外壳2，外壳2对设置在内部的电气元件及电路起到保护作用，一般由绝缘材料构成；设置在外壳2内部的电路板3，电路板3为电源模块1的主体结构，电源模块1中的电气元件和电路均搭载铺设于电路板3上；设置在电路板3上的电气部品，电气部品包括磁环电感4。如图3所示，磁环电感4包括由2个磁环51沿轴向(即图3中上下方向)叠放形成的磁环组件5以及盘绕在磁环组件5周壁的线圈6。线圈6在周向方向上的相邻导线相互隔开。

在电源模块1中，电路板3上除了磁环电感4外还设置有其他部品，电源模块1的外壳2内部的电气部品配置空间有限，在需要提高磁环电感4的输出功率时，若选择增设多个磁环电感4或更换更大功率的磁环电感4，会受到外壳2内部空间的限制。

图4是磁环组件5的剖面示意图，其中左侧为径向剖面图，右侧为轴向剖面图。图5是磁环51的剖面示意图，其中左侧为径向剖面图，右侧为轴向剖面图。其中，Ae为磁芯有效截面积即磁芯的轴向剖面积，Aw为磁芯窗口面积即磁芯的径向剖面积，W为轴向宽度。

参考图4和图5，在本实施方式中，磁环电感4通过2个磁环51沿轴向叠放，磁环组件5的轴向宽度W增大了一倍，从而使磁环电感4整体的磁芯有效截面积Ae增大了一倍，同时磁环电感4中磁芯的磁芯窗口面积Aw并没有改变。根据公式Ap＝Ae*Aw，磁环电感4的Ap值也了一倍。其中，Ap值为磁芯面积乘积，用来表示磁环电感4的功率处理能力，换言之，在其他相关参数保持不变时，Ap值越大，磁环电感4的输出功率也就会越大。

同样地，根据公式L＝(Ae*N*ΔB)/I，在其他相关参数保持不变时，Ae值越大，相应的磁环电感4的电感值L也就越大。其中，L为电感值，N为线圈匝数，ΔB为磁通量，I为流经电感的电流值。

在本实施方式中，磁环电感4通过多个磁环51的轴向叠放，增大了磁环电感4整体的磁芯有效截面积Ae，从而提高磁环电感4的电感值和输出功率。

同时，在其他相关参数保持不变时，要达到相同的电感值L，Ae值变大时，线圈匝数N可以相应的减小，从而环绕磁芯的线圈6不必太过密集，磁环电感4通过增大散热面积并且降低线圈匝数N来提升整体的散热效果。并且，通过多个磁环51叠加的方案，磁环电感4的体积增长量较少，提高了磁环电感4整体在电源模块1中的有效空间占用率，即磁环电感4在电源模块1中占用的空间没有过多的增长，从而节省电源模块1整体的空间成本。并且，根据不同的外壳2的尺寸，可以调整磁环组件5中沿轴向叠放的磁环51的数量，从而调节磁环组件5的轴向宽度W，使其匹配于电路板3与外壳2之间的间距H。在电源模块1对磁环电感4的尺寸和\或输出功率要求变化时，无需重新定制尺寸与输出功率匹配要求的磁环电感4，只需适应性地调节磁环组件5中叠加的磁环51的数量即可满足电源模块1对磁环电感4的尺寸和\或输出功率要求。由此，能够方便磁环电感4的功率、体积等参数的适应性调整，并且节省相应的设计制造成本。

进一步地，如图6所示，磁环电感4的一端端面还可以与外壳2隔着散热片7相互抵接设置，能够通过外壳2和散热片7共同作用，加速对磁环电感4的热量传导分散。其中，散热片7为绝缘材质，如硅脂、硅胶、覆盖有硅脂绝缘层的金属等。

具体地，在实用新型的实施方式中，磁环电感4中的多个磁环51是多个同轴叠放的内径Id和外径Od均相等的磁环51。同轴叠放的结构相对稳定，而且保证多个磁环51的内径Id和外径Od相等，使得各个方向上磁芯有效截面积Ae和磁芯窗口面积Aw大小均匀，也方便线圈6均匀环绕磁环组件5。

在实用新型的实施方式中，磁环电感4中磁环51的横截面为圆环，由于圆环各个方向上的径向尺寸(即内径Id和外径Od)均是相等的，能够进一步地保证磁环电感4在各个方向上磁芯有效截面积Ae和磁芯窗口面积Aw面积大小均匀，进而使其输出更加稳定。

优选地，在实用新型的实施方式中，磁环组件5的轴向宽度W大于圆环的外径Od。一般地，单个磁环51的轴向宽度小于圆环的外径Od，多个磁环51叠加而成的磁环组件5的轴向宽度W即可大于圆环的外径Od，从而在不增加磁环51径向尺寸(即内径Id和外径Od)的前提下，有效地扩大磁芯有效截面积Ae。

进一步地，在实用新型的实施方式中，电源模块1中的磁环组件5的轴向方向垂直于电路板3。因为磁环组件5的轴向宽度W大于圆环的外径Od，磁环组件5的轴向方向垂直于电路板3，通过上述设置方式以及尺寸参数能够使磁环组件5的上端面更加贴近电源模块1的外壳2，方便通过外壳2进行散热。同时，圆环的外径Od小于磁环组件5的轴向宽度W，磁环组件5的下端面设置于电路板3上，能够减少磁环电感4在电源模块1的外壳2中平行于电路板3方向所占用的空间。

优选地，在实用新型的实施方式中，磁环电感4的一端端面(图2中为上端面)与外壳2直接抵接。在磁环电感4持续工作时，持续的电流通过会使磁环电感4的温度逐渐升高，磁环电感4的端面与外壳2抵接，能够通过外壳2对磁环电感4的热量传导分散，避免磁环电感4温度过高，对自身或电源模块1中的其他器件和电路造成损伤。

在实用新型的实施方式中，还提供了一种电源设备，包括上述的电源模块1，其中上述电源模块1中磁环电感4的电感值高、输出功率高、散热快，而且在电源模块1中占用的空间少，电源模块1中的器件排布更加紧凑合理，使其整体模块更便于小型化设计。

至此，已经结合附图描述了本实用新型的技术方案。但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于上述具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种电源模块，包括外壳、设置在所述外壳内的电路板和设置在所述电路板上的电气部品，其特征在于，所述电气部品包括磁环电感，所述磁环电感包括由多个磁环沿轴向叠放形成的磁环组件以及盘绕在所述磁环组件周壁的线圈，所述线圈在周向方向上的相邻导线相互隔开。

2.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述多个磁环是多个同轴叠放的内径和外径均相等的磁环。

3.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述磁环的横截面为圆环。

4.如权利要求3所述的电源模块，其特征在于，所述磁环组件的轴向宽度大于所述圆环的外径。

5.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述磁环组件的轴向方向垂直于所述电路板。

6.如权利要求5所述的电源模块，其特征在于，所述磁环电感的一端端面与所述外壳直接抵接或者隔着散热片相互抵接。

7.一种电源设备，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的电源模块。

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