CN218352821U - 一种负载点电源模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种负载点电源模块，该电源模块包括电源基板以及电感，电感安装于电源基板的正上方，电感的引脚连接至电源基板，其中，电感包括上电感磁芯、绕线组和下电感磁芯，绕线组安装于上电感磁芯和下电感磁芯之间，绕线组超出下电感磁芯的水平方向的部分，沿垂直方向向下弯曲作为电感的引脚；引脚位于电感的左右两侧，引脚超出下电感磁芯，使得下电感磁芯的下表面和电源基板的上表面之间形成一塑封层。通过上述方式，本实用新型实施例能够将安装不便的电感与电源集成为负载点电源模块，以克服电感的放置位置选取问题，同时还免去了铜排，还优化了电源模块散热，提高了电源的功率密度。

Description

一种负载点电源模块

技术领域

本实用新型实施例涉及领域，特别是涉及一种负载点电源模块。

背景技术

随着半导体工艺、封装等技术的发展，模块电源功率密度越来越大，转换效率要求越来越高，各种元器件在PCB板上的合理、有效布局变得越来越重要。电源系统往往需要多个独立的DC-DC模块电源，要求各模块可以独立输出，也可以并联工作。POL(负载点电源)是DC-DC模块电源中的一种。由于模块式布局的优点甚多，因此模块电源广泛用于互换设备、接入设备、移动通讯、微波通讯以及光传输、路由器等通信领域和汽车电子、航空航天等领域。

POL点电源模块一般为buck，boost或者buck-boost拓扑，这些拓扑中均有电感，电感的尺寸一般占比比较大，并且伴随着损耗发热，电感的放置很重要。对于小功率，功率密度要求一般的情况，电感直接放置在基板上。对于中大功率以及功率密度要求比较高的情况，电感会架高，通过铜排架高，或者铜排加上PCB的形式架高。且电感元件通常在DC-DC模块电源中体积最大，重量最重，因此电感的结构和布置会直接影响其他组件的位置。

实用新型内容

本实用新型实施例主要解决的技术问题是提供一种负载点电源模块，能够克服电感的放置位置选取问题和电感的放置方式问题，并提高电源的功率密度。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种负载点电源模块，包括：电源基板以及电感，所述电感安装于所述电源基板的正上方，所述电感的引脚连接至所述电源基板，其中，所述电感包括上电感磁芯、绕线组和下电感磁芯，所述绕线组安装于所述上电感磁芯和所述下电感磁芯之间，所述绕线组超出所述下电感磁芯的水平方向的部分，沿垂直方向向下弯曲作为所述电感的引脚；所述引脚位于所述电感的左右两侧，所述引脚超出所述下电感磁芯，使得所述下电感磁芯的下表面和所述电源基板的上表面之间形成一塑封层。

在一些实施例中，所述绕线组包括第一绕线组和第二绕线组。

在一些实施例中，所述上电感磁芯和所述下电感磁芯之间形成第一气隙和第二气隙，所述第一气隙位于所述电感靠近所述第一绕线组的一侧，所述第二气隙位于所述电感靠近所述第二绕线组的一侧。

在一些实施例中，所述第一气隙的长度和宽度分别与所述第二气隙的长度和宽度相同，所述第一气隙的高度等于所述第二气隙的高度。

在一些实施例中，所述上电感磁芯和所述下电感磁芯均为铁氧体磁芯。

在一些实施例中，所述上电感磁芯和所述下电感磁芯均是由常规磁芯根据所述电源基板的形状进行研磨而得。

在一些实施例中，所述常规磁芯包括EE磁芯、EI磁芯和UU磁芯。

在一些实施例中，所述绕线组平行于所述电源基板。

在一些实施例中，所述绕线组为单匝铜箔。

在一些实施例中，所述电源基板还包括若干电子器件，所述电子器件设置在所述电源基板的上表面，所述电子器件位于所述塑封层中。

本实用新型实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型实施例能够将安装不便的电感与电源集成为负载点电源，以克服电感的放置位置选取问题，同时还免去了铜排，克服了电感的放置方式问题，提高了电源的功率密度。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种负载点电源模块的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种电感的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种负载点电源模块的结构示意图，示出了绕线组所处位置；

图4是本实用新型实施例提供的一种电源基板的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的一种负载点电源模块的结构示意图，示出了塑封层的位置。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。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。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

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实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型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，不是用于限制本实用新型。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。

负载点电源POL，即Point Of Load(负载旁边的电源)。一般我们会把负载点电源尽量靠近负载放置,这么做可以最大限度地确保供电效率和准确性。

负载点电源中常用的电感为一体成型电感、铁氧体气隙电感。一体成型电感通常为FeSiCr材质绝缘合金粉，使用特殊的颗粒料制造技术压制而成，成型产品内部有分布式气隙。铁氧体气隙电感的材质是铁氧体，电感量通过气隙的长度来调节。通常这些电感均为固定的形状，一般为长方形，在点电源应用中使用并不是太方便，需要铜排等配合。

为解决电感在负载点电源的应用中不便的问题，本实用新型实施例提供了一种负载点电源模块，其结构示意图如图1所示，该负载点电源模块包括电感200及电源基板100，其中电感200设置于电源基板100的正上方，电感200的引脚连接至电源基板100上预留的焊盘。

根据该实施例的电感200包括上电感磁芯210、绕线组和下电感磁芯220，如图2所示，绕线组包括第一绕线组231和第二绕线组232，第一绕线组231和第二绕线组232均设置于上电感磁芯210和下电感磁芯220之间，第一绕线组231与第二绕线组232处于同一水平面且相互平行。第一绕线组231两端超出下电感磁芯220的水平方向的部分，沿着垂直向下电感磁芯220的方向弯曲，第一绕线组231两端弯曲向下的部分作为电感200的引脚，第一绕线组231弯曲所形成的引脚，垂直于下电感磁芯220；第二绕线组232两端超出下电感磁芯220的水平方向的部分，沿着垂直向下电感磁芯220的方向弯曲，第二绕线组232两端弯曲向下的部分作为电感200的引脚，第二绕线组232弯曲所形成的引脚，垂直于下电感磁芯220。该四个引脚用于连接至电源基板100预留的焊盘上，以实现第一绕线组231和第二绕线组232与电源基板100之间的电连接。四个引脚的长度相同，引脚超出下电感磁芯220的下表面，从而使得电感200被架高。

优选地，为了避免两路电感感量差异较大，从而导致两路功率回路并联运行时电流分布不均匀，进而影响电源模块的效率和稳定运行，第一绕线柱231的面积和第二绕线柱232的面积设定为相等。

图3为本实用新型实施例提供的一种负载点电源模块的结构示意图，示出了绕线组所处位置，并且绕线组平行于电源基板100。

需要说明的是，电感200中的绕线组的数目可以大于2，在绕线组增加时，电感200的引脚也会随之增加。

在本实用新型实施例中，绕线组为单匝铜箔，即第一绕线组231和第二绕线组232均为单匝铜箔。单匝铜箔同样作为电感200的引脚连接至电源基板100，实现电感200与电源基板100之间的电连接。此外，作为引脚的单匝铜箔还起到导热的作用。

此外，上电感磁芯210和下电感磁芯220之间形成有两个独立的气隙。其中位于靠近第一绕线组231的气隙为第一气隙241，靠近第二绕线组232的气隙为第二气隙242。

同上，为了避免两路电感感量差异较大，从而导致两路功率回路并联运行时电流分布不均匀，进而影响电源模块的效率和稳定运行，第一气隙241的面积与第二气隙242的面积设置为相同。

需要说明的是，第一气隙241的高度等于第二气隙242的高度。

在本实用新型实施例中，电感200中的上电感磁芯210和下电感磁芯220均是由常规磁芯通过研磨的方式来调整得到的，而非定制磁芯，即无需开模。常规磁芯包括了EE磁芯、EI磁芯和UU磁芯等，且上述的磁芯均为铁氧体磁芯。

具体的研磨方式为：根据电源基板100的尺寸以及形状，对选用的常规磁芯的厚度和高度的尺寸进行研磨，使得磁芯足以适应电源基板100的尺寸以及形状，和电源基板100的尺寸以及形状一致。通过研磨所得到的磁芯即可作为上电感磁芯210和下电感磁芯220。

区别于现有技术的情况，本实用新型实施例能够将安装不便的电感与电源集成为负载点电源，以克服电感的放置位置选取问题，同时还免去了铜排，还优化了电源模块散热，提高了电源的功率密度。并且不用专门做模具开模制作专用的磁芯。

请参阅图4，图4为本实用新型实施例提供的一种电源基板的结构示意图，电源基板100包括了PCB板110和若干电子器件120，其中，PCB板上表面设置有铺铜层作为参考地，所有的电子器件120均设置在PCB板的上表面并相应地与参考地连接。

优选地，电源基板100和电感200所构成的负载点电源模块的拓扑结构为BUCK拓扑。此外，电源基板100和电感200所构成的负载点电源模块的拓扑结构还包括BOOST拓扑和BUCK-BOOST拓扑等含有电感的拓扑结构。

请参阅图5，图5为本实用新型实施例提供的一种负载点电源模块的结构示意图，示出了塑封层的位置。绕线组包括第一绕线组231和第二绕线组232，第一绕线组231和第二绕线组232均设置于上电感磁芯210和下电感磁芯220之间，第一绕线组231与第二绕线组232处于同一水平面且相互平行。第一绕线组231两端超出下电感磁芯220的水平方向的部分，沿着垂直向下电感磁芯220的方向弯曲，第一绕线组231两端弯曲向下的部分作为电感200的引脚，第一绕线组231弯曲所形成的引脚，垂直于下电感磁芯220；第二绕线组232两端超出下电感磁芯220的水平方向的部分，沿着垂直向下电感磁芯220的方向弯曲，第二绕线组232两端弯曲向下的部分作为电感200的引脚，第二绕线组232弯曲所形成的引脚，垂直于下电感磁芯220。该四个引脚用于连接至电源基板100预留的焊盘上，以实现第一绕线组231和第二绕线组232与电源基板100之间的电连接。四个引脚的长度相同，引脚超出下电感磁芯220的下表面，从而使得电感200被架高。由此使得下电感磁芯220的下表面与电源基板100的上表面之间形成了一个塑封层300，电源基板100上的电子器件120均收容于该塑封层300内。

需要说明的是，为保证电子器件120均能被收容于塑封层300内，塑封层300的高度需大于任意电子器件120的高度。即电感200的引脚超出下电感磁芯220的长度需大于任意电子器件120的高度。

需要说明的是，本实用新型的说明书及其附图中给出了本实用新型的较佳的实施例，但是，本实用新型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实用新型内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本实用新型说明书记载的范围；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实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种负载点电源模块，其特征在于，包括：电源基板以及电感，所述电感安装于所述电源基板的正上方，所述电感的引脚连接至所述电源基板，其中，

所述电感包括上电感磁芯、绕线组和下电感磁芯，所述绕线组安装于所述上电感磁芯和所述下电感磁芯之间，所述绕线组超出所述下电感磁芯的水平方向的部分，沿垂直方向向下弯曲作为所述电感的引脚；

所述引脚位于所述电感的左右两侧，所述引脚超出所述下电感磁芯，使得所述下电感磁芯的下表面和所述电源基板的上表面之间形成一塑封层。

2.根据权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述绕线组包括第一绕线组和第二绕线组。

3.根据权利要求2所述的电源模块，其特征在于，所述上电感磁芯和所述下电感磁芯之间形成第一气隙和第二气隙，所述第一气隙位于所述电感靠近所述第一绕线组的一侧，所述第二气隙位于所述电感靠近所述第二绕线组的一侧。

4.根据权利要求3所述的电源模块，其特征在于，所述第一气隙的长度和宽度分别与所述第二气隙的长度和宽度相同，所述第一气隙的高度等于所述第二气隙的高度。

5.根据权利要求4所述的电源模块，其特征在于，所述上电感磁芯和所述下电感磁芯均为铁氧体磁芯。

6.根据权利要求5所述的电源模块，其特征在于，所述上电感磁芯和所述下电感磁芯均是由常规磁芯根据所述电源基板的形状进行研磨而得。

7.根据权利要求6所述的电源模块，其特征在于，所述常规磁芯包括EE磁芯、EI磁芯和UU磁芯。

8.根据权利要求7所述的电源模块，其特征在于，所述绕线组平行于所述电源基板。

9.根据权利要求8所述的电源模块，其特征在于，所述绕线组为单匝铜箔。

10.根据权利要求1-9任一项所述的电源模块，其特征在于，所述电源基板还包括若干电子器件，所述电子器件设置在所述电源基板的上表面，所述电子器件位于所述塑封层中。

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