CN218633712U - 一种全砖模块电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种全砖模块电源，将初级功率模块设置于变压模块的初级侧，并将次级功率模块和滤波电感模块，设置于变压模块的次级侧和输出电容模块之间，以使各个模块根据电路连接关系进行位置布局，减小了各个模块之间连接线的走线长度，进而减小了热阻；而且，各个模块通过印刷电路板上的相应引脚相连接，进一步减小了各个模块之间连接线的走线长度和热阻；另外，由于各个模块之间的距离均小于预设距离，所以可以在减小走线长度的同时减小全砖模块电源的体积。

Description

一种全砖模块电源

技术领域

本实用新型涉及电源领域，特别涉及一种全砖模块电源。

背景技术

随着现代工业及科学技术的不断发展，电子系统变得越来越复杂，同时对模块电源的要求也越来越高。目前，模块电源不断的向更高功率和更高密度的方向发展。而传统模块电源的连接线复杂且发热集中，造成模块电源的热阻过高且占用空间大，其热阻与体积问题一直制约着模块电源的发展，因此需要寻求一种新的走线方式和结构布局来解决模块电源的问题。

因此，如何在减小模块电源热阻的同时减小模块电源的体积，成为本领域亟需解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种全砖模块电源，以减小模块电源的热阻和体积。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型第一方面提供了一种全砖模块电源，包括：初级功率模块、变压模块、次级功率模块、滤波电感模块和输出电容模块；其中，

所述初级功率模块设置于所述变压模块的初级侧；

所述初级功率模块与所述变压模块之间的距离小于预设距离；

所述次级功率模块和所述滤波电感模块，设置于所述变压模块的次级侧和所述输出电容模块之间；

所述次级功率模块和所述滤波电感模块，与所述变压模块之间的距离均小于所述预设距离；

所述次级功率模块和所述滤波电感模块，与所述输出电容模块之间的距离均小于所述预设距离；

各模块均设置于印刷电路板上，并通过所述印刷电路板上的相应引脚实现电连接。

可选的，所述初级功率模块包括n个全桥电路，所述变压模块包括n个变压器，所述次级功率模块包括n个全桥整流电路，所述滤波电感模块包括n个滤波电感，所述输出电容模块包括n个输出电容，n为正整数；其中，

各所述全桥电路的直流侧依次串联连接，串联连接后的两端作为所述全砖模块电源的正负输入端；

各所述全桥电路的交流侧，分别通过对应的所述变压器，连接一个对应所述全桥整流电路的交流侧；

各所述全桥整流电路的直流侧正负极之间，分别连接有一个对应的所述电容；

各所述全桥整流电路的直流侧正极，分别连接一个对应所述滤波电感的一端；

各所述滤波电感的另一端相连接，连接点作为所述全砖模块电源的正输出端；

各所述全桥整流电路的直流侧负极相连接，连接点作为所述全砖模块电源的负输出端。

可选的，n＝4。

可选的，所述变压模块中的线圈为所述印刷电路板中的铜箔；

和/或，

所述滤波电感模块中的线圈为所述印刷电路板中的铜箔。

可选的，各所述滤波电感的另一端，分别通过汇流排，连接至所述全砖模块电源的所述正输出端。

可选的，所述汇流排的材质为纯铜镀银材质。

可选的，还包括：导热胶体；

所述导热胶体分别填充于所述初级功率模块内部和所述次级功率模块内部。

可选的，所述印刷电路板包括：正面和底面；

所述正面远离所述全砖模块电源的外壳；

所述底面靠近所述外壳。

可选的，所述初级功率模块和所述次级功率模块，分别设置于所述底面上；

所述变压模块、所述滤波电感模块和所述输出电容模块，分别设置于所述正面上。

可选的，所述初级功率模块和所述次级功率模块，与所述外壳之间，还分别设置有相应的散热片。

本实用新型提供的全砖模块电源，将初级功率模块设置于变压模块的初级侧，并将次级功率模块和滤波电感模块，设置于变压模块的次级侧和输出电容模块之间，以使各个模块根据电路连接关系进行位置布局，减小了各个模块之间连接线的走线长度，进而减小了热阻；而且，各个模块通过印刷电路板上的相应引脚相连接，进一步减小了各个模块之间连接线的走线长度和热阻；另外，由于各个模块之间的距离均小于预设距离，所以可以在减小走线长度的同时减小全砖模块电源的体积。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的全砖模块电源的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的全砖模块电源的具体结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的全砖模块电源的另一具体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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例，都属于本实用新型保护的范围。

在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本实施例提供一种全砖模块电源，以减小模块电源的热阻和体积。

如图1所示，本实施例所提供的全砖模块电源包括：初级功率模块100、变压模块200、次级功率模块300、滤波电感模块400和输出电容模块500；其中：

初级功率模块100设置于变压模块200的初级侧，次级功率模块300和滤波电感模块400，设置于变压模块200的次级侧和输出电容模块500之间。

初级功率模块100与变压模块200之间的距离、次级功率模块300和滤波电感模块400与变压模块200之间的距离、次级功率模块300和滤波电感模块400与输出电容模块500之间的距离，均小于预设距离。

各模块均设置于印刷电路板上，并通过印刷电路板上的相应引脚相连接。

具体的工作原理为：

初级功率模块100的输入端通过全砖模块电源的输入端接收外部输入的直流电，对所接收到的直流电进行功率转换后输出对应的交流电给变压模块200；变压模块200对所接收到的交流电进行变压，输出变压后的交流电给次级功率模块300，次级功率模块300对所接收到的交流电进行功率转换后，输出对应的直流电给全砖模块电源的输出端。

实际应用中，输出电容模块500连接于该全砖模块电源的输出端正负极之间，滤波电感模块400可以连接于次级功率模块300的输出端与该全砖模块电源的输出端之间，具体可以设置于两者的正极传输支路中。

由上述内容可以看出，本实施例中的各个模块是根据电路连接关系进行位置布局的，可以减小各个模块之间连接线的走线长度，进而减小了热阻。

此外，本实施例中的各个模块通过印刷电路板上的预设引脚相连接，因而无需采用额外的连接线将各个模块连接起来，进一步有效地减少了功率回路的走线长度，减小了热阻，降低了铜损，同时减少了EMI(Electro Magnetic Interference，电磁干扰)的辐射和干扰。

而且，由于各个模块间的距离小于预设距离，进而使得各个功率模块的交流路径达到了最小范围，在减小走线长度的同时，也减小了全砖模块电源的体积。

在上一实施例的基础之上，本申请另一实施例还提供了一种全砖模块电源的具体实现形式，如图2所示，初级功率模块100包括n个全桥电路(如图2中所示的101、102、103和104)，变压模块200包括n个变压器(如图2中所示的201、202、203和204)，次级功率模块300包括n个全桥整流电路(如图2中所示的301、302、303和304)，滤波电感模块400包括n个滤波电感(如图2中所示的401、402、403和404)，输出电容模块500包括n个输出电容(如图2中所示的C1、C2、C3和C4)；其中：

各全桥电路的直流侧依次串联连接，串联连接后的两端分别作为全砖模块电源的正输入端和负输入端。图2以n＝4为例进行展示，其第一全桥电路101、第二全桥电路102、第三全桥电路103和第四全桥电路104依次串联连接，该第四全桥电路104的直流侧正极作为全砖模块电源的正输入端，第一全桥电路101的直流侧负极作为全砖模块电源的负输入端，并且均匀放置在变压模块200左侧。

各全桥电路的交流侧，分别通过对应的变压器，连接一个对应全桥整流电路的交流侧。参见图2，第一全桥电路101的交流侧通过第一变压器201连接第一全桥整流电路301的交流侧；第二全桥电路102的交流侧通过第二变压器202连接第二全桥整流电路302的交流侧；第三全桥电路103的交流侧通过第三变压器203连接第三全桥整流电路303的交流侧；第四全桥电路104的交流侧通过第四变压器204连接第四全桥整流电路304的交流侧。也即，第一全桥电路101从中间取电进入第一变压器201的输入端，第二全桥电路102从中间取电进入第二变压器202的输入端，第三全桥电路103从中间取电进入第三变压器203的输入端，第四全桥电路104从中间取电进入第四变压器204的输入端，这样可以使功率交流回路包围面积最小，较小EMI辐射和干扰。

各全桥整流电路的直流侧正负极之间，分别连接有一个对应的电容。参见图2，第一电容C1设置于第一全桥整流电路301的直流侧正负极之间；第二电容C2设置于第二全桥整流电路302的直流侧正负极之间；第三电容C3设置于第三全桥整流电路303的直流侧正负极之间；第四电容C4设置于第四全桥整流电路304的直流侧正负极之间。

各全桥整流电路的直流侧正极，分别连接一个对应滤波电感的一端。参见图2，第一滤波电感401的一端与第一全桥整流电路301的直流侧正极相连接；第二滤波电感402的一端与第二全桥整流电路302的直流侧正极相连接；第三滤波电感403的一端与第三全桥整流电路303的直流侧正极相连接；第四滤波电感404的一端与第四全桥整流电路304的直流侧正极相连接。

各滤波电感(即图2中所示的401、402、403和404)的另一端相连接，该连接点作为全砖模块电源的正输出端；各全桥整流电路(即图2中所示的301、302、303和304)的直流侧负极相连接，该连接点作为全砖模块电源的负输出端。

在该全砖模块电源内进行布置时，可以设置：第一变压器201左边紧挨着第一全桥电路101，右边紧挨着第一全桥整流电路301，在第一全桥整流电路301的下方放置第一滤波电感401，同时在第一全桥整流电路301和第一滤波电感401的右边放置其输出滤波电容，也即第一电容C1。第二变压器202左边紧挨着第二全桥电路102，右边紧挨着第二全桥整流电路302，在第二全桥整流电路302的下方放置第二滤波电感402，同时在第二全桥整流电路302和第二滤波电感402的右边放置其输出滤波电容，也即第二电容C2。第三变压器203左边紧挨着第三全桥电路103，右边紧挨着第三全桥整流电路303，在第三全桥整流电路303的下方放置第三滤波电感403，同时在第三全桥整流电路303和第三滤波电感403的右边放置其输出滤波电容，也即第三电容C3。第四变压器204左边紧挨着第四全桥电路104，右边紧挨着第四全桥整流电路304，在第四全桥整流电路304的下方放置第四滤波电感404，同时在第四全桥整流电路304和第四滤波电感404的右边放置其输出滤波电容，也即第四电容C4。这样的布局，可以有效的减少功率回路的走线长度，初级功率变换的出线直接进变压器，变压器的出线直接连接次级功率变换进行整流，次级功率变换的出线直接连接滤波电感，滤波电感的出线直接连接输出电容进行滤波输出。这样，整体的功率路径最小，铜损最小。

需要说明的是，n为正整数，其取值可以为4(如图2中所示)，实际应用中，n的取值也可以为其他值，视其具体应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。

实际应用中，如图3所示，各全桥电路(即图2中所示的101、102、103和104)可以为四个功率管组成的全桥电路，且各全桥整流电路(即图2中所示的301、302、303和304)可以为四个功率管组成的全桥整流电路；而且，图3所示的结构仅为本实施例提供的全砖模块电源的一种具体实现形式，实际应用中，并不仅限于此，任何能够实现其相应功能的结构，均在本申请保护范围内。

而且，上述各功率管包括但不限于MOS(Metal Oxide Semiconductor，金属-氧化物-半导体)管、三极管、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)中的任意一种或多种的组合，此处不作具体限定，只要能够实现相应功能即可，均在本申请的保护范围内。

本实施例提供的全砖模块电源，通过采用四路全桥变换器输入串联输出并联的结构，减小了开关器件的电压和电流应力，并最大限度的利用模块电源内部空间，提高了全砖模块电源的内部空间利用率，同样的体积能够实现更高的功率，更高的效率，使该全砖模块电源能够实现更高的功率密度。而且，优化结构布局，减少走线长度，减低铜损。另外，该全砖模块电源采用一体化设计，在一张印制板集成变压器、电感、功率管、电容、电阻、芯片等元器件，通过焊接在印制电路板上的针脚输入和输出电流，不需要额外的连线。

在上述实施例的基础之上，可选的，各变压模块200中的线圈可以为印刷电路板中的铜箔，并通过调整铜箔的走向方式和距离得到合适的漏感值；另外，各滤波电感模块400中的线圈也可以为印刷电路板中的铜箔，并通过调整铜箔的走向方式和距离得到合适的电感量；实际应用中，各变压模块200和各滤波电感模块400中的线圈可以同时为印刷电路板中的铜箔，并通过调整铜箔的走向方式和距离得到合适的漏感值和电感量。

本实施例提供的全砖模块电源，通过采用印刷电路板中的铜箔作为各变压器中的线圈，并通过调整铜箔的线圈走向方式和距离以得到合适的漏感值，进而实现功率管的软开关，减小了损耗，提高了效率；通过采用印刷电路板中的铜箔作为各滤波电感中的线圈，并通过调整铜箔的线圈走向方式和距离以得到合适的电感量。

本实施例在上述实施例的基础之上，如图2所示，设置该全砖模块电源中各滤波电感的另一端，分别通过汇流排600，连接至全砖模块电源的正输出端。

值得说明的是，该汇流排600可以为纯铜镀银材质，以提高汇流排600导电功能，实际应用中，该汇流排600还可以为其他材质，此处不作具体限定，视其具体应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。

本实施例提供的全砖模块电源，通过采用汇流排600减少了全砖模块电源中的连接线长度，使得各器件能够通过汇流排600与全砖模块电源的正输出端相连接，有效的减少了功率回路的走线长度，降低了铜损，减小了全砖模块电源的热阻。

在上述实施例的基础之上，可选的，该全砖模块电源，还包括：导热胶体；其中，导热胶体分别填充于初级功率模块100内部和次级功率模块300内部。

本实施例提供的全砖模块电源，通过分别在初级功率模块100内部和次级功率模块300内部填充导热胶体，以使初级功率模块100和次级功率模块300能够通过导热胶体将其产生的热量传递到全砖模块电源的外壳，使初级功率模块100和次级功率模块300能够通过导热胶体更好的进行散热。

更为优选的，在上述实施例的基础之上，可选的，该全砖模块电源中的初级功率模块100和次级功率模块300与外壳之间，还分别设置有相应的散热片。

本实施例提供的全砖模块电源，通过在初级功率模块100和次级功率模块300与外壳之间设置相应的散热片，以使各初级功率模块100和次级功率模块300能够通过散热片更好地将初级功率模块100和次级功率模块300所产生的热量通过散热片进行散热。而且，所有发热器件通过散热片尽量紧挨着外壳，通过外壳导走热量。

在上述实施例的基础之上，可选的，该全砖模块电源的印刷电路板包括：正面和底面；其中，正面远离全砖模块电源的外壳，底面靠近全砖模块电源的外壳。

实际应用中，初级功率模块100和次级功率模块300分别设置于全砖模块电源的底面上；变压模块200、滤波电感模块400和输出电容模块500分别设置于全砖模块电源的正面上。

本实施例提供的全砖模块电源，通过将初级功率模块100和次级功率模块300分别设置于全砖模块电源的底面上，变压模块200、滤波电感模块400和输出电容模块500分别设置于全砖模块电源的正面上，优化了全砖模块电源的结构布局，提高了全砖模块电源内部空间的利用率和功率密度。

本说明书中的各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本实用新型的范围。

对所公开的实施例的上述说明，本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种全砖模块电源，其特征在于，包括：初级功率模块、变压模块、次级功率模块、滤波电感模块和输出电容模块；其中，

所述初级功率模块设置于所述变压模块的初级侧；

所述初级功率模块与所述变压模块之间的距离小于预设距离；

所述次级功率模块和所述滤波电感模块，设置于所述变压模块的次级侧和所述输出电容模块之间；

所述次级功率模块和所述滤波电感模块，与所述变压模块之间的距离均小于所述预设距离；

所述次级功率模块和所述滤波电感模块，与所述输出电容模块之间的距离均小于所述预设距离；

各模块均设置于印刷电路板上，并通过所述印刷电路板上的相应引脚实现电连接。

2.根据权利要求1所述的全砖模块电源，其特征在于，所述初级功率模块包括n个全桥电路，所述变压模块包括n个变压器，所述次级功率模块包括n个全桥整流电路，所述滤波电感模块包括n个滤波电感，所述输出电容模块包括n个输出电容，n为正整数；其中，

各所述全桥电路的直流侧依次串联连接，串联连接后的两端作为所述全砖模块电源的正负输入端；

各所述全桥电路的交流侧，分别通过对应的所述变压器，连接一个对应所述全桥整流电路的交流侧；

各所述全桥整流电路的直流侧正负极之间，分别连接有一个对应的所述电容；

各所述全桥整流电路的直流侧正极，分别连接一个对应所述滤波电感的一端；

各所述滤波电感的另一端相连接，连接点作为所述全砖模块电源的正输出端；

各所述全桥整流电路的直流侧负极相连接，连接点作为所述全砖模块电源的负输出端。

3.根据权利要求2所述的全砖模块电源，其特征在于，n＝4。

4.根据权利要求1所述的全砖模块电源，其特征在于，所述变压模块中的线圈为所述印刷电路板中的铜箔；

和/或，

所述滤波电感模块中的线圈为所述印刷电路板中的铜箔。

5.根据权利要求2所述的全砖模块电源，其特征在于，各所述滤波电感的另一端，分别通过汇流排，连接至所述全砖模块电源的所述正输出端。

6.根据权利要求5所述的全砖模块电源，其特征在于，所述汇流排的材质为纯铜镀银材质。

7.根据权利要求1所述的全砖模块电源，其特征在于，还包括：导热胶体；

所述导热胶体分别填充于所述初级功率模块内部和所述次级功率模块内部。

8.根据权利要求1至7任一项所述的全砖模块电源，其特征在于，所述印刷电路板包括：正面和底面；

所述正面远离所述全砖模块电源的外壳；

所述底面靠近所述外壳。

9.根据权利要求8所述的全砖模块电源，其特征在于，所述初级功率模块和所述次级功率模块，分别设置于所述底面上；

所述变压模块、所述滤波电感模块和所述输出电容模块，分别设置于所述正面上。

10.根据权利要求9所述的全砖模块电源，其特征在于，所述初级功率模块和所述次级功率模块，与所述外壳之间，还分别设置有相应的散热片。

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