CN218648791U - 一种多层结构滤波器及车载电源dcdc转换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种多层结构滤波器及车载电源DCDC转换装置，其中多层结构滤波器包括从上往下依次间隔设置的N层PCB，N大于或等于3；从上往下依次间隔设置的N‑1级输出电感，每级输出电感分别通过其输入端和输出端对应连接于相邻上下层PCB；从上往下依次间隔设置的N‑1级输出电容，每级输出电容分别对应连接于第二层至第N层PCB；滤波器输出端子，连接于第N‑1级输出电感的输出端。该多层结构滤波器及应用其的车载电源DCDC转换装置，针对车载电源功率转换产品DCDC转换器中输出端滤波器，提出一种多层结构滤波器，实现滤波器小型化节省安装空间，并更好地实现DCDC转换器输出端大电流路径的散热、滤波和屏蔽功能。

Description

一种多层结构滤波器及车载电源DCDC转换装置

技术领域

本实用新型涉及DCDC转换器技术领域，特别是涉及一种多层结构滤波器及应用其的车载电源DCDC转换装置。

背景技术

随着新能源汽车技术的发展，车载智能设备逐步增加，对于车载电源产品DCDC转换器的输出功率需求持续上升，同时对于车载电源产品DCDC转换器小型化的需求也逐步提升，以便节约安装空间，使得整车拥有更多的空间布置新增的这些智能设备，提升新能源汽车的智能化、集成化以及舒适性水平。而车载电源产品DCDC转换器的输出功率提升后，输出电流随之增大，对于其输出端大电流滤波器的设计提出了更高的挑战。

因此，提供一种适用于车载电源产品DCDC转换器输出端的小型化、大电流滤波器是本领域亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述现有技术中缺乏一种适用于车载电源产品DCDC转换器输出端的小型化、大电流滤波器的技术问题，提出一种多层结构滤波器及应用其的车载电源DCDC转换装置。

为解决以上技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型提出了一种多层结构滤波器，包括：

从上往下依次间隔设置的N层PCB，N大于或等于3；

从上往下依次间隔设置的N-1级输出电感，每级输出电感分别通过其输入端和输出端对应连接于相邻上下层PCB；

从上往下依次间隔设置的N-1级输出电容，每级输出电容分别对应连接于第二层至第N层PCB；

滤波器输出端子，连接于第N-1级输出电感的输出端。

优选地，当N等于3时，第一级输出电感的输入端和输出端分别对应连接于第一层PCB和第二层PCB，第二级输出电感的输入端和输出端分别对应连接于第二层PCB和第三层PCB，第一级输出电容和第二级输出电容分别对应连接于第二层PCB和第三层PCB，滤波器输出端子连接于第二级输出电感的输出端。

优选地，第一级输出电感包括：第一磁芯和设于第一磁芯内的且相互并联的至少两个绕组，第一磁芯的顶端安装面设有第一输入引脚和输出引脚，第一输入引脚远离第一磁芯的末端高于输出引脚远离第一磁芯的末端，第一输入引脚和输出引脚分别对应连接于第一层PCB和第二层PCB，第一磁芯的顶端安装面抵接于第二层PCB的底面；

第一级输出电容包括：至少一个安装于第二层PCB的底面的第一壳体和设于第一壳体内的电容器件；

第二级输出电感包括：第二磁芯和设于第二磁芯内的一个绕组，第二磁芯的顶端面设有第二输入引脚，第二磁芯的底端面设有输出铜排，第二输入引脚和输出铜排分别对应连接于第二层PCB和第三层PCB；

第二级输出电容包括：安装于第三层PCB的底面的第二壳体和第二壳体内的电容器件；

滤波器输出端子连接于输出铜排。

优选地，当N等于4时，第三级输出电感的输入端和输出端分别对应连接于第二层PCB和第三层PCB，第四级输出电感的输入端和输出端分别对应连接于第三层PCB和第二层PCB，第四级输出电容连接于第四层PCB，滤波器输出端子连接于第三级输出电感的输出端。

优选地，第一级输出电感的绕组采用铜排绕制多匝形成，第二级输出电感的绕组采用单匝铜排形成。

优选地，输出铜排的一端垂直连接于第二磁芯的底端面，输出铜排的另一端穿过第三层PCB后贴敷于第三层PCB的底面，第一输入引脚穿过第二层PCB后焊接于第一层PCB，输出引脚和第二输入引脚焊接于第二层PCB。

优选地，滤波器输出端子包括：

安装座，设于安装座一端的输出端口，设于安装座另一端的连接铜排，连接铜排远离安装座的一端设有安装螺孔，输出铜排的另一端设有与安装螺孔相匹配的连接螺孔，通过固定螺丝穿过安装螺孔和连接螺孔将滤波器输出端子连接于输出铜排。

本实用新型还提供一种车载电源DCDC转换装置，包括机壳，还包括安装于机壳上的如权利要求1-7任一项的多层结构滤波器，连接于第一层PCB上的功率开关管、变压器和副边开关管。

进一步地，机壳在第一级输出电感和第二级输出电感之间形成用于分隔屏蔽电感的容腔。

进一步地，第一级输出电感和第二级输出电感与机壳之间填充导热件。

与现有技术比较，本实用新型提供的多层结构滤波器及应用其的车载电源DCDC转换装置，针对车载电源的功率转换产品DCDC转换器中的输出端滤波器，提出了一种多层结构的滤波器设计方案，在实现滤波器小型化节省安装空间的同时，能够更好的实现DCDC转换器输出端大电流路径的散热、滤波、屏蔽等性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的多层结构滤波器的实施例的电路拓扑示意图；

图2为本实用新型的多层结构滤波器的实施例的电感器件示意图；

图3为本实用新型的多层结构滤波器的实施例的整体结构示意图；

图4为本实用新型的多层结构滤波器的实施例的车载电源DCDC转换装置示意图。

其中，图中各附图主要标记：

1、第一级输出电感；11、第一磁芯；12、第一输入引脚；13、输出引脚；14、磁芯座；2、第一层PCB；3、第二层PCB；31、第一级输出电容；311、第一壳体；4、第二级输出电感；41、滤波器输出端子；411、安装座；412、输出端口；413、连接铜排；42、第二磁芯；43、第二输入引脚；44、输出铜排；441、连接螺孔；5、第三层PCB；51、第二级输出电容；511、第二壳体；6、绕组；7、原边功率开关管；8、变压器；9、副边开关管；10、机壳。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图1-4及实施例，对本实用新型的原理及结构进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请一并参阅图1-4，本实用新型提供一种多层结构滤波器，包括：从上往下依次间隔设置的N层PCB，N大于或等于3；从上往下依次间隔设置的N-1级输出电感，每级输出电感分别通过其输入端和输出端对应连接于相邻上下层PCB；从上往下依次间隔设置的N-1级输出电容，每级输出电容分别对应连接于第二层至第N层PCB；滤波器输出端子41，连接于第N-1级输出电感的输出端。

请参阅图1，为典型的DCDC电路拓扑为原副边隔离的全桥拓扑示意图。包括原边功率开关管7、变压器8、副边开关管9、第一级输出电感1、第一级输出电容31、第二级输出电感4和第二级输出电容51。由于DCDC输出电压为14V左右、输出功率为2、3KW以上，导致DCDC的输出电流普遍比较大，约为一两百安甚至更大的级别。本实用新型提出针对DCDC电路拓扑输出侧的大电流路径上的滤波器的设计，即图1中虚线框所示的部分，由第一级输出电感1、第一级输出电容31、第二级输出电感4和第二级输出电容51构成。

请一并参阅图1-4，在本实用新型提供的实施例一中，当N等于3时，第一级输出电感1的输入端和输出端分别对应连接于第一层PCB2和第二层PCB3，第二级输出电感4的输入端和输出端分别对应连接于第二层PCB3和第三层PCB5，第一级输出电容31和第二级输出电容51分别对应连接于第二层PCB3和第三层PCB5，滤波器输出端子41连接于第二级输出电感4的输出端。

请参阅图2、3，在本实施例中，第一级输出电感1包括：第一磁芯11和设于第一磁芯11内的且相互并联的至少两个绕组6，第一磁芯11的顶端安装面设有第一输入引脚12和输出引脚13，第一输入引脚12远离第一磁芯11的末端高于输出引脚13远离第一磁芯11的末端，第一输入引脚12和输出引脚13分别对应连接于第一层PCB2和第二层PCB3，第一磁芯11的顶端安装面抵接于第二层PCB3的底面；在其它实施方式中，第一磁芯11内的且相互并联的三个或更多的绕组6。第一输入引脚12和输出引脚13之间形成一定的高度差，可以焊接在不同层级的PCB上，最后与外部的第一磁芯11及第一磁芯11的磁芯座14或外壳一起构成完整的第一级输出电感1。

作为优选的实施方式，第一级输出电感1的两组并联的绕组6均采用扁平铜排绕制多匝形成，第二级输出电感4的绕组6采用单匝铜排形成。从电路拓扑上各位置器件的工作特性分析，第一级输出电感1中存在一定的开关频率电流分量，同时需要的感量相对大一些，故采用薄铜片绕制多匝形成绕组6且并联使用，以提升感量及降低趋肤效应；第二级输出电感4中开关频率的成分相对较小可基本忽略，同时感量需求相对小一些，故使用铜排构成单匝电感绕组6。

请参阅图2、3，在本实施例中，第一级输出电容31包括：至少一个安装于第二层PCB3的底面的第一壳体311和设于第一壳体311内的电容器件；作为优选的实施方式，第一级输出电容31包括两个安装于第二层PCB3的底面的第一壳体311。

请参阅图2、3，在本实施例中，第二级输出电感4包括：第二磁芯42和设于第二磁芯42内的一个绕组6，第二磁芯42的顶端面设有第二输入引脚43，第二磁芯42的底端面设有输出铜排44，第二输入引脚43和输出铜排44分别对应连接于第二层PCB3和第三层PCB5。根据实际结构匹配的需求，第二输入引脚43和输出铜排44可以形成灵活的高度差及匹配方式连接前后级，并由第二磁芯42套在铜排绕组6外部最终形成第二级输出电感4。

在本实施例中，第二级输出电容51包括：安装于第三层PCB5的底面的第二壳体511和第二壳体511内的电容器件；

请参阅图2、3，在本实施例中，滤波器输出端子41连接于输出铜排44。作为优选的实施方式，输出铜排44呈W型，输出铜排44的一端垂直连接于第二磁芯42的底端面，输出铜排44的另一端穿过第三层PCB5后贴敷于第三层PCB5的底面，第一输入引脚12穿过第二层PCB3后焊接于第一层PCB2，输出引脚13和第二输入引脚43焊接于第二层PCB3。在其它实施例中，输出铜排44也可以呈L型或其它形状。

在本实施例中，滤波器输出端子41包括：安装座411，设于安装座411一端的输出端口412，设于安装座411另一端的连接铜排413，连接铜排413远离安装座411的一端设有安装螺孔，输出铜排44的另一端设有与安装螺孔相匹配的连接螺孔441，通过固定螺丝穿过安装螺孔和连接螺孔441将滤波器输出端子41螺纹连接于输出铜排44。

在其它实施方式中，上述焊接和螺纹连接可根据连接点具体情况采用普通焊接、电阻焊、激光焊、螺钉连接、铆压连接等方式进行替换。

在本实用新型提供的实施例二中(图中未示出)，当N等于4时，第一级输出电感1的输入端和输出端分别对应连接于第一层PCB2和第二层PCB3，第二级输出电感4的输入端和输出端分别对应连接于第二层PCB3和第三层PCB5，第一级输出电容31和第二级输出电容51分别对应连接于第二层PCB3和第三层PCB5，滤波器输出端子41连接于第二级输出电感4的输出端；第三级输出电感的输入端和输出端分别对应连接于第二层PCB3和第三层PCB5，第四级输出电感的输入端和输出端分别对应连接于第三层PCB5和第二层PCB3，第四级输出电容连接于第四层PCB，滤波器输出端子41连接于第三级输出电感的输出端。

在其它实施例中(图中未示出)，N还可以等于5或高于5的数值。

请参阅图4，本实用新型还提供一种车载电源DCDC转换装置，包括机壳10，还包括安装于机壳10上的上述多层结构滤波器，连接于第一层PCB2上的功率开关管、变压器8和副边开关管9。

在本实施例中，机壳10在第一级输出电感1和第二级输出电感4之间形成用于分隔屏蔽电感的容腔(图中未示出)。

在本实施例中，第一级输出电感1和第二级输出电感4与机壳10之间填充导热件(图中未示出)。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多层结构滤波器，其特征在于，包括：

从上往下依次间隔设置的N层PCB，所述N大于或等于3；

从上往下依次间隔设置的N-1级输出电感，每级输出电感分别通过其输入端和输出端对应连接于相邻上下层PCB；

从上往下依次间隔设置的N-1级输出电容，每级输出电容分别对应连接于第二层至第N层PCB；

滤波器输出端子，连接于第N-1级输出电感的输出端。

2.如权利要求1所述的多层结构滤波器，其特征在于，当N等于3时，第一级输出电感的输入端和输出端分别对应连接于第一层PCB和第二层PCB，第二级输出电感的输入端和输出端分别对应连接于第二层PCB和第三层PCB，第一级输出电容和第二级输出电容分别对应连接于第二层PCB和第三层PCB，滤波器输出端子连接于所述第二级输出电感的输出端。

3.如权利要求2所述的多层结构滤波器，其特征在于，所述第一级输出电感包括：第一磁芯和设于所述第一磁芯内的且相互并联的至少两个绕组，所述第一磁芯的顶端安装面设有第一输入引脚和输出引脚，所述第一输入引脚远离所述第一磁芯的末端高于所述输出引脚远离所述第一磁芯的末端，所述第一输入引脚和所述输出引脚分别对应连接于所述第一层PCB和所述第二层PCB，所述第一磁芯的顶端安装面抵接于所述第二层PCB的底面；

第一级输出电容包括：至少一个安装于所述第二层PCB的底面的第一壳体和设于所述第一壳体内的电容器件；

第二级输出电感包括：第二磁芯和设于所述第二磁芯内的一个绕组，所述第二磁芯的顶端面设有第二输入引脚，所述第二磁芯的底端面设有输出铜排，所述第二输入引脚和输出铜排分别对应连接于所述第二层PCB和所述第三层PCB；

第二级输出电容包括：安装于所述第三层PCB的底面的第二壳体和所述第二壳体内的电容器件；

所述滤波器输出端子连接于所述输出铜排。

4.如权利要求2所述的多层结构滤波器，其特征在于，当N等于4时，第三级输出电感的输入端和输出端分别对应连接于第二层PCB和第三层PCB，第四级输出电感的输入端和输出端分别对应连接于第三层PCB和第二层PCB，第四级输出电容连接于第四层PCB，滤波器输出端子连接于所述第三级输出电感的输出端。

5.如权利要求3所述的多层结构滤波器，其特征在于，所述第一级输出电感的绕组采用铜排绕制多匝形成，所述第二级输出电感的绕组采用单匝铜排形成。

6.如权利要求3所述的多层结构滤波器，其特征在于，所述输出铜排的一端垂直连接于所述第二磁芯的底端面，所述输出铜排的另一端穿过所述第三层PCB后贴敷于所述第三层PCB的底面，所述第一输入引脚穿过所述第二层PCB后焊接于所述第一层PCB，所述输出引脚和所述第二输入引脚焊接于所述第二层PCB。

7.如权利要求6所述的多层结构滤波器，其特征在于，所述滤波器输出端子包括：

安装座，设于所述安装座一端的输出端口，设于所述安装座另一端的连接铜排，所述连接铜排远离所述安装座的一端设有安装螺孔，所述输出铜排的另一端设有与所述安装螺孔相匹配的连接螺孔，通过固定螺丝穿过所述安装螺孔和所述连接螺孔将所述滤波器输出端子连接于所述输出铜排。

8.一种车载电源DCDC转换装置，包括机壳，其特征在于，还包括安装于所述机壳上的如权利要求2-7任一项所述的多层结构滤波器，连接于所述第一层PCB上的功率开关管、变压器和副边开关管。

9.如权利要求8所述的车载电源DCDC转换装置，其特征在于，所述机壳在第一级输出电感和第二级输出电感之间形成用于分隔屏蔽电感的容腔。

10.如权利要求8所述的车载电源DCDC转换装置，其特征在于，所述第一级输出电感和所述第二级输出电感与所述机壳之间填充导热件。

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