CN219534257U - 一种平面电感和集成电路板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种平面电感和集成电路板。平面电感包括：磁芯、骨架底座、平面绕组和导电粘接组件。磁芯包括两侧开口的磁芯壳体和中心柱；中心柱设置于磁芯壳体围成的容置空腔中，且中心柱的上下表面分别与磁芯壳体的上下内壁连接；骨架底座的中心位置开设有安装孔，骨架底座设置于容置空腔中，且中心柱穿过安装孔；骨架底座的端部设置有线圈连接端和接地连接端；平面绕组与骨架底座层叠设置于容置空腔中，平面绕组围绕中心柱设置，平面绕组的连接端与线圈连接端连接；磁芯通过导电粘接组件与接地连接端电性连接。本实用新型实施例可以简化电感的制备工序，提高电感的生产效率，且有利于实现电感的小型化。

Description

一种平面电感和集成电路板

技术领域

本实用新型涉及电子元件技术领域，尤其涉及一种平面电感和集成电路板。

背景技术

当今社会，各行各业中的电子产品中都离不开开关电源的使用，作为高效率供电设备，开关电源的应用备受关注。其中，电感是开关电源中不可或缺的磁性器件。近年来，开关电源不断朝着小体积的方向发展，传统的线绕电感难以满足当前的发展需求。具体而言，绕线电感需要在骨架上面进行电感绕组的绕制，难以做得更轻薄和体积更小；并且线材的绕制需要配合绕线机进行制作，在绕线的过程中容易产生断线问题，且绕线得到的绕组一致性差，难以保证电感的可靠性。以及，磁芯作为电感元件的重要载体，在电源功率比较大时，电感向外部辐射的能量无法忽略，这会带来电磁干扰的问题。通常解决电磁干扰的方法是在磁芯外部包裹铜箔，然后对铜箔进行接地处理。上述绕制过程和接地处理过程均使得现有的电感的制备过程复杂，影响电感的生产效率。综上所述，现有的电感难以做到小型化，且制备工序复杂，生产效率低。

实用新型内容

本实用新型提供了一种平面电感和集成电路板，以简化电感的制备工序，提高电感的生产效率，且有利于实现电感的小型化。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种平面电感。平面电感包括：磁芯、骨架底座、平面绕组和导电粘接组件；

所述磁芯包括两侧开口的磁芯壳体和中心柱；所述中心柱设置于所述磁芯壳体围成的容置空腔中，且所述中心柱的上下表面分别与所述磁芯壳体的上下内壁连接；

所述骨架底座的中心位置开设有安装孔，所述骨架底座设置于所述容置空腔中，且所述中心柱穿过所述安装孔；所述骨架底座的端部设置有线圈连接端和接地连接端；

所述平面绕组与所述骨架底座层叠设置于所述容置空腔中，所述平面绕组围绕所述中心柱设置，所述平面绕组的连接端与所述线圈连接端连接；

所述磁芯通过所述导电粘接组件与所述接地连接端电性连接。

可选地，所述骨架底座两侧均包括伸出所述磁芯壳体的开口的突出部；所述线圈连接端和所述接地连接端均设置于所述突出部。

可选地，所述突出部设置有多个接线引脚；其中，部分接线引脚作为所述线圈连接端，部分所述接线引脚作为所述接地连接端，其他所述接线引脚作为备用接线端。

可选地，所述接线引脚沿垂直于所述骨架底座的方向延伸；所述接地连接端通过所述导电粘接组件与所述磁芯壳体开设有所述开口且靠近所述接地连接端的侧面连接。

可选地，所述平面绕组包括两个所述连接端，所述骨架底座包括两个所述线圈连接端；两个所述连接端分别与两个所述线圈连接端对应连接；

其中，两个所述线圈连接端设均置于所述骨架底座的同一突出部。

可选地，所述平面绕组包括环绕所述中心柱设置的多圈线圈，且所述多圈线圈位于同一平面。

可选地，所述平面电感还包括：采样绕组；

所述骨架底座为PCB板，所述PCB板包括金属层，所述采样绕组为设置于所述金属层的螺旋状走线。

可选地，所述PCB板的端部设置有多个过孔，部分过孔作为所述线圈连接端，部分过孔作为所述接地连接端，部分过孔作为采样连接端；

所述采样绕组的连接端与所述采样连接端连接。

可选地，所述磁芯包括两个磁芯组件；所述磁芯组件包括底板，所述底板两侧设置有平行设置的两个侧板，在所述两个侧板之间，所述底板的中心位置凸设有磁性柱；其中，所述侧板远离所述底板的表面和所述磁性柱远离所述底板的表面位于同一平面；

两个所述磁芯组件上下相对装配形成所述磁芯，各所述侧板和各所述底板围成所述磁芯壳体，两个磁性柱相抵接构成所述中心柱。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种集成电路板。集成电路板包括电路板本体和如本实用新型任意实施例所提供的平面电感，所述平面电感设置在所述电路板本体上。

本实用新型实施例提供的平面电感，只需要将平面绕组、骨架底座和磁芯进行组装即可构成平面电感的主体部分，无需在骨架上面绕线的动作，使得平面电感的制备工序简单。并且，相比于传统的绕线电感，平面电感的体积更小更轻薄。以及，平面电感的主体部分组装完成后，只需要在骨架底座上的接地连接端和磁芯之间设置导电粘接组件，在接地连接端接地时，就可以方便地实现平面电感中磁芯的接地，不再需要在磁芯外面增加一层铜箔，再将铜箔接线焊接到铜箔上以实现接地的复杂步骤，大大提升了生产便利性。因此，相比于现有技术，本实用新型实施例可以简化电感的制备工序，提高电感的生产效率，且有利于实现电感的小型化。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种平面电感的俯视图；

图2是本实用新型实施例提供的一种平面电感的正视图；

图3是本实用新型实施例提供的一种平面电感的后视图；

图4是本实用新型实施例提供的另一种平面电感的俯视图；

图5是本实用新型实施例提供的另一种平面电感的正视图；

图6是本实用新型实施例提供的另一种平面电感的侧视图；

图7是本实用新型实施例提供的一种磁芯组件的俯视图；

图8是本实用新型实施例提供的一种磁芯组件的截面图；

图9是本实用新型实施例提供的一种平面电感的立体结构爆炸图；

图10是本实用新型实施例提供的一种平面绕组的结构图；

图11是本实用新型实施例提供的一种骨架底座的俯视图；

图12是本实用新型实施例提供的一种骨架底座的正视图；

图13是本实用新型实施例提供的一种骨架底座的侧视图；

图14是本实用新型实施例提供的一种PCB板的结构图；

图15是本实用新型实施例提供的一种集成电路板的结构图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，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的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

本实用新型实施例提供了一种平面电感。图1是本实用新型实施例提供的一种平面电感的俯视图；图2是本实用新型实施例提供的一种平面电感的正视图；图3是本实用新型实施例提供的一种平面电感的后视图。参见图1-图3，该平面电感包括：磁芯10、骨架底座20、平面绕组30和导电粘接组件40。

其中，磁芯10包括两侧开口的磁芯壳体11和中心柱12。中心柱12设置于磁芯壳体11围成的容置空腔101中，且中心柱12的上下表面分别与磁芯壳体11的上下内壁连接。骨架底座20的中心位置开设有安装孔(图中未示出)，骨架底座20设置于容置空腔101中，且中心柱12穿过安装孔。骨架底座20的端部设置有线圈连接端212和接地连接端211。平面绕组30与骨架底座20层叠设置于容置空腔101中，平面绕组30围绕中心柱12设置，平面绕组30的连接端与线圈连接端212连接。磁芯10通过导电粘接组件40与接地连接端211电性连接。

其中，磁芯壳体11可包括顶板、底板和相对设置的两个侧板(例如左侧板和右侧板)，侧板在水平面的截面形状可呈矩形或C字形。上述四块壁板围成容置空腔101，且包括前侧和后侧相对的两个开口。开口的设置有利于电感电极引脚的引出。中心柱12与磁芯外壳12可采用相同的材料制备，例如采用铁磁粉制备。其中，中心柱11设置于容置空腔101中，使容置空腔101中具有环形的用于容纳骨架底座20和线圈30的空间。示例性地，沿侧板的延伸方向，中心柱11的宽度小于侧板的宽度，以及，沿侧板的排列方向，中心柱11的宽度小于开口的宽度。

示例性地，骨架底座20可采用绝缘板材制备。骨架底座20设置有线圈连接端212和接地连接端211的端部可以是骨架底座20面向开口的端部，例如前侧端部和/或后侧端部，线圈连接端212和接地连接端211可以集中于骨架底座20的一侧端部，或者分布于骨架底座20的两侧端部中。如图2和图3所示，骨架底座20中的各连接端可采用引脚的形式，或者，各连接端也可以采用过孔或其他方式构成。

平面绕组30可包括环绕中心柱11设置的多圈线圈，且多圈线圈位于同一平面，以使平面绕组30的厚度较薄且易于缠绕。示例性地，平面绕组30可采用绝缘导线(例如漆包线)绕制，以便于实现各圈线圈之间的绝缘，且有利于各圈线圈紧密缠绕，有利于实现平面电感的小型化。示例性地，平面绕组30包括两个连接端，可分别作为平面电感的输入端和输出端，骨架底座20包括两个线圈连接端212；平面绕组30的两个连接端分别与两个线圈连接端212对应连接，平面电感的电极引脚自线圈连接端212引出。

示例性地，导电粘接组件40可以是导电胶。骨架底座20的端部可设置多个连接端，各连接端间隔分布，互相绝缘。在平面电感整体组装完成后，可以挑选骨架底座20上距离磁芯10表面最近的连接端作为接地连接端211，以便通过导电胶实现接地连接端211与磁芯10的电性连接，并尽可能避免导电粘接组件40与平面电感中其他导体材料接触。对于骨架底座20上的其他连接端，可以将部分连接端作为线圈连接端，剩余连接端作为冗余设置的备用连接端213。在利用平面电感组装电子设备时，例如将平面电感与电子设备的主板连接时，将接地连接端211连接电子设备的接地端，即可实现磁芯10的可靠接地。

本实用新型实施例提供的平面电感，只需要将平面绕组30、骨架底座20和磁芯10进行组装即可构成平面电感的主体部分，无需在骨架上面绕线的动作，使得平面电感的制备工序简单。并且，相比于传统的绕线电感，平面电感的体积更小更轻薄。以及，平面电感的主体部分组装完成后，只需要在骨架底座20上的接地连接端211和磁芯10之间设置导电粘接组件40，在接地连接端211接地时，就可以方便地实现平面电感中磁芯10的接地，不再需要在磁芯10外面增加一层铜箔，再将铜箔接线焊接到铜箔上以实现接地的复杂步骤，大大提升了生产便利性。因此，相比于现有技术，本实用新型实施例可以简化电感的制备工序，提高电感的生产效率，且有利于实现电感的小型化。

图4是本实用新型实施例提供的另一种平面电感的俯视图；图5是本实用新型实施例提供的另一种平面电感的正视图；图6是本实用新型实施例提供的另一种平面电感的侧视图。图4-6示例性地给出了一种平面电感产品的三视图。参见图4-图6，示例性地，骨架底座20两侧均包括伸出磁芯壳体11的开口的突出部22；线圈连接端212和接地连接端211均设置于突出部22，以便于平面电感与外部电路的连接。

示例性地，突出部22设置有多个接线引脚21，即通过接线引脚21构成骨架底座20上的各连接端；接线引脚21沿垂直于骨架底座20的方向(即平面电感的厚度方向)延伸，以便于平面电感插接于其他线路板。其中，部分(例如两个)接线引脚21作为线圈连接端212，部分(例如一个)接线引脚21作为接地连接端211，其他接线引脚21作为备用接线端213。其中，可设置接地连接端211与磁芯壳体11的外表面的垂直距离小于预设距离，以便通过导电粘接组件40将接地连接端211与磁芯壳体11开设有开口且靠近接地连接端211的侧面连接。例如，当接地连接端211设置于骨架底座20伸出磁芯10后侧开口的突出部22上时，可设置接地连接端211与磁芯壳体11的后侧外表面通过导电胶粘接。示例性地，两个线圈连接端211设均置于骨架底座20的同一突出部22，平面绕组30的连接端可通过引线与线圈连接端211焊接。

下面，对平面电感中各部件的具体结构分别进行示例性说明。

继续参见图5，在一种实施方式中，示例性地，磁芯10包括两个结构基本相同的磁芯组件110。任一次磁芯组件110的结构均可参见图7-图8。示例性地，磁芯组件110包括底板111，底板111两侧(例如左侧端部和右侧端部)设置有平行设置的两个侧板112。在两个侧板112之间，底板111的中心位置凸设有磁性柱113。如图8所示，磁芯组件110的截面呈E字型。其中，侧板112远离底板111的表面和磁性柱113远离底板111的表面位于同一平面，以使两磁芯组件110上下相对拼接装配时，各侧板112和各底板111围成完整的磁芯壳体11，相对的侧板112能够相接触构成磁芯壳体11的侧壁板，同时，两个磁性柱113能够相抵接构成中心柱12。示例性地，磁芯组件110中的底板111、两个侧板112和磁性柱113可以通过浇筑等方法一体成型，以简化制备工艺。其中，两个磁芯组件110的上下相对时可呈镜面对称结构。两个磁芯组件110中磁性柱113的高度可以相同或不同。

示例性地，磁性柱113(或者说中心柱12)的截面形状为矩形或圆形。相应的，平面绕组30的外轮廓也可呈矩形或圆形。

图9是本实用新型实施例提供的一种平面电感的立体结构爆炸图。参见图9，在另一种实施方式中，可选地，磁芯10可以包括第一磁芯组件121和第二磁芯组件122。其中，第一磁芯组件121可采用如上述磁芯组件110所示的结构，第二磁芯组件122可采用平板结构。也就是说，中心柱12直接由第一磁芯组件121中的磁性柱构成，这样可以避免两磁芯组件组装时由于磁性柱对接偏差造成的中心柱12的特性偏离预期。

示例性地，平面电感中平面绕组30的具体结构可参见图10。平面绕组30可包括位于同一平面的多圈线圈，平面绕组30整体呈螺旋状。其中，平面绕组30的线圈数可根据实际需求设置，此处不做限定。

图11是本实用新型实施例提供的一种骨架底座的俯视图；图12是本实用新型实施例提供的一种骨架底座的正视图；图13是本实用新型实施例提供的一种骨架底座的侧视图。参见图11-图13，在一种实施方式中，示例性地，骨架底座20两侧包括两个突出部22，骨架底座20的中心位置设置有安装孔201，安装孔201的尺寸与中心柱12的尺寸相适配，例如略大于中心柱12的尺寸，以便于骨架底座20套接于中心柱12外。示例性地，安装孔201的两侧边缘还可以设置紧固件202，以便在骨架底座20与中心柱12套接后对骨架底座20进行固定。

在上述各实施方式的基础上，可选地，平面电感还包括：采样绕组60。其中，平面绕组30是电感的主绕组，主要作用是为电源储能和释能，采样绕组60作为ZCD绕组，对于部分控制方案来说采样绕组60用于提供采样功能。其中，平面绕组30和采样绕组60可设置为具有一定的匝数比关系，平面绕组30的励磁会相应在采样绕组60上产生相应的电流信号，控制芯片可采集采样绕组60的电流信号来判断平面绕组30上的电流情况，从而实现对电源拓扑的控制。对于传统的电感来说，若需要ZCD绕组，必须增加两个绕组的绕制，使电感的生产工序更为繁琐。

本实施例中，如图14所示，可设置PCB板50作为骨架底座20。其中，PCB板50包括金属层(例如铜箔)，采样绕组60为设置于金属层的螺旋状走线。通过采用PCB板50上面的走线作为采样绕组60，使得PCB板50既能提供底座的支撑功能，也能提供ZCD绕组的采样功能，从而简化平面电感的结构，有利于进一步实现平面电感的小型化。其中，金属层可设置于PCB板50靠近平面绕组30的一侧，由于平面绕组30采用绝缘导线绕制，本身可提供平面绕组30和采样绕组60之间的绝缘，无需再单独设置两绕组间的绝缘层，可进一步缩小平面电感的厚度，且不会增加额外的生产工序。

继续参见图14，在上述各实施方式的基础上，可选地，PCB板可包括伸出容置空腔的端部，PCB板的端部可设置有多个过孔51。其中，部分过孔51可作为采样连接端511，用于与采样绕组60的连接端连接。在剩余的过孔51中，可设置部分过孔51作为线圈连接端，用于与平面绕组30连接；部分过孔51作为接地连接端，用于通过导电粘接组件40与磁芯10粘接。

在上述各实施方式的基础上，可选地，平面电感为PFC(Power FactorCorrection，功率因数校正)电感，可应用于高压电源拓扑中，可通过将接地连接端211接地来克服平面电感产生的电磁干扰问题。

本实用新型实施例还提供了一种集成电路板，包括如本实用新型任意实施例所提供的平面电感，具备相应的有益效果。图15是本实用新型实施例提供的一种集成电路板的结构图。参见图15，示例性地，集成电路板包括电路板本体200和平面电感100，平面电感100设置在电路板本体200上。以骨架底座为PCB板50为例，平面电感100可通过插针70连接电路板本体200。具体而言，插针70的一端连接PCB板50上的过孔51，插针70的另一端可以插接或焊接在电路板本体200上。或者，当骨架底座20为绝缘平板时，可直接通过接线引脚式的连接端插接或焊接在电路板本体200上。

上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。

Claims (10)

1.一种平面电感，其特征在于，包括：磁芯、骨架底座、平面绕组和导电粘接组件；

所述磁芯包括两侧开口的磁芯壳体和中心柱；所述中心柱设置于所述磁芯壳体围成的容置空腔中，且所述中心柱的上下表面分别与所述磁芯壳体的上下内壁连接；

所述骨架底座的中心位置开设有安装孔，所述骨架底座设置于所述容置空腔中，且所述中心柱穿过所述安装孔；所述骨架底座的端部设置有线圈连接端和接地连接端；

所述平面绕组与所述骨架底座层叠设置于所述容置空腔中，所述平面绕组围绕所述中心柱设置，所述平面绕组的连接端与所述线圈连接端连接；

所述磁芯通过所述导电粘接组件与所述接地连接端电性连接。

2.根据权利要求1所述的平面电感，其特征在于，所述骨架底座两侧均包括伸出所述磁芯壳体的开口的突出部；所述线圈连接端和所述接地连接端均设置于所述突出部。

3.根据权利要求2所述的平面电感，其特征在于，所述突出部设置有多个接线引脚；其中，部分接线引脚作为所述线圈连接端，部分所述接线引脚作为所述接地连接端，其他所述接线引脚作为备用接线端。

4.根据权利要求3所述的平面电感，其特征在于，所述接线引脚沿垂直于所述骨架底座的方向延伸；所述接地连接端通过所述导电粘接组件与所述磁芯壳体开设有所述开口且靠近所述接地连接端的侧面连接。

5.根据权利要求2所述的平面电感，其特征在于，所述平面绕组包括两个所述连接端，所述骨架底座包括两个所述线圈连接端；两个所述连接端分别与两个所述线圈连接端对应连接；

其中，两个所述线圈连接端设均置于所述骨架底座的同一突出部。

6.根据权利要求1所述的平面电感，其特征在于，所述平面绕组包括环绕所述中心柱设置的多圈线圈，且所述多圈线圈位于同一平面。

7.根据权利要求1所述的平面电感，其特征在于，还包括：采样绕组；

所述骨架底座为PCB板，所述PCB板包括金属层，所述采样绕组为设置于所述金属层的螺旋状走线。

8.根据权利要求7所述的平面电感，其特征在于，所述PCB板的端部设置有多个过孔，部分过孔作为所述线圈连接端，部分过孔作为所述接地连接端，部分过孔作为采样连接端；

所述采样绕组的连接端与所述采样连接端连接。

9.根据权利要求1所述的平面电感，其特征在于，所述磁芯包括两个磁芯组件；所述磁芯组件包括底板，所述底板两侧设置有平行设置的两个侧板，在所述两个侧板之间，所述底板的中心位置凸设有磁性柱；其中，所述侧板远离所述底板的表面和所述磁性柱远离所述底板的表面位于同一平面；

两个所述磁芯组件上下相对装配形成所述磁芯，各所述侧板和各所述底板围成所述磁芯壳体，两个磁性柱相抵接构成所述中心柱。

10.一种集成电路板，其特征在于，包括电路板本体和如权利要求1至9任一项所述的平面电感，所述平面电感设置在所述电路板本体上。