一种半砖模块电源的PCB布局结构的制作方法

专利2026-05-02  8


本技术涉及模块电源,尤其涉及一种半砖模块电源的pcb布局结构。


背景技术:

1、小体积高功率密度是模块电源产品发展的趋势,因固定的模块电源尺寸体积能承载的热量是有限的,如果热量不能及时导出,功率管温度就会急剧上升直至损坏,或者大大降低电源使用寿命。那么要提高功率密度就必须降低损耗或快速把热量导出,目前目前市场上提高模块功率密度的方法有:1、增加功率器件数量降低单器件的损耗;2、用更高导热率的灌封胶。如果增加器件会占用更大布板面积,在有限的空间内实现难度很大,且还会增加物料成本;目前市场上高导热灌封胶的导热率一般在2-3w/m.k之间,导热率越高其流动性越差,流动性越差灌胶难度越大,且胶在x-y轴方向导热率较低,所以灌封胶的选择有很大的局限性,对于高热量导出需要有其他更有效的方式来解决。


技术实现思路

1、针对上述问题,现提供一种半砖模块电源的pcb布局结构,旨在解决现有技术中存在的问题。

2、具体技术方案如下:

3、一种半砖模块电源的pcb布局结构,包括功率板和设置于所述功率板上的控制电路、主变压器、buck电路、电流采样电路以及辅助电源变压器,还包括散热辅件,所述主变压器贯穿功率板,在所述功率板正反面均露出有绕组,设置于所述功率板上的所有电路中的功率元器件分布于所述功率板的背面,所有电路中的其他元器件设置于所述功率板的正面,所述散热辅件镶嵌于所述功率元器件之间,且所述主变压器处于所述功率板两侧裸露的绕组也与所述散热辅件接触。

4、上述的半砖模块电源的pcb布局结构,还具有这样的特征,还包括pin针转接板,所述功率板上的pin针输出端设置于所述功率板的正面,所述功率板上的pin针输出端与所述pin针转接板电连接,且所述pin针转接板与所述功率板平行间隔分布。

5、上述方案的有益效果:使得功率板上原本设置pin针的位置空出,方便分布功率元器件,使得功率元器件的分布更加合理,且能在功率元器件之间设置更多的散热辅件。

6、上述的半砖模块电源的pcb布局结构,还具有这样的特征,所述散热辅件包括散热铜条和散热铜片,所述散热铜条镶嵌于各个所述功率元器件之间,并与之接触,且所述散热铜条的高度与所述功率元器件凸起的高度相同,所述散热铜片贴合所述主变压器两端最外侧的绕组。

7、上述方案的有益效果:散热铜条接触功率元器件,能及时的将功率元器件产生的热量导出,并使得热量在xy平面传导,后利用灌封胶对使热量在z轴传导,弥补了导热灌封胶横向热阻大的问题,达到加快功率元器件散热的效果。

8、上述的半砖模块电源的pcb布局结构,还具有这样的特征,所述散热铜片的形状设置为与所述主变压器裸露的绕组形状相同。

9、上述方案的有益效果:功率板正反面贴散热铜片作为副边绕组,功率板内层铜皮全部用来绕原边绕组,散热铜片作为副边绕组使得绕组中的的电流密度都得到大大降低,从而降低了线路损耗,减少了电源发热量。

10、上述的半砖模块电源的pcb布局结构,还具有这样的特征,主变压器设置在所述功率板的居中位置,采用磁芯嵌入所述功率板的安装方式,其左边背面是原边全桥mos管,左边正面是其母线电容和驱动电路,所述主变压器右侧背面是副边同步整流4个mos管,正面是输出滤波电容。

11、上述方案的有益效果:mos管均设置于功率板背面,使其发热产生的热量尽可能的避免影响功率板正面的元器件,且mos管全部设置在功率板背面,也方便在mos管之间嵌入散热铜条。

12、上述的半砖模块电源的pcb布局结构,还具有这样的特征,所述buck电路布在所述功率板的左下部分,vin+设置在所述功率板的左下方角落,在所述vin+的正上方的背面是buck开关管,正面是输入电容,在所述vin+的右边是buck电感,buck电感上方的背面是续流二极管,正面是母性电容。

13、上述方案的有益效果:功率部分在控制部分的下部,避免控制回路和功率回路之间发生交叠,避免了功率部分对控制电路的干扰。

14、上述的半砖模块电源的pcb布局结构,还具有这样的特征,所述辅助电源变压器设置于所述buck电路右侧,所述辅助电源变压器包括嵌入所述功率板的磁芯与驱动电路。

15、上述方案的有益效果:功率部分在控制部分的下部,避免控制回路和功率回路之间发生交叠,避免了功率部分对控制电路的干扰。

16、上述的半砖模块电源的pcb布局结构,还具有这样的特征,所述控制电路设置于所述功率板的正上方,其包括副边电压环、原边电流环、均流环、以及原边驱动和副边隔离驱动电路。

17、上述方案的有益效果:功率部分在控制部分的下部,避免控制回路和功率回路之间发生交叠,避免了功率部分对控制电路的干扰。

18、综上所述,该方案的有益效果是:

19、本实用新型提供的半砖模块电源的pcb布局结构中,通过将所有的功率元器件设置在功率板的背面,且在功率元器件之间嵌入散热铜条以辅助散热,且利用散热铜片作为主变压器的副边绕组,降低绕组中的电流密度达到降低发热的效果。本实用新型提供的半砖模块电源的pcb布局结构具有降低电源损耗,且能快速的将热量排出的效果。

20、附图说明

21、图1为本实用新型的半砖模块电源的pcb布局结构的功率板上电路布局示意图;

22、图2为本实用新型的半砖模块电源的pcb布局结构的功率板上安装pin针转接板的侧视结构示意图;

23、图3为本实用新型的半砖模块电源的pcb布局结构的功率板上元器件的正面分布示意图;

24、图4为本实用新型的半砖模块电源的pcb布局结构的功率板上元器件的背面分布示意图。



技术特征:

1.一种半砖模块电源的pcb布局结构,包括功率板和设置于所述功率板上的控制电路、主变压器、buck电路、电流采样电路以及辅助电源变压器,其特征在于:还包括散热辅件,所述主变压器贯穿功率板,在所述功率板正反面均露出有绕组,设置于所述功率板上的所有电路中的功率元器件分布于所述功率板的背面,所有电路中的其他元器件设置于所述功率板的正面,所述散热辅件镶嵌于所述功率元器件之间,且所述主变压器处于所述功率板两侧裸露的绕组也与所述散热辅件接触。

2.根据权利要求1所述的一种半砖模块电源的pcb布局结构,其特征在于:还包括pin针转接板,所述功率板上的pin针输出端设置于所述功率板的正面,所述功率板上的pin针输出端与所述pin针转接板电连接,且所述pin针转接板与所述功率板平行间隔分布。

3.根据权利要求2所述的一种半砖模块电源的pcb布局结构,其特征在于:所述散热辅件包括散热铜条和散热铜片,所述散热铜条镶嵌于各个所述功率元器件之间,并与之接触,且所述散热铜条的高度与所述功率元器件凸起的高度相同,所述散热铜片贴合所述主变压器两端最外侧的绕组。

4.根据权利要求3所述的一种半砖模块电源的pcb布局结构,其特征在于:所述散热铜片的形状设置为与所述主变压器裸露的绕组形状相同。

5.根据权利要求1所述的一种半砖模块电源的pcb布局结构,其特征在于:主变压器设置在所述功率板的居中位置,采用磁芯嵌入所述功率板的安装方式,其左边背面是原边全桥mos管,左边正面是其母线电容和驱动电路,所述主变压器右侧背面是副边同步整流4个mos管,正面是输出滤波电容。

6.根据权利要求5所述的一种半砖模块电源的pcb布局结构,其特征在于:所述buck电路布在所述功率板的左下部分,vin+设置在所述功率板的左下方角落,在所述vin+的正上方的背面是buck开关管,正面是输入电容,在所述vin+的右边是buck电感,buck电感上方的背面是续流二极管,正面是母性电容。

7.根据权利要求6所述的一种半砖模块电源的pcb布局结构,其特征在于:所述辅助电源变压器设置于所述buck电路右侧,所述辅助电源变压器包括嵌入所述功率板的磁芯与驱动电路。

8.根据权利要求7所述的一种半砖模块电源的pcb布局结构,其特征在于:所述控制电路设置于所述功率板的正上方,其包括副边电压环、原边电流环、均流环、以及原边驱动和副边隔离驱动电路。


技术总结
本技术公开了一种半砖模块电源的PCB布局结构,包括功率板和设置于所述功率板上的控制电路、主变压器、BUCK电路、电流采样电路以及辅助电源变压器,还包括散热辅件,所述主变压器贯穿功率板,在所述功率板正反面均露出有绕组,设置于所述功率板上的所有电路中的功率元器件分布于所述功率板的背面,所有电路中的其他元器件设置于所述功率板的正面,所述散热辅件镶嵌于所述功率元器件之间,通过将所有的功率元器件设置在功率板的背面,且在功率元器件之间嵌入散热铜条以辅助散热,且利用散热铜片作为主变压器的副边绕组,降低绕组中的电流密度达到降低发热的效果。本技术提供的半砖模块电源的PCB布局结构具有降低电源损耗,且能快速的将热量排出的效果。

技术研发人员:杨超峰,朱红超
受保护的技术使用者:武汉市皓文星源电子有限公司
技术研发日:20231211
技术公布日:2024/7/25
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