[发明专利]一种具有PCB集成型变压器的开关电源模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种开关电源模块，特别是涉及一种具有PCB集成型变压器的开关电源模块。

背景技术

随着科学技术的发展，电子系统的功能越来越复杂，电子系统中的部件越来越多，必然导致电子系统功耗增加。作为电子系统的能量传递器件，开关电源需要具有高传输功率、大的传递电流、高效率、高输出电压精度，以保证电子系统的正常工作。

变压器在开关电源中起着举足轻重的作用，目前比较先进的变压器技术是平面变压器技术，即采用多层PCB板，PCB板内的导体作为变压器的线圈，再将磁芯固定在PCB板上。通过这种方法，可以提高传递电流，因为PCB板内的导体的宽度可以任意设计，同时由于导体比较薄，可以减小趋肤效应，提高变压器的传递电流；采用多层PCB板，可以任意设置层数，达到合理设计变压器匝比的目的；同时，多层PCB板可以免去绕制变压器线圈的步骤，简化生产工序，提高了生产效率。

目前平面变压器只采用一组PCB板，然而在开关电源中对于PCB板的层数需求较多，从而才能满足现代化开关电源的较多功能，但是多层PCB板比较昂贵，尤其是层数多于10层时，多层PCB板的制造成本变得比较高，且对于多层PCB,其一旦制作完成，不仅不利于变压器不同线圈的优化设计，还无法对变压器的线圈圈数进行调试，这就给变压器的线圈设计带来了一定的限制。

发明内容

本发明的目的是提出一种具有PCB集成型变压器的开关电源模块，它不仅增大了传递电流，提高了转换效率，还可对其进行精确的调试和线圈的优化设计，且易于装配，大大降低了成本，从而提高了经济效益。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种具有PCB集成型变压器的开关电源模块，它包括电子元件、PCB板、磁芯、引针，其特征在于：所述PCB板包含上子板、下子板和母板；所述上子板的底部通过焊盘与母板电气连通，下子板的顶部通过焊盘与母板电气连通；所述PCB板上设置有镂空，磁芯镶嵌在镂空中，PCB板上的金属导体和磁芯共同构成开关电源模块的变压器。

所述上子板至少由一层PCB构成。

所述下子板至少由一层PCB构成。

所述母板至少由一层PCB构成。

所述PCB层上的金属导体通过位于PCB上的金属化通孔实现电连接。

所述金属化通孔至少为一个。

所述磁芯具有两个边柱，其中一个边柱依次穿过所述上子板、母板和下子板，另一个边柱仅穿过所述母板。

所述金属导体的宽度为1~10mm。

所述金属导体的厚度为35~250微米。

本发明的有益效果：（1）本发明的变压器的线圈均为PCB上的导体，传递电流大，且没有线圈的使用，使生产工序得到简化。

（2）本发明的初次级线圈的匝数可以任意设置，既变压器的初次级可以任意分布在母板、上子板和下子板三块PCB上，以便设计变压器初次级的匝数比，从而使得变压器匝数的设计变得更加灵活，转换效率更高。

（3）本发明的母板包括印刷电路、焊盘和线圈，由于母板面积比较大，可做成双面板，从而使得在增加电子元件安装密度的同时不增加体积；子板仅仅作为变压器的线圈，体积小，即使需要多层，也可以分解成多组层数较少的PCB，可灵活对其组合，不仅使得适用范围更广，还大大减少了制作的成本。

（4）本发明的每个PCB的表面都有焊盘，使PCB在装配组合时可视为普通的表贴器件，降低了装配难度和成本，从而提高了装配的效率。

（5）本发明由于采用子母板的结构，若变压器线圈设计不合理或出现故障时，可分别对子板或母板进行调试、检修或更换。

附图说明

图1是实施例1上子板的结构示意图。

图2是实施例1母板的结构示意图。

图3是实施例1下子板的结构示意图。

图4是装配后的开关电源模块的结构示意图。

图5是实施例2上子板和下子板第一层的结构示意图。

图6是实施例2上子板和下子板第二层的结构示意图。

图7是实施例2上子板和下子板第三层的结构示意图。

图8是实施例2上子板和下子板第四层的结构示意图。

图9是实施例2母板第一层的结构示意图。

图10是实施例2母板第二层的结构示意图。

图11是实施例2母板第三层的结构示意图。

图12是实施例2母板第四层的结构示意图。