一种电源功率模块及其电路板组合及一种功率转换器制造技术

一种电源功率模块及其电路板组合及一种功率转换器，电源功率模块包括电路板组合、第一变压器磁芯组及输出电感。电路板组合包括电路板及设置于电路板的第一初级绕组、第一次级绕组及第一整流电路元件，第一初级绕组设于电路板内部，第一次级绕组设于电路板的表面，第一初级绕组与第一次级绕组相对设置。输出电感包括电感磁芯组和第一电感绕组，电感磁芯组至少部分的穿过第三孔洞与第一电感绕组耦合。第一变压器磁芯组至少部分的穿过电路板上的第一孔洞，与第一初级绕组和第一次级绕组组合成第一变压器；第一次级绕组通过第一整流电路元件与输出电感耦接，第一整流电路元件分布在第一变压器与输出电感之间，且连接第一次级绕组和第一电感绕组。

【技术实现步骤摘要】
一种电源功率模块及其电路板组合及一种功率转换器
本专利技术涉及一种电源功率模块及其电路板组合及一种功率转换器，尤其是一种可减少损耗的电源功率模块及其电路板组合及一种功率转换器。
技术介绍
随着电源设计的高功率密度化，功率器件的布局和散热设计显得越来越重要。合理的布局能有效降低各功率器件之间的连接损耗，且容易散热，进而提高电源的功率密度。图1示出了现有的开关电源，其包括变压器1、整流电路元件2、输出电感3等，各电子元件皆设置于电路板上。变压器的初级绕组连接输入电压，次级绕组通过引脚P1与电路板相连，输出电感通过引脚P2连到电路板上。由于次级绕组通过引脚连到电路板上，再通过电路板上的线路才能与整流电路元件连接，使得次级绕组的引线到整流电路元件之间的距离较长，从而产生较大的损耗，且会产生较大的漏感，造成额外的损耗，进而影响电源的效率以及整流电路元件的电压应力。再者，整流电路元件也通过引脚连接到电路板，再通过电路板连接到电感引脚，电感再通过电感引脚连接到电路板，中间也会产生额外的损耗。有鉴于此，如何发展一种电源功率模块及其电路板组合及功率转换器，使得功耗降低，为目前急需解决的问题。在所述
技术介绍
部分公开的上述信息仅用于加强对本专利技术的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
本专利技术的一个主要目的在于提供一种电源功率模块及其电路板组合及一种功率转换器，以降低电路阻抗，减少损耗的产生。为达成上述目的，本专利技术提供一种电源功率模块，电源功率模块包括电路板组合、第一变压器磁芯组及输出电感。电路板组合包括电路板及设置于电路板的第一初级绕组、第一次级绕组及第一整流电路元件，其中，电路板上设有第一孔洞和第三孔洞，第一初级绕组设于电路板内部，第一次级绕组设于电路板的表面，第一初级绕组与第一次级绕组相对设置。输出电感包括电感磁芯组和第一电感绕组，电感磁芯组至少部分的穿过电路板上的第三孔洞与第一电感绕组耦合。其中，第一变压器磁芯组至少部分的穿过电路板上的第一孔洞，与第一初级绕组和第一次级绕组组合成第一变压器；第一次级绕组通过第一整流电路元件与输出电感耦接，第一整流电路元件分布在第一变压器与输出电感之间，且连接第一次级绕组和第一电感绕组。本专利技术还提供一种电路板组合，包括电路板，电路板包括第一边、第二边、第三边和第四边，第一边与第二边及第三边交叉，第四边与第二边及第三边交叉，电路板上设置有第一初级绕组、第一次级绕组、第一整流电路元件、第一电感绕组、第一孔洞及第三孔洞，第一孔洞靠近第一边设置，第三孔洞靠近第四边设置，第一初级绕组设置于电路板内部，且第一初级绕组环绕第一孔洞，第一次级绕组设置于电路板的表面，且第一次级绕组环绕第一孔洞，第一初级绕组与第一次级绕组相对设置，第一电感绕组环绕第三孔洞，第一次级绕组通过第一整流电路元件与第一电感绕组耦接，第一整流电路元件分布在第一孔洞与第三孔洞之间，且连接第一次级绕组和第一电感绕组。本专利技术还提供一种功率转换器，包括一变压器、第一整流电路元件、第二整流电路元件、耦合电感以及输出正极连接器。变压器包括第一初级绕组、第一次级绕组、第二初级绕组及第二次级绕组，第一初级绕组与第一次级绕组耦合形成第一变压器，第二初级绕组与第二次级绕组耦合形成第二变压器，且第一初级绕组与第二初级绕组串联连接以接收一输入电压；第一整流电路元件连接第一次级绕组，且第一整流电路元件的一输出端连接第一输出接地连接器；第二整流电路元件连接第二次级绕组，且第二整流电路元件的一输出端连接第二输出接地连接器；耦合电感包括第一电感绕组及第二电感绕组，第一整流电路元件的另一输出端连接第一电感绕组的一端，第二整流电路元件的另一输出端连接第二电感绕组的一端；输出正极连接器连接第一电感绕组的另一端及第二电感绕组的另一端。本专利技术相较于现有技术的有益效果在于：本专利技术的第一初级绕组和第一次级绕组均设于电路板，变压器输出的电流可直接经过整流电路元件传输至输出电感，无须经过变压器和电感的引脚，并且，通过第一整流电路元件、第一变压器及输出电感之间的特殊布局，合理优化了电性传输路径，因此，相比于现有的必须通过引脚进行电连接的功率模块相比，本专利技术缩短了电性传输距离，从而能够大幅降低电路阻抗，减少损耗的产生。附图说明通过结合附图考虑以下对本专利技术的优选实施例的详细说明，本专利技术的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本专利技术的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：图1是现有的开关电源的示意图。图2是本专利技术的一实施例的电源功率模块的分解示意图。图3是本专利技术的一实施例的电路板组合的示意图。图4A是本专利技术的电源功率模块的一实施例的电路图。图4B是本专利技术的电源功率模块的另一实施例的电路图。图5是本专利技术的一实施例的电路板组合的初级绕组和次级绕组的示意图。图6是本专利技术的一实施例的电源功率模块的电子元件的布局示意图。具体实施方式现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本专利技术将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。本专利技术提供一种电源功率模块，如图2、3、4A、6所示，其包括电路板组合10、第一变压器磁芯组20及输出电感30。电路板组合10包括电路板11及设置于电路板11的第一初级绕组12、第一次级绕组13及第一整流电路元件14，其中，电路板11为多层电路板，其上设有第一孔洞H1和第三孔洞H3。第一初级绕组12设于电路板11内部，第一次级绕组13设于电路板11的表面，第一初级绕组12与第一次级绕组13相对设置。输出电感30包括电感磁芯组31和第一电感绕组32，电感磁芯组31至少部分的穿过电路板11上的第三孔洞H3，与第一电感绕组32耦合。其中，第一变压器磁芯组20至少部分的穿过电路板11上的第一孔洞H1，与第一初级绕组12和第一次级绕组13组合成第一变压器；第一次级绕组13通过第一整流电路元件14与输出电感30耦接，第一整流电路元件14分布在第一变压器与输出电感30之间，且连接第一次级绕组13和第一电感绕组32。由于第一整流电路元件14分布在第一变压器与输出电感30之间，第一初级绕组12和第一次级绕组13均设于电路板11，变压器输出的电流可直接经过整流电路元件传输至输出电感30，无须经过变压器和电感的引脚及电路板上的走线，因此，通过第一整流电路元件、第一变压器及输出电感之间的特殊布局，合理优化了电性传输路径，相比于现有的必须通过引脚进行电连接的功率模块，本专利技术缩短了电性传输距离，从而能够大幅降低电路阻抗，减少损耗的产生。本实施例中，电源功率模块还包括第二变压器磁芯组40，电路板组合10还包括设置于电路板11的第二整流电路元件15、第二初级绕组16(图中未示出)及第二次级绕组17，第二初级绕组16设于电路板内部，第二次级绕组17设于电路板11的表面，第二初级绕组16与第二次级绕组17相对于设置，输出电感30还包括第二电感绕组33，电感磁芯组31至少部分的穿过电路板上的第四孔洞H4，与第二电感绕本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电源功率模块，包括：电路板组合，包括电路板及设置于电路板的第一初级绕组、第一次级绕组及第一整流电路元件，其中，电路板上设有第一孔洞和第三孔洞；第一初级绕组设于电路板内部，第一次级绕组设于电路板的表面，第一初级绕组与第一次级绕组相对设置；第一变压器磁芯组；及输出电感，包括电感磁芯组和第一电感绕组，电感磁芯组至少部分的穿过电路板上的第三孔洞与第一电感绕组耦合；其中，第一变压器磁芯组至少部分的穿过电路板上的第一孔洞，与第一初级绕组和第一次级绕组组合成第一变压器；第一次级绕组通过第一整流电路元件与输出电感耦接，第一整流电路元件分布在第一变压器与输出电感之间，且连接第一次级绕组和第一电感绕组。

【技术特征摘要】
1.一种电源功率模块，包括：电路板组合，包括电路板及设置于电路板的第一初级绕组、第一次级绕组及第一整流电路元件，其中，电路板上设有第一孔洞和第三孔洞；第一初级绕组设于电路板内部，第一次级绕组设于电路板的表面，第一初级绕组与第一次级绕组相对设置；第一变压器磁芯组；及输出电感，包括电感磁芯组和第一电感绕组，电感磁芯组至少部分的穿过电路板上的第三孔洞与第一电感绕组耦合；其中，第一变压器磁芯组至少部分的穿过电路板上的第一孔洞，与第一初级绕组和第一次级绕组组合成第一变压器；第一次级绕组通过第一整流电路元件与输出电感耦接，第一整流电路元件分布在第一变压器与输出电感之间，且连接第一次级绕组和第一电感绕组。2.如权利要求1所述的电源功率模块，其中，电路板组合还包括设置于电路板的第二整流电路元件、第二初级绕组及第二次级绕组，第二初级绕组设于电路板内部，第二次级绕组设于电路板的表面，第二初级绕组与第二次级绕组相对设置，输出电感还包括第二电感绕组，电感磁芯组至少部分的穿过电路板上的第四孔洞与第二电感绕组耦合；第一变压器磁芯组还至少部分的穿过电路板上的第二孔洞，与第二初级绕组和第二次级绕组组合成第二变压器；第二次级绕组通过第二整流电路元件与输出电感耦接，第二整流电路元件分布在第二变压器与输出电感之间，且连接第二次级绕组和第二电感绕组。3.如权利要求1所述的电源功率模块，其中，电源功率模块还包括第二变压器磁芯组，电路板组合还包括设置于电路板的第二整流电路元件、第二初级绕组及第二次级绕组，第二初级绕组设于电路板内部，第二次级绕组设于电路板的表面，第二初级绕组与第二次级绕组相对设置，输出电感还包括第二电感绕组，电感磁芯组至少部分的穿过电路板上的第四孔洞与第二电感绕组耦合；第二变压器磁芯组至少部分的穿过电路板上的第二孔洞，与第二初级绕组和第二次级绕组组合成第二变压器；第二次级绕组通过第二整流电路元件与输出电感耦接，第二整流电路元件分布在第二变压器与输出电感之间，且连接第二次级绕组和第二电感绕组。4.如权利要求2或3任一项所述的电源功率模块，其中，第一整流电路元件分别与第一次级绕组和第一电感绕组直接连接；第二整流电路元件分别与第二次级绕组和第二电感绕组直接连接。5.如权利要求4所述的电源功率模块，其中，电路板组合还包括设置于电路板的第一输出接地连接器和第二输出接地连接器，第一整流电路元件与第一输出接地连接器直接连接，第二整流电路元件与第二输出接地连接器直接连接；电路板组合还包括设置于电路板的输出正极连接器，第一电感绕组和第二电感绕组与输出正极连接器直接连接。6.如权利要求5所述的电源功率模块，其中，电路板包括第一边、第二边、第三边和第四边，第一边与第二边及第三边交叉，第四边与第二边及第三边交叉，第一孔洞和第二孔洞靠近第一边设置，且第一孔洞和第二孔洞并排设置，第三孔洞和第四孔洞靠近第四边设置，且第三孔洞和第四孔洞并排设置，其中第一整流电路元件位于第一孔洞与第三孔洞之间，第二整流电路元件位于第二孔洞和第四孔洞之间。7.如权利要求6所述的电源功率模块，其中，第一输出接地连接器位于第三孔洞与第二边之间，第二输出接地连接器位于第四孔洞与第三边之间。8.如权利要求7所述的电源功率模块，其中，输出正极连接器位于第三孔洞、第四孔洞与第四边之间，且靠近第一电感绕组和第二电感绕组设置。9.如权利要求8所述的电源功率模块，其中，第一输出接地连接器和第二输出接地连接器相对于输出正极连接器对称设置，且第一整流电路元件与第二整流电路元件对称设置。10.如权利要求9所述的电源功率模块，其中，第一整流电路元件包括第一上管元件、第一下管元件、第二上管元件及第二下管元件，第一上管元件和第一下管元件组成一桥臂，第二上管元件和第二下管元件组成一桥臂，第一次级绕组包括第一次级绕组端和第二次级绕组端，第一上管元件包括第一上管源极，第一下管元件包括第一下管漏极，第一上管源极及第一下管漏极设置于第一次级绕组的第一次级绕组端上，且与第一次级绕组的第一次级绕组端形成电连接，第二上管元件包括第二上管源极，第二下管元件包括第二下管漏极，第二上管源极及第二下管漏极设置于第一次级绕组的第二次级绕组端上，且与第一次级绕组的第二次级绕组端形成电连接；第二整流电路元件包括第三上管元件、第三下管元件、第四上管元件及第四下管元件，第三上管元件和第三下管元件组成一桥臂，第四上管元件和第四下管元件组成一桥臂，第二次级绕组包括第一次级绕组端和第二次级绕组端，第三上管元件包括第三上管源极，第三下管元件包括第三下管漏极，第三上管源极及第三下管漏极设置于第二次级绕组的第一次级绕组端上，且与第二次级绕组的第一次级绕组端形成电连接，第四上管元件包括第四上管源极，第四下管元件包括第四下管漏极，第四上管源极及第四下管漏极设置于第二次级绕组的第二次级绕组端上，且与第二次级绕组的第二次级绕组端形成电连接；第一电感绕组包括第一电感绕组端和第二电感绕组端，第一上管元件包括第一上管漏极，第二上管元件包括第二上管漏极，第一上管漏极及第二上管漏极设置于第一电感绕组的第一电感绕组端上，且与第一电感绕组的第一电感绕组端形成电连接，第二电感绕组包括第三电感绕组端和第四电感绕组端，第三上管元件包括第三上管漏极，第四上管元件包括第四上管漏极，第三上管漏极及第四上管漏极设置于第二电感绕组的第三电感绕组端上，且与第二电感绕组的第三电感绕组端形成电连接。11.如权利要求10所述的电源功率模块，其中，第一下管元件包括第一下管源极，第二下管元件包括第二下管源极，第一下管源极及第二下管源极设置于第一接地连接器上，并与第一接地连接器形成电连接，第三下管元件包括第三下管源极，第四下管元件包括第四下管源极，第三下管源极及第四下管源极设置于第二接地连接器上，并与第二接地连接器形成电连接，第一电感绕组的第二电感绕组端及第二电感绕组的第四电感绕组端设置于输出正极连接器上，且与输出正极连接器形成电连接。12.如权利要求11所述的电源功率模块，其中，电路板组合还包括设置于电路板的第一滤波电容和第二滤波电容，第一滤波电容位于输出正极连接器与第二边之间，且第一滤波电容电连接于第一输出接地连接器与输出正极连接器之间，第二滤波电容位于输出正极连接器与第三边之间，且第二滤波电容电连接于第二输出接地连接器与输出正极连接器之间。13....

【专利技术属性】
技术研发人员：邓志江，胡蓬峰，刘钢，
申请(专利权)人：杭州富特科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33