一种具有夹层结构的电源模块制造技术

本发明专利技术提供了一种电源模块，包括至少一个电感模块，印刷电路板(Printed Circuit Board,PCB)顶板，以及至少一对功率器件芯片。其中PCB顶板位于电感模块上方，功率器件芯片位于PCB顶板上方。电源引脚和信号引脚为包裹电感模块的金属片，连接PCB顶板和电感模块所处的电路板。本发明专利技术电源模块的结构简单，集成度高，模块高度低，电流路径较短，功率损失较小，使用所述电源模块的处理器系统的散热更佳。佳。佳。

【技术实现步骤摘要】
一种具有夹层结构的电源模块


[0001]本专利技术涉及电子元器件，更具体地说，本专利技术涉及电源模块。

技术介绍

[0002]通常，功率转换器用于将输入功率转换成具有合适电压和电流的输出功率提供给负载。多相功率转换器包括多个并联且错相工作的功率级，因此其具有输出电压纹波小，瞬态反应快以及对输入电容器的额定纹波电流要求低的优点。由于上述优点，多相功率转换器被广泛用于输出大电流以及低电压的应用中，例如服务器和微处理器等。
[0003]现代图形处理器(GPU)、中央处理器(CPU)的快速发展，对多相功率转换器的电流能力提出了越来越高的要求。与此同时，这些处理器的体积则越做越小，也就是说，多相功率转换器的体积相应地需要减小。越来越大的电流，越来越小的体积，使得多相功率转换器的散热遇到了更大的挑战。也就是说，需要有一种高电流密度、高效率并且具有出色的散热能力的功率转换器。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种具有夹层结构的电源模块，所述电源模块将电感、功率开关和驱动器堆叠集成于一个较小的电源模块中。
[0005]根据本专利技术一实施例的一种电源模块，包括：至少一个电感模块，其中每个电感模块都具有一个磁芯和两个穿过磁芯的绕组；印刷电路板(Printed Circuit Board,PCB)顶板，位于至少一个电感模块之上；以及至少一对功率器件芯片，位于PCB顶板之上，其中每一对功率器件芯片位于对应电感模块上方的PCB顶板之上，以及其中每个功率器件芯片的至少一个引脚通过PCB顶板连接至相应电感模块的对应绕组；其中每个电感模块都被多个金属片包裹，所述多个金属片配置为电源引脚和信号引脚，连接PCB顶板和电感模块所在的电路板。
[0006]根据本专利技术的实施例的一种处理器系统，包括前述电源模块，还包括：主板；负载，位于主板之上；以及顶部冷却系统，位于负载和电源模块上方；其中，所述电源模块位于主板之上靠近负载的位置，用于给负载供电。
[0007]根据本专利技术的实施例的一种电感模块，包括：磁芯，具有至少一个通道；至少一个绕组，分别穿过磁芯的相应通道；多个金属片，覆盖于磁芯上，其中每个金属片都呈“C”型且包裹磁芯的部分侧面，并具有第一端和第二端，其中弯折的第一端覆盖在磁芯的部分顶部，以及弯折的第二端覆盖在磁芯的部分底部，其中所述金属片配置为电源引脚和信号引脚。
[0008]本专利技术电源模块具有结构简单，集成度高，模块高度低，电流路径较短，功率损失较小的优点，且配置所述电源模块的处理器系统的散热效果更佳。
附图说明
[0009]为了更好的理解本专利技术，将根据以下附图对本专利技术进行详细描述：
[0010]图1示出了现有的多相功率转换器10的电路结构示意图；
[0011]图2示出了根据本专利技术一实施例的集成了双相功率转换器的具有夹层结构的电源模块20的结构示意图；
[0012]图3示出了根据本专利技术一实施例的电感组30的三维分解图；
[0013]图4示出了根据本专利技术一实施例的电感组40的三维分解图；
[0014]图5示出了根据本专利技术一实施例的电感组50的三维分解图；
[0015]图6示出了根据本专利技术一实施例的磁芯60的结构示意图；
[0016]图7示出了根据本专利技术一实施例的磁芯70的结构示意图；
[0017]图8示出了根据本专利技术一实施例的电感组80的三维分解图；
[0018]图9示出了根据本专利技术一实施例的电感组90的三维分解图；
[0019]图10示出了根据本专利技术一实施例的电感组100的三维分解图；
[0020]图11示出了根据本专利技术一实施例的电感组110的三维分解图；
[0021]图12示出了根据本专利技术一实施例的电感组120的三维分解图；
[0022]图13示出了根据本专利技术一实施例的电感组130的三维分解图；
[0023]图14示出了根据本专利技术一实施例的电感模块140的结构示意图；
[0024]图15示出了根据本专利技术一实施例的电源模块150的结构示意图；
[0025]图16示出了根据本专利技术一实施例的电源模块160的结构示意图；
[0026]图17示出了根据本专利技术一实施例的处理器系统170的结构示意图；
[0027]图18示出了根据本专利技术一实施例的处理器系统180的结构示意图。
具体实施方式
[0028]在接下来的说明中，一些具体的细节，例如实施例中的具体电路结构和这些电路元件的具体参数，都用于对本专利技术的实施例提供更好的理解。本
的技术人员可以理解，即使在缺少一些细节或者其他方法、元件、材料等结合的情况下，本专利技术的实施例也可以被实现。此外，本文所称“耦接”的含义为直接连接，或通过其他电路元件，间接连接。
[0029]下面描述的实施例将以具体的实施器件和应用背景为例对本专利技术各实施例的器件和工作方式进行阐述，以使本领域技术人员能够更好地理解本专利技术。然而本领域的技术人员应当理解，这些说明只是示例性的，并不用于限定本专利技术的范围。
[0030]图1示出了现有的多相功率转换器10的电路结构示意图。如图1所示，所述多相功率转换器10包括控制器101，N个功率器件103以及N个电感L1，其中N为整数，并且N>1。如图1所示，每个功率级102，也称作每一相102，包括一个功率器件103和一个电感L1。每个功率器件103包括功率开关M1、M2以及一个驱动器DR1，所述驱动器DR1用于驱动功率开关M1和M2。所述控制器101提供N相控制信号105
‑
1～105
‑
N分别控制N个功率器件103，以控制N相102错相工作，即N个电感L1相继从输入源接收能量并按依次提供能量给负载104。应当理解，在图1中，多相功率转换器10的各相输出连接在一起提供能量给负载只是其中一种应用。在其他应用中，多相功率转换器10也可以多个单相功率转换器的方式工作，也就是说每一相均可以单独连接一个独立负载，并提供不同的输出电压以满足不同负载的需求。
[0031]图1所示的具有Buck拓扑的功率级102仅做示例。本领域普通技术人员应当理解，具有其他拓扑结构的功率级，如Boost拓扑和Buck
‑
Boost拓扑，同样适用于本专利技术实施例的
多相功率转换器。
[0032]在下述本专利技术实施例中，所述电感L1可以用耦合电感实现，也可以用N个单电感来实现。
[0033]当N＝2时，多相功率转换器10被用作双相功率转换器，或两个独立的单相功率转换器。
[0034]图2示出了根据本专利技术一实施例的集成了双相功率转换器的具有夹层结构的电源模块20的结构示意图。在图1中，当N＝2时，功率级102可采用电源模块20来实现。所述夹层结构的电源模块20包括：印刷电路板(Printed Circuit Board,PCB)底板201，位于电源模块20的底部；电感组206，位于PCB底板201之上，所述电感组206包括两个电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电源模块，包括：至少一个电感模块，其中每个电感模块都具有一个磁芯和两个穿过磁芯的绕组；印刷电路板(Printed Circuit Board,PCB)顶板，位于至少一个电感模块之上；以及至少一对功率器件芯片，位于PCB顶板之上，其中每一对功率器件芯片位于对应电感模块上方的PCB顶板之上，以及其中每个功率器件芯片的至少一个引脚通过PCB顶板连接至相应电感模块的对应绕组；其中每个电感模块都被多个金属片包裹，所述多个金属片配置为电源引脚和信号引脚，连接PCB顶板和电感模块所在的电路板。2.如权利要求1所述的电源模块，其中在一个电感模块中，每个绕组都具有第一端和第二端，其中所述第一端引出至电感模块的顶部，所述第二端引出至电感模块的底部，其中电感模块的顶部被PCB顶板覆盖。3.如权利要求1所述的电源模块，其中信号引脚分布在电感模块的第一侧面和第二侧面，其中第一侧面和第二侧面为相对面且平行于电感模块的绕组的长度方向。4.如权利要求3所述的电源模块，其中在每个电感模块中，位于电感模块第一侧面的信号引脚连接到靠近第一侧面的功率器件芯片上，以及位于电感模块第二侧面的信号引脚连接到靠近第二侧面的功率器件芯片上。5.如权利要求1所述的电源模块，其中每个电感模块从电感模块的下表面到电感模块的上表面的测量高度最大为3mm。6.如权利要求1所述的电源模块，其中至少一个电源引脚配置为接收电源模块的输入电压。7.如权利要求1所述的电源模块，其中至少一个电源引脚配置为接收电源模块的参考地电压。8.如权利要求1所述的电源模块，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄道成，黄文洋，苏祎世，周迎新，张新敏，
申请(专利权)人：成都芯源系统有限公司，
类型：发明
国别省市：