一種高密度封裝結構節能電源集成系統模塊的製作方法

2024-03-06 11:17:15

本發明涉及電源處理技術領域，尤其是一種高密度封裝結構節能電源集成系統模塊。

背景技術：

高頻開關電源系統，屬於近代高新技術產品，正廣泛應用於led燈、光伏逆變器和電動汽車快速充電器等節能環保行業中。目前市場上在售使用的眾多高頻開關電源系統中，都採用了高頻工作原理、更小體積以及更少所需銅等貴金屬材料等的高效節能因素，因此在更多的場合都得以使用，並且逐漸替代了體積過大、重量太重並且銅等貴金屬使用極多的傳統工頻(低頻)變壓器。然而在實際應用中，由於高頻開關電源系統在組件生產時所需部件繁多，並且必須具備較高的生產技術條件，因此這些高門檻會導致眾多企業難以生產；此外，由於生產高頻開關電源系統需要專業的生產技術，故而會導致生產成本處於高位,從而阻礙了使用此技術的相應節能產品的推廣普及。

技術實現要素：

為解決上述問題，本發明的目的在於提供一種高密度封裝結構節能電源集成系統模塊，利用一體化結構高密度封裝集成的方式將大功率器件集中屏蔽，有效改善電源系統中的電磁兼容性的技術問題，並且還能有效減小產品的體積尺寸和提高產品的生產效率,從而降低成本,方便企業產品配套生產，為市場推廣普及節能產品提供高效而簡便的生產方案。

本發明解決其問題所採用的技術方案是：

一種高密度封裝結構節能電源集成系統模塊，包括輸入端、輸出端和一體化結構封裝集成的電源處理模組，電源處理模組包括用於進行電源處理的變壓器組件和用於對變壓器組件進行封裝的封裝盒，變壓器組件包括用於對電源進行電壓轉化的高頻主變壓器、用於輔助高頻主變壓器進行工作的輔助電路模塊和用於承載高頻主變壓器與輔助電路模塊的pcb子板，高頻主變壓器和輔助電路模塊設置於pcb子板之上並設置於封裝盒之中。

進一步，封裝盒與高頻主變壓器和輔助電路模塊之間設置有用於灌封固化的絕緣粘結封裝層。

進一步，封裝盒的底部設置有開口，pcb子板設置於開口處從而封閉封裝盒。

進一步，變壓器組件還包括用於使高頻主變壓器輸出脈衝式功率能量的電子功率開關、用於為電子功率開關提供功率驅動的驅動模塊和用於對由高頻主變壓器輸出的脈衝式功率能量進行平滑處理的次級整流模塊，電子功率開關、驅動模塊和次級整流模塊分別設置於pcb子板之上並處於與高頻主變壓器和輔助電路模塊相對的一面之上，驅動模塊、電子功率開關、高頻主變壓器和次級整流模塊依次連接，輔助電路模塊分別與驅動模塊和電子功率開關相連接。

進一步，電子功率開關之上設置有電子開關散熱器，次級整流模塊之上設置有整流散熱器，電子開關散熱器和整流散熱器分別從電子功率開關和次級整流模塊沿著封裝盒向上延伸並部分遮蓋封裝盒，電子開關散熱器和整流散熱器於封裝盒之上分開對立設置。

進一步，電子開關散熱器和整流散熱器261)分別與封裝盒之間設置有灌封絕緣層。

進一步，輔助電路模塊包括用於對輸出電源進行反饋取樣的電壓取樣模塊、用於對驅動模塊與電子功率開關進行操作控制的處理控制模塊和用於把由電壓取樣模塊獲得的反饋信號傳輸給處理控制模塊的光耦電路，電壓取樣模塊、光耦電路和處理控制模塊依次連接，處理控制模塊分別連接於驅動模塊和電子功率開關。

進一步，輔助電路模塊還包括用於提供工作電源的輔助電源組件，驅動模塊、電子功率開關與處理控制模塊分別與輔助電源組件相連接。

進一步，輔助電源組件包括輔助變壓器及與其相應的穩壓處理電路和驅動電路。

進一步，還包括用於承載輸入端、輸出端和電源處理模組的pcb主板，pcb主板之上設置有導電通孔，輸入端和輸出端分別通過導電通孔與變壓器組件相連接。

本發明的有益效果是：一種高密度封裝結構節能電源集成系統模塊，通過採用高密度結構封裝技術，將高頻主變壓器和輔助電路模塊集成封裝在較小空間的封裝盒之中，從而實現一體化結構的封裝集成，而用戶則只需在電路板上安裝體積較大但無需調試即能正常工作的電路元件，再把本發明的高密度封裝結構節能電源集成系統模塊安裝在電路板上相應的位置，即可組成一個完整的電源系統，此時，用戶只需在輸入端輸入交流市電，在輸出端即可得到需要的直流電壓，從而免去了需要高技術生產調試的步驟，使得產品的生產簡便快速高效，從而提高產品的穩定性和可靠性。其中，高頻主變壓器通過其的初級和次級進行高頻電磁轉換，從而能夠把高壓電源轉化為用戶需要的低壓電源，從而讓能夠滿足用戶的電壓使用要求；輔助電路模塊能夠輔助高頻主變壓器進行工作，從而使得高頻主變壓器能夠準確進行電源的轉化。因此，本發明的高密度封裝結構節能電源集成系統模塊，利用一體化結構高密度封裝集成的方式將大功率器件集中屏蔽，有效改善電源系統中的電磁兼容性的技術問題，並且還能有效減小產品的體積尺寸和提高產品的生產效率,從而降低成本,方便企業產品配套生產，為市場推廣普及節能產品提供高效而簡便的生產方案。

附圖說明

下面結合附圖和實例對本發明作進一步說明。

圖1是本發明高密度封裝結構節能電源集成系統模塊的側視圖；

圖2是本發明高密度封裝結構節能電源集成系統模塊的俯視圖；

圖3是本發明高密度封裝結構節能電源集成系統模塊的原理圖；

圖4是高密度封裝結構節能電源集成系統模塊的電路原理圖。

具體實施方式

參照圖1-圖4，本發明的一種高密度封裝結構節能電源集成系統模塊，包括輸入端、輸出端和一體化結構封裝集成的電源處理模組1，電源處理模組1包括用於進行電源處理的變壓器組件2和用於對變壓器組件2進行封裝的封裝盒3，變壓器組件2包括用於對電源進行電壓轉化的高頻主變壓器21、用於輔助高頻主變壓器21進行工作的輔助電路模塊22和用於承載高頻主變壓器21與輔助電路模塊22的pcb子板23，高頻主變壓器21和輔助電路模塊22設置於pcb子板23之上並設置於封裝盒3之中。具體地，本發明的高密度封裝結構節能電源集成系統模塊，通過採用高密度結構封裝技術，將高頻主變壓器21和輔助電路模塊22集成封裝在較小空間的封裝盒3之中，從而實現一體化結構的封裝集成，而用戶則只需在電路板上安裝體積較大但無需調試即能正常工作的電路元件，再把本發明的高密度封裝結構節能電源集成系統模塊安裝在電路板上相應的位置，即可組成一個完整的電源系統，此時，用戶只需在輸入端輸入交流市電，在輸出端即可得到需要的直流電壓，從而免去了需要高技術生產調試的步驟，使得產品的生產簡便快速高效，從而提高產品的穩定性和可靠性。其中，高頻主變壓器21通過其的初級和次級進行高頻電磁轉換，從而能夠把高壓電源轉化為用戶需要的低壓電源，從而讓能夠滿足用戶的電壓使用要求；輔助電路模塊22能夠輔助高頻主變壓器21進行工作，從而使得高頻主變壓器21能夠準確進行電源的轉化。因此，本發明的高密度封裝結構節能電源集成系統模塊，利用一體化結構高密度封裝集成的方式將大功率器件集中屏蔽，有效改善電源系統中的電磁兼容性的技術問題，並且還能有效減小產品的體積尺寸和提高產品的生產效率,從而降低成本,方便企業產品配套生產，為市場推廣普及節能產品提供高效而簡便的生產方案。

其中，參照圖1-圖3，封裝盒3與高頻主變壓器21和輔助電路模塊22之間設置有用於灌封固化的絕緣粘結封裝層4。具體地，絕緣粘結封裝層4由環氧樹脂和石英砂等構成，不僅具有絕緣隔離的作用，還具有粘結封裝的作用，因此，絕緣粘結封裝層4能夠把高頻主變壓器21和輔助電路模塊22封裝於封裝盒3之中，並且能夠把高頻主變壓器21和輔助電路模塊22相互絕緣隔離，從而不會相互影響。

其中，參照圖1-圖3，封裝盒3的底部設置有開口，pcb子板23設置於開口處從而封閉封裝盒3。具體地，pcb子板23把封裝盒3封閉起來，能夠進一步把高頻主變壓器21和輔助電路模塊22與外界相互隔絕，從而避免高頻主變壓器21和輔助電路模塊22受到外界的電磁幹擾。

其中，參照圖1-圖4，變壓器組件2還包括用於使高頻主變壓器21輸出脈衝式功率能量的電子功率開關24、用於為電子功率開關24提供功率驅動的驅動模塊25和用於對由高頻主變壓器21輸出的脈衝式功率能量進行平滑處理的次級整流模塊26，電子功率開關24、驅動模塊25和次級整流模塊26分別設置於pcb子板23之上並處於與高頻主變壓器21和輔助電路模塊22相對的一面之上，驅動模塊25、電子功率開關24、高頻主變壓器21和次級整流模塊26依次連接，輔助電路模塊22分別與驅動模塊25和電子功率開關24相連接。具體地，pcb子板23的兩個面都焊接有器件，其中高頻主變壓器21和輔助電路模塊22等核心部分焊接於pcb子板23的正面並被封裝於封裝盒3之中，而電子功率開關24、驅動模塊25和次級整流模塊26則可以焊接於pcb子板23的反面並裸露於封裝盒3之外，因此，發熱量大的電子功率開關24和次級整流模塊26能夠裸露於封裝盒3之外而不被固封，因此能夠起到良好散熱的作用。

其中，參照圖1-圖2，電子功率開關24之上設置有電子開關散熱器241，次級整流模塊26之上設置有整流散熱器261，電子開關散熱器241和整流散熱器261分別從電子功率開關24和次級整流模塊26沿著封裝盒3向上延伸並部分遮蓋封裝盒3，電子開關散熱器241和整流散熱器261於封裝盒3之上分開對立設置。具體地，電子開關散熱器241和整流散熱器261分別與電子功率開關24和次級整流模塊26的散熱面相互緊貼，電子開關散熱器241和整流散熱器261分別從電子功率開關24和次級整流模塊26沿著封裝盒3向上延伸並部分遮蓋封裝盒3，因此能夠提高電子開關散熱器241和整流散熱器261的散熱面積，從而增加散熱效果。而電子開關散熱器241和整流散熱器261呈分開對立形態固定在對立的兩邊，因此能夠進一步增加電子功率開關24和次級整流模塊26之間的隔離度和絕緣效果，從而有效改善電磁兼容性的技術問題。

其中，參照圖1-圖2，電子開關散熱器241和整流散熱器261分別與封裝盒3之間設置有灌封絕緣層5。具體地，灌封絕緣層5由環氧樹脂和石英砂等構成，能夠使得電子開關散熱器241和封裝盒3之間，以及整流散熱器261和封裝盒3之間，均具有良好的絕緣性能，從而進一步提高對整體的電氣絕緣隔離。

其中，參照圖3-圖4，輔助電路模塊22包括用於對輸出電源進行反饋取樣的電壓取樣模塊221、用於對驅動模塊25與電子功率開關24進行操作控制的處理控制模塊222和用於把由電壓取樣模塊221獲得的反饋信號傳輸給處理控制模塊222的光耦電路223，電壓取樣模塊221、光耦電路223和處理控制模塊222依次連接，處理控制模塊222分別連接於驅動模塊25和電子功率開關24。具體地，電壓取樣模塊221能夠對輸出端進行實時電壓取樣，並通過光耦電路223傳輸到處理控制模塊222之中，使得處理控制模塊222能夠對驅動模塊25、電子功率開關24和高頻主變壓器21進行控制，從而穩定輸出端的輸出電壓；光耦電路223能夠為高頻主變壓器21的初級端和次級端傳送電壓反饋信號，從而穩定高頻主變壓器21的電壓轉換，並且還能對傳輸到高頻主變壓器21的初級端和次級端的信號進行電氣隔離，從而提高穩定性；處理控制模塊222在接收到由電壓取樣模塊221經過光耦電路223而傳輸過來的電壓反饋信號後，能夠對驅動模塊25、電子功率開關24和高頻主變壓器21進行控制，從而使高頻主變壓器21完成大功率的電磁轉換工作，此外，處理控制模塊222還能夠控制電子功率開關24使其具有觸發保護的功能，從而在緊急情況下能夠停止高頻主變壓器21的工作。

其中，參照圖3-圖4，輔助電路模塊22還包括用於提供工作電源的輔助電源組件224，驅動模塊25、電子功率開關24與處理控制模塊222分別與輔助電源組件224相連接，輔助電源組件224包括輔助變壓器及與其相應的穩壓處理電路和驅動電路。具體地，輔助電源組件224在輔助變壓器及與其相應的穩壓處理電路和驅動電路的共同作用下，能夠為驅動模塊25、電子功率開關24和處理控制模塊222分別提供工作電源，從而保證整個電源集成系統的正常工作。

其中，參照圖1-圖4，本發明的高密度封裝結構節能電源集成系統模塊，還包括用於承載輸入端、輸出端和電源處理模組1的pcb主板6，pcb主板6之上設置有導電通孔，輸入端和輸出端分別通過導電通孔與變壓器組件2相連接。具體地，輸入端、輸出端和電源處理模組1均設置於pcb主板6之上，並且輸入端和輸出端分別通過導電通孔與變壓器組件2相連接，因此，能夠使本發明的高密度封裝結構節能電源集成系統模塊實現一體化結構的封裝集成，使得用戶只需在電路板上安裝體積較大但無需調試即能正常工作的電路元件，並把本發明的高密度封裝結構節能電源集成系統模塊安裝在電路板上相應的位置，即可組成一個完整的電源系統，此時，用戶只需在輸入端輸入交流市電，在輸出端即可得到需要的直流電壓，從而免去了需要高技術生產調試的步驟，使得產品的生產簡便快速高效，從而提高產品的穩定性和可靠性。

以上是對本發明的較佳實施進行了具體說明，但本發明並不局限於上述實施方式，熟悉本領域的技術人員在不違背本發明精神的前提下還可作出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權利要求所限定的範圍內。