一種非隔離微功率電源模塊的製作方法

2023-04-25 23:49:31 1

專利名稱：一種非隔離微功率電源模塊的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電源模塊，特別涉及一種非隔離微功率電源模塊。
背景技術：
非隔離微功率電源模塊具有電路簡單，元器件少，體積小，成本低等優點，在各種工業控制設備及信息設備等方面運用十分廣泛。現有的非隔離微功率電源模塊的功率電感，通常使用如圖I所示工字型(也稱鼓型)電感I。工字型電感I由工字型磁芯Γ與線圈2'組成，體積小巧，成本低廉，製造加工非常方便。但是工字型電感I為磁路開放器件，工作時會對系統的其他器件以及信號造成電磁幹擾。電感製造廠家為解決這個問題，一般都會如圖2-1及圖2-2所示在工字型磁芯I,外面套加磁環3'或磁帽4'進行磁屏蔽，以減少散磁及電磁幹擾，同時增大了工字型磁芯的感量。·專利公開號為CN1548494A的發明專利中，提出在鼓型磁芯與環型鐵芯間的間隙填充有防電磁幹擾膠體(如圖3所示)，可以改善噪聲影響，提升電感組件的電感值。該專利的電感組件運用於模塊電源的功率電感時，存在較大的品質隱患。該防電磁幹擾膠體，由環氧樹脂膠體混合其他材料組成，填充在鼓型磁芯與環形之間，當電感工作發熱時，因磁芯材質與環氧樹脂的膨脹係數不一致，很容易使磁環發生暗裂，從而產生特性不良。這種電感在製造時，需要額外的增加點膠烘乾等工藝，導致工藝複雜，成本較高。除此之外，也可以採用如專利CN101824181A中發明的導磁塑料熱縮套管，套接在工字型磁芯的外表面，進行有效的磁屏蔽。但是該方法會額外的增加電感防護處理的生產工藝，勢必導致該非隔離微功率電源模塊的成本提升。同時，在以上幾種功率電感運用到電源模塊的實際電路中，若想在輕載時提高電路的穩定性，功率電感需要提供足夠大的電感量，一般只能通過增加繞線圈數，或選用高磁導率的磁材，或加大磁芯器件體積來實現，但這些都會提升電感器件本身乃至電源模塊的成本或者是外形尺寸。

實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種工藝簡單、成本較低的非隔離微功率模塊電源，能很好解決開磁路工字型電感的散磁問題，降低電磁幹擾、並提升電源模塊輕載時的電感量、實現電感非線性軟飽和特性。為了實現上述目的，本實用新型所述的非隔離微功率電源模塊包括工字型電感、電子器件、PCB板和塑料外殼。所述PCB板和塑料外殼圍成空腔，工字型電感和電子器件設置在空腔內並焊接在PCB板上。所述的非隔離微功率電源模塊還包括具有導磁特性的導磁混合體。所述導磁混合體灌封填充在所述PCB板和塑料外殼圍成的空腔中，在工字型電感周圍形成導磁層。其中，所述導磁混合體最好能充滿整個空腔。所述的導磁粉體，可以是鐵粉，鐵氧體粉體，或其他一些高磁導率的合金粉體。將這種導磁粉體與含固化劑的樹脂均勻攪拌後，形成導磁混合體。本實用新型的有益效果是非隔離微功率電源模塊由導磁混合體灌封，在工字型電感周圍形成導磁層，該導磁層覆蓋工字型電感，形成閉合磁路，減少了工字型電感的散磁擴散，降低對周邊器件的電磁幹擾；再者工字型磁芯外圍增加的導磁層，讓工字型電感呈現出非線性特性，能夠保證輕載時的大電感量，提高電路穩定性，同時也能防止在重負載時的電感磁芯飽 和。

圖I為現有工字型電感結構示意圖；圖2-1為現有工字型電感外帶磁環結構示意圖；圖2-2為現有工字型電感外帶磁帽結構示意圖；圖3為專利CN1548494A中描述的電感組件示意圖；圖4為本實用新型所述的非隔離微功率電源模塊結構示意圖；圖5為本實用新型所述的電感與現有技術中電感的動態感量曲線對比圖；圖6為現有技術非隔離微功率電源模塊的電磁輻射測試圖；圖7為本實用新型所述的非隔離微功率電源模塊的電磁輻射測試圖；圖示中的符號說明I —工字型電感2—電子器件I'—工字型磁芯3 —PCB板2' —線圈4 一塑料外殼3' —磁環5—導磁混合體4f —磁帽6—磁力線A 一鐵氧體與環氧樹脂的防止電磁幹擾膠體a—本實用新型中⑶53-68 μ H功率電感的動態電感量曲線圖b 一原方案中⑶53-68 μ H功率電感的動態電感量曲線圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例，對本實用新型的技術方案進行描述。如圖4所示，本實用新型所述的非隔離微功率電源模塊包括工字型電感I、電子器件2、PCB板3、塑料外殼4和具有導磁特性的導磁混合體5，PCB板3和塑料外殼4圍成空腔，工字型電感I和電子器件2設置在空腔內並焊接在PCB板3上，導磁混合體5灌封填充在PCB板3和塑料外殼4圍成的空腔中。其中，導磁混合體5最好能充滿整個空腔。上述的具有導磁特性的灌封材料由含固化劑的樹脂和導磁粉體按一定的比例混合均勻攪拌後，形成導磁混合體。其比例按重量比在2:1 4:1之間為最佳。即所述的導磁混合體中，含固化劑的樹脂的含量為66. 7% 80%，導磁粉體的含量為33. 3% 20%。導磁粉體可以是鐵粉，鐵氧體粉體，或其他一些高磁導率的合金粉體。實際運用中，當混合比例小於2 1時，導磁粉體的比例太多，電感的感量提升過大，磁芯容易飽和，整體電氣性能降低；當混合比例大於4 :1時，導磁粉體的比例太少，起不到有效的磁屏蔽作用，並且電感的感量提升不明顯。這種導磁混合體能夠根據電源模塊塑料外殼體積的大小，或根據設計所需要的電感量不同，可以採用的混合比例也可以進行適
當調整。如圖4所示，導磁混合體5覆蓋工字型電感I後，磁力線6因導磁混合體從而形成閉合磁路，這樣能夠降低工字型電感工作時產生的散磁，從而有效地降低對周邊電子器件的電磁幹擾。本實用新型所採用的導磁混合體，在工字型電感外圍形成導磁層，能提升工字型電感的初始電感量，且隨著負載增加時，其動態電感量發生非線性的變化。動態電感量即為在某一輸出電流下的電感量，在不同的電流下電感量不同，一般來說，隨著電流的增大電感量降低，故稱為動態電感量。在輕載情況下，即負載電流較小時，動態電感量比現有技術有很大的提高，從而提高電路工作的穩定性。而在重負載的情況下，即負載電流較大時，動態電感量大幅下降但不急跌為零，避免了電流過大造成電感飽和。下面具體試驗說明·本實施例中的所述的電感採用了業界通用的CD53系列工字型電感，標稱感量為68 μ H，所用灌封材料以重量比71%樹脂(含固化劑)與29%的鐵氧體粉體經均勻攪拌混合，用此混合磁導體灌封填充PCB板和塑料外殼圍成的空腔中，並進行相應的工藝處理，經80°C高溫下烘烤I小時，讓樹脂固化，待冷卻至室溫後就形成了本實用新型所述的非隔離微功率電源模塊。分別對現有技術的電源模塊和本實用新型所述的電源模塊中的電感進行測試，隨著負載電流的增加，動態電感量的曲線如圖5所示。曲線a為本實用新型所述的電源模塊的動態電感量曲線，曲線b為現有技術的電源模塊中動態電感量曲線。負載電流較小時，從圖5可以清晰的看到，負載電流小於O. 5A的時候，動態電感量較現有技術中模塊電源提升了約50% ;當負載電流大於O. 8時，本實用新型得到的動態電感量比現有技術低，有效的防止出現磁芯磁飽和的現象。本實用新型在負載電流變化時，動態電感量呈期望的非線性狀態。本實用新型所述的非隔離微功率電源模塊的另一個優點是非隔離微功率電源模塊內部由導磁混合體灌封填充，在工字型電感周圍形成導磁層，該導磁層覆蓋工字型電感，形成閉合磁路，減少了磁擴散，極大程度上減少了該電源模塊的電磁輻射幹擾。本實用新型所述的電源模塊整機工作時，電磁輻射幹擾測試結果如圖7所示。圖6為現有技術中的電源模塊電磁輻射幹擾測試圖。本實用新型所述的電源模塊較之現有模塊在150MHz-300MHz之間衰減約IOdB,很好的起到了磁屏蔽效果。以上內容是結合具體的優選實施方式對本實用新型所作的詳細說明，但不能認定本實用新型的具體實施只局限於這些說明。對於本實用新型所屬技術領域的普通技術人員來說，還可以作出若干簡單的替換和運用，都應當視為屬於本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種非隔離微功率電源模塊，包括工字型電感(I )、電子器件(2)、PCB板(3)和塑料外殼(4)，所述PCB板(3 )和塑料外殼(4)圍成空腔，工字型電感(I)和電子器件(2 )設置在空腔內並焊接在PCB板(3)上，其特徵在於所述的非隔離微功率電源模塊還包括具有導磁特性的導磁混合體(5)，所述導磁混合體(5)灌封填充在所述PCB板(3)和塑料外殼(4)圍成的空腔中；在工字型電感周圍形成導磁層。
2.根據權利要求I所述的非隔離微功率電源模塊，其特徵在於所述導磁混合體(5)充滿整個空腔。
專利摘要本實用新型提供了一種非隔離微功率電源模塊，包括工字型電感(1)、電子器件(2)、PCB板(3)和塑料外殼(4)，所述PCB板(3)和塑料外殼(4)圍成空腔，工字型電感(1)和電子器件(2)設置在空腔內並焊接在PCB板(3)上，所述的非隔離微功率電源模塊還包括具有導磁特性的導磁混合體(5)，所述導磁混合體(5)灌封填充在所述PCB板(3)和塑料外殼(4)圍成的空腔中。其中，所述導磁混合體(5)充滿整個空腔。本實用新型能很好解決開磁路工字型電感的散磁問題，降低電磁幹擾、並提升電源模塊輕載時的電感量、實現電感非線性軟飽和特性，具有工藝簡單、成本低的特點。
文檔編號H01F27/24GK202759377SQ20122033070
公開日2013年2月27日 申請日期2012年7月9日 優先權日2012年7月9日
發明者尹向陽, 向宇峰 申請人:廣州金昇陽科技有限公司