一种新型高功率密度电源的制作方法

1.本实用新型涉及电源设计领域，具体的涉及一种3d布板的新型高功率密度电源。


背景技术：

2.随着功率半导体的飞速发展和器件集成度的不断提高，智能手机及笔记本电脑的电源适配器正在不断向小型化和便携化发展。然而，小型化的同时带来了更加严重的电磁干扰(emi)、电磁屏蔽(ems)和散热问题。为了解决这一问题，现有技术中的电源多采用多层pcb板堆叠的结构设计方式，但这种方式容易引起各层器件之间的相互干扰，这会使得emi及ems问题处理起来相对困难，甚至有些仅能满足最基本的安规要求。因此，设计开发一种结构简易、抗干扰能力强、散热效果好的新型高功率密度电源是本领域技术人员重要的改进目标。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种新型高功率密度电源。
4.为了实现以上目的及其他目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种新型高功率密度电源，其特征在于，包括：第一pcba板，包括第一pcb板以及设置于其上的电子元器件，第二pcba板，包括第二pcb板以及设置于其上的电子元器件，以垂直于所述第一pcba 板的方向布置于所述第一pcba板的一侧；设置于所述第一pcb板一个表面上的电子元器件包括整流开关，设置于所述第二pcb板一个表面上的电子元器件包括功率开关，所述整流开关在所述第一pcba板上的投影位置与所述功率开关在所述第二pcba板上的投影位置是相互错开的。
5.在一实施例中，所述第一pcb板布置有所述整流开关的表面朝向所述电源的外壳，所述第二pcba板布置有所述功率开关的表面朝向所述电源的外壳。
6.在一实施例中，设置于所述第一pcb板另一个表面上的电子元器件包括输入接口、输出接口、y电容和滤波电感，所述输入接口和输出接口分别布置在所述第一pcb板的两端，所述滤波电感布置在所述输入接口和输出接口之间，所述y电容布置在所述滤波电感和输出接口之间，且所述y电容直接跨接在所述输入接口和输出接口的两端，所述滤波电感与所述输入接口之间、所述滤波电感与所述输出接口之间均留有一定的空间。
7.在一实施例中，所述整流开关包括同步整流mos管和整流桥，所述同步整流mos管布置在所述输出接口一端，所述整流桥布置在所述输入接口一端。
8.在一实施例中，设置于所述第二pcb板另一个表面上的电子元器件包括变压器和储能电容，所述变压器和储能电容分别布置在所述第二pcb板的两端。
9.在一实施例中，所述变压器和储能电容基本平行于所述第一pcb板并在所述第一pcb板的上方延伸，且所述储能电容布置在所述滤波电感与所述输入接口之间留有的空间上方，所述变压器布置在所述滤波电感与所述输出接口之间留有的空间上方。
10.在一实施例中，所述功率开关布置在所述变压器和储能电容之间，且与所述滤波
电感近似位于同一水平高度上。
11.在一实施例中，所述隔离件包括第一腔，所述滤波电感和同步整流mos管布置在所述第二pcba板垂直插入所述第一pcba板一侧的相对一侧，使得所述滤波电感、同步整流mos 管、整流桥、变压器和功率开关相互远离且横竖交错。
12.在一实施例中，所述第二pcba板还包括散热铜箔，所述散热铜箔布置在所述第二pcb板的一个表面上，且位于所述变压器一端。
13.本实用新型提供的3d布板设计，使得所述滤波电感、同步整流mos管、变压器和功率开关等干扰源呈横竖交错放置，拉开了相互间的距离，有效避免了信号的相互干扰，能获得较好的抗emi效果；同时，所述整流开关和功率开关作为贴片热源错落分布在两块pcb板上，且所述滤波电感和变压器远离其他热源，能达到较好的散热效果；此外，所述y电容直接跨接在所述输入接口和输出接口的两端，能有效防止对器件的干扰，获得较好的抗ems效果，保障了整机的优越电气性能和工作稳定性。采用本实用新型的3d布板设计方案，较传统设计方案，所述电源的功率密度可提高10％以上。
附图说明
14.图1显示为本实用新型一种新型高功率密度电源的立体示意图。
15.图2显示为本实用新型中第一pcb板某一表面上的电子元器件的布置示意图。
16.图3显示为本实用新型中y电容的跨接原理图。
17.图4显示为本实用新型中第二pcb板某一表面上的电子元器件的布置示意图。
18.图5显示为本实用新型一种新型高功率密度电源的另一角度的立体示意图。
19.图6显示为本实用新型中一种新型高功率密度电源的爆炸示意图。
具体实施方式
20.请参阅图1至图6。以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。
21.须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供本领域的技术人员了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
22.如图1所示，本实用新型提供了一种新型高功率密度电源，所述电源主要包括第一pcba 板10和第二pcba板20。所述第一pcba板10包括第一pcb板11以及设置于其上的电子元器件，所述第二pcba板20包括第二pcb板21上以及设置于其上的电子元器件。所述第二pcba 板20以基本垂直于所述第一pcba板10的方向布置于所述第一pcba板10的一侧。设置于所述第一pcb板11一个表面上的电子元器件包括整流开关，所述整流开关包括同步整流mos管 16和整流桥17，设置于所述第二pcb板21一个表面上的电子元器件包括功率开关25，所述同步整流mos管16和整流桥17在所述第一pcba板上的投影位置与所述功率开关25在所述第二
pcba板上的投影位置是相互错开的。这样有利于产生较多热量的所述同步整流mos管16、整流桥17和功率开关25在空间上分散布置并向外散热，达到较好的散热效果，同时避免相互间的信号干扰。
23.所述电源还包括隔离件30、散热件40和外壳(未示出)，所述隔离件30的设计可以有效隔离所述第一pcba板10和第二pcba板20上的电子元器件。所述散热件40焊接在所述第一 pcba板10和第二pcba板20上，所述第一pcba板10、第二pcba板20、隔离件30和散热件40安装在所述外壳内。且所述第一pcb板11布置有所述整流开关的表面朝向所述电源的外壳，所述第二pcba板21布置有所述功率开关25的表面朝向所述电源的外壳，进一步利于所述同步整流mos管16、整流桥17和功率开关25向外散热。所述外壳上还安装有插头(未示出)，以连接外部电源。
24.如图2所示，所述第一pcb板11的另一个表面上布置有输入接口12、输出接口13、y电容14和滤波电感15。所述第一pcb板11的一侧开设有若干插孔111，所述插孔111用于插接所述第二pcba板20。所述输入接口12和输出接口13分别布置在所述第一pcb板11的两端，所述滤波电感15布置在所述输入接口12和输出接口13之间，所述y电容14布置在所述滤波电感15和输出接口13之间。所述滤波电感15与所述输入接口12之间、所述滤波电感15与所述输出接口13之间均留有一定的空间用于容置所述第二pcba板20上的电子元器件。进一步地，请回顾图1，所述同步整流mos管16布置在所述输出接口13一端，所述整流桥17布置在所述输入接口12一端，主要用于将交流输入变换成直流输出。所述输出接口13可以是usbtype-c，还可以是usb type-a、usb type-b、专有usb等。
25.请结合图2和图3，所述y电容cy直接跨接在电源电路的两端，即所述输入接口12和输出接口13的两端，所述输入接口12输入的第一电压为v1，所述输出接口13输出的第二电压为v2，此时ems的路径最短，基本为直进直出，能有效防止对其它器件的干扰，获得较好的抗ems效果。所述输入接口12和输出接口13设置在同一块pcb板上，并以所述y电容14的两端来保证初次级的安全距离，使得pcb尺寸最小化。由于初级及次级主要的功率回路都在所述第一pcb板11上，以直进直出的方式来实现输入和输出关系，避免了对控制部分的干扰，保障了整机的优越电气性能和工作稳定性。
26.请结合图4和图5，所述第二pcb板21的另一个表面上布置有变压器22和储能电容23，所述变压器22和储能电容23分别布置在所述第二pcb板21的两端。所述第二pcb板21的一侧设置有若干凸出的插脚211，所述第二pcb板21通过所述插脚211直立地插接于所述第一 pcb板11的一侧，使得所述变压器22和储能电容23基本平行于所述第一pcb板11并在所述第一pcb板11的上方延伸，且所述储能电容23布置在所述滤波电感15与所述输入接口12之间留有的空间上方，所述变压器22布置在所述滤波电感15与所述输出接口13之间留有的空间上方。
27.如图4所示，所述储能电容23包括第一储能电容231和第二储能电容232，所述第一储能电容231的体积大于所述第二储能电容232的体积，所述第一储能电容231布置在远离所述插脚211的一侧，所述第二储能电容232布置在靠近所述插脚211的一侧。
28.如图6所示，所述功率开关25布置在所述变压器22和储能电容23之间，且所述电源组装完成后所述功率开关25与所述滤波电感15近似位于同一水平高度上。所述滤波电感15和同步整流mos管16布置在所述第二pcba板20垂直插入所述第一pcba板10一侧的相对一
侧。如此设置，可以使得产生较多热量的所述滤波电感15、同步整流mos管16、整流桥17、变压器22和功率开关25相互远离且横竖交错，从而有利于所述电源的整体散热。此外，所述滤波电感15和变压器22利用布置在其侧面的所述散热件40，能更大面积地将热量向外部导出。
29.进一步地，作为主要电磁干扰源的所述滤波电感15、同步整流mos管16、变压器22和功率开关25相互远离且横竖交错，使得干扰信号水平和垂直均分，有效避免了信号的相互干扰，能获得较好的抗emi效果。
30.进一步地，所述第二pcba板20还包括散热铜箔24，所述散热铜箔24布置在所述第二pcb 板21的一个表面上。所述散热铜箔24布置在所述变压器22一端，用于将所述变压器22底部产生的热量导出。
31.综上，本实用新型中将所述y电容14直接跨接在电源电路的两端，能获得较好的抗ems 效果，保障整机的优越电气性能和工作稳定性；此外，本实用新型采用了3d布局的设计方案，充分利用空间上的段差来放置各发热电子元器件或电磁干扰电子元器件，使空间利用率最大化，能将各发热电子元器件产生的热量从四个面分别导出所述电源，并避免了各电磁干扰电子元器件信号的相互影响，故较之传统设计方案，所述电源的功率密度可提高10％以上。
32.所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。