模块化组合电路板的制作方法

本实用新型涉及电子技术领域，具体涉及一种模块化组合电路板。

背景技术：

随着印制电路板技术的发展，印制电路板的使用领域不断扩大，所含功能也越来越强大。而且，随着电子产品朝着小型化、数字化发展，印制电路板上所集成的电器元件越做越小，密度越做越高，集成的功能越来越多，印制电路板的复杂程度也越来越高，其维修也跟着越来越难，维修门槛也越来越高。为了追求省事，效率，及可靠性，采用整块电路板更换也越来越多，换下的整块电路板由于受制于专业人员、专业技术、未知配件等不确定因素，导致检修成本无法有效控制，检修费用甚至高出印制电路板的制造成本，可谓丢之可惜，修之又难，在放置一段时间后最终难逃报废命运。

现有技术中，唯有在受到长宽尺寸制约，电路布局设计受限的情况下，才做成多块分立电路板，经排针排母或连接线束连接，由于其设计理念只为满足产品应用需求，不是为了维修方便、节约更换成本为目的，不能有效解决维修更换问题。

对于整块电路板而言，其损坏的只是个别电器元件或功能电路，却要报废整块电路板，势必造成极大的资源浪费，并且产生了大量的电子垃圾，污染环境。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种模块化组合电路板，通过更改设计制造思路，让本来可以用一块线路板承载所有电器元件以满足应用需求的，现按功能分拆成主电路板及多块承载有各功能电路的模块单元，经第一接器和第二连接器进行电性连接，由固定组件组成组合，根据故障现象可快速判断所损坏模块单元，达到降低检修技术门槛，提高检修速度，直接更换模块单元还可有效减少更换成本，节约社会资源，保护环境；并基于此方案可拓展更多功能实现更多需求而不增加检修维护难度及更换成本，有利于电子技术的进一步发展。

为了达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：一种模块化组合电路板，其特点是，包含：

主电路板；

至少一模块单元；其中

所述主电路板与所述模块单元之间相互拼接，并电性连接，所述主电路板与所述模块单元分别承载不同的功能电路。

上述方案中，所述主电路板上安装有模块单元，模块单元与模块单元之间的区间电路还安装有不便全部分割或不易损坏的电器元件，以及不易损坏的功能电路。

上述方案中，每一所述模块单元上安装有一个或多个功能电路。

上述方案中，所述主电路板与所述模块单元之间安装有固定组件。

上述方案中，所述固定组件用于提供主电路板与模块单元之间电性连接的电路。

上述方案中，所述固定组件由绝缘材料制成，起定位及固定作用。

上述方案中，所述主电路板与所述模块单元之间进行复合式拼接，或者立体式拼接。

上述方案中，在所述主电路板和所述模块单元上分别设有若干个相互搭配的第一连接器和第二连接器，以提供电能和数据交换电路。

上述方案中，所述第一连接器和所述第二连接器为对应插接的连接端口。

上述方案中，所述第一连接器为插接槽，所述第二连接器为插接件。

上述方案中，所述模块化组合电路板为用于电焊机中的模块化组合电路板。

上述方案中，所述的模块化组合电路板中的功能电路包含：输入整流电路、电路板电源电路、滤波储能电路、IGBT逆变电路、IGBT驱动电路、PWM成型电路、高频变压器、输出整流电路、电流反馈处理电路、编码输入电路、主控MCU中央处理电路、显示电路。

上述方案中，所述的模块化组合电路板中的功能电路还包含：倍压切换控制电路、IGBT过流保护电路、电压反馈处理电路、高频控制电路、辅助输出电源电路、限流恒压输出电路、安全脱扣电路、温湿度检测电路、自动报警电路、定位电路、无线通信电路、有线通信电路、USB电路、气阀控制电路、风机运行电路、照明电源电路、娱乐电路中的一个或多个电路的排列组合。

本实用新型一种模块化组合电路板与现有技术相比具有以下优点：

通过对功能部份的细分制造，可快速判断定位受损功能电路，通过插拨式安装方式对包含受损功能电路的模块单元进行快速更换，大大缩小更换部件，还可使普通维修人员通过资料或经简单培训后就可进行设备维修，有效降低维修技术门槛，增加了维修效率；

本实用新型电路板通过叠层立体式安装，还可有效缩小电路板长宽尺寸，减少电路板所占面积，增加空间利用率；

本实用新型的模块单元是平行立体安装于主电路板上的，不影响主线路板上相应区域的电器元件安装与排线；相比于传统电路板因安装尺寸大小受限而通过排针排母之类插拨器件进行立体方式安装一层或多层电路板的方案而言，本实用新型是以单位功能电路为划分界限在传统单个功能电路板上再细分功能区域，制成模块单元，再通过叠层立体安装来实现整块电路板功能，是以快速判断定位受损部位，方便检修更换、降低维修技术门槛为需求，以功能为单位，采用细分并模块化方式进行设计制造，利用插拨器件与主电路板进行电性连接，通过主线路板电路进行各模块单元间电能与数据交换，大幅减少连接线束的使用。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的模块化组合电路板的连接关系示意图；

图2为本实用新型一个实施例的模块化组合电路板的连接关系示意图；

图3为本实用新型一个实施例的模块化组合电路板的连接关系示意图；

图4为实现本实用新型模块化组合电路板的方法流程图；

图5为本实用新型一个实施例的电焊机中的模块化组合电路板的整体结构示意图；

图6为本实用新型一个实施例的电焊机中的模块化组合电路板的整体结构示意图。

具体实施方式

体现本实用新型特征与优点的实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本实用新型能够在不同的示例上具有各种的变化，其皆不脱离本实用新型的范围，且其中的说明及图示在本质上当做说明之用，而非用以限制本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平”、“左”、“ 右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

现有技术中的电路板存在以下缺陷，由于电路板集成化程度高，造成维修困难。实用新型人在实际应用中发现，当电路板发生故障时，往往是由于单个电器元件或单个细分功能电路损坏而影响整个设备的使用，检修出问题点费时、费力，并且需要维修人员具备一定的专业知识。电路板上焊接有几十、上百甚至上千个形状不同的电器元件，检修时需要对照电路原理图一个一个电器元件进行查找，耗费大量精力，在某些情况下甚至维修成本高过整块电路板的制造成本，不进行维修又会造成大量电子垃圾。

为了克服上述缺陷，本实用新型公开了一种模块化组合电路板，如图1～图3所示，包含：主电路板101；至少一模块单元102；其中，所述主电路板101与所述模块单元102之间相互拼接，并电性连接，所述主电路板101与所述模块单元102分别承载不同的功能电路。

在本实用新型中，较佳地，所述主电路板101上安装有模块单元102，模块单元102与模块单元102之间的区间电路，还安装有不便全部分割或不易损坏的电器元件，以及不易损坏的功能电路；每一所述模块单元102上安装有一个或多个功能电路。

在本实用新型中，不便全部分割的电器元件定义为虽属同一功能电路下，但因散热或体积或高低压等各种矛盾因素下无法放置在同一模块单元内的电器元件；易损坏的电器元件定位为受外部不确定因素影响较大的电器元件，如超出额定输入电压可能损坏的电器元件，超出正常使用环境造成可能性损坏的电器元件等，不易损坏的电器元件定位为受外部不确定影响较小或没有的电器元件。

在本实用新型中，是对原有的电路板进行功能拆分，将原有电路进行结构改进，功能电路可以设置在主电路板上，也可以设置在模块单元上；在另外一些实施例中，功能电路可不用依附在电路板上，例如一电容器，可以单独成为一个功能电路，在本实用新型中，主电路板或模块单元应做广义理解，并不仅仅指一块电路板。

在本实用新型中功能电路应做广义理解，可以将功能电路理解为整块电路板的功能，也可以理解为局部电路对于整块电路板的功能，还可以理解为上游电路与下游电路的功能或高压功能与低压功能，对外功能，对内功能，根据设计需要进行约束。

在本实用新型中，所述主电路板101与所述模块单元102之间安装有固定组件103；较佳地，所述固定组件103用于提供主电路板101与模块单元102之间电性连接的电路；在另外一些实施例中，所述固定组件103由绝缘材料制成，起定位及固定作用；优选地，在一个模块化组合电路板中既可以包含用于电性连接的固定组件103，又可以包含仅用于定位及固定的固定组件103。

在本实用新型中，所述主电路板101与所述模块单元102之间进行复合式拼接，或者立体式拼接。

在本实用新型的一些实施例中，例如，包含一主电路板和一模块单元，此时，主电路板与模块单元可以进行上下拼接，也可以进行水平拼接，还可以进行垂直拼接。

在本实用新型的另外一些实施例中，例如，包含多块模块单元时，可以进行复合式拼接，形成一多层结构，主电路板与模块单元的位置并无限制。

在本实用新型的一些实施例中，例如，所述主电路板还可以包含多个子电路板，此时，多个子电路板之间可以水平拼接，也可以上下拼接，形成复式结构。

在本实用新型的另外一些实施例中，例如，主电路板和模块单元并无具体形状限制，可以是三角形、四边形、五边形等等，此时，多块电路板之间进行立体拼接，本领域的技术人员可以理解的是，类似搭积木的形式，将多块电路板进行拼接，或者在一些实施例中，由于某些不定形状的电器元件，造成拼接后形成无特定形状的组合式电路板。

在本实用新型中，在所述主电路板101和所述模块单元102上分别设有若干个相互搭配的第一连接器104和第二连接器105，以提供电能和数据交换电路。

在本实用新型中，较佳地，所述第一连接器104和所述第二连接器105为对应插接的连接端口；优选地，所述第一连接器104为插接槽，所述第二连接器105为插接件。

在本实用新型中，本领域的技术人员不难理解的是，第一连接器104可以固定安装于主电路板上，也可以固定安装于模块单元上；同样地，第二连接器105可以固定安装于主电路板上，也可以固定安装于模块单元上，如图1～3所示，并且当主电路板与模块单元上下拼接时，并不限制主电路板与模块单元的位置关系，主电路板可以在上，也可以在下。

在本实用新型的另外一些实施例中，主电路板与模块单元还可以用线束焊接方式连接，此种连接方式尤其针对某些功能电路之间的连接必须牢固可靠，如果采用接插件等活动连接的方式有可能造成虚接，而虚接会造成电路板损坏。

在本实用新型中，实现上述模块化组合电路板的方法，如图4所示，包含以下步骤：

S1、对电路板进行功能划分，并将电路板拆分成主电路板和至少一模块单元。

具体地，以主电路板为基础，根据功能不同、区块大小、电压高低、通风散热性能、损坏机率、更换成本，进行综合评估，将单个电路复杂，损坏机率大，成本相对较高的功能部件划分为单个模块，将多个电路简单损坏机率小，更换成本低的功能部件合并为单个模块或集成在主电路板上。

S2、将主电路板和模块单元进行相互拼接，并电性连接；其中，所述主电路板和模块单元分别承载不同的功能电路。

在本实用新型中，模块单元，是以电路板为基板以实现某项功能电路或某个目的所需要搭载的硬件电路，根据需要可以是单个功能电路或目的设计为一个模块单元，也可以是多个功能电路或目的设计为一个模块单元，还可以是多个模块单元实现同一个功能电路或目的，模块单元无固定功能数量与目的数量限制。

具体地，经过合理的区域分割，根据分割大小用电路板制作模块单元，单面或双面安装模块所需各种电器元件，还包含对模块单元进行封装处理，根据需要确定是否对检验合格的模块单元进行独立封装，以及采用何种形式与材料进行封装，以应对恶劣使用环境。

具体地，还包含在所述主电路板和模块单元之间安装固定组件，需要固定组件的预留固定组件安装孔，所述固定组件用于提供主电路板与模块单元之间电性连接的电路，所述固定组件由绝缘材料制成，起定位及固定作用。

还包含在所述主电路板和所述模块单元上分别设置若干个相互搭配的第一连接器和第二连接器，以提供电能和数据交换电路。

在与主电路板相对应的合理位置安装无固定数量限制的插拨器件或相对应的电能与数据交换触点，以实现安装后的电性连接，将检验好的模块单元插装在主电路板上，根据需要决定是否安装固定组件，以及何种材质、何种形式的固定组件，以满足实际应用需要。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述模块化组合电路板用于电焊机中的模块化组合电路板。

例如，实现一电焊机，其模块化组合电路板需要以下基本功能电路：输入整流电路、电路板电源电路、滤波储能电路、IGBT逆变电路、IGBT驱动电路、PWM成型电路、高频变压器、输出整流电路、电流反馈处理电路、编码输入电路、主控MCU中央处理电路、显示电路，如图5所示。

输入整流电路为包含有将工频高压交流输入电源转换成高压直流电输出的电路，装或不装有过压保护电路。

电路板电源电路为包含有实时检测工频电网电压，并将测量数值提供给主控MCU中央处理电路，提供并满足电路板各部位工作所需电流与电压的电路。

滤波储能电路为包含有将输入整流电路所输出的高压直流电源进行滤波储能的电路。

IGBT逆变电路为包含有保护电路，并在IGBT驱动电路的控制下将滤波储能电路输出的高压直流电变换成高频高压交流电提供给高频主变压器的电路。

IGBT驱动电路为包含有将PWM成型控制电路发送过来的PWM波形信号进行功率放大分配，并控制各组IGBT逆变电路进行通断工作的电路。

PWM成型控制电路为包含有将主控MCU中央处理电路送来的PWM信号与电流反馈处理电路送来的电流信号，经比较处理后产生符合焊接工艺需求的PWM波形信号，发送给IGBT驱动电路的电路。

高频变压器为包含有将IGBT逆变电路输出的高频高压交流电转换成隔离的高频低压交流电，提供给输出整流电路。

输出整流电路为包含有保护电路，将高频低压交流电转换成直流低压输出的电路。

电流反馈处理电路为包含有检测焊接输出电流大小，经处理后分二路分别反馈给主控MCU中央处理电路和PWM成型控制电路的电路。

编码输入电路为包含有开关功能的能产生脉冲编码信号的电路。

主控MCU中央处理电路为包含有接收操作指令，对比分析数据对各功能电路下达工作指令，以便各功能电路协调工作，满足控制设备运行达到设备所需输出工艺要求的电路。

显示电路为包含有将主控MCU中央处理电路发送过来的信号转换成中文/英文/字符/数字显示的电路。

在本实用新型的一个示例中，滤波储能电路、主控MCU中央处理电路可集成安装在主电路板上或一块模块单元上；IGBT驱动电路、PWM成型电路、电流反馈处理电路可集成安装在一块模块单元上或主电路板上；输入整流电路、电路板电源电路、IGBT逆变电路、可分别单独安装在一模块单元上；高频变压器、输出整流电路、编码输入电路、显示电路、可不安装在电路板上，与其他功能电路电性连接。本示例并不对本实用新型进行限制，可根据电焊机的大小，生产厂家的设计需要，进行更改。

为了提高电焊机的稳定性，降低故障，更方便管理操作，以及功能的增加，在本实用新型实施例中的电焊机的模块化组合电路板还可包含以下可拓展功能电路的一个或多个电路的排列组合：倍压切换控制电路、IGBT过流保护电路、电压反馈处理电路、高频控制电路、辅助输出电源电路、限流恒压输出电路、安全脱扣电路、温湿度检测电路、自动报警电路、定位电路、无线通信电路、有线通信电路、USB电路、气阀控制电路、风机运行电路、照明电源电路、娱乐电路，如图6所示。

倍压切换控制电路包含有根据主控MCU中央处理电路发出的指令，对主电源作无缝倍压切换的电路。

IGBT过流保护电路为包含有实时检测比对IGBT的工作电流，一旦超出阀值，立即关闭PWM成型控制电路输出信号，并通知主控MCU中央处理电路发出声光报警信号的电路。

电压反馈处理电路为包含有将检测到的设备输出电压转换成信号发送给主控MCU中央处理电路的电路。

高频控制电路为包含有接收主控MCU中央处理电路信号对高频发生单元实施开启与关闭的电路。

辅助输出电源电路为包含有将输入整流电路输出的电流，经隔离限流恒压后与限流恒压输出电路并联，作无缝切换输出的电路。

限流恒压输出电路为包含有将设备输出的直流电经隔离限流恒压处理后输出的电路。

安全脱扣电路为包含有用于检测设备危害性液体侵入状况，当达到危害动作标准时向脱扣器发出脱扣脉冲电压的电路。

温湿度检测电路为包含有对设备内部环境进行检测，并将检测结果发送至主控MCU中央处理电路的电路。

自动报警电路为包含有接收主控MCU中央处理电路发送过来的指令能产生声光报警信号的电路。

定位电路为包含有通过北斗导航系统或GPS全球导航系统获得的定位数据提供给主控MCU中央处理电路或直接提供给无线通信电路的电路。

无线通信电路为包含有通过主控MCU中央处理电路进行无线通信方式的电路。

有线通信电路为包含有通过主控MCU中央处理电路进行有线通信/载波通信方式的电路。

USB电路为包含有USB通信与充电插口的电路。

气阀控制电路为包含有根据主控MCU中央处理电路发送过来的信号对气阀进行开启关闭控制操作的电路。

风机运行电路为包含有提供风机电源电压，实时跟踪风机转速，并将风机转速运行状况反馈给主控MCU中央处理电路的电路。

照明电源电路为包含有经主控MCU中央处理电路控制，满足LED灯照明所需的可变电流可变电压的电源电路。

娱乐电路为包含有接收有线/无线播放信号，存储娱乐信息，并发送给嗽叭进行播放的电路。

在本实用新型的一个示例中，滤波储能电路、主控MCU中央处理电路、倍压切换控制电路高压部份、IGBT过流保护电路电流采样部份、风机运行电路可集成安装在主电路板上或一块模块单元上；IGBT驱动电路、PWM成型控制电路、电流反馈处理电路、倍压切换控制电路低压部份、IGBT过流保护电路电流处理部份、电压反馈处理电路可集成安装在一块模块单元上或主电路板上；输入整流电路、电路板电源电路、IGBT逆变电路、辅助输出电源电路、限流恒压输出电路、安全脱扣电路、温湿度检测电路、自动报警电路、照明电源电路、娱乐电路可分别单独安装在一模块单元上；高频控制电路、气阀控制电路安装在一模块单元上；定位电路、无线通信电路、有线通信电路、USB电路安装在一模块单元上；高频变压器、输出整流电路、编码输入电路、显示电路、可不安装在电路板上，与其他功能电路电性连接。本示例并不对本实用新型进行限制，可根据电焊机的大小，生产厂家的设计需要，进行更改。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。