专利名称：一种非隔离微功率电源模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电源模块，特别涉及一种非隔离微功率电源模块。
背景技术：
非隔离微功率电源模块具有电路简单，元器件少，体积小，成本低等优点，在各种工业控制设备及信息设备等方面运用十分广泛。现有的非隔离微功率电源模块的功率电感，通常使用如图I所示工字型(也称鼓型)电感I。工字型电感I由工字型磁芯Γ与线圈2'组成，体积小巧，成本低廉，制造加工非常方便。但是工字型电感I为磁路开放器件，工作时会对系统的其他器件以及信号造成电磁干扰。电感制造厂家为解决这个问题，一般都会如图2-1及图2-2所示在工字型磁芯I,外面套加磁环3'或磁帽4'进行磁屏蔽，以减少散磁及电磁干扰，同时增大了工字型磁芯的感量。·专利公开号为CN1548494A的发明专利中，提出在鼓型磁芯与环型铁芯间的间隙填充有防电磁干扰胶体(如图3所示)，可以改善噪声影响，提升电感组件的电感值。该专利的电感组件运用于模块电源的功率电感时，存在较大的品质隐患。该防电磁干扰胶体，由环氧树脂胶体混合其他材料组成，填充在鼓型磁芯与环形之间，当电感工作发热时，因磁芯材质与环氧树脂的膨胀系数不一致，很容易使磁环发生暗裂，从而产生特性不良。这种电感在制造时，需要额外的增加点胶烘干等工艺，导致工艺复杂，成本较高。除此之外，也可以采用如专利CN101824181A中发明的导磁塑料热缩套管，套接在工字型磁芯的外表面，进行有效的磁屏蔽。但是该方法会额外的增加电感防护处理的生产工艺，势必导致该非隔离微功率电源模块的成本提升。同时，在以上几种功率电感运用到电源模块的实际电路中，若想在轻载时提高电路的稳定性，功率电感需要提供足够大的电感量，一般只能通过增加绕线圈数，或选用高磁导率的磁材，或加大磁芯器件体积来实现，但这些都会提升电感器件本身乃至电源模块的成本或者是外形尺寸。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种工艺简单、成本较低的非隔离微功率模块电源，能很好解决开磁路工字型电感的散磁问题，降低电磁干扰、并提升电源模块轻载时的电感量、实现电感非线性软饱和特性。为了实现上述目的，本实用新型所述的非隔离微功率电源模块包括工字型电感、电子器件、PCB板和塑料外壳。所述PCB板和塑料外壳围成空腔，工字型电感和电子器件设置在空腔内并焊接在PCB板上。所述的非隔离微功率电源模块还包括具有导磁特性的导磁混合体。所述导磁混合体灌封填充在所述PCB板和塑料外壳围成的空腔中，在工字型电感周围形成导磁层。其中，所述导磁混合体最好能充满整个空腔。所述的导磁粉体，可以是铁粉，铁氧体粉体，或其他一些高磁导率的合金粉体。将这种导磁粉体与含固化剂的树脂均匀搅拌后，形成导磁混合体。本实用新型的有益效果是非隔离微功率电源模块由导磁混合体灌封，在工字型电感周围形成导磁层，该导磁层覆盖工字型电感，形成闭合磁路，减少了工字型电感的散磁扩散，降低对周边器件的电磁干扰；再者工字型磁芯外围增加的导磁层，让工字型电感呈现出非线性特性，能够保证轻载时的大电感量，提高电路稳定性，同时也能防止在重负载时的电感磁芯饱 和。
图I为现有工字型电感结构示意图；图2-1为现有工字型电感外带磁环结构示意图；图2-2为现有工字型电感外带磁帽结构示意图；图3为专利CN1548494A中描述的电感组件示意图；图4为本实用新型所述的非隔离微功率电源模块结构示意图；图5为本实用新型所述的电感与现有技术中电感的动态感量曲线对比图；图6为现有技术非隔离微功率电源模块的电磁辐射测试图；图7为本实用新型所述的非隔离微功率电源模块的电磁辐射测试图；图示中的符号说明I —工字型电感2—电子器件I'—工字型磁芯3 —PCB板2' —线圈4 一塑料外壳3' —磁环5—导磁混合体4f —磁帽6—磁力线A 一铁氧体与环氧树脂的防止电磁干扰胶体a—本实用新型中⑶53-68 μ H功率电感的动态电感量曲线图b 一原方案中⑶53-68 μ H功率电感的动态电感量曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本实用新型的技术方案进行描述。如图4所示，本实用新型所述的非隔离微功率电源模块包括工字型电感I、电子器件2、PCB板3、塑料外壳4和具有导磁特性的导磁混合体5，PCB板3和塑料外壳4围成空腔，工字型电感I和电子器件2设置在空腔内并焊接在PCB板3上，导磁混合体5灌封填充在PCB板3和塑料外壳4围成的空腔中。其中，导磁混合体5最好能充满整个空腔。上述的具有导磁特性的灌封材料由含固化剂的树脂和导磁粉体按一定的比例混合均匀搅拌后，形成导磁混合体。其比例按重量比在2:1 4:1之间为最佳。即所述的导磁混合体中，含固化剂的树脂的含量为66. 7% 80%，导磁粉体的含量为33. 3% 20%。导磁粉体可以是铁粉，铁氧体粉体，或其他一些高磁导率的合金粉体。实际运用中，当混合比例小于2 1时，导磁粉体的比例太多，电感的感量提升过大，磁芯容易饱和，整体电气性能降低；当混合比例大于4 :1时，导磁粉体的比例太少，起不到有效的磁屏蔽作用，并且电感的感量提升不明显。这种导磁混合体能够根据电源模块塑料外壳体积的大小，或根据设计所需要的电感量不同，可以采用的混合比例也可以进行适
当调整。如图4所示，导磁混合体5覆盖工字型电感I后，磁力线6因导磁混合体从而形成闭合磁路，这样能够降低工字型电感工作时产生的散磁，从而有效地降低对周边电子器件的电磁干扰。本实用新型所采用的导磁混合体，在工字型电感外围形成导磁层，能提升工字型电感的初始电感量，且随着负载增加时，其动态电感量发生非线性的变化。动态电感量即为在某一输出电流下的电感量，在不同的电流下电感量不同，一般来说，随着电流的增大电感量降低，故称为动态电感量。在轻载情况下，即负载电流较小时，动态电感量比现有技术有很大的提高，从而提高电路工作的稳定性。而在重负载的情况下，即负载电流较大时，动态电感量大幅下降但不急跌为零，避免了电流过大造成电感饱和。下面具体试验说明·本实施例中的所述的电感采用了业界通用的CD53系列工字型电感，标称感量为68 μ H，所用灌封材料以重量比71%树脂(含固化剂)与29%的铁氧体粉体经均匀搅拌混合，用此混合磁导体灌封填充PCB板和塑料外壳围成的空腔中，并进行相应的工艺处理，经80°C高温下烘烤I小时，让树脂固化，待冷却至室温后就形成了本实用新型所述的非隔离微功率电源模块。分别对现有技术的电源模块和本实用新型所述的电源模块中的电感进行测试，随着负载电流的增加，动态电感量的曲线如图5所示。曲线a为本实用新型所述的电源模块的动态电感量曲线，曲线b为现有技术的电源模块中动态电感量曲线。负载电流较小时，从图5可以清晰的看到，负载电流小于O. 5A的时候，动态电感量较现有技术中模块电源提升了约50% ;当负载电流大于O. 8时，本实用新型得到的动态电感量比现有技术低，有效的防止出现磁芯磁饱和的现象。本实用新型在负载电流变化时，动态电感量呈期望的非线性状态。本实用新型所述的非隔离微功率电源模块的另一个优点是非隔离微功率电源模块内部由导磁混合体灌封填充，在工字型电感周围形成导磁层，该导磁层覆盖工字型电感，形成闭合磁路，减少了磁扩散，极大程度上减少了该电源模块的电磁辐射干扰。本实用新型所述的电源模块整机工作时，电磁辐射干扰测试结果如图7所示。图6为现有技术中的电源模块电磁辐射干扰测试图。本实用新型所述的电源模块较之现有模块在150MHz-300MHz之间衰减约IOdB,很好的起到了磁屏蔽效果。以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的详细说明，但不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，还可以作出若干简单的替换和运用，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种非隔离微功率电源模块，包括工字型电感(I )、电子器件(2)、PCB板(3)和塑料外壳(4)，所述PCB板(3 )和塑料外壳(4)围成空腔，工字型电感(I)和电子器件(2 )设置在空腔内并焊接在PCB板(3)上，其特征在于所述的非隔离微功率电源模块还包括具有导磁特性的导磁混合体(5)，所述导磁混合体(5)灌封填充在所述PCB板(3)和塑料外壳(4)围成的空腔中；在工字型电感周围形成导磁层。
2.根据权利要求I所述的非隔离微功率电源模块，其特征在于所述导磁混合体(5)充满整个空腔。
专利摘要本实用新型提供了一种非隔离微功率电源模块，包括工字型电感(1)、电子器件(2)、PCB板(3)和塑料外壳(4)，所述PCB板(3)和塑料外壳(4)围成空腔，工字型电感(1)和电子器件(2)设置在空腔内并焊接在PCB板(3)上，所述的非隔离微功率电源模块还包括具有导磁特性的导磁混合体(5)，所述导磁混合体(5)灌封填充在所述PCB板(3)和塑料外壳(4)围成的空腔中。其中，所述导磁混合体(5)充满整个空腔。本实用新型能很好解决开磁路工字型电感的散磁问题，降低电磁干扰、并提升电源模块轻载时的电感量、实现电感非线性软饱和特性，具有工艺简单、成本低的特点。
文档编号H01F27/24GK202759377SQ20122033070
公开日2013年2月27日 申请日期2012年7月9日 优先权日2012年7月9日
发明者尹向阳, 向宇峰 申请人:广州金升阳科技有限公司