具有两路或多路输出电压的电源模块的制作方法

本发明涉及一种电源模块，特别是一种具有两路或多路输出电压的电源模块。

背景技术：

电感模块是p-block电源中的核心模块,传统的电感模块体积大，重量重,其占到整个电源模块的体积和重量均达80％以上。为减小电感模块的体积和重量,在现有的设计中采用一对ei或ee结构的磁芯把两个独立的电感集成在一起形成集成电感模块，减轻重量，也可有效减小磁性元件在电源板上所占用的面积，有利于提升功率密度。

参见图1和图2，图1示出传统的ei型集成电感模块的组装结构示意图；图2是图1所示的ei型电感模块的立体分解图。如图1、图2所示，传统的ei型电感模块包括i型磁芯10、e型磁芯11和两个绕组12。e型磁芯11具有一个中柱111和两个边柱112。

如图1所示，传统的ei型电感模块中，i型磁芯10和e型磁芯11组配完成后，会在中柱111与i型磁芯10之间自然形成一个微小的第一气隙110，同时在边柱112与i型磁芯10之间开成第二气隙113。第一气隙110是由于两个磁芯的组合而产生的组合气隙，在传统的ei型电感模块中，第一气隙110的形成不可避免。第二气隙113是根据感量需要而人为设定的气隙。然而当第一气隙110与第二气隙113的大小可比拟时，例如在同一个数量级或相近数量级时，将会造成两路电感不完全解耦，如此当其中一个电感处于工作状态，而另一个电感处于非工作状态时，由于两个电感之间存在电磁耦合，使得处于非工作状态的电感上会感应出漏电压。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的相关技术的信息。

技术实现要素：

本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种能减少或避免漏电压产生的电源模块；

本发明的额外方面和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中变得显然，或者可以通过本发明的实践而习得。

根据本发明的一个方面，一种具有两路输出电压的电源模块，包括一电感模块和一主板。其中所述电感模块包括一第一磁芯、一第二磁芯、一中间磁芯、一第一绕组和一第二绕组。中间磁芯设置于所述第一磁芯和所述第二磁芯之间；第一绕组设置于所述第一磁芯的磁柱和所述中间磁芯的邻近所述第一磁芯的磁柱其中之一上，以形成一第一电感，且所述第一磁芯和所述中间磁芯给所述第一电感提供一第一磁通路；第二绕组设置于所述第二磁芯的磁柱和所述中间磁芯的邻近所述第二磁芯的磁柱其中之一上，以形成一第二电感，且所述第二磁芯和所述中间磁芯给所述第二电感提供一第二磁通路；所述第一磁通路和所述第二磁通路共同经过的所述中间磁芯部分不包含气隙，以避免或减小所述第一磁通路在所述第二电感中产生感应电压，避免或减小所述第二磁通路在所述第一电感中产生感应电压；其中，所述电感模块设置于所述主板上，所述第一绕组和所述第二绕组分别与所述主板电性连接。

根据本发明的另一个方面，一种具有多路输出电压的电源模块，包括一电感模块和一主板。所述电感模块包括呈“一”字排列的一第一磁芯、多个中间磁芯和一第二磁芯以及多个绕组。其中，所述多个绕组分别设置于所述第一磁芯的磁柱和与其相邻的所述中间磁芯的磁柱其中之一上、相邻的两个中间磁芯的磁柱其中之一上以及第二磁芯的磁柱和与其相邻的中间磁芯的磁述其中之一上，以形成多个电感，且所述第一磁芯和与其相邻的所述中间磁芯、相邻的两个所述中间磁芯、所述第二磁芯和与其相邻的所述中间磁芯分别给多个所述电感提供多个磁通路。其中，两个相邻的所述磁通路共同经过的所述中间磁芯部分不包含气隙，以避免或减小其中一个电感的磁通路在其他电感中产生感应电压；所述电感模块设置于所述主板上，所述多个绕组分别与所述主板电性连接。

由上述技术方案可知，本发明具备以下优点和积极效果中的至少之 一：本发明具有两路输出电压的电源模块中，电感模块的磁芯结构由第一磁芯、第二磁芯和设于二者之间的中间磁芯组合而成，再结合第一绕组、第二绕组共同形成集成电感模块。由于中间磁芯为一体成型不含有气隙，这样就减少甚至避免了集成电感模块的第一磁通路在第二电感中产生感应电压，同时减少甚至避免了第二磁通路在第一电感中产生感应电压。因此本发明中，当其中一个电感处于工作状态，而另一个电感处于非工作状态时，由于两个电感之间不存在电磁耦合或电磁耦合非常微弱，使得处于非工作状态的电感不会感应出漏电压或感应出的漏电压非常小。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1示出传统的ei型电感模块的组装结构示意图；

图2是图1所示的ei型电感模块的立体分解图；

图3示出一两路输出电压的电源电路拓扑图；

图4a示出本发明电源模块一实施方式的立体分解图；

图4b是图4a所示的电源模块中电感模块的组装图；

图4c是图4a示出的电源模块中电感模块的立体分解图；

图5a示出本发明电源模块另一实施方式中电感模块的组装图；

图5b是图5a示出的电源模块中电感模块的立体分解图；

图6a示出本发明电源模块另一实施方式中电感模块的组装图；

图6b是图6a示出的电源模块中电感模块的立体分解图；

图7a示出本发明电源模块另一实施方式中电感模块的组装图；

图7b是图7a示出的电源模块中电感模块的立体分解图；

图8a示出本发明电源模块另一实施方式中电感模块的组装图；

图8b是图8a示出的电源模块中电感模块的立体分解图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这 些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

对于输入端、输出端中至少有一端是相互独立的多路电源装置中，为了减小电源装置的体积、重量，可采用磁集成技术把其中的多个电感集成在一起。

参见图3，图3示出一两路输出电压的电源电路拓扑图。如图3所示，该电源电路中包括两个独立的开关变换器，用以分别输出两个独立的输出电压vo1，vo2。在该电源电路中包含第一电感lo1和第二电感lo2，其中第一电感lo1和第二电感lo2采用传统的集成电感模块例如图1、2所示的电感模块。当第一开关变换器正常工作，输出稳定的输出电压vo1，此时如果开关变换器2处于非工作状态，则集成电感模块的第一电感lo1与第二电感lo2之间会有电磁耦合，第一电感lo1的磁通路会在第二电感lo2上感应出电压vo2’(vo2’≠0)，称为漏电压。使用本发明的电源模块则可有效避免或减少该漏电压的产生。

本发明具有两路输出电压的电源模块中，电感模块的磁芯结构是由第一磁芯、第二磁芯和中间磁芯三部分磁芯组合到一起形成的，第一绕组可选择地绕设于中间磁芯的磁柱上或者第一磁芯的磁柱上，共同形成第一电感；同样道理，第二绕组可选择地绕设于中间磁芯的磁柱上或者第二磁芯的磁柱上，共同形成第二电感。中间磁芯为一体成型，不含气隙(包括组合气隙)。中间磁芯上具有一段给两个电感提供磁通路的部分，该部分不包含气隙，亦即，两个电感的磁通路在该部分均不经过气隙。本发明具有两路输出电压的电源模块中能有效减少甚至避免第一电感的第一磁通路在第二电感中产生感应电压，同理能有效减少甚至避免第二电感的第二磁通路在第一电感中产生感应电压。下面以具有两路输出电压的电源模块为例详细描述本发明的多种实施方式。

电源模块实施方式1

参见图4a、图4b和图4c，图4a是根据本发明电源模块第一实施方式的立体分解图，图4b是图4a所示的电源模块中磁芯结构与绕组的 组装图，图4c是图4b示出的电源模块中磁芯结构与绕组的立体分解图。如图4a、图4b和图4c所示，

本发明电源模块第一实施方式的具有两路输出电压的电源模块，包括一电感模块和主板7。其中电感模块包括第一磁芯2、第二磁芯3、中间磁芯4、第一绕组51和第二绕组52。

第一磁芯2为“i”型磁芯，例如呈一平板状。

第二磁芯3为“i”型磁芯，例如呈一平板状。

中间磁芯4可以由铁氧体等高磁导率材料制成，其设置于第一磁芯2和第二磁芯3之间。中间磁芯4呈“工”字型，具有主体磁柱40、设于该主体磁柱40下部两侧的第一磁柱41和第二磁柱42以及设于该主体磁柱40顶端部的第三磁柱43。

第三磁柱43与主体磁柱40一体成型，二者之间不具有气隙。

第一磁柱41和第二磁柱42对称设置于主体磁柱40的两侧，其可以与主体磁柱40一体成型，也可以是独立的磁柱经粘结等方式固定于主体磁柱40。第一磁柱41、第二磁柱42与主体磁柱40之间可以具有气隙也可以不具有气隙。第一磁芯2、第二磁芯3、中间磁芯4组装后，中间磁芯4的第一磁柱41邻近第一磁芯2，中间磁芯4的第二磁柱42邻近第二磁芯3。第一磁芯2与中间磁芯4的第三磁柱43之间，第一磁芯2与中间磁芯4的第一磁柱41之间，第二磁芯3与中间磁芯4的第三磁柱43之间以及第二磁芯3与中间磁芯4的第二磁柱42之间分别设有气隙430。

第一磁柱41和第二磁柱42的尺寸相对较小以给绕组保留出设置空间。第一绕组51和第二绕组52可以是预制成型的金属导体，例如铜导体，该第一实施方式中，第一绕组匝数为一匝，第二绕组匝数为一匝。当然本发明不限于此，第一绕组51和第二绕组52也可以是漆包线、三重绝缘线等；第一绕组、第二绕组的匝数也可以为多匝。

第一绕组51设置于“工”字型中间磁芯4左下部的磁柱上；第二绕组52设置于“工”字型中间磁芯4右下部的磁柱上。详细来说，第一绕组51绕设于第一磁柱41上，从而第一绕组51、第一磁芯2、中间磁芯4共同形成第一电感，第一磁芯2和中间磁芯4给第一电感提供第一磁通路401。第二绕组52绕设于第二磁柱42上。从而第二绕组52、第二磁芯3、 中间磁芯4共同形成第二电感，第二磁芯3和中间磁芯4给第二电感提供第二磁通路402。

第一磁通路401在第一绕组51和第二绕组52之间的部分，即在主体磁柱40部分不经过气隙；第二磁通402的在第一绕组51和第二绕组52之间的部分，即在主体磁柱40部分不经过气隙。

电感模块设置于主板7上，第一绕组51和第二绕组52分别与主板7电性连接。电感模块与主板7之间可以留有安装空间，所述安装空间用于设置至少一电子元器件，例如电容71、半导体元件72等电子元器件。

本发明电源模块第一实施方式的具有两路输出电压的电源模块，能避免或减小第一磁通路在第二电感中产生感应电压(亦即，漏电压)，并能避免或减小第二磁通路在第一电感中产生感应电压。

电源模块实施方式2

本发明电源模块第二实施方式，包括一电感模块和主板(未示出)。主板及其相关结构可以与第一实施方式中的主板7及其相关结构相同；电感模块的结构不同于第一实施方式。

参见图5a和图5b，图5a示出本发明电源模块第二实施方式中电感模块的组装图；图5b是图5a示出的电源模块中电感模块的立体分解图。如图5a和图5b所示，该第二实施方式中的电感模块包括第一磁芯2、第二磁芯3、中间磁芯4、第一绕组51和第二绕组52。该第二实施方式中的电感模块与图4a、图4b和图4c所示第一实施方式的电感模块的不同之处在于：

第一磁芯2为“┌”型，包括相互垂直的第一磁柱21和第二磁柱22，二者可以一体成型，也可以是相互独立的结构经粘结等方式固定到一起；

第二磁芯3为“┐”型，包括相互垂直的第一磁柱31和第二磁柱32，二者可以一体成型，也可以是相互独立的结构经粘结等方式固定到一起。

中间磁芯4为“┴”型，包括主体磁柱44以及对称设置于该主体磁柱44下部两侧的第一磁柱45和第二磁柱46。

如图5a所示，第一磁芯2和第二磁芯3对称设置于中间磁芯4的两侧，且在第一磁芯2的第一磁柱21与中间磁芯4的第一磁柱45之间和第 二磁芯3的第一磁柱31与中间磁芯4的第二磁柱46之间分别形成气隙400；以及在第一磁芯2的第二磁柱22与中间磁芯4的主体磁柱44之间和第二磁芯3的第二磁柱32与中间磁芯4的主体磁柱44之间分别形成有气隙430。

第一绕组51设置于“┴”型中间磁芯4左下部的磁柱上，第二绕组52设置于“┴”型中间磁芯4右下部的磁柱上。详细来说，第一绕组51绕设于中间磁芯4的第一磁柱45上，第二绕组52绕设于中间磁芯4的第二磁柱46上。

本发明电源模块第二实施方式的其他结构与第一实施方式基本相同，这里不再赘述。

电源模块实施方式3

本发明电源模块第三实施方式的电源模块与图4a、图4b和图4c所示第一实施方式的不同之处在于电感模块的结构不同。

参见图6a和图6b，图6a示出本发明电源模块第三实施方式中电感模块的组装图；图6b是图6a示出的电源模块中电感模块的立体分解图。如图6a和图6b所示，该第三实施方式中的电感模块包括第一磁芯2、第二磁芯3、中间磁芯4、第一绕组51和第二绕组52。

第一磁芯2为“匚”型，包括第一磁柱23、设置于第一磁柱23顶部一侧的第二磁柱24以及设置于第一磁柱23下部一侧的第三磁柱25。第二磁柱24与第三磁柱25相对布置。

第二磁芯3为“i”型，例如呈一平板状。

中间磁芯4为“匚”型，包括第一磁柱47、设置于第一磁柱47顶部一侧的第二磁柱48以及设置于第一磁柱47下部一侧的第三磁柱49。第二磁柱48与第三磁柱49相对布置。中间磁芯4的第一磁柱47与第一磁芯2的第一磁柱23相互平行，且第一磁柱47的厚度t1比第一磁柱23的厚度t2要厚。在其他实施例中，第一磁柱47的厚度可以与第一磁柱23厚度t2相同，也可以比第一磁柱23厚度t2小。

第一绕组51设置于“匚”型第一磁芯2的右下部的磁柱上，第二绕组52设置于“匚”型中间磁芯4的右下部的磁柱上。详细来说，第一绕 组51绕设于第一磁芯2的第三磁柱25上，第二绕组52绕设于中间磁芯4的第三磁柱49上。

本发明电源模块第三实施方式的其他结构与第一实施方式基本相同，这里不再赘述。

电源模块实施方式4

本发明电源模块第四实施方式的电源模块与图4a、图4b和图4c所示第一实施方式的不同之处在于电感模块的结构不同。

参见图7a和图7b，图7a示出本发明电源模块第四实施方式中电感模块的组装图；图7b是图7a示出的电源模块中电感模块的立体分解图。如图7a和图7b所示，该第四实施方式中的电感模块包括第一磁芯2、第二磁芯3、中间磁芯4、第一绕组51和第二绕组52。

第一磁芯2为“匚”型，可以与图6a、图6b所示的结构第一磁芯2相同，包括第一磁柱23、第二磁柱24、第三磁柱25。形成于第一磁柱23顶部一侧的第二磁柱24以及形成于第一磁柱23下部一侧的第三磁柱25，第二磁柱24与第三磁柱25相对布置。

中间磁芯4为“i”型，例如为一长方体状。

第二磁芯3为“コ”型，其可以是第一磁芯2的镜像结构。第二磁芯3包括第一磁柱31、形成于第一磁柱31顶端部一侧的第二磁柱32以及形成于第一磁柱31下部一侧的第三磁柱33，第二磁柱32与第三磁柱33相对布置。

第一绕组51设置于“匚”型第一磁芯2的右下部的磁柱上，第二绕组52设置于“コ”型第二磁芯3的左下部的磁柱上。也就是说，第一绕组51绕设于第一磁芯2的第三磁柱25上，第二绕组52绕设于第二磁芯3的第三磁柱33上。

在第一磁芯2与中间磁芯4之间设有第一绝缘片7，在中间磁芯4与第二磁芯3之间设有第二绝缘片8。可以通过调节第一绝缘片7和第二绝缘片8的厚度来调节第一磁芯2与中间磁芯4之间的气隙宽度或者中间磁芯4与第二磁芯3之间的气隙宽度；同时第一绝缘片7和第二绝缘片8也对第一绕组51、第二绕组52直到支撑作用。

当然，在其他实施方式中，也可以不设置第一绝缘片7和第二绝缘片8。

本发明电源模块第四实施方式的其他结构与第一实施方式基本相同，这里不再赘述。

电源模块实施方式5

本发明电源模块第五实施方式的电源模块，包括一电感模块和主板(未示出)。主板及其相关结构可以与第一实施方式中的主板7及其相关结构相同；电感模块包括三个电感。

参见图8a和图8b，图8a示出本发明电源模块第五实施方式中电感模块的组装图；图8b是图8a示出的电源模块中电感模块的立体分解图。如图8a和图8b所示，该第五实施方式中的电感模块包括“一”字形顺序排列的第一磁芯2、第一中间磁芯6、第二中间磁芯8和第二磁芯3以及第一绕组51、第二绕组52和第三绕组53。

第一磁芯2可以为“i”型，例如平板状磁芯或长方体磁芯或立方体磁芯。

第二磁芯3，例如可以采用图7a、图7b中的第二磁芯3，其包括第一磁柱31、第二磁柱32和第三磁柱33。

第一中间磁芯6，例如可以采用图4b、图4c中的“工”字形第一中间磁芯6，其包括主体磁柱60、第一磁柱61、第二磁柱62和第三磁柱63。

第二中间磁芯8，可以采用“i”形磁芯，例如长方体状的磁芯。

第一绕组51绕设于第一中间磁芯6的第一磁柱61上，从而第一磁芯2、第一绕组51、第一中间磁芯6共同形成第一电感，第一磁芯2和第一中间磁芯6给第一电感提供第一磁通路。

第二绕组52绕设于第一中间磁芯6的第二磁柱62上，从而第二绕组52、第一中间磁芯6、第二中间磁芯8共同形成第二电感，第一中间磁芯6和第二中间磁芯8给第二电感提供第二磁通路。

第三绕组53绕设于第二磁芯3的第三磁柱33上，从而第三绕组53、第二中间磁芯8、第二磁芯3共同形成第三电感，第二中间磁芯8和第三磁柱33给第二电感提供第三磁通路。

本发明电源模块第五实施方式的电源模块中，第一磁通路和第二磁通路共同经过的第一中间磁芯6部分不含有气隙，亦即，第一磁通路和第二磁通路在第一中间磁芯6的该部分均不经过气隙；第二磁通路和第三磁通路共同经过的第二中间磁芯8部分不含有气隙，亦即，第二磁通路和第三磁通路在第二中间磁芯8的该部分均不经过气隙。

本发明电源模块第五实施方式的电源模块中，能减小甚至避免第一磁通路在第二电感、第三电感中产生感应电压，减小甚至避免第二磁通路在第一电感、第三电感中产生感应电压，减小甚至避免第三磁通路在第一电感、第二电感中产生感应电压。

应当理解，本发明中的电感模块中组成磁芯结构的中间磁芯的数目并不限于前述实施方式中的一个或两个。实际应用中，磁芯结构中可以包含更多数量的中间磁芯，例如在第五实施方式5的基础上，进一步增加第三中间磁芯、第四中间磁芯等，相应地增加第四绕组、第五绕组等。每个中间磁芯上至少有一部分可给相邻的两个电感提供磁通路，该部分不包含气隙，亦即，每个电感的磁通路在中间磁芯的该部分不经过气隙，为此每个中间磁芯上在相邻两个电感的磁通路经过的部分是一整体不具有气隙，其他部分可以有气隙也可以不具有气隙。

总之，具有多个中间磁芯的电感模块可应用于具有多路输出电压的电源模块中。其中电感模块包括呈“一”字排列的一第一磁芯、多个中间磁芯和一第二磁芯以及多个绕组。多个绕组分别设置于第一磁芯的磁柱和与其相邻的中间磁芯的磁柱其中之一上、相邻的两个中间磁芯的磁柱其中之一上以及第二磁芯的磁柱和与其相邻的中间磁芯的所述其中之一上，以形成多个电感，且第一磁芯和与其相邻的中间磁芯、相邻的两个中间磁芯、第二磁芯和与其相邻的中间磁芯分别给多个电感提供多个磁通路。其中，两个相邻的所述磁通路共同经过的所述中间磁芯部分不包含气隙，以避免或减小其中一个电感的磁通路在其他电感中产生感应电压。电感模块设置于主板上，多个绕组分别与主板电性连接。

以上实施方式中可能使用相对性的用语，例如“上”或“下”，以描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组 件。用语“一个”、“一”、“所述”和“至少一个”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等。术语“包含”、“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的组成部分之外还可存在另外的组成部分等“第一”、“第二”仅作为标记使用，不是对其对象的数字限制。

应可理解的是，本公开不将其应用限制到本文提出的部件的详细结构和布置方式。本公开能够具有其他实施方式，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本公开的范围内。应可理解的是，本文公开和限定的本公开延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。所有这些不同的组合构成本公开的多个可替代方面。本文所述的实施方式说明了已知用于实现本公开的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本公开。