一种充电器的PCB板布局结构及充电器的制作方法

本实用新型实施例涉及充电器线路板技术领域，尤其涉及一种充电器的PCB板布局结构及充电器。

背景技术：

随着电子技术的高速发展，用户对电子产品的要求越来越高，芯片的集成度也随之不断增加，使得线路板的设计难度越来越大。线路板设计也称为印刷电路板(PCB)设计，线路板设计由于其大规模元件库和强大的自动布局布线功能而得到广泛的应用。在进行线路板设计时，需要综合考虑外部连接的布局以及内部电子元件的优化布局、金属连线和通孔的优化布局等因素，以实现线路板的合理布局。

随着充电技术的发展，充电器的功能越来越强大，充电器中的电子元器件的种类繁多，数量巨大，各电子元器件的连接关系变得更为复杂，如何对充电器中的线路板进行合理的布局成为亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供一种充电器的PCB板布局结构及充电器，在利用电源输入区域、功率校正区域、采集反馈区域、输出控制区域和负载输出区域中设置的器件实现充电器相应功能的同时，通过对电源输入区域、功率校正区域、采集反馈区域、输出控制区域和负载输出区域位置的设置，有效简化了PCB板的连接线路，降低了PCB板中走线交叉和走长线的概率以及PCB板的走线难度。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种充电器的PCB板布局结构，PCB板上的器件布局区域被划分为电源输入区域、功率校正区域、采集反馈区域、输出控制区域和负载输出区域；

所述功率校正区域分别与所述电源输入区域、所述采集反馈区域以及所述输出控制区域临近设置，所述采集反馈区域分别与所述输出控制区域以及所述负载输出区域临近设置，所述输出控制区域与所述负载输出区域临近设置。

进一步地，所述电源输入区域与所述功率校正区域并排设置于所述PCB板的左侧，所述采集反馈区域设置于所述PCB板的右上方，所述输出控制区域与所述负载输出区域并排设置于所述PCB板的右下方。

进一步地，所述电源输入区域由上至下依次设置有整流桥、第一滤波电容、第一滤波电感、第二滤波电容、压敏元件、第二滤波电感、第三滤波电容和输入端口。

进一步地，所述电源输入区域还设置有第一继电器，所述第一继电器平行位于所述输入端口的右侧。

进一步地，所述功率校正区域由上至下依次设置有功率校正器件、功率校正电感、第一电解电容和第二电解电容，所述第一电解电容与所述第二电解电容平行并排设置。

进一步地，所述采集反馈区域由左至右依次设置有辅助电源、辅助电源变压器和CAN总线通讯模块。

进一步地，所述输出控制区域的左上方设置有平行并排的第一谐振电容和第二谐振电容，所述输出控制区域左下方设置有LLC半桥电路，所述输出控制区域的右上方设置有谐振电感，所述输出控制区域的右下方设置有同步整流电路。

进一步地，所述负载输出区域的左上方设置有平行并排的第三电解电容、第四电解电容和第五电解电容，所述负载输出区域的右上方设置有第二继电器，所述负载输出区域的下方设置有输出端口。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种充电器，充电器包括第一方面的充电器的PCB板布局结构。

进一步地，所述充电器还包括：

金属外壳，所述金属外壳包裹所述PCB板布局结构，所述PCB板布局结构中的设定散热器件设置于所述PCB板的背面，所述设定散热器件与所述金属外壳接触设置。

本实用新型实施例提供了一种充电器的PCB板布局结构及充电器，设置PCB板上的器件布局区域被划分为电源输入区域、功率校正区域、采集反馈区域、输出控制区域和负载输出区域，功率校正区域分别与电源输入区域、采集反馈区域以及输出控制区域临近设置，采集反馈区域分别与输出控制区域以及负载输出区域临近设置，输出控制区域与负载输出区域临近设置，在利用电源输入区域、功率校正区域、采集反馈区域、输出控制区域和负载输出区域中设置的器件实现充电器相应功能的同时，通过对电源输入区域、功率校正区域、采集反馈区域、输出控制区域和负载输出区域位置的设置，有效简化了PCB板的连接线路，降低了PCB板中走线交叉和走长线的概率以及PCB板的走线难度。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型实施例提供的一种充电器的PCB板的布局结构的布局示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种充电器的模块架构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种电源输入区域的电路结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种功率校正区域的电路结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种输出控制区域的电路结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种负载输出区域的电路结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的一种采集反馈区域的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。贯穿本说明书中，相同或相似的附图标号代表相同或相似的结构、元件或流程。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实用新型实施例提供了一种充电器的PCB板布局结构，PCB板上的器件布局区域被划分为电源输入区域、功率校正区域、采集反馈区域、输出控制区域和负载输出区域。功率校正区域分别与电源输入区域、采集反馈区域以及输出控制区域临近设置，采集反馈区域分别与输出控制区域以及负载输出区域临近设置，输出控制区域与负载输出区域临近设置。

随着电子技术的高速发展，用户对电子产品的要求越来越高，芯片的集成度也随之不断增加，使得线路板的设计难度越来越大。线路板设计也称为印刷电路板(PCB)设计，线路板设计由于其大规模元件库和强大的自动布局布线功能而得到广泛的应用。在进行线路板设计时，需要综合考虑外部连接的布局以及内部电子元件的优化布局、金属连线和通孔的优化布局等因素，以实现线路板的合理布局。随着充电技术的发展，充电器的功能越来越强大，充电器中的电子元器件的种类繁多，数量巨大，各电子元器件的连接关系变得更为复杂，如何对充电器中的线路板进行合理的布局成为亟待解决的问题。

本实用新型实施例设置PCB板上的器件布局区域被划分为电源输入区域、功率校正区域、采集反馈区域、输出控制区域和负载输出区域，功率校正区域分别与电源输入区域、采集反馈区域以及输出控制区域临近设置，采集反馈区域分别与输出控制区域以及负载输出区域临近设置，输出控制区域与负载输出区域临近设置，在利用电源输入区域、功率校正区域、采集反馈区域、输出控制区域和负载输出区域中设置的器件实现充电器相应功能的同时，通过对电源输入区域、功率校正区域、采集反馈区域、输出控制区域和负载输出区域位置的设置，有效简化了PCB板的连接线路，降低了PCB板中走线交叉和走长线的概率以及PCB板的走线难度。

以上是本实用新型的核心思想，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1为本实用新型实施例提供的一种充电器的PCB板的布局结构的布局示意图。如图1所示，PCB板上的器件布局区域被划分为电源输入区域A、功率校正区域B、采集反馈区域D、输出控制区域E和负载输出区域F，功率校正区域B分别与电源输入区域A、采集反馈区域D以及输出控制区域E临近设置，采集反馈区域D分别与输出控制区域E以及负载输出区域F临近设置，输出控制区域E与负载输出区域F临近设置。需要说明的是，若将各区域均理解为边界为直线的区域，这里所说的临近设置可以理解为各区域接触设置。

图2为本实用新型实施例提供的一种充电器的模块架构示意图，如图2所示，充电器包括电源输入模块1、功率校正模块2、采集反馈模块3、输出控制模块4和负载输出模块5，功率校正模块2分别与电源输入模块1和输出控制模块4电连接，负载输出模块5分别与输出控制模块4和采集反馈模块3电连接，采集反馈模块3与输出控制模块4电连接。电源输入模块1接入220V的交流电源信号并将交流电源信号转化为直流电源信号输出至功率校正模块2，功率校正模块2调整接收到的直流电源信号的电平值并将调整后的电源信号输出至输出控制模块4，采集反馈模块3实时采集负载输出模块5中传输的负载信号，即输出至电池负载上的充电信号并将采集到的负载充电信号输出至输出控制模块4，输出控制模块4根据接收到的功率校正模块2输出的电源信号以及采集反馈模块3输出的负载充电信号调整输出至负载输出模块5的负载输出控制信号，负载输出模块5则根据负载输出控制信号，利用参考电流环或参考电压环实现向电池负载的恒流输出或恒压输出。

示例性地，可以设置充电器执行全自动充电模式，即充电器可以遵循由恒流模式至恒压限流模式再至恒压浮充模式的自动切换，即充电开始时遵循恒流模式，向负载进行大电流充电，随后遵循恒压限流模式，即向负载进行恒压充电，但是降低输出至负载的电流，最后遵循恒压浮充模式，即向负载进行恒压充电，将输出至负载的电流降低到极小，例如降低到mA级别，这样能够有效避免在充电器断开之前电池一直处于充电状态导致的电池过充，影响电池寿命的问题。

结合图1和图2，可以将电源输入模块1设置在电源输入区域A，将功率校正模块2设置在功率校正区域B，将采集反馈模块3设置在采集反馈区域D，将输出控制模块4设置在输出控制区域E、将负载输出模块5设置在负载输出区域F。这样，将PCB板上的器件布局区域划分为电源输入区域A、功率校正区域B、采集反馈区域D、输出控制区域E和负载输出区域F，功率校正区域B分别与电源输入区域A、采集反馈区域D以及输出控制区域E临近设置，采集反馈区域D分别与输出控制区域E以及负载输出区域F临近设置，输出控制区域E与负载输出区域F临近设置，使得具有电连接关系的两个模块所在的区域临近设置，在将各个模块对应电连接件实现充电器相应功能的同时，通过对电源输入区域A、功率校正区域B、采集反馈区域D、输出控制区域E和负载输出区域F位置的设置，有效简化了PCB板的连接线路，降低了PCB板中走线交叉和走长线的概率以及PCB板的走线难度。

示例性地，如图1所示，可以将电源输入区域A与功率校正区域B并排设置于PCB板的左侧，采集反馈区域D设置于PCB板的右上方，输出控制区域E与负载输出区域F并排设置于PCB板的右下方。需要说明的是，本实用新型实施例在描述PCB板上的相对左右以及相对上下关系时，均以图1所示PCB板的设置方向为正方向为例进行说明。

可选地，如图1所示，电源输入区域A由上至下可以依次设置有整流桥A1、第一滤波电容A2、第一滤波电感A3、第二滤波电容A4、压敏元件A5、第二滤波电感A6、第三滤波电容A7和输入端口A8。示例性地，电源输入区域A还可以设置有第一继电器A9，第一继电器A9平行位于输入端口A8的右侧。

图3为本实用新型实施例提供的一种电源输入区域的电路结构示意图。结合图1至图3，整流桥A1、第一滤波电容A2、第一滤波电感A3、第二滤波电容A4、压敏元件A5、第二滤波电感A6、第三滤波电容A7和输入端口A8构成电源输入模块1，整流桥A1实现交流信号向直流信号的转换，第一滤波电容A2、第一滤波电感A3、第二滤波电容A4、第二滤波电感A6、第三滤波电容A7的设置能够有效滤出信号干扰，压敏元件A5在充电器受到雷击时被击穿，构成防雷击模块，第一继电器A9则在充电器进行正常充电时导通，将压敏元件A5短路。图1参照图3中各电子元器件的连接关系设置了整流桥A1、第一滤波电容A2、第一滤波电感A3、第二滤波电容A4、压敏元件A5、第二滤波电感A6、第三滤波电容A7和输入端口A8以及第一继电器A9的位置，使得需电连接的电器元器件临近设置，简化了PCB板的电源输入区域A的连接线路，降低了电源输入区域A中走线交叉以及走长线的概率以及电源输入区域A的走线难度。

可选地，如图1所示，功率校正区域B由上至下可以依次设置有功率校正器件B1、功率校正电感B2、第一电解电容B3和第二电解电容B4，第一电解电容B3与第二电解电容B4平行并排设置。

图4为本实用新型实施例提供的一种功率校正区域的电路结构示意图。结合图1、图2和图4，功率校正器件B1、功率校正电感B2、第一电解电容B3和第二电解电容B4构成功率校正模块2，功率校正器件B1包括晶体管Q7和晶体管Q5，功率校正模块2在功率校正器件B1、功率校正电感B2、第一电解电容B3和第二电解电容B4，以及控制芯片U4及其周边电路的作用下实现功率校正模块2调节电源信号电平值的作用。图1参照图4中各电子元器件的连接关系设置了功率校正器件B1、功率校正电感B2、第一电解电容B3和第二电解电容B4的位置，使得需电连接的电器元器件临近设置，简化了PCB板的功率校正区域B的连接线路，降低了功率校正区域B中走线交叉以及走长线的概率以及功率校正区域B的走线难度。另外，结合图1、图3和图4，可以设置功率校正器件B1与整流桥A1沿水平方向平行设置，功率校正区域B中的区域B0接入整流桥A1，有利于简化整流桥A1与功率校正器件B1电连接所需的连接线路。

可选地，如图1所示，输出控制区域E的左上方可以设置有平行并排的第一谐振电容E1和第二谐振电容E2，输出控制区域E左下方设置有LLC半桥电路E3，输出控制区域E的右上方设置有谐振电感E4，输出控制区域E的右下方设置有同步整流电路E5。

图5为本实用新型实施例提供的一种输出控制区域的电路结构示意图。结合图1、图2和图5，LLC半桥电路E3、第一谐振电容E1、第二谐振电容E2、谐振电感E4以及同步整流电路E5构成输出控制模块4，LLC半桥电路E3包括晶体管Q1和Q6，谐振电感E4即为变压器T1，同步整流电路E5包括四个二极管构成的电路结构，输出控制区域E的单片机的对应管脚能够调节输出至LLC半桥电路E3中两个晶体管Q1和Q6的栅极的PWM信号的频率，当输出至晶体管栅极的PWM信号的频率改变时，晶体管Q1和Q6的分压比改变，使得晶体管Q1和Q6的短接端输出至变压器T1的源边信号的电平值改变，变压器T1感应源边交流信号的变化，在副边感应出电平值变化的交流信号，经由同步整流电路E5转换为直流信号输出至电池负载，对电池负载进行充电。图1参照图5中各电子元器件的连接关系设置了LLC半桥电路E3、第一谐振电容E1、第二谐振电容E2、谐振电感E4以及同步整流电路E5的位置，使得需电连接的电器元器件临近设置，简化了PCB板的输出控制区域E的连接线路，降低了输出控制区域E中走线交叉和走长线的概率以及输出控制区域E的走线难度。另外，参照图1、图4和图5，输出控制区域E的LLC半桥电路E3与功率校正区域B的第一电解电容B3和第二电解电容B4具有电连接关系，可以设置输出控制区域E临近功率校正区域B设置，LLC半桥电路E3靠近第一电解电容B3和第二电解电容B4设置，同样能够简化连接线路。

可选地，如图1所示，负载输出区域F的左上方可以设置有平行并排的第三电解电容F1、第四电解电容F2和第五电解电容F3，负载输出区域F的右上方设置有第二继电器F4，负载输出区域F的下方设置有输出端口F5。

图6为本实用新型实施例提供的一种负载输出区域的电路结构示意图。结合图1、图2和图6，第三电解电容F1、第四电解电容F2和第五电解电容F3以及第二继电器F4和输出端口F5构成负载输出模块5，第三电解电容F1、第四电解电容F2和第五电解电容F3实现滤波及储能的功能，第二继电器F4在输出支路正接时吸合，在输出支路反接时不吸合，实现对输出支路的有效保护，输出端口F5则可以对应连接待充电电池的正负极。图1参照图6中各电子元器件的连接关系设置了第三电解电容F1、第四电解电容F2和第五电解电容F3以及第二继电器F4和输出端口F5的位置，使得需电连接的电器元器件临近设置，简化了PCB板的负载输出区域F的连接线路，降低了负载输出区域F中走线交叉和走长线的概率以及负载输出区域F的走线难度。

可选地，如图1所示，采集反馈区域D由左至右可以依次设置有辅助电源D1、辅助电源变压器D2和CAN总线通讯模块D3。图7为本实用新型实施例提供的一种采集反馈区域的电路结构示意图，图7仅示出了CAN总线通讯模块的电路结构。结合图1至图7，辅助电源D1结合辅助电源变压器D2向各单片机输送电源信号以供给单片机正常工作，利用辅助电源D1结合辅助电源变压器D2可以向功率校正区域B的单片机U4、输出控制区域E中用于向LLC半桥电路E3输出PWM的单片机供电以及采集反馈区域D的单片机U11和U13供电，则设置采集反馈区域D与功率校正区域B以及输出控制区域E均临近设置，且设置采集反馈区域D中的辅助电源D1和辅助电源变压器D2与CAN总线通讯模块D3靠近设置，有利于简化辅助电源D1和辅助电源变压器D2至相应单片机的连接线路。

另外，CAN总线通讯模块D3需采集负载输出区域F中能表征输出至电池负载的信号线并反馈至输出控制区域E的单片机，单片机再通过调节输出至LLC半桥电路E3的PWM信号的频率调节源边信号，通过变压器T1实现对副边信号，即对输出至电池负载的充电信号的调节，以实现恒流充电、恒压限流充电或者恒流浮充等充电模式。因此，可以使采集反馈区域D与负载输出区域F临近设置，便于CAN总线通讯模块D3对负载输出信号的采集，且使采集反馈区域D与输出控制区域E临近设置，便于CAN总线通讯模块D3向输出控制域E反馈采集到的负载输出信号。

示例性地，如图1所示，还可以在PCB板上设置安装孔H，以便于对PCB板的固定，本实用新型实施例对PCB板上安装孔H的位置不作限定，通过安装孔H能够牢固地固定PCB板即可。

本实用新型实施例设置PCB板上的器件布局区域被划分为电源输入区域、功率校正区域、采集反馈区域、输出控制区域和负载输出区域，功率校正区域分别与电源输入区域、采集反馈区域以及输出控制区域临近设置，采集反馈区域分别与输出控制区域以及负载输出区域临近设置，输出控制区域与负载输出区域临近设置，在利用电源输入区域、功率校正区域、采集反馈区域、输出控制区域和负载输出区域中设置的器件实现充电器相应功能的同时，通过对电源输入区域、功率校正区域、采集反馈区域、输出控制区域和负载输出区域位置的设置，有效简化了PCB板的连接线路，降低了PCB板中走线交叉和走长线的概率以及PCB板的走线难度。

本实用新型实施例还提供了一种充电器，充电器包括上述实施例的充电器的PCB板布局结构，因此本实用新型实施例提供的充电器也具备上述实施例中所描述的有益效果，此处不再赘述。

可选地，可以设置充电器还包括金属外壳，金属外壳包裹PCB板布局结构，PCB板布局结构中的设定散热器件设置于PCB板的背面，设定散热器件与金属外壳接触设置。示例性地，设定散热器件可以是设置在PCB上的MOS管或二极管等发热量较大的电子元器件，将设定散热器件设置于PCB板的背面，使设定散热器件与金属外壳接触设置，例如使设置于PCB板背面的MOS管和二极管的本体部分与金属外壳接触设置，有效提高了PCB板上电子元器件的散热，有利于提高充电器的充电性能。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。