应用于电源模块的电感及电源模块的制作方法

本申请涉及一种电感，尤其涉及一种应用于电源模块的电感及电源模块。

背景技术：

目前，随着电源技术的不断发展，电源模块朝着高功率密度以及高效率的方向发展。电源模块中的磁性器件占据了大约30％-40％的电路板空间，极大程度地影响了电源模块的功率密度。这些磁性器件中包括对电源模块的输入和输出电流进行滤波的电感器件。

现有技术中，电源模块中将滤波电感在内的所有器件均焊接安装在电路板上，所有器件通过电路板上的电路相互连接。同时整个电源模块通过电路板上的输入引脚和输出引脚与外部设备连接。因此电源模块的电路板在设计时，通常将输入输出滤波电感分别设置焊接在输入引脚和输出引脚附近的电路板上。采用现有技术，滤波电感在电源模块电路板上的占用面积较大，电路板的利用率得不到更好的提升，且滤波电感本身存在较大的损耗，并且只能依靠电感与电路板焊接接触的部位进行散热。

技术实现要素：

本申请提供一种应用于电源模块的电感及应用该电感的电源模块，减少了电感在电源模块的电路板上占用的面积及损耗，并且优化散热条件。

本申请的第一方面提供一种应用于电源模块的电感，所述电源模块具有输入引脚或输出引脚，包括：

至少一个磁芯，所述磁芯具有一通孔，其中至少一个所述输入引脚或输出引脚穿过所述磁芯的通孔并作为绕组与所述磁芯共同形成电感。

在本申请第一方面的一种可能的实施方式中，所述电源模块为dc-dc电源模块。

在本申请第一方面的一种可能的实施方式中，所述电源模块为高频dc-dc电源模块。

在本申请第一方面的一种可能的实施方式中，所述引脚穿过多个所述磁芯的通孔并作为绕组与所述多个磁芯共同形成电感。

在本申请第一方面的一种可能的实施方式中，多个所述引脚共用一个磁芯，其中，共用一个磁芯的引脚的电位相等。

在本申请第一方面的一种可能的实施方式中，所述输入引脚连接一直流电压，其中，接收正电位电压的输入引脚穿过至少一磁芯的通孔形成第一电感，接收负电位电压的输入引脚穿过至少一磁芯的通孔形成第二电感，所述第一电感和所述第二电感共同形成共模电感。

在本申请第一方面的一种可能的实施方式中，所述输出引脚输出一直流电压，其中，输出正电位电压的输出引脚穿过至少一磁芯的通孔形成第三电感，输出负电位电压的输出引脚穿过至少一磁芯的通孔形成第四电感，所述第三电感和所述第四电感共同形成共模电感。

在本申请第一方面的一种可能的实施方式中，所述磁芯的高度不超过20mm。

在本申请第一方面的一种可能的实施方式中，所述磁芯的长度不超过20mm。

在本申请第一方面的一种可能的实施方式中，所述引脚具有间隔柱，所述磁芯设置在所述引脚的间隔柱上。

在本申请第一方面的一种可能的实施方式中，所述磁芯通过粘胶方式安装在所述引脚上。

在本申请第一方面的一种可能的实施方式中，所述磁芯通过紧配合方式安装在所述引脚上。

在本申请第一方面的一种可能的实施方式中，所述磁芯的通孔的形状与所述引脚的截面形状匹配。

在本申请第一方面的一种可能的实施方式中，所述引脚的截面形状为圆形、矩形或多边形。

在本申请第一方面的一种可能的实施方式中，所述磁芯的形状为圆形、矩形、椭圆形或多边形。

本申请的第二方面提供一种电源模块，包括：至少一个如上述实施例中任一项所述的电感和至少一个电路板，所述电感与所述电路板连接。

在本申请第二方面的一种可能的实施方式中，所述电感磁芯与所述电路板通过粘胶方式固定，所述引脚焊接在所述电路板上

在本申请第二方面的一种可能的实施方式中，所述电感磁芯与所述电路板之间设置一间隔。

在本申请第二方面的一种可能的实施方式中，所述电路板在间隔处设有电子元器件。

在本申请第二方面的一种可能的实施方式中，所述电源模块的拓扑结构为：llc拓扑，lcc拓扑。

本申请提供一种应用于电源模块的电感及应用该电感的电源模块，电源模块具有输入引脚或输出引脚。其中，电源模块的电感包括：至少一个磁芯，磁芯具有一通孔，其中至少一个输入引脚或输出引脚穿过磁芯的通孔并作为绕组与磁芯共同形成电感。本申请提供的应用于电源模块的电感及应用该电感的电源模块，通过在电源模块引脚上设置磁芯，使引脚与磁芯组成电感，从而不需要将电感设置焊接在电路板上，进而减少了电感在电源模块的电路板上占用的面积。同时，本申请中通过将磁芯套装在引脚上，消除了在电路板上单独增设电感产生的导通损耗，也消除了引脚与电感之间的导线损耗。并且通过引脚实现散热，还提高了电感的散热效率。此外，相比较在原有电源模块上额外增加电感的方式，本实施例提供的电感成本更低，并且易于制造与安装。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中一种电源模块的电路结构示意图；

图2为现有技术中一种电源模块的硬件结构示意图；

图3为本申请应用于电源模块的电感实施例一的结构示意图；

图4为本申请电源模块实施例一的硬件结构示意图；

图5为本申请应用于电源模块的电感实施例一的剖面结构示意图；

图6为本申请应用于电源模块的电感实施例二的结构示意图；

图7为本申请电源模块实施例二的硬件结构示意图；

图8为本申请应用于电源模块的电感实施例二的剖面结构示意图；

图9a为本申请电源模块实施例三的硬件结构示意图；

图9b为本申请电源模块实施例四的硬件结构示意图；

图9c为本申请电源模块实施例五的硬件结构示意图；

图9d为本申请电源模块实施例五的电路结构示意图；

图10a为本申请电源模块实施例六的硬件结构示意图；

图10b为本申请电源模块实施例七的硬件结构示意图；

图10c为本申请电源模块实施例八的硬件结构示意图；

图11a为本申请应用于电源模块的电感实施例九的结构示意图；

图11b为本申请应用于电源模块的电感实施例十的结构示意图；

图11c为本申请应用于电源模块的电感实施例十一的结构示意图；

图11d为本申请应用于电源模块的电感实施例十二的结构示意图；

图12为本申请电源模块与外部电路板的连接结构示意图；

图13为本申请应用于电源模块的电感实施例十三的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的方式实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1为现有技术中一种电源模块的电路结构示意图。如图1所示的一种电源模块采用全桥llc电路拓扑结构，由于llc电路的开关工作频率高，其输入输出电压电流存在的纹波较小，因此电源模块的输入端设置一个感值较小的滤波电感lin、输出端设置一个感值较小的滤波电感lout，以对电源模块的输入和输出的电压电流进行滤波。

图2为现有技术中一种电源模块的硬件结构示意图，图2示出了图1中的电源模块的一种硬件实现方式。如图2所示的电源模块中，以输入引脚为例，其中输入引脚1和电源模块的其他所有器件均焊接安装在电路板3上。同时，如图中所示的滤波电感2被设置焊接在电路板上输入引脚1的附近。因此，造成了如图1和图2所示的现有技术的电源模块中，滤波电感(滤波电感lin或滤波电感lout)通常被设置焊接在电源模块的输入引脚或输出引脚附近的电路板上。并且由于电感本身因损耗产生的热量只能通过电感与电路板焊接的接触部分进行散热，散热效率较差。

为了解决现有技术中存在的问题，本申请提出一种应用于电源模块的电感及电源模块，以减少电感在电源模块的电路板上占用的面积，减小损耗。具体地，本申请提出的一种应用于电源模块的电感包括：至少一个磁芯，并且磁芯具有一通孔，其中至少一个电源模块的输入引脚或输出引脚穿过磁芯的通孔。最终由穿过磁芯的引脚作为绕组与磁芯共同形成电感。

图3为本申请应用于电源模块的电感实施例一的结构示意图。如图3所示的本申请实施例一的电感包括：磁芯2。其中，磁芯2具有一通孔，引脚1穿设于磁芯2的通孔内。从而通过引脚1作为绕组，与磁芯2共同形成电感。图3中所示的引脚1可以是电源模块的输入引脚或输出引脚。本文所述的输入引脚和输出引脚可以是功率引脚，功率引脚能够实现输入端到输出端功率传递，其本身流过的电流随负载电流变化而相应变化或者与负载电流相等，也可以是传递远程开关信号的输入引脚，或者与外部设备进行通讯的输入输出引脚。

图4为本申请电源模块实施例一的硬件结构示意图。图4中示出了图3中的电感应用于一电源模块时，该电源模块的硬件结构。如图4所示，磁芯2设置一个通孔，并且磁芯2套设安装在电源模块的电路板3上的一个引脚1上。

图5为本申请应用于电源模块的电感实施例一的剖面结构示意图。如图5所示，本实施例中提供的磁芯2的高度h2小于引脚1的高度h1，从而不影响引脚1的正常使用。另一方面，引脚1的高度h1根据不同电源模块使用时的应用场景进行调整设置。较佳地，磁芯2的高度不超过20mm。另外，引脚1的直径不超过20mm。

综上，在本实施例一中提供的应用于电源模块的电感，通过将电源模块的输入引脚或输出引脚穿过磁芯的通孔后与磁芯形成电感，从而不需要将电感另外设置焊接在电路板上，进而减少了电感在电源模块的电路板上占用的面积。同时，本实施例中通过将磁芯套装在引脚上，消除了在电路板上单独增设电感产生的导通损耗，也消除了引脚与电感之间的导线损耗。并且通过引脚实现散热，还提高了电感的散热效率。此外，相比较在原有电源模块上额外增加电感的方式，本实施例提供的电感成本更低，并且易于制造与安装。

图6为本申请应用于电源模块的电感实施例二的结构示意图。如图6所示，本实施例提供的应用于开关模块的电感在上述实施例一的基础上，引脚1上还包括：间隔柱4。其中，间隔柱4套设在引脚上，在一些应用场景中，间隔柱也可以与引脚1一体成型，间隔柱的设置方式及与引脚1的连接方式均可采用本领域技术人员熟知的方式，不再赘述。由于引脚1上设置了间隔柱4，本实施例二中的磁芯设置在引脚的间隔柱上，即将间隔柱穿设在磁芯2的通孔内。从而通过引脚1作为绕组，与磁芯2共同形成电感。同样的，图6中所示的引脚可以是电源模块的输入引脚或输出引脚。

图7为本申请电源模块实施例二的硬件结构示意图。如图7所示，磁芯2具有一个通孔，磁芯2套设安装在电源模块的电路板3上的一个引脚1的间隔柱4上。

图8为本申请应用于电源模块的电感实施例二的剖面结构示意图。如图8所示，本实施例中提供的电感的磁芯2的高度h2小于引脚1的高度h1，从而不影响引脚1的正常使用。另外，引脚1的高度h1根据不同电源模块使用时的应用场景进行调整设置。较佳地，磁芯的高度不超过20mm。引脚的直径不超过20mm。而本申请对于间隔柱的高度h4并不作出限定，即间隔柱的高度h4可以高于磁芯2的高度h2(图8中仅为一示例)、也可以低于或等于磁芯的高度。

综上，在本实施例二中提供的应用于电源模块的电感，通过将磁芯设置在电源模块引脚的间隔柱上形成电感，从而不需要将电感另外设置焊接在电路板上，进而减少了电感在电源模块的电路板上占用的面积。同时，本实施例中提供的通过磁芯由于磁芯套装在引脚的间隔柱上，消除了在电路板上单独增设电感产生的导通损耗，也消除了引脚与电感之间的导线损耗。并且通过电感本身与引脚实现散热，还提高了电感的散热效率。此外，相比较在原有电源模块上额外增加电感的方式，本实施例提供的电感成本更低，并且易于制造与安装。

进一步地，在上述的各实施例中的电源模块为直流-直流(dc-dc)电源模块，更佳地，上述的各实施例中的电源模块为高频dc-dc电源模块。

进一步地，上述应用于电源模块的电感实施例一和实施例二分别在图4和图7的应用中，都仅列出了在同一电路板上的一个磁芯对应一个引脚的情况作为示例。而实际应用中，引脚还可以穿过多个磁芯的通孔后作为绕组与多个磁芯共同形成电感。或者，多个引脚也可以共用一个磁芯，其中，共用一个磁芯的引脚的电位相等。每一个输入引脚分别对应至少一磁芯，每一输入引脚穿过各自对应磁芯的通孔并作为绕组与各自对应的磁芯共同形成电感；电源模块每一输出引脚分别对应至少一磁芯，每一输出引脚穿过各自对应磁芯的通孔并作为绕组与各自对应的磁芯形成电感。进一步地，电源模块的输入引脚连接一直流电压，其中，连接正电位电压的引脚穿过至少一磁芯的通孔形成第一电感，连接负电位电压的引脚穿过至少一磁芯的通孔形成第二电感，所述第一电感和所述第二电感共同形成共模电感。同样地，输出引脚上也可以设置与输入引脚相同的共模电感。

具体地，图9a-图9c示出了电感应用于电源模块时，电源模块上包括不同数量磁芯与不同数量的引脚时的硬件结构示意图。其中，图9a为本申请电源模块实施例三的硬件结构示意图。如图9a示出了多个引脚1共用一个磁芯的情况，而多个引脚1共用一个磁芯2时，需要每个引脚都具有相同的电位。图9b为本申请电源模块实施例四的硬件结构示意图，其中，同一个引脚1穿过多个磁芯2的通孔并作为绕组与多个磁芯2共同形成电感。

图9c为本申请电源模块实施例五的硬件结构示意图，图9d为本申请电源模块实施例五的电路结构示意图。图9c示出了在电源模块的电路板3具有两个输入引脚1，每一输入引脚1穿过各自对应磁芯2的通孔后作为绕组与各自对应的磁芯2形成电感。进一步地，若图9c中的输入引脚连接于一直流电压，则连接正电位的引脚与磁芯组成的电感和连接负电位的引脚与磁芯组成的电感可以共同形成共模电感。如图图9d所示，以llc电路为例，其输入侧和输出侧同时设有滤波电感。在输入的vin+引脚上设有第一滤波电感lin1，输入的vin-引脚上设有第二滤波电感lin2，使得vin+线上电感lin1和vin-线上电感lin2共同构成共模电感，从而能够抑制电路的共模干扰。同样地，输出引脚上也可以设置与输入引脚相同的滤波电感。但电路结构不以此为限。

需要说明的是，图9a-图9c的实施例中，介绍引脚与磁芯的数量时，在图中示出的均为图3中的不包括间隔柱的电感，仅为示例性的说明。而图9a-图9c中的全部或部分电感均可为图6中包括间隔柱的电感，其实现方式与具体原理相同，不再赘述。

进一步地，在上述各实施例中，磁芯与通孔的形状还可以相同或不同，例如磁芯的形状为圆形、矩形、椭圆形或多边形。进一步地，磁芯通孔的形状与引脚的截面形状匹配，可以相同或者不同。例如引脚的截面形状可以是圆形、矩形或多边形，磁芯通孔的形状可以是圆形，与引脚截面形状匹配即可。

图10a为本申请电源模块实施例六的硬件结构示意图。在图10a所示的实施例中，磁芯2的形状为矩形，磁芯2的通孔的形状为矩形，引脚1的截面形状也为矩形，但本发明并不以此为限，磁芯2的形状与通孔的形状可以相同或者不同，磁芯2通孔的形状与引脚1的截面形状也可以相同或者不同。图10b为本申请电源模块实施例七的硬件结构示意图；在图10b所示的实施例中，磁芯2的形状为矩形，磁芯2的通孔的形状为圆形，引脚1的截面形状也为圆形，但本发明并不以此为限。图10c为本申请电源模块实施例八的硬件结构示意图；在图10c所示的实施例中，磁芯2的形状椭圆形，磁芯2的通孔的形状为圆形，引脚1的截面形状也为圆形，但本发明并不以此为限。较佳地，上述各实施例中的磁芯的长度不超过20mm，例如，图4中圆形磁芯的直径不超过20mm，在图10a中矩形磁芯的边长不超过20mm，在图10c中椭圆磁芯的长轴不超过20mm。

需要说明的是，图10a-图10c的实施例中，介绍引脚与磁芯的数量时，在图中示出的均为图3中的不包括间隔柱的电感，仅为示例性的说明。而图10a-图10c中的全部或部分电感均可为图6中包括间隔柱的电感，其实现方式与具体原理相同，不再赘述。

进一步地，在上述各实施例中，磁芯2在引脚1上的安装方式可以为胶粘、紧配合或者其他卡合的方式。

例如：如图3所示的磁芯2通过胶粘在引脚1上，如图6所示的磁芯2通过胶粘在引脚的间隔柱4上。

如图11a示出了磁芯2通过紧配合方式安装在引脚1上的示意图，引脚1包括：第一部分11和第二部分12，其中第一部分11的直径略大于磁芯2通孔的直径，将磁芯2套设在第二部分12上，磁芯2由于卡合原因不会掉落。同时，引脚1的第二部分12用于安装在电源模块的电路板3上，将引脚1与电路板3固定。

如图11c示出了磁芯2通过间隔柱实现紧配合的引脚1的示意图，其中间隔柱4的外直径略大于磁芯2通孔的直径，将磁芯2套设引脚1的第二部分12上时，磁芯2由于间隔柱4的卡合不会掉落，引脚1的第二部分12用于安装在电源模块的电路板3上，将引脚1与电路板3固定。

此外，图11b和图11d示出了两种实施例的电感的又一种安装方式，其中，如图11b中引脚1的第二部分12上设置多个小的凸起13，用于保证磁芯2套装在引脚上由于凸起13不掉落。同样的，图11d示出了在引脚的间隔柱上设置凸起13的方式来防止磁芯2掉落。

本申请还提供一种应用上述电感的电源模块，包括上述任一项实施例中的电感和至少一个电路板。例如：图12为本申请电源模块与外部电路板的连接结构示意图，如图12所示的电源模块的实施例中，电源模块包括至少一个上述任一项实施例中的电感1201和至少一个电路板1202。并且电感1201与电路板1202固定连接，其中，一个电路板1202上设置一个或多个电感1201，在此不做限定。本实施例的具体硬件结构图可参照图4、图7、图9a-图10c中的示例。电源模块的电感1201固定连接于电路板1202后，电源模块再通过输入引脚或者输出引脚与外部设备或者外部电路板1203电连接。

因此，本申请提供的电源模块中，通过直接设置在电源模块引脚上的磁芯作为电感，从而不需要将电感设置焊接在电路板上，进而减少了电感在电源模块的电路板上占用的面积。同时，本实施例中提供的电源模块，通过磁芯由于磁芯套装在引脚上，消除了在电路板上单独增设电感产生的导通损耗，也消除了引脚与电感之间的导线损耗。并且通过电感本身与引脚实现散热，还提高了电感的散热效率。此外，相比较在原有电源模块上额外增加电感的方式，本实施例提供的电源模块成本更低，并且易于制造与安装。

可选地，在上述各实施例中提供的电源模块中，电感1201的磁芯与电路板1202通过胶粘方式固定连接。

进一步地，在上述实施例中电感的磁芯，与电路板之间设置一间隔。而在该间隔内，可以设置电路板上的其他器件。例如，图13为本申请应用于电源模块的电感实施例十三的结构示意图。如图13示出的电感通过引脚1设置在电路板3上，磁芯2设置在引脚1上，并且磁芯2与电路板3之间存在一定间隔。在间隔内的电路板3上，可用于设置电路板3上电源模块的其他器件。间隔的高度可以根据设置的器件的高度进行调整。能够进一步提高上述实施例中的电源模块的电路板3的利用效率，减少电路板3的面积。

可选地，在上述各实施例中的电源模块的拓扑结构为llc拓扑或者lcc拓扑。除此之外，串联谐振拓扑，并联谐振拓扑，正激拓扑，反激拓扑，全桥拓扑，半桥拓扑，buck拓扑或boost拓扑也可以应用在本申请的电源模块中。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。