DCDC变换模块的制作方法

dcdc变换模块
技术领域
1.本实用新型涉及电力电子学领域，更具体地说，涉及一种dcdc变换模块。


背景技术：

2.dcdc变换器可以做成一个电源模块的形式，将其作为系统的一个部件或元件直接用于系统中。一般来讲，这些电源模块都具有塑料外壳和输入输出端子，实现dcdc转换的功能电路都封装在上述塑料外壳中，特别是在非隔离的dcdc变换器中。这种方式虽然实现了电源模块的功能，但是由于塑料外壳与外界进行热交换比较困难，而设置在其内部的开关器件和磁性材料的上的热量扩散到塑料外壳上也比较困难，使得散热路径的缺乏，在功率较大或功率密度较大或工作时间较长时，就可能会出现由于散热不佳导致的温度升高和电源性能减低的情况，使得现有的这种dcdc变换模块的使用受到一定的限制。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述整体上热交换扩散较为困难、缺乏散热途径的缺陷，提供一种散热途径直接、散热效果较好的dcdc变换模块。
4.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种dcdc变换模块，包括用于放置实现dcdc变换器功能的器件的电路板、用于容置所述电路板的金属外壳，所述电路板设置有多个连接柱，用于将输入电压引入所述电路板并将变换后得到的输出电压引出所述电路板；所述金属外壳具有底面、由所述底面的四边向上延伸侧壁和由所述侧壁围合形成的开口，所述电路板通过所述开口放置在所述金属外壳中，所述电路板的背面通过绝缘导热层与所述底面的内表面接触，通过所述金属外壳散热；所述连接柱由所述开口伸出所述金属外壳。
5.更近一步地，所述实现dcdc变换器功能的元器件包括开关器件和磁性元件，所述磁性元件放置在所述电路板的正面，所述开关器件放置在所述电路板的背面。
6.更近一步地，所述磁性元件包括用于储能的电感；所述开关器件包括用于形成或切换所述电感的充放电回路的开关管和续流管。
7.更近一步地，所述电感包括由两个er型磁芯相对连接而形成的磁芯部件和绕制在所述er磁芯的中间磁柱部分的线圈，所述线圈的端头焊接在所述电路板的指定位置，所述磁芯部分放置在所述电路板的正面。
8.更近一步地，所述磁芯部分通过粘胶固定在所述电路板正面。
9.更近一步地，所述金属外壳的底面的四个角上分别设置有凸台，所述凸台用于支撑放入所述金属外壳的所述电路板，使得设置在所述电路板的背面的器件不会与所述底面直接接触。
10.更近一步地，所述凸台突出于所述底面的高度大于所述开关器件突出于所述电路板的背面的高度。
11.更近一步地，所述电路板和所述底面之间的绝缘导热层是通过事先在所述底面上
放置灌封胶，放入所述电路板，并对所述电路板施加向下的力，使其与所述凸台接触后，由所述灌封胶凝结而形成。
12.更近一步地，还包括通过注入灌封胶而在所述电路板的正面和所述金属外壳的侧壁之间凝结而形成的封闭层，所述封闭层与所述电感的磁芯部分的顶面平齐。
13.实施本实用新型的dcdc变换模块，具有以下有益效果：由于将实现电压变换功能的开关器件(包括开关管和续流管)放置在所述电路板的背面，使得上述电路板在放入上述金属外壳中时，上述开关器件能够通过绝缘导热层与金属外壳的底面接触，这样，上述开关器件上的热量传输到上述金属外壳上的传输路径较短，且开关器件的散热面和金属外壳之间除了上述绝缘导热层之外没有其他材料或部件，故其散热效果较好。
附图说明
14.图1是本实用新型dcdc变换模块实施例中电路板的正面的元件放置位置示意图；
15.图2是所述实施例中电路板的背面的开关器件的放置位置示意图；
16.图3是所述实施例中金属外壳的结构示意图；
17.图4是所述实施例中电路板、绝缘导热层和金属外壳装配时的位置示意图；
18.图5是所述实施例中封闭层和盖板位置关系示意图；
19.图6是所述实施例中磁性元件和开关器件的拓扑结构示意图。
具体实施方式
20.下面将结合附图对本实用新型实施例作进一步说明。
21.如图1、图2和图3所示，在本实用新型的dcdc变换模块实施例中，该dcdc变换模块包括用于放置实现dcdc变换器功能的元器件的电路板1、用于容置所述电路板1的金属外壳2(请参见图3)，所述电路板1设置有多个连接柱(12、13)，这些连接柱分别用于将输入电压引入所述电路板1并将变换后得到的输出电压引出所述电路板1；所述金属外壳2具有底面21、由所述底面21的四边向上延伸侧壁22和由所述侧壁围22合形成的开口，所述电路板1通过所述开口放置在所述金属外壳2中，所述电路板1的背面(即图2中示出的一面)通过绝缘导热层3(请参见图4)与所述底面21的内表面接触，通过所述金属外壳2散热；所述连接柱(12、13)由所述开口伸出所述金属外壳2之外；换句话说，就是当上述电路板1放入上述金属外壳2中且安装到位时，上述连接柱的高度大于上述侧壁22的高度，所以，上述连接柱突出于上述侧壁22的顶面围合而成的开口，伸出所述金属外壳2。所述金属外壳2的底面21的四个角上分别设置有凸台23，所述凸台23用于支撑放入所述金属外壳2的所述电路板1，使得所述电路板1背面的元器件不会直接与金属外壳2的底面接触，这样的直接的接触会短路电路板1上的元器件，使得该dcdc变换模块失效。于是，所述凸台23突出于所述底面21的高度大于所述开关器件14突出于所述电路板背面的高度(请参见图2)。这样，当电路板1放置在上述凸台23上时，电路板1背面的开关器件14不会与上述金属外壳2的底面21直接接触；同时，该凸台23的高度也使得上述开关器件14不会离开上述金属外壳2的底面21太远，只要能够容纳或容置一定厚度的绝缘导热层3即可，可以通过设置上述开关器件14在电路板上的高度和设定上述凸台23的高度来实现。
22.在本实施例中，所述dcdc变换模块可以采用现有技术中的非隔离dcdc变换拓扑，
例如现有的boost拓扑或buck拓扑或者二者结合的拓扑来实现dcdc的变换，这些现有的拓扑中，均包括开关器件和磁性元件，对于不同的拓扑，可能磁性元件或开关器件的数量不同而已。对于本实施例中的boost电路而言，其包括了一个磁性元件和三个开关器件(包括开关管和续流管)，所述磁性元件11放置在所述电路板1的正面(请参见图1)，所述开关器件14放置在所述电路板1的背面(请参见图2)。更具体而言，所述磁性元件14包括用于储能的电感；所述开关器件14包括用于形成或切换所述电感的充放电回来的开关管。值得一提的是，上述磁性元件和开关器件是通过所述电路板上的铜箔、焊盘等实现和该dcdc电源模块的上的其他元器件的电连接的，其连接关系如前所述，是现有技术。图6中示出了本实施例中一种情况下磁性元件和与其连接的开关器件的拓扑结构示意图。在图6中，可以清楚地看到一个标号为l2的电感，该元件就是图1中的磁性元件11；而图2中的开关器件14，则对应于图6中的三个开关管，其标号分别是q1、q2和q3。
23.在本实施例中，所述电感包括由两个er型磁芯相对连接而形成的磁芯部件和绕制在所述er磁芯的中间磁柱部分的线圈，所述线圈的端头焊接在所述电路板1的指定位置，所述磁芯部分放置在所述电路板1的正面。为了使得磁芯部分与所述电路板1的连接牢固可靠，所述磁芯部分通过粘胶固定在所述电路板1正面。
24.在本实施例中，如图4所示，所述电路板1和所述底面21之间的绝缘导热层3是通过事先注入灌封胶，并放入所述电路板1向下压该电路板1，于是该电路板1一边向所述底面21方向移动，一边压缩或排挤上述尚未凝固的灌封胶，直到该电路板1与凸台23接触，这样，当上述灌封胶凝结后，形成上述绝热导电层3。也就是说，先在上述金属外壳1中注入一定量的灌封胶，使其铺满底面21并具有一定的厚度，然后将上述电路板1放入，向下轻压电路板1，使得电路板1和上述凸台23接触，由于上述的开关器件14的高度和凸台23的高度之间的设定关系，即使在开关器件14的最高点和底面21之间仍然存在一定的缝隙，灌封胶会填充这些缝隙，等到灌封胶凝固时，形成了在电路板1和底面21之间的绝缘导热层3。
25.在本实施例中，如图5所示，所述dcdc变换模块还包括通过注入灌封胶而在所述电路板的正面和所述金属外壳的侧壁之间凝结而形成的封闭层4和盖板5，所述封闭层4与所述磁芯元件11的顶部(即上述电感的磁芯部分的顶面)平齐，所述盖板5上设置有多个通孔，与上述电路板1上的输入连接柱12和输出连接柱13位置分别对应，使得当所述盖板5装配时，所述输入连接柱12和输出连接柱13分别由各自对应的通孔中穿过并伸出；在本实施例中，电路板1上的连接柱还包括位于上述输入连接柱12之间的使能连接柱，其伸出上述盖板5作为使能端子，控制整个dcdc变换模块是否工作；电路板1上的连接柱还包括位于上述输出连接柱13之间的调节连接柱，其用于调节输出电压的高低。具体而言，上述封闭层4是在电路板1和金属外壳2的底面21之间的绝缘导热层3成型后，在上述金属外壳2中注入灌封胶，使其与所述磁性元件11的顶面平齐，然后使其凝固后得到的。而上述盖板5则覆盖在上述侧壁22的顶面，并与侧壁底面粘接在一起，使得整个dcdc变换模块形成一个整体。在本实施例中，上述盖板5由fr4材料制成且覆盖上述金属外壳2的侧壁22的顶面，这样在上述dcdc变换模块装配或使用在系统电路板上时，使得其金属外壳2不会与该系统电路板接触。
26.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属
于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。