一种电源模块的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种电源模块，包括：长方体结构的外壳和设置在外壳内部的线路板，所述线路板上布置有顺序电连接的浪涌防护电路、缓启动电路、输入滤波电路、转换电路以及输出滤波电路，所述外壳两侧的至少一侧设置有若干上下间隔布置的突起；所述线路板一侧插在所述上突起和下突起之间，所述下突起距离所述外壳底面的距离由线路板的预设安装高度确定；所述线路板设置有容许其上所设电解电容器主体部分和所设变压器主体部分穿过的开孔。本实用新型提出的电源模块不仅性能良好而且体积小。
【专利说明】—种电源模块
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电源模块，属于电源【技术领域】。
【背景技术】
[0002]电源模块是网络通信设备必不可少的组成模块，随着网络通信设备集成程度的不断提高，网络通信设备上各种模块的使用数量不断增加，这不仅仅表现在外部端口增加时留给电源端口的面积减少，而且还主要表现为网络通信设备内部在安装完各种业务模块之后留给电源模块的安装空间减小，这在小体积网络通信设备中尤其明显，例如，在半U机箱的面积下，为实现双电源可插拔的需求，留给单个电源的面积及安装空间都非常小，这为小体积高可靠性的电源设计提出了 一个亟待解决的问题。
实用新型内容
[0003]本实用新型要解决的技术问题是提供一种电源模块，其不仅性能良好而且体积小。
[0004]为此，本实用新型提供一种电源模块，包括:长方体结构的外壳和设置在外壳内部的线路板，所述线路板上布置有顺序电连接的浪涌防护电路、缓启动电路、输入滤波电路、转换电路以及输出滤波电路，所述外壳两侧的至少一侧设置有若干上下间隔布置的突起；所述线路板一侧插在所述上突起和下突起之间，所述下突起距离所述外壳底面的距离由线路板的预设安装高度确定；所述线路板设置有容许其上所设电解电容器主体部分和所设变压器主体部分穿过的开孔。
[0005]进一步地，所述外壳两侧设置有等高的若干上下间隔布置的突起。
[0006]进一步地，所述上下间隔布置的突起成对垂直布置。
[0007]进一步地，所述外壳的一侧设置有若干上下间隔布置的突起，所述外壳底面设置有安装螺柱，所述线路板的一侧设置有与所述安装螺柱匹配的通孔。
[0008]进一步地，所述电解电容器主体部分在直径处穿过开孔。
[0009]进一步地，所述变压器不设置有骨架。
[0010]进一步地，所述外壳为金属盒，所述线路板上设置的功率器件经导热硅胶与所述外壳的内壁接触。
[0011]进一步地，所述浪涌防护电路包括:分别与输入电源线连接的第一压敏电阻、以及在一输入电源线和电源保护地之间串联连接的第二压敏电阻和放电管。
[0012]进一步地，所述输入滤波电路包括:两级串联的EMC滤波电路，及设置在所述EMC电路与电源保护地之间的电容；其中，所述EMC滤波电路包括:共模扼流圈及并联在共模扼流圈之间的电容。
[0013]进一步地，所述输出滤波电路包括共模电感、与共模电感串联的差模电感、以及在共模电感的输入和输出端设置在两个电感之间的电容。
[0014]与现有技术相比，本实用新型存在如下显著优点:[0015](I)本实用新型提出的电源模块利用通用器件，通过结构的改进实现小体积设计，无需定制任何小体积元件，成本低；
[0016](2)本实用新型提出的电源模块利用外壳直接传导散热，不需要增加风扇实现风冷散热，不仅使体积较小，而且也无风扇可能带来的噪音；
[0017](3)本实用新型提出的电源模块对于常规电路进行改进设计，在减少原器件减低成本的同时仍然能满足电源的可靠性需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型实施例的电源模块的立体分解示意图；
[0019]图2为本实用新型实施例的电源模块的电路原理图。
【具体实施方式】
[0020]由于电源模块中通常需要在线路板上设置有体积较大的电容、变压器等器件，而线路板都必须通过安装螺柱与电源模块的外壳连接，因此，为避免外壳直接与元器件发生阻碍性接触，电源模块的高度通常大于安装螺柱的高度和直径最大的电解电容器的直径长度(或者当变压器高度较大时，为变压器高度)之和；即使当电解电容器和变压器与安装螺柱设置为同侧，为避免线路板的另一侧布置的元器件与外壳发生阻碍性接触，此时电源模块的最小高度也至少需要大于螺柱的高度(此时螺柱高度大于直径最大的电解电容器的直径长度，或者当变压器高度较大时，大于变压器高度)与另一侧防止发生阻碍性接触的余量高度(即:抗阻碍性接触高度)值之和。本实用新型的技术方案通过在线路板设置有容许其上所设电解电容器主体部分/变压器主体部分穿过的开孔来尽可能减少电源模块的高度，同时辅以改进的电路板安装方法，来减小电源模块体积。为使本实用新型更加易于理解，以下将结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步地介绍，但不作为对本实用新型的限定。
[0021]参见图1所述，为一种电源模块的立体分解示意图，包括:外壳1、线路板2、电解电容器3、变压器4、功率器件(未示出)、其它元器件5及若干个安装螺柱6，其中，
[0022]所述外壳I为两个横截面为L型结构的构件，分别为底座和盖，两者装配后可以形成一个长方体结构的外壳；所述底座的侧壁下方设置有若干上下间隔布置的小突起，所述上下突起之间的垂直间隔允许线路板插入通过且在其一侧起支撑作用，所述下侧突起距离底座的底面的距离由预设置的线路板安装高度来确定；较佳的，所述上下间隔布置的小突起可以成对垂直布置，以便于线路板更好地受力平衡；另一方面，由于电源模块较小，上下突起对可以仅设置两对；
[0023]所述线路板2是根据实现业务要求所设计的，其上特定位置根据需要可以设置有与所述线路板的线路形成电连接的焊接孔，所述焊接孔上设置有对应的接插件或者元器件，且所述接插件或者元器件避让所述外壳上布置的用于支撑的突起；所述线路板2上设有电解电容器3和变压器4，且其对应位置布置有开孔，开孔尺寸分别与电容器3和变压器4的主体部分最大尺寸适配，以允许其通过。示例性的，对于电解电容器3而言，可以是如图1中所示出的允许其纵向轴截面通过；对于变压器4而言，可以是如图1中所示出的允许其主体横截面通过；并且，电解电容器3和变压器4在线路板2两侧的高度可以根据情况合理布置。在线路板2上还根据电路布置设置有功率器件和其它元器件5，线路板的另一侧上设置有若干个(通常为2个)通孔，通过安装螺柱6固定到外壳I的底座上。
[0024]可见，通过上述结构，电源模块的高度可以限制为:安装螺柱的高度和相对侧的抗阻碍性接触高度，但此时，安装螺柱的高度显然小于直径最大的电解电容器的直径长度，或者当变压器高度较大时，小于变压器高度，通过此种设置，明显可以减小电源模块的高度。而且，线路板一侧在插入后通过固定突起支撑，另一侧采用螺柱支撑，在固定突起支撑处对应位置的线路板上仍然可以进行线路布置，而不像螺柱支撑时由于需要开孔而必须是线路也避让，这也可以进一步有效地减少线路板的面积，从而进一步减小电源模块的尺寸。
[0025]优选地，为了使线路板2上所设的功率器件能够散热良好，可以以金属材料制成外壳1，并且可以将功率器件的散热面布置为通过导热绝缘体(例如，导热硅胶)直接与外壳I接触，优选地，完全接触。该结构布置可以通过调整功率器件的焊接或者安装位置来实现。由此，在使用过程中功率器件不仅与外壳I绝缘，而且功率器件所产生的热量直接通过金属材质的外壳I进行有效排放，而不需要另外增加散热器件，由此进一步地减少了电源模块的体积。
[0026]优选地，本实用新型实施例中的变压器4可以选用不设置有骨架的变压器，从而进一步减小电源1?块的体积。
[0027]对于上述的电源模块的结构也可以采用另外的形式，例如，外壳中的底座具有相对的两侧面，且在两个侧面均设置有用于支撑的固定突起，而不设置支撑螺柱，此种结构虽然也可安装且使得电源模块体积进一步减小，但对于线路板安装的稳定性不如一侧用螺柱固定。
[0028]在本实用新型 的实施例中，为了使电源模块体积较小，不仅在结构上进行了改进，还对电路设计进行了改进，从而实现了小体积电源模块较优的供电属性。如图2所示，所述线路板上布置有顺序电连接的浪涌防护电路、缓启动电路、输入滤波电路、转换电路以及输出滤波电路，其中:
[0029]所述浪涌防护电路目的在于抑制由输入端口侵入的浪涌电压(电流)，保护输入端口 ；包括:两端分别与输入电源线连接的第一压敏电阻RV1、以及在一输入电源线和电源保护地之间串联连接的第二压敏电阻RV2和放电管G1，外部输入电源通过第一压敏电阻RVl吸收差模(两根供电线间)浪涌电压，通过第一压敏电阻RV1、第二压敏电阻RV2以及放电管Gl吸收共模(两根供电线对保护地之间)浪涌电压，当浪涌电压进入浪涌防护电路，达到第一压敏电阻RV1、第二压敏电阻RV2和放电管的启动电压后电压会被钳位在后级电路能够承受的范围，保护后级电路不会损坏。此电路中，优选地，第一压敏电阻和第二压敏电阻均选用560V/4500A的压敏电阻，放电管选用600V/5000A的放电管，即可实现差模6kV、共模6kV浪涌防护能力，这区别于现有技术中为实现此浪涌防护能力而需要设置至少三个压敏电阻，减少了线路板上元件数量，进一步地，在布置第一压敏电阻和第二压敏电阻时可以采用堆叠放置，使得两个压敏电阻只占用一个常规压敏电阻的面积，由此进一步缩小所述防护电路占用的空间。
[0030]所述缓启动电路目的在于防止上电时输入电流过大，其可以采用如图2所示出热敏电阻RTl来实现，也可以采用现有技术中实现电源缓启动的其它技术方案来实现。
[0031]所述输入滤波电路目的为:(1)对外部的输入电源滤除干扰、防止外部干扰导致电源模块工作异常；(2)对于后级电源转换电路和后级负载产生的干扰进行滤除，减少对外部电源的干扰，防止由于本设备工作导致连接在同一供电电源的其他设备工作异常的情况出现。所述输入滤波电路包括:两级串联的EMC滤波电路，及所述EMC电路与电源保护地之间的电容C3。所述EMC滤波电路包括:共模扼流圈L1、L2及并联在共模扼流圈之间的电容C1、C2。由于共模扼流圈L1、L2为高阻态，抑制了高频干扰向内和向外传导。而电容C1、C2为低阻态，能够将高频干扰吸收，从而实现对高频干扰的滤除。利用本输入滤波电路可以省去常规电路中为满足安规需要而布置的X电容和Y电容，不仅减小了线路板所需空间还降低了布线难度。
[0032]所述转换电路目的在于实现输入输出电压的转换，其可以采用如图2所示的电路来实现，也可以采用现有技术中任何合适形式的DC/DC模块、芯片或者电路来实现。
[0033]所述的输出滤波电路的目的在于滤除后级负载产生的高频共模和差模干扰，减少纹波噪声，其包括:共模电感L3、与共模电感L3串联的差模电感L4、以及在共模电感L3的输入和输出端设置在两个电感之间的电容E3、E4。此电路相对于现有技术中的常规电路不仅设置有差模电感还设置有共模电感，不仅能消除差模噪声还能消除共模噪声，能够有效提高电源输出性能。
[0034]可见，在本实用新型实施例中，线路板上所布置的由浪涌防护电路、缓启动电路、输入滤波电路、转换电路以及输出滤波电路串接形成的电路的能够对设备提供提高较好的供电属性，并且在电路设计中通过合理的布置尽可能地减少元器件数量，调整元器件布局，使得在满足电路性能需求的同时能够有效降低线路板设计所需面积，在另一方面，为电源模块的整体体积减小提供有益的设计。
[0035]综上，本实用新型的实施例具有如下显著优点:
[0036](I)本实用新型提出的电源模块利用通用器件，通过结构的改进实现小体积设计，无需定制任何小体积元件，成本低；
[0037](2)本实用新型提出的电源模块利用外壳直接传导散热，不需要增加风扇实现风冷散热，不仅使体积较小，而且也无风扇可能带来的噪音；
[0038](3)本实用新型提出的电源模块对于常规电路进行改进设计，在减少原器件减低成本的同时仍然能满足电源的可靠性需求。
[0039]应当理解的是，对本实用新型技术所在领域的普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其构思进行相应的等同改变或者替换，而所有这些改变或者替换，都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种电源模块，包括:长方体结构的外壳和设置在外壳内部的线路板，所述线路板上布置有顺序电连接的浪涌防护电路、缓启动电路、输入滤波电路、转换电路以及输出滤波电路，其特征在于， 所述外壳两侧的至少一侧设置有若干上下间隔布置的突起；所述线路板一侧插在所述上突起和下突起之间，所述下突起距离所述外壳底面的距离由线路板的预设安装高度确定; 所述线路板设置有容许其上所设电解电容器主体部分和所设变压器主体部分穿过的开孔。
2.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述外壳两侧设置有等高的若干上下间隔布直的关起。
3.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述上下间隔布置的突起成对垂直布置。
4.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述外壳的一侧设置有若干上下间隔布置的突起，所述外壳底面设置有安装螺柱，所述线路板的一侧设置有与所述安装螺柱匹配的通孔。
5.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述电解电容器主体部分在直径处穿过开孔。
6.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述变压器不设置有骨架。
7.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述外壳为金属盒，所述线路板上设置的功率器件经导热硅胶与所述外壳的内壁接触。
8.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述浪涌防护电路包括:分别与输入电源线连接的第一压敏电阻、以及在一输入电源线和电源保护地之间串联连接的第二压敏电阻和放电管。
9.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述输入滤波电路包括:两级串联的EMC滤波电路，及设置在所述EMC电路与电源保护地之间的电容。
10.如权利要求9所述的电源模块，其特征在于，所述EMC滤波电路包括:共模扼流圈及并联在共模扼流圈之间的电容。
11.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述输出滤波电路包括共模电感、与共模电感串联的差模电感、以及在共模电感的输入和输出端设置在两个电感之间的电容。
【文档编号】H05K7/20GK203734510SQ201320889214
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】周球, 丁广顺 申请人:瑞斯康达科技发展股份有限公司