CN216980265U - 模块电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的模块电源包括电路板、器件、插针和变压器；器件固定在电路板上，变压器包括线圈和引脚，变压器通过引脚与电路板固定连接，线圈通过引脚与电路板电连接；插针固定连接在变压器上，引脚与插针均从变压器上沿第一方向伸出且插针长于引脚；电路板设有贯穿自身的第一穿插口和第二穿插口，引脚和插针分别穿过第一穿插口和第二穿插口，引脚通过第一穿插口与电路板电连接，插针通过第二穿插口与电路板电连接。采用该布置方式使同等体积的模块电源具有更高的功率密度，或相同功率密度的模块电源具有更小的体积。

Description

模块电源

技术领域

本实用新型涉及电源供应器技术领域，具体涉及一种小型化插针式模块电源。

背景技术

小型化插针式模块电源满足现代电子***对组件小、轻、薄且集成度高的需求。

现有的小型化插针式模块电源主要包括绝缘外壳、电路板、器件组、变压器和插针组，其中，变压器包括带有引脚组的骨架或基座、线圈组和磁芯组，变压器通过引脚组与电路板固定连接，线圈组通过引脚组与电路板电连接。绝缘外壳呈方盒状，器件组、变压器和插针组均连接到电路板后放置到绝缘外壳内，插针组伸出于绝缘外壳之外以作为模块电源与外部的连接端子。

在内部结构的布置方式上，如图1所示，现有的第一种模块电源内，器件组92、变压器94和插针组93均固定连接在电路板91的同一表侧，插针组93伸出电路板后弯折90度并沿电路板的延展方向伸出。此布置方式下的模块电源虽然在z轴方向的尺寸h1较小，但在x轴方向上的尺寸d1更大，因而该模块电源具有较大的面积，或在面积受限下只能选择缩小变压器94的尺寸。

如图2所示，现有的第二种模块电源内，器件组96和变压器98分别固定在电路板95的相对两表侧，电路板95节省了器件组96在x轴方向上的使用面积；电路板95还设置另外的面积以连接插针组97，插针组97同样从电路板后弯折90度并沿电路板的延展方向伸出。该布置方式下的模块电源在x轴方向的尺寸稍有缩减，但在z轴方向的尺寸h2增大，因此要求模块电源具有较大的厚度，或在厚度受限下只能选择缩小变压器的厚度。

实际上，现有的两种模块电源的布置方式均存在空间利用率低的问题，参见图1和图2，例如第一种模块电源内，变压器94一般比器件组92和插针组93的高度要高，将三者均设置在电路板91一侧的方式下，器件组92与插针组93上方的空间901未被利用；而第二种模块电源内，将器件组96与变压器98相对地设置在电路板95的厚度两侧的方式虽然解决了第一种模块电源内器件组92上方的空间901闲置的问题，但插针组97上方依然形成了一定的未被利用的空间902，且模块电源的厚度变大，插针组的下方也形成了未被利用的空间903。

因此，现有的小型化插针式模块电源由于其内部结构的布置方式存在问题、有限空间未能有效利用而导致功率密度较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种提升内部空间利用率而提升功率密度的小型化插针式模块电源。

本实用新型提供的模块电源包括电路板、器件、插针和变压器；器件固定在电路板上，变压器包括线圈和引脚，变压器通过引脚与电路板固定连接，线圈通过引脚与电路板电连接；插针固定连接在变压器上，引脚与插针均从变压器上沿第一方向伸出且插针长于引脚；电路板设有贯穿自身的第一穿插口和第二穿插口，引脚和插针分别穿过第一穿插口和第二穿插口，引脚通过第一穿插口与电路板电连接，插针通过第二穿插口与电路板电连接。

由上述方案可见，本实用新型将以往固定在电路板的插针分离于电路板而与变压器的骨架或基座固定连接且插针保持直线延伸，由于变压器本需要通过引脚插装以与电路板固定连接以及电连接，因此，当电路板上除了设有用于穿插引脚的第一穿插口外，还设有用于插装插针的第二穿插口时，将变压器连接到电路板的同时则完成插针与电路板的电连接，同时改变了电路板和器件组的布置方向，电路板位于变压器的前方而非下方，且此时安装在电路板上的器件组则位于如现有技术所示中插针上方的空间中。因此，此布置方式下，插针上方的空闲布置竖向布置的电路板与器件组而有效利用，且模块电源在z轴方向的内部尺寸仅为变压器的尺寸，采用该布置方式使同等体积的模块电源具有更高的功率密度，或相同功率密度的模块电源具有更小的体积。

进一步的方案是，线圈沿中心线缠绕；第一方向垂直于中心线的延伸方向。

由上可见，此设置使变压器的中心线沿模块电源的高度方向延伸，利于缩小模块电源的高度，优化模块电源的内部布置。

更进一步的方案是，在中心线的延伸方向上，引脚和插针分别连接在变压器的相对两侧，第一穿插口和第二穿插口分别设在电路板的相对两侧。

再进一步的方案是，电路板包括位于第一穿插口与第二穿插口之间的连接区域，器件设置在连接区域。

由上可见，引脚组和插针组均成为变压器与电路板之间的连接点，引脚和插针分别设置在相对两侧能使该些连接点分布在电路板的相对两侧，电路板的受力状态更稳定；另外，此设置下使用于连接器件组的连接区域尽量位于电路板的中部，利于安装、布置和散热。

进一步的方案是，引脚的数量为多个，在第一方向的投影上，多个引脚沿垂直于中心线的直线布置，和/或插针的数量为多个，在第一方向的投影上，多个插针沿垂直于中心线的直线布置。

由上可见，此设置下利于加工、利于插针，且利于电路板在引脚组与插针组以外的区域形成较为反正的区域以用于连接器件组。

进一步的方案是，器件的数量为多个，多个器件包括第一器件和第二器件，第二器件的体积小于第一器件的体积，或在第一方向上，第二器件的尺寸小于第一器件的尺寸；电路板包括背对变压器的第一表侧和朝向变压器的第二表侧，第一器件设置在第一表侧，第二器件设置在第二表侧。

更进一步的方案是，变压器包括骨架，骨架包括绕线部、第一连接部和第二连接部，第一连接部和第二连接部分别连接在绕线部的相对两侧，线圈缠绕在绕线部上，引脚连接在第一连接部上，插针连接在第二连接部上；在第一方向的投影上，第二器件位于第一连接部和第二连接部之间。

由上可见，电路板上，第一表侧朝向绝缘外壳的开口而第二表侧朝向变压器，第一表侧上有更大的空间，因而较大或较高的第一器件设置在第一表侧，而较细小的第二部件设置在第二表侧，此设置更利于对内部空间进行合理分配；进一步地，由于骨架的第一连接部与第二连接部之间有距离而且在线圈的外周形成了一定的空间，第二器件可以利用该空间设置，因而电路板与变压器之间的距离可以更小，因而进一步提升功率密度。

再进一步的方案是，变压器还包括磁芯构件，磁芯构件形成中柱；骨架上形成通孔，磁芯构件连接在绕线部上，中柱***通孔且位于线圈的内周；在第一方向的投影上，磁芯构件的长度小于等于骨架的长度，和/或，磁芯构件的宽度小于等于骨架的宽度。

进一步的方案是，在第一方向的投影上，电路板的长度小于等于变压器的长度，和/或，电路板的宽度小于等于变压器的宽度。

由上可见，此设置下，电路板的外轮廓以及磁芯构件的外轮廓不超出骨架的外轮廓之外，模块电源的高度与宽度由骨架的外轮廓决定，因而能进一步减小模块电源内未利用空间的型材，进一步提升模块电源的功率密度。

进一步的方案是，引脚从变压器的第一表面上伸出，在第一方向上，第一表面与电路板之间具有间隔；线圈具有与引脚电连接的引出端，引出端位于间隔。

由上可见，此设置下，可先将线圈绕制到骨架上，再将线圈组的引出端分别连接到对应的引脚后而完成变压器制作后，再将变压器一体插装到电路板上。因此该设置方式能优化制作工序、降低安装难度而提高生产效率。

附图说明

图1为现有第一种模块电源剖视下的示意图。

图2为现有第二种模块电源剖视下的示意图。

图3为本实用新型模块电源第一实施例的结构图。

图4为本实用新型模块电源第一实施例部分内部结构的结构图。

图5为本实用新型模块电源第一实施例变压器的骨架的结构图。

图6为本实用新型模块电源第一实施例内部结构的朝向电路板第一表侧的视图。

图7为本实用新型模块电源第一实施例电路板的朝向第二表侧的视图。

图8为本实用新型模块电源第一实施例的剖视图。

图9为本实用新型模块电源第二实施例的剖视图。

图10为本实用新型模块电源第三实施例的剖视图。

图11为本实用新型模块电源第四实施例的剖视图。

具体实施方式

模块电源第一实施例

参见图3、图4和图8，本实施例包括外壳19和设置在外壳19内的内部结构，内部结构由电路板1、器件组2、四根插针3和变压器组成。其中，外壳19为方盒状的绝缘壳体，电路板1具有内部电路；器件组2包括用于实现不同功能且体积不同的多个器件；插针3为伸出至外壳19的用于实现模块电源与外部电连接。

变压器由骨架4、骨架4上的五个引脚5、第一磁芯61、第二磁芯62以及线圈组7组成。其中，第一磁芯61与第二磁芯62构成本实用新型的磁芯构件，且第一磁芯61与第二磁芯62之间形成中柱63；线圈组7包括本实用新型的线圈；骨架4用于供线圈组7沿中心线400缠绕、用于与磁芯构件固定连接且用于与电路板1固定连接。

参见图5，骨架4采用绝缘材料制成，骨架4包括绕线部43、第一连接部41和第二连接部42，绕线部43设置在中心线400的外周，沿中心线400的延伸方向，绕线部43包括圆筒431和分别连接在圆筒431延伸两端的、外径大于圆筒431的第一挡环432和第二挡环433，线圈组7缠绕在圆筒431的外周且限制在第一挡环432与第二挡环433之间。绕线部43的中央形成了沿中心线400的延伸方向贯通且位于中心线400处的通孔430。

第一连接部41和第二连接部42分别连接在第一挡环432和第二挡环433的外沿。第一连接部41和第二连接部42均呈方形长条状，且如图6所示，在本实用新型的第一方向的投影上，第一连接部41和第二连接部42的外轮廓呈长方形，且第一连接部41和第二连接部42的外轮廓线位于同一外接矩形上。

继续参见图5和图6，图5所示x轴方向为本实用新型的第一方向，在第一方向上，第一连接部41具有背对绕线部43的第一表面411，五个引脚5从第一表面411上沿第一方向且沿背离绕线部43的方向伸出，相同地，四个插针3从第二连接部42上背对绕线部43的第二表面上沿第一方向且沿背离绕线部43的方向伸出。其中，本实施例中，第一表面411与上述第二表面位于同一平面上。另外，如图6所示，多个引脚5以及多个插针3均沿y轴方向，引脚5和插针3的截面轮廓均为长方形。

从图5可以看出，在第一方向上，插针3比引脚5要长的多。虽然引脚5和插针3均作为连接端子，但引脚5和插针3的功能并不相同。引脚5用于作为线圈组7与电路板1电连接的桥梁，而插针3则作为整个模块电源对外的电连接端子。因此，进一步地，如图5所示，第一连接部41上还设有位于绕线部43与引脚5之间的斜面槽412，斜面槽412的设置使绕线部43与引脚5之间更畅顺地连通，避免线圈的引出部上形成弯折角度过大的应力集中处而易于损坏。

继续参见图5和图8，在中心线400的延伸方向上，即图8所示z轴方向上，第一连接部41与第二连接部42均高凸于绕线部43，因此，在绕线部43的延伸两端的外侧，第一连接部41的相邻处以及第二连接部42的相邻处分别形成用于放置第一磁芯61的第一凹位和用于放置第二磁芯62的第二凹位。此设置能使安装好的磁芯构件不会外凸于骨架4，即在第一方向的投影上，磁芯构件的长度小于骨架4的长度，磁芯构件的宽度小于骨架4的宽度。

参见图4、图6和图7，y轴方向为电路板1的长度方向，z轴方向为电路板1的宽度方向，沿电路板1的宽度方向，电路板1的相对两端分别设置有第一穿插口组和第二穿插口组，第一穿插口组包括沿电路板1的长度方向依次设置的五个第一穿插口11，第二穿插口组包括沿电路板1的长度方向依次设置的四个第二穿插口12，第一穿插口11和第二穿插口12的内轮廓均为长方形。

参见图6至图8，沿电路板1的厚度方向，即x轴方向，电路板1的相对两侧分别为第一表侧101和第二表侧102，在电路板1的宽度方向上，第一表侧101上在第一穿插口组与第二穿插口组之间形成了第一连接区域103，第二表侧102上在第一穿插口组与第二穿插口组之间形成了第二连接区域104，第一连接区域103和第二连接区域104均为本实用新型的连接区域，连接区域用于设置器件组2。另外，参见图6，电路板1的长度小于骨架4的长度，电路板1的宽度小于骨架4的宽度。

继续参见图6至图8，器件组2包括第一器件21和第二器件22，从第一方向的投影上看，第一器件21的面积大于第二器件22的面积；在第一方向上，第一器件21的高度大于第二器件22的高度。第一器件21只设置在第一连接区域103，部分第二器件22设置在第一连接区域103，另一部分的第二部件22设置在第二连接区域104。其中，本实用新型不限制第一器件21和第二器件22的类型和功能，当电路板上设有多种不同功能和不同大小的器件，应当从尺寸上对选取的两个目标器件在尺寸上进行比对以区分第一器件21和第二器件22。

参见图4至图8，先完成变压器的制作，主要是将线圈组7与磁芯构件安装到骨架4上。线圈7的多个线圈缠绕到绕线部41上后，多个线圈的引出端701经过斜面槽412并分别缠绕或焊接到多个引脚5上；将第一磁芯61和第二磁芯62均固定安装到骨架4上使第一磁芯61的部分和第二磁芯62的部分分别位于线圈组7的相对两端且形成了位于线圈组7内周的中柱63。

连接变压器与电路板1时，将引脚5和插针3分别***电路板1的第一穿插口11和第二穿插口12后，不但实现了变压器与电路板1之间的物理连接，还通过第一穿插口11实现了引脚5与电路板1的电连接，通过第二穿插口12实现了插针3与电路板1的电连接，进一步地，实现了线圈组7与电路板1的电连接，也使插针3成为了本模块电源的对外连接端子。另外，在x轴方向上，骨架4上第一表面411与电路板1之间形成间隔105，线圈组7的引出端701位于该间隔105中。

比对图1所示的现有技术，以往的插针93均独立于变压器94而与电路板91固定连接，而本实用新型则是在制作变压器的骨架4时已经将多个插针3固定于骨架4上。而变压器本需要通过引脚5与电路板1固定连接以及电连接，因此，本实用新型将引脚5和插针3做成与电路板1穿插配合的形式且二者延伸方向相同，如此设计只需一步插装工序即可同时完成引脚5与电路板1的连接以及插针3与电路板1的连接。

在模块电源的内部布置上，如图8所示，插针3沿x轴方向伸出绝缘外壳19之外，当变压器与电路板1连接后，此时电路板1的延展方向为y轴方向以及z轴方向，电路板1的厚度方向为x轴方向，那么，设置在电路板1上的器件组2的多个器件的布置方向也与电路板1对应，器件的厚度方向与电路板1的厚度方向一致，器件的延展方向与电路板1的延展方向一致。

与图1和图2分别示意的两种现有的模块电源相比，本实用新型的电路板1的设置方向发生改变，进一步地，以往模块电源内电路板91以及电路板95的延展方向与插针93/插针97的延伸方向一致，而本实用新型的电路板1的延展方向则与插针3的延伸方向垂直。

如此，如图8所示，在z轴方向上，模块电源的内部结构的高度只有变压器的高度，与图1所示现有技术相比减小了电路板91以及插针93始端的高度，与图2所示现有技术相比减小了电路板95以及器件组96的高度。

在x方向上，内部结构的长度除了变压器的长度外，还包括由电路板1的厚度、其上器件组2的厚度以及间隙尺寸组成的第二长度，由于电路板1的厚度较小，且器件的厚度为器件上最小的尺寸，因而第二长度较小，与图1和图2所示现有技术相比，第二长度与空间901的长度相仿而比空间901的长度小得多。

因此，本实用新型通过改变插针3的固定方式、变压器与电路板1的连接方式以及电路板1的布置方向等，恰好利用了图2所示现有技术中形成在插针97上方的未被利用的空间902去布置电路板1和器件组2，从而在x轴方向上长度改变不大的前提下，在z轴方向上去掉了电路板与器件组的高度而使高度最小化。因此，采用该布置方式使同等体积的模块电源具有更高的功率密度，或相同功率密度的模块电源具有更小的体积。

上述第二长度包括间隙尺寸，间隙尺寸指形成于电路板1与变压器的之间间隙的尺寸。进一步地，本实用新型考虑到了间隙尺寸的存在，通过改善骨架4的设置方式以及电路板1上器件组的布置方式以尽可能减小间隙尺寸。具体地，电路板1的第二表侧102朝向变压器而第一表侧101背对变压器，如图5和图8所示，第一连接部41和第二连接部42之间，在线圈组7的外周具有一定的内陷位置，而第二表侧102上设置的是尺寸或厚度较小的第二器件22，因此，即使电路板1设置得更靠近骨架4，该内陷位置也能使第二器件22与线圈组7之间保持足够的间隔，因此能进一步减小上述间隙尺寸而减小第二长度，进一步使同等体积的模块电源具有更高的功率密度，或相同功率密度的模块电源具有更小的体积。

模块电源第二实施例

参见图9，与第一实施例不同的是，本实施例中变压器的布置方向发生改变，线圈组7缠绕所沿的中心线800的延伸方向为本实用新型的第一方向，对应地，磁芯构件82的布置方向也随之变化。

模块电源第三实施例

参见图10，与第一实施例不同的是，本实施例的变压器中以基座83替代骨架，引脚86和插针87均从基座83上伸出，线圈组84先缠绕到磁芯构件85上，再将磁芯构件85与基座83固定连接。

模块电源第四实施例

参见图11，与第一实施例不同的是，在z轴方向上，引脚881和插针882连接在骨架884的同一侧，对应地，电路板880上的第一插孔组和第二插孔组也布置在同一侧，当内部结构连接后，器件组883、引脚881和插针882沿z轴方向依次设置。最后需要强调的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种变化和更改，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.模块电源，包括电路板、器件、插针和变压器；

所述器件固定在所述电路板上，所述变压器包括线圈和引脚，所述变压器通过所述引脚与所述电路板固定连接，所述线圈通过所述引脚与所述电路板电连接；

其特征在于：

所述插针固定连接在所述变压器上，所述引脚与所述插针均从所述变压器上沿第一方向伸出且所述插针长于所述引脚；

所述电路板设有贯穿自身的第一穿插口和第二穿插口，所述引脚和所述插针分别穿过所述第一穿插口和所述第二穿插口，所述引脚通过所述第一穿插口与所述电路板电连接，所述插针通过所述第二穿插口与所述电路板电连接。

2.根据权利要求1所述的模块电源，其特征在于：

所述线圈沿中心线缠绕；

所述第一方向垂直于所述中心线的延伸方向。

3.根据权利要求2所述的模块电源，其特征在于：

在所述中心线的延伸方向上，所述引脚和所述插针分别连接在所述变压器的相对两侧，所述第一穿插口和所述第二穿插口分别设在所述电路板的相对两侧。

4.根据权利要求3所述的模块电源，其特征在于：

所述电路板包括位于所述第一穿插口与所述第二穿插口之间的连接区域，所述器件设置在所述连接区域。

5.根据权利要求2至4任一项所述的模块电源，其特征在于：

所述引脚的数量为多个，在所述第一方向的投影上，多个所述引脚沿垂直于所述中心线的直线布置，

和/或，

所述插针的数量为多个，在所述第一方向的投影上，多个所述插针沿垂直于所述中心线的直线布置。

6.根据权利要求1至4任一项所述的模块电源，其特征在于：

所述器件的数量为多个，多个所述器件包括第一器件和第二器件，所述第二器件的体积小于所述第一器件的体积，或在所述第一方向上，所述第二器件的尺寸小于所述第一器件的尺寸；

所述电路板包括背对所述变压器的第一表侧和朝向所述变压器的第二表侧，所述第一器件设置在所述第一表侧，所述第二器件设置在所述第二表侧。

7.根据权利要求6所述的模块电源，其特征在于：

所述变压器包括骨架，所述骨架包括绕线部、第一连接部和第二连接部，所述第一连接部和所述第二连接部分别连接在所述绕线部的相对两侧，所述线圈缠绕在所述绕线部上，所述引脚连接在所述第一连接部上，所述插针连接在所述第二连接部上；

在所述第一方向的投影上，所述第二器件位于所述第一连接部和所述第二连接部之间。

8.根据权利要求7所述的模块电源，其特征在于：

所述变压器还包括磁芯构件，所述磁芯构件形成中柱；

所述骨架上形成通孔，所述磁芯构件连接在所述绕线部上，所述中柱***所述通孔且位于所述线圈的内周；

在所述第一方向的投影上，所述磁芯构件的长度小于等于所述骨架的长度，和/或，所述磁芯构件的宽度小于等于所述骨架的宽度。

9.根据权利要求1至4任一项所述的模块电源，其特征在于：

在所述第一方向的投影上，所述电路板的长度小于等于所述变压器的长度，和/或，所述电路板的宽度小于等于所述变压器的宽度。

10.根据权利要求1至4任一项所述的模块电源，其特征在于：

所述引脚从所述变压器的第一表面上伸出，在所述第一方向上，所述第一表面与所述电路板之间具有间隔；

所述线圈具有与所述引脚电连接的引出端，所述引出端位于所述间隔。

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