CN217335443U - 一种基于陶瓷平面变压器的隔离式dc-dc转换器模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于陶瓷平面变压器的隔离式DC‑DC转换器模块，通过在陶瓷基板中内嵌耦合式变压元件，再利用陶瓷基板作为I C载板搭载变压器驱动器件、开关器件、输入电容、输出电容等各种元器件，在陶瓷基板的第一表面上设置焊盘区域，在陶瓷基板的第二表面上设置输入焊盘、输出焊盘和接地焊盘，在陶瓷基板的内部设置导电体，将输入焊盘、输出焊盘和接地焊盘中的至少任一者通过导电体连接到焊盘区域，与驱动器件、开关器件、输入电容、输出电容等各种元器件在焊盘区域完成电路布局以共同构成隔离式DC‑DC转换电路拓扑，从而实现了隔离式DC‑DC转换器模块具有小型化、模块化、高可靠性、批量生产低成本等优点。

Description

一种基于陶瓷平面变压器的隔离式DC-DC转换器模块

技术领域

本实用新型涉及DC-DC转换器技术领域，尤其涉及一种基于陶瓷平面变压器的隔离式DC-DC转换器模块。

背景技术

DC-DC转化器是电能转换的基础，是ICT、铁路、新能源、电动车、工控、人工智能和音频等各行各业电能转换中最重要的电力电子器件之一。

在各细分市场，需求的多样化、高开发节奏对DC-DC转换器的小型化、模块化、高可靠提出了更高要求。传统隔离式DC-DC转换器模块一般采用绕线变压器，其尺寸较大，难以适应DC-DC转换器模块的小型化趋势；基于PCB板平面变压器没有传统绕线骨架，体积更小，逐步成为小型化隔离式DC-DC转换器模块的主流。

近年来，一体压铸成型耦合式变压器体积变得更小，进一步减小了隔离式DC-DC转换器模块的体积，但仍然只能进行二维而不是三维立体电路布局，模块尺寸大；其次，由于树脂型基板绝缘性能有限，需要加大导体之间的间距来增加耐压值，因此存在模块体积增大和成本上升的问题。

申请内容

本实用新型提供了一种基于陶瓷平面变压器的隔离式DC-DC转换器模块，旨在解决现有的DC-DC转化器模块体积大的问题。

第一方面，本实用新型提供一种基于陶瓷平面变压器的隔离式DC-DC转换器模块，其特征在于，包括：陶瓷基板，包括多层陶瓷层，至少一层所述陶瓷层印制有原边线圈，至少一层所述陶瓷层印制有副边线圈，多层所述陶瓷层层叠以使所述原边线圈和所述副边线圈耦合形成耦合式变压器；所述陶瓷基板具有彼此相背的第一表面和第二表面，所述原边线圈和所述副边线圈的连接端均连接至所述第一表面；焊盘区域，形成于所述第一表面，所述焊盘区域电连接所述原边线圈和所述副边线圈的连接端；隔离式DC-DC转换电路拓扑，包括：所述原边线圈和所述副边线圈，以及开关元件、输入电容、输出电容、驱动器件，所述开关元件、所述输入电容、所述输出电容、所述驱动器件均设于所述焊盘区域；输入焊盘、输出焊盘和接地焊盘，均设于所述第二表面；导电体，贯穿所述第一表面和所述第二表面设置于所述陶瓷基板的内部；其中，第二表面上的所述输入焊盘、所述输出焊盘、所述接地焊盘中的至少任一个通过所述导电体与所述第一表面上的所述焊盘区域连接以实现所述隔离式DC-DC转换电路拓扑的电路布局。

进一步地，所述隔离式DC-DC转换电路拓扑为反激型，所述开关元件包括第一开关管和第一二极管，所述接地焊盘的数量为两个，分别为第一接地焊盘和第二接地焊盘，所述原边线圈的匝数大于所述副边线圈的匝数；所述输入焊盘通过导电体与所述输入电容的一端连接，所述输入电容的一端还与所述原边线圈的同名端连接，所述第一接地焊盘通过导电体与所述输入电容的另一端连接，所述输入电容的另一端还通过所述第一开关管连接至所述原边线圈的异名端；所述输出焊盘通过导电体连接所述输出电容的一端，所述输出电容的一端还与所述第一二极管的阴极连接，所述第一二极管的阳极连接所述副边线圈的异名端，所述第二接地焊盘通过导电体与所述输出电容的另一端连接，所述输出电容的另一端还与所述副边线圈的同名端连接。

进一步地，所述第一开关管为NMOS管，所述NMOS管的漏极连接所述原边线圈的异名端，所述NMOS管的源极连接所述输入电容的另一端，所述NMOS管的栅极接入PWM信号。

进一步地，所述隔离式DC-DC转换电路拓扑为升压型，所述开关元件包括第一开关管和第一二极管，所述接地焊盘的数量为两个，分别为第一接地焊盘和第二接地焊盘，所述原边线圈的匝数小于所述副边线圈的匝数；所述输入焊盘通过导电体与所述输入电容的一端连接，所述输入电容的一端还与所述原边线圈的同名端连接，所述第一接地焊盘通过导电体与所述输入电容的另一端连接，所述输入电容的另一端还通过所述第一开关管连接至所述原边线圈的异名端；所述输出焊盘通过导电体连接所述输出电容的一端，所述输出电容的一端还与所述第一二极管的阴极连接，所述第一二极管的阳极连接所述副边线圈的异名端，所述第二接地焊盘通过导电体与所述输出电容的另一端连接，所述输出电容的另一端还与所述副边线圈的同名端连接。

进一步地，所述第一开关管为NMOS管，所述NMOS管的漏极连接所述原边线圈的异名端，所述NMOS管的源极连接所述输入电容的另一端，所述NMOS管的栅极接入PWM信号。

进一步地，所述隔离式DC-DC转换电路拓扑为降压型，所述开关元件包括第一开关管、第二开关管和第一二极管，所述接地焊盘的数量为三个，分别为第一接地焊盘和第二接地焊盘以及第三接地焊盘，所述输出电容的数量为两个，分别为第一输出电容和第二输出电容；所述输出焊盘的数量为两个，分别为第一输出焊盘和第二输出焊盘；所述输入焊盘通过导电体与所述输入电容的一端连接，所述输入电容的一端还通过所述第一开关管与所述原边线圈的同名端连接，所述第一接地焊盘通过导电体与所述输入电容的另一端连接，所述输入电容的另一端还通过所述第二开关管连接至所述原边线圈的同名端，所述第一输出焊盘通过导电体连接所述原边线圈的异名端，所述第二接地焊盘通过导电体连接所述第一输出电容的一端，所述第一输出电容的另一端与所述原边线圈的异名端连接；所述第二输出焊盘通过导电体连接所述第二输出电容的一端，所述第二输出电容的一端还与所述第一二极管的阴极连接，所述第一二极管的阳极连接所述副边线圈的异名端，所述第三接地焊盘通过导电体连接所述第二输出电容的另一端，所述第二输出电容的另一端还与所述副边线圈的同名端连接。

进一步地，所述第一开关管和所述第二开关为三极管、MOS管、IGBT中的任一种。

进一步地，所述导电体包括通孔和导电性物质，所述通孔贯穿所述第一表面和所述第二表面，所述导电性物质填充于所述通孔内。

进一步地，所述导电体等效为电感元件。

进一步地，印制有所述原边线圈的陶瓷层与印制有所述副边线圈的陶瓷层交替层叠；和/或印制有所述原边线圈的陶瓷层连续层叠形成第一折叠层，印制有所述副边线圈的陶瓷层连续层叠形成第二折叠层，所述第一折叠层与所述第二折叠层交替层叠；和/或印制有所述原边线圈的陶瓷层的数量大于或小于或等于印制有所述副边线圈的陶瓷层的数量。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过在陶瓷基板中内嵌耦合式变压元件，再利用陶瓷基板作为IC载板搭载变压器驱动器件、开关元件、输入电容、输出电容等各种元器件，在陶瓷基板的第一表面上设置焊盘区域，在陶瓷基板的第二表面上设置输入焊盘、输出焊盘和接地焊盘，在陶瓷基板的内部设置导电体，将输入焊盘、输出焊盘和接地焊盘中的至少任一者通过导电体连接到焊盘区域，与驱动器件、开关器件、输入电容、输出电容等各种元器件在焊盘区域完成电路布局以共同构成隔离式DC-DC转换电路拓扑，从而实现了隔离式DC-DC转换器模块具有小型化、模块化、高可靠性、批量生产低成本等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1展示了本实用新型实施例隔离式DC-DC转换器模块的示意图；

图2展示了本实用新型实施例隔离式DC-DC转换器模块的反激型拓扑的电路图；

图3展示了图2的与导电体连接的电路图；

图4展示了本实用新型实施例隔离式DC-DC转换器模块的升压型拓扑的电路图；

图5展示了图4与导电体连接的电路图；

图6展示了本实用新型实施例隔离式DC-DC转换器模块的降压型拓扑的电路图；

10、陶瓷基板；101、第一表面；102、第二表面；11、开关元件；12、耦合式变压器；(L1、L2、L3、L4)、导电体。

具体实施方式

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，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本实用新型说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本实用新型。如在本实用新型说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本实用新型说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

本实用新型实施例通过提供一种基于陶瓷平面变压器的隔离式DC-DC转换器模块，解决了现有的DC-DC转化器模块体积大和成本高的问题，通过在内嵌耦合式变压元件的陶瓷基板上搭载DC-DC转换电路拓扑实现了隔离式DC-DC转换器模块的小型化、模块化、高可靠性、批量生产低成本等优点。

本实用新型实施例中的技术方案为解决上述体积大、成本高的问题，总体思路如下：

通过在陶瓷基板中内嵌耦合式变压元件，再利用陶瓷基板作为I C载板搭载变压器驱动器件、开关器件、输入电容、输出电容等各种元器件，在陶瓷基板的第一表面上设置焊盘区域，在陶瓷基板的第二表面上设置输入焊盘、输出焊盘和接地焊盘，在陶瓷基板的内部设置导电体，将输入焊盘、输出焊盘和接地焊盘中的至少任一者通过导电体连接到焊盘区域，与驱动器件、开关器件、输入电容、输出电容等各种元器件在焊盘区域完成电路布局以共同构成隔离式DC-DC转换电路拓扑，从而实现了隔离式DC-DC转换器模块具有小型化、模块化、高可靠性、批量生产低成本等优点。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

参照图1，本实施例提供一种基于陶瓷平面变压器的隔离式DC-DC转换器模块，其特征在于，包括：陶瓷基板10，包括多层陶瓷层，至少一层所述陶瓷层印制有原边线圈，至少一层所述陶瓷层印制有副边线圈，多层所述陶瓷层层叠以使所述原边线圈和所述副边线圈耦合形成耦合式变压器12；所述陶瓷基板10具有彼此相背的第一表面101(顶部表面)和第二表面102(底部表面)，所述原边线圈和所述副边线圈的连接端均连接至所述第一表面101；焊盘区域(图中未示出)，形成于所述第一表面101，所述焊盘区域电连接所述原边线圈和所述副边线圈的连接端；隔离式DC-DC转换电路拓扑，包括：所述原边线圈和所述副边线圈，以及开关元件11、输入电容、输出电容，所述开关元件11、所述输入电容、所述输出电容均设于所述焊盘区域；输入焊盘、输出焊盘和接地焊盘，均设于所述第二表面102；导电体，贯穿所述第一表面101和所述第二表面102设置于所述陶瓷基板10的内部；其中，第二表面102上的所述输入焊盘、所述输出焊盘、所述接地焊盘中的至少任一个通过所述导电体与所述第一表面101上的所述焊盘区域连接以实现所述隔离式DC-DC转换电路拓扑的电路布局。

通过实施本实施例，陶瓷基板10内部构成的平面变压器与传统绕线变压器、一体压铸成型变压器等相比，其具有体积和质量更小、设计更灵活、品质因数更高、稳定性更好、集成度更高等优点。利用内嵌耦合式变压器12的陶瓷基板10作为IC载板搭载变压器驱动器件、开关器件、输入电容、输出电容等各种元器件而构成的隔离式DC-DC转换器模块具有小型化、模块化、高可靠性、批量生产低成本等优点。

本实施例中的陶瓷基板10为LTCC(LowTemperatureCo-firedCeramic，低温共烧陶瓷)，LTCC技术属于新型材料技术，是将低温烧结陶瓷粉制成厚度精确而且致密的生瓷带，在生瓷带上利用激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷等工艺制出所需要的电路图形，并将多个被动组件(如低容值电容、电阻、滤波器、阻抗转换器、耦合器等)埋入多层陶瓷基板10中，然后叠压在一起，内外电极可分别使用银、铜、金等金属，在900℃下烧结，制成三维空间互不干扰的高密度电路，也可制成内置无源元件的三维电路基板，在其表面可以贴装IC和有源器件，制成无源/有源集成的功能模块，可进一步将电路小型化与高密度化，特别适合用于高频通讯用组件。

陶瓷基板10内嵌耦合式变压元件，具体的制成方式是提供多层陶瓷层，每层陶瓷层印制线圈而得到原边线圈或副边线圈，一种方式是在陶瓷层上开设容置磁芯的通孔，线圈绕着磁芯延伸(线圈例如为，圆弧状，半弧状)，线圈连接到导柱，陶瓷层之间的线圈通过导柱相连。其中，磁芯的尺寸在3.8mm×3.8mm×0.9mm和5.4mm×5.4mm×1.8mm的范围内，磁芯的形状可以是圆形、矩形、拉长的环形等。不同的尺寸和形状以及线圈不同的绕圈方式可以减少涡流损耗和磁滞损耗和提高耐压性，具体根据实际需求设置。一部分陶瓷层作为原边线圈，另一部分陶瓷层作为副边线圈进行耦合形成变压元件。最后，多层陶瓷层层叠后压合最终形成内嵌耦合式变压元件的陶瓷基板10。

需要说明的是，可以通过调整原边线圈和副边线圈的耦合位置和方位来设定内嵌的耦合式变压器12耦合系数，各参数在一定范围内可调，增加了设计的灵活性。具体地，印制有所述原边线圈的陶瓷层与印制有所述副边线圈的陶瓷层交替层叠，也即两两交替层叠。或者是，印制有所述原边线圈的陶瓷层连续层叠形成第一折叠层，印制有所述副边线圈的陶瓷层连续层叠形成第二折叠层，所述第一折叠层与所述第二折叠层交替层叠，也即原边线圈的陶瓷层叠合后，再与叠合后的副边线圈交替叠合。通过陶瓷层的层叠能够任意组合，改变陶瓷层层叠的顺序，可以实现改变变压器耦合系数，能够实现定制化的参数调整，满足客户的个性化需求。此外，还可通过控制陶瓷层的数量来增减原边线圈和副边线圈的匝数比。具体地，印制有所述原边线圈的陶瓷层的数量大于或小于或等于印制有所述副边线圈的陶瓷层的数量。例如，匝数比可以是1:2,1:1或者是2:1等。

通过本实施例内嵌的耦合式变压器12的陶瓷基板10，能够有效减小隔离式DC-DC转换器模块体积，实现小型化和批量生产低成本化，充分发挥陶瓷的低热膨胀、高耐压和散热性好等特点。且陶瓷基板10的组成成分可变，根据介质材料配料的不同可生成具有不同电气性能的基板。

在一实施例中，参照图1，所述导电体L包括通孔和导电性物质，所述通孔贯穿所述第一表面101和所述第二表面102，所述导电性物质填充于所述通孔内。所述导电体等效为电感元件。由陶瓷基板10内部的导电体将输入端子、输出端子或接地端子中的至少一个与第一表面101上的焊盘区域进行连接所构成的连接布线具有较大的电感成分。

在本实施例中，利用搭载在陶瓷基板10上的开关元件11、输入电容、输出电容与输入焊盘、输出焊盘和接地焊盘组成隔离式DC-DC转换电路拓扑。隔离式DC-DC转换电路拓扑的拓扑形式有多种，例如，Buck，Boost，反激，正激，半桥，全桥等，无论何种类型的拓扑，只要其是利用隔离式的耦合变压器实现的，均落入本申请的保护范围，在此不作限定。以下对其中几种拓扑形式进行描述。

在其中一实施例中，参照图2和图3，所述隔离式DC-DC转换电路拓扑为反激型，所述开关元件包括第一开关管Q和第一二极管D，所述接地焊盘的数量为两个，分别为第一接地焊盘和第二接地焊盘，所述原边线圈的匝数大于所述副边线圈的匝数；所述输入焊盘通过导电体与所述输入电容的一端连接，所述输入电容的一端还与所述原边线圈的同名端连接，所述第一接地焊盘通过导电体与所述输入电容的另一端连接，所述输入电容的另一端还通过所述第一开关管连接至所述原边线圈的异名端；所述输出焊盘通过导电体连接所述输出电容的一端，所述输出电容的一端还与所述第一二极管的阴极连接，所述第一二极管的阳极连接所述副边线圈的异名端，所述第二接地焊盘通过导电体与所述输出电容的另一端连接，所述输出电容的另一端还与所述副边线圈的同名端连接。所述第一开关管为NMOS管，所述NMOS管的漏极连接所述原边线圈的异名端，所述NMOS管的源极连接所述输入电容的另一端，所述NMOS管的栅极接入PWM信号。在其他实施例中，第一开关管还可以是三极管、IGBT等其他开关元件。

具体地，隔离式DC-DC转换器模块可以实现flyback型(反激型)DC-DC转换，并由底部输入焊盘、底部输出焊盘或底部接地焊盘中的至少一个与顶部焊盘区域连接从而形成flyback型电路布局。图2是输入端VIN连接有输入电压源的基于陶瓷平面变压器的隔离式flyback型DC-DC转换器模块的电路图。flyback型DC-DC转换器由包含开关器件Q和二极管D的电路、耦合式变压器(原边线圈N1、副边线圈N2)，输入端的输入滤波电容Cin、输出端的输出滤波电容Cout构成。图1中，陶瓷基板10的底部设置了底部焊盘1、2、3、4，在其顶部设置焊盘区域，在其内部构成了连接底部焊盘和顶部焊盘的耦合式变压器原边线圈N1、副边线圈N2，以及导电体L1、L2、L3、L4。导电体L1、L2、L3、L4由通孔构成，其在图3中等效电感L1、L2、L3、L4。基于陶瓷平面变压器的隔离式flyback型DC-DC转换器模块由内部构成有耦合式变压器(原边线圈N1、副边线圈N2)的陶瓷基板(10)作为载板，在其顶部输入端搭载输入滤波电容Cin、输出端搭载输出滤波电容Cout，以及包含开关元件Q和二极管D的电路。上述DC-DC转换器模块的输入端连接输入电压源。在图1中，输入端子VIN对应底部端子1，输出端子VOUT对应底部端子3，接地端子对应底部端子2和4。开关元件11包含第一开关管Q和整流二极管D。基于陶瓷平面变压器的隔离式flyback型DC-DC转换器模块主要的功率源就是第一开关管Q开通的时候将输入端的能量储存在耦合变压器里面，对于副边来说由于D的负向电压，所以D是阻断的。然后当第一开关管Q关断的时候，能量通过副边N2传到副边去，迫使它D导通，副边会直接输出一个电压到输出电容上。通过本实施例，实现了隔离式flyback型DC-DC转换器模块，具有小型化、模块化、高可靠性、批量生产低成本等优点。

在其中一实施例中，参照图3和图5，所述隔离式DC-DC转换电路拓扑为升压型，所述开关元件包括第一开关管Q和第一二极管D，所述接地焊盘的数量为两个，分别为第一接地焊盘和第二接地焊盘，所述原边线圈的匝数小于所述副边线圈的匝数；所述输入焊盘通过导电体与所述输入电容的一端连接，所述输入电容的一端还与所述原边线圈的同名端连接，所述第一接地焊盘通过导电体与所述输入电容的另一端连接，所述输入电容的另一端还通过所述第一开关管连接至所述原边线圈的异名端；所述输出焊盘通过导电体连接所述输出电容的一端，所述输出电容的一端还与所述第一二极管的阴极连接，所述第一二极管的阳极连接所述副边线圈的异名端，所述第二接地焊盘通过导电体与所述输出电容的另一端连接，所述输出电容的另一端还与所述副边线圈的同名端连接。所述第一开关管为NMOS管，所述NMOS管的漏极连接所述原边线圈的异名端，所述NMOS管的源极连接所述输入电容的另一端，所述NMOS管的栅极接入PWM信号。在其他实施例中，第一开关管还可以是三极管、IGBT等其他开关元件。

具体地，所述隔离式DC-DC转换器模块可以实现boost型DC-DC转换，并由底部输入焊盘、底部输出焊盘或底部接地焊盘中的至少一个与顶部焊盘区域连接从而形成boost型电路布局。图4是输入端VIN连接有输入电压源的基于陶瓷平面变压器的隔离式boost型DC-DC转换器模块的电路图。boost型DC-DC转换器由包含开关器件Q和二极管D的电路、耦合式变压器(原边线圈N1、副边线圈N2，N1<N2)，输入端的输入滤波电容Cin、输出端的输出滤波电容Cout构成。图1中，陶瓷基板10的底部设置了底部端子1、2、3、4，在其顶部设置顶部电极(对其图案未具体图示)，在其内部构成了连接底部和顶部的耦合式变压器原边线圈N1、副边线圈N2，以及导电体L1、L2、L3、L4。导电体L1、L2、L3、L4由通孔构成，其在图5中等效电感L1、L2、L3、L4。基于陶瓷平面变压器的隔离式boost型DC-DC转换器模块由内部构成有耦合式变压器(原边线圈N1、副边线圈N2，且N1<N2)的陶瓷基板(10)作为载板，在其顶部输入端搭载输入滤波电容Cin、输出端搭载输出滤波电容Cout，以及包含开关元件Q和二极管D的电路。上述DC-DC转换器模块的输入端连接输入电压源。在图1中，输入端子VIN对应底部端子1，输出端子VOUT对应底部端子3，接地端子对应底部端子2和4。开关元件包含第一开关管Q和整流二极管D。通过本实施例，实现了隔离式boost型DC-DC转换器模块，具有小型化、模块化、高可靠性、批量生产低成本等优点。

在其中一实施例中，参照图6，所述隔离式DC-DC转换电路拓扑为降压型，所述开关元件包括第一开关管Q1、第二开关管Q2和第一二极管D，所述接地焊盘的数量为三个，分别为第一接地焊盘和第二接地焊盘以及第三接地焊盘，所述输出电容的数量为两个，分别为第一输出电容和第二输出电容；所述输出焊盘的数量为两个，分别为第一输出焊盘和第二输出焊盘；所述输入焊盘通过导电体与所述输入电容的一端连接，所述输入电容的一端还通过所述第一开关管与所述原边线圈的同名端连接，所述第一接地焊盘通过导电体与所述输入电容的另一端连接，所述输入电容的另一端还通过所述第二开关管连接至所述原边线圈的同名端，所述第一输出焊盘通过导电体连接所述原边线圈的异名端，所述第二接地焊盘通过导电体连接所述第一输出电容的一端，所述第一输出电容的另一端与所述原边线圈的异名端连接；所述第二输出焊盘通过导电体连接所述第二输出电容的一端，所述第二输出电容的一端还与所述第一二极管的阴极连接，所述第一二极管的阳极连接所述副边线圈的异名端，所述第三接地焊盘通过导电体连接所述第二输出电容的另一端，所述第二输出电容的另一端还与所述副边线圈的同名端连接。所述第一开关管和所述第二开关为三极管、MOS管、IGBT中的任一种。

具体地，所述隔离式DC-DC转换器模块可以实现flybuck型DC-DC转换，并由底部输入焊盘、底部输出焊盘或底部接地焊盘中的至少一个与顶部焊盘区域连接从而形成flybuck型电路布局。图6是输入端VIN连接有输入电压源的基于陶瓷平面变压器的隔离式flybuck型DC-DC转换器模块的电路图。flybuck型DC-DC转换器模块由包含开关器件Q1、Q2和二极管D的电路、耦合式变压器(原边线圈N1、副边线圈N2)，输入端的输入滤波电容Cin、输出端的输出滤波电容Cout(包含Cout1和Cout2)构成。陶瓷基板10的底部设置了底部端子1(输入焊盘)、2(第一接地焊盘)、3(第一输出焊盘)、4(第二接地焊盘)、5(第二输出焊盘)、6(第三接地焊盘)，在其顶部设置顶部电极(对其图案未具体图示)，在其内部构成了连接底部和顶部的耦合式变压器原边线圈N1、副边线圈N2，以及导电体L1、L2、L3、L4、L5、L6(L5、L6图中未示出)。导电体L1、L2、L3、L4、L5、L6由通孔构成，等效电感L1、L2、L3、L4、L5、L6。基于陶瓷平面变压器的隔离式buck型DC-DC转换器模块由内部构成有耦合式变压器(原边线圈N1、副边线圈N2)的陶瓷基板(10)作为载板，在其顶部输入端搭载输入滤波电容Cin、输出端搭载输出滤波电容Cout1和Cout2，以及包含开关元件Q1、Q2和二极管D的电路。上述DC-DC转换器模块的输入端连接输入电压源。通过本实施例，实现了隔离式boost型DC-DC转换器模块，具有小型化、模块化、高可靠性、批量生产低成本等优点。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于陶瓷平面变压器的隔离式DC-DC转换器模块，其特征在于，包括：

陶瓷基板，包括多层陶瓷层，至少一层所述陶瓷层印制有原边线圈，至少一层所述陶瓷层印制有副边线圈，多层所述陶瓷层层叠以使所述原边线圈和所述副边线圈耦合形成耦合式变压器；所述陶瓷基板具有彼此相背的第一表面和第二表面，所述原边线圈和所述副边线圈的连接端均连接至所述第一表面；

焊盘区域，形成于所述第一表面，所述焊盘区域电连接所述原边线圈和所述副边线圈的连接端；

隔离式DC-DC转换电路拓扑，包括：所述原边线圈和所述副边线圈，以及开关元件、输入电容、输出电容、驱动器件，所述开关元件、所述输入电容、所述输出电容、所述驱动器件均设于所述焊盘区域；

输入焊盘、输出焊盘和接地焊盘，均设于所述第二表面；

导电体，设置于所述陶瓷基板的内部；

其中，第二表面上的所述输入焊盘、所述输出焊盘、所述接地焊盘中的至少任一个通过所述导电体与所述第一表面上的所述焊盘区域连接以实现所述隔离式DC-DC转换电路拓扑的电路布局。

2.根据权利要求1所述的隔离式DC-DC转换器模块，其特征在于，所述隔离式DC-DC转换电路拓扑为反激型，所述开关元件包括第一开关管和第一二极管，所述接地焊盘的数量为两个，分别为第一接地焊盘和第二接地焊盘，所述原边线圈的匝数大于所述副边线圈的匝数；

所述输入焊盘通过导电体与所述输入电容的一端连接，所述输入电容的一端还与所述原边线圈的同名端连接，所述第一接地焊盘通过导电体与所述输入电容的另一端连接，所述输入电容的另一端还通过所述第一开关管连接至所述原边线圈的异名端；

所述输出焊盘通过导电体连接所述输出电容的一端，所述输出电容的一端还与所述第一二极管的阴极连接，所述第一二极管的阳极连接所述副边线圈的异名端，所述第二接地焊盘通过导电体与所述输出电容的另一端连接，所述输出电容的另一端还与所述副边线圈的同名端连接。

3.根据权利要求1所述的隔离式DC-DC转换器模块，其特征在于，所述隔离式DC-DC转换电路拓扑为升压型，所述开关元件包括第一开关管和第一二极管，所述接地焊盘的数量为两个，分别为第一接地焊盘和第二接地焊盘，所述原边线圈的匝数小于所述副边线圈的匝数；

所述输入焊盘通过导电体与所述输入电容的一端连接，所述输入电容的一端还与所述原边线圈的同名端连接，所述第一接地焊盘通过导电体与所述输入电容的另一端连接，所述输入电容的另一端还通过所述第一开关管连接至所述原边线圈的异名端；

所述输出焊盘通过导电体连接所述输出电容的一端，所述输出电容的一端还与所述第一二极管的阴极连接，所述第一二极管的阳极连接所述副边线圈的异名端，所述第二接地焊盘通过导电体与所述输出电容的另一端连接，所述输出电容的另一端还与所述副边线圈的同名端连接。

4.根据权利要求1所述的隔离式DC-DC转换器模块，其特征在于，所述隔离式DC-DC转换电路拓扑为降压型，所述开关元件包括第一开关管、第二开关管和第一二极管，所述接地焊盘的数量为三个，分别为第一接地焊盘和第二接地焊盘以及第三接地焊盘，所述输出电容的数量为两个，分别为第一输出电容和第二输出电容；所述输出焊盘的数量为两个，分别为第一输出焊盘和第二输出焊盘，所述原边线圈的匝数大于所述副边线圈的匝数；

所述输入焊盘通过导电体与所述输入电容的一端连接，所述输入电容的一端还通过所述第一开关管与所述原边线圈的同名端连接，所述第一接地焊盘通过导电体与所述输入电容的另一端连接，所述输入电容的另一端还通过所述第二开关管连接至所述原边线圈的同名端，所述第一输出焊盘通过导电体连接所述原边线圈的异名端，所述第二接地焊盘通过导电体连接所述第一输出电容的一端，所述第一输出电容的另一端与所述原边线圈的异名端连接；

所述第二输出焊盘通过导电体连接所述第二输出电容的一端，所述第二输出电容的一端还与所述第一二极管的阴极连接，所述第一二极管的阳极连接所述副边线圈的异名端，所述第三接地焊盘通过导电体连接所述第二输出电容的另一端，所述第二输出电容的另一端还与所述副边线圈的同名端连接。

5.根据权利要求4所述的隔离式DC-DC转换器模块，其特征在于，所述第一开关管和所述第二开关管为三极管、MOS管、IGBT中的任一种。

6.根据权利要求2-4任一项所述的隔离式DC-DC转换器模块，其特征在于，所述导电体包括通孔和导电性物质，所述通孔贯穿所述第一表面和所述第二表面，所述导电性物质填充于所述通孔内。

7.根据权利要求6所述的隔离式DC-DC转换器模块，其特征在于，所述导电体等效为电感元件。

8.根据权利要求1所述的隔离式DC-DC转换器模块，其特征在于，印制有所述原边线圈的陶瓷层与印制有所述副边线圈的陶瓷层交替层叠。

9.根据权利要求1所述的隔离式DC-DC转换器模块，其特征在于，印制有所述原边线圈的陶瓷层连续层叠形成第一折叠层，印制有所述副边线圈的陶瓷层连续层叠形成第二折叠层，所述第一折叠层与所述第二折叠层交替层叠。

10.根据权利要求1所述的隔离式DC-DC转换器模块，其特征在于，印制有所述原边线圈的陶瓷层的数量大于或小于或等于印制有所述副边线圈的陶瓷层的数量。

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