CN220606160U - 一种多层电路板 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供的一种多层电路板，包括顶层PCB基板、底层PCB基板和中间层PCB基板组，底层PCB基板、各中间层PCB基板、顶层PCB基板按照从下至上的顺序上下堆叠成为一体；各PCB基板具有第一区域、第二区域和第三区域，各PCB基板上下堆叠后对应的区域重叠；各PCB基板的第一区域设置有第一通孔，各PCB基板上下堆叠后第一通孔重叠；各中间层PCB基板的第二区域设置有绕组；顶层PCB基板的第三区域的上表面和/或底层PCB基板的第三区域的下表面设置有电源电路；且电源电路与绕组电连接。解决现有变压器和电源电路结合使用时尺寸大、效率低、能耗大的技术问题。生产成本低，产品性价比高。

Description

一种多层电路板

技术领域

本实用新型涉及电路板领域，尤其涉及一种多层电路板。

背景技术

现有的变压器、电源电路分立设置在不同的电路板上，当电源电路需要结合变压器使用时，需要将变压器所在的电路板与电源电路所在的电路板进行板与板之间的组装和电连接，最后成品尺寸大、效率低、能耗大，且非常不适用于尺寸小或薄型的电子设备中。

实用新型内容

本实用新型实施例提供的一种多层电路板，解决现有变压器和电源电路结合使用时尺寸大、效率低、能耗大的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种多层电路板，包括顶层PCB基板、底层PCB基板和中间层PCB基板组，所述中间层PCB基板组包括至少一个中间层PCB基板，且所述底层PCB基板、各个所述中间层PCB基板、所述顶层PCB基板按照从下至上的顺序上下堆叠成为一体；

各个PCB基板具有第一区域、第二区域和第三区域，各个PCB基板上下堆叠后对应的区域重叠；

各个PCB基板的所述第一区域设置有第一通孔，各个PCB基板上下堆叠后第一通孔重叠；所述第一通孔用于安装上磁芯的芯柱和下磁芯的芯柱；

各个中间层PCB基板的所述第二区域设置有绕组，所述绕组围绕其上的第一通孔，所述中间层PCB基板组上的绕组包括N个原边绕组、M个副边绕组和P个辅助边绕组，N、M为大于或等于1的整数，P为等于0或大于0的整数，且全部或部分原边绕组串联和/或并联连接，全部或部分副边绕组串联和/或并联连接，全部或部分辅助边绕组串联和/或并联连接；

所述顶层PCB基板的所述第三区域的上表面和/或所述底层PCB基板的所述第三区域的下表面设置有电源电路；且所述电源电路与所述绕组电连接。

进一步的，全部或部分所述中间层PCB基板的所述第二区域上除所述绕组之外的区域和/或所述第三区域设置有第二通孔，所述第二通孔中设置有第一电连接件，所述第一电连接件用于绕组间电连接。

进一步的，全部或部分PCB基板的所述第三区域上设置有第三通孔或第一通槽，所述第三通孔或第一通槽中设置有第二电连接件，所述第二电连接件用于电源电路与绕组电连接和/或电源电路内部电连接。

进一步的，各个PCB基板还具有两个对称设置的第四区域，各个PCB基板上下堆叠后对应的第四区域重叠；和/或各个PCB基板还具有至少一个第五区域，各个PCB基板上下堆叠后对应的第五区域重叠。

进一步的，各个PCB基板的所述第四区域设置有第四通孔或第二通槽，各个PCB基板上下堆叠后对应的第四通孔或对应的第二通槽重叠，所述第四通孔、第二通槽用于安装上磁芯和下磁芯的辅助部。

进一步的，各个PCB基板的所述第五区域设置有第五通孔或第三通槽，各个PCB基板上下堆叠后对应的第五通孔或对应的第三通槽重叠，所述第五通孔、第三通槽用于安装电源电路中的元器件。

进一步的，所述第一区域位于各个PCB基板的中间，所述第二区域为围绕所述第一区域的环形，所述第四区域对称设置在所述第二区域的外环两侧，且与所述第二区域的外环形状相适配，所述第五区域设置在各个PCB基板的边缘，所述第三区域设置在所述第四区域与所述第五区域之间。

进一步的，所述电源电路包括电源输入电路、主控电路、第一开关元件电路和电源输出电路，其中，

所述电源输入电路的输入端连接外部电源信号，所述电源输入电路的输出端连接所述主控电路的第一输入端和所述原边绕组的输入端；所述电源输入电路用于对所述外部电源信号进行处理后，得到第一直流电源信号；

所述主控电路的第一输出端通过所述第一开关元件电路与所述原边绕组的输出端相连；所述主控电路根据其各输入端接收的信号生成开关控制信号，通过所述开关控制信号控制所述第一开关元件电路的导通或断开；

所述电源输出电路与所述副边绕组相连，用于对所述副边绕组输出的第二直流电源信号进行处理后，得到直流供给信号，向外接负载供电。

进一步的，所述电源电路还包括输出反馈电路，其中，

所述输出反馈电路的输入端与所述副边绕组相连，所述输出反馈电路的输出端与所述主控电路的第二输入端相连，所述输出反馈电路用于根据所述副边绕组输出的第二直流电源信号生成反馈信号，传输给所述主控电路的第二输入端。

进一步的，所述电源电路还包括辅助电路，其中，所述辅助电路的输入端与所述辅助边绕组相连，所述辅助电路的输出端与所述主控电路的第三输入端相连。

有益效果

本实用新型实施例提供的一种多层电路板，在同一个多层电路板上设置变压器的绕组、安装变压器的磁芯单元，以及设置电源电路，实现了对变压器和电源电路的集成，成品尺寸小、薄、效率高、能耗小，且适用于尺寸小或薄型的电子设备中。生产成本低，产品性价比高。

本实用新型其他特征和相应的有益效果在说明书的后面部分进行阐述说明，且应当理解，至少部分有益效果从本实用新型说明书中的记载变的显而易见。

附图说明

图1为本实用新型实施例二提供的多层电路板的示意图；

图2为本实用新型实施例二提供的电源集成模块的示意图；

图3为本实用新型实施例二提供的磁芯单元的示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型实施例作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例一：

下面对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。本实施例提供了一种多层电路板，主要包括顶层PCB基板、底层PCB基板和中间层PCB基板组，中间层PCB基板组包括至少一个中间层PCB基板，且底层PCB基板、各个中间层PCB基板、顶层PCB基板按照从下至上的顺序上下堆叠成为一体；

各个PCB基板具有第一区域、第二区域和第三区域，各个PCB基板上下堆叠后对应的区域重叠；

各个PCB基板的第一区域设置有第一通孔，各个PCB基板上下堆叠后第一通孔重叠；第一通孔用于安装上磁芯的芯柱和下磁芯的芯柱；

各个中间层PCB基板的第二区域设置有绕组，绕组围绕其上的第一通孔，中间层PCB基板组上的绕组包括N个原边绕组、M个副边绕组和P个辅助边绕组，N、M为大于或等于1的整数，P为等于0或大于0的整数，且全部或部分原边绕组串联和/或并联连接，全部或部分副边绕组串联和/或并联连接，全部或部分辅助边绕组串联和/或并联连接；

顶层PCB基板的第三区域的上表面和/或底层PCB基板的第三区域的下表面设置有电源电路；且所述电源电路与所述绕组电连接。

其中，底层PCB基板、各个中间层PCB基板、顶层PCB基板按照从下至上的顺序上下堆叠成为一体之后，顶层PCB基板、底层PCB基板上制作有电源电路的那一面朝外。

在一些实施例中，各个PCB基板为形状、尺寸相同的PCB基板。可以在各个PCB基板上人为定义第一区域、第二区域、第三区域、第四区域、第五区域，同一PCB基板上的各个区域互不重叠。

绕组主要设置于中间层PCB基板，顶层PCB基板的上表面、底层PCB基板的下表面是各个PCB基板按序上下堆叠后裸露在外面的部分，电源电路设置于顶层PCB基板的上表面和/或底层PCB基板的下表面。

第一通孔可以采用冲压的方式设置。第一通孔贯穿整个PCB基板的厚度。第一通孔主要用于安装变压器的上磁芯的芯柱和下磁芯的芯柱，磁芯的芯柱和下磁芯的芯柱在第一通孔中贴合。第一通孔的截面形状可以根据变压器的上磁芯和下磁芯的芯柱的形状而定，第一通孔的截面形状包括但不局限于圆形、方形。

各个中间层PCB基板的第二区域的绕组，包括但不局限于以下所列举的：在中间层PCB基板的上表面制作的呈环绕状的线圈，线圈可以采用铜箔线印制，线圈可以为扁平形状。绕组可以是原边绕组、副边绕组或辅助边绕组。

对于中间层PCB基板组而言，具有的绕组可以包括N个原边绕组、M个副边绕组和P个辅助边绕组，N、M为大于或等于1的整数，P为等于0或大于0的整数。

全部或部分原边绕组进行串联和/或并联连接，组成一个原边绕组单元，即原边绕组单元包括单个原边绕组，或者包括串联和/或并联连接的两个或两个以上的原边绕组；全部或部分副边绕组进行串联和/或并联连接，组成一个副边绕组单元，即副边绕组单元包括单个副边绕组，或者包括串联和/或并联连接的两个或两个以上的副边绕组；全部或部分辅助边绕组进行串联和/或并联连接，组成一个辅助边绕组单元，即辅助边绕组单元包括单个辅助边绕组，或者包括串联和/或并联连接的两个或两个以上的辅助边绕组。

原边绕组单元与副边绕组单元耦合，辅助边绕组单元可以与副边绕组单元耦合。原边绕组单元与副边绕组单元可以交替堆叠。辅助边绕组单元与副边绕组单元可以交替堆叠。原边绕组与辅助边绕组可以设在在同一个中间层PCB基板上。中间层PCB基板组上设置有至少一个原边绕组单元和至少一个副边绕组单元，辅助边绕组单元可以有，也可以无。

在一些实施例中，全部或部分中间层PCB基板的第二区域上除绕组之外的区域，和/或第三区域，设置有第二通孔，第二通孔中设置有第一电连接件，第一电连接件用于绕组间电连接，实现绕组间的串联和/或并联。比如原边绕组单元内部的各原边绕组之间的串联和/或并联，副边绕组单元内部的各副边绕组之间的串联和/或并联，辅助边绕组单元内部的各辅助边绕组之间的串联和/或并联。第一电连接件可以是金属线，或者是在第二通孔中沉铜实现。第二通孔的孔径、形状及数量依实际需要确定。

在一些实施例中，全部或部分PCB基板的第三区域上设置有第三通孔或第一通槽，第三通孔或第一通槽中设置有第二电连接件，第二电连接件用于电源电路与绕组电连接和/或电源电路内部电连接。比如，实现电源电路与原边绕组单元、副边绕组单元和/或辅助边绕组单元之间的电连接。又如实现电源电路中电源输入单元的电连接线路、主控单元的的电连接线路、第一开关元件的电连接线路、电源输出单元的电连接线路之间的电连接。第二电连接件可以是金属线，或者是在第三通孔、第一通槽中沉铜实现。第三通孔、第一通槽的孔径、形状及数量依实际需要确定。

在一些实施例中，各个PCB基板还具有两个对称设置的第四区域，各个PCB基板上下堆叠后对应的第四区域重叠；和/或各个PCB基板还具有至少一个第五区域，各个PCB基板上下堆叠后对应的第五区域重叠。第四区域主要用于安装磁芯单元。第五区域主要用于安装电源电路中的元器件。

在一些实施例中，各个PCB基板的第四区域设置有第四通孔或第二通槽，各个PCB基板上下堆叠后对应的第四通孔或对应的第二通槽重叠，第四通孔、第二通槽用于安装上磁芯和下磁芯的辅助部。方便磁芯单元的固定安装，同时提高磁芯单元与绕组之间的电磁感应效率。

在一些实施例中，各个PCB基板的第五区域设置有第五通孔或第三通槽，各个PCB基板上下堆叠后对应的第五通孔或对应的第三通槽重叠，第五通孔、第三通槽用于安装电源电路中的元器件。元器件包括但不局限于芯片、电阻、电容等。

在一些实施例中，第一区域位于各个PCB基板的中间，第二区域为围绕第一区域的环形，第四区域对称设置在第二区域的外环两侧，且与第二区域的外环形状相适配，第五区域设置在各个PCB基板的边缘，第三区域设置在第四区域与第五区域之间。

在一些实施例中，电源电路包括电源输入电路、主控电路、第一开关元件电路和电源输出电路，其中，

电源输入电路的输入端连接外部电源信号，电源输入电路的输出端连接主控电路的第一输入端和原边绕组的输入端；电源输入电路用于对外部电源信号进行处理后，得到第一直流电源信号；

主控电路的第一输出端通过第一开关元件电路与原边绕组的输出端相连；主控电路根据其各输入端接收的信号生成开关控制信号，通过开关控制信号控制第一开关元件电路的导通或断开；

电源输出电路与副边绕组相连，用于对副边绕组输出的第二直流电源信号进行处理后，得到直流供给信号，向外接负载供电。

在一些实施例中，电源电路还包括输出反馈电路，其中，

输出反馈电路的输入端与副边绕组相连，输出反馈电路的输出端与主控电路的第二输入端相连，输出反馈电路用于根据副边绕组输出的第二直流电源信号生成反馈信号，传输给主控电路的第二输入端。

在一些实施例中，电源电路还包括辅助电路，其中，辅助电路的输入端与辅助边绕组相连，辅助电路的输出端与主控电路的第三输入端相连。辅助电路可以包括：第三电阻、第二二极管和第一滤波电路串联。辅助电路的输出端还可以通过第二电容与主控电路的第二输入端相连。

在一些实施例中，电源电路还包括缓冲电路，缓冲电路连接在原边绕组的输入端与输出端之间；缓冲电路可以包括串联的第一二极管、第一电路和第二电路，其中，第一电路包括一个第一电阻，或者包括至少两个第一电阻并联；第二电路包括至少一个第二电阻、至少一个第一电容并联。

在一些实施例中，电源输入电路可以包括过流保护电路、滤波电路、安规保护电路和/或整流电路。

本实用新型实施例还提供一种电源集成模块，主要包括本实用新型实施例提供的多层电路板，还包括磁芯单元和至少一个元器件，其中，

磁芯单元包括上磁芯和下磁芯，上磁芯、下磁芯分别包括底板、设置在底板中部的芯柱和设置在底板两侧的辅助部，上磁芯和下磁芯对应对称安装于多层电路板上，且上磁芯的芯柱、下磁芯的芯柱容纳于第一通孔内贴合；

元器件安装于顶层PCB基板的第三区域的上表面和/或底层PCB基板的第三区域的下表面的电源电路中。

在一些实施例中，磁芯单元的辅助部安装在多层电路板的第四区域的第四通孔或第二通槽中。

在一些实施例中，元器件安装在多层电路板的第五区域的第五通孔或第三通槽中。

本实用新型实施例提供的多层电路板，在同一个多层电路板上设置变压器的绕组、安装变压器的磁芯单元，以及设置电源电路，实现了对变压器和电源电路的集成，成品尺寸小、薄、效率高、能耗小，且适用于尺寸小或薄型的电子设备中。生产成本低，产品性价比高。

实施例二：

下面结合附图和实施实例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。如图1所示，为本实用新型实施例二提供的多层电路板的示意图，该多层电路板主要包括：顶层PCB基板21、底层PCB基板22和中间层PCB基板组，中间层PCB基板组包括两个中间层PCB基板23，且底层PCB基板22、各个中间层PCB基板23、顶层PCB基板21按照从下至上的顺序上下堆叠成为一体；各个PCB基板具有第一区域、第二区域B、第三区域C、第四区域和第五区域，各个PCB基板上下堆叠后对应的区域重叠；

各个PCB基板的第一区域设置有第一通孔A，各个PCB基板上下堆叠后第一通孔A重叠；第一通孔A用于安装上磁芯的芯柱和下磁芯的芯柱；

各个中间层PCB基板23的第二区域设置有绕组(图中未示出)，绕组围绕其上的第一通孔A，本实施例中，中间层PCB基板组上的绕组包括1个原边绕组、1个副边绕组和1个辅助边绕组，原边绕组与辅助边绕组设在在同一个中间层PCB基板23上，副边绕组设置在另一个中间层PCB基板23上；

顶层PCB基板21的第三区域C的上表面和底层PCB基板22的第三区域的下表面(图中未示出)设置有电源电路(图中未示出)；

各个PCB基板的第四区域对称设置第四通孔D1和第二通槽D2，各个PCB基板上下堆叠后对应的第四通孔D1、对应的第二通槽D2重叠，第四通孔D1、第二通槽D2用于安装上磁芯和下磁芯的辅助部；

各个PCB基板的第五区域设置第三通槽E，各个PCB基板上下堆叠后对应的第三通槽E重叠，第三通槽E用于安装电源电路中的元器件；

第一区域位于各个PCB基板的中间，第二区域B为围绕第一区域的环形，第四区域对称设置在第二区域B的外环两侧，且与第二区域B的外环形状相适配，第五区域设置在各个PCB基板的边缘，第三区域C设置在第四区域与第五区域之间；

各PCB基板的第三区域C上设置第三通孔C1，在第三通孔C1中设置第二电连接件(图中未示出)，部分第二电连接件用于电源电路与绕组电连接，另一部分第二电连接件用于电源电路内部电连接。

如图2所示，为本实用新型实施例二提供的电源集成模块的示意图，该电源集成模块主要包括图1所示的多层电路板，还包括：磁芯单元和多个元器件；

磁芯单元包括上磁芯和下磁芯，上磁芯和下磁芯结构相同，见图3所示，上磁芯、下磁芯分别包括底板41、设置在底板41中部的芯柱42和设置在底板41两侧的辅助部43；芯柱42为圆柱形，与图1所示的第一通孔A的形状相适配；辅助部43为横梁状；磁芯单元具有6个引脚，分别是：VCC引脚、HMOS引脚、H+引脚、AGND引脚、GND引脚、V+；该6个引脚与多层PCB电路板连接。

上磁芯和下磁芯对称安装于多层电路板上，且上磁芯、下磁芯的芯柱42容纳于第一通孔A内贴合；辅助部43容纳于第四区域的第四通孔D1和第二通槽D2；

部分元器件安装于第五区域设置第三通槽E中，部分安装于顶层PCB基板21的第三区域C的上表面和底层PCB基板22的第三区域的下表面(图中未示出)，均与电源电路连接；元器件包括：二极管31、整流桥堆32、贴片电感33、电解电容34、接口35等等。

本实用新型实施例提供的多层电路板以及电源集成模块，在同一个多层电路板上设置变压器的绕组、安装变压器的磁芯单元，以及设置电源电路，实现了对变压器和电源电路的集成，成品尺寸小、薄、效率高、能耗小，且适用于尺寸小或薄型的电子设备中。生产成本低，产品性价比高。

以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型实施例所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术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，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种多层电路板，其特征在于，包括顶层PCB基板、底层PCB基板和中间层PCB基板组，所述中间层PCB基板组包括至少一个中间层PCB基板，且所述底层PCB基板、各个所述中间层PCB基板、所述顶层PCB基板按照从下至上的顺序上下堆叠成为一体；

各个PCB基板具有第一区域、第二区域和第三区域，各个PCB基板上下堆叠后对应的区域重叠；

各个PCB基板的所述第一区域设置有第一通孔，各个PCB基板上下堆叠后第一通孔重叠；所述第一通孔用于安装上磁芯的芯柱和下磁芯的芯柱；

各个中间层PCB基板的所述第二区域设置有绕组，所述绕组围绕其上的第一通孔，所述中间层PCB基板组上的绕组包括N个原边绕组、M个副边绕组和P个辅助边绕组，N、M为大于或等于1的整数，P为等于0或大于0的整数，且全部或部分原边绕组串联和/或并联连接，全部或部分副边绕组串联和/或并联连接，全部或部分辅助边绕组串联和/或并联连接；

所述顶层PCB基板的所述第三区域的上表面和/或所述底层PCB基板的所述第三区域的下表面设置有电源电路；且所述电源电路与所述绕组电连接。

2.如权利要求1所述的多层电路板，其特征在于，全部或部分所述中间层PCB基板的所述第二区域上除所述绕组之外的区域和/或所述第三区域设置有第二通孔，所述第二通孔中设置有第一电连接件，所述第一电连接件用于绕组间电连接。

3.如权利要求1所述的多层电路板，其特征在于，全部或部分PCB基板的所述第三区域上设置有第三通孔或第一通槽，所述第三通孔或第一通槽中设置有第二电连接件，所述第二电连接件用于电源电路与绕组电连接和/或电源电路内部电连接。

4.如权利要求1所述的多层电路板，其特征在于，各个PCB基板还具有两个对称设置的第四区域，各个PCB基板上下堆叠后对应的第四区域重叠；和/或各个PCB基板还具有至少一个第五区域，各个PCB基板上下堆叠后对应的第五区域重叠。

5.如权利要求4所述的多层电路板，其特征在于，各个PCB基板的所述第四区域设置有第四通孔或第二通槽，各个PCB基板上下堆叠后对应的第四通孔或对应的第二通槽重叠，所述第四通孔、第二通槽用于安装上磁芯和下磁芯的辅助部。

6.如权利要求4所述的多层电路板，其特征在于，各个PCB基板的所述第五区域设置有第五通孔或第三通槽，各个PCB基板上下堆叠后对应的第五通孔或对应的第三通槽重叠，所述第五通孔、第三通槽用于安装电源电路中的元器件。

7.如权利要求4所述的多层电路板，其特征在于，所述第一区域位于各个PCB基板的中间，所述第二区域为围绕所述第一区域的环形，所述第四区域对称设置在所述第二区域的外环两侧，且与所述第二区域的外环形状相适配，所述第五区域设置在各个PCB基板的边缘，所述第三区域设置在所述第四区域与所述第五区域之间。

8.如权利要求1至7任一项所述的多层电路板，其特征在于，所述电源电路包括电源输入电路、主控电路、第一开关元件电路和电源输出电路，其中，

所述电源输入电路的输入端连接外部电源信号，所述电源输入电路的输出端连接所述主控电路的第一输入端和所述原边绕组的输入端；所述电源输入电路用于对所述外部电源信号进行处理后，得到第一直流电源信号；

所述主控电路的第一输出端通过所述第一开关元件电路与所述原边绕组的输出端相连；所述主控电路根据其各输入端接收的信号生成开关控制信号，通过所述开关控制信号控制所述第一开关元件电路的导通或断开；

所述电源输出电路与所述副边绕组相连，用于对所述副边绕组输出的第二直流电源信号进行处理后，得到直流供给信号，向外接负载供电。

9.如权利要求8所述的多层电路板，其特征在于，所述电源电路还包括输出反馈电路，其中，

所述输出反馈电路的输入端与所述副边绕组相连，所述输出反馈电路的输出端与所述主控电路的第二输入端相连，所述输出反馈电路用于根据所述副边绕组输出的第二直流电源信号生成反馈信号，传输给所述主控电路的第二输入端。

10.如权利要求8所述的多层电路板，其特征在于，所述电源电路还包括辅助电路，其中，所述辅助电路的输入端与所述辅助边绕组相连，所述辅助电路的输出端与所述主控电路的第三输入端相连。