專(zhuān)利名稱(chēng)：一種超小型dc－dc模塊電源及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超小型DC-DC模塊電源，另外還涉及該種超小型DC-DC模塊電源制作方法。
背景技術(shù)：
模塊電源廣泛用于工控機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)總線、儀器儀表、接入設(shè)備、通訊設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備以及汽車(chē)電子、航空航天等。由于采用模塊組建電源系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)周期短、可靠性高、系統(tǒng)升級(jí)容易等特點(diǎn)，模塊電源的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。尤其近幾年由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展和分布式供電系統(tǒng)的不斷推廣，模塊電源的增幅已經(jīng)超出了一次電源。但伴隨著產(chǎn)品的小型化、便攜式發(fā)展，要求模塊電源的體積更小、效率更高。目前常用微功率DC-DC模塊電源有表面貼裝(SMT)、單列直插式(SIP)或雙列直插式(DIP)，內(nèi)部電路采用Royar電路(如圖1)。電路原理如下接入電壓時(shí)，經(jīng)電阻Rb分壓后，由電阻R1、R2為晶體管TR1，TR2提供正向偏壓，由變壓器T利用磁芯的飽和特性形成自振蕩頻率和驅(qū)動(dòng)功能，能量再經(jīng)過(guò)變壓器T上繞組p3傳遞至輸出端，經(jīng)二極管D2整流輸出，完成電壓的轉(zhuǎn)換。自動(dòng)振蕩頻率由變壓器T的鐵芯特性和三極管開(kāi)關(guān)基—射極間的電壓決定。這種電路的主要優(yōu)點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所需元件較少。
根據(jù)電路原理，在此電路中對(duì)變壓器的應(yīng)用是要求變壓器在不飽和狀態(tài)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，同時(shí)又利用變壓器的飽和特性形成振蕩，一物兩用，增加了磁芯的物理?yè)p耗，降低了變壓器的使用效率。且由于兩種狀態(tài)無(wú)法兼顧，很難通過(guò)功能匹配來(lái)實(shí)現(xiàn)電路優(yōu)化，達(dá)到提高轉(zhuǎn)換功率，縮小產(chǎn)品體積的目的，造成現(xiàn)有DC-DC模塊電源體積偏大，通常在19.6*6.0*10.0mm以上。另由于此電路用同一磁芯做兩個(gè)變壓器使用，當(dāng)輸入輸出電壓高時(shí)，繞線圈數(shù)多，小磁芯在工藝上滿足不了，所以現(xiàn)有表面貼裝(SMT)封裝的模塊電源功率只能實(shí)現(xiàn)功率在1W及1W以下，轉(zhuǎn)換電壓在輸入電壓為12VDC、輸出電壓為15VDC及此電壓范圍以下的產(chǎn)品，功率要求在2W及2W以上的產(chǎn)品只能選用單列直插式(SIP)或雙列直插式(DIP)等體積更大的模塊電源產(chǎn)品。而且這種插裝式產(chǎn)品在加工時(shí)，需人手工進(jìn)行插端子，因各人工的操作習(xí)慣不同，熟練度不同，對(duì)產(chǎn)品的認(rèn)識(shí)程度不同，插裝的產(chǎn)品也會(huì)有細(xì)微的差異。這一人為因素?zé)o形中影響著產(chǎn)品的品質(zhì)穩(wěn)定性，最為重要的是增加了產(chǎn)品的加工工序，降低了產(chǎn)品的加工效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小巧，加工方便的超小型DC-DC模塊電源，可實(shí)現(xiàn)功率達(dá)2W，且轉(zhuǎn)換電壓可做到輸入電壓為24VDC、輸出電壓為24VDC。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供該模塊電源的制作方法。
本發(fā)明可通過(guò)以下的技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)該超小型DC-DC模塊電源包括封裝體和引線框架，其特征在于位于封裝體中的電源電路為由振蕩變壓器、功率輸出變壓器和一對(duì)推挽晶體管組成的井森(Jensen)電路，井森電路中的振蕩變壓器和功率輸出變壓器采用由環(huán)形磁芯繞制的環(huán)形變壓器，外體封裝成形為具有雙排引腳的表面貼裝式(SMD)DC-DC模塊電源產(chǎn)品。
采用井森(Jensen)電路作為電源電路，其工作原理是接入電壓時(shí)，由振蕩變壓器T2利用磁芯的飽和特性形成自振蕩頻率，驅(qū)動(dòng)晶體管的交替導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)電壓的轉(zhuǎn)換功能。而由功率輸出變壓器T1將能量由輸入端傳至輸出端，實(shí)現(xiàn)能量的變換，并保證輸入與輸出無(wú)直接接觸，實(shí)現(xiàn)電路的隔離。自激振蕩頻率由變壓器T2的鐵芯特性和三極管開(kāi)關(guān)基-射極間的電壓決定；變壓器T1工作在不飽和狀態(tài)，從而最佳地變換能量，傳遞至輸出端。根據(jù)上述工作原理，通過(guò)對(duì)電路中電子元器件的性能參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化匹配，可方便地實(shí)現(xiàn)電路工作性能的優(yōu)化，達(dá)到提高轉(zhuǎn)換功率，縮小產(chǎn)品的體積的目的。
對(duì)井森(Jensen)電路還可以作一些改進(jìn)，進(jìn)一步提高產(chǎn)品的性能，在井森(Jensen)電路的輸入端連接有軟啟動(dòng)電路，改善產(chǎn)品的啟動(dòng)性能。在井森(Jensen)電路的輸出端連接有穩(wěn)壓輸出回路，改善產(chǎn)品的輸出性能。
制作上述超小型DC-DC模塊電源的方法為采用井森(Jensen)電路作為電源電路，在引線框架中的每個(gè)框架單元上按此電路將電子元器件貼到相應(yīng)的焊盤(pán)位置，將兩個(gè)環(huán)形變壓器上各繞組的輸入輸出端焊接到框架單元中相應(yīng)的端子上，變壓器的環(huán)形磁芯疊放在貼好元件的框架單元上；整個(gè)引線框架組裝完畢后，通過(guò)塑封成形，最后將引線框架上連成一體的產(chǎn)品進(jìn)行切腳分離，制成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的具有雙排引腳的表面貼裝型DC-DC模塊電源產(chǎn)品。由于采用表面貼裝(SMT)工藝，可實(shí)現(xiàn)機(jī)械化生產(chǎn)，減少了人為因素的影響，更重要的是大大提高生產(chǎn)效率，并更好的保證產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定性。
經(jīng)對(duì)樣品的性能測(cè)試表明本發(fā)明具有以下的主要優(yōu)點(diǎn)(1)可以實(shí)現(xiàn)輸入電壓為24VDC、輸出電壓為24VDC的電壓轉(zhuǎn)換，功率可達(dá)2W的表面貼裝(SMT)封裝的模塊電源。(2)本發(fā)明的產(chǎn)品體積可以做到15.24*7.5*6.0mm及以下，比目前市面的產(chǎn)品小近一倍，能更好的滿足小空間布板的需要，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的小型化及高集成度；(3)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化生產(chǎn)，大大提高生產(chǎn)效率，同時(shí)更好的保證了產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定性；(4)產(chǎn)品的性能好、效率高；(5)電路簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。


圖1為現(xiàn)有模塊電源采用的Royar電源電路；圖2為在井森(Jensen)電路基礎(chǔ)上具有軟啟動(dòng)的定壓系列產(chǎn)品電路原理圖；圖3為在井森(Jensen)電路基礎(chǔ)上具有軟啟動(dòng)和穩(wěn)壓輸出的穩(wěn)壓系列產(chǎn)品電路原理圖；圖4為本發(fā)明模塊電源半剖結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖2～3所示，模塊電源電路是由振蕩變壓器、功率輸出變壓器和一對(duì)推挽晶體管組成的井森(Jensen)電路，井森(Jensen)電路中的振蕩變壓器和功率輸出變壓器采用由環(huán)形磁芯繞制的環(huán)形變壓器，并在電路的輸入端連接有由電阻R1和電容C1組成的軟啟動(dòng)電路，輸出為雙路非穩(wěn)壓輸出。制做時(shí)，首先按此電路將電子元器件3貼到引線框架上每個(gè)框架單元5中相應(yīng)的焊盤(pán)位置，再將環(huán)形變壓器2上各繞組的輸入輸出端焊接到框架單元中相應(yīng)的端子上，變壓器的環(huán)形磁芯疊放在貼好元件的引線框架上。整個(gè)引線框架組裝好后，通過(guò)機(jī)械設(shè)備完成注塑過(guò)程，用注塑料4塑封成形，并將引線框架上的產(chǎn)品進(jìn)行切腳分離，制成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的具有雙排引腳的表面貼裝型DC-DC模塊電源產(chǎn)品。
通過(guò)對(duì)電路元器件之間的參數(shù)以及對(duì)兩個(gè)環(huán)形變壓器繞制參數(shù)、繞制組數(shù)的不同選擇，采用本發(fā)明可以制作出的不同封裝引腳的產(chǎn)品。
定壓系列產(chǎn)品列舉如下定電壓輸入單路非穩(wěn)壓輸出的表面貼裝(SMD)型DC-DC模塊電源產(chǎn)品。該產(chǎn)品能實(shí)現(xiàn)輸入電壓為3.3、5、9、12、15、24，輸出電壓為5、9、12、15，輸入電壓變化率≤10％、隔離電壓≤1000VDC、線性電壓調(diào)節(jié)率≤1.2％(輸入電壓變化率≤1％)、負(fù)載調(diào)節(jié)率≤15％(從10％的負(fù)載到100％的負(fù)載)。
定電壓輸入獨(dú)立雙路非穩(wěn)壓輸出的表面貼裝(SMD)型DC-DC模塊電源產(chǎn)品。該產(chǎn)品能實(shí)現(xiàn)輸入電壓為3.3、5、9、12、15、24，輸出電壓為5、9、12、15，輸入電壓變化率≤10％、隔離電壓≤1000VDC、線性電壓調(diào)節(jié)率≤1.2％(輸入電壓變化率≤1％)、負(fù)載調(diào)節(jié)率≤15％(從10％的負(fù)載到100％的負(fù)載)。
定電壓輸入3000VDC隔離單路非穩(wěn)壓輸出的表面貼裝(SMD)型DC-DC模塊電源產(chǎn)品。該產(chǎn)品能實(shí)現(xiàn)輸入電壓為3.3、5、9、12、15、24，輸出電壓為5、9、12、15，輸入電壓變化率≤10％、隔離電壓≤3000VDC、線性電壓調(diào)節(jié)率≤1.2％(輸入電壓變化率≤1％)、負(fù)載調(diào)節(jié)率≤15％(從10％的負(fù)載到100％的負(fù)載)、輸出路數(shù)為1路、封裝方式為表面貼裝(SMD)的DC-DC模塊電源產(chǎn)品。
定電壓輸入3000VDC隔離雙路非穩(wěn)壓輸出的表面貼裝(SMD)型DC-DC模塊電源產(chǎn)品。該產(chǎn)品是指實(shí)現(xiàn)輸入電壓為3.3、5、9、12、15、24，輸出電壓為5、9、12、15，輸入電壓變化率≤10％、隔離電壓≤3000VDC、線性電壓調(diào)節(jié)率≤1.2％(輸入電壓變化率≤1％)、負(fù)載調(diào)節(jié)率≤15％(從10％的負(fù)載到100％的負(fù)載)。
定電壓輸入兩路非穩(wěn)壓輸出的表面貼裝(SMD)型DC-DC模塊電源產(chǎn)品。該產(chǎn)品能實(shí)現(xiàn)輸入電壓為3.3、5、9、12、15、24，輸出電壓為5、9、12、15，輸入電壓變化率≤10％、隔離電壓≤1000VDC、線性電壓調(diào)節(jié)率≤1.2％(輸入電壓變化率≤1％)、負(fù)載調(diào)節(jié)率≤15％(從10％的負(fù)載到100％的負(fù)載)。
另外在如圖3的電路的功率輸出變壓器后級(jí)連接一個(gè)穩(wěn)壓輸出器W，這樣可將上述產(chǎn)品成為穩(wěn)壓系列。
權(quán)利要求
1.一種超小型DC-DC模塊電源，包括封裝體和引線框架，其特征在于位于封裝體中的電源電路為由振蕩變壓器、功率輸出變壓器和一對(duì)推挽晶體管組成的井森(Jensen)電路，井森電路中的振蕩變壓器和功率輸出變壓器采用由環(huán)形磁芯繞制的環(huán)形變壓器，外體封裝成形為具有雙排引腳的表面貼裝式(SMD)DC-DC模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超小型DC-DC模塊電源，其特征在于所述井森(Jensen)電路的輸入端連接有軟啟動(dòng)電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超小型DC-DC模塊電源，其特征在于所述井森(Jensen)電路的輸出端連接有穩(wěn)壓輸出回路。
4.制作上述超小型DC-DC模塊電源的方法，其特征在于采用井森(Jensen)電路作為電源電路，在引線框架中的每個(gè)框架單元上按此電路將電子元器件貼到相應(yīng)的焊盤(pán)位置，將兩個(gè)環(huán)形變壓器上各繞組的輸入輸出端焊接到框架單元中相應(yīng)的端子上，變壓器的環(huán)形磁芯疊放在貼好元件的框架單元上；整個(gè)引線框架組裝完畢后，通過(guò)塑封成形，最后將引線框架上連成一體的產(chǎn)品進(jìn)行切腳分離，制成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的具有雙排引腳的表面貼裝型DC-DC模塊電源產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種超小型DC－DC模塊電源及制作方法，包括封裝體和引線框架，位于封裝體中的電源電路為由振蕩變壓器、功率輸出變壓器和一對(duì)推挽晶體管組成的井森(Jensen)電路，井森電路中的振蕩變壓器和功率輸出變壓器采用由環(huán)形磁芯繞制的環(huán)形變壓器，外體封裝成形為具有雙排引腳的表面貼裝式(SMD)DC－DC模塊電源產(chǎn)品。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小巧，加工方便，可實(shí)現(xiàn)功率達(dá)2W，且轉(zhuǎn)換電壓可做到輸入電壓為24VDC、輸出電壓為24VDC。
文檔編號(hào)H02M3/04GK1688089SQ20051003371
公開(kāi)日2005年10月26日 申請(qǐng)日期2005年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月24日
發(fā)明者尹向陽(yáng) 申請(qǐng)人:廣州金升陽(yáng)科技有限公司