电源转换器的制作方法

1.本实用新型实施例涉及电源技术领域，尤其涉及一种电源转换器。


背景技术：

2.电源转换器是一种能够转换电压的装置，电源转换器可广泛应用于各领域中，例如，在电源转换器应用于电动车中时，电源转换器可以将电动车的电瓶电压转换成电动车上的用电装置的工作电压，使电动车上的喇叭，仪表，车灯等电器能够通过电瓶供电而正常工作。
3.在电源转换器的工作过程中，其内部的电子元器件会产生大量的热量，这样会损害内部器件甚至影响内部器件的寿命，从而影响电源转换器的质量和寿命。传统的电源转换器一般通过增大电源转换器壳体，或者额外增加散热装置等方式来改善散热效果，不仅增加了制作成本，还导致电源转换器的整体占用空间变大，不利于安装。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供一种电源转换器，以提升电源转换器的散热效果，并降低成本。
5.本实用新型实施例提供了一种电源转换器，包括：印刷线路板和壳体；
6.所述印刷线路板为铝基板，所述印刷线路板上设置有转换器电路，所述转换器电路包括电源输入端、电源输出端、电压转换控制芯片以及连接所述电压转换控制芯片的外围电路；
7.所述电压转换控制芯片包括输入信号端、第一控制驱动端、第二控制驱动端、开关功能端和电压反馈端；所述外围电路包括第一滤波模块、降压变换模块、第一开关单元和第二滤波模块；所述输入信号端连接所述电源输入端，所述第一滤波模块连接于所述电源输入端和地之间；所述第一开关单元的控制端连接所述第一控制驱动端，所述第一开关单元的第一端连接所述开关功能端，所述第一开关单元的第二端接地；所述降压变换模块包括第二开关单元、电感和第一电容；所述第二开关单元的控制端连接所述第二控制驱动端，所述第二开关单元的第一端连接所述输入信号端，第二开关单元的第二端连接所述开关功能端；所述电感连接于所述开关功能端和所述第一电容的第一极之间，所述第一电容的第一极连接所述电源输出端，第二极连接所述电压反馈端；所述第二滤波模块连接于所述电源输出端和地之间；
8.所述壳体为半包围结构，所述壳体安装在所述印刷线路板的一侧。
9.可选地，还包括金属板，所述印刷线路板固定于所述金属板的一侧表面，所述金属板的另一侧表面刻设有散热结构；
10.所述壳体安装在所述金属板固定所述印刷线路板的一侧，以使所述壳体和所述金属板包围所述印刷线路板设置。
11.可选地，所述金属板为铝板，所述散热结构包括多个相互平行的条状凹槽；
12.所述条状凹槽的底部至所述金属板固定所述印刷线路板的一侧表面的厚度大于或等于1毫米，且小于或等于10毫米。
13.可选地，所述壳体为长方体壳体，所述壳体设置有开口，且所述开口的形状与所述金属板的形状适配；
14.所述金属板的至少一侧边缘上设置有固定件，所述固定件上挖设有固定槽。
15.可选地，所述电源转换器还包括接线端子、第一电源线、第二电源线和接地线；
16.所述第一电源线连接于所述接线端子和所述电源输入端之间，所述第二电源线连接与所述接线端子和所述电源输出端之间，所述接地线连接于所述接线端子和所述转换器电路之间；
17.所述壳体上设置有通孔，所述第一电源线、所述第二电源线和所述接地线均通过所述通孔引出所述壳体，以连接所述接线端子。
18.可选地，所述壳体为长方体壳体，所述壳体设置有开口，且所述开口的形状与所述印刷线路板的形状适配，所述壳体与所述印刷线路板直接安装，且所述开口的边缘与所述印刷线路板的边缘相接；
19.所述印刷线路板的至少一侧边缘上设置有固定件，所述固定件上挖设有固定槽。
20.可选地，所述第一开关单元包括第一晶体管，所述第一晶体管的栅极连接所述第一控制驱动端，所述第一晶体管的第一极连接所述开关功能端，所述第一晶体管的第二极接地；
21.所述第二开关单元包括第二晶体管，所述第二晶体管的栅极连接所述第二控制驱动端，所述第二晶体管的第一极连接所述输入信号端，所述第二晶体管的第二极连接所述开关功能端。
22.可选地，所述降压变换模块还包括第一电阻和第二电阻；
23.所述第一电阻的第一端连接于所述电感和所述第一电容的第一极之间，所述第一电阻的第二端连接所述第一电容的第二极；
24.所述第二电阻的第一端连接所述第一电阻的第二端，所述第二电阻的第二端接地。
25.可选地，所述第一滤波模块包括第二电容和第三电容，所述第二电容和所述第三电容的第一极均连接所述电源输入端，所述第二电容和所述第三电容的第二极均接地；
26.所述第二滤波模块包括第四电容，所述第四电容的第一极连接所述电源输出端，所述第四电容的第二极接地；
27.所述电压转换控制芯片还包括使能端、频率控制端、持续电流控制端和接地端；所述外围电路还包括第三电阻、第四电阻和第五电阻；所述第三电阻连接于所述电源输入端和所述使能端之间，所述第四电阻连接于所述频率控制端和地之间，所述第五电阻连接于所述持续电流控制端和地之间。
28.可选地，所述转换器电路中的至少部分晶体管、至少部分电阻和至少部分电容贴片设置在所述铝基板上。
29.本实用新型的技术方案，通过选用铝基板作为电源转换器的印刷线路板，一方面，由于铝基板材料的导热系数更高，有助于提升电源转换器工作时的散热效率，另一方面，使得电子元器件能够贴片设置在铝基板上，有助于进一步提升散热效果。在组装后的电源转
换器中，印刷线路板还可以与壳体通过接触的方式进行散热，使得本方案能够通过多种方式提升电源转换器的散热效果，有助于延长电源转换器的使用寿命。并且，本方案的结构简单，安装难度较低，无需在电源转换器的内部额外设置其他散热结构，不仅有助于降低电源转换器的成本，还有助于减小电源转换器的占用空间，有利于电源转换器的安装。
附图说明
30.图1是本实用新型实施例提供的一种印刷线路板的结构示意图；
31.图2是本实用新型实施例提供的一种壳体的结构示意图；
32.图3是本实用新型实施例提供的一种电源转换器的结构示意图；
33.图4是本实用新型实施例提供的一种转换器电路的结构示意图；
34.图5是本实用新型实施例提供的一种金属板一侧表面的结构示意图；
35.图6是本实用新型实施例提供的一种金属板另一侧表面的结构示意图；
36.图7是本实用新型实施例提供的另一种转换器电路的结构示意图。
具体实施方式
37.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
38.正如背景技术所述，电源转换器存在散热需求。然而，现有改善电源转换器的散热性能的方案不仅会增加电源转换器的制作成本，还会导致电源转换器的整体占用空间变大，不利于安装。
39.针对上述问题，本实用新型实施例提供了一种电源转换器。图1是本实用新型实施例提供的一种印刷线路板的结构示意图；图2是本实用新型实施例提供的一种壳体的结构示意图；图3是本实用新型实施例提供的一种电源转换器的结构示意图；图4是本实用新型实施例提供的一种转换器电路的结构示意图。结合图1至图4，本实用新型实施例提供的电源转换器包括：印刷线路板10和壳体30。
40.印刷线路板10为铝基板，印刷线路板10上设置有转换器电路100，转换器电路100包括电源输入端in、电源输出端out、电压转换控制芯片u1以及连接电压转换控制芯片u1的外围电路。
41.电压转换控制芯片u1包括输入信号端vin、第一控制驱动端ndri、第二控制驱动端pdri、开关功能端sw和电压反馈端fb；外围电路包括第一滤波模块110、降压变换模块120、第一开关单元130和第二滤波模块140；输入信号端vin连接电源输入端in，第一滤波模块110连接于电源输入端in和地之间；第一开关单元130的控制端连接第一控制驱动端ndri，第一开关单元130的第一端连接开关功能端sw，第一开关单元130的第二端接地；降压变换模块120包括第二开关单元150、电感l和第一电容c1；第二开关单元150的控制端连接第二控制驱动端pdri，第二开关单元150的第一端连接输入信号端vin，第二开关单元150的第二端连接开关功能端sw；电感l连接于开关功能端sw和第一电容c1的第一极之间，第一电容c1的第一极连接电源输出端out，第二极连接电压反馈端fb；第二滤波模块140连接于电源输出端out和地之间。
42.壳体30为半包围结构，壳体30安装在印刷线路板10的一侧。
43.本实用新型实施例提供的电源转换器可广泛应用于各类需要对电源进行转换场合中，本实用新型实施例及以下实施例均以电源转换器应用于电动车中，将电动车的电瓶电压转换成电动车上的用电装置的工作电压为例进行说明。在实际应用中，可根据需求设置电源转换器的应用场合，本实用新型实施例对此不进行限制。
44.具体地，铝基板是一种具有良好散热功能的金属基覆铜板，一般单面板由三层结构所组成，分别是电路层(铜箔)、绝缘层和金属基层。现有技术中的电源转换器一般采用纤维素基复合材料作为其印刷线路板，本实施例中将印刷线路板10设置为铝基板，由于铝基板材料导热系数更高，因而有助于在电源转换器工作时，提高印刷线路板10的散热效率，从而提高电源转换器的散热效果。并且，印刷线路板10上的电子元器件可以贴片设置在铝基板上，这样能够进一步提升印刷线路板10的散热效果，从而延长电子元器件的使用寿命，并提高电源转换器的工作效率。
45.转换器电路100用于将电源输入端in的输入电压转换为输出电压，并通过电源输出端out输出。转换器电路100可实现直流转直流的降压功能，其中，输入电压为电动车的电瓶电压，例如输入电压可以是24v～95v的直流电压，输出电压可用于向电动车上的用电装置供电，例如输出电压可以是12v的直流电压，转换器电路100的最大输出电流可以是10a。
46.电压转换控制芯片u1可以是同步dc-dc转换控制芯片。第一滤波模块110用于对电源输入端in的输入信号进行滤波。电压转换控制芯片u1可以通过第一控制驱动端ndri向第一开关单元130的控制端提供控制信号，以使第一开关单元130响应其控制端的信号而导通或关断，通过第二控制驱动端pdri向第二开关单元150的控制端提供控制信号，以使第二开关单元150响应其控制端的信号而导通或关断。可选地，第一开关单元130可以作为同步整流开关，起到功率开关的作用，第二开关单元150可以作为主开关，起到功率开关的作用。降压变换模块120中的第二开关单元150、电感l和第一电容c1可构成buck降压变换器的结构，以实现直流转直流的降压功能。第二滤波模块140用于对电源输出端out的输出信号进行滤波。
47.壳体30为半包围结构，形成一体式壳体，以简化电源转换器的组装步骤，壳体30的具体材质可以根据散热及成本需求选择使用铝材或塑料材质。可选地，壳体30为长方体壳体，壳体30设置有开口。例如壳体30为五面结构的长方体壳体，壳体30包括上表面、前表面、后表面、左表面和右表面，壳体30的开口位于壳体30的下方。
48.可选地，在一种实施方式中，壳体30可以直接安装在印刷线路板10的一侧。示例性地，壳体30可以直接安装在印刷线路板10设置转换器电路100的一侧，以使壳体30包围印刷线路板10设置转换器电路100的一侧，且壳体30的开口边缘和印刷线路板10的边缘相接。这样设置的好处在于，不仅能够简化电源转换器的安装方式，以节约成本，而且印刷线路板10可以与壳体30通过接触的方式进行散热，从而提高电源转换器的散热效果。
49.可选地，在另一种实施方式中，壳体30可以间接安装在印刷线路板10的一侧。示例性地，电源转换器还包括金属板，图5是本实用新型实施例提供的一种金属板一侧表面的结构示意图，具体可以是金属板的上表面的结构示意图。结合图1至图5，印刷线路板10可以固定于金属板20的一侧表面，壳体30安装在金属板20固定印刷线路板10的一侧，以使壳体30和金属板20包围印刷线路板10设置。在壳体30为长方体壳体，且壳体30设置有开口时，可以
设置开口的形状与金属板20的形状适配。这样设置的好处在于，印刷线路板10中的电压转换控制芯片u1和外围电路可以通过金属板20进行散热，印刷线路板10还可以与壳体30通过接触的方式进行散热，从而提高电源转换器的散热效果。
50.综上所述，本实施例的技术方案，通过选用铝基板作为电源转换器的印刷线路板，一方面，由于铝基板材料的导热系数更高，有助于提升电源转换器工作时的散热效率，另一方面，使得电子元器件能够贴片设置在铝基板上，有助于进一步提升散热效果。在组装后的电源转换器中，印刷线路板还可以与壳体通过接触的方式进行散热，使得本方案能够通过多种方式提升电源转换器的散热效果，有助于延长电源转换器的使用寿命。并且，本方案的结构简单，安装难度较低，无需在电源转换器的内部额外设置其他散热结构，不仅有助于降低电源转换器的成本，还有助于减小电源转换器的占用空间，有利于电源转换器的安装。
51.图6是本实用新型实施例提供的一种金属板另一侧表面的结构示意图。结合图1至图6，可选地，电源转换器还包括金属板，印刷线路板10固定于金属板20的一侧表面，金属板20的另一侧表面刻设有散热结构。壳体30安装在金属板20固定印刷线路板10的一侧，以使壳体30和金属板20包围印刷线路板10设置。示例性地，印刷线路板10固定于金属板20的上表面，散热结构位于金属板20的下表面，图5对应为金属板20的上表面的结构示意图，图6对应为金属板20的下表面的结构示意图，其中，图6仅示出了位于金属板20下表面的散热结构，未具体示出金属板20的其他结构。
52.示例性地，结合图1至图6，在组装电源转换器时，可以先将印刷线路板10固定在金属板20的上表面，再将壳体30具有开口的一侧安装在金属板20的上表面边缘，以使壳体30的开口边缘与金属板20的上表面边缘相接，将印刷线路板10包围。散热结构位于金属板20的下表面，在电源转换器工作时，印刷线路板10中的电压转换控制芯片u1和外围电路不仅可以通过金属板20及其散热结构进行散热，印刷线路板10还可以与壳体30通过接触的方式进行散热，从而提高散热效果。
53.在上述实施例的基础上，结合图5和图6，可选地，金属板20为铝板，散热结构包括多个相互平行的条状凹槽，每个凹槽均包括垂直于金属板20的侧壁，且相邻两个凹槽共用一个侧壁。在电源转换器工作时，印刷线路板不仅可以与金属板20通过接触的方式进行散热，还可以通过凹槽和侧壁形成的散热结构进行散热，从而进一步提升散热效果。
54.可选地，条状凹槽的底部至金属板20固定印刷线路板10的一侧表面的厚度d1大于或等于1毫米，且小于或等于10毫米。金属板20的厚度较薄，有助于减小电源转换器的占用空间。
55.可选地，参见图5，金属板20的至少一侧边缘上均设置有固定件210，固定件210上挖设有固定槽220。示例性地，电源转换器通过固定槽220固定于电动车上，例如固定在电动车上的卡槽内。这样设置的好处在于，有利于电源转换器的安装。图5示意性地示出了金属板20的两侧相对边缘上均设置有固定件210的情况，在实际应用中，可以仅在金属板20的一侧边缘上设置固定件210，以节约安装空间，也可以在金属板20的两侧相对边缘上均设置固定件210，以保证安装的稳定性。
56.可选地，在壳体30直接与印刷线路板10进行安装的方案中，也可以在印刷线路板10的至少一侧边缘上设置固定件210，且固定件210上挖设有固定槽220。在壳体30直接与印刷线路板10进行安装时，电源转换器可以通过印刷线路板10上的固定槽220固定于电动车
上，以便于电源转换器的安装。在实际应用中，可以仅在印刷线路板10的一侧边缘上设置固定件210，以节约安装空间，也可以在印刷线路板10的两侧相对边缘上均设置固定件210，以保证安装的稳定性。在壳体30直接与印刷线路板10进行安装时，图3示出的固定件210可以是设置在印刷线路板10上的固定件210，在印刷线路板10通过金属板20与壳体30进行安装时，图3示出的固定件210也可以是设置在金属板20上的固定件210，本实施例对于壳体30与印刷线路板10的具体安装方式不进行限定。
57.结合图1、图3和图4，可选地，电源转换器还包括接线端子40、第一电源线l1、第二电源线l2和接地线l3；第一电源线l1连接于接线端子40和电源输入端in之间，第二电源线l2连接与接线端子40和电源输出端out之间，接地线l3连接于接线端子40和转换器电路100之间；壳体30上设置有通孔，第一电源线l1、第二电源线l2和接地线l3均通过通孔引出壳体30，以连接接线端子40。
58.具体地，第一电源线l1通过接线端子40接入电源信号，第二电源线l2通过接线端子40输出电源信号，转换器电路100中的各接地端均通过接地线l3和接线端子40接地。结合图1至图4，在组装电源转换器时，可以向将印刷线路板10固定在金属板20的上表面，再将连接接线端子40的第一电源线l1、第二电源线l2和接地线l3通过壳体30的通孔引入并焊接在印刷线路板10上，最后将壳体30具有开口的一侧安装在金属板20的上表面边缘，以使壳体30的开口边缘与金属板20的上表面边缘相接，将印刷线路板10包围。本实施例的技术方案，有助于简化电源转换器的组装步骤。
59.图7是本实用新型实施例提供的另一种转换器电路的结构示意图。在上述各实施例的基础上，结合图4和图7，可选地，第一开关单元130包括第一晶体管q1，第一晶体管q1的栅极连接第一控制驱动端ndri，第一晶体管q1的第一极连接开关功能端sw，第一晶体管q1的第二极接地；第二开关单元150包括第二晶体管q2，第二晶体管q2的栅极连接第二控制驱动端pdri，第二晶体管q2的第一极连接输入信号端vin，第二晶体管q2的第二极连接开关功能端sw。其中，第一晶体管q1为同步整流开关管，起到功率开关的作用。第二晶体管q2为主开关管，起到功率开关的作用。第一晶体管q1可以是nmos，第二晶体管q2可以是pmos。
60.在上述实施例的基础上，结合图4和图7，可选地，降压变换模块120还包括第一电阻r1和第二电阻r2；第一电阻r1的第一端连接于电感l和第一电容c1的第一极之间，第一电阻r1的第二端连接第一电容c1的第二极；第二电阻r2的第一端连接第一电阻r1的第二端，第二电阻r2的第二端接地。第一电阻r1、第二电阻r2和第一电容c1可以形成rc吸收网络。
61.在上述实施例的基础上，结合图4和图7，可选地，第一滤波模块110包括第二电容c2和第三电容c3，第二电容c2和第三电容c3的第一极均连接电源输入端in，第二电容c2和第三电容c3的第二极均接地；第二滤波模块140包括第四电容c4，第四电容c4的第一极连接电源输出端out，第四电容c4的第二极接地。第二电容c2和第三电容c3用于对电源输入端in的输入信号进行滤波。
62.可选地，电压转换控制芯片u1还包括使能端en、频率控制端rt、持续电流控制端ilim和接地端gnd；外围电路还包括第三电阻r3、第四电阻r4和第五电阻r5；第三电阻r3连接于电源输入端in和使能端en之间，第四电阻r4连接于频率控制端rt和地之间，第五电阻r5连接于持续电流控制端ilim和地之间。具体地，使能端en用于输入使能信号，频率控制端rt用于输入频率控制信号，持续电流控制端ilim用于电流限制门限调整，接地端gnd用于接
地。
63.在上述实施例的基础上，可选地，转换器电路100中的至少部分晶体管、至少部分电阻和至少部分电容贴片设置在铝基板上。图1示意性地示出了晶体管q和电容c贴片设置在印刷线路板10上的情况，结合图1和图7，图1中的两个晶体管q可以是第一晶体管q1和第二晶体管q2，两个电容c可以是转换器电路100中的任意两个电容。示例性地，在本实用新型的其他实施方式中，还可设置第二电容c2、第三电容c3和第四电容c4均为电解电容，第一电容c1为贴片电容，第一电阻r1至第五电阻r5均为贴片电阻，第一晶体管q1和第二晶体管q2均贴片设置在印刷线路板10上。现有技术一般将晶体管等元器件固定在电源转换器的外壳侧面，直接通过壳体为晶体管散热，本方案可以将转换器电路100中的至少部分电子元器件贴片设置在铝基板上，以提升电子元器件的散热效果，延长电子元器件的使用寿命，并提高电源转换器的工作效率。
64.注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。