專利名稱：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、現(xiàn)場總線、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)計周期短、可靠性高、系統(tǒng)升級容易等特點，模塊電源的應用越來越廣泛。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，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)動功能，能量再經(jīng)過變壓器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。自動振蕩頻率由變壓器T的鐵芯特性和三極管開關(guān)基—射極間的電壓決定。這種電路的主要優(yōu)點是電路結(jié)構(gòu)簡單，所需元件較少。
根據(jù)電路原理，在此電路中對變壓器的應用是要求變壓器在不飽和狀態(tài)進行能量轉(zhuǎn)換，同時又利用變壓器的飽和特性形成振蕩，一物兩用，增加了磁芯的物理損耗，降低了變壓器的使用效率。且由于兩種狀態(tài)無法兼顧，很難通過功能匹配來實現(xiàn)電路優(yōu)化，達到提高轉(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變壓器使用，當輸入輸出電壓高時，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，需人手工進行插端子，因各人工的操作習慣不同，熟練度不同，對產(chǎn)品的認識程度不同，插裝的產(chǎn)品也會有細微的差異。這一人為因素無形中影響著產(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)簡單，體積小巧，加工方便的超小型DC-DC模塊電源，可實現(xiàn)功率達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)明的另一個目的在于提供該模塊電源的制作方法。
本發(fā)明可通過以下的技術(shù)措施來實現(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，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)動晶體管的交替導通，實現(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，實現(xiàn)能量的變換，并保證輸入與輸出無直接接觸，實現(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，通過對電路中電子元器件的性能參數(shù)進行優(yōu)化匹配，可方便地實現(xiàn)電路工作性能的優(yōu)化，達到提高轉(zhuǎn)換功率，縮小產(chǎn)品的體積的目的。
對井森(Jensen)電路還可以作一些改進，進一步提高產(chǎn)品的性能，在井森(Jensen)電路的輸入端連接有軟啟動電路，改善產(chǎn)品的啟動性能。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框架單元上按此電路將電子元器件貼到相應的焊盤位置，將兩個環(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；整個引線框架組裝完畢后，通過塑封成形，最后將引線框架上連成一體的產(chǎn)品進行切腳分離，制成一個個獨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，可實現(xiàn)機械化生產(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)對樣品的性能測試表明本發(fā)明具有以下的主要優(yōu)點(1)可以實現(xiàn)輸入電壓為24VDC、輸出電壓為24VDC的電壓轉(zhuǎn)換，功率可達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，以實現(xiàn)產(chǎn)品的小型化及高集成度；(3)可以實現(xiàn)機械化生產(chǎn)，大大提高生產(chǎn)效率，同時更好的保證了產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定性；(4)產(chǎn)品的性能好、效率高；(5)電路簡單，容易實現(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組成的軟啟動電路，輸出為雙路非穩(wěn)壓輸出。制做時，首先按此電路將電子元器件3貼到引線框架上每個框架單元5中相應的焊盤位置，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。整個引線框架組裝好后，通過機械設(shè)備完成注塑過程，用注塑料4塑封成形，并將引線框架上的產(chǎn)品進行切腳分離，制成一個個獨立的具有雙排引腳的表面貼裝型DC-DC模塊電源產(chǎn)品。
通過對電路元器件之間的參數(shù)以及對兩個環(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％)、負載調(diào)節(jié)率≤15％(從10％的負載到100％的負載)。
定電壓輸入獨立雙路非穩(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％)、負載調(diào)節(jié)率≤15％(從10％的負載到100％的負載)。
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％)、負載調(diào)節(jié)率≤15％(從10％的負載到100％的負載)、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％)、負載調(diào)節(jié)率≤15％(從10％的負載到100％的負載)。
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％)、負載調(diào)節(jié)率≤15％(從10％的負載到100％的負載)。
另外在如圖3的電路的功率輸出變壓器后級連接一個穩(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框架單元上按此電路將電子元器件貼到相應的焊盤位置，將兩個環(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；整個引線框架組裝完畢后，通過塑封成形，最后將引線框架上連成一體的產(chǎn)品進行切腳分離，制成一個個獨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)簡單，體積小巧，加工方便，可實現(xiàn)功率達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H02M3/04GK1688089SQ20051003371
公開日2005年10月26日 申請日期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 申請人:廣州金升陽科技有限公司