[发明专利]一种夹层结构的电源模块

说明书

本发明的夹层结构的电源模块，包括叠放的电感组、PCB板以及功率器件芯片。其中所述电感组包括磁芯和绕组。同时，所述磁芯表面覆盖金属片，所述金属片两两组合，用于通过PCB板连接至功率器件芯片的大功率引脚。相比与现有技术中，本发明电源模块能够减少PCB板上的面积，从而改善负载电流/功率密度。并且，本发明电源模块通过电感的引脚(绕组)来传输输出电流，能够减少输出电流回路在PCB板上的走线，避免PCB板走线的高阻抗，从而提高电路效率。此外，本发明功率器件芯片在上，电感组在下的结构可以极大地受益于GPU、CPU和ASIC系统中通常采用的顶部冷却系统。

技术领域

本发明涉及电子元器件，更具体地说，本发明涉及电源模块结构。

背景技术

通常，功率转换器用于将输入功率转换成具有合适电压和电流的输出功率提供给负载。多相功率转换器包括多个并联且错相工作的功率级，因此其具有输出电压纹波小，瞬态反应快以及对输入电容的额定纹波电流要求低的优点。由于上述优点，多相功率转换器被广泛应用于输出大电流，低电压的应用中，例如服务器，微处理器等。

现代GPU(图形处理器)、CPU(中央处理器)的快速发展，对多相功率转换器的电流能力提出了越来越高的要求。与此同时，这些处理器的体积则越做越小，也就是说，多相功率转换器的体积相应地需要减小。越来越大的电流，越来越小的体积，又使得多相功率转换器的散热遇到了更高的挑战。也就是说，需要有一种高电流密度、高效率并且具有出色的散热能力的功率转换器。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有夹层结构的电源模块，所述电源模块将电源电路系统中的电感、功率开关及其驱动器均堆叠集成在一个较小的模块中。

根据本发明一实施例的一种可用于电源模块的电感组，包括：磁芯，具有N条通道由上至下贯穿磁芯，其中N为大于1的整数；N个绕组，分别穿过磁芯的N条通道；以及两组金属片，每组金属片包括两个金属片，中间加入隔离层后贴合，两组金属片分别覆盖于磁芯的两个相背的侧面，并且每组金属片中的两个金属片分别电连接到不同的电位。

根据本发明一实施例的一种电源模块，包括前述电感组，还包括：PCB(印刷电路板)顶板，位于电感组之上；以及N个功率器件芯片，位于PCB顶板之上，其中所述每个功率器件芯片具有至少一个引脚通过PCB顶板电连接至相应的绕组。

在一个实施例中，所述电源模块还包括：PCB底板，位于电感组之下；以及连接器，连接PCB顶板和PCB底板，其中，所述连接器具有多个金属柱，分别焊接至PCB顶板和PCB底板的相应焊盘。

根据本发明一实施例的一种可用于电源模块的电感组，包括：磁芯，具有N条通道由上至下贯穿磁芯，其中N为大于1的整数；N个绕组，分别穿过磁芯的N条通道；以及第一金属片、第二金属片和第三金属片，其中所述第一金属片和第二金属片分别覆盖于磁芯的两个相背的侧面，所述第三金属片覆盖于磁芯的剩余侧面中的其中一个。

本发明的具有夹层结构的电源模块具有如下优点：(1)与现有技术中平铺结构的电源模块相比，能够减少PCB板上的面积，从而提高负载电流/功率密度；(2)通过电感的脚(绕组)来传输输出电流，能够减少输出电流回路在PCB板上的走线，避免PCB板走线的高阻抗，从而提高电路效率；以及(3)本发明电源模块的功率器件芯片在上，电感组在下的结构可以极大地受益于GPU、CPU和ASIC系统中通常采用的顶部冷却系统。

附图说明

为了更好的理解本发明，将根据以下附图对本发明进行详细描述：

图1示出了现有的多相功率转换器10的电路结构示意图；

图2示出了根据本发明一实施例的集成了双相功率转换器的具有夹层结构的电源模块20的示意图；

图3示出了根据本发明一实施例的电感组30的三维分解图；

图4示出了根据本发明一实施例的电感组40的三维分解图；