本實(shí)用新型涉及一種具有調(diào)壓功能的內(nèi)嵌變換器的導(dǎo)線，主要但不限于應(yīng)用于電子類產(chǎn)品的供電充電領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，電子產(chǎn)業(yè)抓住了發(fā)展的契機(jī)，獲得了前所未有的進(jìn)步，成為推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要?jiǎng)恿Αｋ娮赢a(chǎn)品逐漸成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠?，?duì)人們的生產(chǎn)和生活產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。

目前，電子產(chǎn)品的充電設(shè)備一般包含兩個(gè)部分：適配器和充電線。適配器是小型便攜式電子設(shè)備及電子電器的供電電源變換設(shè)備，一般由外殼、電源變壓器和整流濾波電路組成。首先將220V交流電源降低至一個(gè)合適的電壓，然后將降壓后的低電壓交流電進(jìn)行整流，變交流電流成為脈動(dòng)直流電，最后將脈動(dòng)直流電用電容濾波變成平直的直流電輸出。充電線的作用是連接移動(dòng)設(shè)備和適配器，來(lái)達(dá)到傳輸電能的目的。

然而，隨著人民生活水平的逐漸提高，各種各樣的需求不斷涌現(xiàn)，電子設(shè)備供電裝置的問(wèn)題也越來(lái)越明顯，主要可以總結(jié)為以下幾點(diǎn)：

1.適配器內(nèi)的變電裝置一般由開關(guān)器件、變壓器、電容、電感等組成，不可彎折，柔韌性差，因此應(yīng)用場(chǎng)合十分有限；

2.充電線一般設(shè)計(jì)得比較長(zhǎng)以方便使用，而且傳統(tǒng)的充電線只有電能傳輸?shù)淖饔茫虼擞泻艽笠徊糠珠L(zhǎng)度沒有充分利用起來(lái)；

3.變換器一般做成方形，體積較大，因此其功率密度不高；

4.熱源主要集中在變換器，而體積較大的充電線卻沒有起到散熱的作用。

近幾年，柔性電子設(shè)備的發(fā)展日新月異，如柔性顯示屏、柔性太陽(yáng)能電池和柔性可穿戴設(shè)備。這些電子設(shè)備在實(shí)現(xiàn)原有功能的基礎(chǔ)上，還具備可彎曲的特性，使用起來(lái)十分方便。這些電子設(shè)備內(nèi)部一般具有12V、5V和3.3V等不同等級(jí)的電壓，傳統(tǒng)的變換器由于不可彎折、體積較大的缺點(diǎn)而無(wú)法應(yīng)用于這種場(chǎng)合。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有調(diào)壓功能的內(nèi)嵌變換器的導(dǎo)線。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取如下技術(shù)方案：

一種內(nèi)嵌變換器的導(dǎo)線，包括絕緣層，以及包覆在絕緣層內(nèi)的鋁箔層，在鋁箔層內(nèi)兩端或中間分別分布有柔性PCB，內(nèi)嵌變換器電路分別設(shè)在兩端或中間柔性PCB中，內(nèi)嵌變換器電路的輸入端和輸出端分別設(shè)在兩端柔性PCB上，電感線設(shè)在柔性PCB之間并與兩端柔性PCB相連。

作為優(yōu)化，所述內(nèi)嵌變換器電路為Buck電路，包括左側(cè)高壓輸入端并聯(lián)的輸入電容C_in和右側(cè)低壓輸出端的輸出電容C_out；輸入電容C_in并聯(lián)開關(guān)電路，開關(guān)電路輸出端并聯(lián)有兩個(gè)電感L₁和L₂，電感L₁和L₂輸出端分別與開關(guān)電路之間并聯(lián)有電阻R₁和R₂。

進(jìn)一步，所述開關(guān)電路中的降壓芯片、輸入電容C_in和電阻R₁和R₂均固定在高壓輸入端的柔性PCB上，輸出電容C_out固定在低壓輸出端的柔性PCB上，電感L₁和L₂設(shè)在高壓輸入端和低壓輸出端的柔性PCB之間，并通過(guò)磁性材料包裹，反饋線設(shè)在電感L₁和L₂之間，輸出電容C_out與電感相連進(jìn)行濾波。

作為優(yōu)化，所述內(nèi)嵌變換器電路為Boost電路，包括左側(cè)低壓輸入端并聯(lián)的輸入電容C_in和右側(cè)高壓輸出端的輸出電容C_out；輸入電容C_in并聯(lián)有兩個(gè)電感L₁和L₂，電感L₁和L₂分別連接到開關(guān)電路，開關(guān)電路輸出端并聯(lián)有電阻R₁和R₂。

進(jìn)一步，所述輸入電容C_in固定在低壓輸入端的柔性PCB上，開關(guān)電路的器件包括升壓芯片、輸出電容C_out和電阻R₁和R₂均固定在高壓輸出端的柔性PCB上，并且兩端柔性PCB上的輸入電容C_in和開關(guān)電路的器件通過(guò)電感L₁和L₂相連；電感L₁和L₂設(shè)在高壓輸入端和低壓輸出端的柔性PCB之間，并通過(guò)磁性材料包裹，反饋線設(shè)在電感L₁和L₂之間。

作為優(yōu)化，所述內(nèi)嵌變換器電路為Cuk電路，包括左側(cè)輸入端并聯(lián)的輸入電容C_in和右側(cè)輸出端的輸出電容C_out；輸入電容C_in并聯(lián)有兩個(gè)電感L₁和L₃，電感L₁和L₃分別連接到開關(guān)器件Switch，開關(guān)器件Switch輸出端串聯(lián)有儲(chǔ)能電容C再并聯(lián)二極管Diode，二極管Diode輸出端并聯(lián)有電感L₂和L₄，電感L₂和L₄與輸出電容C_out相連。

進(jìn)一步，所述輸入電容C_in和輸出電容C_out分別固定在兩端柔性PCB中，包括開關(guān)器件Switch、二極管Diode和儲(chǔ)能電容C的開關(guān)電路器件固定在中間柔性PCB上，輸入電容C_in與開關(guān)電路器件通過(guò)兩個(gè)電感L₁和L₃連接，輸出電容C_out與開關(guān)電路器件通過(guò)兩個(gè)電感L₂和L₄連接；電感L₁和L₃、L₂和L₄分別通過(guò)磁性材料包裹。作為優(yōu)化，所述內(nèi)嵌變換器電路為H橋電路，包括與電源并聯(lián)的輸入電容C_in，輸入電容C_in上并聯(lián)有四個(gè)開關(guān)管S₁和S₃，S₂和S₄，各開關(guān)管S₁和S₃，S₂和S₄上分別并聯(lián)有二極管D₁和D₂，D₃和D₄，開關(guān)管S₁和S₃，S₂和S₄之間節(jié)點(diǎn)連接有相互串聯(lián)的電感L和電阻R，電阻R上并聯(lián)有輸出電容C_out。

進(jìn)一步，所述輸入電容C_in和兩個(gè)橋臂開關(guān)管S₁和S₃固定在左側(cè)柔性PCB中，輸出電容C_out和兩個(gè)橋臂開關(guān)管S₂和S₄固定在右側(cè)柔性PCB中，兩側(cè)柔性PCB分別通過(guò)電感L以及電感L外部的導(dǎo)線相連，外部導(dǎo)線并通過(guò)磁性材料包裹。

進(jìn)一步，所述電感L外部的導(dǎo)線包括正極導(dǎo)線和負(fù)極導(dǎo)線，正極導(dǎo)線分別連接兩側(cè)柔性PCB上的橋臂開關(guān)管S₁和S₂，負(fù)極導(dǎo)線分別連接兩側(cè)柔性PCB上的橋臂開關(guān)管S₃和S₄。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型至少具有以下技術(shù)效果：

1.導(dǎo)線內(nèi)部集成的變換電路采用柔性PCB，且PCB上的電容、電阻和開關(guān)器件很小，整體具有可彎折的特性，應(yīng)用場(chǎng)合十分廣泛。

2將變換器集成在導(dǎo)線中，供電設(shè)備的體積小，功率密度高。

3.導(dǎo)線被用作電感，既省去了原有的電感，又使導(dǎo)線得以充分利用，因此制造成本很低。

4.熱源產(chǎn)生的熱可以通過(guò)整條導(dǎo)線散發(fā)掉，因此散熱效果極好。

附圖說(shuō)明

圖1是Buck電路的原理圖。

圖2是內(nèi)嵌Buck變換器的導(dǎo)線的示意圖。

圖3是Boost電路的原理圖。

圖4是內(nèi)嵌Boost變換器的導(dǎo)線的示意圖。

圖5是Cuk電路的拓?fù)洹?/p>

圖6是內(nèi)嵌Cuk變換器的導(dǎo)線的示意圖。

圖7為H橋的原理圖。

圖8是內(nèi)嵌H橋的導(dǎo)線的示意圖。

圖中：1.輸入端；2.輸出端；3.絕緣層；4.鋁箔層；5.磁性材料；6.柔性PCB；7.反饋線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。

為了更加清晰說(shuō)明本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

如圖1是Buck電路的原理圖，包括左側(cè)高壓輸入端并聯(lián)的輸入電容C_in和右側(cè)低壓輸出端的輸出電容C_out。輸入電容C_in并聯(lián)開關(guān)電路，開關(guān)電路輸出端并聯(lián)有兩個(gè)電感L₁和L₂，電感L₁和L₂輸出端分別與開關(guān)電路之間并聯(lián)有電阻R₁和R₂。

開關(guān)電路包括開關(guān)器件、驅(qū)動(dòng)電路和控制電路，降壓芯片mp2130可供參考。輸入電容C_in和輸出電容C_out選用體積較小的貼片陶瓷電容，起濾波作用。電阻R₁和R₂為貼片電阻，兩者對(duì)輸出電壓進(jìn)行分壓，將反饋信號(hào)反饋到降壓芯片調(diào)節(jié)占空比。電感L₁和L₂由導(dǎo)線自身充當(dāng)。降壓芯片、電容、電阻的選型可以根據(jù)實(shí)際情況決定。

圖2是與圖1對(duì)應(yīng)的內(nèi)嵌Buck變換器的導(dǎo)線，包括絕緣層3，以及包覆在絕緣層3內(nèi)的鋁箔層4，在鋁箔層4內(nèi)兩端分布有柔性PCB6，兩端柔性PCB6中分別設(shè)置Buck電路的輸入端1和輸出端2。左側(cè)為高壓輸入端，開關(guān)電路中的降壓芯片、輸入電容C_in和電阻R₁和R₂均焊接在柔性PCB上。右側(cè)是低壓輸出端，輸出電容C_out焊接在柔性PCB上，電感L₁和L₂設(shè)在兩端柔性PCB之間，并通過(guò)磁性材料5包裹，反饋線7設(shè)在電感L₁和L₂之間，輸出電容C_out與電感相連進(jìn)行濾波。導(dǎo)線的最外層是絕緣層，用于絕緣。再往內(nèi)一層是鋁箔，將電感及磁性材料包裹起來(lái)，增大了散熱面積，有利于散熱。電感用導(dǎo)線繞成，其外層用磁性材料包裹來(lái)減小集膚效應(yīng)，有利于減小損耗?？梢酝ㄟ^(guò)改變導(dǎo)線的長(zhǎng)度、排列方式、磁性材料的厚度和磁導(dǎo)率來(lái)改變電感值。

圖3是Boost電路的原理圖，包括左側(cè)低壓輸入端并聯(lián)的輸入電容C_in和右側(cè)高壓輸出端的輸出電容C_out。輸入電容C_in并聯(lián)有兩個(gè)電感L₁和L₂，電感L₁和L₂分別連接到開關(guān)電路，開關(guān)電路輸出端并聯(lián)有電阻R₁和R₂。

開關(guān)電路可以采用升壓芯片mp3414，輸入電容C_in和輸出電容C_out選用體積較小的貼片陶瓷電容，起濾波作用。電阻R₁和R₂為貼片電阻，兩者對(duì)輸出電壓進(jìn)行分壓，將反饋信號(hào)反饋到升壓芯片調(diào)節(jié)占空比。電感L₁和L₂由導(dǎo)線自身充當(dāng)。

圖4是與圖3對(duì)應(yīng)的內(nèi)嵌Boost變換器的導(dǎo)線，包括絕緣層3，以及包覆在絕緣層3內(nèi)的鋁箔層4，在鋁箔層4內(nèi)兩端分布有柔性PCB6，兩端柔性PCB6中分別設(shè)置Boost電路的輸入端1和輸出端3。左側(cè)為低壓輸入端，輸入電容C_in焊接在柔性PCB上來(lái)穩(wěn)定輸入電壓，并且與電感L₁和L₂相連；電感L₁和L₂設(shè)在高壓輸入端和低壓輸出端的柔性PCB之間，并通過(guò)磁性材料5包裹，反饋線7設(shè)在電感L₁和L₂之間，與電感L₁和L₂平行設(shè)置。右側(cè)是高壓輸出端，開關(guān)電路的升壓芯片、輸出電容C_out和電阻R₁和R₂均焊接在柔性PCB上。導(dǎo)線具體結(jié)構(gòu)與內(nèi)嵌Buck變換器的導(dǎo)線類似。

圖5是Cuk電路的原理圖，同時(shí)具有升壓和降壓的作用。包括左側(cè)輸入端并聯(lián)的輸入電容C_in和右側(cè)輸出端的輸出電容C_out。輸入電容C_in并聯(lián)有兩個(gè)電感L₁和L₃，電感L₁和L₃分別連接到開關(guān)器件Switch，開關(guān)器件Switch輸出端串聯(lián)有儲(chǔ)能電容C再并聯(lián)二極管Diode，二極管Diode輸出端并聯(lián)有電感L₂和L₄，電感L₂和L₄與輸出電容C_out相連。

圖6是與圖5對(duì)應(yīng)的內(nèi)嵌Cuk變換器的導(dǎo)線，包括絕緣層3，以及包覆在絕緣層3內(nèi)的鋁箔層4，在鋁箔層4內(nèi)兩端以及中部分別分布有柔性PCB6，兩端柔性PCB6中分別設(shè)置Boost電路的輸入端1和輸出端2，輸入電容C_in和輸出電容C_out分別集成在兩端柔性PCB中。變換電路集成在導(dǎo)線中間的柔性PCB中，開關(guān)器件Switch、二極管Diode和儲(chǔ)能電容C等開關(guān)電路器件焊接在柔性PCB上。輸入電容C_in與上述開關(guān)電路器件通過(guò)兩個(gè)電感L₁和L₃連接，輸出電容C_out與開關(guān)電路器件通過(guò)兩個(gè)電感L₂和L₄連接；電感L₁和L₃、L₂和L₄分別通過(guò)磁性材料5包裹，與電感L₁和L₂平行設(shè)置。

圖7是H橋的拓?fù)鋱D，包括與電源并聯(lián)的輸入電容C_in，輸入電容C_in上并聯(lián)有四個(gè)開關(guān)管S₁和S₃，S₂和S₄，各開關(guān)管S₁和S₃，S₂和S₄上分別并聯(lián)有二極管D₁和D₂，D₃和D₄，開關(guān)管S₁和S₃，S₂和S₄之間節(jié)點(diǎn)連接有相互串聯(lián)的電感L和電阻R，電阻R上并聯(lián)有輸出電容C_out。

該電路可以將輸入的直流電變?yōu)榻涣麟娸敵?。S₁～S₄是四個(gè)開關(guān)管，D₁～D₄是開關(guān)管的寄生二極管。

圖8是內(nèi)嵌H橋的導(dǎo)線，包括絕緣層3，以及包覆在絕緣層3內(nèi)的鋁箔層4，在鋁箔層4內(nèi)兩端以分別分布有柔性PCB6，兩個(gè)橋臂開關(guān)管S₁和S₃，S₂和S₄分別集成在導(dǎo)線兩端的柔性PCB6上，輸入電容C_in和兩個(gè)橋臂開關(guān)管S₁和S₃固定在左側(cè)柔性PCB中，輸出電容C_out和兩個(gè)橋臂開關(guān)管S₂和S₄固定在右側(cè)柔性PCB中，兩側(cè)柔性PCB分別通過(guò)電感L以及電感L外部的導(dǎo)線相連，外部導(dǎo)線被磁性材料包裹。電感L外部的導(dǎo)線包括正極導(dǎo)線和負(fù)極導(dǎo)線，V+除了直接與導(dǎo)線左側(cè)的S₁相連，還通過(guò)V+母線與導(dǎo)線右端的S₃相連。V-除了直接與導(dǎo)線左側(cè)的S₃相連，還通過(guò)V-母線與導(dǎo)線右端的S₄相連。導(dǎo)線中間是電感L，左側(cè)連接S₁和S₃的中點(diǎn)，右側(cè)與輸出電容C_out連接。電感L外側(cè)是V+母線和V-母線。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改，等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。