大功率全水冷同步整流結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種大功率全水冷同步整流結(jié)構(gòu)，包括第一銅板、第二銅板、高頻功率變壓器和副邊同步整流模塊。所述高頻功率變壓器包括座體、基板、變壓器磁芯和變壓器原邊繞組；座體與基板電連接構(gòu)成副邊繞組的中心抽頭。所述副邊同步整流模塊包括漏極基板、第一源極連接板、第二源極連接板和功率MOS管組，第一銅板兩端分別接至座體中柱和第二源極連接板，第二銅板兩端分別接至基板中柱和第一源極連接板，第一、第二源極連接板均與功率MOS管組的源極相接，漏極基板與功率MOS管組的漏極相接作為電源正極。所述高頻功率變壓器和副邊同步整流模塊均開設(shè)有冷卻水通道。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，散熱效果好，極易實現(xiàn)大電流輸出，輸出功率可根據(jù)需要調(diào)整。
【專利說明】大功率全水冷同步整流結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及同步整流【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種大功率全水冷同步整流結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]低壓大電流技術(shù)在高頻工業(yè)電源中應用越來越多，對高頻工業(yè)電源模塊化設(shè)計，電源的功率密度，電源的可靠性要求也越來越高。如果電源結(jié)構(gòu)設(shè)計不當?shù)脑?，不但生產(chǎn)周期長，成本高，而且電源運行時有可能因為溫度過高、電磁干擾等造成故障。因此，電源結(jié)構(gòu)設(shè)計的好壞直接影響到產(chǎn)品的競爭力。
[0003]在工業(yè)應用電源中，常用的變壓器整流電路結(jié)構(gòu)有橋式整流電路、全波整流電路以及半波整流電路。隨著同步整流技術(shù)的發(fā)展，低壓大電流高頻開關(guān)電源大多采用全波同步整流電路，但是，當次級側(cè)電流等級達到上千安培時，由于全波同步整流電路需要兩個次級繞組，而且每個次級繞組的整流管由若干個功率MOS管組成，要構(gòu)成兩個次級繞組及同步整流電路，其結(jié)構(gòu)復雜、工藝要求高、難度大，設(shè)計不好會造成變壓器發(fā)熱、功率MOS管控制困難，器件容易損壞，使得整機可靠性下降。同時，根據(jù)廠商家不同的電源要求，需設(shè)計出結(jié)構(gòu)簡單、功率可調(diào)整的電源結(jié)構(gòu)。本發(fā)明針對這個問題，設(shè)計了這一大功率全水冷同步整流結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，即本發(fā)明的目的是公開一種大功率全水冷同步整流結(jié)構(gòu)。
[0005]本發(fā)明為解決上述問題，所采用的技術(shù)方案如下:
所述大功率全水冷同步整流結(jié)構(gòu)包括第一銅板、第二銅板、高頻功率變壓器和副邊同步整流模塊。
[0006]所述高頻功率變壓器由座體、基板、變壓器磁芯、變壓器原邊繞組組成，其特征在于:所述座體具有內(nèi)部空心結(jié)構(gòu)，該座體為長方體導體材料，長方體一面中心位置具有環(huán)形凹槽，所述環(huán)形凹槽的中間部分作為座體中柱，該座體中柱為沿圓柱體中心縱向剖切剩余的一半，被剖切的部分一直延伸至長方體的底面，并在該底面形成所述座體窗口 ；所述變壓器原邊繞組由多股漆包線均勻環(huán)繞于變壓器磁芯上，環(huán)形凹槽大小恰能放進所述繞有原邊繞組的變壓器磁芯；所述基板為一導電材料，基板的一面中心連接有基板中柱，該基板中柱為沿圓柱體中心縱向剖切剩余的一半，被剖切的部分一直延伸至基板的另一面，并在該另一面形成所述基板窗口，基板中柱與座體中柱的半徑相等；基板上設(shè)有的基板中柱穿過環(huán)形變壓器磁芯及座體中開有的座體窗口，座體中設(shè)有的座體中柱穿過環(huán)形變壓器磁芯及基板上設(shè)有的基板窗口 ；基板中柱與座體中柱構(gòu)成變壓器副邊的兩個繞組，座體與基板電連接構(gòu)成副邊繞組的中間抽頭。
[0007]所述副邊同步整流模塊包括漏極基板、第一源極連接板、第二源極連接板和功率MOS管組；第一銅板兩端分別接至座體中柱和第二源極連接板，第二銅板兩端分別接至基板中柱和第一源極連接板，第一、第二源極連接板通過用于控制功率MOS管驅(qū)動的PCB板與功率MOS管組的源極電連接，漏極基板與功率MOS管組的漏極相接作為電源正極；漏極基板、第一源極連接板、第二源極連接板內(nèi)部均沿長度方向開設(shè)有兩路內(nèi)部連通的冷卻水通道。
[0008]所述大功率全水冷同步整流結(jié)構(gòu)特征在于，座體中柱與基板中柱的表面均包裹絕緣層，基板中柱與座體窗口之間、座體中柱與基板窗口之間沒有電連接。
[0009]所述大功率全水冷同步整流結(jié)構(gòu)特征在于，所述座體一側(cè)面開設(shè)有與座體內(nèi)的空心結(jié)構(gòu)相通的進水孔，座體中柱沿圓柱體中心縱向開設(shè)有一路冷卻水通道，冷卻水通道與座體內(nèi)部的空心結(jié)構(gòu)相通，該冷卻水通道的出水口位于座體中柱的頂面。
[0010]所述大功率全水冷同步整流結(jié)構(gòu)特征在于，功率MOS管組總共分成四組，每組的功率MOS管數(shù)相等，且對稱安放在漏極基板的兩面。
[0011]所述大功率全水冷同步整流結(jié)構(gòu)特征在于，功率MOS管封裝為T0-247AC。
[0012]所述大功率全水冷同步整流結(jié)構(gòu)特征在于，冷卻水依次從高頻功率變壓器、第一源極連接板、漏極基板、第二源極連接板循環(huán)流動。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和技術(shù)效果:本發(fā)明的高頻功率變壓器采用整塊導電材料構(gòu)成變壓器副邊繞組，其導電面積比銅排或?qū)Ь€導電截面積大得多，并且這一結(jié)構(gòu)可以提高變壓器散熱效果；副邊同步整流模塊采用2塊導電材料作為功率MOS管的源極，I塊導電材料作為功率MOS管組公共漏極，這一結(jié)構(gòu)緊湊簡單，實現(xiàn)大電流輸出極為簡單，既可以大大提高功率MOS管的散熱，也為功率MOS管的數(shù)量調(diào)整和驅(qū)動控制提供方便。本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)都加入了水冷方式，散熱效果進一步提高，特別適合大功率場合，具有很高的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是聞頻功率變壓器結(jié)構(gòu)不意圖；
圖2是圖1中的座體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是圖1中的基板結(jié)構(gòu)不意圖；
圖4是圖1中的帶原邊繞組的環(huán)形磁芯示意圖；
圖5是副邊同步整流模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6是實施方式的大功率全水冷同步整流結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中:1.座體,2.環(huán)形凹槽，3.座體中柱，4.座體窗口，5.基板，6.基板中柱，7.基板窗口，8.環(huán)形變壓器磁芯，9.變壓器原邊繞組，10.出水口，11進水口，12.漏極基板，13.第一源極連接板，14.第二源極連接板，15.功率MOS管組，16.冷卻水通道，17.第一銅板，18.第二銅板。
【具體實施方式】
[0015]以下結(jié)合附圖和具體實施，對本發(fā)明作進一步的詳細敘述。
[0016]參考附圖1、2、3、4，本發(fā)明變壓器包括座體1、環(huán)形凹槽2、座體中柱3、座體窗口 4、基板5、基板中柱6、基板窗口 7、變壓器磁芯8、原邊繞組9、出水口 10、進水口 11。座體I具有內(nèi)部空心結(jié)構(gòu),該座體為長方體導體材料,長方體一面中心位置具有環(huán)形凹槽2，所述環(huán)形凹槽的中間部分作為座體中柱3，該座體中柱為沿圓柱體中心縱向剖切剩余的一半，被剖切的部分一直延伸至長方體的底面，并在該底面形成所述座體窗口 4 ;所述變壓器原邊繞組9由多股漆包線均勻環(huán)繞于變壓器磁芯8上，環(huán)形凹槽大小恰能放進所述繞有原邊繞組的變壓器磁芯；所述基板5為一導電材料，基板的一面中心連接有基板中柱6，該基板中柱為沿圓柱體中心縱向剖切剩余的一半，被剖切的部分一直延伸至基板的另一面，并在該另一面形成所述基板窗口 7，基板中柱6與座體中柱3的半徑相等；基板上設(shè)有的基板中柱6穿過環(huán)形變壓器磁芯8及座體中開有的座體窗口 4，座體中設(shè)有的座體中柱3穿過環(huán)形變壓器磁芯8及基板上設(shè)有的基板窗口 7 ;基板中柱6與座體中柱3構(gòu)成變壓器副邊的兩個繞組，座體I與基板5電連接構(gòu)成副邊繞組的中間抽頭。
[0017]所述高頻變壓器的座體由于導電面積大實現(xiàn)大電流輸出極為簡單，特別適合大電流場合。
[0018]所述座體中柱3與基板中柱6的表面均包裹絕緣層，基板中柱6與座體窗口 4之間、座體中柱3與基板窗口 7之間沒有電連接。
[0019]所述座體I內(nèi)部為空心結(jié)構(gòu)，且座體一側(cè)面開設(shè)有與該空心結(jié)構(gòu)相通的進水孔11，座體中柱沿圓柱體中心縱向開設(shè)有一路冷卻水通道，冷卻水通道與座體內(nèi)部的空心結(jié)構(gòu)相通,該冷卻水通道的出水口 10位于座體中柱的頂面。
[0020]參考附圖5和附圖6，本發(fā)明的副邊同步整流模塊包含漏極基板12、第一源極連接板13、第二源極連接板14和功率MOS管組15。第一銅板17兩端分別接至座體中柱3和第二源極連接板14，第二銅板18兩端分別接至基板中柱6和第一源極連接板13，第一、第二源極連接板通過用于控制功率MOS管驅(qū)動的PCB板與功率MOS管組15的源極電連接，漏極基板12與功率MOS管組15的漏極相接作為電源正極；漏極基板12、第一源極連接板13、第二源極連接板14內(nèi)部均沿長度方向開設(shè)有兩路內(nèi)部連通的冷卻水通道16。
[0021]所述功率MOS管組15總共分成四組，分別是第一組整流管、第二組整流管、第三組整流管、第四組整流管，每組的功率MOS管數(shù)相等且對稱安放在在漏極基板12的兩面，每組的功率MOS管的漏極均與漏極基板電連接，第一組整流管和第二組整流管的源極分別通過兩塊用于控制功率MOS管驅(qū)動的PCB板與第一源極連接板13電連接，第三組整流管和第四組整流管的源極分別通過另外兩塊用于控制功率MOS管驅(qū)動的PCB板與第二源極連接板14電連接，根據(jù)輸出電流等級分配功率MOS管。
[0022]所述功率MOS管封裝為T0-247AC。
[0023]所述大功率全水冷同步整流結(jié)構(gòu)冷卻水依次從高頻功率變壓器、第一源極連接板、漏極基板、第二源極連接板循環(huán)流動，散熱效果大大提高，極易實現(xiàn)大電流輸出，特別適用于大功率場合。
[0024]參考附圖6，本發(fā)明大功率全水冷同步整流結(jié)構(gòu)包含第一銅板17、第二銅板18、高頻功率變壓器(廣11)及副邊同步整流模塊(12?16)。高頻功率變壓器通過第一銅板17、第二銅板18與副邊同步整流模塊電連接。
[0025]所述大功率全水冷同步整流結(jié)構(gòu)是一種模塊化的一體設(shè)計，副邊同步整流模塊的漏極基板構(gòu)成輸出直流的正極，高頻功率變壓器座體和基板構(gòu)成輸出直流的負極，有利于實際運用的方便連接。該結(jié)構(gòu)設(shè)計方式不僅在工業(yè)應用方面方便，而且有利于變壓器和功率MOS管的散熱、為功率MOS管驅(qū)動控制提供便利以及抗電磁干擾方面有很好的效果。[0026]本發(fā)明的高頻功率變壓器分為不同功率等級，副邊同步整流模塊按輸出電流的差異分為不同電流等級，根據(jù)廠商家要求的輸出功率、輸出電流選取不同功率等級的高頻功率變壓器及不同電流等級的同步整流模塊組合成所需的高頻工業(yè)電源。
[0027]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明的原理和實質(zhì)的前提下對本具體實施例做出各種修改或補充或者采用類似的方式替代，但是這些改動均落入本發(fā)明的保護范圍。因此本發(fā)明技術(shù)范圍不局限于上述實施例。
【權(quán)利要求】
1.一種大功率全水冷同步整流結(jié)構(gòu)，包括第一銅板、第二銅板、高頻功率變壓器和副邊同步整流模塊；所述高頻功率變壓器由座體、基板、變壓器磁芯、變壓器原邊繞組組成，其特征在于:所述座體具有內(nèi)部空心結(jié)構(gòu)，該座 體為長方體導體材料，長方體一面中心位置具有環(huán)形凹槽，所述環(huán)形凹槽的中間部分作為座體中柱，該座體中柱為沿圓柱體中心縱向剖切剩余的一半，被剖切的部分一直延伸至長方體的底面，并在該底面形成所述座體窗口 ；所述變壓器原邊繞組由多股漆包線均勻環(huán)繞于變壓器磁芯上，環(huán)形凹槽大小恰能放進所述繞有原邊繞組的變壓器磁芯；所述基板為一導電材料，基板的一面中心連接有基板中柱，該基板中柱為沿圓柱體中心縱向剖切剩余的一半，被剖切的部分一直延伸至基板的另一面，并在該另一面形成所述基板窗口，基板中柱與座體中柱的半徑相等；基板上設(shè)有的基板中柱穿過環(huán)形變壓器磁芯及座體中開有的座體窗口，座體中設(shè)有的座體中柱穿過環(huán)形變壓器磁芯及基板上設(shè)有的基板窗口 ；基板中柱與座體中柱構(gòu)成變壓器副邊的兩個繞組，座體與基板電連接構(gòu)成副邊繞組的中間抽頭； 所述副邊同步整流模塊包括漏極基板、第一源極連接板、第二源極連接板和功率MOS管組；第一銅板兩端分別接至座體中柱和第二源極連接板，第二銅板兩端分別接至基板中柱和第一源極連接板，第一、第二源極連接板通過用于控制功率MOS管驅(qū)動的PCB板與功率MOS管組的源極電連接，漏極基板與功率MOS管組的漏極相接作為電源正極；漏極基板、第一源極連接板、第二源極連接板內(nèi)部均沿長度方向開設(shè)有兩路內(nèi)部連通的冷卻水通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率全水冷同步整流結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述座體中柱與基板中柱的表面均包裹絕緣層，基板中柱與座體窗口之間、座體中柱與基板窗口之間沒有電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率全水冷同步整流結(jié)構(gòu)，其特征在于，座體一側(cè)面開設(shè)有與座體的空心結(jié)構(gòu)相通的進水孔，座體中柱沿圓柱體中心縱向開設(shè)有一路冷卻水通道，冷卻水通道與座體內(nèi)部的空心結(jié)構(gòu)相通，該冷卻水通道的出水口位于座體中柱的頂面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率全水冷同步整流結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述功率MOS管組總共分成四組，每組的功率MOS管數(shù)相等，且對稱安放在漏極基板的兩面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率全水冷同步整流結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的功率MOS管封裝為T0-247AC。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率全水冷同步整流結(jié)構(gòu)，其特征在于，冷卻水依次從高頻功率變壓器、第一源極連接板、漏極基板、第二源極連接板循環(huán)流動。
【文檔編號】H01F27/30GK103956913SQ201410135045
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月4日
【發(fā)明者】杜貴平, 李治泳 申請人:華南理工大學