專利名稱：直流－直流電源變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是用于直流和直流之間變換的供電系統(tǒng)的設(shè)備。涉及直流—直流電源變換器(簡稱DC-DC直流變換器)裝配結(jié)構(gòu)和性能的改進。
本實用新型直流—直流電源變換器，由電氣元器件和機械零部件組成。其主要電氣元器件包括輸入電容器、功率開關(guān)管、高頻變壓器、整流器件、輸出電感和輸出電容器。主要機械零部件包括冷卻散熱器和機箱。機箱內(nèi)的空間按垂直方向或水平方向分成三層，即散熱層、電力元器件層和磁性元器件層。散熱層居于機箱的中間位置，電力元器件層和磁性元器件層分別位于散熱層的上下空間或左右兩側(cè)，散熱層將電力元器件層和磁性元器件層隔離開。主要電氣元器件分成電力元器件和磁性元器件，電力元器件包括功率開關(guān)管、整流器件及其吸收電路、輸入電容器和輸出電容器、以及變換器控制電路等包含強電和弱電兩種功能的電氣元器件；磁性元器件包括高頻變壓器、輸出電感等實現(xiàn)磁—電和電—磁能量轉(zhuǎn)換功能的元器件或部件。冷卻散熱器作為散熱層，電力元器件裝在電力元器件層，磁性元器件裝在磁性元器件層。
在本設(shè)計直流—直流電源變換器中，作為散熱層的冷卻散熱器可以是散熱片、水冷底板、半導(dǎo)體制冷器或其它制冷裝置；當(dāng)采用散熱片或水冷底板時，散熱片或水冷底板用金屬材料制成，大電流功率器件如功率開關(guān)管或功率模塊，整流器件或整流模塊安裝在散熱片或水冷底板上。當(dāng)采用半導(dǎo)體制冷器時，其冷端朝向電力元器件層對功率器件制冷冷卻，熱端用排風(fēng)扇吹風(fēng)散熱。這時可在電力元器件層與散熱層之間加金屬的電屏蔽網(wǎng)，在磁性元器件層與散熱層之間加磁性材料制成的磁屏蔽板或片(如工業(yè)純鐵板、坡莫合金片)。
本設(shè)計技術(shù)方案，因為居中的散熱層為金屬層，有良好的電磁屏蔽作用，可以從根本上解決電磁干擾問題。同時，由于采用分類分層安裝，各層的裝配空間加大，器件布置靈活，可以采用多種裝配方案以消除由于裝配結(jié)構(gòu)不對稱而造成的電路分布參數(shù)上的差異，顯著提高了裝置的性能和可靠性。


圖1是本實用新型直流—直流電源變換器電氣原理框圖。
圖2是圖1所示本設(shè)計直流—直流電源變換器主電路拓撲結(jié)構(gòu)圖。
圖3是圖1所示本設(shè)計直流—直流電源變換器裝配結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是按圖3所示裝配結(jié)構(gòu)的立體圖。
參見圖3和圖4，變換器的電氣元器件和冷卻散熱器安裝在機箱50上。機箱50內(nèi)的空間分為三層散熱層20、電力元器件層10、磁性元器件層30。散熱層20水平地居于中間位置。電力元器件層10和磁性元器件層30分別在散熱層20的上下空間。電力元器件層10和磁性元器件層30的位置可以相互調(diào)換。當(dāng)整個變換器安裝在基板上時，電力元器件層在上較好；當(dāng)整個變換器采取懸掛式安裝時，磁性元器件層在上較好。圖3和圖4是按垂直方向?qū)C箱分成三層。也可以按水平方向把機箱分成三層，這時居中的散熱層直立，電力元器件層和磁性元器件層分別位于散熱層的左右或前后兩側(cè)，這時圖3就是它的俯視圖。
如圖3和圖4所示，散熱層20可以采用散熱片或水冷底板。散熱片和水冷底板用銅或銅合金、鋁或鋁合金制作。電力元器件層10中，功率開關(guān)管2(功率模塊)和整流器件4(整流模塊)直接裝在散熱層20的散熱片或水冷底板上。輸入電容器1和輸出電容器6裝在功率開關(guān)管2和整流器件4以上的空間。磁性元器件層30中裝高頻變壓器3和輸出電感5。電力元器件層10和磁性元器件層30被金屬構(gòu)件的散熱層20隔離開。
當(dāng)散熱器20中安裝半導(dǎo)體制冷器時，其冷端朝向電力元器件層，用排風(fēng)扇對其熱端吹風(fēng)散熱。這時，在電力元器件層10與散熱層20之間加金屬的電屏蔽網(wǎng)8，磁性元器件層30與散熱層20之間裝磁屏蔽板(或片)7。磁屏蔽板(或片)7用工業(yè)純鐵或坡莫合金片制成。
用本實用新型技術(shù)方案，我們設(shè)計了一臺75kW直流—直流電源變換器，明顯地減小了電磁干擾，同時，使電參數(shù)不平衡問題得到解決。
權(quán)利要求1.一種直流—直流電源變換器，由電氣元器件和機械零部件組成，其主要電氣元器件包括輸入電容器、功率開關(guān)管、高頻變壓器、整流器件、輸出電感和輸出電容器，主要機械零部件包括冷卻散熱器和機箱，其特征是機箱內(nèi)的空間按垂直方向或水平方向分成三層，即散熱層、電力元器件層、磁性元器件層，散熱層居于機箱的中間位置，電力元器件層和磁性元器件層分別位于散熱層的上下空間或左右兩側(cè)，散熱層將電力元器件層和磁性元器件層隔離開；主要電氣元器件分成電力元器件和磁性元器件，電力元器件包括功率開關(guān)管、整流器件及其吸收電路、輸入電容器和輸出電容器，磁性元器件包括高頻變壓器、輸出電感；冷卻散熱器作為散熱層，電力元器件裝在電力元器件層，磁性元器件裝在磁性元器件層。
2.按照權(quán)利要求1所述的直流—直流電源變換器，其特征是冷卻散熱器是散熱片或水冷底板，或者半導(dǎo)體制冷器。
3.按照權(quán)利要求2所述的直流—直流電源變換器，其特征是散熱片或水冷底板用銅或銅合金、或者鋁或鋁合金制成。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的直流—直流電源變換器，其特征是在電力元器件層與散熱層之間有金屬的電屏蔽網(wǎng)，在磁性元器件層與散熱層之間有磁屏蔽板或片。
專利摘要本設(shè)計直流－直流電源變換器是用于直流和直流之間變換的供電系統(tǒng)的設(shè)備。其主要的電氣和電磁元器件包括輸入電容器、功率開關(guān)管、高頻變壓器、整流器件、輸出電感和輸出電容器，主要機械零部件包括冷卻散熱器和機箱。機箱內(nèi)的空間分成電力元器件層、散熱層和磁性元器件層，分別用于裝電力元器件、冷卻散熱器和磁性元器件。散熱層居中，可采用散熱片、水冷底板或半導(dǎo)體制冷器。散熱片或水冷底板用金屬材料制成，將電力元器件層和磁性元器件層隔離開，必要時再加電屏蔽網(wǎng)和磁屏蔽板，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)變換器存在的電磁干擾和電路參數(shù)不平衡問題。
文檔編號H02M3/00GK2572660SQ0225504
公開日2003年9月10日 申請日期2002年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月28日
發(fā)明者徐魯寧, 徐志捷, 曾莉莉 申請人:中國科學(xué)院電工研究所