電源轉(zhuǎn)換裝置和包括該電源轉(zhuǎn)換裝置的光伏設(shè)備的制作方法
【專利摘要】公開了一種電源轉(zhuǎn)換裝置和包括該電源轉(zhuǎn)換裝置的光伏設(shè)備。電源轉(zhuǎn)換裝置包括印刷電路板（PCB）、在PCB上的電子和電氣元件、分隔物和灌封膠。每個分隔物在其邊緣處與PCB接觸，使得PCB的至少一個區(qū)域被一個或多個分隔物圍繞以形成一個或多個隔離區(qū)域，每個隔離區(qū)域在PCB的不同區(qū)域之上限定分隔空間并且僅在與PCB的相對的一側(cè)敞開，PCB的每個此類區(qū)域支承一個或多個電子或電氣元件，每個此類分隔空間至少部分地填充有灌封膠，使得灌封膠完全包覆位于區(qū)域中的所有電子或電氣元件，并且在未被分隔物圍繞的PCB的部分中，PCB被灌封膠完全覆蓋。
【專利說明】電源轉(zhuǎn)換裝置和包括該電源轉(zhuǎn)換裝置的光伏設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種電源轉(zhuǎn)換裝置和包括該電源轉(zhuǎn)換裝置的光伏設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]電源轉(zhuǎn)換器和逆變器適用于多種電源管理應(yīng)用。具體地講，微型逆變器和電源優(yōu)化器是用于光伏系統(tǒng)的關(guān)鍵元件。
[0003]電源優(yōu)化器是為了使能源生產(chǎn)能力最大化而開發(fā)的直流-直流轉(zhuǎn)換器技術(shù)，以用于從光伏或風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)得到最佳功率。電源優(yōu)化器結(jié)構(gòu)簡單，僅包括電容器和轉(zhuǎn)換器模塊，不具有逆變器模塊。電源優(yōu)化器可以很小，其尺寸通常小于300 (寬)X200 (高)XlOO(深)mm，并且優(yōu)選地其寬度小于250、200、150或甚至100mm，其高度小于150、100、70或甚至50mm，其深度小于70、50、30或甚至15mm。在這些小型電源優(yōu)化器中，容納電源優(yōu)化器元件的殼體的體積通常小于3升,小于2、1、0.75、0.5升,或甚至小于0.25升。
[0004]微型逆變器是電源轉(zhuǎn)換器中的一類，其最常與光伏板一起使用，但也可具有其他應(yīng)用。微型逆變器基本上將電源優(yōu)化器與小型逆變器組合在單個殼體中，并且用于光伏系統(tǒng)中的每個板，而電源優(yōu)化器則將逆變器留在單獨(dú)的盒中，且僅一個逆變器適用于整個光伏板陣列。當(dāng)微型逆變器與光伏板一起使用時，其直接位于光伏板附近并設(shè)置為與光伏板電氣連接，并且常被整合進(jìn)光伏板的結(jié)構(gòu)。每個微型逆變器通過對與其電氣連接的光伏板進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤以獲得光伏板的最佳功率。與常規(guī)逆變器的尺寸相比，微型逆變器的尺寸較小，微型逆變器的尺寸通常小于500 (寬)X300 (高)XlOO (深)毫米(mm)，并且優(yōu)選地其寬度小于250、200、150或甚至100mm，其高度小于150、100、70或甚至50mm，其深度小于80、70、50、30或甚至15mm。容納微型逆變器元件的殼體的體積通常小于3升，小于2、
1、0.75,0.5升，或甚至小于0.25升。微型逆變器不同于常規(guī)逆變器，因?yàn)樗鼈冞m于運(yùn)用較小量的低電壓電流，由微型逆變器產(chǎn)生的熱量少于由常規(guī)逆變器產(chǎn)生的熱量。
[0005]由于微型逆變器通常與光伏板處于同一位置，所以它們需要更穩(wěn)固的保護(hù)以免受到環(huán)境要素(例如水、水分、變化的溫度以及紫外線和其他輻射)的影響。微型逆變器具有(包括在熱管理和環(huán)境保護(hù)方面的)高可靠性要求，從而經(jīng)受住在戶外使用時暴露于各環(huán)境要素的考驗(yàn)。當(dāng)前領(lǐng)先的微型逆變器和電源優(yōu)化器公司為其產(chǎn)品提供了 25年的保修期，并且填充這些裝置的導(dǎo)熱性灌封膠是實(shí)現(xiàn)該保護(hù)的關(guān)鍵材料。微型逆變器在例如美國專利7796412中有所描述，該專利全文以引用方式并入本文。
[0006]附圖中相應(yīng)的數(shù)字表示相應(yīng)的部件。圖1是一般現(xiàn)有技術(shù)的電源轉(zhuǎn)換器的示意圖。簡而言之，電源轉(zhuǎn)換器100包括通常含有由金屬和其他耐用材料制成的殼體101和封蓋102，在電源轉(zhuǎn)換器內(nèi)部可操作地設(shè)置著支承電氣元件103的電子印刷電路板(PCB) 104。出于本專利申請的目的，電氣元件103是一個或多個用于穩(wěn)定輸入電流的電容器和一個或多個轉(zhuǎn)換器模塊的集合，所述轉(zhuǎn)換器模塊包括用于提高輸入電壓的變壓器，且通過硅控整流器可操作地連接到逆變器模塊，所述逆變器模塊包括一個或多個電感器和其他部件以便能夠穩(wěn)定功率轉(zhuǎn)換和反相。電氣元件103的每個部件的標(biāo)識未在附圖中示出。[0007]除上述元件之外，電源轉(zhuǎn)換器還包括一個或多個散熱器以用于管理產(chǎn)生的熱量。在現(xiàn)有技術(shù)的電源轉(zhuǎn)換器中，具有電子和電氣元件的整個PCB包覆在灌封膠105中，所述灌封膠通常通過孔106分配到殼體101中，以保護(hù)電子元件免受環(huán)境要素的影響。在典型的電源轉(zhuǎn)換器中，相對于其上定位有電氣和電子元件的PCB，元件的高度是有差別的。如圖1中所指出的那樣，現(xiàn)有技術(shù)的電源轉(zhuǎn)換器完全填充有灌封膠材料。
[0008]在現(xiàn)有技術(shù)的電源轉(zhuǎn)換器中，散熱灌封膠用于填充電源轉(zhuǎn)換器內(nèi)的整個空隙空間，以保護(hù)元件免受環(huán)境的影響，并延長裝置的使用壽命。然而，我們認(rèn)識到灌封膠對電源轉(zhuǎn)換器的元件施加有熱應(yīng)力。減小該應(yīng)力將進(jìn)一步延長轉(zhuǎn)換器的壽命。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0009]本實(shí)用新型涉及電源轉(zhuǎn)換裝置和包括該電源轉(zhuǎn)換裝置的光伏設(shè)備。所述裝置尤其適用于小型電源逆變器或轉(zhuǎn)換器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是一般現(xiàn)有技術(shù)的電源轉(zhuǎn)換器的示意圖。
[0011]圖2a-2b是具有分區(qū)灌封布置的電源轉(zhuǎn)換器的示意圖，其使用壓敏粘合劑來錨定分隔物。
[0012]圖3a_3b是具有分區(qū)灌封的電源轉(zhuǎn)換器的示意圖，其使用連接部件來錨定分隔物。
【具體實(shí)施方式】
[0013]本專利申請中使用術(shù)語“電源轉(zhuǎn)換器”意指包括一個或多個半導(dǎo)體模塊和電氣元件的電子裝置，其用于(I)將直流電(DC)轉(zhuǎn)換為更強(qiáng)的DC，即電源優(yōu)化器，(2)將DC轉(zhuǎn)換為交流電(AC)，S卩逆變器，或(3 )將AC轉(zhuǎn)換為DC，如發(fā)光二極管(LED )模塊。
[0014]本實(shí)用新型涉及任何類型或尺寸的電源轉(zhuǎn)換器，但在特定實(shí)施方案中，本實(shí)用新型涉及小型電源優(yōu)化器或微型逆變器，其不限于但通常與光伏板一起使用、通常直接安裝到光伏板的后面，使得每個板由其自身的電源轉(zhuǎn)換器直接提供服務(wù)，從而提高轉(zhuǎn)換效率。本實(shí)用新型還涉及包括小型電源優(yōu)化器或微型逆變器的LED模塊或光伏板。
[0015]本實(shí)用新型的電源轉(zhuǎn)換器。本專利申請涉及關(guān)于電源轉(zhuǎn)換裝置的實(shí)用新型，所述電源轉(zhuǎn)換裝置包括:具有至少一個區(qū)域的印刷電路板(PCB);在PCB上的電子和電氣元件，此類元件彼此間可操作地連接以用于轉(zhuǎn)換電力；一個或多個分隔物，每個分隔物具有邊緣；和灌封膠，其中每個分隔物在其邊緣處與PCB接觸，使得PCB的至少一個區(qū)域被一個或多個分隔物圍繞，從而形成一個或多個分隔區(qū)域，每個分隔區(qū)域在PCB的不同區(qū)域之上限定分隔空間并且僅在與PCB的相對的一側(cè)敞開，PCB的每個此類區(qū)域支承一個或多個電子或電氣元件，每個此類分隔空間至少部分地填充有灌封膠，使得灌封膠完全包覆位于該區(qū)域中的所有電子或電氣元件，并且在未被分隔物圍繞的PCB區(qū)域中PCB被灌封膠完全覆蓋，其中在PCB的至少一個區(qū)域存在位于灌封膠之上的空隙，所述灌封膠覆蓋PCB的至少一個區(qū)域中的電子或電氣元件。
[0016]本實(shí)用新型的電源轉(zhuǎn)換器是有結(jié)構(gòu)的，因此可以根據(jù)此類元件的高度使得灌封膠完全覆蓋每個電子或電氣元件，但不需要完全填充介于電子或電氣元件頂部和電源轉(zhuǎn)換器封蓋之間的空隙空間。在典型的電源轉(zhuǎn)換器中，定位在PCB上的電氣和電子元件在垂直于PCB方向所測得的高度上有所差別。然而，在PCB上具有多于一個具有彼此相同或類似高度的元件，并且此類類似高度的元件中的一些彼此相鄰。在本實(shí)用新型的一個實(shí)施方案中，此類類似高度的元件集合在一起，并且被高度超過所述元件高度且灌封膠不可滲透的分隔物圍繞。然后，將灌封膠分配到被周圍的分隔物所形成的分隔空間中，以便完全覆蓋其中的元件。在現(xiàn)有技術(shù)的電源轉(zhuǎn)換器中，灌封膠均勻地填充殼體并到達(dá)封蓋，與之相比，在本實(shí)用新型實(shí)施方案中，填充灌封膠的分隔空間所容納元件的高度較小，此時灌封膠會覆蓋元件并在灌封膠之上留下空隙空間。換句話講，覆蓋一個空間內(nèi)的元件所需的灌封膠的量不僅根據(jù)分隔空間內(nèi)PCB的面積、還根據(jù)該分隔空間內(nèi)元件的高度而變化。
[0017]出于說明的目的，可將元件歸類為不同高度的集群:A組、B組和C組。A組是最高的元件，并包括變壓器和電容器。B組是中等高度元件，并包括電感器、電阻器以及其他電氣和電子元件。C組是最低的元件，例如表面貼裝器件(SMD)和集成電路(IC)芯片。高度的分組和元件集群的數(shù)量可在必要時且可通過電源轉(zhuǎn)換器的布局和設(shè)計進(jìn)行選擇，但通常存在兩個、三個或四個高度分組，以及一個、兩個、三個、四個或五個集群。分隔物可以按任何構(gòu)型設(shè)置，只要分隔物形成分隔空間，其中灌封膠的量得以保留且在灌封膠固化前不會遷移到閉合區(qū)域的外部即可。
[0018]不存在將限定“類似的”高度的特定高度差，可出于方便將任何元件分到合適的組。然而，作為非限制性實(shí)例，在第一組的最長元件短于第二組的最短元件的情況下，第一組的最長元件和第二組的最短元件之間的差值可為3至5_。微型逆變器和小型電源轉(zhuǎn)換器元件的典型高度以及示例性的分組為如下:
[0019]
通過類似的高度將元件分組__元件和近似高度_
【權(quán)利要求】
1.一種電源轉(zhuǎn)換裝置，包括: 具有至少一個區(qū)域的印刷電路板； 在所述印刷電路板上的電子和電氣元件，此類元件能夠操作地彼此連接以用于轉(zhuǎn)換電力； 一個或多個分隔物，每個分隔物具有邊緣；和 灌封膠， 其特征在于每個分隔物在其邊緣處與所述印刷電路板接觸，使得所述印刷電路板的所述至少一個區(qū)域被一個或多個分隔物圍繞以形成一個或多個隔離區(qū)域，每個隔離區(qū)域在所述印刷電路板的不同區(qū)域之上限定分隔空間并且僅在與印刷電路板的相對的一側(cè)敞開，所述印刷電路板的每個此類區(qū)域支承一個或多個電子或電氣元件， 每個此類分隔空間至少部分地填充有所述灌封膠，使得所述灌封膠完全包覆位于所述區(qū)域中的所有電子或電氣元件， 并且在未被所述分隔物圍繞的所述印刷電路板的部分中，所述印刷電路板被所述灌封膠完全覆蓋，其中在所述印刷電路板的至少一個區(qū)域之上存在位于所述灌封膠之上的空隙，所述灌封膠覆蓋所述印刷電路板的至少一個區(qū)域中的電子或電氣元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源轉(zhuǎn)換裝置，其中所述分隔物通過連接方式連接到所述印刷電路板。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述連接方式是粘合劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述粘合劑是壓敏粘合劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述分隔物還包括支承部件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述分隔物穿過所述支承部件連接到所述印刷電路板。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述分隔物通過連接方式并通過所述支承部件連接到所述印刷電路板。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電源轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述分隔物包含聚氨酯、有機(jī)聚硅氧烷、聚異丁烯、或它們的共聚物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源轉(zhuǎn)換裝置，所述電源轉(zhuǎn)換裝置為接線盒、微型逆變器、電源優(yōu)化器或發(fā)光二極管轉(zhuǎn)換器。
10.一種光伏設(shè)備，包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源轉(zhuǎn)換裝置。
【文檔編號】H02M1/00GK203406769SQ201320131790
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年3月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月22日
【發(fā)明者】鄒魯, 金弘燮, K·R·拉森, N·L·莫里斯 申請人:道康寧(中國)投資有限公司, 陶氏康寧公司