一種集成式開關(guān)電源模塊的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及電源技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種集成式開關(guān)電源模塊，包括：箱體、輸入整流單元、逆變單元、高頻變壓器、第一液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排、第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排、導(dǎo)電排、輸出整流單元、控制電路板、電抗器以及傳感器；所述第一液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排的寬面與所述第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排的寬面互相垂直地絕緣設(shè)置在所述箱體上；所述電抗器和所述傳感器絕緣套接在所述第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排上；所述輸入整流單元和所述逆變單元絕緣設(shè)置在所述第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排的一個(gè)寬面上；所述高頻變壓器與所述輸出整流單元分別一一對(duì)應(yīng)地絕緣設(shè)置在所述第一液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排的相對(duì)的兩個(gè)寬面上。本實(shí)用新型熱效果好、體積小、成本低。
【專利說明】
一種集成式開關(guān)電源模塊
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及電源技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種集成式開關(guān)電源模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]電源產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制、軍工設(shè)備、科研設(shè)備、工控設(shè)備、計(jì)算機(jī)和電腦、通訊設(shè)備、電力設(shè)備、儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備、半導(dǎo)體制冷制熱等領(lǐng)域。在如藍(lán)寶石晶體生長、銅箔生產(chǎn)等應(yīng)用場景下，一般需要電源提供穩(wěn)定的電流輸出。在這些應(yīng)用中，對(duì)電源運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性要求極高。為避免由于電源中器件的質(zhì)量問題等因素而造成輸出抖動(dòng)、停機(jī)等現(xiàn)象，現(xiàn)有技術(shù)中通常采用多個(gè)高頻開關(guān)電源模塊并聯(lián)來形成所需要的電源輸出。這樣，可以在某個(gè)或某幾個(gè)高頻開關(guān)電源模塊電源不能正常運(yùn)行時(shí)，整個(gè)電源的輸出保持穩(wěn)定。但是，現(xiàn)有技術(shù)中的率高頻開關(guān)電源模塊的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此存在體積大、散熱效果差、成本高等不足之處。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于:針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種熱效果好、體積小、成本低的集成式開關(guān)電源模塊。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:
[0005]—種集成式開關(guān)電源模塊，包括:箱體、輸入整流單元、逆變單元、高頻變壓器、第一液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排、第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排、導(dǎo)電排、輸出整流單元、控制電路板、電抗器以及傳感器;其中，所述高頻變壓器、導(dǎo)電排和輸出整流單元分別為一個(gè)或多個(gè)；
[0006]所述第一液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排與所述第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排互相平行地絕緣設(shè)置在所述箱體上，且所述第一液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排的寬面與所述第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排的寬面互相垂直;所述電抗器和所述傳感器絕緣套接在所述第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排上;所述輸入整流單元和所述逆變單元絕緣設(shè)置在所述第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排的一個(gè)寬面上;所述高頻變壓器與所述輸出整流單元分別一一對(duì)應(yīng)地絕緣設(shè)置在所述第一液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排的相對(duì)的兩個(gè)寬面上；
[0007]所述輸入整流單元與所述逆變單元電氣連接;所述高頻變壓器的輸入端與所述逆變單元的輸出端電氣連接;所述高頻變壓器的輸出端與所述輸出整流單元的輸入端電氣連接;所述輸出整流單元的輸出端與所述第一液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排電氣連接;所述高頻變壓器輸出的中心抽頭通過所述導(dǎo)電排與所述第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排電氣連接。
[0008]優(yōu)選地，上述高頻變壓器為導(dǎo)電外殼散熱式變壓器，其導(dǎo)電外殼作為高頻變壓器輸出的中心抽頭;所述高頻變壓器的導(dǎo)電外殼的側(cè)面絕緣連接在所述第一液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排的一個(gè)寬面上。
[0009]優(yōu)選地，上述輸入整流單元包括抗電磁干擾電路板和一個(gè)或多個(gè)整流模塊;所述輸入整流單元通過所述一個(gè)或多個(gè)整流模塊絕緣連接在所述第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排的一個(gè)寬面上。
[0010]優(yōu)選地，上述逆變單元4可以包括逆變電路板和一個(gè)或多個(gè)IGBT;所述逆變單元通過所述一個(gè)或多個(gè)IGBT絕緣連接在所述第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排的一個(gè)寬面上。
[0011]優(yōu)選地，上述輸出整流單元包括同步整流板、吸收板和一個(gè)或多個(gè)整流器件;所述輸出整流單元通過所述一個(gè)或多個(gè)整流器件電氣連接在所述第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排的一個(gè)寬面上。
[0012]優(yōu)選地，上述整流器件包括:電力場效應(yīng)晶體管、快恢復(fù)二極管、以及肖特基二極管。
[0013]優(yōu)選地，上述箱體內(nèi)設(shè)置有絕緣板;所述第一液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排和所述第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排設(shè)置在所述絕緣板的一側(cè)，所述控制電路板設(shè)置在所述絕緣板的另一側(cè)。
[0014]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0015]1、通過將電源模塊中的主要發(fā)熱元件，如高頻變壓器、輸入整流單元、逆變單元和輸出整流單元等均固定設(shè)置在第一或第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排上，而第一和第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排既是電源模塊的導(dǎo)電輸出極，又是整個(gè)電源模塊的液態(tài)冷卻劑容器，因此不僅能夠節(jié)約輸出導(dǎo)電排，而且能夠高效地散熱，提高了電源模塊的散熱效率；
[0016]2、通過將第一和第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排的寬面互相垂直設(shè)置，有效利用了電源模塊的內(nèi)部空間，減小了電源模塊的體積；
[0017]3、當(dāng)多個(gè)電源模塊需要串聯(lián)使用時(shí)，能夠進(jìn)一步地節(jié)約匯流導(dǎo)電排的使用，且便于液態(tài)冷卻連接，從而降低了電源模塊的成本。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的集成式開關(guān)電源模塊的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是圖1所示集成式開關(guān)電源模塊的俯視圖；
[0020]圖3是圖1所示集成式開關(guān)電源模塊的仰視圖；
[0021]圖4是本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的集成式開關(guān)電源模塊的電氣原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明，以使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0023]如圖1、2和3所示，本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的集成式開關(guān)電源模塊，包括:箱體1、輸入整流單元3、逆變單元4、高頻變壓器5、第一液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排2-1、第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排2-2、導(dǎo)電排5-1、輸出整流單元6、控制電路板7、電抗器8以及傳感器9;其中，高頻變壓器5、導(dǎo)電排5-1和輸出整流單元6分別為一個(gè)或多個(gè)；
[0024]具體地，第一液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排2-1與第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排2-2互相平行地絕緣設(shè)置在箱體I上，且第一液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排2-1的寬面與第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排2-2的寬面互相垂直；電抗器8和傳感器9絕緣套接在第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排2-2上;輸入整流單元3和逆變單元4絕緣設(shè)置在第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排2-2的一個(gè)寬面上；高頻變壓器5與輸出整流單元6分別一一對(duì)地應(yīng)絕緣設(shè)置在第一液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排2-1的相對(duì)的兩個(gè)寬面上；
[0025]優(yōu)選地，輸入整流單元3和逆變單元4設(shè)置第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排2-2上遠(yuǎn)離高頻變壓器5與輸出整流單元6—側(cè)的寬面上。
[0026]輸入整流單元3與逆變單元4電氣連接，高頻變壓器5的輸入端與逆變單元4的輸出端電氣連接，高頻變壓器5的輸出端與輸出整流單元6的輸入端電氣連接(例如，通過導(dǎo)電排5-1經(jīng)絕緣壓接在第一液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排2-1的一個(gè)窄面上)，輸出整流單元6的輸出端與第一液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排2-1電氣連接，高頻變壓器5輸出的中心抽頭通過導(dǎo)電排5-1與第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排2-2電氣連接。
[0027]在優(yōu)選的實(shí)施例中，上述集成式開關(guān)電源模塊開還可以包括絕設(shè)置在第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排2-2上的飽和電感。
[0028]如圖4所示，輸入電壓通過輸入整流單元3輸入集成式開關(guān)電源模塊，經(jīng)整流后輸入至逆變單元4，經(jīng)逆變后輸入高頻變壓器5，經(jīng)高頻變壓后輸入到輸出整流單元6，經(jīng)整流后輸出至集成式開關(guān)電源模塊的輸出端，即第一液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排2-1與第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排2-2的輸出端。
[0029]具體地，導(dǎo)電排5-1可以包括諸如銅導(dǎo)電排、鋁導(dǎo)電排、合金導(dǎo)電排等由良導(dǎo)體材料制成的導(dǎo)電排。進(jìn)一步地，第一液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排2-1和第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排2-2可以分別包括液體冷卻劑出入口 2-3、以及容納諸如液態(tài)水、液態(tài)氮、液態(tài)金屬等液態(tài)冷卻劑的腔體。
[0030]進(jìn)一步地，高頻變壓器5可以為導(dǎo)電外殼散熱式變壓器，其導(dǎo)電外殼作為高頻變壓器5輸出的中心抽頭，導(dǎo)電外殼的側(cè)面絕緣連接在第一液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排2-1的寬面上。例如，導(dǎo)電外殼的側(cè)面與第一液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排2-1之間可以設(shè)置耐高溫散熱絕緣材料(例如，耐高溫散熱絕緣布、耐高溫散熱絕緣硅膠、耐高溫散熱絕緣圖層等)后緊固連接。具體地，高頻變壓器5的導(dǎo)電外殼可以包括鋁導(dǎo)電外殼、銅導(dǎo)電外殼、合金導(dǎo)電外殼等由導(dǎo)體材料制成的導(dǎo)電外殼。
[0031 ] 其中，輸入整流單元3可以包括抗電磁干擾(Electromagnetic Interference，EMI)電路板3-2和一個(gè)或多個(gè)整流模塊3-1。具體地，輸入整流單元3可以通過整流模塊3-1絕緣連接在第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排2-2上，整流模塊3-1與第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排2-2之間可以設(shè)置耐高溫散熱絕緣材料后緊固連接。
[0032]逆變單元4可以包括逆變電路板4-2和一個(gè)或多個(gè)絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)4_1。具體地，逆變單元4可以通過IGBT 4-1絕緣連接在第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排2-2上，IGBT 4-1與第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排2-2之間可以設(shè)置耐高溫散熱絕緣材料后緊固連接。
[0033]輸出整流單元6可以包括同步整流板6-1、吸收板和一個(gè)或多個(gè)整流器件6_2(例如，電力場效應(yīng)晶體管、快恢復(fù)二極管、肖特基二極管等)。具體地，輸出整流單元6可以通過整流器件6-2電氣連接在第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排2-2上。
[0034]進(jìn)一步地，箱體I內(nèi)還可以設(shè)置絕緣板10，第一液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排2-1與第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排2-2設(shè)置在絕緣板10的一側(cè)，控制電路板7設(shè)置在絕緣板10的另一側(cè)。因此，絕緣板10將箱體I分為前端控制區(qū)和后端整流逆變區(qū)，控制電路板7設(shè)置在前端控制區(qū)，用于控制逆變單元、輸出整流單元;其他元件設(shè)置在后端整流逆變區(qū)。
[0035]在上述實(shí)施例中，通過將電源模塊中的主要發(fā)熱元件，如高頻變壓器5、輸入整流單元3、逆變單元4和輸出整流單元6等均固定設(shè)置在第一或第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排上，而第一和第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排既是電源模塊的導(dǎo)電輸出極，又是整個(gè)電源模塊的液態(tài)冷卻劑容器，因此不僅能夠節(jié)約輸出導(dǎo)電排，而且能夠高效地散熱，提高了電源模塊的散熱效率；并且，通過將第一和第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排的寬面互相垂直設(shè)置，有效利用了電源模塊的內(nèi)部空間，減小了電源模塊的體積；同時(shí)，當(dāng)多個(gè)電源模塊需要串聯(lián)使用時(shí)，能夠進(jìn)一步地節(jié)約匯流導(dǎo)電排的使用，且便于液態(tài)冷卻連接，從而降低了電源模塊的成本。
[0036]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)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種集成式開關(guān)電源模塊，其特征在于，所述電源模塊包括:箱體、輸入整流單元、逆變單元、高頻變壓器、第一液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排、第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排、導(dǎo)電排、輸出整流單元、控制電路板、電抗器以及傳感器;其中，所述高頻變壓器、導(dǎo)電排和輸出整流單元分別為一個(gè)或多個(gè)； 所述第一液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排與所述第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排互相平行地絕緣設(shè)置在所述箱體上，且所述第一液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排的寬面與所述第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排的寬面互相垂直;所述電抗器和所述傳感器絕緣套接在所述第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排上;所述輸入整流單元和所述逆變單元絕緣設(shè)置在所述第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排的一個(gè)寬面上;所述高頻變壓器與所述輸出整流單元分別一一對(duì)應(yīng)地絕緣設(shè)置在所述第一液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排的相對(duì)的兩個(gè)寬面上； 所述輸入整流單元與所述逆變單元電氣連接;所述高頻變壓器的輸入端與所述逆變單元的輸出端電氣連接;所述高頻變壓器的輸出端與所述輸出整流單元的輸入端電氣連接；所述輸出整流單元的輸出端與所述第一液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排電氣連接;所述高頻變壓器輸出的中心抽頭通過所述導(dǎo)電排與所述第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排電氣連接。2.如權(quán)利要求1所述的集成式開關(guān)電源模塊，其特征在于，所述高頻變壓器為導(dǎo)電外殼散熱式變壓器，其導(dǎo)電外殼作為高頻變壓器輸出的中心抽頭;所述高頻變壓器的導(dǎo)電外殼的側(cè)面絕緣連接在所述第一液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排的一個(gè)寬面上。3.如權(quán)利要求1所述的集成式開關(guān)電源模塊，其特征在于，所述輸入整流單元包括抗電磁干擾電路板和一個(gè)或多個(gè)整流模塊;所述輸入整流單元通過所述一個(gè)或多個(gè)整流模塊絕緣連接在所述第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排的一個(gè)寬面上。4.如權(quán)利要求1所述的集成式開關(guān)電源模塊，其特征在于，所述逆變單元可以包括逆變電路板和一個(gè)或多個(gè)IGBT;所述逆變單元通過所述一個(gè)或多個(gè)IGBT絕緣連接在所述第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排的一個(gè)寬面上。5.如權(quán)利要求1所述的集成式開關(guān)電源模塊，其特征在于，所述輸出整流單元包括同步整流板、吸收板和一個(gè)或多個(gè)整流器件;所述輸出整流單元通過所述一個(gè)或多個(gè)整流器件電氣連接在所述第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排的一個(gè)寬面上。6.如權(quán)利要求5所述的集成式開關(guān)電源模塊，其特征在于，所述整流器件包括:電力場效應(yīng)晶體管、快恢復(fù)二極管、以及肖特基二極管。7.如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的集成式開關(guān)電源模塊，其特征在于，所述箱體內(nèi)設(shè)置有絕緣板;所述第一液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排和所述第二液態(tài)冷卻導(dǎo)電母排設(shè)置在所述絕緣板的一側(cè)，所述控制電路板設(shè)置在所述絕緣板的另一側(cè)。
【文檔編號(hào)】H02M1/00GK205647241SQ201620523586
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月31日
【發(fā)明人】劉達(dá)貴, 周文全, 鄧永華, 鄧長春
【申請(qǐng)人】四川英杰電氣股份有限公司