CN101067756A - 计算机电源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于计算机的电源，其包括有：壳体，其外壁包括有散热鳍片；子电路板，其上安装有电源电路中的功率电子元件及相关电子元件，并布置在所述壳体的顶部内壁，所述功率电子元件的元件体固定在所述壳体的顶部内壁；主电路板，其上安装有电源电路中除所述子电路板上的电子元件之外的其他电子元件，布置在所述壳体内，并与所述子电路板相连接。本发明的优点是没有风扇无噪音，散热良好功率大，内部温度较低成本不高。

Description

计算机电源

技术领域

本发明涉及一种电源，特别涉及一种用于计算机(computer)的电源。

背景技术

计算机电源的电路中包含各种电子元件，其中的开关元件、整流元件等是高发热的功率电子元件，其元件体固定在散热器上，并通过元件体上的引脚安装到电路板上。由于计算机电源具有标准的外形尺寸(140mm×150mm×86mm)，其壳体内安装了布满电子元件的电路板之后，在剩余的空间里用一般的散热方案存在各种缺点和弊端。

现有计算机电源通常采用“T”型或倒“L”型散热器，其有一个不带鳍片的直立部分，可以像普通电子元件一样直立安装在电路板上，不会占电路板太大的面积，散热主要通过从直立部分顶部水平伸展出的有鳍片部分进行。这是一种以散热器适应电路板的方式，散热器的形状和大小受电路板及电源内部空间的限制，散热面积一般有限，必须再用其他方法增强散热能力。

由于同一散热器增加了风扇时的散热能力相当于没有增加风扇时的散热能力的4～10倍，故主动散热的有风扇计算机电源是目前最常见的解决方案，应用在各种功率的电源中。图1为现有技术中的有风扇计算机电源的内部结构示意图。如图1所示，其主要是在电路板10a上设置有各种不同的电子元件11a，功率电子元件12a的元件体和散热器13a的直立部分131a固定在一起，直立于电路板10a之上，风扇30a用以增强散热器13a的散热能力。将电路板10a和风扇30a安装在壳体20a中，组成有风扇计算机电源1a。

然而，机械风扇又给有风扇计算机电源带来噪声和可靠性不高等问题。电源风扇的噪声有时甚至是计算机噪声的主要来源，并会在使用中逐渐变大，灰尘、机械磨损等引起的风扇损坏是这种电源可靠性不高的主要原因。

为解决有风扇电源存在的缺点，产生了一种无风扇被动散热的计算机电源。图2为现有技术中的普通无风扇计算机电源的内部结构示意图。如图2所示，其主要是在电路板10b上设置有各种不同的电子元件11b，功率电子元件12b的元件体和散热器13b的直立部分131b固定在一起，并直立于电路板10b之上。为使功率电子元件12b正常工作，必须在散热器13b的直立部分131b的顶部向水平方向伸展出相当的散热面积。由于散热器13b的形状和大小受电路板10b上的电子元件11b及电源内部空间的限制，且仅凭固定在电路板10b上的直立部分131b也难以可靠地撑起庞大的散热器，故实际中的结构常常比图2中的更复杂。将电路板10b安装在壳体20b中，组成普通无风扇计算机电源1b。

由于能够显著地增大散热面积，在壳体的外壁设置鳍片的无风扇计算机电源具有更好的发展前景。在现有的方案中，有的用热导管把热量从内部散热器引到有鳍片的壳体，有的在内部散热器和有鳍片的壳体之间加装硅胶垫片传热，却始终无法摆脱以散热器适应电路板的传统方式，巨大的壳体只是当成“T”型散热器的有鳍片部分。从功率电子元件向有鳍片的壳体传热的效率不高是利用壳体散热的无风扇计算机电源在现有方式下难以突破的瓶颈。因此，在相同的外形尺寸下，现有的无风扇计算机电源的功率难以做得如有风扇计算机电源的功率大。

可见，在现有技术中必须采取较复杂的结构才能把电路板的功率电子元件的热量引导到有鳍片的壳体上，过长的传导路径导致了传热效率低，因而计算机电源的散热效率低，未能充分发挥利用壳体散热的优势。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种计算机电源，以提高无风扇计算机电源的散热效率。

本发明按照如下技术方案来实现。

一种计算机电源，其特征在于，包括：壳体，其外壁包括有散热鳍片；子电路板，其上安装有电源电路中的功率电子元件及相关电子元件，并布置在所述壳体的顶部内壁，所述功率电子元件的元件体固定在所述壳体的顶部内壁；主电路板，其上安装有电源电路中除所述子电路板上的电子元件之外的其他电子元件，布置在所述壳体内，并与所述子电路板相连接。

在上述计算机电源中，所述子电路板上的功率电子元件包括有开关元件和整流元件，所述子电路板上的相关电子元件包括有开关变压器。

在上述计算机电源中，所述主电路板与所述子电路板通过电连接器相连接，并包括有至少两个所述电连接器，一个连接与所述开关元件和所述开关变压器的初级有关的电路，一个连接与所述整流元件和所述开关变压器的次级有关的电路。

在上述计算机电源中，所述子电路板上平行布置所述电连接器的插头，所述插头之间布置所述开关变压器，所述功率电子元件围绕所述插头和所述开关变压器平卧和直立布置。

在上述计算机电源中，所述主电路板上平行布置所述电连接器的插座，所述插座之间具有一矩形窗口，所述主电路板上的电子元件布置在所述插座和所述矩形窗口的四周。

在上述计算机电源中，所述主电路板与所述子电路板通过电导线相连接。

在上述计算机电源中，所述子电路板的形状和大小与其所在的所述壳体的顶部内壁一致，所述子电路板上开设有窗口，通过所述窗口把位于该窗口中的功率电子元件的元件体固定在所述壳体的顶部内壁。

在上述计算机电源中，所述子电路板为矩形，所述功率电子元件的元件体伸出所述子电路板的边缘。

在上述计算机电源中，所述壳体包括对接而成的上壳体和下壳体，所述上壳体的外壁包括有散热鳍片。

在上述计算机电源中，所述上壳体具有一水平散热器，所述水平散热器由水平基板和位于其顶面的水平鳍片构成。

在上述计算机电源中，所述上壳体的水平基板的底面分别设置有内螺柱和一矩形凹槽，所述子电路板固定在所述内螺柱上，所述子电路板上的电子元件的引脚容纳在所述矩形凹槽内，所述子电路板上平卧布置的功率电子元件的元件体固定在所述矩形凹槽周边的所述水平基板的底面。

在上述计算机电源中，所述上壳体进一步地具有一垂直散热器，所述垂直散热器由垂直基板和位于其外侧面的垂直鳍片构成，并位于所述水平基板的底面的一个角端；所述功率电子元件中发热较大的整流元件的元件体固定在所述上壳体内壁垂直散热器所在的一侧，其中元件体固定在所述垂直基板内侧面的功率电子元件直立布置在所述子电路板的边缘。

在上述计算机电源中，所述下壳体的底部设置有带螺孔的平台，所述主电路板固定在所述平台上。

在上述计算机电源中，所述下壳体的前面板布置有交流插座和电源开关，所述交流插座和所述电源开关与所述主电路板连接；所述下壳体的后面板具有用于引出所述主电路板输出线束的豁口；所述下壳体的前后面板和左右侧板设置有通风孔。

在上述计算机电源中，所述下壳体的后面板具有一窗口，该窗口配有盖板，所述盖板上设置有通风孔。

在上述计算机电源中，所述下壳体的前面板进一步地具有与所述上壳体的垂直散热器适配的豁口。

由上述的技术方案可见，本发明所述的具有上述结构的计算机电源具有如下的优点：

分离出一包括功率电子元件的子电路板，并把子电路板和其上的功率电子元件的元件体安装在壳体上，巧妙地解决了与有鳍片的壳体的配合问题，因此生产和维护均很方便。

功率电子元件的元件体直接固定在壳体上，并由壳体上的鳍片直接散热，除去了“T”型散热器的直立部分，极大地提高了散热效率，因此无须改变计算机电源的标准尺寸，就能实现很大的功率。

散热鳍片设置在水平基板的顶面，功率电子元件的元件体固定在水平基板的底面，散热鳍片和功率电子元件分别处于不同的环境之中，不仅有利于散热，同时也使电源内部的温度完全不受散热鳍片的影响，而上壳体内壁散发出的热量又受到与上壳体的顶部内壁的形状和大小一致的子电路板的阻隔，因此没有风扇时电源内部的温度也保持在正常范围之内，可以采用普通规格的电子元件，大大降低无风扇计算机电源的成本。

附图说明

图1为现有技术中的有风扇计算机电源内部结构示意图；

图2为现有技术中的普通无风扇计算机电源内部结构示意图；

图3为本发明实施例中将计算机电源电路分解为主电路和子电路的原理示意图；

图4为本发明第一实施例的立体分解图；

图5为本发明第二实施例的立体分解图；

图6为本发明第一实施例和第二实施例的组合示意图。

具体实施方式

本发明的核心思想是：把与功率电子元件有关的电路从电源电路中分离出来，组成一装配在电源壳体的顶部内壁的子电路板，并把功率电子元件的元件体固定在壳体的顶部内壁，从而使功率电子元件产生的热量直接通过壳体外壁的散热鳍片迅速地散去，热量基本上不向电源内部排放。这是一种以电路板适应散热器的方式，电子元件较少的子电路板上有足够的空间平卧布置功率电子元件，功率电子元件的元件体和散热的鳍片分别位于电源壳体的内外壁，解决了普通无风扇电源存在的散热效率低和电源内部温度高的弊端，充分发挥出壳体散热的优势。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。所述附图仅供参考和说明，并非用来限制本发明。

图3是本发明实施例中将计算机电源电路(为现有技术)分解为主电路和子电路的原理示意图。其中，黑框内为子电路，其电子元件布置在子电路板上，所述子电路中包括有功率电子元件；其余为主电路，其电子元件布置在主电路板上。

第一实施例：

图4及图6分别为本实施例的立体分解图和组合示意图，主要包括有子电路板10、主电路板20、上壳体30和下壳体40等部件，并且上壳体30和下壳体40构成了本发明实施例中电源壳体的一个例子，上壳体30的外壁包括有散热鳍片。其中：

连接子电路板10和主电路板20的电连接器由带软导线束的插头和插座构成，包括有至少两个电连接器，一个(插头14、插座22)连接与开关元件11和开关变压器13的初级有关的电路，一个(插头15、插座23)连接与整流元件12和开关变压器13的次级有关的电路。所述电连接器的规格视电源的功率而定，通常，连接与开关元件11和开关变压器13的初级有关的电路的电连接器，其额定电流在2～4A。而连接与整流元件12和开关变压器13的次级有关的电路的电连接器，其连接+12V、+5V，+3.3V整流输出的部分，额定电流在20A左右；连接-12V、-5V和+5VSB整流输出的部分，额定电流在2A左右；连接开关变压器13的中心抽头和公共地线的部分，可将其分成两到三路，使每一路所承受的额定电流在20A以上。

在本实施例中，子电路板10和主电路板20除了使用所述电连接器进行连接以外，还可以使用电导线进行连接(附图中没有示出)。所述电导线的两端分别布置在子电路板10和主电路板20的同一侧的边沿，此处的同一侧的边沿是指上壳体30和下壳体40对接时电导线在子电路板10和主电路板20的位置。所述电导线的长度略大于对接后子电路板10和主电路板20之间的距离，同时下壳体40靠近该电导线的侧板或后面板可以拆卸。这样，在上壳体30内壁的子电路板10通过该电导线连着下壳体40的底部的主电路板20的情况下，上壳体30仍可以自由地与下壳体40开合，以便于生产和维护计算机电源。采用电导线时各个元件的位置关系和采用电连接器时各个元件的位置关系基本相同。

子电路板10安装在所述计算机电源壳体的顶部的内壁，在本实施例中即为上壳体30的内壁。子电路板10上的功率电子元件包括有开关元件11和整流元件12，相关电子元件包括有开关变压器13、电连接器的插头14、15及少量外围电子元件16。(详见图3黑框内的电子元件)插头14、15平行布置，插头14、15之间安装开关变压器13，开关元件11和整流元件12等功率电子元件围绕插头14、15和开关变压器13平卧布置。

在本实施例中，子电路板10的形状和大小与其所在的壳体的顶部内壁一致，其上开设有窗口18，通过窗口18把位于其中的开关元件11和整流元件12等功率电子元件的元件体固定在所述壳体的顶部内壁，子电路板10的角上及中央位置设置有安装孔17。

主电路板20布置在所述计算机电源壳体内。主电路板20上安装电源中发热小的电子元件21，电子元件21是除了子电路板10上的电子元件之外的其他电子元件。电连接器的插座22、23平行布置，插座22、23之间具有一矩形窗口24，主电路板20上的电子元件21布置在插座22、23和矩形窗口24的四周。子电路板10的开关变压器13的超出部分从矩形窗口24中穿过，子电路板10的插头14、15插在对应的插座22、23上。主电路板20上有输出线束25，主电路板20的角上设置有安装孔26。

上壳体30(在图4中处于倒置状态)具有一水平散热器，该水平散热器由水平基板301和位于其顶面的水平鳍片302构成。水平基板301的底面分别设置有内螺柱303和一矩形凹槽304，矩形凹槽304的周边设置有螺孔305，在这里矩形凹槽304的槽底构成了水平基板301底面的一部分，子电路板10固定在内螺柱303上，其上的电子元件的引脚容纳在矩形凹槽304内，其上的开关元件11和整流元件12等功率电子元件的元件体通过螺孔305固定在矩形凹槽304周边的水平基板301的底面。内螺柱303的高度和矩形凹槽304的深度应使子电路板10上电子元件的引脚与矩形凹槽304的槽底之间留有适当距离。在大功率应用的场合，上壳体可进一步地具有一垂直散热器，垂直散热器由垂直基板306和位于其外侧面的垂直鳍片307构成，并位于水平基板301的底面的一个角端，且垂直鳍片307和对应位置的水平鳍片302位于同一垂直平面。水平基板301的底面和垂直基板306的内侧面，在这里构成了上壳体30的内壁，即电源壳体的顶部内壁。功率电子元件中发热较大的整流元件12的元件体固定在上壳体30内壁垂直散热器所在的一侧，其中元件体固定在垂直基板306内侧面的功率电子元件直立布置在子电路板10的边缘(本实施例中没有功率电子元件采用直立布置的方式)；开关元件11固定在上壳体30内壁的另一侧。除了垂直鳍片307和水平鳍片302之间的部分，水平基板301的长和宽略小于其上的水平鳍片302，其四个侧面设置有螺孔308。水平鳍片302前部的左右两侧各有一连接相邻鳍片的搭桥309，搭桥上有螺孔310，螺孔310用于把计算机电源固定在计算机机箱里。

在本实施例中，内螺柱303设置在水平基板301底面的角上与中央。

下壳体40的底部设置有带螺孔的平台401，主电路板20固定在所述平台401上。下壳体40的前面板的一侧开有一大一小的上下两个窗口，分别用于固定交流插座402和电源开关403，交流插座402和电源开关403与所述主电路板20连接。下壳体40的后面板的右上角开有一半圆形豁口404，以引出主电路板20的输出线束25。下壳体40的后面板对着电连接器(插头14、15，插座22、23)的位置开有一矩形窗口405，矩形窗口405周边有螺孔406，矩形窗口405配有盖板407，盖板407上有安装孔408，盖板407略大于矩形窗口405，通过安装孔408和螺孔406把盖板407固定在矩形窗口405上。矩形窗口405用于插拔连接子电路板10和主电路板20的电连接器。下壳体40的前后面板、左右侧板及盖板407均留有散热孔409，以利于电源内部的热量排出。下壳体40的前面板的另一侧开有一矩形豁口410，上壳体30的垂直散热器嵌入在矩形豁口410中。下壳体40的前后面板及左右侧板的上部设置有安装孔411，通过安装孔411把上壳体30固定在下壳体40上。下壳体40前面板的右下侧和左下侧各设置有螺孔412，螺孔412用于把计算机电源固定在计算机机箱里。

本发明第一实施例中的计算机电源按照如下步骤进行安装：首先，通过子电路板10上的安装孔17与上壳体30的水平基板301底面的内螺柱303，用螺钉把子电路板10固定在上壳体30的内壁，其中的开关元件11和整流元件12等功率电子元件的元件体与所在的上壳体30的内壁之间应加硅胶垫片，并用螺钉固定；其次，通过主电路板20上的安装孔26与下壳体40底部带螺孔的平台401，用螺钉把主电路板20固定在下壳体40的底部，再分别连接和固定交流插座402和电源开关403，并通过下壳体40的半圆形豁口404把主电路板20上的输出线束25引出；然后，通过下壳体40的安装孔411与上壳体30的螺孔308，用螺钉把上壳体30和下壳体40对接；最后，通过下壳体40的矩形窗口405，把子电路板10的插头14、15分别插入主电路板20的插座22、23，并通过安装孔408与螺孔406，用螺钉把盖板407固定在矩形窗口405上。

第二实施例：

本实施例是所述计算机电源在一般功率需求下的一个实施例，在此种情况下，上壳体内壁散发的热量比较少，故即使采用尺寸比较小的子电路板，即为本实施例中的子电路板50，电源内部温度也能维持在正常水平。

由于第二实施例与第一实施例的差别仅在于：子电路板的形状和大小不同；用于装配子电路板的内螺柱在上壳体水平基板的底面的位置不同；以及子电路板安装的位置不同。故以下仅介绍与第一实施例的差别部分，其余部分可参考第一实施例中的相关内容。

图5及图6分别为本实施例的立体分解图及组合示意图，主要包括有子电路板50、主电路板20、上壳体30和下壳体40等部件，并且上壳体30和下壳体40构成了本发明实施例中电源壳体的一个例子，上壳体30的外壁包括有散热鳍片。在本实施例中：

子电路板50为矩形，开关元件11和整流元件12等功率电子元件的元件体伸出子电路板50的边缘，子电路板50的角上设置有安装孔17。

上壳体30的内螺柱303设置在水平基板301底面的矩形凹槽304的四个角上，子电路板50固定在内螺柱303上，在这里矩形凹槽304的槽底构成了水平基板301底面的一部分。

在安装本实施例中的计算机电源时，通过子电路板50上的安装孔17与上壳体30的水平基板301底面的矩形凹槽304四个角上的内螺柱303，用螺钉把子电路板50固定在上壳体30的内壁。

本发明的其他实施例还包括：在第一实施例的子电路板10与上壳体30的内壁之间填充绝热材料，以达到更好的隔热降温效果；在第二实施例中以其他方式在上壳体30的内壁安装绝热材料；在第一实施例或第二实施例中，把整流元件12改为直立在子电路板10或子电路板50上，使其元件体固定在垂直基板306的内侧面；在上壳体30敷设贯穿水平基板301和垂直基板306的热导管；把上壳体30的垂直散热器去掉只保留水平散热器；把子电路板10的插头与主电路板20的插座位置互换，等等。具体取舍主要根据所述计算机电源的功率而定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的保护范围，凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接、间接地运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1、一种计算机电源，其特征在于，包括：

壳体，其外壁包括有散热鳍片；

子电路板，其上安装有电源电路中的功率电子元件及相关电子元件，并布置在所述壳体的顶部内壁，所述功率电子元件的元件体固定在所述壳体的顶部内壁；

主电路板，其上安装有电源电路中除所述子电路板上的电子元件之外的其他电子元件，布置在所述壳体内，并与所述子电路板相连接。

2、如权利要求1所述的计算机电源，其特征在于，所述子电路板上的功率电子元件包括有开关元件和整流元件，所述子电路板上的相关电子元件包括有开关变压器。

3、如权利要求2所述的计算机电源，其特征在于，所述主电路板与所述子电路板通过电连接器相连接，并包括有至少两个所述电连接器，一个连接与所述开关元件和所述开关变压器的初级有关的电路，一个连接与所述整流元件和所述开关变压器的次级有关的电路。

4、如权利要求3所述的计算机电源，其特征在于，所述子电路板上平行布置所述电连接器的插头，所述插头之间布置所述开关变压器，所述功率电子元件围绕所述插头和所述开关变压器平卧或直立布置。

5、如权利要求3所述的计算机电源，其特征在于，所述主电路板上平行布置所述电连接器的插座，所述插座之间具有一矩形窗口，所述主电路板上的电子元件布置在所述插座和所述矩形窗口的四周。

6、如权利要求2所述的计算机电源，其特征在于，所述主电路板与所述子电路板通过电导线相连接。

7、如权利要求1所述的计算机电源，其特征在于，所述子电路板的形状和大小与其所在的所述壳体的顶部内壁一致，所述子电路板上开设有窗口，通过所述窗口把位于该窗口中的功率电子元件的元件体固定在所述壳体的顶部内壁。

8、如权利要求1所述的计算机电源，其特征在于，所述子电路板为矩形，所述功率电子元件的元件体伸出所述子电路板的边缘。

9、如权利要求1所述的计算机电源，其特征在于，所述壳体包括对接而成的上壳体和下壳体，所述上壳体的外壁包括有散热鳍片。

10、如权利要求9所述的计算机电源，其特征在于，所述上壳体具有一水平散热器，所述水平散热器由水平基板和位于其顶面的水平鳍片构成。

11、如权利要求10所述的计算机电源，其特征在于，所述上壳体的水平基板的底面分别设置有内螺柱和一矩形凹槽，所述子电路板固定在所述内螺柱上，所述子电路板上的电子元件的引脚容纳在所述矩形凹槽内，所述子电路板上平卧布置的功率电子元件的元件体固定在所述矩形凹槽周边的所述水平基板的底面。

12、如权利要求10所述的计算机电源，其特征在于，所述上壳体进一步地具有一垂直散热器，所述垂直散热器由垂直基板和位于其外侧面的垂直鳍片构成，并位于所述水平基板的底面的一个角端；所述功率电子元件中发热较大的整流元件的元件体固定在所述上壳体内壁垂直散热器所在的一侧，其中元件体固定在所述垂直基板内侧面的功率电子元件直立布置在所述子电路板的边缘。

13、如权利要求9所述的计算机电源，其特征在于，所述下壳体的底部设置有带螺孔的平台，所述主电路板固定在所述平台上。

14、如权利要求9所述的计算机电源，其特征在于，所述下壳体的前面板布置有交流插座和电源开关，所述交流插座和所述电源开关与所述主电路板连接；所述下壳体的后面板具有用于引出所述主电路板输出线束的豁口；所述下壳体的前后面板和左右侧板设置有通风孔。

15、如权利要求9所述的计算机电源，其特征在于，所述下壳体的后面板具有一窗口，该窗口配有盖板，所述盖板上设置有通风孔。

16、如权利要求12所述的计算机电源，其特征在于，所述下壳体的前面板进一步地具有与所述上壳体的垂直散热器适配的豁口。

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