CN102163910B - 电源模块以及应用该电源模块的电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种电源模块以及应用该电源模块的电子设备，属于电子技术领域，用于解决了现有的电源模块散热效果不佳的技术问题。该电源模块，包括印刷电路板和安装于印刷电路板上的若干能量变换组件、至少一热管、至少一散热器；散热器安装于至少一能量变换组件上，能量变换组件上方设置有散热器；热管的一端与印刷电路板导热连接；热管的另一端与散热器导热连接。上述印刷电路板的热量通过金属化侧壁传递至热管；然后通过热管将热量传递至散热器。

Description

电源模块以及应用该电源模块的电子设备
技术领域
本发明属于电子技术领域，具体涉及一种电源模块以及应用该电源模块的电子设备。
背景技术
随着电信、服务器等领域的设备功率不断增加、体积不断减小，这些设备的电源模块应用空间也越来越紧凑，高功率高密度电源模块已成为未来的发展方向之一，而电源模块的散热能力直接决定了电源模块的热性能，及高温下的输出功率、供电效率等性能。
电源模块通常包括一块印刷电路板和安装于印刷电路板上的若干能量变换组件。现有的电源模块为达到散热效果，通常在能量变换组件上方放置散热器。这样，能量变换组件产生的热量就会通过散热器及时散发。
然而，现有电源模块的散热器通常只有单一的传热以及散热通道，仅对能量变换组件进行散热，并没有考虑到能量变换组件聚集在印刷电路板上的热量，随着印刷电路板热量的不断聚集也会对印刷电路板以及安装于电路板上的其它电子元件产生不良影响，而导致电源模块存在散热盲点，而整体散热效果不佳。
发明内容
本发明实施例提供了一种散热效果较好的电源模块以及应用该电源模块的电子设备。
一种电源模块，包括印刷电路板和安装于印刷电路板上的若干能量变换组件、至少一热管、至少一散热器；所述散热器安装于至少一能量变换组件上；所述热管的一端与所述印刷电路板导热连接，所述热管的另一端与散热器导热连接。所述印刷电路板的热量传递至所述热管；然后通过所述热管将热量传递至所述散热器。
一种电子设备，包括一电源模块，该电源模块包括印刷电路板和安装于印刷电路板上的若干能量变换组件、至少一热管、至少一散热器；所述散热器安装于至少一能量变换组件上；所述热管的一端与所述印刷电路板导热连接，所述热管的另一端与所述散热器导热连接。
与现有技术相比，上述电源模块通过将热管的一端与印刷电路板导热连接，另一端与散热器导热连接，从而为印刷电路板增加了散热通道，将印刷电路板上的热量经由热管传递至散热器，再由散热器将热量散发到周围环境中，从而通过增加散热通道解决了现有的电源模块存在散热盲点而整体散热效果不佳的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的实施例1所提供的电源模块的一种实施方式的示意图；
图2为本发明的实施例1所提供的电源模块内部热传递模型的示意图；
图3为现有的电源模块内部热传递模型的示意图；
图4为本发明的实施例2所提供的电源模块的一种实施方式的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种电源模块。
实施例1：
如图1所示，本发明实施例所提供的电源模块，包括印刷电路板1和安装于印刷电路板上1的若干能量变换组件2、至少一热管5、至少一散热器3；散热器3安装于至少一能量变换组件2上；热管5的一端与印刷电路板1导热连接，热管5的另一端与散热器3导热连接。印刷电路板1的热量传递至热管5；然后通过热管5将热量传递至散热器3。
通常在能量变换组件2与散热器3之间放置导热垫4(或导热胶)，当然也可以将散热器3直接安装在能量变换组件2上。将热管5的一端与印刷电路板1导热连接，并将热管5的另一端与散热器3导热连接，从而为印刷电路板1增加了散热通道。当然，在电源模块上可以设置多个热管5，从而增加更多的散热通道。将印刷电路板1上的热量传递至热管5的一端，再通过热管5传递至另一端的散热器3，并由散热器3进行散热，从而解决了印刷电路板1上的散热效率低的技术问题。
本发明实施例中，印刷电路板1的一侧面形成有金属化侧壁13并与热管5的一端接合。印刷电路板1由相间的导电层11和隔离层12构成，在印刷电路板1层面形成金属化侧壁13并与热管5的一端接合，形成导热连接，能够更加快速的将导电层11产生的热量传递至热管5上。
本发明实施例中，热管5呈扁平状，热管5一端的扁平面贴合于金属化侧壁13上。扁平状的热管5在相同体积的条件下，能够获得与金属化侧壁13更大的接触面积，即实现了热交换面积的最大化。
上述散热器3包括一基板32以及形成与基板32上的散热结构。所述散热结构可以是鳍片、翅片、螺杆、柱体等用于增加与空气接触面积的物理结构。本发明实施例中，所述散热结构为若干相互平行间隔的翅片33。在散热器3的基板32内开设孔31，热管5的另一端插设于孔31内。采用这种结构，能增加热管5与散热器3的接触面积，减小热阻，从而可以通过热管5将印刷电路板1的热量传递至散热器3的基板32上，再通过翅片33将热量快速散发到周围空气中，从而实现冷却印刷电路板1，提高电源模块的散热效率，尤其是印刷电路板1的散热效率。
本发明实施例中，金属化侧壁13通过沉铜等加工方式形成于印刷电路板1的侧壁上。沉铜属于沉积法，适用于印刷电路板1的制造。
本发明实施例中，金属化侧壁13与热管5通过粘接或焊接的方式相固连。为了更好的传递热量，需要保证热管5与金属化侧壁13紧密接触，并固定连接。作为优选方案，采用粘接或焊接的方式，将金属化侧壁13与热管5固连，所述热管5可以为横截面呈圆型、椭圆形、扁平形等各种形状的导热管体，在本实施例中所述热管5呈L形弯折且截面上呈扁平状，所述热管5一端的扁平面与印刷电路板1的金属化侧壁13紧密结合，以在同等条件下实现所述热管5与金属化侧壁13热交换面积的最大化。
本发明实施例的热传递模型可以简化为如图2所示的形式：其中Q1为以印刷电路板的导电层为热源的热量，Q2为以印刷电路板上表面的能量变换组件为热源的热量，Q3为以印刷电路板下表面的能量变换组件为热源的的热量；R1为从上层能量变换组件热源至散热器的热阻；R2为从散热器内部的热阻；R3为从散热器至外部环境的热阻；R4为从印刷电路板至上层能量变换组件的热阻；R5为从印刷电路板至下层能量变换组件的热阻；R6为下层能量变换组件的热阻至外部环境的热阻；R7为PCB经过金属化侧壁经热管至散热器的热阻：
Q1至外部环境的热阻为(R1+R2+R3+R4)||(R5+R6)||(R7+R2+R3)；
Q2至外部环境的热阻为(R1+R2+R3)||(R4+R5+R6)||(R4+R7+R2+R3)；
Q3至外部环境的热阻为(R1+R2+R3+R4+R5)||R6||(R5+R7+R2+R3)。
而现有的电源模块，其热传递模型可以简化为如图3所示的形式：除R7以外与图2所示的模型相同；
Q1至外部环境的热阻为(R1+R2+R3+R4)||(R5+R6)；
Q2至外部环境的热阻为(R1+R2+R3)||(R4+R5+R6)；
Q3至外部环境的热阻为(R1+R2+R3+R4+R5)||R6。
由于下层能量变换组件表面积小，其与外部环境交换热量较少；其热阻R6很大；而R2、R3、R4、R5、R7均为传导热阻，相对较小；而由于热管非常优良的导热性能，热阻R7非常小为R2、R3、R4、R5、R7十分之一甚至千分之一；比R6更是千分之一以下；可见
(R1+R2+R3+R4)||(R5+R6)||(R7+R2+R3)＜(R1+R2+R3+R4)||(R5+R6)
(R1+R2+R3)||(R4+R5+R6)||(R4+R7+R2+R3)＜(R1+R2+R3)||(R4+R5+R6)
(R1+R2+R3+R4+R5)||R6||(R5+R7+R2+R3)＜(R1+R2+R3+R4+R5)||R6，当然最直接最有效的还是对Q1至外部环境的热阻的改善，而且采用本发明实施例的技术方案后从热源至外部环境的热阻根据翅片散热片的设计可以减小到1/2以下；有效的加强电源模块的散热，是实现高功率高密度电源模块的有效方法之一。
实施例2：
本实施例与实施例1基本相同，其不同点在于：如图4所示，本实施例中，孔34开设在散热器3的翅片33上。
当电源模块的发热量很大时，可将热管5放置于翅片33中间部分的孔34内，避免散热器3基板32部分的热量过于集中，而导致散热效率降低。
实施例3：
本发明实施例还提供一种电子设备，该电子设备包括上述实施例1或实施例2的电源模块。该电源模块，包括印刷电路板和安装于印刷电路板上的若干能量变换组件、至少一热管、至少一散热器；散热器安装于至少一能量变换组件上，能量变换组件上方设置有散热器；热管的一端与印刷电路板导热连接；热管的另一端与散热器导热连接。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种电源模块，其特征在于：包括印刷电路板和安装于印刷电路板上的若干能量变换组件、至少一热管、至少一散热器；
所述散热器安装于至少一能量变换组件上；
所述热管的一端与所述印刷电路板导热连接，所述热管的另一端与所述散热器导热连接；
所述印刷电路板的一侧面形成有金属化侧壁并与所述热管的一端接合。
2.根据权利要求1所述的电源模块，其特征在于：所述热管呈扁平状，所述热管一端的扁平面贴合于所述金属化侧壁上。
3.根据权利要求2所述的电源模块，其特征在于：所述热管的另一端插设于所述散热器内，以将所述印刷电路板的热量传递至所述散热器上。
4.根据权利要求2所述的电源模块，其特征在于：所述散热器包括一贴设于至少一能量变换组件上的基板以及形成于基板上的散热结构。
5.根据权利要求4所述的电源模块，其特征在于：所述热管另一端插设于所述基板内。
6.根据权利要求4所述的电源模块，其特征在于：所述散热结构为形成于基板上的翅片，所述热管的另一端穿设于翅片内。
7.根据权利要求1所述的电源模块，其特征在于：所述金属化侧壁采用侧壁沉铜的方式加工而成。
8.根据权利要求1所述的电源模块，其特征在于：所述金属化侧壁与所述热管通过粘接或焊接的方式相固连。
9.一种电子设备，包括一电源模块，其特征在于：该电源模块包括印刷电路板和安装于印刷电路板上的若干能量变换组件、至少一热管、至少一散热器；
所述散热器安装于至少一能量变换组件上；
所述热管的一端与所述印刷电路板导热连接，所述热管的另一端与所述散热器导热连接；
所述印刷电路板的一侧面形成有金属化侧壁并与所述热管的一端接合。
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