CN102646510B - 一种水冷型高频变压器及次级整流器 - Google Patents

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本发明公开一种水冷型高频变压器及次级整流器，包括四个水冷散热片、环形磁芯、变压器原边绕组、两个铜排和两组共阴极整流二极管模块；所述第一水冷散热片作为整个电源结构的安装基座和电源负极，第四水冷散热片作为电源正极，绕有变压器原边绕组的环形磁芯安装在第一水冷散热片上，两组共阴极整流二极管模块的阴极对称接至第四水冷散热片，阳极分别由第二、第三水冷散热片连接在一起，分别经穿过环形磁芯的铜排连到第一水冷散热片，构成变压器副边绕组及次级整流器。本发明结构非常紧凑、简洁、热分布均匀、散热效果好，且具有连接电阻小、漏感小、相互干扰小的优点，特别适用于水冷型大功率高频开关电源领域。

Description

一种水冷型高频变压器及次级整流器
技术领域
本发明涉及用于生产多晶硅、电镀、电解、电动汽车充电等行业的低压大电流高频开关电源变压器及次级整流器，具体涉及水冷型高频变压器及次级整流器。
背景技术
生产多晶硅、电镀、电解、电动汽车充电等行业需要大功率电源，因高频开关电源体积小、重量轻、适应性好、具有良好的动态性能、有利于实现自动化和智能化控制而逐渐取代晶闸管整流型电源。但是，高频开关电源对散热及连接电阻等要求严格，而目前大电流高频开关电源连接机构普遍使用铜排、导线作为连接线及高频变压器副边绕组，存在共同的缺点：连线较长、结构复杂、工艺要求高、安装难度大，易造成连接电阻大、温升高、漏感大、空间利用率低等问题，对开关电源的运行效率和稳定性都有很大影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构紧凑、简洁、热分布均匀、散热效果好、连接电阻小、漏感小、相互干扰小的水冷型高频变压器及次级整流器。
本发明为达到上述目的，所采用的技术方案如下：
一种水冷型高频变压器及次级整流器，包括第一水冷散热片、第二水冷散热片、第三水冷散热片、第四水冷散热片、环形磁芯、变压器原边绕组、第一铜排、第二铜排、第一组共阴极整流二极管模块和第二组共阴极整流二极管模块；所述第一水冷散热片作为整个电源结构的安装基座和电源负极，第四水冷散热片作为电源正极，变压器原边绕组绕在环形磁芯上，环形磁芯安装在第一水冷散热片上，第一铜排构成变压器副边正向绕组，第二铜排构成变压器副边反向绕组；第一组共阴极整流二极管模块和第二组共阴极整流二极管模块的阴极由第四水冷散热片连接在一起，第一组共阴极整流二极管模块的阳极由第二水冷散热片连接在一起，第二水冷散热片通过穿过环形磁芯的第一铜排与第一水冷散热片连接；第二组共阴极整流二极管模块的阳极由第三水冷散热片连接在一起，第三水冷散热片通过穿过环形磁芯的第二铜排与第一水冷散热片连接；第一水冷散热片、第四水冷散热片、第一组共阴极整流二极管模块和第二组共阴极整流二极管模块构成次级整流器。
所述第一组共阴极整流二极管模块和第二组共阴极整流二极管模块对称安装在第四水冷散热片上。
所述次整流器通过正极铜排、负极铜排输出电能，正极铜排套有滤波磁环并与第四水冷散热片连接，负极铜排与第一水冷散热片连接。
作为优选，所述第一水冷散热片、第二水冷散热片、第三水冷散热片、第四水冷散热片均可选用具有水流通道的铝板散热片。
所述第一组共阴极整流二极管模块和第二组共阴极整流二极管模块均包含多个整流二极管。
与现有技术相比较，本发明具有以下优点和技术效果：本发明通过四块水冷散热片作为整个电源结构的安装基座及电源的正极、负极。绕有变压器原边绕组的环形磁芯安装在作为电源负极的第一水冷散热片上，第四水冷散热片作为电源正极；两组共阴极整流二极管模块的阴极对称安装在第四水冷散热片上，每组整流二极管模块的阳极各由一块水冷散热片联接在一起，并分别通过穿过环形磁芯的铜排与第一水冷散热片（公共负极）连接，构成变压器副边绕组及次级整流电路。以上结构设计使整个变压器副边绕组及整流电路非常紧凑、简洁，散热效果好，连接电阻小、漏感小、相互干扰小，由于连接电阻小，发热也变小，温升低，提高了可靠性。
附图说明
图1为实施方式的高频变压器及次级整流器结构示意图。
图2是图1所示变压器及次级整流器的侧视示意图。
图3是两组整流二极管模块分布俯视示意图。
1.第一水冷散热片，2.第二水冷散热片，3.第三水冷散热片，4.第四水冷散热片，5.环形磁芯，6.变压器原边绕组，7.第一铜排，8.第二铜排，9.正极铜排，10.负极铜排，11.第一组共阴极整流二极管模块，12.第二组共阴极整流二极管模块，13.滤波磁环。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
如图1~3所示，高频变压器及次级整流器包括第一水冷散热片1，第二水冷散热片2，第三水冷散热片3，第四水冷散热片4，环形磁芯5，变压器原边绕组6，第一铜排7，第二铜排8，第一组共阴极整流二极管模块11，第二组共阴极整流二极管模块12；所述第一水冷散热片1作为整个电源结构的安装基座和电源负极，第四水冷散热片4作为电源正极，变压器原边绕组绕6在环形磁芯5上，环形磁芯5安装在第一水冷散热片上1，第一铜排7构成变压器副边正向绕组，第二铜排8构成变压器副边反向绕组；第一组共阴极整流二极管模块11和第二组共阴极整流二极管模块12的阴极由第四水冷散热片4连接在一起，每组共阴极整流二极管模块均由多个整流二极管模块组成,例如但不限于6个。第一组共阴极整流二极管模块11的6个整流二极管模块的阳极通过螺钉都连接到第二水冷散热片2上，并通过穿过环形磁芯5的第一铜排7与第一水冷散热片1（公共负极）连接；第二组共阴极整流二极管模块12的6个整流二极管模块的阳极通过螺钉都连接到第三水冷散热片3上，并通过穿过环形磁芯5的第二铜排8与第一水冷散热片1（公共负极）连接；第一水冷散热片1、第四水冷散热片4、第一组共阴极整流二极管模块11和第二组共阴极整流二极管模块12构成次级整流器。
所述次级整流器通过正极铜排9和负极铜排10输出电能，正极铜排9套有多个滤波磁环13，例如但不限于5个，并与第四水冷散热片4连接，负极铜排10与第一水冷散热片1连接。
作为优选，所述第一水冷散热片、第二水冷散热片、第三水冷散热片、第四水冷散热片均选用具有水流通道的铝板散热片。
所述第一水冷散热片1接有铝塑管P1、P3，且与第四水冷散热片4之间接有铝塑管P4；第二水冷散热片2与第三水冷散热片3之间接有铝塑管P6,与第四水冷散热片4之间接有铝塑管P5；第三水冷散热片3还接有铝塑管P2；第四水冷散热片4还接有铝塑管P7；其中铝塑管P1为进水管，铝塑管P2为出水管。通过铝塑管P1-P7和四块水冷散热片形成水冷散热系统，水流方向为：第一水冷散热片1→第四水冷散热片→第三水冷散热片→第二水冷散热片。水冷散热系统为高频变压器、次级整流二极管模块等散热。
将该水冷型高频变压器及次级整流器应用在一台最高输出电压为24V，最大输出电流为1500A的36KW的工业电源上，运行两个月，每次连续满载运行4个小时，高频变压器原边绕组及环形磁芯均能维持在85摄氏度左右，两个铜排均能维持在78摄氏度左右，次级整流二极管模块中各整流二极管温度差为5摄氏度（39摄氏度-44摄氏度），以上各温度均在45分钟左右达到稳定。
该水冷型高频变压器及次级整流器结构非常紧凑、简洁，散热效果好、温升低、连接电阻小、漏感小、相互干扰小、具有很高的可靠性，特别适合低压大电流的大功率高频开关电源。
本文中所描述的具体实施例仅是对本发明精神的具体说明，本领域技术人员可以在不违背本发明的原理和实质的前提下对本具体实施例做出各种修改或补充或者采用类似的方式替代，但是这些改动均落入本发明的保护范围。因此本发明技术范围不局限于上述实施例。

Claims (3)

1.一种由水冷型高频变压器及次级整流器组成的装置，其特征在于包括第一水冷散热片、第二水冷散热片、第三水冷散热片、第四水冷散热片、环形磁芯、变压器原边绕组、第一铜排、第二铜排、第一组共阴极整流二极管模块和第二组共阴极整流二极管模块；所述第一水冷散热片作为整个电源结构的安装基座和电源负极，第四水冷散热片作为电源正极，变压器原边绕组绕在环形磁芯上，环形磁芯安装在第一水冷散热片上，第一铜排构成变压器副边正向绕组，第二铜排构成变压器副边反向绕组；第一组共阴极整流二极管模块和第二组共阴极整流二极管模块的阴极由第四水冷散热片连接在一起，第一组共阴极整流二极管模块的阳极由第二水冷散热片连接在一起，第二水冷散热片通过穿过环形磁芯的第一铜排与第一水冷散热片连接；第二组共阴极整流二极管模块的阳极由第三水冷散热片连接在一起，第三水冷散热片通过穿过环形磁芯的第二铜排与第一水冷散热片连接；第一水冷散热片、第四水冷散热片、第一组共阴极整流二极管模块和第二组共阴极整流二极管模块构成次级整流器；第一组共阴极整流二极管模块和第二组共阴极整流二极管模块对称安装在第四水冷散热片上；次级整流器通过正极铜排、负极铜排输出电能，正极铜排套有滤波磁环并与第四水冷散热片连接，负极铜排与第一水冷散热片连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一组共阴极整流二极管模块和第二组共阴极整流二极管模块均包含多个整流二极管。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于水冷散热片中的水依次流过第一水冷散热片、第四水冷散热片、第三水冷散热片、第二水冷散热片，各水冷散热片之间通过铝塑管连接。
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