CN104467458B - 适用于大电流传输的水冷层叠母线排的同步整流装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于大电流传输的水冷层叠母线排的同步整流装置，该母线排包括两块导电基板和一块电路板；PCB板的正反两面分别设有正面覆铜层和反面覆铜层，正面覆铜层和反面覆铜层相互绝缘并且均位于覆铜区域内，PCB板设有位于焊接区域的焊盘组，该焊盘组包括与正面覆铜层电连接的第一极性焊盘和与反面覆铜层电连接的第二极性焊盘，所有的导电基板和电路板交替层叠设置，两块导电基板分别与电路板的正面覆铜层和反面覆铜层紧密接触以实现电连接；导电基板开有冷却液流通孔，该冷却液流通孔的进、出水口设置在导电基板与电路板的非接触面上。本发明具有结构紧凑，散热效率高，电流承载能力强，低电感，低阻抗，可靠性强的优点。

Description

适用于大电流传输的水冷层叠母线排的同步整流装置
技术领域
本发明涉及一种适用于大电流传输的水冷层叠母线排，本发明还涉及一种应用该母线排的同步整流装置。
背景技术
在电力电子行业，低电压、大电流成为主流趋势，而在低电压、大电流的输出情况下，大的压降会直接导致整流损耗的增大，也会使电源效率降低。同步整流是采用通态电阻极低的专用功率器件MOS管来代替整流二极管，大大减少了开关电源输出端的整流损耗，从而提高电源效率，降低电源本身发热，满足低电压、大电流开关电源高效率及小体积的需要。
层叠母线排用于完成电力电子产品中功率电路和器件的电气连接，具有以下优点：低电感系数，低阻抗，增加分布电容，以更低的压降实现高电流承载能力等。目前为止，未见层叠母线排在同步整流电源行业的应用。
层叠母线排是一种多层复合结构连接排，现有层叠母线排都是自冷方式，在大电流的同步整流情境下，自冷和风冷都不能满足大电流对散热效率的高要求，因此在层叠母线排的基础上增加水冷这一冷却方式成为迫切需要解决的一个方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种适用于大电流传输的水冷层叠母线排以及应用该水冷层叠母线排的同步整流装置。
解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种适用于大电流传输的水冷层叠母线排，其特征在于：所述的水冷层叠母线排包括两块导电基板和一块电路板；所述电路板为划分有覆铜区域和焊接区域的PCB板，所述PCB板的正反两面分别设有正面覆铜层和反面覆铜层，该正面覆铜层和反面覆铜层相互绝缘并且均位于覆铜区域内，并且PCB板设有位于焊接区域的焊盘组，该焊盘组包括与所述正面覆铜层电连接的第一极性焊盘和与所述反面覆铜层电连接的第二极性焊盘，所有的所述导电基板和电路板交替层叠设 置并固定在一起，所述两块导电基板分别与电路板的正面覆铜层和反面覆铜层紧密接触以实现电连接；所述导电基板开有冷却液流通孔，该冷却液流通孔的进、出水口设置在导电基板与电路板的非接触面上。
作为本发明的一种改进，所述的PCB板增设有一组或以上所述位于焊接区域的焊盘组，所述各组焊盘组沿覆铜区域与焊接区域的相交界线均匀布置。
作为本发明的一种改进，所述的水冷层叠母线排增设有一对或以上板组，该板组包括一块所述导电基板和一块所述电路板；所有的所述导电基板和电路板交替层叠设置，并且相邻两块电路板的叠放方向相反，使得任意一块导电基板仅与电路板的正面覆铜层或者仅与电路板的反面覆铜层相接触以实现电连接，各块与电路板的正面覆铜层接触的导电基板相互电连接，各块与电路板的反面覆铜层接触的导电基板相互电连接。
为了提高导电基板与电路板的覆铜层之间的电连接可靠性，作为本发明的一种改进，所述导电基板与电路板的接触面涂设有导电材料。
作为本发明的一种实施方式，所述导电基板和电路板均开设有位于接触面区域内的通孔，所述各块层叠的导电基板和电路板由穿过通孔的螺钉固定在一起，并且所述螺钉与导电基板之间或者与电路板之间相绝缘。
作为本发明的一种实施方式，所述的焊盘组上焊接有MOS管，其中，MOS管的源极与所述第一极性焊盘电连接、漏极与所属第二极性焊盘电连接。
作为本发明的一种实施方式，所述的电路板还设有位于焊接区域内用于控制所述MOS管工作的驱动电路，所述驱动电路的输出端与MOS管的栅极电连接。
一种应用上述水冷层叠母线排的同步整流装置，其特征在于：所述的同步整流装置包括水冷变压器、两个上述水冷层叠母线排以及同步整流装置的输出端正、负极；所述水冷变压器的副边线圈同名端与其中一个水冷层叠母线排与反面覆铜层接触的导电基板电连接、异名端与另一个水冷层叠母线排与反面覆铜层接触的导电基板电连接，所述两个水冷层叠母线排与正面覆铜层接触的导电基板相互电连接并连接到同步整流装置的输出端正极，所述水冷变压器的副边线圈中心抽头连接到同步整流装置的输出端负极；
所述水冷层叠母线排的冷却液流通孔的进、出水口分别安装有进、出水嘴，其中一个水冷层叠母线排的进水嘴连通外部冷却液循环供给装置的冷却液输出 口、出水嘴连通所述水冷变压器的冷却液进水口，另一个水冷层叠母线排的进水嘴连通所述水冷变压器的冷却液出水口、出水嘴连通外部冷却液循环供给装置的冷却液回收口。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
第一，本发明的水冷层叠母线排设置的焊盘组可以焊接元器件如MOS管的两个端子，该两个端子通过本水冷层叠母线排与两个外部电路进行电连接，而水冷层叠母线排的正反面覆铜层大大增加了导电截面，具有很强的电流承载能力，因此本水冷层叠母线排能够适合于元器件如MOS管需要与外部电路进行大电流传输的场合；
并且，本发明的水冷层叠母线排在具有较大的散热面积而利于自冷散热的同时，在导电基板上还开设了冷却液流通孔，通过冷却水及时的带走通过电路板和导电基板的电流在单位时间内产生的高热量，充分满足了水冷层叠母线排在大电流传输场合下对散热的需要。
第二，本发明的水冷层叠母线排通过增设有一组或以上焊盘组，并将各组焊盘组沿覆铜区域与焊接区域的相交界线均匀布置，使得多个元器件如MOS管能够通过本水冷层叠母线排进行并联，并且各个元器件的排布结构合理紧凑，能够充分利用水冷层叠母线排所提供的大电流通道。
第三，本发明的水冷层叠母线排通过增设有一对或以上板组，可以进一步提高本水冷层叠母线排的电流承载能力。
第四，本发明的同步整流装置通过采用水冷层叠母线排，大大提高了电流承载能力和散热能力。
综上所述，本发明具有结构紧凑，散热效率高，电流承载能力强，低电感，低阻抗，可靠性强的优点。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
图1为本发明优选实施例的水冷层叠母线排中电路板的正面结构示意图；
图2为本发明优选实施例的水冷层叠母线排中电路板的右视结构示意图；
图3为本发明优选实施例的水冷层叠母线排的右视结构示意图；
图4为本发明优选实施例的同步整流装置的主视结构示意图；
图5为本发明优选实施例的同步整流装置的俯视结构示意图；
图6为本发明优选实施例的同步整流装置的电路原理图。
具体实施方式
如图1至图3所示，本发明优选实施例的适用于大电流传输的水冷层叠母线排，包括三块导电基板1和两块电路板2。
电路板2为划分有覆铜区域201和焊接区域202的PCB板，PCB板的正反两面分别设有正面覆铜层203和反面覆铜层204，该正面覆铜层203和反面覆铜层204相互绝缘并且均位于覆铜区域201内，并且PCB板设有七组位于焊接区域202的焊盘组，该焊盘组包括与正面覆铜层203电连接的第一极性焊盘和与反面覆铜层204电连接的第二极性焊盘，各组焊盘组沿覆铜区域201与焊接区域202的相交界线均匀布置。
所有的导电基板1和电路板2交替层叠设置，并且相邻两块电路板2的叠放方向相反，使得任意一块导电基板1仅与电路板2的正面覆铜层203或者仅与电路板2的反面覆铜层204相接触，并且导电基板1与电路板2的接触面涂设有导电材料以实现可靠的电连接，各块与电路板2的正面覆铜层203接触的导电基板1相互电连接，各块与电路板2的反面覆铜层204接触的导电基板1相互电连接；导电基板1和电路板2均开设有位于接触面区域内的通孔b，各块层叠的导电基板1和电路板2由穿过通孔b的螺钉3固定在一起，并且螺钉3与导电基板1之间或者与电路板2之间相绝缘。
导电基板1开有冷却液流通孔a，该冷却液流通孔a的进、出水口设置在导电基板1与电路板2的非接触面上，该冷却液流通孔a的进水口和出水口位置以及内部流通路径可根据散热设计需要、进水嘴和出水嘴的安装位置设计需要进行设置。
上述每一个焊盘组上均焊接有一个MOS管4，其中，MOS管4的源极与第一极性焊盘电连接、漏极与所属第二极性焊盘电连接。电路板2还设有位于焊接区域202内用于控制MOS管4工作的驱动电路，驱动电路的输出端与MOS管4的栅极电连接。
如图4至图6所示，本发明应用上述水冷层叠母线排的同步整流装置，其特征在于：同步整流装置包括水冷变压器5、两个水冷层叠母线排以及同步整流装 置的输出端正、负极；水冷变压器5的副边线圈同名端与其中一个水冷层叠母线排与反面覆铜层204接触的导电基板1电连接，以使得副边线圈同名端与设置在该水冷层叠母线排上的MOS管4漏极电连接，水冷变压器5的副边线圈异名端与另一个水冷层叠母线排与反面覆铜层204接触的导电基板1电连接，以使得副边线圈异名端与设置在该水冷层叠母线排上的MOS管4漏极电连接，两个水冷层叠母线排与正面覆铜层203接触的导电基板1相互电连接，使得设置在该两个水冷层叠母线排上的MOS管4源极相互电连接并连接到同步整流装置的输出端正极6，水冷变压器5的副边线圈中心抽头连接到同步整流装置的输出端负极；
水冷层叠母线排的冷却液流通孔a的进、出水口分别安装有进、出水嘴，其中一个水冷层叠母线排的进水嘴连通外部冷却液循环供给装置的冷却液输出口、出水嘴连通水冷变压器5的冷却液进水口，另一个水冷层叠母线排的进水嘴连通水冷变压器5的冷却液出水口、出水嘴连通外部冷却液循环供给装置的冷却液回收口。
本发明不局限与上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之中。例如，水冷层叠母线排仅设有两块导电基板1和一块电路板2；又如，水冷层叠母线排增在上述实施例的基础上增设一对或以上板组，该板组包括一块导电基板1和一块电路板2；所有的导电基板1和电路板2交替层叠设置，并且相邻两块电路板2的叠放方向相反，使得任意一块导电基板1仅与电路板2的正面覆铜层203或者仅与电路板2的反面覆铜层204相接触以实现电连接，各块与电路板2的正面覆铜层203接触的导电基板1相互电连接，各块与电路板2的反面覆铜层204接触的导电基板1相互电连接；再如，PCB板设有一组或以上位于焊接区域202的焊盘组，各组焊盘组沿覆铜区域201与焊接区域202的相交界线均匀布置。

Claims (6)

1.一种应用水冷层叠母线排的同步整流装置，其特征在于：所述的同步整流装置包括水冷变压器(5)、两个水冷层叠母线排以及同步整流装置的输出端正、负极；
所述的水冷层叠母线排包括两块导电基板(1)和一块电路板(2)；所述电路板(2)为划分有覆铜区域(201)和焊接区域(202)的PCB板，所述PCB板的正反两面分别设有正面覆铜层(203)和反面覆铜层(204)，该正面覆铜层(203)和反面覆铜层(204)相互绝缘并且均位于覆铜区域(201)内，并且PCB板设有位于焊接区域(202)的焊盘组，该焊盘组包括与所述正面覆铜层(203)电连接的第一极性焊盘和与所述反面覆铜层(204)电连接的第二极性焊盘，所有的所述导电基板(1)和电路板(2)交替层叠设置并固定在一起，所述两块导电基板(1)分别与电路板(2)的正面覆铜层(203)和反面覆铜层(204)紧密接触以实现电连接；所述导电基板(1)开有冷却液流通孔(a)，该冷却液流通孔(a)的进、出水口设置在导电基板(1)与电路板(2)的非接触面上；
所述的焊盘组上焊接有MOS管(4)，其中，MOS管(4)的源极与所述第一极性焊盘电连接、漏极与所属第二极性焊盘电连接；
所述水冷变压器(5)的副边线圈同名端与其中一个水冷层叠母线排与反面覆铜层(204)接触的导电基板(1)电连接、异名端与另一个水冷层叠母线排与反面覆铜层(204)接触的导电基板(1)电连接，所述两个水冷层叠母线排与正面覆铜层(203)接触的导电基板(1)相互电连接并连接到同步整流装置的输出端正极(6)，所述水冷变压器(5)的副边线圈中心抽头连接到同步整流装置的输出端负极；
所述水冷层叠母线排的冷却液流通孔(a)的进、出水口分别安装有进、出水嘴，其中一个水冷层叠母线排的进水嘴连通外部冷却液循环供给装置的冷却液输出口、出水嘴连通所述水冷变压器(5)的冷却液进水口，另一个水冷层叠母线排的进水嘴连通所述水冷变压器(5)的冷却液出水口、出水嘴连通外部冷却液循环供给装置的冷却液回收口。
2.根据权利要求1所述的同步整流装置，其特征在于：所述的PCB板增设有一组或以上所述位于焊接区域(202)的焊盘组，所述各组焊盘组沿覆铜区域(201)与焊接区域(202)的相交界线均匀布置。
3.根据权利要求1所述的同步整流装置，其特征在于：所述的水冷层叠母线排增设有一对或以上板组，该板组包括一块所述导电基板(1)和一块所述电路板(2)；所有的所述导电基板(1)和电路板(2)交替层叠设置，并且相邻两块电路板(2)的叠放方向相反，使得任意一块导电基板(1)仅与电路板(2)的正面覆铜层(203)或者仅与电路板(2)的反面覆铜层(204)相接触以实现电连接，各块与电路板(2)的正面覆铜层(203)接触的导电基板(1)相互电连接，各块与电路板(2)的反面覆铜层(204)接触的导电基板(1)相互电连接。
4.根据权利要求1所述的同步整流装置，其特征在于：所述导电基板(1)与电路板(2)的接触面涂设有导电材料。
5.根据权利要求1所述的同步整流装置，其特征在于：所述导电基板(1)和电路板(2)均开设有位于接触面区域内的通孔(b)，所述各块层叠的导电基板(1)和电路板(2)由穿过通孔(b)的螺钉(3)固定在一起，并且所述螺钉(3)与导电基板(1)之间或者与电路板(2)之间相绝缘。
6.根据权利要求1所述的同步整流装置，其特征在于：所述的电路板(2)还设有位于焊接区域(202)内用于控制所述MOS管(4)工作的驱动电路，所述驱动电路的输出端与MOS管(4)的栅极电连接。
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