CN104901514B - 一种高密度功率模块结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高密度功率模块结构，包括底板、支撑板与PCB板，所述PCB板位于底板的相对位置并通过至少两块支撑板与底板进行固连，所述底板、支撑板与PCB板形成中通的散热风道，所述底板在散热风道的两端部分别设置有散热器，所述散热风道一端的散热器上方依次连接有功率开关模块、风道纸、功率开关模块驱动板，所述PCB板、功率开关模块、功率开关模块驱动板电性连接。该高密度功率模块结构通过底板、PCB板与散热器形成密闭自然风道，底板上的第一散热器、第二散热器均匀布置在散热风道内，散热效果良好，结构布局紧凑集中。
Description
技术领域
本发明涉及UPS的整流模块和逆变模块领域，是一种高密度功率模块结构。
背景技术
中大功率不间断电源的机柜中，各个电路模块往往分散布置，通过大量线材进行电气连接，增大了安装的工作量，同时也给维修和维护造成不便。
发明内容
本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种散热效果良好、结构布局紧凑集中、线材用量少的高密度功率模块结构。
本发明解决技术问题所采用的方案是，一种高密度功率模块结构，包括底板、支撑板与PCB板，所述PCB板位于底板的相对位置并通过至少两块支撑板与底板进行固连，所述底板、支撑板与PCB板形成中通的散热风道，所述底板在散热风道的两端部分别设置有散热器，所述散热风道一端的散热器上方依次连接有功率开关模块、风道纸、功率开关模块驱动板，所述PCB板、功率开关模块、功率开关模块驱动板电性连接。
进一步的，所述底板的两侧部分区域分别向上90°折弯形成第一底板折弯边，所述第一底板折弯边部分区域继续向内90°折弯形成第二底板折弯边。
进一步的，所述散热器包括第一散热器、第二散热器与第三散热器，所述第一散热器与第二散热器分别固连于底板的前端部的两侧，所述第三散热器固连于底板的后端部，所述第一散热器、第二散热器、第三散热器与底板的衔接处设置有由环氧板或导热绝缘材料构成的绝缘层。
进一步的，所述第一散热器、第二散热器的侧壁上固连有若干功率器件，所述功率器件顶部电性连接有PCB板，所述PCB板在背离散热风道的上表面设置有电容器与其他温度易损元器件，所述PCB板上还设置有用于与外界电性连接的连接模块。
进一步的，所述支撑板位于底板与PCB板之间的两端侧，所述支撑板包括与底板贴合的第一支撑板折弯边，所述第一支撑板折弯边上垂直弯折有第二支撑板折弯边，所述第二支撑板折弯边左侧垂直弯折有第三支撑板折弯边，所述第三支撑板折弯边上垂直弯折有第四支撑板折弯边，所述第四支撑板折弯边右侧垂直弯折有第五支撑板折弯边，所述第二支撑板折弯边、第四支撑板折弯边的端侧还分别向右弯折有加强折边。
进一步的，所述第一支撑板折弯边上设置有用于与底板进行固连的铆孔，所述第二支撑板折弯边、第四支撑板折弯边形成散热风道的风道面，所述第五支撑板折弯边在前段上设置有用于结构应力释放的弹性条，后段开设有用于固定风道纸的开孔，所述弹性条与第五支撑板折弯边上开设有用于固定PCB板的铆孔，所述PCB板通过弹性条放置在第五支撑板折弯边上方。
进一步的，所述第三散热器上方连接有功率开关模块，所述功率开关模块的上方通过若干铜柱支撑设置有功率开关模块驱动板，所述功率开关模块驱动板与功率开关模块之间为固连在支撑板上的风道纸。
进一步的，所述第一散热器、第二散热器之间还设置有用于进行风向均流的均流模块，所述均流模块包括位于竖直平面上的与风向垂直的平板，所述平板上开设有若干用于风体流动的通口，所述平板的三面周侧分别设置有与第一散热器、第二散热器、底板贴合并固连的弯边。
进一步的，该结构用于UPS的PFC整流模块，所述功率开关模块设置为市电与电池输入端的SCR开关模块，PCB板为一PFC整流模块，所述功率器件为UPS的PFC整流模块的IGBT管。
进一步的，该结构用于UPS的逆变旁路模块，所述功率开关模块设置为逆变输出与旁路输出的SCR开关模块，PCB板为一UPS的逆变模块，所述功率器件为UPS的逆变模块的IGBT管。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：底板、PCB板与散热器形成密闭自然风道，底板上的第一散热器、第二散热器均匀布置在散热风道内，散热效果良好；PCB板的功率器件固定在第一散热器、第二散热器上，放置于散热风道中，PCB板的电容器与其他温度易损元器件放置于散热风道外，有利于保护温度易损元器件，提高器件的使用寿命；PCB板主要靠散热器固定在底板上，两侧的支撑板起到辅助支撑PCB板的作用，连接处还有一定的挠性，防止机器在震动过程中PCB板受到较大的应力；结构布局紧凑集中，子模块集中放置于同一托盘上，之间的电气连接使用连接铜片替代大量的走线，一方面减小机柜空间的占用，另一方面减少线材使用，防止走线凌乱，使结构美观。
附图说明
下面结合附图对本发明专利进一步说明。
图1为该发明的结构示意图一；
图2为该发明的结构示意图二；
图3为底板的结构示意图；
图4为均流模块的结构示意图；
图5为支撑板的结构示意图；
图6为去除PCB板的结构示意图；
图7为PCB板、第一散热器、第二散热器的爆炸图；
图中：
1-底板；11-第一底板折弯边；12-第二底板折弯边；2-PCB板；3-散热器；31-第一散热器；32-第二散热器；33-第三散热器；4-散热风道；5-功率开关模块；6-功率开关模块驱动板；7-风道纸；8-绝缘层；9-功率器件；10-电容器；11-连接模块；12-支撑板；121-第一支撑板折弯边；122-第二支撑板折弯边；123-第三支撑板折弯边；124-第四支撑板折弯边；125-第五支撑板折弯边；126-加强折边；127-铆孔；128-开孔；13-弹性条；14-铜柱；15-均流模块；151-平板；152-通口；153-弯边。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1～7所示，一种高密度功率模块结构，包括底板1、支撑板12与PCB板2，所述PCB板2位于底板1的相对位置并通过至少两块支撑板12与底板1进行固连，所述底板1、支撑板12与PCB板2形成中通的散热风道4，所述底板1在散热风道4的两端部分别设置有散热器3，所述散热风道4一端的散热器3上方依次连接有功率开关模块5、风道纸7、功率开关模块驱动板6，所述PCB板2、功率开关模块5、功率开关模块驱动板6电性连接。
在本实施例中，所述底板1的两侧部分区域分别向上90°折弯形成第一底板折弯边11，所述第一底板折弯边11部分区域继续向内90°折弯形成第二底板折弯边12。
在本实施例中，所述散热器3包括第一散热器31、第二散热器32与第三散热器33，所述第一散热器31与第二散热器32分别固连于底板1的前端部的两侧，所述第三散热器33固连于底板1的后端部，所述第一散热器31、第二散热器32、第三散热器33与底板1的衔接处设置有由环氧板或导热绝缘材料构成的绝缘层8。
在本实施例中，所述第一散热器31、第二散热器32的侧壁上固连有若干功率器件9，所述功率器件9顶部电性连接有PCB板2，所述PCB板2在背离散热风道4的上表面设置有电容器10与其他温度易损元器件，所述PCB板2上还设置有用于与外界电性连接的连接模块11。
在本实施例中，所述支撑板12位于底板1与PCB板2之间的两端侧，所述支撑板12包括与底板1贴合的第一支撑板折弯边121，所述第一支撑板折弯边121上垂直弯折有第二支撑板折弯边122，所述第二支撑板折弯边122左侧垂直弯折有第三支撑板折弯边123，所述第三支撑板折弯边123上垂直弯折有第四支撑板折弯边124，所述第四支撑板折弯边124右侧垂直弯折有第五支撑板折弯边125，所述第二支撑板折弯边122、第四支撑板折弯边124的端侧还分别向右弯折有加强折边126。
在本实施例中，所述第一支撑板折弯边121上设置有用于与底板1进行固连的铆孔127，所述第二支撑板折弯边122、第四支撑板折弯边124形成散热风道4的风道面，所述第五支撑板折弯边125在前段上设置有用于结构应力释放的弹性条13，后段开设有用于固定风道纸7的开孔128，所述弹性条13与第五支撑板折弯边125上开设有用于固定PCB板2的铆孔127，所述PCB板2通过弹性条13放置在第五支撑板折弯边125上方。
在本实施例中，所述第三散热器33上方连接有功率开关模块5，所述功率开关模块5的上方通过若干铜柱14支撑设置有功率开关模块驱动板6，所述功率开关模块驱动板6与功率开关模块5之间为固连在支撑板12上的风道纸7。
在本实施例中，所述第一散热器31、第二散热器32之间还设置有用于进行风向均流的均流模块15，所述均流模块15包括位于竖直平面上的与风向垂直的平板151，所述平板151上开设有若干用于风体流动的通口152，所述平板151的三面周侧分别设置有与第一散热器31、第二散热器32、底板1贴合并固连的弯边153。
在本实施例中，该结构用于UPS的PFC整流模块，所述功率开关模块5设置为市电与电池输入端的SCR开关模块，PCB板2为一PFC整流模块，所述功率器件9为UPS的PFC整流模块的IGBT管。
在本实施例中，该结构用于UPS的逆变旁路模块，所述功率开关模块5设置为逆变输出与旁路输出的SCR开关模块，PCB板2为一UPS的逆变模块，所述功率器件9为UPS的逆变模块的IGBT管。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高密度功率模块结构，其特征在于：包括底板、支撑板与PCB板，所述PCB板位于底板的相对位置并通过至少两块支撑板与底板进行固连，所述底板、支撑板与PCB板形成四周密闭且前后中通的散热风道，所述底板在散热风道的两端部分别设置有散热器，所述散热器包括第一散热器、第二散热器与第三散热器，所述第一散热器与第二散热器分别固连于底板的前端部的两侧，且第一散热器和第二散热器间隔设置并在两者之间留有间隔通道，所述第一散热器、第二散热器在背离间隔通道的侧壁上固连有若干功率器件，所述第三散热器固连于底板的后端部，且所述第三散热器上设有连通散热风道的中空通道，所述散热风道通过前端部的间隔通道及后端部的中空通道与外部前后中通，所述第三散热器上方依次连接有功率开关模块、风道纸、功率开关模块驱动板，所述PCB板、功率开关模块、功率开关模块驱动板电性连接。
2.根据权利要求1所述的高密度功率模块结构，其特征在于：所述底板的两侧部分区域分别向上90°折弯形成第一底板折弯边，所述第一底板折弯边部分区域继续向内90°折弯形成第二底板折弯边。
3.根据权利要求1所述的高密度功率模块结构，其特征在于：所述第一散热器、第二散热器、第三散热器与底板的衔接处设置有由环氧板或导热绝缘材料构成的绝缘层。
4.根据权利要求3所述的高密度功率模块结构，其特征在于：所述功率器件顶部电性连接有PCB板，所述PCB板在背离散热风道的上表面设置有电容器与其他温度易损元器件，所述PCB板上还设置有用于与外界电性连接的连接模块。
5.根据权利要求1所述的高密度功率模块结构，其特征在于：所述支撑板位于底板与PCB板之间的两端侧，所述支撑板包括与底板贴合的第一支撑板折弯边，所述第一支撑板折弯边上垂直弯折有第二支撑板折弯边，所述第二支撑板折弯边左侧垂直弯折有第三支撑板折弯边，所述第三支撑板折弯边上垂直弯折有第四支撑板折弯边，所述第四支撑板折弯边右侧垂直弯折有第五支撑板折弯边，所述第二支撑板折弯边、第四支撑板折弯边的端侧还分别向右弯折有加强折边。
6.根据权利要求5所述的高密度功率模块结构，其特征在于：所述第一支撑板折弯边上设置有用于与底板进行固连的铆孔，所述第二支撑板折弯边、第四支撑板折弯边形成散热风道的风道面，所述第五支撑板折弯边在前段上设置有用于结构应力释放的弹性条，后段开设有用于固定风道纸的开孔，所述弹性条与第五支撑板折弯边上开设有用于固定PCB板的铆孔，所述PCB板通过弹性条放置在第五支撑板折弯边上方。
7.根据权利要求3所述的高密度功率模块结构，其特征在于：所述功率开关模块的上方通过若干铜柱支撑设置有功率开关模块驱动板，所述功率开关模块驱动板与功率开关模块之间为固连在支撑板上的风道纸。
8.根据权利要求3所述的高密度功率模块结构，其特征在于：所述第一散热器、第二散热器之间还设置有用于进行风向均流的均流模块，所述均流模块包括位于竖直平面上的与风向垂直的平板，所述平板上开设有若干用于风体流动的通口，所述平板的三面周侧分别设置有与第一散热器、第二散热器、底板贴合并固连的弯边。
9.根据权利要求4所述的高密度功率模块结构，其特征在于：该结构用于UPS的PFC整流模块，所述功率开关模块设置为市电与电池输入端的SCR开关模块，PCB板为一PFC整流模块，所述功率器件为UPS的PFC整流模块的IGBT管。
10.根据权利要求4所述的高密度功率模块结构，其特征在于：该结构用于UPS的逆变旁路模块，所述功率开关模块设置为逆变输出与旁路输出的SCR开关模块，PCB板为一UPS的逆变模块，所述功率器件为UPS的逆变模块的IGBT管。
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