CN106559001A - 电源供应器和方法 - Google Patents

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CN106559001A CN201610851804.1A CN201610851804A CN106559001A CN 106559001 A CN106559001 A CN 106559001A CN 201610851804 A CN201610851804 A CN 201610851804A CN 106559001 A CN106559001 A CN 106559001A
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Abstract

提供了电源供应器和方法。在实施例中，一种电源供应器包括：外壳，其包围用于功率转换的电路，该用于功率转换的电路包括安装在电路板上的一个或多个热产生电子部件；输入端口，其被配置为从电源接收电能；输出端口，其被配置为将电能供应到外部负载；以及电介质液体，其被设置在外壳中。电介质液体与一个或多个热产生电子部件、电路板和外壳热耦合。电介质液体具有热导率和热容，使得电介质液体提供针对一个或多个热产生部件的冷却和借助于外壳的热分布，使得外壳的外表面的温度被均等化。

Description

电源供应器和方法
技术领域
本发明涉及电源供应器和方法。
背景技术
电源供应器可以被使用在各种电子装置内或与各种电子装置一起使用以提供电功率。电源供应器可以将交流电流(AC)源转换成由一个或多个电子设备需要的直流电流(DC)源。例如，电源供应器可以被用于将市电交流电流转换成适合于笔记本电脑或移动电话的直流电流源。这样的电源供应器，尤其当被使用在电子设备的外部时还可以被称为适配器、充电器、或功率转换器。
电源供应器内的电子部件可以在操作期间产生热能。为了避免电子部件变得过热，电源供应器可以包括散热设备。一种类型的散热设备是可以被放置在热产生电子部件与电源供应器的外壳之间的散热片,以便将热传递到外壳。然而，该热传递可能导致外壳的局部加热和所谓的“热点”的形成。期望的是，外壳还有在任何热点处不超过期望的预定温度。为了防止外壳变得过热，可以提供额外的风扇来通过在外壳中提供的通风孔而迫使气流将来自散热片的热运送到外部。
额外地，一般期望减小包括电源供应器的电子装置的尺寸。然而，减小电源供应器的尺寸减少对用于散热的额外的散热片、风扇等等可用的空间。因此，期望具有适合于避免形成热点并且能够具有更小的尺寸的散热系统的电源供应器。
发明内容
在实施例中，一种电源供应器包括：外壳，其包围用于功率转换的电路，该用于功率转换的电路包括安装在电路板上的一个或多个热产生电子部件；输入端口，其被配置为从电源接收电能；输出端口，其被配置为将电能供应到外部负载；以及电介质液体，其被设置在外壳中。电介质液体与一个或多个热产生电子部件、电路板和外壳热耦合。液体具有热导率和热容，使得电介质液体提供针对一个或多个热产生部件的冷却和借助于外壳的热分布，使得外壳的外表面的温度被均等化。
在实施例中，一种方法包括：在电源供应器的输入端口处从电源接收电能；将接收到的电能供应到整流器和开关晶体管中的一个或多个；以及借助于电介质液体的对流来耗散来自电源供应器的由整流器和开关晶体管中的一个或多个产生的热能的至少一部分，电介质液体与整流器和开关晶体管中的一个或多个以及电源供应器的外壳热耦合，使得在外壳的外表面处的温度被均等化。
在实施例中，一种电源供应器包括：用于以不透液方式包围电介质液体的装置；用于在电源供应器的输入端口处从电源接收电能的装置；用于借助于整流器和开关晶体管中的一个或多个转换接收到的电能的装置；用于将所转换的电能发送到外部负载的装置；以及用于借助于液体和用于包围电介质液体的装置耗散由整流器和开关晶体管中的一个或多个产生的热能的至少一部分，使得在用于包围液体的装置的外表面处的温度被均等化的装置。
本领域技术人员在阅读下文详细描述后并且在查看附图时将意识到额外的特征和优点。
附图说明
附图的元件不必是相对于彼此按比例的。类似的附图标记指代对应的相似的部分。各个图示的实施例的特征能够被组合，除非它们彼此排斥。在附图中描绘并且在随后的描述中详细描述示例性实施例。
图1A图示了电源供应器的示例性电路图。
图1B图示了电源供应器的示例性电路图。
图2图示了电源供应器的三维透视图。
图3图示了电源供应器的三维透视图。
图4图示了电源供应器的顶视图。
图5图示了电源供应器的侧视图。
图6图示了图5的电源供应器的沿线A-A的横截面视图。
图7图示了图5的电源供应器的顶视图。
图8图示了图7的电源供应器的沿线B-B的横截面视图。
图9图示了电源供应器的横截面视图。
图10A图示了处于第一操作状态的电源供应器的横截面视图。
图10B图示了处于第二操作状态的电源供应器的横截面视图。
图11图示了外壳和电源供应器的透视图。
图12图示了电源供应器的横截面视图。
具体实施方式
在下文详细描述中，对附图进行引用，所述附图形成本文的一部分并且通过图示的方式在附图中示出了在其中可以实践本发明的特定实施例。在这一点上，诸如“顶部”、“底部”、“前”、“后”、“头”、“尾”、等等的方向性术语参考描述的(一个或多个)附图的取向而被使用。因为各实施例的部件能够以许多不同的取向来放置，所以为了说明的目的使用了方向性术语并且绝非是限制性的。应理解，可以在不脱离本发明的范围的情况下利用其它实施例并且可以进行结构或逻辑改变。下面的对其的详细描述不应在限制性的意义上来理解，并且本发明的范围由随附权利要求限定。
下面将解释许多实施例。在这种情况下，相同的结构特征在各附图中由相同的或相似的附图标记识别。在本说明性的上下文中，“横向的”或“横向方向”应当被理解为意指一般平行于半导体材料或半导体载体的横向伸展延伸的方向或伸展。横向方向因此一般平行于这些表面或侧面延伸。与其相反，术语“垂直的”或“垂直方向”被理解为意指一般垂直于这些表面或侧面并且因此垂直于横向方向延伸的方向。垂直方向因此在半导体材料或半导体载体的厚度方向上延伸。
如在本说明书中所采用的，术语“耦合的”和/或“电耦合的”以及“热耦合的”不旨在意指各元件必须直接耦合在一起，可以在“耦合的”或“电耦合的”或“热耦合的”元件之间提供中介元件。
本文描述的实施例提供一种具有液体冷却系统的电源供应器。“液体”在本文中用于描述材料或化合物的物理状态。
电源供应器可以包括外壳，其包围用于功率转换的电路，该用于功率转换的电路包括安装在电路板上的一个或多个热产生电子部件。电源供应器还包括：输入端口，其被配置为从电源接收电能；输出端口，其被配置为将电能供应到外部负载；以及液体，其被设置在外壳中。液体可以为电介质液体，其与一个或多个热产生电子部件、电路板和外壳热耦合。液体具有热导率和热容，使得液体提供针对一个或多个热产生部件的冷却和借助于外壳的热分布，使得外壳的外表面的温度被均等化。
液体提供液体冷却系统，该液体冷却系统通过从热产生部件到液体的热传递，来提供针对一个或多个热产生部件的冷却和通过液体远离热产生部件的移动的热分布。液体的移动可以通过自然的或强制的对流而发生。液体还提供电源供应器的热均等化，因为由于外壳内的液体的对流和从液体到外壳的热传递，液体将热分布在外壳的整个体积上。因此，避免在外壳中形成热点。
外壳可以具有不透液密封。电介质液体可以与一个或多个热产生电子部件、电路板和外壳直接接触。在其中外壳具有不透液密封的实施例中，电介质液体可以与外壳的内表面直接接触。
在一些实施例中，至少一个另外的构件被布置在外壳与热产生电子部件中的一个或多个热产生电子部件之间。至少一个另外的构件与一个或多个热产生部件和外壳热耦合。至少一个另外的构件可以包围电介质液体并且可以具有不透液密封。至少一个另外的构件可以与外壳或另一构件(例如电介质液体)直接接触，可以被布置在外壳的内表面与另一构件的外表面之间。
输入端口和输出端口可以具有彼此不同的各种形式。例如，输入端口可以包括插座、导线或插头，并且输出端口可以包括插座、导线或插头。
液体冷却系统可以被用于具有不同功率转换电路的电源供应器并且用于具有不同拓扑结构的电源供应器。图1A和图1B图示了功率转换电路的示例，并且图2到图4图示了根据本文描述的实施例中的一个的液体冷却系统可以与其一起使用的电源供应器拓扑的示例。
图1A图示了用于将交流电流转换为直流电流的电源供应器的电路图。电源供应器包括功率转换电路20，其包括初级侧电路21、电感器22和次级侧电路23。初级侧电路21借助于输入端口接收例如由AC市电电源供应器提供的交流电流。AC到DC整流在该实施例中使用包括四个二极管25、26、27、28的桥式整流器24来完成。桥式整流器24将AC输入电压Vin的正半周期和负半周期转换为具有恒定极性的全波整流波形。为了在耦合到功率转换电路20的输出的负载29两端产生期望的稳定的DC输出电压Vout，通过耦合到桥式整流器24的输出部的平滑电路来对整流波形进行滤波。
平滑电路用于维持DC输出电压接近在AC输入电压Vin的低部分期间的峰值电压。取决于使用的平滑电路，特定量的AC纹波被叠加在DC输出Vout上。例如，平滑电路可以是耦合到桥式整流器的输出部的平滑电容器。额外的滤波还可以被用于将纹波减小到可接受的水平。由初级侧产生的DC输出电压Vout具有接近AC输入电压Vin的峰值电压的峰值电压Vpeak。然而，许多应用可能需要更低的电压。例如，许多设备需要12V DC的DC电压，或甚至更低，而AC电压Vin可以为在一些国家中用于居民AC市电的230V。
为了将DC电压降低到所需要的水平，可以在次级侧电路中使用降压变压器或DC-DC转换器30。DC-DC转换器30可以包括开关31(例如晶体管、二极管)、电感器、滤波电容器以及脉宽调制器(PWM)控制32。PWM控制32以固定频率控制开关31的断开和闭合，该固定频率比AC市电的50Hz频率高得多，其可以为50Hz或60Hz。通常，PWM控制以大于1kHz的频率控制开关的断开和闭合。
当开关31被接通时，电流流经开关31、电感器22，流入到滤波电容器和负载29中。增大的电流使得电感器的磁场建立要被存储在电感器的磁场中的能量。当开关被断开时，在电感器两端的电压降快速反转极性并且由电感器存储的能量被用作针对负载的电流源。DC输出电压Vout由开关处于接通(Ton)的时间在周期T中的比例确定，其中T为1/f。更具体地，Vout等于DVin(DC)，其中D＝Ton/T被称为占空比，并且Vin(DC)是在桥式整流器24的输出处提供的源DC输入电压。PWM控制器32被配置在反馈路径中，允许其通过调制占空比D来调节DC输出电压Vout。在一些实施例中，电源供应器可以包括若干输出，每个输出提供不同的DC电压，或者可以在单个输出处提供不同的DC电压。
热由在初级侧电路21中使用的各个部件产生，并且通常在较小程度上由次级侧电路23的部件产生。根据本文描述的实施例中的一个或多个的液体冷却系统可以被用于提供对各部件的冷却。
图1B图示了用于将交流电流转换为直流电流的另一功率转换电路40的电路图。功率转换电路40包括初级侧电路41、变压器42和次级侧电路43。初级侧电路41例如从AC市电电源接收交流电流。初级侧电路41包括桥式整流器44、功率校正因子电路45和包括四个晶体管47的全桥46。例如，晶体管可以为基于硅的MOSFET器件或基于氮化镓的高电子迁移率晶体管(HEMT)。次级侧电路43包括三个另外的晶体管47。然而，在下面的描述中描述的电源供应器不限于具有图1A或图1B中图示的功率转换电路中的一个。这些电路图仅仅是可以使用下面描述的电源供应器中的一个或多个的一个或多个特征提供的电路的示例。
图2图示了电源供应器50的功率转换电路的各部件的三维透视图。在操作时，各部件被容纳在未图示的外壳中。电源供应器50包括桥式整流器51和初级侧晶体管52，其可以被安装在散热片53上，散热片53被放置为基本上垂直于电路板54的主表面。输入端口55被布置在电路板54的主表面上，并且，在该实施例中，包括具有两个插脚的插座56。然而，可以使用其他类型的输入端口55，例如被硬接线到电路板54的线缆。电源供应器50包括电容器58和作为输入滤波器的扼流圈57。次级侧包括晶体管59，其也被安装在散热片60上，散热片60被布置为基本上垂直于电路板54的主表面。变压器61连同输出电感器62和输出端口63一起被安装在电路板54上，输出端口63在该实施例中可以为USB类型输出端口。然而，输出端口63不限于这种配置并且可以包括其他形式，例如用于接收单个插脚的插座。输出电容器64还被布置在电路板54上。各种部件可以被布置在电路板54的单个侧面65上。在输入端口55处接收功率并且由通过电源供应器50的各个部件提供的功率转换电路例如从交流电流转换到直流电流，并且经转换的功率，即直流电流可以借助于输出端口63而被供应到外部负载。
在图3中图示了电源供应器70的另一示例的三维透视图，并且在图4中图示了电源供应器70的顶视图。在操作期间，图示的部件被容纳在未图示的外壳内。电源供应器70包括初级侧电路71、次级侧电路72和变压器73。变压器73被布置在初级侧电路71与次级侧电路72之间。电源供应器70还包括：输入端口74，其在图示的实施例中被配置为插座以接受来自例如线缆的连接器；以及输出端口75，其包括插座，例如USB插座。
初级侧电路71包括桥式整流器电路76和至少一个晶体管77。桥式整流器76和晶体管77被布置为靠近输入端口74并且被嵌入在电源供应器70的电路板78中的第一嵌入区域85中。第一嵌入区域85被布置在输入端口74的下面。初级侧电路71的另外的部件，例如平面扼流圈输入滤波器79和电容器80也被布置在变压器73与输入端口74之间。另外的部件可以被布置为邻近第一嵌入区域85并且可以被嵌入在电路板78中或者可以被安装在电路板78的上表面上。变压器73具有平面配置并且还也被安装在电路板78的被布置在初级侧电路71与次级侧电路72之间的腔中。
在次级侧电路72中，至少一个次级侧晶体管83被嵌入在电路板78内的第二嵌入区域86中并且被放置为靠近输出端口75。在该实施例中，第二嵌入区域86被放置在输出端口75下面。在该实施例中，次级侧晶体管83至少部分地被布置在输出端口75下面。输出电容器81和平面电感器82被布置为邻近输出端口75和第二嵌入区域86。次级侧电路72的各部件被布置在变压器73与输出端口75之间。通过嵌入桥式整流器76，电源供应器70的电路板78内的变压器73、初级侧晶体管77和次级侧晶体管83的总体尺寸以及尤其是电源供应器70的高度可以在整个装置上减小，在该装置中这些电子部件中的每个被提供在单独的封装中和/或被组合成安装在电路板78的上表面上的一个或多个子模块。
次级侧电路72可以提供用于将从桥式整流器76输出的电压转换为不同的DC电压的DC-DC转换器。通常，从桥式整流器76输出的电压高于该设备或附接到输出端口75的设备需要的电压。例如，由桥式整流器76输出的电压可以为230V，其对应于在输入端口74处接收到的居民AC市电电源的电压。然而，要被附接到输出端口75的设备可能需要12V或更少的较低的电压，例如3V。图4和图5中图示的电源供应器具有适于可拆卸地接收另一连接器的输入端口74和输出端口75。然而，电源供应器70可以包括被硬接线到电源供应器的输入端口74和/或输出端口75，输出端口75可以被硬接线到接收经转换的功率的设备。
电源供应器还可以具有多于一个输出端口。例如，电源供应器可以包括可以具有不同的形式的两个或更多个输出端口。这可以使得两个或更多个设备同时被供应有功率和/或使得具有不同输入端口的设备能够被供应有来自电源供应器的功率。热可以从电源供应器70内的热产生部件耗散，热产生部件例如为桥式整流器76、初级侧晶体管77以及在较小的程度上为次级侧晶体管83和平面变压器73。
图5到图8图示了用于与例如图1到图4中图示的那些具有功率转换电路的电源供应器一起使用的液体冷却系统的实施例。液体被容纳在不透液外壳内并且与功率转换电路的热产生部件并且与外壳热接触和直接接触。外壳内的液体的自然的或强制的对流提供外壳内的液体循环路径，其被用于将热分布在体积周围以便避免在外壳的外表面处形成热点。液体的对流导致外壳的和外壳内的各部件的温度均等化。
图5图示了具有液体冷却系统的电源供应器90的示意性侧面图，图6图示了电源供应器90沿线A-A的示意图，图7图示了电源供应器90的主表面的示意图，并且图8图示了沿线B-B的横截面视图。电路板91被布置在电源供应器90的外壳92内。多个电子部件93被布置在电路板91的单个侧面94上。图示的多个电子部件93的尺寸、形状和配置仅仅是示意性描绘，其被用于说明通过液体冷却系统的散热的目的。电子部件93的数量和电子部件93的尺寸、形状和配置不限于如图示的那种并且可以变化。
电路板91的背面95与外壳92的内表面96以一定距离被隔开。用于液体冷却的液体被设置在外壳92中，外壳92具有不透液密封。电路板91的两个侧面94、95和电子部件93可以被浸没在液体中。液体可以为电介质，使得浸没在液体中的电子部件93和电路板91彼此电绝缘。外壳92可以不被完全填充有液体以便提供扩张容积。
在操作时，电源供应器90被布置使得外壳92的第一小侧面97被布置为朝向底部，并且相对的第二小侧面98被布置为朝向顶部，其中外壳92的主表面99和电路板91基本上垂直。在电源供应器90的操作期间，电子部件中的一个或多个电子部件产生热。为了图示的目的，电子部件93'被描绘为产生热，热被热传递到电子部件93'的附近中的液体使得在该区域中的液体的温度增大。这激励较温暖的液体部分的对流使得热液体关于外壳92从底部升高到顶部，如由箭头100所指示的。液体通过到外壳92、液体的较凉部分、电路板91和电子部件93的热传导并且通过经由外壳92到环境中的散热来冷却。冷却的液体之后流向外壳92的底部，如由箭头101所指示的，从而创建液体循环路径。这样的机制可以被认为是液体的自然对流。自然对流由于由在电路板91的单个侧面94上的热产生电子部件93'的不对称布置产生的热梯度而发生。
液体的自然对流提供针对热产生电子部件93'的冷却，因为热从电子部件93'移除并且被分布远离电子部件93'。热均等化，并且热点被避免，因为热能够经由液体被耗散在外壳92的体积中并且被耗散在外壳92的整个表面积上，而非通过例如被布置在电子部件93'与外壳92之间的散热片将热传递到仅仅外壳92的局部区域。
液体可以为电介质以便避免在电子部件93与外壳92之间的短路。液体可以具有至少为0.5W/m.K的热导率和/或至少为0.3kJ/kg.K的热容。热导率和热容的这些值大于空气的热导率和热容。具有这些性质的液体可以被用于提供改进的冷却和热均等化。液体可以包括矿物油、硅油、基于天然酯的油、基于合成酯的油或全氟化流体。
在其中流体路径被约束或被中断或在其中摩擦损耗高于驱动对流的力的装置中，自然对流将被减小或者可以被防止。在一些实施例中，外壳内的液体的自然对流通过液体黏度的适当选择和在电路板上的电子部件中和周围隔板或其他液体压缩器的提供来辅助。
图9图示了电源供应器110的横截面视图，电源供应器110包括包围电路板112的外壳111，在电路板112上安装了多个电子部件113。电子部件113被布置在电路板112的单个主表面114上并且提供功率转换电路。电路板112的相对的主表面115与外壳111的内表面以一定距离被隔开并且可以不包括电子部件或者包括产生很少热或基本上不产生热的电子部件。
针对电源供应器110提供液体冷却系统，电源供应器110包括包围在外壳111中的电介质液体116。电子部件113可以被浸没在电介质液体116中。液体冷却系统包括电路板112中的两个或更多个孔或洞117、118，其用于辅助外壳111内的电介质液体116的自然对流。孔117、118被布置在电路板112中，使得用作冷却剂和用于热均等化的散热器的电介质液体116可以通过孔117、118从电路板112的一个侧面流动到另一个侧面。
在操作时，电路板112是基本上垂直的。至少一个孔117被布置为朝向底部，并且至少一个孔118被布置为朝向电路板112的顶部。热产生电子部件113被布置在电路板112的单个主表面上，其导致电路的热产生和热负荷的不对称性。热产生的不对称性激励在液体中从电路板112的热产生侧面114到电路板112的相对侧面115的循环路径的形成，如在图9中由箭头119示意性地指示的。在该具体示例中，创建了逆时针液体循环路径。液体冷却系统提供热均等化以避免形成热点，因为热能够经由电介质液体116被耗散在外壳111的体积中并且被耗散在外壳111的整个表面积上。
图10A和图10B图示了包括包围电路板132和电介质液体133的外壳131的电源供应器130。电路板132被布置在外壳131内，使得其在两个侧面上被液体133包围。提供功率转换电路的多个电子部件被布置在电路板132上。功率转换电路和电子部件未图示在图10中以便便于图示提供针对电源供应器130的冷却和热均等化的液体循环路径。
电源供应器130包括流体循环器134。流体循环器134可以被用于提供外壳131内的液体133和电源供应器130的功率转换电路的热产生部件的强制对流。在该实施例中，流体循环器134具有基于压电的膜泵135和瓣阀或簧片阀136、137的形式。瓣阀136、137的大小被设计为、形状被设计为并且被布置为关闭和打开被布置在电路板132中的相应的孔138、139。尤其地，至少一个孔138被布置为朝向电源供应器130的底部，并且第二孔139被布置为朝向电源供应器130的顶部。功率转换电路的热产生部件被布置在电路板132的第一主表面140上使得外壳内的热负荷是不对称的。
在图10A中图示的第一操作状态中，泵135是松弛的，瓣阀136是打开的，从而允许液体通过孔138从邻近第一主表面140的区域流动到邻近相对的第二主表面141的区域，并且瓣阀137是闭合的，从而防止液体流动通过孔139。循环路径由箭头142指示。在图10B中图示的第二操作状态中，其中泵135是启用的，瓣阀136是闭合的，并且瓣阀137是打开的，从而允许液体从邻近电路板132的第二表面141流动到邻近电路板132的相对的第一表面141的区域。液体循环路径利用箭头143指示。流体循环器134被配置为使得外壳131内的液体的自然对流路径被激励。
图11图示了具有外壳151和部分插入的电源供应器模块152的电源供应器150的示意性透视图，部分插入的电源供应器模块152包括输入端口153、电路板154和提供功率转换电路的多个部件156。密封155被提供在限定外壳151的壁157与模块152之间使得外壳151当闭合时是不透液的。外壳151中的端口158可以被提供用于将外壳151填充有液体冷却系统的液体。在图11中图示的实施例中，电源供应器模块152提供AC-DC转换器，其包括平面变压器和嵌入在电路板154内的整流和开关部件。然而，外壳151可以被用于其中整流和开关部件和变压器未安装在电路板内而且被安装在电路板的一个侧面上的电源供应器。
在图5至图11中图示的实施例中，外壳是以不透液的方式来密封的，使得电介质液体可以与外壳的内表面直接接触。然而，在一些实施例中，一个或多个另外的构件可以被布置在外壳与电介质液体之间。构件可以形成在热产生电子部件中的一个或多个周围的包封件。构件可以提供不透液密封，使得电介质液体不与外壳直接接触。然而，电介质液体经由构件与外壳热耦合，使得电介质液体能够提供针对一个或多个热产生电子部件的冷却并且能够提供借助于外壳的热分布，使得外壳的外表面的温度被均等化。如果构件具有不透液密封，则可以省略针对外壳的不透液密封。
图12图示了电源供应器160的横截面视图，电源供应器160包括包围电路板162的外壳161，在电路板162上安装了多个电子部件163。形成包封件164的额外的构件被布置在外壳161与电子部件163之间。额外的包封件164包围电路板162并且具有不透液密封。电介质冷却液体165被设置在包封件164中并且被容纳在包封件164内。包封件164可以是柔性的。
电子部件163被布置为使得热产生在包封件164内是不对称的。在该实施例中，电子部件163被布置在电路板162的单个主表面166上并且提供功率转换电路。电路板162的相对的主表面167与包封件164的内表面以一定距离被隔开并且可以不包括电子部件或者包括产生很少热或基本上不产生热的电子部件。电子部件163可以被浸没在电介质液体165中。
针对电源供应器160提供的液体冷却系统包括被容纳在包封件164内的电介质液体165、和电路板162中的两个或更多个孔或洞168、169，两个或更多个孔或洞168、169用于辅助包封件164内的电介质液体165的对流。电介质液体165的对流可以是自然的或强制的。孔168、169被布置在电路板162中，使得用作冷却剂和用于热均等化的散热器的电介质液体165可以通过孔168、169从电路板162的一个侧面流动到另一个侧面。
在操作时，电路板162是基本上垂直的，使得至少一个孔168被布置在比至少一个孔169更低的平面中，至少一个孔169被布置在比至少一个孔168更高的平面中。热产生电子部件163被布置在电路板162的单个主表面166上，其导致电路的热产生和热负荷的不对称性。热产生的不对称性激励在液体中从电路板162的热产生侧面164到电路板162的相对侧面165的循环路径的形成，如在图12中由箭头170示意性地指示的。在该具体示例中，创建了逆时针液体循环路径。
液体冷却系统提供热均等化以避免形成热点，因为热能够经由电介质液体165和包封件164被耗散在外壳161的体积中并且被耗散在外壳161的整个表面积上，因为电介质液体165和包封件164与外壳161热耦合。
包封件164可以在一个或多个位置处与外壳161的内表面直接接触或者可以与外壳161的内表面以一定距离被隔开。在其中包封件164与外壳161的内表面以一定距离被隔开的实施例中，另一导热材料可以被布置在包封件164与外壳161之间以辅助将包封件164热耦合到外壳161。例如，另外的导热材料可以为电介质液体、电介质凝胶或固体电介质。
为了便于描述而使用诸如“之下”、“下面”、“下”、“之上”、“上”等等的空间相对术语以解释一个元件相对于第二元件的定位。这些术语旨在包含除了与在附图中描绘的取向不同的取向之外的设备的不同取向。
另外，诸如“第一”、“第二”、等等的术语还被用于描述各个元件、区域、区段、等等并且也不旨在为限制性的。类似的术语在说明书中指代类似的元件。如本文中所使用的,术语“具有”、“含有”、“包含”、“包括”等是开放式的术语,其指示陈述的元件或结构的存在，但不排除额外的元件或特征。词语“一”、“一个”和“所述”旨在包括复数指代以及单数指代，除非上下文另行清楚指示。
要理解，本文描述的各个实施例的特征可以彼此进行组合，除非另行特别指出。
尽管已经在本文中说明并描述了特定实施例，但是本领域普通技术人员将认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，各种备选和/或等效实施方式可以代替示出和描述的特定实施例。本申请旨在涵盖本文中讨论的特定实施例的任何调整或变型。因此，本发明旨在仅仅由权利要求和其等价要件限制。

Claims (20)

1.一种电源供应器，包括：
外壳，其包围用于功率转换的电路，所述用于功率转换的电路包括安装在电路板上的一个或多个热产生电子部件；
输入端口，其被配置为从电源接收电能；
输出端口，其被配置为将电能供应到外部负载；以及
电介质液体，其被设置在所述外壳中并且与所述一个或多个热产生电子部件、所述电路板和所述外壳热耦合，所述电介质液体具有热导率和热容，使得所述电介质液体提供针对所述一个或多个热产生电子部件的冷却和借助于所述外壳的热分布，使得所述外壳的外表面的温度被均等化。
2.根据权利要求1所述的电源供应器，其中所述电介质液体具有至少为0.5W/m.K的热导率。
3.根据权利要求1所述的电源供应器，其中所述电介质液体具有至少为0.3kJ/kg.K的热容。
4.根据权利要求1所述的电源供应器，其中所述电介质液体是从包括以下项的组中选择的：矿物油、硅油、基于天然酯的油、基于合成酯的油以及全氟化流体。
5.根据权利要求1所述的电源供应器，其中所述一个或多个热产生电子部件被浸没在所述电介质液体中。
6.根据权利要求1所述的电源供应器，其中所述电路板包括至少两个孔，所述至少两个孔被定尺寸为、被定形状为并被布置为通过自然的对流来辅助液体循环。
7.根据权利要求1所述的电源供应器，还包括一个或多个挡板，其用于通过自然的对流来引导所述电介质液体的流动。
8.根据权利要求1所述的电源供应器，还包括被定位在壳体中的流体循环器，其用于通过强制对流来使所述电介质液体循环。
9.根据权利要求8所述的电源供应器，其中所述流体循环器是从包括机电致动器和压电泵的组中选择的。
10.根据权利要求8所述的电源供应器，其中所述电路板包括至少两个孔，所述至少两个孔被定尺寸为、被定形状为并被布置为通过强制的对流来辅助液体循环。
11.根据权利要求1所述的电源供应器，还包括扩张容积。
12.根据权利要求1所述的电源供应器，其中所述外壳是以不透液的方式来密封的，并且所述电介质液体与所述外壳的内表面直接接触。
13.根据权利要求1所述的电源供应器，还包括被布置在所述热产生电子部件中的一个或多个热产生电子部件与所述外壳之间的至少一个构件，所述至少一个构件与所述一个或多个热产生电子部件和所述外壳热耦合。
14.根据权利要求13所述的电源供应器，其中所述至少一个构件包围所述电介质液体。
15.根据权利要求1所述的电源供应器，其中所述一个或多个热产生电子部件包括整流器和开关晶体管中的至少一个或多个。
16.根据权利要求15所述的电源供应器，其中所述整流器包括被配置在桥电路中的多个开关。
17.根据权利要求1所述的电源供应器，其中所述功率转换电路包括用于将交流电流转换为直流电流的电路。
18.一种方法，包括：
在电源供应器的输入端口处从电源接收电能；
将接收到的电能供应到整流器和开关晶体管中的一个或多个；以及
借助于电介质液体的对流从所述电源供应器耗散由所述整流器和所述开关晶体管中的一个或多个产生的热能的至少一部分，所述电介质液体与所述整流器和所述开关晶体管中的一个或多个以及所述电源供应器的外壳热耦合，使得在所述外壳的外表面处的温度被均等化。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括通过流体循环器来辅助所述液体的对流。
20.一种电源供应器，包括：
用于以不透液方式包围电介质液体的装置；
用于在电源供应器的输入端口处从电源接收电能的装置；
用于借助于整流器和开关晶体管中的一个或多个转换接收到的电能的装置；
用于将所转换的电能发送到外部负载的装置；以及
用于借助于所述电介质液体和用于包围所述液体的装置耗散由所述整流器和所述开关晶体管中的一个或多个产生的热能的至少一部分而使得在用于包围所述电介质液体的装置的外表面处的温度被均等化的装置。
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