CN110248469A - 开关管的安装座和不间断电源 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种开关管的安装座，该安装座用于将开关管安装在印刷电路板和散热器之间，其中安装座包括：主体；用于容置该开关管的容置槽；用于将所述安装座固定至所述印刷电路板的第一紧固机构；用于将所述开关管固定至所述安装座的第二紧固机构；用于经由穿设在其中的紧固件将所述印刷电路板固定连接至所述散热器的紧固孔。根据本发明的安装座，允许可靠地将开关管以防脱落的方式置于印刷电路板下部、提高了印刷电路板的利用率。本发明还涉及一种不间断电源。

Description

开关管的安装座和不间断电源

技术领域

本发明涉及电力电子领域，特别是不间断电源系统。

背景技术

为了在主电源(例如市电网)故障时确保例如计算机等电子设备和系统正常工作，通常使用不间断电源系统(Uninterruptible Power Supply，缩略为UPS)。不间断电源是一种交流电源供应设备，其可在主电源不正常时瞬间提供交流电力供应，确保电子设备或系统能以紧急电源供电。当主电源出现故障时，不间断电源将系统从主电源运行转换为备用电源运行，而在主电源重新开始工作时，从备用电源运行转换为主电源运行。

不间断电源一般由主电路和控制电路组成。主电路一般包括三部分，第一部分，将市电交流电压转换为直流电压的AC-DC变换电路；第二部分，将直流电压转换成交流电压的DC-AC变换电路；第三部分，将电池直流电压转换成所需直流电压的DC-DC变换电路。UPS工作在市电模式时，通过市电——第一部分的AC-DC变换电路——第二部分的DC-AC变换电路，给负载提供能量；当UPS工作在电池模式时，通过电池——第三部分DC-DC变换电路——第二部分DC-AC变换电路，为负载提供不间断的能量。

通常来说，UPS的AC-DC、DC-DC和DC-AC变换电路包括多个开关管。其中在UPS的生产过程中，需要将作为UPS的重要组成部分的多个开关管安装至印刷电路板(PCB)。同时，由于开关管都是发热量较大的部件，需要将其抵靠至散热器或者散热片对其进行散热。

由于在生产过程中需要多次翻转PCB板，因为在生产过程中实现开关管相对于印刷电路板的固定或者防脱落是期望的。有人提出可以先利用紧固件将开关管连接至散热器，为了避免开关管的针脚应力，在连接好后才将开关管的针脚焊接至PCB板上。实际操作中，为了满足安全需要，通常需要将紧固件置于PCB板外侧或者在PCB上额外开孔，这样在多个开关管的情况下，在多个紧固件之间会存在很多不期望的空位，导致所需PCB板的面积较大，从而导致整个UPS电源的体积不期望地增大。进一步，若开关管直接外露在外界环境中时，灰尘和湿气成为导致不间断电源损坏的一种因素：灰尘和湿气会导致开关管工作时容易放电、打火，发热变大，从而导致短路和起火。

因此，行业内存在设计出更简单地安装开关管、使UPS电源更加紧凑、预防由于灰尘和湿气导致不间断电源故障且使不间断电源更有成本优势的需求。

发明内容

本发明旨在提供一种克服上述现有技术的缺陷，提供一种开关管的安装座，其目的在于实现以下技术效果：允许可靠地将开关管以防脱落的方式置于印刷电路板下部、提高了印刷电路板的利用率、解决开关管、印刷电路板向散热器安装连接过程中装配不便的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种开关管的安装座，所述安装座用于将开关管安装在印刷电路板和散热器之间，其中，所述安装座包括：主体，其中所述主体具有面向该印刷电路板的第一侧和面向所述散热器的第二侧；容置槽，其中所述容置槽设置在所述主体的第二侧且用于容置该开关管；第一紧固机构，所述第一紧固机构布置在所述主体的第一侧并用于将所述安装座固定至所述印刷电路板；第二紧固机构，其设置在所述容置槽的面向所述散热器的底面并用于将所述开关管固定至所述安装座。

与现有技术相比，本发明首先通过将安装座固定连接至印刷电路板，随后可以以简单的方式将开关管固定连接至该已固定好的安装座，同时采用先装后焊的方式，使得布置在印刷电路板上的多个开关管的插脚不易松脱，同时也方便安装开关管，使开关管可以紧贴冷却装置，散热效果更好，寿命更长久。由于根据本发明的安装座的体积很小，即使在需要在印刷电路板上安装多个开关管的情况下，也不会在彼此之间留下很多不期望的空位，从而不会过度地占用或者浪费印刷电路板的面积，因此采用根据本发明的安装座允许使用更小面积的印刷电路板或者在同样面积的印刷电路板上设置更多的电气部件，这对于不间断电源的小型化或者功能的多样化是有益的。

在一个优选实施方式中，该主体上还设置有供所述开关管的引脚穿设的凹槽。由此，允许提高该安装座的通用性，使得该安装座能够适用于多种不同尺寸的开关管。

在一个优选实施方式中，主体的第二侧的容置槽的外周至少部分地带有用于定位该开关管的限位壁，其中所述限位壁所围出的形状与所述开关管的外轮廓相适配。由此，允许以简单地方式实现开关管相对于安装座的精确定位，这有利于提高组装效率并简化操作人员的操作。

在一个优选实施方式中，第一紧固机构为自主体朝第一侧突伸出的一对弹性卡爪。由此，允许以过盈配合的方式将安装座可靠地固定连接至印刷电路板。

在一个优选实施方式中，第二紧固机构为双面胶带。由此，以简单、低成本的方式实现将开关管固定保持在安装座内。

在一个优选实施方式中，安装座是注塑成型的一体件。由此，允许以低成本且尺寸一致的方式大量生产该安装座。

在一个优选实施方式中，该安装座还包括紧固孔，所述紧固孔自所述第一侧延伸穿过所述主体至第二侧，并用于经由穿设在其中的紧固件将所述印刷电路板固定连接至所述散热器。由此，以简单可靠的方式实现了印刷电路板、开关管和散热器之间可靠的机械连接，并且减轻了操作人员的装配工作量。

在一个优选实施方式中，其中该弹性卡爪是由聚醚醚酮制成。由此，以确保安装座能长期可靠地保持与印刷电路板的连接，即使处于高温的外部环境中。

根据本发明的另一方面，还提出了一种不间断电源，其中，包括多个带有引脚的开关管、安装座、印刷电路板和散热器，其中，所述开关管的经由所述安装座被夹置在所述印刷电路板和散热器之间。

本发明的其它特征和优点的一部分将会是本领域技术人员在阅读本公开后显见的，另一部分将在下文的具体实施方式中结合附图描述。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中：

图1示出了带有开关管的根据本发明的安装座的俯视立体图；

图2示出了带有开关管的根据本发明的安装座的仰视立体图；

图3示出了根据本发明的开关管安放过程的立体图；

图4示出了根据本发明的开关管安放过程的另一立体图；

图5示出了根据本发明的开关管安放过程的由一立体图。

附图标记列表：

1.安装座；11.主体；12.第一侧；13.第二侧；14.容置槽 141.限位壁；15.卡爪；16.凹槽；2.开关管；21.引脚；22.紧固孔；3.印刷电路板；31.安装孔；4.散热器；5.紧固件

具体实施方式

现参考附图，详细说明本发明所公开的开关管的安装座及其安装方法的示意性方案。尽管提供附图是为了呈现本发明的一些实施方式，但附图不必按具体实施方案的尺寸绘制，并且某些特征可被放大、移除或局剖以更好地示出和解释本发明的公开内容。附图中的部分构件可在不影响技术效果的前提下根据实际需求进行位置调整。在说明书中出现的短语“在附图中”或类似用语不必参考所有附图或示例。

在下文中被用于描述附图的某些方向性术语，例如“前”、“后”、“内”、“外”、“上方”、“下方”和其它方向性术语，将被理解为具有其正常含义并且指正常看附图时所涉及的那些方向。除另有指明，本说明书所述方向性术语基本按照本领域技术人员所理解的常规方向。

本发明中所使用的术语“第一”、“第二”及其类似术语，在本发明中并不表示任何顺序、数量或重要性，而是用于将一个部件与其它部件进行区分。

在下文中首先以不间断电源为示例描述了根据本发明的开关管的安装座及其安装方法，但本领域技术人员能够理解，上述开关管的安装座和安装方法并不限于应用于不间断电源，其还可以适用于诸如将开关管安装到例如新能源汽车或者电动汽车的车载充电机OBC、电压变换器DCDC的重要组成部分等应用场景。

在不间断电源的生产和装配过程中，需要将多个开关管安装至印刷电路板。这些开关管大致成长方体状且在其一端的底部设置有一个以上的引脚，这些引脚最终将焊接至印刷电路板以实现电路功能。由于印刷电路板在整个装配过程中需要多次的翻转，在将开关管的引脚焊接至印刷电路板之前，期望将这些开关管以防脱落的方式安装至印刷电路板。

尤其是，多个开关管在工作过程中会产生大量的热，因此期望将开关管布置在散热器附近以避免过度发热的缺陷。同时，还期望使开关管尽量免受外部的灰尘、水汽等不利影响，因此期望将多个开关管整体地夹置或封装在不间断电源的多个电气部件之间。

基于以上目的，本申请的发明人提出了根据本发明的开关管的安装座1，如图3-5所示出的那样，该安装座1用于将开关管安装在印刷电路板3和散热器4之间。

在图1-3中可以示出根据本发明的安装座1。正如图1-3所示出的那样，开关管2首先被固定连接至该安装座1，其中该安装座1包括：主体11，其中该主体11具有面向该印刷电路板3的第一侧12和面向散热器4的第二侧13，在此处，该主体11优选被设计为大致成长方体状，其中在该主体11的第二侧13设置有用于容置该开关管2的容置槽146

如图3所示，该安装座1在其主体11的第一侧12出设置有用于将安装座1固定连接至印刷电路板的第一紧固机构，在此实施例中所示出的第一紧固机构为自主体朝第一侧突伸出的一对弹性卡爪15。经由该一对弹性卡爪15，操作人员可以稍用力将卡爪15按入预设在印刷电路板中相应的开口内从而将安装座1固定连接至印刷电路板3，此时开关管2的引脚21相应地插穿预设在印刷电路板3上的引脚插口。优选地，在本实施例中该安装座1是注塑成型的一体件，且该弹性卡爪15与主体11是一体成型制得的。

作为一种优选的方式，该弹性卡爪可以是由聚醚醚酮(PEEK)制成。采用这种材料至少带来如下的有益技术效果：能够确保弹性卡爪的尺寸稳定性从而使得在长期高温的环境下仍能保证与印刷电路板之间的过盈配合，而不会出现弹性卡爪的受热变形；进一步，PEEK材料良好的绝缘性能也避免了不同电气部件之间不期望的电导通。以根据上述的优选实施例的方式，既可以允许以低成本且尺寸一致的方式大量生产该安装座1，同时由于弹性卡爪15与印刷电路板3之间的过盈配合，以可靠的方式防止安装座1在印刷电路板的翻转期间发生不期望的脱落。由此，可以不需要在最初就将开关管2的引脚21焊接至印刷电路板或者使用专用的工装来实现开关管2的固定，这样避免了开关管2的针脚21的应力，使得允许操作人员在将开关管2压接到散热器4上后再对开关管2的针脚21进行焊接，这样不需要专用的工装就可将带开关管2的印刷电路板3安装至散热器4上。当然除了采用在此示例性示出的卡爪15外，本领域技术人员还能想到采用例如胶水或者双面胶等其它方式来将安装座1固定连接至印刷电路板3。

在将安装座1固定就位至印刷电路板3后，接下来可以将开关管2自安装座1的第二侧13置入该容置槽14内。具体地，如图3所示，在容置槽14的外周至少部分地带有用于定位该开关管2的限位壁141，其中限位壁141所围出的形状与开关管2的外轮廓相适配，作为一种示例，优选围绕该主体11的三个侧面，即平行相对的两侧和一个端侧处设置该限位壁141以实现辅助定位该开关管2，由此在安放和置入该开关管2时，操作人员仅需使开关管2的多个侧壁分别与容置槽14的多个限位壁141相抵接便可实现开关管2相对于安装座1的精确定位。

优选地，为了提高该安装座1的通用性，在主体11上设置有供开关管2的引脚穿设的凹槽16。如图1所示，其中该凹槽16沿主体11的长度方向具有一定的延伸度。基于此，对于不同尺寸的开关管2，可以经由调整其在安装座1内的置入位姿来确保引脚总能经由上述凹槽16穿设过该安装座1。由于如下文所述地在容置槽14内设置有用于固定开关管2的紧固机构，因此即使开关管由于其尺寸因素并不完全与限位壁141相抵接，只要其定位准确，仍能被保持就位在安装座1内。

进一步，为了便于在相对于安装座1精确定位开关管2后使开关管保持就位，在该容置槽14的面向该散热器4的底面设置有用于将开关管2固定至安装座1的第二紧固机构，在此示出的实施例中，该第二紧固机构可以是耐高温的双面胶，其中双面胶的一面以粘接的方式连接至容置槽14的底面，在使用时以其另一面将开关管粘接至安装座1。当然，除了采用双面胶外，本领域技术人员还能想到采用例如胶水或者卡扣等其它方式来将开关管固定连接至安装座1。

在已经将开关管自安装座的第二侧13置入已经固定连接至印刷电路板3的安装座1内后，接下来提供紧固件以将印刷电路板3、安装座1和散热器4三者以自上而下地叠置的方式固定连接在一起，上述安装过程在图4-5中被示出。

如图4-5所示，其中在印刷电路板3上预设有安装孔31。同时，在安装座1上预设有自主体11的第一侧12延伸穿过主体至第二侧13的紧固孔22。如下文所述的那样，该紧固孔22用于经由穿设在其中的紧固件5将印刷电路板3固定连接至该散热器4。进一步，在该散热器4上也预设有用于供紧固件穿设的安装孔(被遮挡，未图示出、)。在操作时，将移动固定连接有安装座1的印刷电路板3以将安装座1、印刷电路板3和散热器4三者这样对齐，以使得如图4中所示出的紧固件5可以穿设经过印刷电路板3的安装孔、安装座1的紧固孔22和散热器4的安装孔从而将三者固定连接在一起，由此该开关管2经由安装座1被夹置在印刷电路板3和散热器4之间，从而得到增大开关管2与散热器4之间的接触面积以增强散热效果，并且将开关管与外界的灰尘和湿气隔离开的作用。

在完成该开关管2与印刷电路板3和散热器4的安装之后，可以将开关管2的引脚21焊接至该印刷电路板3以实现电路的接通。当然，对于本领域技术人员来说可以想到的是，也可以在完成该开关管2与印刷电路板3和散热器4的安装之前将开关管2的引脚21焊接至该印刷电路板3以实现电路的接通。

随后，将已经组装好的、带有开关管2的印刷电路板3和散热器4按照已知的方式与其它电气部件实现电连接以装配出不间断电源，优选该不间断电源为户外型壁挂式不间断电源。由于以上组装出不间断电源的方式是已知的，并不属于本文的发明构思所在，因此在此不再赘述。

基于上述的描述不难看出，本发明有益效果至少是：本发明通过例如为注塑成型制得的安装座来固定连接至印刷电路板，随后可以以简单的方式将开关管固定连接至该已固定好的安装座，同时采用先装后焊的方式，使得布置在印刷电路板上的多个开关管的插脚不易松脱，同时也方便安装开关管，使开关管可以紧贴冷却装置，散热效果更好，寿命更长久。由于根据本发明的安装座的体积很小，即使在需要在印刷电路板上安装多个开关管的情况下，也不会在彼此之间留下很多不期望的空位，从而不会过度地占用或者浪费印刷电路板的面积，因此采用根据本发明的安装座允许使用更小面积的印刷电路板或者在同样面积的印刷电路板上设置更多的电气部件，这对于不间断电源的小型化或者功能的多样化是有益的。

进一步，本发明通过将安装座设计成注塑塑料，使其既具有一定的钢性、韧性，又能起到很好的绝缘隔离性，满足了安装座置于印刷电路板下的安规要求。同时，由于安装座与开关管之间采用粘接连接或者过盈配合，同时安装座通过卡爪将印刷电路板与开关管连接成一体，避免了专用工装的使用且在印刷电路板的翻转过程中不会发生开关管的脱落，使装配过程更加便利，大大提升了装配效率。同时，方便将组装好的印刷电路板整体移到散热器上进行组装工作，组装好后再对开关管进行针脚焊接。

更进一步，由于开关管经由根据本发明的安装座被夹置在散热器和印刷电路板之间，使其能满足防水防尘防盐雾，防霉菌及潮湿的功能，使得开关管乃至不间断电源的使用可靠性和使用寿命均大大提高。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经组合，形成本领域技术人员可以理解的其它实施方式。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。在不脱离本发明的构思和原则的前提下，本领域的技术人员可作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种开关管的安装座，所述安装座用于将开关管安装在印刷电路板和散热器之间，其特征在于，所述安装座包括：

主体，所述主体具有面向该印刷电路板的第一侧和面向所述散热器的第二侧；

容置槽，所述容置槽设置在所述主体的第二侧且用于容置该开关管；

第一紧固机构，其布置在所述主体的第一侧并用于将所述安装座固定至所述印刷电路板；

第二紧固机构，其设置在所述容置槽的面向所述散热器的底面并用于将所述开关管固定至所述安装座。

2.如权利要求1所述的安装座，其特征在于，所述主体上还设置有供所述开关管的引脚穿设的凹槽。

3.如权利要求1所述的安装座，其特征在于，所述主体的第二侧的容置槽的外周至少部分地带有用于定位该开关管的限位壁，其中所述限位壁所围出的形状与所述开关管的外轮廓相适配。

4.如权利要求1所述的安装座，其特征在于，所述第一紧固机构为自主体朝第一侧突伸出的一对弹性卡爪。

5.如权利要求1所述的安装座，其特征在于，所述第二紧固机构为双面胶带。

6.如权利要求1所述的安装座，其特征在于，所述安装座是注塑成型的一体件。

7.如权利要求1至6中任一项所述的安装座，其特征在于，还包括紧固孔，所述紧固孔自所述第一侧延伸穿过所述主体至第二侧并用于经由穿设在其中的紧固件将所述印刷电路板固定连接至所述散热器。

8.如权利要求4所述的安装座，其特征在于，所述弹性卡爪是由聚醚醚酮制成。

9.一种不间断电源，其特征在于，包括多个带有引脚的开关管、如权利要求1至8中任一项所述的安装座、印刷电路板和散热器，其中，所述开关管的经由所述安装座被夹置在所述印刷电路板和散热器之间。

10.如权利要求9所述不间断电源，其特征在于，所述开关管的彼此间隔开的多个引脚以各自沿其根部折弯90度的方式穿设过所述安装座并被焊接至所述印刷电路板。