CN110429828A - 一种新型高压硅堆的系统结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型高压硅堆的系统结构，硅堆左挡板与硅堆右挡板之间安装有八层PCB板，每层PCB板上有若干串联的整流二极管，接地端子与所述第一层PCB板的输出端、第二层PCB板的输出端电连接，第一层PCB板的输入端与第四层PCB板的输出端电连接，第二层PCB板的输入端与第三层PCB板的输出端电连接，第四层PCB板的输入端、第三层PCB板的输入端、第五层PCB板的输出端、第六层PCB板的输出端电连接，第五层PCB板的输入端与第八层PCB板的输出端电连接，第六层PCB板的输入端与第七层PCB板的输出端电连接，第八层PCB板的输入端、第七层PCB板的输入端与高压直流输出端电连接。其整体结构简单、体积小、成本较低，散热效果好，且耐高压、耐电流冲击能力强。
Description
技术领域
本发明涉及高频电源领域，具体涉及一种新型高压硅堆的系统结构。
背景技术
目前市场上的适用于大型高频电源的高压硅堆普遍体积较大、成本较高，而且耐压不高、耐冲击能力不够，还经常有散热性能不好等缺点。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种新型高压硅堆的系统结构，其具有体积小、结构简单、成本较低、耐压耐冲击能力高，散热性好等特点。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种新型高压硅堆的系统结构，包括平行设置的硅堆左挡板与硅堆右挡板，所述硅堆左挡板与所述硅堆右挡板之间安装有分层设置的八层PCB板，每层所述PCB板上集成有若干串联设置的整流二极管，每层所述PCB板上均设有输入端与输出端；第一层PCB板上设有接地端子，所述接地端子通过导电连接件与所述第一层PCB板的输出端、第二层PCB板的输出端电连接，所述第一层PCB板的输入端与第四层PCB板的输出端通过导电连接件电连接，所述第二层PCB板的输入端与第三层PCB板的输出端通过导电连接件电连接，所述第四层PCB板的输入端、所述第三层PCB板的输入端、第五层PCB板的输出端、第六层PCB板的输出端通过导电连接件电连接，所述第五层PCB板的输入端与第八层PCB板的输出端通过导电连接件电连接，所述第六层PCB板的输入端与所述第七层PCB板的输出端通过导电连接件电连接，所述第八层PCB板上设有高压直流输出端，所述高压直流输出端与所述第八层PCB板的输入端、所述第七层PCB板的输入端通过导电连接件电连接。
本高压硅堆通常安装在高频电源内部，采用开放式PCB分层结构，利于每层PCB之间的散热。每一层PCB板上采用多个整流二极管串联，每一层PCB板等效于一个高压的二极管，耐高压，能满足高频电源内桥式整流的需要；通过两个桥式整流电路串联，两个整流电路配合，一是可以使装置总体的功率容量增大,二是能够减少整流装置所产生的谐波和无功功率对电网的干扰,能达到更好的整流效果。且本装置结构简单、体积小、成本较低，散热效果好。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
优选的，本高压硅堆系统还设有两组高压电阻，第一组高压电阻一端连接所述高压直流输出端、其另一端分别连接第二组高压电阻一端、所述第五层PCB板的输出端，所述第二组高压电阻的另一端连接所述第一层PCB板的输出端。每一个桥式整流电路上并联一组高压电阻，使整流电路耐电流冲击，保护本装置在通电瞬间不被浪涌电流冲击损坏、起到保护二极管的作用。
优选的，所述第一组高压电阻由两个参数相同的高压电阻并联组成。所述第一组高压电阻中并联的高压电阻，防止其中一个高压电阻损坏失效时，对所述第五层PCB板～第八层PCB板组成的整流电路的耐浪涌电流冲击保护失效。
优选的，所述第二组高压电阻由两个参数相同的高压电阻并联组成。所述第二组高压电阻中并联的高压电阻，防止其中一个高压电阻损坏失效时，对所述第一层PCB板～第四层PCB板组成的整流电路的耐浪涌电流冲击保护失效。
优选的，所述硅堆左挡板与所述硅堆右挡板上均设有硅堆支板，每层所述PCB板均通过硅堆支板固定安装在所述硅堆左挡板与所述硅堆右挡板上。硅堆支板为每层所述PCB板提供可靠的支撑并对其进行定位，防止所述PCB板移位造成散热不佳或者电气间隙不足的问题。
优选的，每层所述PCB板与所述硅堆支板之间设有PCB隔板，所述PCB板、所述PCB隔板、所述硅堆支板固定连接。PCB隔板对PCB板进行保护，同时增加了每层板间的电气间隙与爬电距离，安全性能更可靠。
优选的，所述PCB板与所述PCB隔板之间设有绝缘粒，所述绝缘粒上设有通孔，所述PCB板、所述绝缘粒、所述PCB隔板固定连接。绝缘粒增加了PCB板与PCB隔板之间的距离，在增大板间电气间隙的同时，更加利于PCB板的散热，利于保护PCB板的使用寿命。
优选的，所述硅堆左挡板、所述硅堆右挡板、所述硅堆支板、所述PCB隔板为绝缘材料。所述硅堆左挡板、所述硅堆右挡板、所述硅堆支板、所述PCB隔板均采用绝缘材料，防止本高压硅堆与高频电源中的其他部分短路，影响本高压硅堆的性能，引发危险情况。
本发明的有益效果是：本高压硅堆通常安装在高频电源内部，采用开放式PCB分层结构，利于每层PCB之间的散热。每一层PCB板上采用多个整流二极管串联，每一层PCB板等效于一个高压的二极管，耐高压，能满足高频电源内桥式整流的需要；通过两个桥式整流电路串联，两个整流电路配合，一是可以使装置总体的功率容量大,二是能够减少整流装置所产生的谐波和无功功率对电网的干扰,能达到更好的整流效果；每一个桥式整流电路上并联一组高压电阻，使整流电路耐电流冲击，保护本装置在通电瞬间不被浪涌电流冲击损坏、起到保护二极管的作用；每一个整流电路设置一对并联的高压电阻，防止其中一个高压电阻损坏失效时，对本装置的耐冲击保护失效；其整体结构简单、体积小、成本较低，散热效果好。
附图说明
图1为本发明斜视角结构示意图；
图2为本发明正面结构示意图；
图3为本发明背面结构示意图；
图4为本发明右侧面结构示意图；
图5为本发明俯视结构示意图；
图6为本发明等效电路原理图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、硅堆支板，2、硅堆左挡板，3、硅堆右挡板，4、PCB隔板，5、PCB板，501、第一层PCB板，502、第二层PCB板，503、第三层PCB板，504、第四层PCB板，505、第五层PCB板，506、第六层PCB板，507、第七层PCB板，508、第八层PCB板，6、导电连接件，601、第一连接片，602、第二连接片，603、第三连接片，604、第四连接片，605、第五连接片，7、高压电阻，8、接线端子，801、接地端子，802、高压直流输出端，9、螺钉，10、绝缘粒；
D、整流二极管，D1～D8、高耐压整流二极管，R1～R4、高压电阻，T、供电变压器，HV、高压直流输出端。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1～5所示，一种新型高压硅堆的系统结构，包括平行设置的硅堆左挡板2与硅堆右挡板3，所述硅堆左挡板2与所述硅堆右挡板3之间安装有分层设置的八层PCB板5，每层所述PCB板5上集成有若干串联设置的整流二极管D，每层所述PCB板5等效于将多个低耐压的整流二极管D通过串联，等效成一个能满足高频高压电源性能要求的高耐压的整流二极管。每层所述PCB板5上均设有输入端与输出端，即等效于高耐压整流二极管的正极与负极。第一层PCB板501、第二层PCB板502、第五层PCB板505、第六层PCB板506的极性同向设置，第三层PCB板503、第四层PCB板504、第七层PCB板507、第八层PCB板508的极性同向设置，且第一层PCB板501与第三层PCB板503的极性反向设置。本实施例中主要通过多个导电连接件6进行各带电元器件之间的电性连接，导电连接件6主要包括两个第一连接片601、两个第二连接片602、一个第三连接片603、一个第四连接片604、一个第五连接片605，导电连接件6通过多个螺钉9分别固定安装在各PCB板5上。导电连接件6上设置有接线端子8。第一层PCB板501上安装有第五连接片605，第五连接片605上安装有接地端子801，所述接地端子801通过第五连接片605与所述第一层PCB板501的输出端、第二层PCB板502的输出端电连接，所述第一层PCB板501的输入端与第四层PCB板504的输出端通过第一个第二连接片602电连接，所述第二层PCB板502的输入端与第三层PCB板503的输出端通过第一个第一连接片601电连接，所述第四层PCB板504的输入端、所述第三层PCB板503的输入端、第五层PCB板505的输出端、第六层PCB板506的输出端通过第三连接片603电连接，所述第五层PCB板505的输入端与第八层PCB板508的输出端通过第二个第二连接片602电连接，所述第六层PCB板506的输入端与所述第七层PCB板507的输出端通过第二个第一连接片601电连接，所述第八层PCB板508上设有高压直流输出端802，所述高压直流输出端802与所述第八层PCB板508的输入端、所述第七层PCB板507的输入端通过第四连接片604电连接。第一个第一连接片501与第一个第二连接片502分别与高频电源中供电变压器T的第一段二次绕组两端分别连接；第二个第一连接片501与第二个第二连接片502分别与高频电源中供电变压器T的第二段二次绕组两端分别连接。
本高压硅堆通常安装在高频电源内部，采用开放式PCB分层结构，利于每层PCB之间的散热，散热性能好；每一层PCB板上采用多个整流二极管D串联，每一层PCB板等效于一个高压的二极管，耐高压，能满足高频电源内桥式整流的需要；通过两个桥式整流电路串联，两个整流电路配合，一是可以使装置总体的功率容量大,二是能够减少整流装置所产生的谐波和无功功率对电网的干扰,能达到更好的整流效果；且本装置结构简单、体积小、成本较低，散热效果好。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
本实施例中，本高压硅堆系统还设有两组高压电阻7，第一组高压电阻7一端连接所述高压直流输出端802、其另一端分别连接第二组高压电阻7一端、所述第五层PCB板505的输出端，所述第二组高压电阻7的另一端连接所述第一层PCB板501的输出端。每一个桥式整流电路上并联一组高压电阻7，使整流电路耐电流冲击，保护本装置在通电瞬间不被浪涌电流冲击损坏、起到保护整流二极管的作用。
本实施例中，所述第一组高压电阻由两个参数相同的高压电阻7并联组成，参考图6所示，高压电阻R3与高压电阻R4并联，当系统中高压电阻R3与高压电阻R4中任何一个遭受到损坏时，均还有另一个备用的电阻，在很短时间内进行电源切换。所述第一组高压电阻中并联的高压电阻7，防止其中任意一个高压电阻7损坏失效时，对所述第五层PCB板505～第八层PCB板508组成的整流电路的耐浪涌电流冲击保护失效。
本实施例中，所述第二组高压电阻由两个参数相同的高压电阻并联组成。所述第二组高压电阻中并联的两个高压电阻7，防止其中任何一个高压电阻7损坏失效时，对所述第一层PCB板501～第四层PCB板504组成的整流电路的耐浪涌电流冲击保护失效。高压电阻R1与高压电阻R2并联形成第二组高压电阻，防止其中一个高压电阻7损坏失效时，对所述第一层PCB板501～第四层PCB板504组成的整流电路的耐浪涌电流冲击保护失效。
本实施例中，所述硅堆左挡板2与所述硅堆右挡板3上均设有硅堆支板1，硅堆支板1通过多个螺钉9分别与所述硅堆左挡板2、所述硅堆右挡板3固定连接。每层所述PCB板5均通过硅堆支板1固定安装在所述硅堆左挡板2与所述硅堆右挡板3上。硅堆支板1为每层所述PCB板5提供可靠的支撑并对其进行定位，防止所述PCB板5移位造成散热不佳或者电气间隙不足的问题。
本实施例中，每层所述PCB板5与所述硅堆支板1之间设有PCB隔板4，所述PCB板5、所述PCB隔板4、所述硅堆支板1固定连接。PCB隔板4对PCB板5进行保护，同时增加了每层板间的电气间隙与爬电距离，安全性能更可靠。
本实施例中，所述PCB板5与所述PCB隔板4之间设有绝缘粒10，所述绝缘粒10上设有通孔，所述PCB板5、所述绝缘粒10、所述PCB隔板4通过螺钉9固定连接，所述螺钉9分别穿过所述PCB板5、所述绝缘粒10、所述PCB隔板4的孔并进行固定连接。绝缘粒10增加了PCB板5与PCB隔板4之间的距离，在增大板间电气间隙的同时，更加利于PCB板5的散热，利于保护PCB板5的使用寿命。
本实施例中，所述硅堆左挡板2、所述硅堆右挡板3、所述硅堆支板1、所述PCB隔板4为绝缘材料。所述硅堆左挡板2、所述硅堆右挡板3、所述硅堆支板1、所述PCB隔板4均采用绝缘材料，防止本高压硅堆与高频电源中的其他部分短路，影响本高压硅堆的性能，引发危险情况。
如图6所示为本高压硅堆的整体等效电路图。第一层PCB板501等效于图6中的高耐压整流二极管D1，第二层PCB板502等效于图6中的高耐压整流二极管D2，第三层PCB板503等效于图6中的高耐压整流二极管D3，第四层PCB板504等效于图6中的高耐压整流二极管D4，第五层PCB板505等效于图6中的高耐压整流二极管D5，第六层PCB板506等效于图6中的高耐压整流二极管D6，第七层PCB板507等效于图6中的高耐压整流二极管D7，第八层PCB板508等效于图6中的高耐压整流二极管D8。第一组高压电阻7相当于图6中的高压电阻R3与高压电阻R4并联组成，第二组高压电阻7相当于图6中的高压电阻R1与高压电阻R2并联组成。高耐压整流二极管D5～D8组成第一个桥式整流电路，高压电阻R3与高压电阻R4与第一个桥式整流电路并联；高耐压整流二极管D1～D4组成第二个桥式整流电路，高压电阻R1与高压电阻R2与第二个桥式整流电路并联；第一个桥式整流电路与第二个桥式整流电路串联形成本高压硅堆。第一个桥式整流电路与高频电源中供电变压器T的第一段二次绕组两端连接，第二个桥式整流电路与高频电源中供电变压器T的第二段二次绕组两端连接。接地端子801接地，高压直流输出端802相当于图6中的高压直流输出端HV，向外输出高压直流电源。
本高压硅堆通常安装在高频电源内部，采用开放式PCB分层结构，利于每层PCB板5之间的散热，散热性能好；每一层PCB板5上采用多个整流二极管D串联，每一层PCB板5等效于一个高压的二极管，耐高压，能满足高频电源内桥式整流的需要；通过两个桥式整流电路串联，两个整流电路配合，一是可以使装置总体的功率容量大,二是能够减少整流装置所产生的谐波和无功功率对电网的干扰,能达到更好的整流效果；每一个桥式整流电路上并联一组高压电阻，使整流电路耐电流冲击，保护本装置在通电瞬间不被浪涌电流冲击损坏、起到保护二极管的作用；每一个整流电路设置一对并联的高压电阻，防止其中一个高压电阻损坏失效时，对本装置的耐冲击保护失效；其整体结构简单、体积小、成本较低，散热效果好。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (8)
1.一种新型高压硅堆的系统结构，其特征在于，包括平行设置的硅堆左挡板(2)与硅堆右挡板(3)，所述硅堆左挡板(2)与所述硅堆右挡板(3)之间安装有分层设置的八层PCB板(5)，每层所述PCB板(5)上集成有若干串联设置的整流二极管D，每层所述PCB板(5)上均设有输入端与输出端；第一层PCB板(501)上设有接地端子(801)，所述接地端子(801)通过导电连接件(6)与所述第一层PCB板(501)的输出端、第二层PCB板(502)的输出端电连接，所述第一层PCB板(501)的输入端与第四层PCB板(504)的输出端通过导电连接件(6)电连接，所述第二层PCB板(502)的输入端与第三层PCB板(503)的输出端通过导电连接件(6)电连接，所述第四层PCB板(504)的输入端、所述第三层PCB板(503)的输入端、第五层PCB板(505)的输出端、第六层PCB板(506)的输出端通过导电连接件(6)电连接，所述第五层PCB板(505)的输入端与第八层PCB板(508)的输出端通过导电连接件(6)电连接，所述第六层PCB板(506)的输入端与所述第七层PCB板(507)的输出端通过导电连接件(6)电连接，所述第八层PCB板(508)上设有高压直流输出端(802)，所述高压直流输出端(802)与所述第八层PCB板(508)的输入端、所述第七层PCB板(507)的输入端通过导电连接件(6)电连接。
2.根据权利要求1所述一种新型高压硅堆的系统结构，其特征在于，还设有两组高压电阻，第一组高压电阻一端连接所述高压直流输出端(802)、其另一端分别连接第二组高压电阻一端、所述第五层PCB板(505)的输出端，所述第二组高压电阻的另一端连接所述第一层PCB板(501)的输出端。
3.根据权利要求2所述一种新型高压硅堆的系统结构，其特征在于，所述第一组高压电阻由两个参数相同的高压电阻(7)并联组成。
4.根据权利要求2所述一种新型高压硅堆的系统结构，其特征在于，所述第二组高压电阻由两个参数相同的高压电阻(7)并联组成。
5.根据权利要求1所述一种新型高压硅堆的系统结构，其特征在于，所述硅堆左挡板(2)与所述硅堆右挡板(3)上均设有硅堆支板(1)，每层所述PCB板(5)均通过硅堆支板(1)固定安装在所述硅堆左挡板(2)与所述硅堆右挡板(3)上。
6.根据权利要求5所述一种新型高压硅堆的系统结构，其特征在于，每层所述PCB板(5)与所述硅堆支板(1)之间设有PCB隔板(4)，所述PCB板(5)、所述PCB隔板(4)、所述硅堆支板(1)固定连接。
7.根据权利要求6所述一种新型高压硅堆的系统结构，其特征在于，所述PCB板(5)与所述PCB隔板(4)之间设有绝缘粒(10)，所述PCB板(5)、所述绝缘粒(10)、所述PCB隔板(4)固定连接。
8.根据权利要求6所述一种新型高压硅堆的系统结构，其特征在于，所述硅堆左挡板(2)、所述硅堆右挡板(3)、所述硅堆支板(1)、所述PCB隔板(4)为绝缘材料。
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