CN110677033A - 一种高效能隔离dc/dc电源和设计方法 - Google Patents

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关通
袁博
金利峰
秦骏
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Abstract

本发明公开了一种高效能隔离DC/DC电源和设计方法，设计方法包括：利用移相全桥技术和铝基板工艺形成模块化的最小供电单元；根据供电需求和并联原则，计算所述最小供电单元的配置需求量，并根据配置需求量配置相应数量的所述最小供电单元；将外围辅助元器件和所有所述最小供电单元焊接于PCB板上；所述最小供电单元之间相互并联。本发明模块化集成性好，电源的供电能力强、转换效率高、占用体积小，可扩展性好、使用寿命长。

Description

一种高效能隔离DC/DC电源和设计方法
技术领域
本发明涉及电气设备及电气工程供电领域，尤其涉及一种高效能隔离DC/DC电源和设计方法。
背景技术
隔离DC/DC电源广泛应用于计算机、通讯设备、控制装置等电子设备中。以计算机为例，随着计算性能的不断提高，对DC/DC电源供电能力的要求也越来越高。供电能力要求的提高势必会造成DC/DC电源元器件增加，发热量增大，导致必须引入散热装置等，这些都造成DC/DC电源的整体体积越来越大。在对组装密度要求较高的计算机和通信领域，提高DC/DC电源的供电能力和功率密度已经势在必行。
目前大供电能力的隔离DC/DC电源多以散件组装结合风扇散热的设计方式，这种方式设计的隔离DC/DC电源体积大，电源器件工作环境较差，导致电源本身的功率密度低，使用寿命短，应用不灵活。
也有的通过重新设计隔离DC/DC电源的电路构成来实现转换效率和散热性能的提高，例如公开号为CN108649805A的专利文献公开了一种“基于隔离和延迟技术的大功率DC-DC电源转换电路”，包括开关管，其栅极连接隔离驱动电路输出的隔离驱动信号，漏极连接第一直流电压，源极连接隔离地并通过电感输出第五直流电压；PWM控制电路；隔离驱动电路，输入端连接PWM控制电路的输出端，输出开关管的隔离驱动信号，隔离驱动信号大于第一直流电压；芯片供电电压产生模块将第一直流电压转换为第三直流电压和经过延时的第四直流电压。第三直流电压为所述隔离驱动电路提供工作电压，且小于第一直流电压，并具有隔离地；第四直流电压为所述PWM控制电路提供工作电压，且在上电过程中没有逐渐上升的暂态过程。采用多芯片方案取代公知的单芯片方案，提高了系统的耐高电压和散热性能，但是可扩展性不强，散热有限。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种占用面积小、供电能力强、可扩展性好、散热能力高且使用寿命长的高效能隔离DC/DC电源和设计方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种高效能隔离DC/DC电源设计方法，包括：
利用移相全桥技术和铝基板工艺形成模块化的最小供电单元；
根据供电需求和并联原则，计算所述最小供电单元的配置需求量，并根据配置需求量配置相应数量的所述最小供电单元；
将外围辅助元器件和所有所述最小供电单元焊接于PCB板上；所述最小供电单元之间相互并联。
作为优选，还包括：
将接触式散热冷板紧贴于所述最小供电单元背对所述PCB板的表面设置。
作为优选，所述接触式散热冷板采用水冷技术，通过其内部流道内的流动水散热。
作为优选，所述PCB板上的所有所述最小供电单元紧贴同一所述接触式散热冷板。
一种高效能隔离DC/DC电源，包括：
PCB板；
外围辅助元器件，焊接于所述PCB板；
若干最小供电单元，并联焊接于所述PCB板，包括铝基板和利用移相全桥技术设计的开关电源，所述开关电源焊接于所述铝基板。
作为优选，还包括：
接触式散热冷板，紧贴于所述最小供电单元背对所述PCB板的表面设置。
作为优选，所述接触式散热冷板为内部设有流道的水冷板。
作为优选，所述PCB板上开设有多个贯穿所述PCB板设置的金属安装孔，所述金属安装孔与所述PCB板的地层电连接。
采用上述技术方案后，本发明的有益效果是：移相全桥技术可使最小供电单元的供电能力更强，转换效率更高；接触式冷却可有效提高电源的散热能力，降低电源整体体积，提高功率密度，此外，也将电源的运行环境大大改善，从而能够延长电源的使用寿命；供电能力和功率密度的提高将使得应用该电源的设备具有更高的组装密度。综上，供电能力更强，转换效率更高，功率密度更大，散热能力强，使用寿命更长，特别适合用于供电能力需求大，组装密度高的应用场合。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术的技术方案，附图如下：
图1为本发明实施例2提供的优选的一种高效能隔离DC/DC电源的结构示意图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
本实施例提供一种高效能隔离DC/DC电源设计方法，包括：
利用移相全桥技术和铝基板工艺形成模块化的最小供电单元；
采用移相全桥技术设计开关电源，能够有效提高供电能力和转换效率，应用铝基板工艺，可使得最小供电单元内部的各个器件的散热能力达到最佳，并且更便于最小供电单元的模块化处理。根据上述设计，单个模块的最小供电单元的最大供电能力可达到1000W，转换效率94%；
根据应用场合的供电需求和最小供电单元并联设计的原则，计算所述最小供电单元的配置需求量，并根据配置需求量配置相应数量的所述最小供电单元；能够根据供电需求决定最小供电单元的数量，因此环境适配性好，可扩展性强；
将外围辅助元器件和所有所述最小供电单元焊接于PCB板上；所述最小供电单元之间相互并联。PCB板能够作为载体，方便电源电路的成型，除此之外，PCB板还具备与其他部件（例如机柜）安装固定以及接地的功能，有利于电源的安全运行。
综上，本实施例设计方法设计的电源供电能力更强，转换效率更高，功率密度更大，使用寿命更长，特别适合用于供电能力需求大，组装密度高的应用场合。
作为优选，还包括：
将接触式散热冷板紧贴于所述最小供电单元背对所述PCB板的表面设置。
接触式冷却设计，既提高了所有最小供电单元的散热能力，使整个电源的工作温度更低，此外，也将电源的运行环境大大改善，从而能够延长电源的使用寿命；而且较之于风扇散热的方式，有利于大幅降低电源整体体积，提高电源本身的功率密度。
所述接触式散热冷板采用水冷技术，通过其内部流道内的流动水散热。水冷技术更成熟，成本相对更节约。
所述PCB板上的所有所述最小供电单元紧贴同一所述接触式散热冷板。当然，若是不考虑成本，且排布空间有盈余，可以设计分组使用同一接触式散热冷板，即接触式散热冷板设置多个，每个接触式散热冷板为指定数量的最小供电单元散热。
实施例2
如图1所示，本实施例提供一种高效能隔离DC/DC电源，根据实施例1所述方法设计形成，包括：
PCB板1；
外围辅助元器件，焊接于所述PCB板1；
若干最小供电单元2，并联焊接于所述PCB板1，包括铝基板和利用移相全桥技术设计的开关电源，所述开关电源焊接于所述铝基板。
作为优选，还包括：
接触式散热冷板3，紧贴于所述最小供电单元2背对所述PCB板1的表面设置。
作为优选，所述接触式散热冷板3为内部设有流道的水冷板。
作为优选，所述PCB板1上开设有多个贯穿所述PCB板设置的金属安装孔，所述金属安装孔与所述PCB板的地层电连接。金属安装孔能够有利于本实施例电源的安装和接地。
综上，本实施例的电源供电能力更强，转换效率更高，功率密度更大，散热能力强，使用寿命更长，安装方便，应用灵活，环境适配性好，特别适合用于供电能力需求大，组装密度高的应用场合。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种高效能隔离DC/DC电源设计方法，其特征在于，包括：
利用移相全桥技术和铝基板工艺形成模块化的最小供电单元；
根据供电需求和并联原则，计算所述最小供电单元的配置需求量，并根据配置需求量配置相应数量的所述最小供电单元；
将外围辅助元器件和所有所述最小供电单元焊接于PCB板上；所述最小供电单元之间相互并联。
2.根据权利要求1所述的一种高效能隔离DC/DC电源设计方法，其特征在于，还包括：
将接触式散热冷板紧贴于所述最小供电单元背对所述PCB板的表面设置。
3.根据权利要求2所述的一种高效能隔离DC/DC电源设计方法，其特征在于，所述接触式散热冷板采用水冷技术，通过其内部流道内的流动水散热。
4.根据权利要求2所述的一种高效能隔离DC/DC电源设计方法，其特征在于，所述PCB板上的所有所述最小供电单元紧贴同一所述接触式散热冷板。
5.一种高效能隔离DC/DC电源，其特征在于，包括：
PCB板；
外围辅助元器件，焊接于所述PCB板；
若干最小供电单元，并联焊接于所述PCB板，包括铝基板和利用移相全桥技术设计的开关电源，所述开关电源焊接于所述铝基板。
6.根据权利要求5所述的一种高效能隔离DC/DC电源，其特征在于，还包括：
接触式散热冷板，紧贴于所述最小供电单元背对所述PCB板的表面设置。
7.根据权利要求6所述的一种高效能隔离DC/DC电源，其特征在于，所述接触式散热冷板为内部设有流道的水冷板。
8.根据权利要求5所述的一种高效能隔离DC/DC电源，其特征在于，所述PCB板上开设有多个贯穿所述PCB板设置的金属安装孔，所述金属安装孔与所述PCB板的地层电连接。
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