CN110911130A - 一种开关电源结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开关电源结构，包括:变压器和输出整流器件，变压器包括副边主体，副边主体设有至少两个安装空间，副边主体连接有第一柱体和中心抽头，中心抽头与第一柱体相隔离，中心抽头上连接有与副边主体相隔离的第二柱体，副边主体上的安装空间内设有铁芯和原边绕组，铁芯和原边绕组位于第一柱体与副边主体之间以及位于第二柱体与副边主体之间，第一柱体、第二柱体均与输出整流器件电性连接，原边绕组与副边主体之间、铁芯与原边绕组之间均设有绝缘层。副边主体为一体结构，各个安装空间共用一个副边主体,且每个安装空间内的变压器单元的公共的输出电极，可减少了组装开关电源结构所需的时间，生产制作更加简单和快捷，降低成本。

Description

一种开关电源结构

技术领域

本发明涉及一种开关电源结构。

背景技术

传统的开关电源结构包括变压器和输出整流器件，其中，变压器是采用导电材料制作保护盒兼作低压绕组，具有结构紧凑、损耗小的特点，但是在加工时必须采用焊接技术，而且对焊接技术要求很高，绝缘很难处理，这增加了生产制造的难度；而副边采用外壳式，横截面面积不大，不容易实现大电流的输出。

为此，申请人在专利公开号为CN101083167A的发明专利中公开了一种新结构变压器，该变压器包括铁芯、原边绕组、副边，副边由隔开有一定的距离的左座体、右座体组成，左座体、右座体上分别开有左凹槽、右凹槽，左凹槽将左座体分成相连的左中柱和左外座体；右凹槽将右座体分成相连的右中柱和右外座体；左、右凹槽中放置有铁芯和原边绕组，原边绕组和副边之间、原边绕组和铁芯之间分别设置有绝缘层。以上变压器的结构简单，免除焊接，既简化了变压器的制造难度。

然而，利用上述变压器的开关电源结构具有以下不足：1.当需要实现大电流的输出时，需要将两个以上的变压器的输出电路进行一一并联，导致组装连接的工序非常繁琐和复杂，还容易出现错接的情况；2.左座体、右座体需要单独制作，且必须保证左座体与右座体的尺寸和形状能够相互匹配，加工精度要求较高；3.左凹槽位于左中柱与左外座体之间，右凹槽位于右中柱与右外座体之间，因此，左凹槽、右凹槽的加工制造难度较大；4.变压器的左座体和右座体的冷却回路相互独立，需要单独加工成型,且进行拼接组合,非常不便；5.开关电源结构接入的外部电源，其电压可能存在较大的波动，影响开关电源结构输出的电流的稳定性。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种组装生产简便、可供大电流通过的开关电源结构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种开关电源结构，包括:变压器和输出整流器件，所述变压器包括副边主体，所述副边主体与所述输出整流器件相隔离；至少两个安装空间，设于所述副边主体上，所述安装空间内设有与副边主体相连的第一柱体；中心抽头，连接于所述副边主体上，与所述第一柱体相隔离；第二柱体，连接于所述中心抽头上，与所述副边主体相隔离；所述副边主体、第一柱体和第二柱体皆为可供大电流通过的实体结构,各个安装空间共用一个一体结构的副边主体；铁芯和绕设在铁芯上的原边绕组，所述铁芯和原边绕组设于安装空间内，位于所述第一柱体与副边主体之间，以及位于所述第二柱体与副边主体之间；所述第一柱体、第二柱体均与所述输出整流器件电性连接；所述原边绕组与副边主体之间、所述铁芯与原边绕组之间均设有绝缘层。

作为本发明的优选实施方式，所述输出整流器件包括金属散热板和连接于金属散热板上的至少一组输出整流组，所述输出整流组的数量与所述安装空间的数量一致，所述金属散热板与所述副边主体相隔离，所述输出整流组包括第一输出组件和第二输出组件，所述第一输出组件与第一柱体电性连接，第二输出组件与第二柱体电性连接。通过输出整流组可将变压器产生的电流进行整流，而后利用金属散热板汇流后输出。

作为本发明的优选实施方式，所述金属散热板内部设有第一冷却腔，所述第一冷却腔设有与外部的冷却流体相连通的第一进液口和第一出液口。输出整流器件所产生的热量可以通过金属散热板与外部的冷却流体进行热交换，进而促进输出整流器件的散热。

作为本发明的优选实施方式，所述安装空间包括开设在所述副边主体上并与所述铁芯和原边绕组相匹配的安装沉孔，所述第一柱体固定连接在所述安装沉孔上，所述第一柱体的部分或者全部容置于所述安装沉孔内，所述第二柱体固定连接在所述中心抽头上，第二柱体的部分或者全部容置于所述安装沉孔内。所述第一柱体、副边主体和中心抽头之间构成一个耦合回路，第二柱体、中心抽头和副边主体之间构成另一个耦合回路，以安装沉孔作为安装空间来容置铁芯和原边绕组，结合上述第一柱体、第二柱体、副边主体和中心抽头之间的连接结构，可使得开关电源结构的构造简易、合理，且能够实现大电流输出。

进一步优选，所述中心抽头与副边主体固定连接并覆盖于所述安装沉孔的上方，所述中心抽头上开设有第一避让孔，所述第一柱体的下部固定连接在所述安装沉孔上，第一柱体的上部向上穿过所述第一避让孔，第一避让孔与第一柱体相隔离，所述副边主体上开设有贯穿所述安装沉孔的第二避让孔，所述第二柱体的上部固定连接在所述中心抽头上，第二柱体的下部向下穿过所述第二避让孔，第二避让孔与第二柱体相隔离。其中，中心抽头作为公共的输出电极，第一柱体作为一个副边输出端，第二柱体作为另一个副边输出端，有利于生产组装，使得本发明的开关电源结构的生产制作更加简单和快捷。

在本发明的一些实施例中，所述第一柱体、第二柱体的形状均为半圆柱体，所述第一柱体与第二柱体的侧平面间隔相对，所述安装沉孔于所述第一柱体和第二柱体的外部形成用于容置所述铁芯与原边绕组的环形槽。

作为本发明的优选实施方式，各安装空间内的第二柱体均通过同一中心抽头电性连接。每个安装空间内的第一柱体、第二柱体、中心抽头和副边主体之间共同形成一个具有双输出电路的变压器单元，而各安装空间内的第二柱体均通过同一中心抽头电性连接能够使得各个变压器单元之间相互连接，无需单独将各个变压器单元的输出电路进行汇合，大大地提高了该开关电源结构的组装效率，降低装配成本。

如上所述的开关电源结构，所述副边主体的外侧壁上绝缘设置有输入整流器件和逆变器，外部的交流电路依次与所述输入整流器件、逆变器、原边绕组电性相连，进而稳定对原边绕组输入的电压，进而确保开关电源结构的输出电压和电流的稳定性。

如上所述的开关电源结构，优选地，所述副边主体的内部设有第二冷却腔,所述第二冷却腔设有与外部的冷却流体相连通的第二进液口和第二出液口。冷却流体从第二进液口进入后从第二出液口流出，可以对副边主体进行热交换，将开关电源结构的变压器工作时产生的大量热量带走，使变压器的温升不会过高，避免了开关电源结构的负载能力下降。

如上所述的开关电源结构，优选地，所述副边主体呈长方体状，所述副边主体沿其长度方向间隔分布有多个所述安装空间，所述第二冷却腔包括设于副边主体上且分别位于安装空间两侧的第一冷却管路和第二冷却管路，所述第一冷却管路与第二冷却管路之间通过一连接通道相连通，第一冷却管路和第二冷却管路其一上设有第二进液口，另一上设有第二出液口。以上结构的第二冷却腔可增加与副边主体进行热交换的面积，提升热交换效率。

有益效果：以上开关电源结构的变压器的副边主体为一体结构，副边主体上的所有安装空间共用一个副边主体,每个安装空间内的第一柱体、第二柱体、中心抽头与副边主体之间共同形成一个具有双输出电路的变压器单元，副边主体作为各个变压器单元的公共的输出电极，可极大程度地减少了组装产品所需的时间，使得本发明的开关电源结构的生产制作更加简单和快捷,同时降低了生产成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的开关电源结构的一个实施例的结构示意图；

图2是图1的另一视角的结构示意图；

图3是变压器的一个实施例的结构示意图；

图4是图3移除铁芯和原边绕组的结构分解示意图；

图5是图3中A—A截面示意图；

图6是图3的B—B截面示意图；

图7是图3的C—C截面示意图；

图8是图1的实施例的电气原理示意图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

参照图1至图5，一种开关电源结构，包括:变压器10和输出整流器件20，所述变压器10包括副边主体11，所述副边主体11与所述输出整流器件20相隔离；至少两个安装空间，设于所述副边主体11上，所述安装空间内设有与副边主体11相连的第一柱体12；中心抽头14，连接于所述副边主体11上，与所述第一柱体12相隔离；第二柱体13，连接于所述中心抽头14上，与所述副边主体11相隔离；所述副边主体11、第一柱体12和第二柱体13皆为可供大电流通过的实体结构,各个安装空间共用一个一体结构的副边主体11；铁芯71和绕设在铁芯71上的原边绕组72，所述铁芯71和原边绕组72设于安装空间内，位于所述第一柱体12与副边主体11之间，以及位于所述第二柱体13与副边主体11之间；所述第一柱体12、第二柱体13均与所述输出整流器件20电性连接；所述原边绕组72与副边主体11之间、所述铁芯71与原边绕组72之间均设有绝缘层16。以上开关电源结构的变压器10的副边主体11为一体结构，副边主体11上的所有安装空间共用一个副边主体11,每个安装空间内的第一柱体12、第二柱体13、中心抽头14与副边主体11之间共同形成一个具有双输出电路的变压器单元，副边主体11作为各个变压器单元的公共的输出电极，可极大程度地减少了组装产品所需的时间，使得本发明的开关电源结构的生产制作更加简单和快捷,同时降低了生产成本。

参见图1和图2，作为本发明的优选实施方式，所述输出整流器件20包括金属散热板21和连接于金属散热板21上的至少一组输出整流组22，所述输出整流组22的数量与所述安装空间的数量一致，所述金属散热板21与所述副边主体11相隔离，所述输出整流组22包括第一输出组件221和第二输出组件222，所述第一输出组件221与第一柱体12电性连接，第二输出组件222与第二柱体13电性连接。其中，副边主体11由导电材料构成，副边主体11上电性连接有第一输出端子61，在一个实施例中，副边主体11通过分流器与输出端子61相连，在另一实施例中，副边主体11与输出端子61直接连接，输出端子62上设有霍尔传感器，其中，分流器和霍尔传感器的作用均为检测输出电流的数据，金属散热板21上连接有第二输出端子62，通过输出整流组22可将变压器10产生的电流进行整流，而后利用金属散热板21汇流后经过第二输出端子62输出。

参见图2，作为本发明的优选实施方式，所述金属散热板21内部设有第一冷却腔，所述第一冷却腔设有与外部的冷却流体相连通的第一进液口211和第一出液口212，优选地，第一冷却腔为设于金属散热板21内部的蛇形弯曲的管路，提高散热效率，该管路的两端分别为第一进液口211和第一出液口212。输出整流器件20所产生的热量可以通过金属散热板21与外部的冷却流体进行热交换，进而促进输出整流器件20的散热。

参见图4、图5和图8，作为本发明的优选实施方式，所述安装空间包括开设在所述副边主体11上并与所述铁芯71和原边绕组72相匹配的安装沉孔15，所述第一柱体12固定连接在所述安装沉孔15上，所述第一柱体12的部分或者全部容置于所述安装沉孔15内，所述第二柱体13固定连接在所述中心抽头14上，第二柱体13的部分或者全部容置于所述安装沉孔15内。所述第一柱体12、副边主体11和中心抽头14之间构成一个耦合回路，第二柱体13、中心抽头14和副边主体11之间构成另一个耦合回路，两个耦合电路的电流路径分别如图3中的虚线E—F和虚线G—H所示。以安装沉孔15作为安装空间来容置铁芯71和原边绕组72，结合上述第一柱体12、第二柱体13、副边主体11和中心抽头14之间的连接结构，可使得开关电源结构的构造简易、合理，且能够实现大电流输出。

进一步优选，所述中心抽头14与副边主体11固定连接并覆盖于所述安装沉孔15的上方，所述中心抽头14上开设有第一避让孔141，所述第一柱体12的下部固定连接在所述安装沉孔15上，第一柱体12的上部向上穿过所述第一避让孔141，第一避让孔141与第一柱体12相隔离，所述副边主体11上开设有贯穿所述安装沉孔15的第二避让孔111，所述第二柱体13的上部固定连接在所述中心抽头14上，第二柱体13的下部向下穿过所述第二避让孔111，第二避让孔111与第二柱体13相隔离。其中，中心抽头14与第一输出端子61电性连接，第一柱体12作为一个副边输出端，第二柱体13作为另一个副边输出端，这两个副边输出端都汇流至金属散热板21上而后通过第二输出端子62输出，以上结构有利于生产组装，使得本发明的开关电源结构的生产制作更加简单和快捷。

参见图4，在本发明的一些实施例中，所述第一柱体12、第二柱体13的形状均为半圆柱体，所述第一柱体12与第二柱体13的侧平面间隔相对，所述安装沉孔15于所述第一柱体12和第二柱体13的外部形成用于容置所述铁芯71与原边绕组72的环形槽。优选地，所述第一柱体12与所述副边主体11可拆卸连接、第二柱体13与副边主体12可拆卸连接，在加工安装沉孔15时无需避让第一柱体12和第二柱体13，从而便于安装沉孔15的加工制造。

参见图3和图4，作为本发明的优选实施方式，各安装空间内的第二柱体13均通过同一中心抽头14电性连接。每个安装空间内的第一柱体12、第二柱体13、副边主体11和中心抽头14之间共同形成一个具有双输出电路的变压器10单元，而各安装空间内的第二柱体13通过同一中心抽头14电性连接则能够使得各个变压器10单元之间相互连接，无需单独将各个变压器10单元的输出电路进行汇合，大大地提高了该开关电源结构的组装效率，降低装配成本。

参见图4，如上所述的开关电源结构，优选地，副边主体11上开设有至少两个安装沉孔15，相邻的安装沉孔15之间开设有供原边绕组72的电线引出的出线口112，中心抽头14上开设有与所述出线口112相对应的第三避让孔142，从而方便原边绕组72的安装，避免电线受到外力牵扯，影响原边绕组72的正常工作。

如上所述的开关电源结构，所述副边主体11的外侧壁上绝缘设置有输入整流器件30和逆变器40，外部的交流电路依次与所述输入整流器件30、逆变器40、原边绕组72电性相连，进而稳定对原边绕组72输入的电压，进而确保开关电源结构的输出电压和电流的稳定性。

参见图6和图7，如上所述的开关电源结构，优选地，所述副边主体11的内部设有第二冷却腔,所述第二冷却腔设有与外部的冷却流体相连通的第二进液口116和第二出液口117。冷却流体从第二进液口116进入后从第二出液口117流出，可以对副边主体11进行热交换，将开关电源结构的变压器10工作时产生的大量热量带走，使变压器10的温升不会过高，避免了开关电源结构的负载能力下降。

如上所述的开关电源结构，优选地，所述副边主体11呈长方体状，所述副边主体11沿其长度方向间隔分布有多个所述安装空间，所述第二冷却腔包括设于副边主体11上且分别位于安装空间两侧的第一冷却管路113和第二冷却管路114，所述第一冷却管路113与第二冷却管路114之间通过一连接通道115相连通，第一冷却管路113和第二冷却管路114其一上设有第二进液口，另一上设有第二出液口。以上结构的第二冷却腔可增加与副边主体11进行热交换的面积，提升热交换效率。而且，第一冷却管路113、第二冷却管路114和连接通道115能够在副边主体11上一体加工成型，副边主体11为一体结构，避免传统结构需要将分离的两个变压器单元的冷却路径进行连接。

参见图6和图7，进一步优选，所述第一冷却管路113、第二冷却管路114皆为U形，所述第一冷却管路113、第二冷却管路114的长度方向与所述副边主体11的侧壁的长度方向一致，进一步增加第二冷却腔与副边主体11之间的热交换面积。

上述实施例只是本发明的优选方案，本发明还可有其他实施方案，如将多个实施例中记载的技术方案进行合理的组合。本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所设定的范围内。

Claims (10)

1.一种开关电源结构，包括:变压器(10)和输出整流器件(20)，其特征在于，

所述变压器(10)包括副边主体(11)，所述副边主体(11)与所述输出整流器件(20)相隔离；

至少两个安装空间，设于所述副边主体(11)上，所述安装空间内设有与副边主体(11)相连的第一柱体(12)；

中心抽头(14)，连接于所述副边主体(11)上，与所述第一柱体(12)相隔离；

第二柱体(13)，连接于所述中心抽头(14)上，与所述副边主体(11)相隔离；

所述副边主体(11)、第一柱体(12)和第二柱体(13)皆为可供大电流通过的实体结构,各个安装空间共用一个一体结构的副边主体(11)；

铁芯(71)和绕设在铁芯(71)上的原边绕组(72)，所述铁芯(71)和原边绕组(72)设于安装空间内，位于所述第一柱体(12)与副边主体(11)之间，以及位于所述第二柱体(13)与副边主体(11)之间；

所述第一柱体(12)、第二柱体(13)均与所述输出整流器件(20)电性连接；

所述原边绕组(72)与副边主体(11)之间、所述铁芯(71)与原边绕组(72)之间均设有绝缘层(16)。

2.根据权利要求1所述的一种开关电源结构，其特征在于：

所述输出整流器件(20)包括金属散热板(21)和连接于金属散热板(21)上的至少一组输出整流组(22)，所述输出整流组(22)的数量与所述安装空间的数量一致，所述金属散热板(21)与所述副边主体(11)相隔离，所述输出整流组(22)包括第一输出组件(221)和第二输出组件(222)，所述第一输出组件(221)与第一柱体(12)电性连接，第二输出组件(222)与第二柱体(13)电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种开关电源结构，其特征在于：

所述金属散热板(21)内部设有第一冷却腔，所述第一冷却腔设有与外部的冷却流体相连通的第一进液口(211)和第一出液口(212)。

4.根据权利要求1所述的一种开关电源结构，其特征在于：

所述安装空间包括开设在所述副边主体(11)上并与所述铁芯(71)和原边绕组(72)相匹配的安装沉孔(15)，所述第一柱体(12)固定连接在所述安装沉孔(15)上，所述第一柱体(12)的部分或者全部容置于所述安装沉孔(15)内，所述第二柱体(13)固定连接在所述中心抽头(14)上，第二柱体(13)的部分或者全部容置于所述安装沉孔(15)内。

5.根据权利要求4所述的一种开关电源结构，其特征在于：

所述中心抽头(14)与副边主体(11)固定连接并覆盖于所述安装沉孔(15)的上方，所述中心抽头(14)上开设有第一避让孔(141)，所述第一柱体(12)的下部固定连接在所述安装沉孔(15)上，第一柱体(12)的上部向上穿过所述第一避让孔(141)，所述第一避让孔(141)与第一柱体(12)相隔离，所述副边主体(11)上开设有贯穿所述安装沉孔(15)的第二避让孔(111)，所述第二柱体(13)的上部固定连接在所述中心抽头(14)上，第二柱体(13)的下部向下穿过所述第二避让孔(111)，所述第二避让孔(111)与第二柱体(13)相隔离。

6.根据权利要求5所述的一种开关电源结构，其特征在于：

所述第一柱体(12)、第二柱体(13)的形状均为半圆柱体，所述第一柱体(12)与第二柱体(13)的侧平面间隔相对，所述安装沉孔(15)于所述第一柱体(12)和第二柱体(13)的外部形成用于容置所述铁芯(71)与原边绕组(72)的环形槽。

7.根据权利要求1或4或5所述的一种开关电源结构，其特征在于：

各安装空间内的第二柱体(13)均通过同一中心抽头(14)电性连接。

8.根据权利要求1所述的一种开关电源结构，其特征在于：

所述副边主体(11)的外侧壁上绝缘设置有输入整流器件(30)和逆变器(40)，外部的交流电路依次与所述输入整流器件(30)、逆变器(40)、原边绕组(72)电性相连。

9.根据权利要求1或4或5或8所述的一种开关电源结构，其特征在于：

所述副边主体(11)的内部设有第二冷却腔,所述第二冷却腔设有与外部的冷却流体相连通的第二进液口(116)和第二出液口(117)。

10.根据权利要求9所述的一种开关电源结构，其特征在于：

所述副边主体(11)呈长方体状，所述副边主体(11)沿其长度方向间隔分布有多个所述安装空间，所述第二冷却腔包括设于副边主体(11)上且分别位于安装空间两侧的第一冷却管路(113)和第二冷却管路(114)，所述第一冷却管路(113)与第二冷却管路(114)之间通过一连接通道(115)相连通，第一冷却管路(113)和第二冷却管路(114)其一上设有第二进液口(116)，另一上设有第二出液口(117)。

Images