CN112399787B - 电源适配器 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种电源适配器,包括外壳、电路板组件和均温导热件,外壳形成收容空间,电路板组件和均温导热件位于收容空间内;均温导热件包括密封腔体和填充在密封腔体内部的工作流体,密封腔体为导热金属材质,密封腔体的内壁设置有毛细结构层;电路板组件包括电路板和设置在电路板上的发热电子元件;均温导热件与电路板组件导热连接,均温导热件的密封腔体的位置与电路板上的发热电子元件相对应。在电源适配器充电过程中,均温导热件可及时有效地将适配器内部热点的热量均匀分散并导出,消除适配器内部的热点,获得均温效果,改善适配器散热性能,有利于提升适配器的充电功率设计值和适应小型化设计,同时可提升用户体验。
Description
技术领域
本申请实施例涉及电源适配器技术领域,特别是涉及一种具有良好散热性能的电源适配器。
背景技术
电源适配器是小型便携式电子设备及电子电器的供电电源变换设备,广泛应用于智能手机、平板电脑及笔记本电脑等消费电子产品。随着智能手机及笔记本电脑的快速发展,电源适配器的充电功率和充电电流逐步增大。电源适配器在工作时,内部电子元器件会产生较大热量,同时为满足客户便携需求以及竞争力提升,适配器体积不断向小型化演进,热耗密度不断攀升,适配器内部和外壳局部更容易形成局部热点,未来电源适配器面临的散热挑战将更大。为了适应适配器充电功率的提升以及小型化,有必要提供一种能够高效散热的电源适配器。
发明内容
本申请实施例提供一种电源适配器,通过在适配器内部设置均温导热件,能够有效消除适配器内部和外壳的局部热点,实现高效均温散热,有利于提升适配器充电功率设计值以及小型化发展,提高用户体验。
具体地,本申请实施例提供一种电源适配器,包括外壳、电路板组件和均温导热件,所述外壳形成收容空间,所述电路板组件和所述均温导热件位于所述收容空间内;
所述均温导热件包括密封腔体和填充在所述密封腔体内部的工作流体,所述密封腔体为导热金属材质,所述密封腔体的内壁设置有毛细结构层;所述电路板组件包括电路板和设置在所述电路板上的发热电子元件;所述均温导热件与所述电路板组件导热连接,所述均温导热件的密封腔体的位置与所述电路板上的发热电子元件相对应。
本申请实施例通过在电源适配器内部设置均温导热件,可利用密封腔体内的毛细结构层,通过工作流体的蒸发、冷凝的循环,在充电过程中及时有效将地将适配器内部热点的热量均匀分散并导出,消除适配器内部的热点,实现均温导热效果,改善适配器散热性能,从而有利于提升适配器的充电功率设计值,有利于适配器的小型化设计,有利于提高适配器的使用寿命;同时也可以避免外壳出现局部过热的现象,提升用户在触摸外壳时的温度体验。
本申请实施方式中,所述均温导热件包裹在所述电路板组件的外表面,和/或所述均温导热件设置在所述外壳的内表面。
本申请一些实施方式中,所述均温导热件包括多个(两个或两个以上)所述密封腔体,多个所述密封腔体分别与所述电路板上的不同所述发热电子元件所在位置相对应。其中,每个密封腔体可以是对应一个或多个发热电子元件。多个密封腔体的设计不仅可以实现对不同位置的多个发热电子元件进行同时散热,而且可以根据实际散热需要设计密封腔体的尺寸,有利于电源适配器减重;另外,也有利于在两个密封腔体之间设计可弯折部,通过弯折以使多个密封腔体对应到电路板组件不同面上的发热电子元件,实现对电路板组件的多面同时散热,提升适配器内部的整体均温效果。
本申请实施方式中,所述均温导热件还包括导热连接部,多个所述密封腔体间隔排布并通过所述导热连接部连接成一整体,所述导热连接部可弯折。导热连接部可以使均温导热件整体形成一个完整的导热散热网络,将多个密封腔体从热点吸收的热量更好地连通、均匀化,最终实现均温散热效果。
本申请实施方式中,所述导热连接部为导热金属材质。采用导热金属材质能够在实现良好导热的情况下,较好地进行弯折。
本申请实施方式中,所述均温导热件通过所述导热连接部进行弯折形成弯折部,以配合所述电路板组件和/或所述外壳的形状。电路板组件整体外形轮廓通常为包括多个面的立体形状,例如可以是矩形体或近似矩形体的形状,外壳通常也是矩形体或近似矩形体的形状。通过设置多个密封腔体,可以在相邻的密封腔体之间形成导热连接部,通过导热连接部在电路板组件的不同面的交界处或外壳的不同面的交界处进行弯折,不仅可以匹配电路板组件和外壳的形状,实现适配器内部整体均温散热,又不影响密封腔体内的毛细结构层。本申请一些实施方式中,均温导热件通过在电路板组件的不同面的交界处或外壳的不同面的交界处进行弯折,形成环绕在电路板组件四周侧面或外壳四周内侧壁上的环形结构。
本申请另一些实施方式中,所述均温导热件包括一个所述密封腔体,所述一个密封腔体与所述电路板上的多个所述发热电子元件位置相对应。一实施方式中,该密封腔体与电路板上的所有发热电子元件位置相对应。均温导热件整体设置一个密封腔体,由于蒸发、冷凝循环在一个腔体中进行,能较好地实现均温化,而且该结构简单,易制备。
本申请实施方式中,所述一个密封腔体的受热端和冷凝端的内壁间隔设置有多个所述毛细结构层,所述多个毛细结构层的设置位置分别与所述电路板组件上的不同发热电子元件位置相对应,所述密封腔体未设置所述毛细结构层的位置可弯折。本申请实施方式中,所述均温导热件在所述未设置毛细结构层的位置进行弯折形成弯折部,以配合所述电路板组件或所述外壳的形状。均温导热件通过在电路板组件的不同面的交界处或外壳的不同面的交界处进行弯折,形成环绕在电路板组件四周侧面或外壳四周内侧壁上的环形结构。
本申请实施方式中,所述一个密封腔体的受热端和冷凝端的内壁设置有所述毛细结构层,所述毛细结构层覆盖整个所述受热端和所述冷凝端的内壁。本申请实施方式中,毛细结构层可弯折,则均温导热件可通过在电路板组件和外壳的不同面的交界处进行弯折,形成环绕在电路板组件四周侧面或外壳四周内侧壁上的环形结构。
本申请实施方式中,所述均温导热件的密封腔体的位置与所述电路板上的发热电子元件相对应具体为:所述密封腔体在所述外壳上的垂直投影部分或完全覆盖所述发热电子元件在所述外壳上的垂直投影。其中完全覆盖可以更好地进行热传导扩散。
本申请实施方式中,所述密封腔体在所述外壳上的垂直投影与所述发热电子元件在所述外壳上的垂直投影完全重合;或者所述密封腔体在所述外壳上的垂直投影大于所述发热电子元件在所述外壳上的垂直投影。可以理解地,密封腔体在外壳上的垂直投影完全重合于或大于发热电子元件在外壳上的垂直投影,可以使发热电子元件形成的整个热点区域均与密封腔体相对应,从而可以更好地实现均温散热。
本申请实施方式中,所述工作流体包括散热液体。
本申请实施方式中,所述散热液体包括纯水、氨水、甲醇、乙醇、丙二醇、丙酮、制冷剂中的一种或多种。这些散热液体具有高流动性,且在蒸发时可以吸收大量热量,从而可以较好实现冷凝回流,较好地进行散热。
本申请实施方式中,所述毛细结构层的材质为金属材料。本申请一些实施方式中,毛细结构层的材质包括铜、铝、铁、钛、镍、锡、不锈钢中的一种或多种。
本申请实施方式中,所述毛细结构层上设置有亲水层。亲水层的设置可以使工作流体与毛细结构层具有更好的结合力,以增加工作流体在毛细结构层表面的流动性,进而提升毛细力,加速液体的回流。
本申请实施方式中,所述均温导热件包括上壳体和下壳体,所述上壳体和所述下壳体密封配合形成所述密封腔体。
本申请一实施方式中,所述上壳体和/或所述下壳体具有凹陷空间,所述上壳体和所述下壳体密封配合后在凹陷空间的位置形成密封腔体。其中,当上壳体和/或下壳体具有多个间隔设置的凹陷空间时,上壳体和下壳体密封配合后在未设置凹陷空间的位置形成导热连接部,即在两个密封腔体的间隔处形成导热连接部。
本申请实施方式中,所述均温导热件还包括支撑结构,所述支撑结构设置于所述密封腔体内,所述支撑结构抵接于所述密封腔体的相对两个壁之间。支撑结构的设置可以较好保持密封腔体的形状。
本申请实施方式中,所述均温导热件与所述电路板组件导热连接具体为:所述密封腔体与所述电路板上的发热电子元件直接接触或者通过导热介质连接。
本申请实施方式中,所述均温导热件通过焊接、胶带粘接、点胶或灌封胶的方式固定在所述电路板组件外表面或所述外壳内表面上。
本申请实施方式中,所述均温导热件的外表面设有散热齿片。散热齿片可以是设置在与外壳或电路板组件连接的一侧,也可以是设置在相对的另一侧。散热齿片可以是多个。散热齿片的形状不限,可以是针状齿片、扇形齿片,也可以是环形齿片。散热齿片可以是通过刻蚀、原位生长、焊接、胶接等方式设置在均温导热件的外表面。散热齿片的设置可以增加散热面积,有利于增强散热效果。
本申请实施方式中,所述电源适配器还包括用于与外部电源连接的输入端口和用于与待充电设备连接的输出端口。一实施方式中,输入端口被设置为插脚,插脚的数量可以是两个或三个。一实施方式中,输出端口被设置为USB接口,USB接口的数量可以是一个或多个。
本申请实施例提供的电源适配器可以是各种电子设备和电子电器的适配器,可以是消费类电子产品,也可以是服务器或数据中心的其他设备。具体地,电源适配器包括但不限于为手机适配器、ipad适配器、笔记本游戏本适配器、车载充电器等。
本申请实施例提供的电源适配器,内部设置均温导热件,在充电过程中可及时有效将地将适配器内部热点的热量均匀分散并导出,消除适配器内部的热点,改善适配器散热性能,从而有利于提升适配器的充电功率设计值,有利于适配器的小型化设计,而且有利于提高适配器的使用寿命,同时可以避免外壳出现局部过热的现象,提升用户体验。
附图说明
图1为本申请实施例提供的电源适配器100的立体结构示意图;
图2为本申请实施例提供的电源适配器100的剖面结构示意图;
图3为本申请实施例中均温导热件的截面结构示意图;
图4为本申请实施例中均温导热件的工作原理示意图;
图5为本申请另一实施例的电源适配器100的结构示意图;
图6为本申请实施例中均温导热件的平铺展开后的结构示意图;
图7为本申请实施例中均温导热件弯折设置在电源适配器中的结构示意图;
图8为本申请又一实施例中均温导热件的截面结构示意图;
图9为本申请又一实施例中均温导热件的截面结构示意图;
图10为本申请另一实施例中均温导热件平铺展开后的结构示意图;
图11为本申请又一实施例中均温导热件的截面结构示意图;
图12为本申请又一实施例中均温导热件的截面结构示意图;
图13为本申请又一实施例中均温导热件的截面结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例进行说明。
参见图1、图2和图3,本申请实施例提供一种电源适配器100,包括外壳10、电路板组件20和均温导热件30。外壳10内部形成有收容空间101,电路板组件20和均温导热件30位于外壳10内的收容空间101中。均温导热件30包括密封腔体31和填充在密封腔体31内部的工作流体,密封腔体31为导热金属材质,密封腔体31包括腔壁和由腔壁围成的密封腔室,工作流体位于密封腔室中,密封腔体31的内壁设置有毛细结构层32。电路板组件20包括电路板202和设置在电路板202上的发热电子元件201;均温导热件30与电路板组件20导热连接,密封腔体31的设置位置与电路板202上的发热电子元件201位置相对应。
本申请中电路板组件20是指PCBA(Printed Circuit Board Assembly),包括电路板和设置在电路板上的电子元器件。电路板可以是一块或多块。这些电子元器件(如各类芯片、变压器、整流电路等),部分为发热电子元件,在电源适配器工作过程中(处于充电状态时)会产生大量热量,从而在适配器内部发热电子元件的位置形成热点,热点的温度较高,如不及时散热会影响适配器寿命,也严重影响用户体验,该类热点问题在高功率的电源适配器中尤为突出,因此限制了电源适配器功率的提升。
本申请实施例通过在电源适配器内部设置均温导热件,在充电过程中可及时有效将地将适配器内部热点的热量均匀分散并导出,消除适配器内部的热点,改善适配器散热性能,从而有利于提升适配器的充电功率设计值,有利于适配器的小型化设计,而且有利于提高适配器的使用寿命,同时可以避免外壳出现局部过热的现象,提升用户体验。
本申请实施方式中,均温导热件30为液-汽相散热装置,可利用密封腔体31内的毛细结构层32,通过工作流体的蒸发、冷凝的循环,实现均温导热效果。具体地,工作流体通过蒸发时的相变化而吸热,并通过蒸发后的扩散与冷凝而散热,毛细结构层32通过毛细力作用引导扩散冷凝后的工作流体回流至先前的蒸发位置,如此反复循环实现均温导热。电源适配器100处于充电状态时,电路板202上的发热电子元件201产生热量形成热点,密封腔体31内的工作流体快速吸收热点的热量并传导至非热点区域,从而消除局部热点,达到均温的效果,最终使得热量均匀地、更快速地传导至外壳10,并由外壳10传导至外部环境中。更具体地,请参见图4,当电源适配器100处于充电状态,内部温度升高时,原本吸收在毛细结构层32中的液态工作流体蒸发汽化,该相变过程可从热点吸收大量热量,汽化后的工作流体由受热端301(蒸发端)扩散到冷凝端302,同时将热量传送至冷凝端302,汽化后的工作流体在冷凝端302冷凝成液态,液态的工作流体在毛细结构层32的毛细力作用下被吸收回流至先前的蒸发位置(即受热端301),最终形成蒸发、冷凝的循环,实现均温导热。图4中,箭头所示方向为热量的传送方向,发热电子元件产生的热量由受热端301传送至冷凝端302。
本申请实施方式中,均温导热件30与电路板组件20导热连接。本申请一实施方式中,均温导热件30与电路板组件20直接接触,形成导热连接。另一实施方式中,均温导热件30与电路板组件20通过导热介质连接,形成导热连接。导热介质可以是导热硅脂、导热胶、导热垫、导热垫片、导热碳纤维等材料,导热介质不仅可以有效将热点的热量传导至均温导热件,实现快速均温散热,同时还可以在均温导热件与电路板组件之间起到缓冲作用。可以理解地,均温导热件30与电路板组件20导热连接,具体可以是密封腔体31与电路板组件20导热连接,更具体地可以是密封腔体31与电路板组件20上的发热电子元件201导热连接。即密封腔体31与电路板202上的发热电子元件201直接接触或者通过导热介质连接。
本申请实施方式中,均温导热件30在外壳10内部的固定位置不限,保证均温导热件30与电路板组件20之间为导热连接即可,均温导热件30可以是固定在电路板组件20上,也可以是固定在外壳10的内表面上。将均温导热件设置在电路板组件外表面和/或外壳的内表面都可以较好地实现均温散热效果。
本申请一实施方式中,如图2所示,均温导热件30包裹在电路板组件20的外表面。均温导热件30可以是通过焊接、胶带粘接、点胶、灌封胶等方式固定在电路板组件上。均温导热件30与电路板组件20之间还可以设置导热介质,导热介质可以是导热硅脂、导热胶、导热垫、导热垫片、导热碳纤维等材料。均温导热件包裹在电路板组件的外表面可以是密闭腔室与发热电子元件直接接触,也可以是密闭腔室与发热电子元件之间设置导热介质,其中通过设置导热介质可以避免直接接触的热阻。当均温导热件30包裹在电路板组件20的外表面时,密封腔体部分或完全覆盖电路板上的发热电子元件。
本申请另一实施方式中,如图5所示,均温导热件30设置在外壳10的内表面。均温导热件30可以是通过焊接、胶带粘接、点胶、灌封胶等方式固定在外壳内表面上。均温导热件30与电路板组件20之间设置导热介质,导热介质可以是导热硅脂、导热胶、导热垫、导热垫片、导热碳纤维等材料。
在其他一些实施方式中,为了进一步增强均温散热效果,也可以是在电路板组件20的外表面和外壳10的内表面同时设置均温导热件30。
本申请实施方式中,为了将热点位置的热量及时有效进行传导分散,密封腔体31的设置位置与电路板组件20上的发热电子元件201的位置相对应。此处,“相对应”是指密封腔体31与发热电子元件201相向叠合(沿直线方向)时,两者至少有部分交叠。具体地,可以是密封腔体31在外壳10上的垂直投影部分或完全覆盖发热电子元件201在外壳10上的垂直投影,即密封腔体31与发热电子元件201相向叠合(沿直线方向)时,两者是部分交叠或完全重叠,其中完全重叠包括两者刚好完全重叠,还包括密封腔体将发热电子元件完全覆盖并超出发热电子元件边沿。本申请一实施方式中,密封腔体31在外壳10上的垂直投影与发热电子元件201在外壳10上的垂直投影完全重合。本申请另一实施方式中,密封腔体31在外壳10上的垂直投影大于发热电子元件201在外壳10上的垂直投影。一具体实施例中,密封腔体31在外壳10上的垂直投影为发热电子元件201在外壳10上的垂直投影的70%-150%。可以理解地,对于相对应的密封腔体31和发热电子元件201,在外壳10上的垂直投影是相对于与密封腔体31邻近且相对的一侧外壳而言。例如,当均温导热件30设置在外壳10的内表面时,则密封腔体31在其所在的一侧外壳10上的垂直投影大于或等于发热电子元件201在该侧外壳上的垂直投影。可以理解地,密封腔体31在外壳上的垂直投影越大,越有利于散热,但同时也会增加均温导热件的体积和重量。在具体实施时,可以根据热点分布数量、位置、尺寸,以及均温需求,综合考虑散热效果和轻薄化需求,灵活设置密封腔体的位置、尺寸和数量。本申请一些实施方式中,均温导热件30上的密封腔体与所有的发热电子元件201均相对应。均温导热件30上的密封腔体31在外壳10上的垂直投影覆盖部分或全部的热点位置,热点位置即发热电子元件所在位置。
由于不同类型电源适配器的主板布局不同,发热电子元件的设置位置不同,使得适配器内部产生的热点存在差别,本申请实施例可以根据适配器热点的位置、数量、以及均温的需求,将均温导热件设置成多个密封腔体,每个密封腔体对应不同热点位置,当然每个密封腔体可以是对应一个或多个热点位置;也可以是将均温导热件设计成仅具有一个密封腔体,该一个密封腔体同时对应电路板组件的多个热点位置,从而实现对多个热点的同时散热,提高散热效率,增强均温散热效果。
本申请一实施方式中,如图3和图6所示,均温导热件30包括多个密封腔体31,多个密封腔体31分别与电路板上的不同发热电子元件位置相对应,实现对多个热点进行同时散热。每个密封腔体31可以是对应一个或多个发热电子元件。一实施方式中,均温导热件还包括多个导热连接部33,多个密封腔体间隔排布并通过导热连接部33连接成一整体,导热连接部33可弯折。导热连接部33具有良好导热性能,可以使均温导热件整体形成一个完整的导热散热网络,多个密封腔体之间可以形成热互联,可以更好更快地将热点区域的热量分散到非热点区域,从而可将多个密封腔体从热点吸收的热量更好地均匀化,最终更好地实现均温散热效果。本申请实施方式中,导热连接部33为导热金属材质。导热金属材质包括铜、铝或其他导热金属材料。导热连接部33的材质可以是与密封腔体31的材质相同,也可以是不相同。一实施方式中,导热连接部33的材质与密封腔体31的材质相同,例如,同为铜材质或同为铝材质。一实施方式中,导热连接部33的材质与密封腔体31的材质不相同,例如,其中一者为铜材质,另一者为铝材质。导热连接部33与密封腔体31可以是一体成型的结构,也可以是通过焊接、胶接等方式导热连接在一起的一体结构。电源适配器100主体结构通常为柱体形状,电路板组件20整体外形轮廓通常为包括多个面的立体形状,例如可以是矩形体或近似矩形体的形状,外壳10通常也是矩形体或近似矩形体的形状,而且电路板组件20的不同面上都有可能设置发热电子元件,导热连接部33具有可弯折性能,当均温导热件30包裹在电路板组件20上或设置在外壳10内表面时,可以在导热连接部33进行弯折形成弯折部以适配电路板组件20和/或外壳10的形状,更好地实现散热。具体地,如图7所示,通过导热连接部33可在电路板组件的不同面的交界处或外壳的不同面的交界处进行弯折,不仅可以匹配电路板组件和外壳的形状,实现整体均温散热,又不影响密封腔体内的毛细结构层。本申请一实施方式中,均温导热件30通过导热连接部33在电路板组件和外壳的不同面的交界处进行弯折,形成环绕在电路板组件四周侧面或外壳四周内侧壁上的环形结构。本申请实施方式中,对于电路板组件和外壳整体外形轮廓为矩形体或近似矩形体的形状的电源适配器,均温导热件环绕在电路板组件四周侧面或外壳四周内侧壁上形成矩形环形结构时,可以是根据热点的实际分布情况,选择性地在矩形环形的一个、两个、三个或四个外侧面上设置密封腔体。例如,图6和图7是四个外侧面均设置密封腔体的情况。当然,均温导热件33也可以不形成完整的闭合环形结构,例如,均温导热件33弯折围合后形成只有三个侧面的U形结构。
本申请实施方式中,均温导热件30包括上壳体311和下壳体312,上壳体311和下壳体312密封配合形成密封腔体31。本申请一实施方式中,如图3和图8所示,均温导热件30是由平板状的下壳体312与具有凹陷空间的上壳体311密封结合形成,并通过凹陷空间形成密封腔体,工作流体填充在密封腔体的内部密封腔室中。本申请另一实施方式中,均温导热件30也可以是由均具有凹陷空间的上壳体与下壳体密封结合形成。上壳体和下壳体均具有凹陷空间时,两者可为对称结构,也可以是非对称结构。在凹陷空间的位置形成密封腔体,工作流体填充在密封腔体中。
当上壳体311和/或下壳体312具有多个间隔设置的凹陷空间时,上壳体与下壳体密封结合后,上壳体和下壳体均未设置凹陷空间的位置形成导热连接部33,即在两个密封腔体的间隔处形成导热连接部。该实施方式中,密封腔体和导热连接部是相同材质。上壳体与下壳体之间可以是通过焊接、胶带粘接、点胶、灌封胶等方式密封结合。焊接具体可以是钎焊、扩散焊、熔焊等方式。
当均温导热件30需要设置多个密封腔体,且均温导热件30由平板状的下壳体312与具有凹陷空间的上壳体311密封结合形成时,上壳体311可以是如图3所示具有多个间隔设置的凹陷空间的一体结构,上壳体与下壳体一同形成导热连接部。上壳体311也可以是如图8所示包括多个相互独立的具有凹陷空间的子上壳体,多个子上壳体间隔设置在下壳体312上,即上壳体311为分体结构,导热连接部仅由下壳体312形成。均温导热件30为一体结构,有利于封装,减小装配过程的复杂程度,提高装配效率。
参见图9,本申请又一实施方式中,均温导热件30由载体板34和固定在载体板34上的多个密封腔体31构成。密封腔体由上壳体311与下壳体312密封结合形成。多个密封腔体31相互独立地间隔设置在载体板上。载体板34为可弯折的导热金属材质,一实施例中,载体板与上壳体、下壳体的材质相同。载体板34为平板状。载体板34用于将多个密封腔体连接成一个整体导热结构,并用于形成导热连接部33。当均温导热件30包括载体板时,均温导热件未设置载体板的一侧(即远离载体板的一侧)靠近电路板组件,均温导热件设置载体板的一侧远离电路板组件,这样有利于密封腔体更好地对电路板组件进行吸热散热。同时载体板也能将热量更好地导出。
本申请一些实施方式中,上壳体311和下壳体312均为具有良好导热性能的可弯折基材。具体可以是导热金属材质,导热金属材质包括铜、铝或其他导热金属材料。上壳体与下壳体可以是单层结构,也可以是由多种导热金属基材压合形成的多层复合结构。采用具有弯折性能的基材制备均温导热件,可以提高均温导热件的结构稳定性,还可以提高均温导热件的结构设计灵活性和应用灵活性,可以更好地匹配不同结构形状的适配器的散热需求。可弯折基材具有良好导热性能,有利于均温导热件更好地实现导热、散热。可弯折基材的厚度可以是0.05mm-0.5mm,本申请一些实施方式中,可弯折基材的厚度可以是0.1mm-0.3mm。较小的基材厚度,一方面可以提高弯折性能,另一方面可以减少金属用量,降低成本,同时也能减少均温导热件占用空间,有利于适配器的小型化设计。当然,为了能够保证工作流体能够正常工作,避免泄露风险,可弯折基材也需要保证一定的厚度。
参见图10、图11和图12,本申请另一实施方式中,均温导热件30包括一个密封腔体31,该一个密封腔体31与电路板组件上的多个发热电子元件位置相对应。本申请一些实施方式中,如图11所示,一个密封腔体内间隔设置有多个毛细结构层32,具体是在该密封腔体的受热端和冷凝端的内壁设置毛细结构层,多个毛细结构层32的设置位置与电路板组件的不同发热电子元件位置相对应,密封腔体未设置毛细结构层的位置35可弯折。均温导热件在未设置毛细结构层的位置进行弯折形成弯折部,以配合电路板组件或外壳的形状。当然,如果毛细结构层允许弯折,也可以是如图12所示,仅设置一个密封腔体31,并将受热端和冷凝端的内壁的毛细结构层32设置成一个整体层,不需要进行间隔设计,即所述毛细结构层32覆盖整个所述受热端和所述冷凝端的内壁。
本申请实施方式中,工作流体为具有高流动性,且在蒸发时可以吸收大量热量的流体。高流动性有利于实现冷凝回流,蒸发时可吸收大量热量有利于更好地散热。可以理解地,工作流体为不与密封腔体和毛细结构层发生化学反应的流体。本申请实施方式中,工作流体为散热液体。具体地,工作流体可包括纯水、氨水、甲醇、乙醇、丙二醇、丙酮和制冷剂中的任意一种或多种,也可以是其他的可以实现散热的液体。一实施方式中,密封腔体31设置有注液孔,工作流体通过注液孔注入到密封腔体中,注液完成后密封注液孔。另一实施方式中,密封腔体31设置延伸至腔体内的注液管,工作流体通过注液管注入到密封腔体中,注液完成后密封注液管。密封腔体31中工作流体的填充量会影响均温导热件30的散热效率,填充量过少,单次散热循环中带走的热量有限,填充量过多,不利于工作流体的回流,而且会增加均温导热件30的重量。本申请一实施方式中,密封腔体31中工作流体的填充量为20%-100%。具体地,密封腔体31中工作流体的填充量可以是20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%。填充量是指工作流体占据毛细结构层的孔隙的体积占比。例如,当工作流体的填充量为100%时,表示毛细结构层的所有孔隙均被工作流体充满。在均温导热件工作和不工作时,工作流体始终被限定在密封腔体31中。在一实施例中,均温导热件不工作时,工作流体可以但不限于是集中在毛细结构层中;工作时,工作流体吸热汽化,并充满密封腔体,汽化的工作流体遇到温度较低的表面变为液体,并在毛细作用力下回到毛细结构层中,反复进行上述散热循环,实现散热。本申请一实施例中,密封腔体31内为真空,真空环境有利于工作流体汽化,加快散热。
本申请实施方式中,毛细结构层32的材质为金属材料。具体可以具有较好导热性能及加工性能的金属材料。本申请一些实施方式中,毛细结构层32的材质包括铜、铝、铁、钛、镍、锡、不锈钢中的一种或多种。例如,在一实施例中,毛细结构层32的材质是铜;在另一实施例中,毛细结构层32的材质是铜钛合金。在一实施例中,毛细结构层32的材质为泡沫金属。一些实施方式中,毛细结构层32可以是具有三维网状交联结构,毛细结构层的孔隙率大于70%。毛细结构层具有完整的网状交联结构和较大的孔隙率,具有更大的毛细力,有利于实现液-汽相散热循环。毛细结构层的孔径可以根据实际需要选择,适合的孔径大小,可以增加毛细结构的毛细力,提高工作流体回流至毛细结构层中的驱动力,保证工作流体的回流速度,提高整个均温导热件的散热效果。本申请实施方式中,毛细结构层可以根据实际需要采用不同方式制备,其可以提供毛细作用力即可。在一实施例中,毛细结构层可以是由金属网裁切而成。在另一实施例中,毛细结构层可以是由金属粉烧结而成的多孔结构层。在另一实施例中,毛细结构层可以是通过设置槽体结构形成。在其他实施例中,毛细结构层也可以通过刻蚀形成。本申请实施方式中,为了尽量使得均温导热件更轻薄化,毛细结构层的可以是微米级毛细结构。具体地,毛细结构层的厚度可以是10μm-100μm。
本申请实施方式中,如图3所示,毛细结构层32通常设置在整个密封腔体内壁上,即毛细结构层同时设置在密封腔体靠近电路板上发热电子元件一侧的受热端内壁,以及靠近外壳一侧的冷凝端内壁,以及密封腔体的四周内侧壁,丰富的毛细结构有利于进行蒸发、冷凝循环,提高散热效率。另一些实施方式中,如图9所示,毛细结构层32也可以是仅设置在密封腔体靠近电路板组件上发热电子元件的一侧内壁上和与其相对的一侧内壁上,即同时设置在密封腔体的受热端和冷凝端。具体地,毛细结构层可根据实际需要设置。
参见图13,本申请实施方式中,为了使工作流体与毛细结构层具有更好的结合力,以增加工作流体在毛细结构层表面的流动性,进而提升毛细力,加速液体的回流,在毛细结构层上进一步设置亲水层36。亲水层由一种可降低工作流体与毛细结构层表面的接触角的材料构成。一实施方式中,亲水层的材料选自铁、锌、铝、镍和铬中的一种或多种。亲水层仅覆盖在毛细结构层上,亲水层可以是通过电镀、气相沉积、溅镀等方式形成。亲水层的厚度可以是微纳米级别。
本申请实施方式中,根据需要,均温导热件还可包括支撑结构,支撑结构设置于密封腔体内,支撑结构抵接于密封腔体的相对两个壁之间,用于保持密封腔体的形状。一般地,小面积的均温导热件可以不用设置支撑结构,而面积较大的均温导热件为了维持密封腔体的形状可以设置支撑结构。
当均温导热件包裹在电路板组件的外表面时,一些实施方式中,外壳与均温导热件之间相接触贴合,例如对于充电功率小的适配器。另一些实施方式中,外壳与均温导热件之间也可以是具有一定间隙。间隙中通常会被空气占据,从而可以利用空气隔热,避免电路板组件产生的热量直接传递到外壳,造成外壳温度升高。其他一些实施方式中,外壳与均温导热件之间也可以是填充满导热介质。
本申请实施方式中,为了进一步提高电源适配器内部的散热,均温导热件上可设置散热齿片。散热齿片设置在均温导热件的外表面,可以是设置在与外壳或电路板组件连接的一侧,也可以是设置在相对的另一侧。散热齿片可以是多个,散热齿片的设置可以更好地进行导热和散热。散热齿片的形状不限,可以是针状齿片、扇形齿片,也可以是环形齿片。散热齿片可以是通过刻蚀、原位生长、焊接、胶接等方式设置在均温导热件的外表面。散热齿片的设置可以增加散热面积,有利于增强散热效果。
本申请实施方式中,外壳10的材质可以是塑料、金属、合金等,本申请不做特殊限定,常规可以作为适配器外壳的材质均可。外壳的形状不限,可以是长方体、正方体、圆柱体、也可以其他形状。外壳可以是一体式结构,也可以是分体式结构。本申请一实施方式中,外壳包括相配合的第一壳体和第二壳体。外壳10可以是单层结构,也可以是多层结构。例如,一实施方式中,外壳包括外层和内层,内层的热导率大于外层的热导率。具体地,外层为塑料,内层为金属。一实施方式中,内层与外层之间形成间隔腔室,外层具有开孔,间隔腔室中充满空气。电源适配器工作时,间隔腔室中的热空气通过开孔不断与外壳外部的冷空气交换以将热量带走,同时又能够起到隔热作用,使外壳的外层温度不会太高,用户触摸外壳时能够获得更好的使用体验。一实施方式中,外壳内层朝向间隔腔室的一侧可以设置突起结构,增大间隔腔室内空气与外壳内层的接触面积,更好地传热散热。
本申请实施方式中,电路板组件20与外壳10固定连接。一实施方式中,外壳10上设置有卡槽,电路板组件20通过卡槽与外壳10卡合固定。另一实施方式中,电路板组件与外壳通过螺钉固定连接。其他实施方式中,电路板组件与外壳也可以是通过螺栓或其他可能的固定连接方式进行固定连接。外壳10可以根据不同防尘、防水等要求进行密封。
本申请实施方式中,电源适配器100还包括用于与外部电源电连接的输入端口40。一实施方式中,如图1和图2所示,输入端口40包括插脚,插脚40设置在外壳10上,插脚40的一端设置于外壳10的插脚孔中并与电路板组件20电连接,插脚40的另一端用于与外部电源电连接。插脚40为导电金属材质。插脚40的数量不限,例如可以是两个、也可以是三个。插脚的位置、形状、尺寸可以根据需要和相关设计要求进行设置。在其他实施方式中,输入端口也可以设置成其他形式,如连有连接线的插头。
本申请实施方式中,电源适配器100还包括用于与待充电设备电连接的输出端口50。一实施方式中,如图2所示,输出端口50包括USB接口,USB接口50设置在外壳10上,USB接口50可以是一个或多个。一些实施方式中,电源适配器被配置成可供多个设备进行充电。
本申请实施方式中,电源适配器100可以是各种电子设备和电子电器的适配器,可以是消费类电子产品,也可以是服务器或数据中心的其他设备。具体地,电源适配器100包括但不限于为手机适配器、ipad适配器、笔记本游戏本适配器、车载充电器等。
本申请实施方式中,电源适配器100的体积可以是在各性能允许的情况下尽可能小。例如,电源适配器100的体积可以是不大于3立方英寸。电源适配器100可以是根据需要配置成传递一定大小的输出功率。例如可以是被配置成传递至少30瓦特的输出功率,也可以是被配置成传递至少60瓦特的输出功率。
本申请实施例通过在电源适配器内部设置均温导热件,在充电过程中可及时地消除适配器内部的热点,不仅有利于提升适配器的充电功率设计值,有利于适配器的小型化设计,可在较小的尺寸下提供较大的输出功率,而且有利于提高适配器的使用寿命,同时可以避免外壳出现局部过热的现象,提升用户体验。相比在电路板组件上包裹铜片进行散热的相同型号、尺寸、配置的电源适配器,在相同充电功率下,本申请实施例的电源适配器局布热点温度可以降低5-8℃,外壳热点温度可降低3-5℃,可以更好提升充电功率和用户体验。
Claims (17)
1.一种电源适配器,其特征在于,包括外壳、电路板组件和均温导热件,所述外壳形成收容空间,所述电路板组件和所述均温导热件位于所述收容空间内;
所述均温导热件包括密封腔体和填充在所述密封腔体内部的工作流体,所述密封腔体为导热金属材质,所述密封腔体的内壁设置有毛细结构层;所述电路板组件包括电路板和设置在所述电路板上的发热电子元件;所述均温导热件与所述电路板组件导热连接,所述均温导热件的密封腔体的位置与所述电路板上的发热电子元件相对应;
所述均温导热件包括多个所述密封腔体和导热连接部,多个所述密封腔体间隔排布并通过所述导热连接部连接成一整体,所述导热连接部可弯折,多个所述密封腔体分别与所述电路板上的不同所述发热电子元件相对应;
或者所述均温导热件包括一个所述密封腔体,所述一个密封腔体与所述电路板上的多个所述发热电子元件相对应,所述一个密封腔体的受热端和冷凝端的内壁间隔设置有多个所述毛细结构层,所述多个毛细结构层的设置位置分别与所述电路板上的不同所述发热电子元件位置相对应,所述密封腔体未设置所述毛细结构层的位置可弯折。
2.如权利要求1所述的电源适配器,其特征在于,所述均温导热件包裹在所述电路板组件的外表面,和/或所述均温导热件设置在所述外壳的内表面。
3.如权利要求1所述的电源适配器,其特征在于,所述导热连接部为导热金属材质。
4.如权利要求1所述的电源适配器,其特征在于,所述均温导热件通过所述导热连接部进行弯折形成弯折部,以配合所述电路板组件和/或所述外壳的形状。
5.如权利要求1所述的电源适配器,其特征在于,所述均温导热件在所述未设置毛细结构层的位置进行弯折形成弯折部,以配合所述电路板组件或所述外壳的形状。
6.如权利要求1所述的电源适配器,其特征在于,所述密封腔体在所述外壳上的垂直投影,部分或完全覆盖所述发热电子元件在所述外壳上的垂直投影。
7.如权利要求6所述的电源适配器,其特征在于,所述密封腔体在所述外壳上的垂直投影与所述发热电子元件在所述外壳上的垂直投影完全重合;或者所述密封腔体在所述外壳上的垂直投影大于所述发热电子元件在所述外壳上的垂直投影。
8.如权利要求1所述的电源适配器,其特征在于,所述工作流体包括散热液体。
9.如权利要求8所述的电源适配器,其特征在于,所述散热液体包括纯水、氨水、甲醇、乙醇、丙二醇、丙酮、制冷剂中的一种或多种。
10.如权利要求1所述的电源适配器,其特征在于,所述毛细结构层的材质为金属材料。
11.如权利要求1所述的电源适配器,其特征在于,所述毛细结构层上设置有亲水层。
12.如权利要求1所述的电源适配器,其特征在于,所述均温导热件包括上壳体和下壳体,所述上壳体和所述下壳体密封配合形成所述密封腔体。
13.如权利要求1所述的电源适配器,其特征在于,所述均温导热件还包括支撑结构,所述支撑结构设置于所述密封腔体内,所述支撑结构抵接于所述密封腔体的相对两个壁之间。
14.如权利要求1所述的电源适配器,其特征在于,所述均温导热件与所述电路板组件导热连接具体为:所述密封腔体与所述电路板上的发热电子元件直接接触或者通过导热介质连接。
15.如权利要求1所述的电源适配器,其特征在于,所述均温导热件通过焊接、胶带粘接、点胶或灌封胶的方式固定在所述电路板组件外表面或所述外壳内表面上。
16.如权利要求1所述的电源适配器,其特征在于,所述均温导热件的外表面设有散热齿片。
17.如权利要求1所述的电源适配器,其特征在于,所述电源适配器还包括用于与外部电源连接的输入端口和用于与待充电设备连接的输出端口。
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