CN201509156U - 一种开关电源 - Google Patents

Abstract

一种开关电源，包括壳体、PCB板以及依次连接的功率开关管、变压器、整流二极管、电感和滤波电容，其中，还包括固定在壳体中的冷却板，所述冷却板中设有冷却水道，所述PCB板固定在所述冷却板上，所述功率开关管、变压器、整流二极管和电感沿冷却水道固定在冷却板上，所述滤波电容固定在冷却板或所述PCB板上。本实用新型的开关电源由于功率开关管、变压器、整流二极管和电感沿冷却水道固定在所述冷却板上，因此可以使得功率开关管、变压器、整流二极管和电感均能有效冷却，提高了开关电源整体的冷却效果。

Description

一种开关电源

技术领域

本实用新型涉及一种开关电源。

背景技术

目前，所有大功率开关电源都必须解决逆变、整流过程中功率器件因损耗而产生的热量向外散发的冷却问题，以确保功率器件工作在允许的温度环境。其解决途径是降低变换电路的功耗以减少热量产生以及采取高效适合的冷却方法。现有冷却方法主要有以下几种：

1、自然风冷：把功率器件的热量传递到铜或铝散热器上，利用空气的对流自然散热。其缺点是当变换器功率很大时要求与空气接触的散热器表面积必须很大，而且要求工作环境温度不能太高。

2、强迫风冷：目前最常用的冷却技术。在大功率变换器的顶部设置大风扇，利用风扇将空气吸入或排出，以便带走功率器件在工作过程产生的热量，噪音大，体积也大，当工作环境含有腐蚀性气体时，容易对器件造成腐蚀，存在设备维护费用大和影响产品使用寿命等较难克服的缺陷。

3、水冷：常用技术。现有技术中公开了一种开关电源，包括壳体、功率器件和水冷却器，功率器件之一为高频变压器，壳体上有进出水管，水冷却器由镂空通水道制成，水冷却器两面安装有功率器件。

该技术主要涉及的是高频变压器的冷却，并没有公开开关电源中除变压器之外的器件是如何冷却的，这样其它器件散发的热量无法及时导出，不利于开关电源的整体散热。

实用新型内容

本实用新型为了克服现有技术中开关电源整体散热效果差的缺点，提供一种整体散热效果好的开关电源。

本实用新型的一种开关电源，包括壳体、PCB板以及依次连接的功率开关管、变压器、整流二极管、电感和电流转接片，其中，还包括固定在壳体中的冷却板，所述冷却板中设有冷却水道，所述PCB板固定在所述冷却板上，所述功率开关管、变压器、整流二极管和电感沿冷却水道固定在冷却板上，所述滤波电容固定在冷却板或所述PCB板上。

本实用新型的开关电源由于功率开关管、变压器、整流二极管和电感沿冷却水道固定在所述冷却板上，因此可以使得功率开关管、变压器、整流二极管和电感均能有效冷却，提高了开关电源整体的冷却效果。

附图说明

图1是本实用新型开关电源的一种实施方式的结构示意图；

图2是本实用新型开关电源中的固定块的一种实施方式的结构示意图；

图3是本实用新型开关电源中压条的一种实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作详细说明。

根据本实用新型的一种实施方式，如图1所示，一种开关电源，包括壳体(图中未示出)、PCB板3(Printed Circuit Board，印制线路板)以及依次连接的功率开关管2、变压器4、整流二极管5、电感6和滤波电容8，其中，还包括固定在壳体中的冷却板1，冷却板1中设有冷却水道，PCB板3固定在冷却板1上，功率开关管2、变压器4、整流二极管5和电感6沿冷却水道固定在冷却板1上，滤波电容8固定在冷却板1或PCB板3上。

进一步地，该开关电源还包括电流转接片7，电流转接片7串联在电感6和滤波电容8的正极之间，电流转接片7固定在冷却板1或PCB板3上。

冷却板1可以为各种合适的散热效果好的板，如铝板、铜板等。冷却板1中开设有冷却水道，该冷却水道可以采用各种公知方法开设，如冷却板1可以由上板和下板两部分组成，其中上板、下板通过铣槽形成水道，再通过焊接、铆接或螺栓等方式将上板和下板两部分固定在一起。

冷却板1中可以设置有一条进水道11和出水道13(图中虚线所示)，也可以在进水道11和出水道13之间再开设几条水道，各水道之间通过连通水道12连通，从而形成冷却板1中的冷却水道。进水道11的进口与冷却系统的进水管9相连，出水道13的出口与出水管10相连。冷却水道中的冷却液可以根据需要选择水或油液。

冷却板1可以通过各种合适的方式固定在开关电源的壳体内，如螺栓连接、焊接、一体成型等。当冷却板1与壳体一体成型时，为了便于安装各工作元件，和冷却板1相对的一侧设置成一个端盖，端盖与壳体之间可以密封连接，从而使得开关电源具有良好的防水、防尘效果。

功率开关管2可以根据需要选择各种合适的元件，如可以为MOS管(金属(metal)-氧化物(oxid)-半导体(semiconductor)场效应晶体管。或者称金属-绝缘体(insulator)-半导体)、IGBT((Insulated GateBipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)等。

功率开关管2、变压器4、整流二极管5和电感6之间可以根据需要将对散热要求较高的元件优先散热，从而保证开关电源整体的散热效果，提供开关电源的使用性能。由于功率开关管2在使用过程中发热量较大，同时功率开关管2对散热的要求较高，因此从进水道11中流入的冷却液优先对功率开关管2进行散热。即冷却液首先沿冷却水道流过功率开关管2实现功率开关管2的冷却，之后可以根据需要设计冷却液流经变压器4、整流二极管5和电感6的顺序，如冷却液流过功率开关管2后再依次流过整流二极管5、变压器4和电感6。

根据本实用新型的一种实施方式，功率开关管2、变压器4、整流二极管5和电感6沿冷却液流向依次固定在冷却板1上，使得冷却液依次流过功率开关管2、变压器4、整流二极管5和电感6从而实现功率开关管2、变压器4、整流二极管5和电感6的冷却。

PCB板3可以固定在冷却板1的合适位置上，由于PCB板3不需要散热，因此可以将PCB板3固定在进水道11和出水道13之间的冷却板1上，即PCB板3位于进水道11、连通水道12和出水道13之间的冷却板上，PCB板3可以采用各种合适的方式固定在冷却板1上，如通过多个螺栓19连接在冷却板1上。

电流转接片7也不需要散热，故可以将电流转接片7固定在PCB板上。

功率开关管2可以设置在冷却板1的各种合适的位置上，为了达到更好的散热效果，当冷却板1水平放置时，功率开关管2优选设置在冷却水道的正上方，即冷却水道中的冷却液从功率开关管2的下方流过；此时，功率开关管2也可以设置在冷却水道的下方，冷却液从功率开关管2的上方流过。即功率开关管2可以设置在冷却板1的任意一侧，只要冷却液流过时能达到散热效果即可。

功率开关管2和变压器4之间可以直接相连，也可以间接相连，如在PCB板上设置有两个接线柱14和15，功率开关管2与这两个接线柱14和15连接，变压器4的两个初级也分别与这两个接线柱14和15相连。

变压器4的两个次级分别与两个整流二极管5的一个端口相连，两个整流二极管5的另外一个端口均与电感6的一端相连，电感6的另一端与电流转接片7相连，电流转接片7与滤波电容8的正极相连。变压器4的次级地线与设置在冷却板1上的接地端18相连，滤波电容8的负极接地如连接到接地端18。

为了整个开关电源的散热效果，当冷却板1水平放置时，功率开关管2、变压器4、整流二极管5和电感6都设置在冷却水道的上方或下方，这样，冷却液流过时，功率开关管2、变压器4、整流二极管5和电感6工作时产生的热量可以及时散发出去，从而达到更好的散热效果。

功率开关管2、变压器4、整流二极管5和电感6可以设置在冷却水道一侧的各处合适的位置上。如可以都设置在进水道11、连通水道12或出水道13上，功率开关管2、变压器4、整流二极管5和电感6与冷却水道之间采用绝缘结构以防止漏电。为了合理布局，根据本实用新型的一种实施方式，功率开关管2设置在连通水道12上，变压器4、整流二极管5和电感6设置在出水道上。此时，由于功率开关管2和变压器4等具有一定间隔，因此可以降低开关电源内部各器件之间的电磁干扰，从而进一步提高开关电源的使用性能。

为了更好的固定变压器4，优选地，变压器4由固定在冷却板1上的固定块16固定，固定块16可以为各种合适的可以固定变压器4的装置，如固定块可以为固定柱，多个固定柱将变压器4包围固定在冷却板1上。优选地，固定块16为U形固定块，两个U形固定块的开口相对的将变压器4包围起来，变压器4位于两个U形固定块之间，从而可以防止变压器4窜动。如图2所示，U形固定块的两端可以设置两个孔161以便于将U形固定块通过螺栓连接等方式固定在冷却板1上。如图3所示，更进一步的，两个U形固定块之间通过一个或多个压条17连接，这样变压器4即可被两个U形固定块和压条17包围固定。为了简化结构、节省零件，压条17的数量为一个，压条17可以根据需要设置成平板或M形板。在压条17的两端设置两个孔171，在两个U形固定块上也对应设置一个螺纹孔162，从而可以将压条17与两个U形固定块通过螺栓连接起来，这样当变压器4损坏时，也可以只更换变压器4而无需更换整个开关电源。为了达到更好的散热效果，U形固定块优选为各种合适的U形金属固定块，如铜块、铁块等；压条17优选为各种合适的金属压条，如铁条、铜条等。

为了更好的固定电感6，优选地，电感6由固定在冷却板1上的固定块16固定，固定块16可以为各种合适的可以固定电感6的装置，如固定块可以为固定柱，多个固定柱将电感6包围固定在冷却板1上。优选地，固定块16为U形固定块，两个U形固定块的开口相对的将电感6包围起来，电感6位于两个U形固定块之间，从而可以防止电感6窜动。如图2所示，U形固定块的两端可以设置两个孔161以便于将U形固定块通过螺栓连接等方式固定在冷却板1上。如图3所示，更进一步的，两个U形固定块之间通过一个或多个压条17连接，这样电感6即可被两个U形固定块和压条17包围固定。为了简化结构、节省零件，压条17的数量为一个，压条17可以根据需要设置成平板或M形板。在压条17的两端设置两个孔171，在两个U形固定块上也对应设置一个螺纹孔162，从而可以将压条17与两个U形固定块通过螺栓连接起来，这样当电感6损坏时，也可以只更换电感6而无需更换整个开关电源。为了达到更好的散热效果，U形固定块优选为各种合适的U形金属固定块，如铜块、铁块等；压条17优选为各种合适的金属压条，如铁条、铜条等。

本实用新型的开关电源，功率开关管2、变压器4、整流二极管5和电感6沿冷却水道固定在冷却板1上，当冷却液流过时，功率开关管2、变压器4、整流二极管5和电感6产生的热量可以及时有效的散发出去，同时当功率开关管2、变压器4、整流二极管5和电感6沿冷却液流向依次固定在冷却板1上时，冷却液最先流过功率开关管2，因此可以有效实现功率开关管2的散热，从而避免出现冷却液流过其它散热元件之后再流过功率开关管2时由于冷却液温度太高而无法实现功率开关管2冷却的现象。另一方面，变压器4和电感6通过U形固定块以及压条17实现固定，从而达到更好的固定效果，有利于提高开关电源的抗振性能。尤其是当U形固定块以及压条17均为金属材料时，变压器4和电感6还可以达到更好的散热效果。因此本实用新型的开关电源可以有效提高整体的散热效果以及抗振性能，从而提高开关电源的使用性能，延长使用寿命。

Claims (10)

1.一种开关电源，包括壳体、PCB板以及依次连接的功率开关管、变压器、整流二极管、电感和滤波电容，其特征在于，还包括固定在壳体中的冷却板，所述冷却板中设有冷却水道，所述PCB板固定在所述冷却板上，所述功率开关管、变压器、整流二极管和电感沿冷却水道固定在冷却板上，所述滤波电容固定在冷却板或所述PCB板上。

2.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述功率开关管、变压器、整流二极管和电感沿冷却液流向依次固定在所述冷却板上。

3.根据权利要求2所述的开关电源，其特征在于，所述变压器由固定块固定在冷却板上。

4.根据权利要求3所述的开关电源，其特征在于，所述固定块为U形金属固定块，两个U形金属固定块将变压器相对的两端固定在冷却板上。

5.根据权利要求4所述的开关电源，其特征在于，所述两个U形金属固定块之间固定连接有金属压条，所述变压器位于所述冷却板、两个U形金属固定块和金属压条之间。

6.根据权利要求2所述的开关电源，其特征在于，所述电感由固定块固定在冷却板上。

7.根据权利要求6所述的开关电源，其特征在于，所述固定块为U形金属固定块，两个U形金属固定块将电感相对的两端固定在冷却板上。

8.根据权利要求7所述的开关电源，其特征在于，所述两个U形金属固定块之间固定连接有金属压条，所述电感位于所述冷却板、两个U形金属固定块和金属压条之间。

9.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述PCB板上设有两个接线柱，所述功率开关管与所述变压器的初级通过两个接线柱相连。

10.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述开关电源还包括固定在所述冷却板或所属PCB板上的电流转接片，所述电流转接片串联在电感和滤波电容的正极之间。

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