CN203071801U - 电源供应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电源供应器，包括机壳、有源功率因素校正组件、谐振半桥组件、直流-直流降压组件及数个输出连接器，机壳包括底板、与所述底板相对的顶板、及位于所述底板与顶板之间的侧壁，机壳内设有第一印刷电路板及第二印刷电路板，所述第一印刷电路板安装在所述机壳的底板上，所述第二印刷电路板设于第一印刷电路板的边缘并安装在所述机壳的侧壁上，所述有源功率因素校正组件及谐振半桥组件安放在所述第一印刷电路板上，所述直流-直流降压组件及输出连接器安放在所述第二印刷电路板上，所述第一印刷电路板与第二印刷电路板导电连接。本实用新型的电源供应器组装和维修方便且具有较佳散热、电气及安全性能，特别适合用于大功率服务器。

Description

电源供应器

技术领域

本实用新型涉及一种电源供应器，尤其涉及一种用于大功率服务器的电源供应器。

背景技术

随着云终端的需求日益广泛，作为能源系统的关键的一环，用于大功率服务器的电源供应器在可靠性，安全性方面的要求越加苛刻。在有限的空间内，达到电气性能、安全性能及装配工艺三者的完美结合具有很大的挑战性。

现有用于大功率服务器的电源供应器由于采用不同的电源解决方案，其结构布局千差万别，有的由于没有良好的结构布局和与之匹配的散热系统，导致其可靠性大打折扣；有的为追求电源供应器的电气性能和安全性能，导致其装配工艺复杂，组装和维修需费很大力气；有的为保证电源供应器的美观性和可维护性，从而牺牲其可靠性能和安全性能指标。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种组装和维修方便且具有较佳散热、电气及安全性能的电源供应器。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种电源供应器，包括机壳、有源功率因素校正组件、谐振半桥组件、直流-直流降压组件及数个输出连接器，所述机壳包括底板、与所述底板相对的顶板、及位于所述底板与顶板之间的侧壁，所述机壳内设有第一印刷电路板及第二印刷电路板，所述第一印刷电路板安装在所述机壳的底板上，所述第二印刷电路板设于第一印刷电路板的边缘并安装在所述机壳的侧壁上，所述有源功率因素校正组件及谐振半桥组件安放在所述第一印刷电路板上，所述直流-直流降压组件及输出连接器安放在所述第二印刷电路板上，所述第一印刷电路板与第二印刷电路板导电连接。

优选地，所述有源功率因素校正组件包括功率因素校正电感、电解电容、功率因素校正控制芯片板及第一发热器件模块；所述谐振半桥组件包括主变压器、谐振电容、谐振电感、谐振半桥控制芯片板、第一滤波电容板、第二滤波电容板、及第二发热器件模块；所述第一发热器件模块、功率因素校正控制芯片板、谐振半桥控制芯片板、第一滤波电容板及第二滤波电容板均设于第一印刷电路板的边缘，所述第二发热器件模块和主变压器设于第一印刷电路板的中间位置，所述第一印刷电路板上还设有辅助变压器、共模电感、以及保护与时序控制芯片板，所述辅助变压器和有源功率因素校正组件的电解电容共同实现辅助电源的功能，所述机壳设有输入座，所述共模电感靠近输入座设置，所述保护与时序控制芯片板设于第一印刷电路板的边缘。

优选地，所述输入座设有一体化的屏蔽罩，所述屏蔽罩与共模电感及第一印刷电路板上的X电容及Y电容共同实现电磁兼容处理功能。

优选地，所述第一滤波电容板及第二滤波电容板上分别设有数个滤波电容，所述第一滤波电容板于未安放滤波电容的一侧在滤波电容的引脚处焊接有第一铜条，所述第二滤波电容板于未安放滤波电容的一侧在滤波电容的引脚处焊接有第二铜条，所述第一滤波电容板的第一铜条与第一印刷电路板焊接，所述第二滤波电容板的第二铜条直接与第一印刷电路板焊接，所述第一滤波电容板在焊接第一铜条的一侧设有贴片多层片状电容以与滤波电容共同实现滤波功能。

优选地，所述第一印刷电路板被划分为原边区域与副边区域，所述第一发热器件模块、共模电感、电解电容、功率因素校正电感、功率因素校正控制芯片板及谐振电容设于所述第一印刷电路板的原边区域，所述谐振半桥控制芯片板、第一滤波电容板、第二发热器件模块、第二滤波电容板、及保护与时序控制芯片板设于所述第一印刷电路板的副边区域，所述辅助变压器和谐振电感跨接所述原边区域和副边区域，所述原边区域的元件与副边区域的元件之间的距离满足安全距离。

优选地，所述第二印刷电路板的内侧设有铜条，所述第一印刷电路板上设有连接线材，通过所述连接线材与铜条相连接以将所述第一印刷电路板与第二印刷电路板导电连接。

优选地，所述连接线材垂直插设于第一印刷电路板上，所述铜条弯折呈L形。

优选地，所述直流-直流降压组件包括第一路输入滤波电路模组、第二路输入滤波电路模组、第一路DC-DC信号处理模组、第二路DC-DC信号处理模组、第一路输出滤波电路模组、第二路输出滤波电路模组、第三路输出滤波电路模组、第四路输出滤波电路模组、第五路输出滤波电路模组及直流-直流降压控制芯片，所述第一路DC-DC信号处理模组与第二路DC-DC信号处理模组以并排形式安放在第二印刷电路板的下部，所述数个输出连接器以并排形式安放在第二印刷电路板的上部，所述第三路输出滤波电路模组、第四路输出滤波电路模组及第五路输出滤波电路模组紧靠所述数个输出连接器设置，所述第一路输入滤波电路模组与第二路输入滤波电路模组设于第二印刷电路板的中部并位于所述数个输出连接器与第一路DC-DC信号处理模组及第二路DC-DC信号处理模组之间，第一路输出滤波电路模组及第二路输出滤波电路模组安放于第二印刷电路板的边缘，所述直流-直流降压控制芯片位于第一路DC-DC信号处理模组和第二路DC-DC信号处理模组中间。

优选地，所述第一路输入滤波电路模组包括第一电容、第一电感及第二电容，所述第二路输入滤波电路模组包括第三电容、第二电感及第四电容，所述第一路DC-DC信号处理模组包括第三电感、第五电容及第一贴片MOSFET，所述第二路DC-DC信号处理模组包括第四电感、第六电容及第二贴片MOSFET，所述第一路输出滤波电路模组包括第七电容、第五电感、第八电容及第九电容，所述第二路输出滤波电路模组包括第十电容、第六电感、第十一电容及第十二电容，所述第三路输出滤波电路模组包括第七电感及第十三电容，所述第四路输出滤波电路模组包括第十四电容，所述第五路输出滤波电路模组包括第十五电容，所述直流-直流降压控制芯片位于第一贴片MOSFET与第二贴片MOSFET之间，实现对第一贴片MOSFET与第二贴片MOSFET的控制。

优选地，所述数个输出连接器以并排形式安放在第二印刷电路板的上部，所述数个输出连接器的插接方向相同。

本实用新型的电源供应器，通过设置第一印刷电路板与第二印刷电路板并分别安装在机壳的底板与侧壁上，使第一印刷电路板与第二印刷电路板在物理空间呈相互垂直设置，可有效利用机壳内的有限物理空间，并达到元件美观整洁，具有较佳散热、电气及安全性能，特别适合用于大功率服务器；该两印刷电路板装配过程中第二印刷电路板不存在机械应力作用在第一印刷电路板上，可保证装配精度，且操作方便。另外，导电连接该两印刷电路板的铜条可作为散热器进行散热，从而降低整个机壳内的温度，保证电源供应器的可靠性，同时减少两印刷电路板的连接阻抗，提高整机的效率。

附图说明

图1为本实用新型电源供应器的立体组装示意图；

图2为图1所示电源供应器的立体分解示意图；

图3为图1所示电源供应器由另一角度所视的立体分解示意图；

图4为图1所示电源供应器去掉上盖后的组装示意图；

图5为图4所示电源供应器进一步去掉部分元件的示意图，并显示出输入座的屏蔽罩。

图6为图1所示电源供应器去掉上盖及下盖后的组装示意图；

图7为图4所示电源供应器的分解图；

图8为图5所示电源供应器中的第二印刷电路板背向第一印刷电路板一面的结构布局示意图；

图9为图5所示电源供应器中的第一滤波电容板的结构布局图；

图10为图5所示电源供应器中的第二滤波电容板的结构布局图；

图11为图5所示电源供应器的俯视图；

图12为图5所示电源供应器由另一角度所视的局部组装示意图；

图13为图5所示电源供应器中的第二印刷电路板朝向第一印刷电路板一面的结构布局图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1至图13所示，为本实用新型电源供应器的一较佳实施例。

如图1至图7所示，该电源供应器包括机壳10、有源功率因素校正（Active PFC）组件、谐振半桥（LLC Half-Bridge）组件、直流-直流降压(DC-DC Buck Converter)组件及数个输出连接器202，所述机壳10包括底板11、与所述底板11相对的顶板12、及位于所述底板11与顶板12之间的侧壁13，所述机壳10内设有第一印刷电路板（PCB）100及第二印刷电路板200，所述第一印刷电路板100安装在所述机壳10的底板11上，所述第二印刷电路板200设于第一印刷电路板100的边缘并安装在所述机壳10的侧壁13上，所述有源功率因素校正组件及谐振半桥组件安放在所述第一印刷电路板100上，所述直流-直流降压组件及输出连接器202安放在所述第二印刷电路板200上，所述第一印刷电路板100与第二印刷电路板200导电连接。

本实施例中，所述机壳10由上盖14及下盖16组成，所述顶板12及底板11分别位于上盖14与下盖16上，所述上盖14于顶板12的相对两侧向下延伸有第一侧板15，所述下盖16于底板11的相对两侧向上延伸有第二侧板17，由所述上盖14的第一侧板15及下盖16的第二侧板17交错设置以共同构成机壳10的侧壁13。如图1所示，机壳10的侧壁上设有供交流（AC）输入的输入座131及输入/输出（I/O）开关132。机壳10的顶板12上开设有通孔并设置有风扇罩133。如图5所示，所述输入座131设有一体化的屏蔽罩1311。

如图6及图11所示，所述有源功率因素校正组件包括功率因素校正（PFC）电感105、电解电容103、功率因素校正控制芯片板106及第一发热器件模块107。所述有源功率因素校正组件的各元件与第一印刷电路板100上的线路连接，共同实现Active PFC功能。所述谐振半桥组件包括主变压器109、谐振电容108、谐振电感110、谐振半桥控制芯片板111、第一滤波电容板112、第二滤波电容板114、以及第二发热器件模块113。所述谐振半桥组件的各元件与第一印刷电路板100上的线路连接，并与所述第一发热器件模块107一起共同实现LLC Half-Bridge功能。所述第一发热器件模块107设于第一印刷电路板100的边缘，以使所述第一发热器件模块107处于散热通道中，所述第二发热器件模块113和主变压器109设于第一印刷电路板100的中间位置，这样即能保证电气的连接，又能使所述第二发热器件模块处于散热通道中。所述第一发热器件模块107包括金属-氧化层-半导体-场效应晶体管（MOSFET）及贴设于该MOSFET上的散热器。同样地，所述第二发热器件模块113包括MOSFET及贴设于该MOSFET上的散热器。

所述第一印刷电路板100上还设有辅助变压器116、共模电感102、及保护与时序控制芯片板115，所述辅助变压器116和有源功率因素校正组件的电解电容103共同实现辅助电源的功能，所述共模电感102靠近输入座131设置，所述输入座131的屏蔽罩1311与共模电感102及第一印刷电路板100上的X电容及Y电容共同实现电磁兼容（EMC）处理功能。

所述功率因素校正控制芯片板106、谐振半桥控制芯片板111、第一滤波电容板112、保护与时序控制芯片板115、及第二滤波电容板114以小板形式置于第一印刷电路板100的边缘。

如图9与图10所示，为解决第一印刷电路板100上电容数量众多，空间有限的问题，所述第一滤波电容板112及第二滤波电容板114上分别设有数个滤波电容1203、1207，从而有效利用机壳10内的物理空间。为解决众多电容电流均衡问题，所述第一滤波电容板112于未安放滤波电容1203的一侧在滤波电容1203的引脚1201处焊接有第一铜条1202，所述第二滤波电容板114于未安放滤波电容1207的一侧在滤波电容1207的引脚处焊接有第二铜条1205，从而减少电流通路的阻抗。另外，所述第一滤波电容板112的第一铜条1202与第一印刷电路板100焊接，所述第二滤波电容板114的第二铜条1205直接与第一印刷电路板100焊接，以保证过流能力。所述第一滤波电容板112在焊接第一铜条1202的一侧设有贴片多层片状电容1204以与滤波电容1203共同实现滤波功能。由于电源供应器的可靠性的瓶颈主要在于电容，通过设置第一滤波电容板112及第二滤波电容板114，可以做到电容作为单独部件互换，装卸和维护简单可靠。另外，第一铜条1202和第二铜条1205裸露在空间，滤波电容1203、1207产生的热量传给第一铜条1202和第二铜条1205后很容易通过风扇带走，保证滤波电容1203、1207的可靠性。

如图11所示，所述第一印刷电路板100按图中虚线L被划分为原边区域A与副边区域B，所述第一发热器件模块107、共模电感102、电解电容103、功率因素校正（PFC）电感105、功率因素校正控制芯片板106及谐振电容108设于所述第一印刷电路板100的原边区域A，所述谐振半桥控制芯片板111、第一滤波电容板112、第二发热器件模块113、第二滤波电容板114、及保护与时序控制芯片板115设于所述第一印刷电路板100的副边区域B，所述辅助变压器116和谐振电感110跨接所述原边区域A和副边区域B，所述原边区域A的元件与副边区域B的元件之间的距离满足安全距离（6mm~8mm），从而保证电源供应器的安全性能。

如图8所示，所述输出连接器202以并排形式安放在第二印刷电路板200的上部并位于第二印刷电路板200背向第一印刷电路板的一侧，所述数个输出连接器202的插接方向相同，两排输出连接器202之间的间隔为7mm~9mm，这样既可以节省第二印刷电路板200的空间，又能够保证电气连接的方便性和多次插拔的可靠性，还能够使两排输出连接器202之间设置的导热铜条具有足够的散热面积。所述机壳10的侧壁13上对应输出连接器202设有开口134。如图6所示，所述第二印刷电路板200的内侧设有铜条215，所述第一印刷电路板100上设有连接线材118，所述连接线材118垂直插设于第一印刷电路板100上，所述铜条215弯折呈L形，通过所述连接线材118与铜条215相连接以将所述第一印刷电路板100与第二印刷电路板200导电连接。

如8及图13所示，所述直流-直流降压(DC-DC Buck Converter)组件包括第一路输入滤波电路模组I、第二路输入滤波电路模组II、第一路DC-DC信号处理模组III、第二路DC-DC信号处理模组IV、第一路输出滤波电路模组V、第二路输出滤波电路模组VI、第三路输出滤波电路模组、第四路输出滤波电路模组、第五路输出滤波电路模组及直流-直流降压控制芯片227，所述第一路DC-DC信号处理模组III与第二路DC-DC信号处理模组IV以并排形式安放在第二印刷电路板200的下部，所述数个输出连接器202以并排形式安放在第二印刷电路板200的上部，所述第三路输出滤波电路模组、第四路输出滤波电路模组及第五路输出滤波电路模组紧靠所述数个输出连接器202设置，所述第一路输入滤波电路模组I与第二路输入滤波电路模组II设于第二印刷电路板200的中部并位于所述数个输出连接器202与第一路DC-DC信号处理模组III及第二路DC-DC信号处理模组IV之间，第一路输出滤波电路模组V及第二路输出滤波电路模组VI安放于第二印刷电路板200的边缘，所述直流-直流降压控制芯片227位于第一路DC-DC信号处理模组III和第二路DC-DC信号处理模组IV中间。

具体地，所述第一路输入滤波电路模组I包括第一电容203、第一电感204及第二电容205，所述第二路输入滤波电路模组II包括第三电容206、第二电感207及第四电容208，所述第一路DC-DC信号处理模组III包括第三电感209、第五电容210及第一贴片MOSFET 211，所述第二路DC-DC信号处理模组IV包括第四电感212、第六电容213及第二贴片MOSFET 214，所述第一路输出滤波电路模组V包括第七电容215、第五电感216、第八电容217及第九电容218，所述第二路输出滤波电路模组VI包括第十电容219、第六电感220、第十一电容221及第十二电容222，所述第三路输出滤波电路模组包括第七电感223及第十三电容224，所述第四路输出滤波电路模组包括第十四电容225，所述第五路输出滤波电路模组包括第十五电容226，所述控制芯片227位于第一贴片MOSFET 211与第二贴片MOSFET 214之间，实现对第一贴片MOSFET 211与第二贴片MOSFET214的控制。

组装该电源供应器时，连接线材118垂直插入第一印刷电路板100，折弯的铜条215焊接在第二印刷电路板200后与连接线材118进行焊接连接，实现将第一印刷电路板100与第二印刷电路板200进行导电连接，然后如图7所示整体推进机壳10的下盖16内，再通过固定件135如铆钉将第一印刷电路板100固定在机壳10的底板11上，并通过固定件136如铆钉将第二印刷电路板200固定在机壳10的侧壁13上（如图4），实现整体的装配。

如图12所示，所述第一印刷电路板100与第二印刷电路板200上分别设有输出线材201，为保证整板输出线材201的整洁，结合第一印刷电路板100与第二印刷电路板200的布局，利用固定件136和穿过第二印刷电路板200的开孔扎带231将输出线材201的一部分固定在第二印刷电路板200上。

上述的电源供应器，通过设置第一印刷电路板与第二印刷电路板并分别安装在机壳的底板与侧壁上，使第一印刷电路板与第二印刷电路板在物理空间呈相互垂直设置，可有效利用机壳内的有限物理空间，并达到元件美观整洁，具有较佳散热、电气及安全性能，特别适合用于大功率服务器；该两印刷电路板装配过程中第二印刷电路板不存在机械应力作用在第一印刷电路板上，可保证装配精度，且操作方便。导电连接该两印刷电路板的铜条可作为散热器进行散热，从而降低整个机壳内的温度，保证电源供应器的可靠性，同时减少两印刷电路板的连接阻抗，提高整机的效率。

本实用新型并不局限于以上实施方式，在上述实施方式公开的技术内容下，还可以进行各种变化。凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电源供应器，包括机壳、有源功率因素校正组件、谐振半桥组件、直流-直流降压组件及数个输出连接器，所述机壳包括底板、与所述底板相对的顶板、及位于所述底板与顶板之间的侧壁，其特征在于，所述机壳内设有第一印刷电路板及第二印刷电路板，所述第一印刷电路板安装在所述机壳的底板上，所述第二印刷电路板设于第一印刷电路板的边缘并安装在所述机壳的侧壁上，所述有源功率因素校正组件及谐振半桥组件安放在所述第一印刷电路板上，所述直流-直流降压组件及输出连接器安放在所述第二印刷电路板上，所述第一印刷电路板与第二印刷电路板导电连接。

2.如权利要求1所述的电源供应器，其特征在于，所述有源功率因素校正组件包括功率因素校正电感、电解电容、功率因素校正控制芯片板及第一发热器件模块；所述谐振半桥组件包括主变压器、谐振电容、谐振电感、谐振半桥控制芯片板、第一滤波电容板、第二滤波电容板、及第二发热器件模块；所述第一发热器件模块、功率因素校正控制芯片板、谐振半桥控制芯片板、第一滤波电容板及第二滤波电容板均设于第一印刷电路板的边缘，所述第二发热器件模块和主变压器设于第一印刷电路板的中间位置，所述第一印刷电路板上还设有辅助变压器、共模电感、以及保护与时序控制芯片板，所述辅助变压器和有源功率因素校正组件的电解电容共同实现辅助电源的功能，所述机壳设有输入座，所述共模电感靠近输入座设置，所述保护与时序控制芯片板设于第一印刷电路板的边缘。

3.如权利要求2所述的电源供应器，其特征在于，所述输入座设有一体化的屏蔽罩，所述屏蔽罩与共模电感及第一印刷电路板上的X电容及Y电容共同实现电磁兼容处理功能。

4.如权利要求2所述的电源供应器，其特征在于，所述第一滤波电容板及第二滤波电容板上分别设有数个滤波电容，所述第一滤波电容板于未安放滤波电容的一侧在滤波电容的引脚处焊接有第一铜条，所述第二滤波电容板于未安放滤波电容的一侧在滤波电容的引脚处焊接有第二铜条，所述第一滤波电容板的第一铜条与第一印刷电路板焊接，所述第二滤波电容板的第二铜条直接与第一印刷电路板焊接，所述第一滤波电容板在焊接第一铜条的一侧设有贴片多层片状电容以与滤波电容共同实现滤波功能。

5.如权利要求2所述的电源供应器，其特征在于，所述第一印刷电路板被划分为原边区域与副边区域，所述第一发热器件模块、共模电感、电解电容、功率因素校正电感、功率因素校正控制芯片板及谐振电容设于所述第一印刷电路板的原边区域，所述谐振半桥控制芯片板、第一滤波电容板、第二发热器件模块、第二滤波电容板、及保护与时序控制芯片板设于所述第一印刷电路板的副边区域，所述辅助变压器和谐振电感跨接所述原边区域和副边区域，所述原边区域的元件与副边区域的元件之间的距离满足安全距离。

6.如权利要求1所述的电源供应器，其特征在于，所述第二印刷电路板的内侧设有铜条，所述第一印刷电路板上设有连接线材，通过所述连接线材与铜条相连接以将所述第一印刷电路板与第二印刷电路板导电连接。

7.如权利要求6所述的电源供应器，其特征在于，所述连接线材垂直插设于第一印刷电路板上，所述铜条弯折呈L形。

8.如权利要求1所述的电源供应器，其特征在于，所述直流-直流降压组件包括第一路输入滤波电路模组、第二路输入滤波电路模组、第一路DC-DC信号处理模组、第二路DC-DC信号处理模组、第一路输出滤波电路模组、第二路输出滤波电路模组、第三路输出滤波电路模组、第四路输出滤波电路模组、第五路输出滤波电路模组及直流-直流降压控制芯片，所述第一路DC-DC信号处理模组与第二路DC-DC信号处理模组以并排形式安放在第二印刷电路板的下部，所述数个输出连接器以并排形式安放在第二印刷电路板的上部，所述第三路输出滤波电路模组、第四路输出滤波电路模组及第五路输出滤波电路模组紧靠所述数个输出连接器设置，所述第一路输入滤波电路模组与第二路输入滤波电路模组设于第二印刷电路板的中部并位于所述数个输出连接器与第一路DC-DC信号处理模组及第二路DC-DC信号处理模组之间，第一路输出滤波电路模组及第二路输出滤波电路模组安放于第二印刷电路板的边缘，所述直流-直流降压控制芯片位于第一路DC-DC信号处理模组和第二路DC-DC信号处理模组中间。

9.如权利要求8所述的电源供应器，其特征在于，所述第一路输入滤波电路模组包括第一电容、第一电感及第二电容，所述第二路输入滤波电路模组包括第三电容、第二电感及第四电容，所述第一路DC-DC信号处理模组包括第三电感、第五电容及第一贴片MOSFET，所述第二路DC-DC信号处理模组包括第四电感、第六电容及第二贴片MOSFET，所述第一路输出滤波电路模组包括第七电容、第五电感、第八电容及第九电容，所述第二路输出滤波电路模组包括第十电容、第六电感、第十一电容及第十二电容，所述第三路输出滤波电路模组包括第七电感及第十三电容，所述第四路输出滤波电路模组包括第十四电容，所述第五路输出滤波电路模组包括第十五电容，所述直流-直流降压控制芯片位于第一贴片MOSFET与第二贴片MOSFET之间，实现对第一贴片MOSFET与第二贴片MOSFET的控制。

10.如权利要求1所述的电源供应器，其特征在于，所述数个输出连接器以并排形式安放在第二印刷电路板的上部，所述数个输出连接器的插接方向相同。

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