CN203827201U - 大功率全水冷同步整流结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种大功率全水冷同步整流结构，包括第一铜板、第二铜板、高频功率变压器和副边同步整流模块。高频功率变压器包括座体、基板、变压器磁芯和变压器原边绕组；座体与基板电连接构成副边绕组的中心抽头。所述副边同步整流模块包括漏极基板、第一源极连接板、第二源极连接板和功率MOS管组，第一铜板两端分别接至座体中柱和第二源极连接板，第二铜板两端分别接至基板中柱和第一源极连接板，第一、第二源极连接板均与功率MOS管组的源极相接，漏极基板与功率MOS管组的漏极相接作为电源正极。高频功率变压器和副边同步整流模块均开设有冷却水通道。本实用新型结构紧凑，散热效果好，极易实现大电流输出，输出功率可根据需要调整。

Description

大功率全水冷同步整流结构

技术领域

本实用新型涉及同步整流技术领域，具体涉及一种大功率全水冷同步整流结构。

背景技术

低压大电流技术在高频工业电源中应用越来越多，对高频工业电源模块化设计，电源的功率密度，电源的可靠性要求也越来越高。如果电源结构设计不当的话，不但生产周期长，成本高，而且电源运行时有可能因为温度过高、电磁干扰等造成故障。因此，电源结构设计的好坏直接影响到产品的竞争力。

在工业应用电源中，常用的变压器整流电路结构有桥式整流电路、全波整流电路以及半波整流电路。随着同步整流技术的发展，低压大电流高频开关电源大多采用全波同步整流电路，但是，当次级侧电流等级达到上千安培时，由于全波同步整流电路需要两个次级绕组，而且每个次级绕组的整流管由若干个功率MOS管组成，要构成两个次级绕组及同步整流电路，其结构复杂、工艺要求高、难度大，设计不好会造成变压器发热、功率MOS管控制困难，器件容易损坏，使得整机可靠性下降。同时，根据厂商家不同的电源要求，需设计出结构简单、功率可调整的电源结构。本实用新型针对这个问题，设计了这一大功率全水冷同步整流结构。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题，即本实用新型的目的是公开一种大功率全水冷同步整流结构。

本实用新型为解决上述问题，所采用的技术方案如下：

所述大功率全水冷同步整流结构包括第一铜板、第二铜板、高频功率变压器和副边同步整流模块。

所述高频功率变压器由座体、基板、变压器磁芯、变压器原边绕组组成，其特征在于：所述座体具有内部空心结构，该座体为长方体导体材料，长方体一面中心位置具有环形凹槽，所述环形凹槽的中间部分作为座体中柱，该座体中柱为沿圆柱体中心纵向剖切剩余的一半，被剖切的部分一直延伸至长方体的底面，并在该底面形成所述座体窗口；所述变压器原边绕组由多股漆包线均匀环绕于变压器磁芯上，环形凹槽大小恰能放进所述绕有原边绕组的变压器磁芯；所述基板为一导电材料，基板的一面中心连接有基板中柱，该基板中柱为沿圆柱体中心纵向剖切剩余的一半，被剖切的部分一直延伸至基板的另一面，并在该另一面形成所述基板窗口，基板中柱与座体中柱的半径相等；基板上设有的基板中柱穿过环形变压器磁芯及座体中开有的座体窗口，座体中设有的座体中柱穿过环形变压器磁芯及基板上设有的基板窗口；基板中柱与座体中柱构成变压器副边的两个绕组，座体与基板电连接构成副边绕组的中间抽头。

所述副边同步整流模块包括漏极基板、第一源极连接板、第二源极连接板和功率MOS管组；第一铜板两端分别接至座体中柱和第二源极连接板，第二铜板两端分别接至基板中柱和第一源极连接板，第一、第二源极连接板通过用于控制功率MOS管驱动的PCB板与功率MOS管组的源极电连接，漏极基板与功率MOS管组的漏极相接作为电源正极；漏极基板、第一源极连接板、第二源极连接板内部均沿长度方向开设有两路内部连通的冷却水通道。

所述大功率全水冷同步整流结构特征在于，座体中柱与基板中柱的表面均包裹绝缘层，基板中柱与座体窗口之间、座体中柱与基板窗口之间没有电连接。

所述大功率全水冷同步整流结构特征在于，所述座体一侧面开设有与座体内的空心结构相通的进水孔，座体中柱沿圆柱体中心纵向开设有一路冷却水通道，冷却水通道与座体内部的空心结构相通，该冷却水通道的出水口位于座体中柱的顶面。

所述大功率全水冷同步整流结构特征在于，功率MOS管组总共分成四组，每组的功率MOS管数相等，且对称安放在漏极基板的两面。

所述大功率全水冷同步整流结构特征在于，功率MOS管封装为TO-247AC。

    所述大功率全水冷同步整流结构特征在于，冷却水依次从高频功率变压器、第一源极连接板、漏极基板、第二源极连接板循环流动。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点和技术效果：本实用新型的高频功率变压器采用整块导电材料构成变压器副边绕组，其导电面积比铜排或导线导电截面积大得多，并且这一结构可以提高变压器散热效果；副边同步整流模块采用2块导电材料作为功率MOS管的源极，1块导电材料作为功率MOS管组公共漏极，这一结构紧凑简单，实现大电流输出极为简单，既可以大大提高功率MOS管的散热，也为功率MOS管的数量调整和驱动控制提供方便。本实用新型的整体结构都加入了水冷方式，散热效果进一步提高，特别适合大功率场合，具有很高的可靠性。

附图说明

图1 是高频功率变压器结构示意图；

图2是图1中的座体结构示意图；

图3是图1中的基板结构示意图；

图4是图1中的带原边绕组的环形磁芯示意图；

图5是副边同步整流模块结构示意图；

图6是实施方式的大功率全水冷同步整流结构示意图；

图中：1. 座体，2.环形凹槽，3.座体中柱，4.座体窗口，5.基板，6.基板中柱，7.基板窗口，8.环形变压器磁芯，9.变压器原边绕组，10.出水口，11进水口，12.漏极基板，13.第一源极连接板，14.第二源极连接板，15.功率MOS管组，16.冷却水通道，17.第一铜板，18.第二铜板。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施，对本实用新型作进一步的详细叙述。

参考附图1、2、3、4，本实用新型变压器包括座体1、环形凹槽2、座体中柱3、座体窗口4、基板5、基板中柱6、基板窗口7、变压器磁芯8、原边绕组9、出水口10、进水口11。座体1具有内部空心结构，该座体为长方体导体材料，长方体一面中心位置具有环形凹槽2，所述环形凹槽的中间部分作为座体中柱3，该座体中柱为沿圆柱体中心纵向剖切剩余的一半，被剖切的部分一直延伸至长方体的底面，并在该底面形成所述座体窗口4；所述变压器原边绕组9由多股漆包线均匀环绕于变压器磁芯8上，环形凹槽大小恰能放进所述绕有原边绕组的变压器磁芯；所述基板5为一导电材料，基板的一面中心连接有基板中柱6，该基板中柱为沿圆柱体中心纵向剖切剩余的一半，被剖切的部分一直延伸至基板的另一面，并在该另一面形成所述基板窗口7，基板中柱6与座体中柱3的半径相等；基板上设有的基板中柱6穿过环形变压器磁芯8及座体中开有的座体窗口4，座体中设有的座体中柱3穿过环形变压器磁芯8及基板上设有的基板窗口7；基板中柱6与座体中柱3构成变压器副边的两个绕组，座体1与基板5电连接构成副边绕组的中间抽头。

所述高频变压器的座体由于导电面积大实现大电流输出极为简单，特别适合大电流场合。

所述座体中柱3与基板中柱6的表面均包裹绝缘层，基板中柱6与座体窗口4之间、座体中柱3与基板窗口7之间没有电连接。

所述座体1内部为空心结构，且座体一侧面开设有与该空心结构相通的进水孔11，座体中柱沿圆柱体中心纵向开设有一路冷却水通道，冷却水通道与座体内部的空心结构相通，该冷却水通道的出水口10位于座体中柱的顶面。

参考附图5和附图6，本实用新型的副边同步整流模块包含漏极基板12、第一源极连接板13、第二源极连接板14和功率MOS管组15。第一铜板17两端分别接至座体中柱3和第二源极连接板14 ，第二铜板18两端分别接至基板中柱6和第一源极连接板13，第一、第二源极连接板通过用于控制功率MOS管驱动的PCB板与功率MOS管组15的源极电连接，漏极基板12与功率MOS管组15的漏极相接作为电源正极；漏极基板12、第一源极连接板13、第二源极连接板14内部均沿长度方向开设有两路内部连通的冷却水通道16。

所述功率MOS管组15总共分成四组，分别是第一组整流管、第二组整流管、第三组整流管、第四组整流管，每组的功率MOS管数相等且对称安放在在漏极基板12的两面，每组的功率MOS管的漏极均与漏极基板电连接，第一组整流管和第二组整流管的源极分别通过两块用于控制功率MOS管驱动的PCB板与第一源极连接板13电连接，第三组整流管和第四组整流管的源极分别通过另外两块用于控制功率MOS管驱动的PCB板与第二源极连接板14电连接，根据输出电流等级分配功率MOS管。

    所述功率MOS管封装为TO-247AC。

所述大功率全水冷同步整流结构冷却水依次从高频功率变压器、第一源极连接板、漏极基板、第二源极连接板循环流动，散热效果大大提高，极易实现大电流输出，特别适用于大功率场合。

参考附图6，本实用新型大功率全水冷同步整流结构包含第一铜板17、第二铜板18、高频功率变压器（1~11）及副边同步整流模块（12~16）。高频功率变压器通过第一铜板17、第二铜板18与副边同步整流模块电连接。

所述大功率全水冷同步整流结构是一种模块化的一体设计，副边同步整流模块的漏极基板构成输出直流的正极，高频功率变压器座体和基板构成输出直流的负极，有利于实际运用的方便连接。该结构设计方式不仅在工业应用方面方便，而且有利于变压器和功率MOS管的散热、为功率MOS管驱动控制提供便利以及抗电磁干扰方面有很好的效果。

本实用新型的高频功率变压器分为不同功率等级，副边同步整流模块按输出电流的差异分为不同电流等级，根据厂商家要求的输出功率、输出电流选取不同功率等级的高频功率变压器及不同电流等级的同步整流模块组合成所需的高频工业电源。

   本领域技术人员可以在不违背本实用新型的原理和实质的前提下对本具体实施例做出各种修改或补充或者采用类似的方式替代，但是这些改动均落入本实用新型的保护范围。因此本实用新型技术范围不局限于上述实施例。

Claims (6)

1.一种大功率全水冷同步整流结构，包括第一铜板、第二铜板、高频功率变压器和副边同步整流模块；所述高频功率变压器由座体、基板、变压器磁芯、变压器原边绕组组成，其特征在于：所述座体具有内部空心结构，该座体为长方体导体材料，长方体一面中心位置具有环形凹槽，所述环形凹槽的中间部分作为座体中柱，该座体中柱为沿圆柱体中心纵向剖切剩余的一半，被剖切的部分一直延伸至长方体的底面，并在该底面形成所述座体窗口；所述变压器原边绕组由多股漆包线均匀环绕于变压器磁芯上，环形凹槽大小恰能放进所述绕有原边绕组的变压器磁芯；所述基板为一导电材料，基板的一面中心连接有基板中柱，该基板中柱为沿圆柱体中心纵向剖切剩余的一半，被剖切的部分一直延伸至基板的另一面，并在该另一面形成所述基板窗口，基板中柱与座体中柱的半径相等；基板上设有的基板中柱穿过环形变压器磁芯及座体中开有的座体窗口，座体中设有的座体中柱穿过环形变压器磁芯及基板上设有的基板窗口；基板中柱与座体中柱构成变压器副边的两个绕组，座体与基板电连接构成副边绕组的中间抽头；

所述副边同步整流模块包括漏极基板、第一源极连接板、第二源极连接板和功率MOS管组；第一铜板两端分别接至座体中柱和第二源极连接板，第二铜板两端分别接至基板中柱和第一源极连接板，第一、第二源极连接板通过用于控制功率MOS管驱动的PCB板与功率MOS管组的源极电连接，漏极基板与功率MOS管组的漏极相接作为电源正极；漏极基板、第一源极连接板、第二源极连接板内部均沿长度方向开设有两路内部连通的冷却水通道。

2.根据权利要求1所述的大功率全水冷同步整流结构，其特征在于，所述座体中柱与基板中柱的表面均包裹绝缘层，基板中柱与座体窗口之间、座体中柱与基板窗口之间没有电连接。

3.根据权利要求1所述的大功率全水冷同步整流结构，其特征在于，座体一侧面开设有与座体的空心结构相通的进水孔，座体中柱沿圆柱体中心纵向开设有一路冷却水通道，冷却水通道与座体内部的空心结构相通，该冷却水通道的出水口位于座体中柱的顶面。

4.根据权利要求1所述的大功率全水冷同步整流结构，其特征在于，所述功率MOS管组总共分成四组，每组的功率MOS管数相等，且对称安放在漏极基板的两面。

5.根据权利要求1所述的大功率全水冷同步整流结构，其特征在于，所述的功率MOS管封装为TO-247AC。

6.根据权利要求1所述的大功率全水冷同步整流结构，其特征在于，冷却水依次从高频功率变压器、第一源极连接板、漏极基板、第二源极连接板循环流动。