CN205647241U - 一种集成式开关电源模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电源技术领域，尤其涉及一种集成式开关电源模块，包括：箱体、输入整流单元、逆变单元、高频变压器、第一液态冷却导电母排、第二液态冷却导电母排、导电排、输出整流单元、控制电路板、电抗器以及传感器；所述第一液态冷却导电母排的宽面与所述第二液态冷却导电母排的宽面互相垂直地绝缘设置在所述箱体上；所述电抗器和所述传感器绝缘套接在所述第二液态冷却导电母排上；所述输入整流单元和所述逆变单元绝缘设置在所述第二液态冷却导电母排的一个宽面上；所述高频变压器与所述输出整流单元分别一一对应地绝缘设置在所述第一液态冷却导电母排的相对的两个宽面上。本实用新型热效果好、体积小、成本低。
Description
技术领域
本实用新型涉及电源技术领域，尤其涉及一种集成式开关电源模块。
背景技术
电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、工控设备、计算机和电脑、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热等领域。在如蓝宝石晶体生长、铜箔生产等应用场景下，一般需要电源提供稳定的电流输出。在这些应用中，对电源运行的稳定性、可靠性要求极高。为避免由于电源中器件的质量问题等因素而造成输出抖动、停机等现象，现有技术中通常采用多个高频开关电源模块并联来形成所需要的电源输出。这样，可以在某个或某几个高频开关电源模块电源不能正常运行时，整个电源的输出保持稳定。但是，现有技术中的率高频开关电源模块的结构复杂，因此存在体积大、散热效果差、成本高等不足之处。
实用新型内容
本实用新型的发明目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提供一种热效果好、体积小、成本低的集成式开关电源模块。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
一种集成式开关电源模块，包括：箱体、输入整流单元、逆变单元、高频变压器、第一液态冷却导电母排、第二液态冷却导电母排、导电排、输出整流单元、控制电路板、电抗器以及传感器；其中，所述高频变压器、导电排和输出整流单元分别为一个或多个；
所述第一液态冷却导电母排与所述第二液态冷却导电母排互相平行地绝缘设置在所述箱体上，且所述第一液态冷却导电母排的宽面与所述第二液态冷却导电母排的宽面互相垂直；所述电抗器和所述传感器绝缘套接在所述第二液态冷却导电母排上；所述输入整流单元和所述逆变单元绝缘设置在所述第二液态冷却导电母排的一个宽面上；所述高频变压器与所述输出整流单元分别一一对应地绝缘设置在所述第一液态冷却导电母排的相对的两个宽面上；
所述输入整流单元与所述逆变单元电气连接；所述高频变压器的输入端与所述逆变单元的输出端电气连接；所述高频变压器的输出端与所述输出整流单元的输入端电气连接；所述输出整流单元的输出端与所述第一液态冷却导电母排电气连接；所述高频变压器输出的中心抽头通过所述导电排与所述第二液态冷却导电母排电气连接。
优选地，上述高频变压器为导电外壳散热式变压器，其导电外壳作为高频变压器输出的中心抽头；所述高频变压器的导电外壳的侧面绝缘连接在所述第一液态冷却导电母排的一个宽面上。
优选地，上述输入整流单元包括抗电磁干扰电路板和一个或多个整流模块；所述输入整流单元通过所述一个或多个整流模块绝缘连接在所述第二液态冷却导电母排的一个宽面上。
优选地，上述逆变单元4可以包括逆变电路板和一个或多个IGBT；所述逆变单元通过所述一个或多个IGBT绝缘连接在所述第二液态冷却导电母排的一个宽面上。
优选地，上述输出整流单元包括同步整流板、吸收板和一个或多个整流器件；所述输出整流单元通过所述一个或多个整流器件电气连接在所述第二液态冷却导电母排的一个宽面上。
优选地，上述整流器件包括：电力场效应晶体管、快恢复二极管、以及肖特基二极管。
优选地，上述箱体内设置有绝缘板；所述第一液态冷却导电母排和所述第二液态冷却导电母排设置在所述绝缘板的一侧，所述控制电路板设置在所述绝缘板的另一侧。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
1、通过将电源模块中的主要发热元件，如高频变压器、输入整流单元、逆变单元和输出整流单元等均固定设置在第一或第二液态冷却导电母排上，而第一和第二液态冷却导电母排既是电源模块的导电输出极，又是整个电源模块的液态冷却剂容器，因此不仅能够节约输出导电排，而且能够高效地散热，提高了电源模块的散热效率；
2、通过将第一和第二液态冷却导电母排的宽面互相垂直设置，有效利用了电源模块的内部空间，减小了电源模块的体积；
3、当多个电源模块需要串联使用时，能够进一步地节约汇流导电排的使用，且便于液态冷却连接，从而降低了电源模块的成本。
附图说明
图1是本实用新型一实施例提供的集成式开关电源模块的立体结构示意图；
图2是图1所示集成式开关电源模块的俯视图；
图3是图1所示集成式开关电源模块的仰视图；
图4是本实用新型一实施例提供的集成式开关电源模块的电气原理图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明，以使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1、2和3所示，本实用新型一实施例提供的集成式开关电源模块，包括：箱体1、输入整流单元3、逆变单元4、高频变压器5、第一液态冷却导电母排2-1、第二液态冷却导电母排2-2、导电排5-1、输出整流单元6、控制电路板7、电抗器8以及传感器9；其中，高频变压器5、导电排5-1和输出整流单元6分别为一个或多个；
具体地，第一液态冷却导电母排2-1与第二液态冷却导电母排2-2互相平行地绝缘设置在箱体1上，且第一液态冷却导电母排2-1的宽面与第二液态冷却导电母排2-2的宽面互相垂直；电抗器8和传感器9绝缘套接在第二液态冷却导电母排2-2上；输入整流单元3和逆变单元4绝缘设置在第二液态冷却导电母排2-2的一个宽面上；高频变压器5与输出整流单元6分别一一对地应绝缘设置在第一液态冷却导电母排2-1的相对的两个宽面上；
优选地，输入整流单元3和逆变单元4设置第二液态冷却导电母排2-2上远离高频变压器5与输出整流单元6一侧的宽面上。
输入整流单元3与逆变单元4电气连接，高频变压器5的输入端与逆变单元4的输出端电气连接，高频变压器5的输出端与输出整流单元6的输入端电气连接(例如，通过导电排5-1经绝缘压接在第一液态冷却导电母排2-1的一个窄面上)，输出整流单元6的输出端与第一液态冷却导电母排2-1电气连接，高频变压器5输出的中心抽头通过导电排5-1与第二液态冷却导电母排2-2电气连接。
在优选的实施例中，上述集成式开关电源模块开还可以包括绝设置在第二液态冷却导电母排2-2上的饱和电感。
如图4所示，输入电压通过输入整流单元3输入集成式开关电源模块，经整流后输入至逆变单元4，经逆变后输入高频变压器5，经高频变压后输入到输出整流单元6，经整流后输出至集成式开关电源模块的输出端，即第一液态冷却导电母排2-1与第二液态冷却导电母排2-2的输出端。
具体地，导电排5-1可以包括诸如铜导电排、铝导电排、合金导电排等由良导体材料制成的导电排。进一步地，第一液态冷却导电母排2-1和第二液态冷却导电母排2-2可以分别包括液体冷却剂出入口2-3、以及容纳诸如液态水、液态氮、液态金属等液态冷却剂的腔体。
进一步地，高频变压器5可以为导电外壳散热式变压器，其导电外壳作为高频变压器5输出的中心抽头，导电外壳的侧面绝缘连接在第一液态冷却导电母排2-1的宽面上。例如，导电外壳的侧面与第一液态冷却导电母排2-1之间可以设置耐高温散热绝缘材料(例如，耐高温散热绝缘布、耐高温散热绝缘硅胶、耐高温散热绝缘图层等)后紧固连接。具体地，高频变压器5的导电外壳可以包括铝导电外壳、铜导电外壳、合金导电外壳等由导体材料制成的导电外壳。
其中，输入整流单元3可以包括抗电磁干扰(Electromagnetic Interference，EMI)电路板3-2和一个或多个整流模块3-1。具体地，输入整流单元3可以通过整流模块3-1绝缘连接在第二液态冷却导电母排2-2上，整流模块3-1与第二液态冷却导电母排2-2之间可以设置耐高温散热绝缘材料后紧固连接。
逆变单元4可以包括逆变电路板4-2和一个或多个绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)4-1。具体地，逆变单元4可以通过IGBT 4-1绝缘连接在第二液态冷却导电母排2-2上，IGBT 4-1与第二液态冷却导电母排2-2之间可以设置耐高温散热绝缘材料后紧固连接。
输出整流单元6可以包括同步整流板6-1、吸收板和一个或多个整流器件6-2(例如，电力场效应晶体管、快恢复二极管、肖特基二极管等)。具体地，输出整流单元6可以通过整流器件6-2电气连接在第二液态冷却导电母排2-2上。
进一步地，箱体1内还可以设置绝缘板10，第一液态冷却导电母排2-1与第二液态冷却导电母排2-2设置在绝缘板10的一侧，控制电路板7设置在绝缘板10的另一侧。因此，绝缘板10将箱体1分为前端控制区和后端整流逆变区，控制电路板7设置在前端控制区，用于控制逆变单元、输出整流单元；其他元件设置在后端整流逆变区。
在上述实施例中，通过将电源模块中的主要发热元件，如高频变压器5、输入整流单元3、逆变单元4和输出整流单元6等均固定设置在第一或第二液态冷却导电母排上，而第一和第二液态冷却导电母排既是电源模块的导电输出极，又是整个电源模块的液态冷却剂容器，因此不仅能够节约输出导电排，而且能够高效地散热，提高了电源模块的散热效率；并且，通过将第一和第二液态冷却导电母排的宽面互相垂直设置，有效利用了电源模块的内部空间，减小了电源模块的体积；同时，当多个电源模块需要串联使用时，能够进一步地节约汇流导电排的使用，且便于液态冷却连接，从而降低了电源模块的成本。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种集成式开关电源模块，其特征在于，所述电源模块包括：箱体、输入整流单元、逆变单元、高频变压器、第一液态冷却导电母排、第二液态冷却导电母排、导电排、输出整流单元、控制电路板、电抗器以及传感器；其中，所述高频变压器、导电排和输出整流单元分别为一个或多个；
所述第一液态冷却导电母排与所述第二液态冷却导电母排互相平行地绝缘设置在所述箱体上，且所述第一液态冷却导电母排的宽面与所述第二液态冷却导电母排的宽面互相垂直；所述电抗器和所述传感器绝缘套接在所述第二液态冷却导电母排上；所述输入整流单元和所述逆变单元绝缘设置在所述第二液态冷却导电母排的一个宽面上；所述高频变压器与所述输出整流单元分别一一对应地绝缘设置在所述第一液态冷却导电母排的相对的两个宽面上；
所述输入整流单元与所述逆变单元电气连接；所述高频变压器的输入端与所述逆变单元的输出端电气连接；所述高频变压器的输出端与所述输出整流单元的输入端电气连接；所述输出整流单元的输出端与所述第一液态冷却导电母排电气连接；所述高频变压器输出的中心抽头通过所述导电排与所述第二液态冷却导电母排电气连接。
2.如权利要求1所述的集成式开关电源模块，其特征在于，所述高频变压器为导电外壳散热式变压器，其导电外壳作为高频变压器输出的中心抽头；所述高频变压器的导电外壳的侧面绝缘连接在所述第一液态冷却导电母排的一个宽面上。
3.如权利要求1所述的集成式开关电源模块，其特征在于，所述输入整流单元包括抗电磁干扰电路板和一个或多个整流模块；所述输入整流单元通过所述一个或多个整流模块绝缘连接在所述第二液态冷却导电母排的一个宽面上。
4.如权利要求1所述的集成式开关电源模块，其特征在于，所述逆变单元可以包括逆变电路板和一个或多个IGBT；所述逆变单元通过所述一个或多个IGBT绝缘连接在所述第二液态冷却导电母排的一个宽面上。
5.如权利要求1所述的集成式开关电源模块，其特征在于，所述输出整流单元包括同步整流板、吸收板和一个或多个整流器件；所述输出整流单元通过所述一个或多个整流器件电气连接在所述第二液态冷却导电母排的一个宽面上。
6.如权利要求5所述的集成式开关电源模块，其特征在于，所述整流器件包括：电力场效应晶体管、快恢复二极管、以及肖特基二极管。
7.如权利要求1至6任一项所述的集成式开关电源模块，其特征在于，所述箱体内设置有绝缘板；所述第一液态冷却导电母排和所述第二液态冷却导电母排设置在所述绝缘板的一侧，所述控制电路板设置在所述绝缘板的另一侧。
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|---|---|---|---|---|
| CN109286327A (zh) * | 2018-09-28 | 2019-01-29 | 中车大连电力牵引研发中心有限公司 | 一种充电机模块 |
| CN109510477A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-03-22 | 佛山力昊电源技术有限公司 | 一种新型大功率同步整流高频开关电源单元模块 |
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