CN206117530U - 一种高频整流装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于高频开关电源技术领域，具体为一种高频整流装置，包括箱体，箱体上设有控制模块，其内腔设有散热板，散热板内设有与外部水冷系统连通的散热循环水路，散热板将箱体的内腔分隔成上下布置的高压区和低压区，高压区位于散热板的上侧，低压区位于散热板的下侧，高压区内设有EMI滤波模块、输入整流模块、输入滤波模块、逆变模块、逆变驱动模块和辅助电源；低压区内设有高频变压器、输出整流模块和输出滤波模块，逆变驱动模块设置在逆变模块上，本实用新型避免了散热板由于凝露现象产生的水滴滴到逆变模块上而引起高压区短路打火的情况，使高频整流装置使用更安全。

Description

一种高频整流装置

技术领域

本实用新型属于高频开关电源技术领域，具体为一种高频整流装置。

背景技术

随着社会的发展，科技的进步，高频开关电源广泛的应用在工业设备、电力系统、交通运输、军事装备等领域上，其作用是将交流市电转换成稳定的直流电，并将转换后的直流电供给负载。

通常，高频开关电源的工作环境温度较高，工作环境复杂，高频开关电源的散热性能十分重要，散热装置一般有风冷、金属导热、水冷这三种。其中，风冷散热的散热效果虽然明显，但由于高频开关电源的工作环境中可能存在腐蚀性气体，风冷散热时会将腐蚀性气体带入高频开关电源内，从而加快其内部电路的腐蚀，缩短其寿命；金属导热的散热效果虽好，但高频开关电源散热的热量较高，需要的金属导热片较多，占用的空间大，容易引起电路短路，影响高频开关电源的安全性能；水冷散热的散热效果好，散热效率高，但由于水路内外的温度差异较大，容易出现凝露的现象，导致逆变高压区短路打火，不安全。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种不易短路的高频整流装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种高频整流装置，包括箱体，所述箱体内设有控制模块，其内腔设有散热板，所述散热板内设有与外部水冷系统连接的散热循环水路，所述散热板将箱体的内腔分隔成上下布置的高压区和低压区，所述高压区位于散热板的上侧，所述低压区位于散热板的下侧，所述高压区内设有EMI滤波模块、输入整流模块、输入滤波模块、逆变模块、逆变驱动模块和辅助电源；所述低压区内设有高频变压器、输出整流模块和输出滤波模块；交流电源接入所述高压区，并依次通过所述EMI滤波模块、输入整流模块、输入滤波模块、逆变模块的处理后得到高压高频交流电，所述辅助电源向所述控制模块供电，所述控制模块通过所述逆变驱动模块控制所述逆变模块的导通与断开，以使直流电转换成交流电，该高压高频交流电传输到所述低压区，并依次通过所述高频变压器、输出整流模块和输出滤波模块处理后得到稳定的低压直流电。

与现有技术相比，本实用新型提供的一种高频整流装置在其箱体内设有横向设置的散热板，所述散热板将箱体内腔分隔成高压区和低压区，散热板内部设有与外部水冷系统连通的循环水路，其中，所述EMI滤波模块、输入整流模块、输入滤波模块、逆变模块、逆变驱动模块和辅助电源设置均设置在高压区内，所述高频变压器、输出整流模块和输出滤波模块均设置在低压区内，该种上下布置的方式，可避免散热板由于凝露现象产生的水滴滴到逆变模块上而引起高压区短路打火的情况，使高频整流装置使用更安全。

进一步的，所述逆变模块包括逆变线路板，以及安装在所述逆变线路板上的可控硅和逆变开关管，所述逆变线路板安装在所述散热板的上侧，所述逆变线路板分别与所述输入滤波模块、逆变驱动模块、高频变压器的原边电连接，所述逆变驱动模块设置在所述逆变模块上，合理地利用了箱体的空间，减少了箱体的体积，而且逆变驱动模块设置在逆变模块上的设置方式，可缩短逆变驱动模块和逆变模块的连接线的长度，从而减少线路的干扰，以及降低了线路之间相互接触而引起短路的风险，使高频整流装置更高效、更安全。

进一步的，所述逆变驱动模块包括安装在所述逆变线路板上侧的IGBT驱动板，所述IGBT驱动板通过导线与逆变线路板电连接，所述辅助电源向所述IGBT驱动板供电，所述IGBT驱动板与所述控制模块电连接，所述逆变驱动模块安装在逆变线路板上，从而缩短了连接两者的导线的距离，并减少了导线的干扰，以及降低了导线之间相互接触而引起短路的风险，IGBT驱动板的发热量少，热稳定形好，损耗低。

进一步的，所述输入滤波模块包括多个滤波电容，所述滤波电容与所述逆变线路板电连接，所述输入整流模块包括整流桥，所述EMI滤波模块的输出端与所述整流桥的输入端电连接，所述整流桥的输出端与输入滤波模块电连接，所述滤波电容设置在所述逆变线路板上并且位于所述IGBT驱动板相对的一侧，该设置方式，有效地利用箱体的内部空间，提高空间的利用率，减少箱体的体积。

进一步的，所述高频整流装置还包括设置在高压区位于所述箱体内腔前端的PFC校正模块，所述PFC校正模块连接所述整流桥与所述输入滤波模块，所述PFC校正模块可减少输送损耗。

进一步的，所述控制模块包括PWM控制器和控制所述PWM控制器的总控单片机，所述PWM控制器与所述IGBT驱动板连接，所述辅助电源向所述PWM控制器提供电能，所述PWM控制器的控制方式简单、灵活、精准。

进一步的，所述输出整流模块包括彼此并联的第一整流二极管组和第二整流二极管组，所述第一整流二极管组和第二整流二极管组分别由若干二极管并联而成，所述第一整流二极管组和所述第二整流二极管组分别与所述高频变压器的副边电连接，当输出整流模块中的某个二极管出现故障时，可只更换该二极管，而不需要将整个输出整流模块更换掉，有效地降低维修成本。

进一步的，所述输出滤波模块包括输出滤波电感和输出滤波板，所述输出滤波板上连接有多个滤波电容，所述输出滤波电感的输入端与所述高频变压器的副边电连接，其输出端与所述输出滤波板电连接，所述输出滤波板与所述输出整流模块电连接。

进一步的，所述高频整流装置还包括缺相保护模块、输出取样模块、温控模块和换向模块；所述缺相保护模块连接所述EMI滤波模块的输出端和所述PWM控制器；所述输出取样模块连接所述输出滤波模块的输出端和所述PWM控制器；所述温控模块连接所述逆变线路板和所述PWM控制器；所述换向模块包括换向驱动板和驱动开关管，所述换向驱动板与所述PWM控制器连接，所述驱动开关管连接所述PWM控制器与所述输出滤波模块的输出端，所述缺相保护模块、温控模块可使高频整流装置工作更安全，所述输出取样模块可使高频整流装置输出更精准，所述换向模块可周期性变换输出电压的极性，以适用于输入电压极性需周期性变换的负载，如电镀设备。

进一步的，所述箱体包括前端设有开口的壳体，以及盖设在所述开口处的前盖，所述壳体位于其开口处设有主控板，所述控制模块设置在所述主控板上；所述输入整流模块和EMI滤波模块相邻地设置在高压区靠近箱体内腔前盖的位置；所述逆变模块设置在所述EMI滤波模块和所述输入整流模块的后侧；所述输出整流模块设置在所述低压区靠近其中部的位置，所述高频变压器设置在低压区前端的左侧；所述输出滤波模块设置在与所述输出整流模块相邻的位置，并位于所述输出整流模块的右侧；所述换向模块位于所述输出滤波板的右侧。上述各模块安装位置的设置方式，结构紧凑，合理地利用箱体的空间，从而减少箱体的体积，便于安装拆卸、收纳存放和运输。

附图说明

图1为高频整流装置的立体图

图2为高压区和低压区的结构示意图

图3为高频整流装置的局部爆炸图

图4为高压区的俯视图

图5为低压区的仰视图

图6为高频整流装置的电路方框图

图7为高频整流装置的电路图

图8为逆变模块、高频变压器、输出整流模块、输出滤波模块的连接示意图

图9为高频变压器、输出整流模块、输出滤波模块的连接示意图

图10为散热板的结构示意图

具体实施方式

以下结合附图说明本实用新型的一种优选的具体实施方式。

参见图1至图7，一种高频整流装置，包括箱体1，所述箱体内设有控制模块2，其内腔设有散热板3，所述散热板3内设有与外部水冷系统连接的散热循环水路，所述散热板3横向设置地将箱体1的内腔分隔成上下布置的高压区1A和低压区1B，所述高压区1A位于散热板3的上侧，所述低压区1B位于散热板3的下侧，所述高压区1A内设有EMI滤波模块41、输入整流模块42、输入滤波模块43、逆变模块44、逆变驱动模块45和辅助电源10；所述低压区1B内设有高频变压器53、输出整流模块51和输出滤波模块52；交流电源接入至所述高压区1A，并依次通过所述EMI滤波模块41、输入整流模块42、输入滤波模块43、逆变模块44的处理后得到高压高频交流电，所述辅助电源10向所述控制模块2供电，所述控制模块2通过所述逆变驱动模块45控制所述逆变模块44的导通与断开，以使直流电转换成交流电，该高压高频交流电传输到所述低压区1B，并依次通过所述高频变压器53、输出整流模块51和输出滤波模块52处理后得到稳定的低压直流电。

与现有技术相比，本实用新型提供的一种高频整流装置在其箱体1内设有横向设置的散热板3，所述散热板3将箱体1内腔分隔成高压区1A和低压区1B，散热板3内部设有与外部水冷系统连通的循环水路，其中，所述EMI滤波模块41、输入整流模块42、输入滤波模块43、逆变模块44、逆变驱动模块45和辅助电源10设置均设置在高压区1A内，所述高频变压器53、输出整流模块51和输出滤波模块52均设置在低压区1B内，该种上下布置的方式，可避免散热板3由于凝露现象产生的水滴滴到逆变模块44上而引起高压区1A短路打火的情况，使高频整流装置使用更安全。

参见图3、图4、图6和图7，所述逆变模块44包括逆变线路板441、可控硅和逆变开关管443，所述逆变线路板441通过安装件442安装在所述散热板3的上侧，所述逆变线路板441分别与所述输入滤波模块43、逆变驱动模块45、高频变压器53的原边电连接。所述逆变驱动模块45设置在所述逆变模块44上，合理地利用了箱体1的空间，减少了箱体1的体积，而且逆变驱动模块45设置在逆变模块44上的设置方式，可缩短逆变驱动模块45和逆变模块44的连接线的长度，从而减少线路的干扰，以及降低了线路之间相互接触而引起短路的风险，使高频整流装置更高效、更安全。

参见图3和图7，所述安装件442设有四个，其分布于所述逆变线路板441的四个拐角，所述逆变线路板441与所述散热板3相互不接触，所述逆变开关管443设置在所述散热板3与逆变线路板441之间，所述可控硅与逆变开关管443以插片的方式安装在所述逆变线路板441上，所述逆变开关管443设置在所述逆变线路板441靠近散热板3的一侧，所述逆变模块44的输出端通过可饱和电感54与所述高频变压器53的原边电连接，所述可饱和电感54设置在所述低压区1B的边缘位置，所述逆变模块44设置在散热板3上，避免了散热板3上的凝露水滴到逆变模块44上引起短路的现象，另外，逆变模块44的电气元件布局紧凑，所述逆变开关管443、可控硅与逆变线路板441的连接方式简单方便。

参见图3、图4和图7，所述逆变驱动模块45包括安装在所述逆变线路板441上侧的IGBT驱动板451，所述IGBT驱动板451通过导线与逆变线路板441电连接，所述辅助电源10向所述IGBT驱动板451供电，所述IGBT驱动板451与所述控制模块2电连接，所述逆变驱动模块45安装在逆变线路板441上，从而缩短了连接两者的导线的距离，并减少了导线的干扰，以及降低了导线之间相互接触而引起短路的风险，另外，IGBT驱动板451的发热量少，热稳定形好，损耗低。

参见图3和图4，所述输入滤波模块43包括多个滤波电容431，所述滤波电容431与所述逆变线路板441电连接，所述输入整流模块42包括整流桥421，所述EMI滤波模块41的输出端与所述整流桥421的输入端电连接，所述整流桥421的输出端与输入滤波模块43电连接，所述滤波电容431设置在所述逆变线路板441上并且位于所述IGBT驱动板451相对的一侧，该设置方式，有效地利用箱体1的内部空间，提高空间的利用率，减少箱体1的体积。

参见图4和图7，所述高频整流装置还包括设置在所述高压区1A的PFC校正模块46，所述PFC校正模块46设置在所述箱体1内腔的前端，所述PFC校正模块46连接所述整流桥421的输出端与所述输入滤波模块431的输入端，所述PFC校正模块46可减少输送损耗。

参见图6和图7，所述控制模块2包括PWM控制器21和控制所述PWM控制器21的总控单片机22，所述PWM控制器21与所述IGBT驱动板451连接，所述辅助电源10向所述PWM控制器21提供电能，所述PWM控制器21的控制方式简单、灵活、精准。

参见图7，所述输出整流模块51包括彼此并联的第一整流二极管组511和第二整流二极管组512，所述第一整流二极管组511和第二整流二极管组512分别由若干二极管513并联而成。

参见图7至图9，所述高频变压器53的原边与所述逆变线路板441连接，其副边为一个设有中心抽头531的绕组，所述副边的端部抽头532分别与所述输出整流模块51连接，所述中心抽头531与所述输出滤波模块52连接。

所述第一整流二极管组511与所述端部抽头532中的一端连接，所述第二整流二极管组512与所述端部抽头532中的另一端连接，当输出整流模块51中的某个二极管513出现故障时，可只更换该二极管513，而不需要将整个输出整流模块51更换掉，有效地降低维修成本。

所述输出滤波模块52包括输出滤波电感522和输出滤波板521，所述输出滤波板521上连接有多个滤波电容，所述输出滤波电感522的输入端与所述高频变压器53的中心抽头531电连接，其输出端与所述输出滤波板521电连接，所述输出滤波板521与所述输出整流模块51电连接。

参见图6和图7，作为一种改进的方案，所述高频整流装置还包括缺相保护模块6、输出取样模块7、温控模块8和换向模块9.

所述缺相保护模块6连接所述EMI滤波模块41的输出端和所述PWM控制器21，所述缺相保护模块6防止电路缺相后还在运行，导致烧毁的情况。

所述输出取样模块7连接所述输出滤波模块52的输出端和所述PWM控制器21，所述输出采样模块7可有效地将输出的电压或输出的电流反馈给控制模块2，并通过控制模块2相应地对输出电压或输出电流进行调控。

所述温控模块8连接所述逆变线路板441和所述PWM控制器21；所述温控模块8防止电路出现过温现象时还在运行。

所述换向模块9包括换向驱动板91和驱动开关管92，所述换向驱动板91与所述PWM控制器21连接，所述驱动开关管92连接所述PWM控制器21与所述输出滤波模块52的输出端，所述换向模块9可周期性变换输出电压的极性，以适用于输入电压极性需周期性变换的负载，如电镀设备。

参见图1至图5，所述箱体1包括前端设有开口的壳体11，以及盖设在所述开口处的前盖12，所述壳体11位于其开口处设有主控板13，所述控制模块2设置在所述主控板13上；所述输入整流模块42和EMI滤波模块41相邻地设置在高压区1A靠近箱体1内腔前盖12的位置；所述逆变模块44设置在所述EMI滤波模块41和所述输入整流模块42的后侧；所述输出整流模块51设置在所述低压区1B靠近其中部的位置，所述高频变压器53设置在低压区1B前端的左侧；所述输出滤波模块52设置在与所述输出整流模块51相邻的位置，并位于所述输出整流模块51的右侧；所述换向模块9位于所述输出滤波板521的右侧。上述各模块安装位置的设置方式，结构紧凑，合理地利用箱体1的空间，从而减少箱体1的体积，便于安装拆卸、收纳存放和运输。

参见图1、图2、图4和图5，作为一种改进的方案，所述壳体11包括左侧板111、右侧板112、后侧板113、顶盖114和底盖，所述左侧板111、右侧板112和后侧板113围绕所述底盖上端的边缘设置，所述前盖12设置在所述左侧板111和右侧板112的前端，所述顶盖114盖设在所述左侧板111、右侧板112、后侧板113和前盖12的上端，所述后侧板113上设有输入端口14和金属片15，所述金属片15设置在所述输入端口14的下方，所述输入端口14连接所述交流电源与所述EMI滤波模块41,所述金属片15连接负载与所述换向模块9。

作为一种改进的方案，所述壳体内腔的前端上部设有风扇，所述顶盖位于所述风扇的位置处设有通风孔。所述壳体的设置方式结构简单，便于电气元件的安装和维修，所述风扇使散热效果更好。

作为一种改进的方案，为了使散热效果更好，所述散热板3为金属材质，例如铝或铝合金。

参见图1和图2，作为一种改进的方案，为了使高频整流装置使用更方便、更安全，所述前盖12上设有与所述控制模块2连接的指示灯121，所述指示灯121可区分高频整流装置的状态，如是否连接电源、启动状态、通信状态、故障状态、过流状态、过压状态、过温状态、缺相状态等。

作为一种改进的方案，为了使高频整流装置使用方便，所述壳体相对的两侧设有导轨，所述导轨用于高频整流装置与柜体配合时的活动，以便其维护。

参见图1，作为一种改进的方案，为了使高频整流装置运输方便，所述左侧板111和右侧板112的前端分别设有向外折弯的凸缘116，所述凸缘116的前端面设有吊环117，所述左侧板111和右侧板112的外侧分别设有扣手118。

参见图3和图9，作为一种改进的方案，所述散热板3的侧部设有进液端口31和出液端口32，其内部设有迂回曲折或螺旋布置并且连接所述进液端口31和所述出液端口32的散热管道33，所述进液端口31和出液端口32分别与外部水冷系统连接。

所述散热管道33包括至少两个顺流段331和至少一个连接相邻两个所述顺流段331的拐弯段332。所述散热板3和水冷管道的设置方式结构紧凑，散热板3的设置方式结构简单，散热效果明显。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (10)

1.一种高频整流装置，其特征在于：包括箱体，所述箱体内设有控制模块，其内腔设有散热板，所述散热板内设有与外部水冷系统连接的散热循环水路，所述散热板将箱体的内腔分隔成上下布置的高压区和低压区，所述高压区位于散热板的上侧，所述低压区位于散热板的下侧，所述高压区内设有EMI滤波模块、输入整流模块、输入滤波模块、逆变模块、逆变驱动模块和辅助电源；所述低压区内设有高频变压器、输出整流模块和输出滤波模块；交流电源接入所述高压区，并依次通过所述EMI滤波模块、输入整流模块、输入滤波模块、逆变模块的处理后得到高压高频交流电，所述辅助电源向所述控制模块供电，所述控制模块通过所述逆变驱动模块控制所述逆变模块的导通与断开，以使直流电转换成交流电，该高压高频交流电传输到所述低压区，并依次通过所述高频变压器、输出整流模块和输出滤波模块处理后得到稳定的低压直流电。

2.根据权利要求1所述的一种高频整流装置，其特征在于：所述逆变模块包括逆变线路板，以及安装在所述逆变线路板上的可控硅和逆变开关管，所述逆变线路板安装在所述散热板的上侧，所述逆变线路板分别与所述输入滤波模块、逆变驱动模块、高频变压器的原边电连接。

3.根据权利要求2所述的一种高频整流装置，其特征在于：所述逆变驱动模块包括安装在所述逆变线路板上侧的IGBT驱动板，所述IGBT驱动板通过导线与逆变线路板电连接，所述辅助电源向所述IGBT驱动板供电，所述IGBT驱动板与所述控制模块电连接。

4.根据权利要求2所述的一种高频整流装置，其特征在于：所述输入滤波模块包括多个设置在所述逆变线路板上的滤波电容，所述滤波电容与所述逆变线路板电连接，所述输入整流模块包括整流桥，所述EMI滤波模块的输出端与所述整流桥的输入端电连接，所述整流桥的输出端与输入滤波模块电连接。

5.根据权利要求4所述的一种高频整流装置，其特征在于：还包括设置在高压区位于所述箱体内腔前端的PFC校正模块，所述PFC校正模块连接所述整流桥与所述输入滤波模块。

6.根据权利要求3所述的一种高频整流装置，其特征在于：所述控制模块包括PWM控制器和控制所述PWM控制器的总控单片机，所述PWM控制器与所述IGBT驱动板连接，所述辅助电源向所述PWM控制器提供电能。

7.根据权利要求6所述的一种高频整流装置，其特征在于：所述输出整流模块包括彼此并联的第一整流二极管组和第二整流二极管组，所述第一整流二极管组和第二整流二极管组分别由若干二极管并联而成，所述第一整流二极管组和所述第二整流二极管组分别与所述高频变压器的副边电连接。

8.根据权利要求7所述的一种高频整流装置，其特征在于：所述输出滤波模块包括输出滤波电感和输出滤波板，所述输出滤波板上连接有多个滤波电容，所述输出滤波电感的输入端与所述高频变压器的副边电连接，其输出端与所述输出滤波板电连接，所述输出滤波板与所述输出整流模块电连接。

9.根据权利要求6所述的一种高频整流装置，其特征在于：还包括缺相保护模块、输出取样模块、温控模块和换向模块；

所述缺相保护模块连接所述EMI滤波模块的输出端和所述PWM控制器；

所述输出取样模块连接所述输出滤波模块的输出端和所述PWM控制器；

所述温控模块连接所述逆变线路板和所述PWM控制器；

所述换向模块包括换向驱动板和驱动开关管，所述换向驱动板与所述PWM控制器连接，所述驱动开关管连接所述PWM控制器与所述输出滤波模块的输出端。

10.根据权利要求9所述的一种高频整流装置，其特征在于：所述箱体包括前端设有开口的壳体，以及盖设在所述开口处的前盖，所述壳体位于其开口处设有主控板，所述控制模块设置在所述主控板上；所述输入整流模块和EMI滤波模块相邻地设置在高压区靠近箱体内腔前盖的位置；所述逆变模块设置在所述EMI滤波模块和所述输入整流模块的后侧；所述输出整流模块设置在所述低压区靠近其中部的位置，所述高频变压器设置在低压区前端的左侧；所述输出滤波模块设置在与所述输出整流模块相邻的位置，并位于所述输出整流模块的右侧；所述换向模块位于所述输出滤波板的右侧。