CN206370781U - 电源转换装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种电源转换装置，其功率流方向由输入侧流向输出侧，且包含：主电路板，包含彼此相对的第一侧边及第二侧边及彼此相对的第三侧边及第四侧边，第一侧边的位置为输入侧，第二侧边的位置为输出侧；输入电能转换模块，包含第一部分及第二部分，第一部分设置于主电路板上而邻近第一侧边及第三侧边，第二部分设置于主电路板上而邻近第一侧边及第四侧边，且第一部分及第二部分之间维持间距而形成气流通道；输出电能转换模块，设置于主电路板上而邻近第二侧边；滤波模块，设置于主电路板上而邻近第二侧边；以及控制模块，设置于主电路板上且位于第一部分及第三侧边之间。本公开的电源转换装置具有充分散热、提高功率密度及降低成本的技术效果。

Description

电源转换装置

技术领域

本公开关于一种电源转换装置，特别涉及一种具有气流通道以助各器件散热的电源转换装置。

背景技术

小型化及高功率密度逐渐成为服务器电源的趋势。于服务器领域中，电源转换系统通常由电源机架以及放置于电源机架中的电源转换装置构成，例如多个电源转换装置需安装于机架中，然后再以输出串联或并联的方式给电子装置供电。若欲保持原尺寸的电源机架宽度不变，为了增加电源转换系统的输出功率，则需以较小宽度的电源转换装置来架构。

然而，由于电源转换装置需要包含足够的功率传输面积来放置元器件和元器件间的电流路径，且该功率传输面积随输出电流的增大而增大，因此低压大电流的电源转换装置输出所需要的功率传输面积局限了电源转换装置的宽度的减少，从而给电源装置的小型化和高功率密度的提升带来困难。另外，由于电源转换装置宽度的减少，在宽度方向上元器件的设置更加集中，以上种种因素皆导致电源转换装置内的器件散热不易甚至过热，造成电源转换装置的工作效率降低而使成本增加。

因此，如何发展一种克服上述缺点的电源转换装置，实为目前迫切的需求。

实用新型内容

本公开的目的在于提供一种电源转换装置，俾解决现有的电源转换系统减小电源转换装置宽度进而使相同宽度的电源转换系统内可设置更多电源转换装置以输出较大功率，所导致的电源转换装置内器件散热不易甚至过热致使电源转换装置工作效率降低且成本增加等缺失，有别于现有的电源转换装置，本公开的电源转换装置的电能转换模块之间具有一间距以形成一气流通道以助各器件散热，且各器件设置位置皆可充分散热及节省空间，从而实现电源装换装置的小型化和高功率密度。

为达上述目的，本公开的一示例性实施例提供一种电源转换装置，电源转换装置的功率流方向由输入侧流向输出侧，电源转换装置包含：主电路板，包含彼此相对的第一侧边及第二侧边及位于第一侧边及第二侧之间且彼此相对的第三侧边及第四侧边，第一侧边的位置定义为输入侧，第二侧边的位置定义为输出侧；输入电能转换模块，包含由至少一功率开关所构成的第一部分及由至少一非功率开关所构成的第二部分，第一部分设置于主电路板上而邻近第一侧边及第三侧边，第二部分设置于主电路板上而邻近第一侧边及第四侧边，且第一部分及第二部分之间维持间距而形成气流通道；输出电能转换模块，设置于主电路板上而邻近第二侧边；滤波模块，与输出电能转换模块错开地设置于主电路板上而邻近第二侧边；以及控制模块，设置于主电路板上且位于第一部分及第三侧边之间。

附图说明

图1示出了本公开一示例性实施例的电源转换装置的结构示意图。

图2示出了图1中所示的电源转换装置的电路示意图。

图3示出了图1中所示的电源转换装置的立体示意图。

图4示出了本公开另一示例性实施例的电源转换装置的电路结构示意图。

图5示出了本公开再一示例性实施例的电源转换装置的电路结构示意图。

图6示出了本公开又一示例性实施例的电源转换装置的电路结构示意图。

附图标记说明

10：电源转换装置

11：主电路板

111：第一侧边

112：第二侧边

113：第三侧边

114：第四侧边

12：输入电能转换模块

121：第一部分

122：第二部分

13：输出电能转换模块

14：滤波模块

15：控制模块

151：控制组件

152：第一电路板

16：防反模块

17：辅助电源模块

171：第二电路板

172：辅助变压器

173：辅助电源组件

20：风扇

21：尖峰电流抑制模块

22：输入EMI滤波模块

23：输出端子

24：输出总线

D：间距

具体实施方式

体现本公开特征与优点的一些示例型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本公开能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本公开的范围，且其中的说明及附图在本质上当作说明之用，而非架构于限制本公开。

请参阅图1，其为本公开一示例性实施例的电源转换装置的结构示意图。如图1所示，电源转换装置10的功率流方向由一输入侧流向一输出侧，且包含一主电路板11、一输入电能转换模块12、一输出电能转换模块13、一滤波模块14及一控制模块15。

主电路板11包含彼此相对的一第一侧边111及一第二侧边112和位于第一侧边111与第二侧边112之间且彼此相对的一第三侧边113及一第四侧边114，第一侧边111的位置定义为输入侧，第二侧边112的位置定义为输出侧。

输入电能转换模块12包含第一部分121及第二部分122，第一部分121由至少一功率开关所构成，且设置于主电路板11上而邻近第一侧边111及第三侧边113，而第二部分122由至少一非功率开关所构成，且设置于主电路板11上而邻近第二侧边112及第四侧边114，其中第一部分121与第二部分122之间维持一间距D而形成一气流通道，且间距D至少需大于3mm。

输出电能转换模块13设置于主电路板11上而邻近第二侧边112。

滤波模块14与输出电能转换模块13错开地设置于主电路板11上而邻近第二侧边112。

控制模块15设置于主电路板11上且位于第一部分121及第三侧边113之间。

由上可知，本公开的电源转换装置10可通过输入电能转换模块12的第一部分121与第二部分122之间维持一间距D而形成一气流通道，进而使电源转换装置10中各个模块皆能通过气流通道充分散热，因此相较于前述现有的电源转换装置所具有的缺失，本公开的电源转换装置10可达到使电源转换装置10中各器件充分散热、维持电源转换装置10的工作效率、提升功率密度及降低成本的技术效果。

请再参阅图1，电源转换装置10还包含一防反模块16及一辅助电源模块17，防反模块16与输出电能转换模块13及滤波模块14错开地放置于主电路板11上而邻近第二侧边112，如图1所示，输出电能转换模块13邻近第二侧边112及第三侧边113，防反模块16邻近第二侧边112及第四侧边114，滤波模块14位于防反模块16与输出电能转换模块13之间而邻近第二侧边112，控制模块15部分位于输出电能转换模块13及第三侧边113之间，当然，输出电能转换模块13、滤波模块14及防反模块16的设置位置并不限于此，而辅助电源模块17设置于主电路板11上并位于第二部分122、滤波模块14及防反模块16之间。另外，电源转换装置10还包含风扇(未图示)，位于第一部分121、第二部分122及第一侧边111之间，用以产生气流于间距D的气流通道中。于某些实施例中，输出电能转换模块13与滤波模块14、输出电能转换模块13与辅助电源模块17沿宽度方向相隔一定距离，于其中形成气流通道，该气流通道与前述的间距D的气流通道贯穿，有利于电源转换装置的整体散热。

请参阅图2，其为图1中所示的电源转换装置的电路示意图，图2仅用于示意并说明图1所示的电源转换装置中各个模块的运作方式及连接关系，并不受限于图1所示的电源转换装置中各个模块的设置位置。如图2所示，输入电能转换模块12用以接收并转换一输入电压为一中间电压，其包含第一部分121及第二部分122，第一部分121由功率开关器件组成，而第二部分122包含输入电能转换模块12中除功率开关器件外的其他主电路器件，例如电感、电容、二极管等。输出电能转换模块13用以接收中间电压并转换为一输出电压。滤波模块14电连接于输出电能转换模块13的一输出端，用以接受输出电压并进行滤波，例如滤除输出电压中的非直流分量。防反模块16电连接于滤波模块14的一输出端，用以防止一逆向电流流入滤波模块14。控制模块15电连接于输入电能转换模块12及输出电能转换模块13，用以控制输入电能转换模块12及输出电能转换模块13的运作。辅助电源模块17电连接于输入电能转换模块12及控制模块15之间，用以为控制模块15供电。

请参阅图3，其为图1所示的电源转换装置的立体示意图。如图3所示，电源转换装置10还包含风扇20、尖峰电流抑制模块21、输入EMI滤波模块22、输出端子23及输出总线24。输入电能转换模块12与风扇20相邻，即第一部分121与第二部分122皆与风扇20相邻，因此，因由功率开关器件组成而发热量较大的第一部分121便可充分散热，且第一部分121与第二部分122之间的间距形成一气流通道，进而使相对于输入电能转换模块12距离风扇20较远的输出电能转换模块13能够充分散热，另外，输出总线24可以但不限于由导电材质所构成，例如铜，且为片状结构，输出总线24经由引脚(未图示)而垂直焊接于主电路板11上，并与输出端子23以例如铆接的方式连接，而输出总线24亦与防反模块16相邻设置，因此，功率传导方向依序为输出电能转换模块13、防反模块16、输出总线24及输出端子23，而于本案，由于利用输出总线24来使防反模块16与输出端子23之间相导接，故可最大程度缩短防反模块16与输出端子23之间的传导距离，从而减少损耗及提升工作效率，并且因输出总线24垂直设置于主电路板11上且为片状结构，故可减小输出总线24在整体布局中的宽度占用，进而提升功率密度，同时亦利于气流通道的流通。滤波模块14与输出电能转换模块13错开地设置于主电路板11。此外，如图3所示，控制模块15包含一控制组件151及一第一电路板152，控制组件151设置于第一电路板152上，而第一电路板152插设于主电路板11上。

请再参阅图3，辅助电源模块17包含第二电路板171、辅助变压器172以及辅助电源组件173，其中辅助电源组件173和辅助变压器172设置于第二电路板171上，第二电路板171插设于主电路板11上，且辅助变压器172采用平面变压器结构。由此辅助电源模块17为扁平结构，减少了辅助电源模块17在整体布局中的宽度占用，提高了功率密度。另一方面，辅助电源模块17置于主电路板11上，并位于第二部分122、滤波模块14及防反模块16之间，与气流通道方向一致，方便气流流过气流通道，利于散热。

于本公开的电源转换装置10中，输出电能转换模块13、滤波模块14、防反模块16及辅助电源模块17的设置位置并不限于图1所示的设置位置，以下将于其他实施例中说明不同的输出电能转换模块13、滤波模块14、防反模块16及辅助电源模块17的设置位置，须注意的是，于以下其他实施中，虽未示出如图3中的输出总线24的结构，但实际上皆可设置输出总线，且具有与前述相同的技术效果。

请参阅图4，其为本公开另一示例性实施例的电源转换装置的电路结构示意图。于此实施例中，输出电能转换模块13邻近第二侧边112及第三侧边113，滤波模块14邻近第二侧边112及第四侧边114，防反模块16位于滤波模块14与输出电能转换模块13之间而邻近第二侧边112，辅助电源模块17位于第二部分122、滤波模块14及防反模块16之间，控制模块15部分位于输出电能转换模块13及第三侧边113之间。

请参阅图5，其为本公开再一示例性实施例的电源转换装置的电路结构示意图。于此实施例中，防反模块16邻近第二侧边112及第三侧边113，输出电能转换模块13邻近第二侧边112及第四侧边114，滤波模块14位于防反模块16与输出电能转换模块13之间而邻近第二侧边112，辅助电源模块17位于第一部分121、滤波模块14及防反模块16之间，控制模块15部分位于防反模块16及第三侧边113之间。

请参阅图6，其为本公开又一示例性实施例的电源转换装置的电路结构示意图。于此实施例中，滤波模块14邻近第二侧边112及第三侧边113，输出电能转换模块13邻近第二侧边112及第四侧边114，防反模块16位于滤波模块14与输出电能转换模块13之间而邻近第二侧边112，辅助电源模块17位于第一部分121、滤波模块14及防反模块16之间，控制模块15部分位于滤波模块14及第三侧边113之间。

综上所述，本公开提供一种电源转换装置，其中电源转换装置可通过输入电能转换模块中由至少一功率开关所构成的第一部分与由至少一非功率开关所构成的第二部分之间维持一间距而形成一气流通道，进而使电源转换装置中各个模块皆能通过气流通道充分散热，且输出电能转换模块与输出端子相邻，能够减少电能损耗及输出电能转换模块的发热，故本公开的电源转换装置可达到使电源转换装置中各器件充分散热、节省空间、提高工作效率、提升功率密度及降低成本的技术效果。

须注意，上述仅是为说明本发明而提出的较佳实施例，本发明不限于所述的特定实施例，本发明的范围由如附权利要求决定。且本案得由熟习此技术的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附权利要求所欲保护者。

Claims (19)

1.一种电源转换装置，该电源转换装置的功率流方向是由一输入侧流向一输出侧，其特征在于该电源转换装置包含：

一主电路板，是包含彼此相对的一第一侧边及一第二侧边及位于该第一侧边及一第二侧之间且彼此相对的一第三侧边及一第四侧边，该第一侧边的位置是定义为该输入侧，该第二侧边的位置是定义为该输出侧；

一输入电能转换模块，是包含由至少一功率开关所构成的一第一部分及由至少一非功率开关所构成的一第二部分，该第一部分是设置于该主电路板上而邻近该第一侧边及该第三侧边，该第二部分是设置于该主电路板上而邻近该第一侧边及该第四侧边，且该第一部分及该第二部分的间是维持一间距而形成一气流通道；

一输出电能转换模块，是设置于该主电路板上而邻近该第二侧边；

一滤波模块，是与该输出电能转换模块错开地设置于该主电路板上而邻近该第二侧边；以及

一控制模块，是设置于该主电路板上且位于该第一部分及该第三侧边之间。

2.如权利要求1所述的电源转换装置，其特征在于该间距大于3mm。

3.如权利要求1所述的电源转换装置，其特征在于该输出电能转换模块是与该输入电能转换模块的一输出端电连接，该滤波模块是与该输出电能转换模块的一输出端电连接，该控制模块是与该输入电能转换模块及该输出电能转换模块电连接，以控制该输入电能转换模块及该输出电能转换模块的运作。

4.如权利要求1所述的电源转换装置，其特征在于该控制模块是包含至少一控制组件以及一第一电路板，该至少一控制组件是设置于该第一电路板上，该第一电路板是插设于该主电路板上。

5.如权利要求1所述的电源转换装置，其特征在于该电源转换装置还包含一防反模块，是与该输出电能转换模块及该滤波模块错开地设置于该主电路板上而邻近该第二侧边。

6.如权利要求5所述的电源转换装置，其特征在于该防反模块是电连接于该滤波模块的一输出端，用以防止一逆向电流流入该滤波模块。

7.如权利要求5所述的电源转换装置，其特征在于该输出电能转换模块是邻近于该第四侧边，该防反模块是邻近于该第三侧边，该滤波模块是位于该输出电能转换模块及该防反模块之间。

8.如权利要求7所述的电源转换装置，其特征在于该控制模块更部分位于该防反模块及该第三侧边之间。

9.如权利要求5所述的电源转换装置，其特征在于该输出电能转换模块是邻近于该第四侧边，该滤波模块是邻近于该第三侧边，该防反模块是位于该输出电能转换模块及该防反模块之间。

10.如权利要求9所述的电源转换装置，其特征在于该控制模块更部分位于该滤波模块及该第三侧边之间。

11.如权利要求7或9所述的电源转换装置，其特征在于该电源转换装置还包含一辅助电源模块，是与该输入电能转换模块电连接，且设置于该主电路板上并位于该第一部分、该滤波模块及该防反模块之间，其中该辅助电源模块包含一第二电路板、一辅助变压器以及一辅助电源组件，该辅助电源组件及该辅助变压器设置于该第二电路板上，而该第二电路板插设于该主电路板上。

12.如权利要求11所述的电源转换装置，其特征在于该辅助变压器为平面变压器。

13.如权利要求5所述的电源转换装置，其特征在于该防反模块是邻近于该第四侧边，该输出电能转换模块是邻近于该第三侧边，该滤波模块是位于该输出电能转换模块及该防反模块之间。

14.如权利要求13所述的电源转换装置，其特征在于该控制模块更部分位于该输出电能转换模块及该第三侧边之间。

15.如权利要求5所述的电源转换装置，其特征在于该滤波模块邻近于该第四侧边，该输出电能转换模块是邻近于该第三侧边，该防反模块是位于该输出电能转换模块及该防反模块之间。

16.如权利要求13或15所述的电源转换装置，其特征在于该电源转换装置还包含一辅助电源模块，是与该输入电能转换模块电连接，且设置于该主电路板上并位于该第二部分、该滤波模块及该防反模块之间，其中该辅助电源模块包含一第二电路板、一辅助变压器以及一辅助电源组件，该辅助电源组件及该辅助变压器设置于该第二电路板上，而该第二电路板插设于该主电路板上。

17.如权利要求16所述的电源转换装置，其特征在于该辅助变压器为平面变压器。

18.如权利要求7、9、13或15中任一所述的电源转换装置，其特征在于该电源转换装置还包含一输出端子及一输出总线，该输出总线是垂直设置于该主电路板上，且是与该输出端子连接，并与该防反模块相邻设置。

19.如权利要求1所述的电源转换装置，其特征在于该电源转换装置还包含一风扇，是设置于该主电路板上且位于该第一部分、该第二部分及该第一侧边之间，用以产生气流于该气流通道中。