CN209594178U - 一种开关管散热结构及车载电源 - Google Patents

Abstract

为克服现有高电压开关管的散热绝缘处理存在高低压安全距离小、散热效果不足的问题，本实用新型提供了一种开关管散热结构，包括散热器、开关管、金属压片、弹性压条，所述开关管位于所述金属压片和所述散热器之间，所述开关管的一侧表面与所述散热器热传导，所述开关管的另一侧表面与所述金属压片热传导，所述弹性压条连接所述金属压片，所述弹性压条用于提供所述金属压片将所述开关管压合至所述散热器上的预紧力。本实用新型还公开了包括上述开关管散热结构的车载电源。本实用新型提供的开关管散热结构实现所述开关管的双面散热，能够有效提高开关管的散热效率，保证所述开关管的连接稳定性，避免对开关管的损坏。

Description

一种开关管散热结构及车载电源

技术领域

本实用新型属于开关管散热技术领域，具体涉及一种开关管散热结构及车载电源。

背景技术

常见的高电压插件封装开关管有TO-220、TO-247、TO-264或者贴片开关管TO263，需要进行散热绝缘处理。目前行业常规的散热绝缘处理方法主要有以下几种。

方法一，通过螺钉穿过开关管本体，将开关管固定在散热器上进行散热，由于开关管背部有导电散热金属背板(且为非安全高电压)，需要在金属背板和散热器之间增加绝缘材料，保证高电压安全要求。该种方法的主要缺点在于螺钉需要穿过MOS本体和绝缘垫片，固定在散热器上，会导致高低压安全距离大幅度减小。电压越高的使用场合，安规风险越大。

方法二，通过螺钉和压条，将MOS管压紧在散热器上进行散热，同时也要增加绝缘材料，保证高电压安全要求。该种方法解决了由于螺钉穿过高低压带来的安全隐患，但是存在稳定性和一致性差问题，难以满足高电压开关管的散热要求。

方法三，针对贴片封装，使用铝基板贴片焊接，实现绝缘和导热需求，考虑到走线复杂程度和成本等诸多限制，该种方法一般只能使用在低压大电流场合。

实用新型内容

针对现有高电压开关管的散热绝缘处理存在高低压安全距离小、散热效果不足的问题，本实用新型提供了一种开关管散热结构及车载电源。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一方面，本实用新型实施例提供一种开关管散热结构，包括散热器、开关管、金属压片、弹性压条，所述开关管位于所述金属压片和所述散热器之间，所述开关管的一侧表面与所述散热器热传导，所述开关管的另一侧表面与所述金属压片热传导，所述弹性压条连接所述金属压片，所述弹性压条用于提供所述金属压片将所述开关管压合至所述散热器上的预紧力。

根据本实用新型提供的开关管散热结构，在开关管的两个表面分别设置有金属压片和散热器，实现所述开关管的双面散热，能够有效提高开关管的散热效率，在本开关管散热结构中，所述金属压片还起到了对开关管的固定作用，可通过所述弹性压条的连接作用，将金属压片压向所述散热器，进而将所述开关管夹持在所述金属压片和所述散热器之间，保证所述开关管的连接稳定性，所述弹性压条能够避免所述金属压片对所述开关管的压力过大，避免安装过程中压力过大对开关管的损坏。

可选的，所述金属压片和所述开关管之间涂覆有导热泥。

可选的，所述散热器包括导热平台和多个散热翅片，多个所述散热翅片间隔设置于所述导热平台上背离所述开关管的一侧。

可选的，所述开关管为贴片式开关管，所述开关管散热结构还包括有线路板，所述线路板位于所述散热器的表面，所述开关管贴附于所述线路板上背离所述散热器的表面，所述弹性压条的一端连接所述金属压片，所述弹性压条的另一端连接所述线路板。

可选的，所述弹性压条为弹性金属件、弹性绝缘垫片或热缩管。

可选的，所述开关管散热结构还包括有第一绝缘材料层，所述第一绝缘材料层位于所述散热器和所述线路板之间。

可选的，所述线路板与所述开关管接触的位置设置有多个用于散热的过孔，所述过孔的两端分别连通所述开关管和所述第一绝缘材料层。

可选的，所述开关管散热结构还包括有第二绝缘材料层，所述第二绝缘材料层位于所述弹性压条和所述线路板之间。

可选的，所述开关管为插件式开关管，所述开关管散热结构还包括有线路板和第一绝缘材料层，所述第一绝缘材料层位于所述散热器的表面，所述开关管直接贴附于所述散热器的表面，所述线路板上设置有引脚孔，所述开关管的引脚延伸出所述散热器并焊接于所述线路板的引脚孔中。

另一方面，本实用新型实施例还提供了一种车载电源，包括如上所述的开关管散热结构。

附图说明

图1是本实用新型一实施例提供的开关管散热结构的结构示意图；

图2是本实用新型另一实施例提供的开关管散热结构的结构示意图；

图3是本实用新型另一实施例提供的开关管散热结构的结构示意图。

说明书附图中的附图标记如下：

1、金属压片；2、弹性压条；3a、线路板；3b、线路板；4、导热泥；5a、开关管；5b、开关管；6a、第一绝缘材料层；6b、第一绝缘材料层；7、散热器； 71、导热平台；72、散热翅片；8、第二绝缘材料层。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参见图1所示，本实用新型一实施例公开了一种开关管散热结构，包括散热器7、开关管5a、金属压片1、弹性压条2，所述开关管5a位于所述金属压片 1和所述散热器7之间，所述开关管5a的一侧表面与所述散热器7热传导，所述开关管5a的另一侧表面与所述金属压片1热传导，所述弹性压条2连接所述金属压片1，所述弹性压条2用于提供所述金属压片1将所述开关管5a压合至所述散热器7上的预紧力。

所述开关管5a具体可为MOS管、IGBT等功率开关管。

根据本实用新型提供的开关管散热结构，在开关管5a的两个表面分别设置有金属压片1和散热器7，实现所述开关管5a的双面散热，能够有效提高开关管5a的散热效率，在本开关管散热结构中，所述金属压片1还起到了对开关管 5a的固定作用，可通过所述弹性压条2的连接作用，将金属压片1压向所述散热器7，进而将所述开关管5a夹持在所述金属压片1和所述散热器7之间，保证所述开关管5a的连接稳定性，所述弹性压条2能够避免所述金属压片1对所述开关管5a的压力过大，避免安装过程中压力过大对开关管5a的损坏。

如图1所示，在一实施例中，所述金属压片1和所述开关管5a之间涂覆有导热泥4。

所述导热泥4是以硅胶为基体，填充以多种陶瓷粉末制成的泥状导热剂，将导热泥4涂覆于所述金属压片1和所述开关管5a之间，可以有效填充所述金属压片1和所述开关管5a之间的间隙，从而提高所述金属压片1对所述开关管 5a的散热效率，另一方面，所述导热泥4为柔性物质，能够在所述金属压片1 和所述开关管5a之间形成一定的缓冲作用，避免所述金属压片1在对所述开关管5a的压合过程中对所述开关管5a产生损坏。

在一实施例中，所述散热器7包括导热平台71和多个散热翅片72，多个所述散热翅片72间隔设置于所述导热平台71上背离所述开关管5a的一侧。

所述导热平台71朝向所述开关管5a的一面为导热平面，通过所述导热平面将所述开关管5a产生的热量进行吸附，多个所述散热翅片72用于增加所述导热平台71与外部空气的接触散热面积。

如图1所示，在一实施例中，所述开关管5a为贴片式开关管，所述开关管散热结构还包括有线路板3a，所述线路板3a位于所述散热器7的表面，所述开关管5a贴附于所述线路板3a上背离所述散热器7的表面，所述开关管5a的引脚与所述线路板3a焊接，所述弹性压条2的一端连接所述金属压片1，所述弹性压条2的另一端连接所述线路板3a。

具体的，在不同的实施例中，所述线路板3a可选择PCB板、铝基板、覆铜陶瓷板等。

所述弹性压条2为弹性金属件、弹性绝缘垫片或热缩管。

所述弹性压条2与所述金属压片1的连接方式可为多种，具体的，可通过设置螺钉等连接件的方式进行连接，如所述弹性压条2为弹性金属件，则可通过焊接的方式进行连接。

所述弹性压条2与所述线路板3a的连接方式可为多种，具体的，可通过设置螺钉的方式依次穿过所述散热器7、所述线路板3a和所述金属压片1进行连接，如所述弹性压条2为弹性金属件，则可通过焊接的方式将所述弹性压条2 固定于所述线路板3a上。

如图1所示，在一实施例中，所述开关管散热结构还包括有第一绝缘材料层6a，所述第一绝缘材料层6a位于所述散热器7和所述线路板3a之间，所述第一绝缘材料层6a用于隔离所述散热器7与所述散热器7上的电子器件，满足高电压的安全要求。

所述第一绝缘材料层6a可采用现有各类绝缘材料，优选的，所述第一绝缘材料层6a为具有导热作用的绝缘涂层。

在一实施例中，所述线路板3a与所述开关管5a接触的位置设置有多个用于散热的过孔，所述过孔的两端分别连通所述开关管5a和所述第一绝缘材料层6a。

在所述开关管5a工作过程中，所述开关管5a产生的热量传导至所述线路板 3a，所述线路板3a通过多个所述过孔将热量导至所述第一绝缘材料层6a，再由所述散热器7与外部进行热量交换。

如图2所示，在本实用新型的另一实施例中提供了一种开关管散热结构，所述开关管散热结构包括上述的所有技术特征，在本实施例中，所述开关管散热结构还包括有第二绝缘材料层8，所述第二绝缘材料层8位于所述弹性压条2 和所述线路板3a之间。

所述第二绝缘材料层8用于增加所述弹性压条2和所述线路板3a之间的安规距离，从而提高所述金属压片1和所述线路板3a之间的绝缘性能，提高了所述开关管5a在高电压下的安全性。

所述第二绝缘材料层8可采用现有各类绝缘材料。

如图3所示，在本实用新型的另一实施例中提供了一种开关管散热结构，所述开关管散热结构包括上述大部分的技术特征，其不同之处在于：

所述开关管5b为插件式开关管，所述开关管散热结构还包括有线路板3b 和第一绝缘材料层6b，所述第一绝缘材料层6b位于所述散热器7的表面，所述开关管5b直接贴附于所述散热器7的表面，所述线路板3b上设置有引脚孔，所述开关管5b的引脚延伸出所述散热器7并焊接于所述线路板3b的引脚孔中。

所述弹性压条2的一端连接所述金属压片1，所述弹性压条2的另一端连接所述散热器7。

该种结构适用于插件式开关管的散热绝缘，且在本实施例中，所述开关管 5b直接与所述散热器7接触换热，能够避免所述线路板3b对所述散热器7导热效果的影响。

本实用新型的另一实施例还提供了一种车载电源，包括任一种如上所述的开关管散热结构。

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，凡在本实用新型的精神和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 (10)

1.一种开关管散热结构，其特征在于，包括散热器、开关管、金属压片、弹性压条，所述开关管位于所述金属压片和所述散热器之间，所述开关管的一侧表面与所述散热器热传导，所述开关管的另一侧表面与所述金属压片热传导，所述弹性压条连接所述金属压片，所述弹性压条用于提供所述金属压片将所述开关管压合至所述散热器上的预紧力。

2.根据权利要求1所述的开关管散热结构，其特征在于，所述金属压片和所述开关管之间涂覆有导热泥。

3.根据权利要求1所述的开关管散热结构，其特征在于，所述散热器包括导热平台和多个散热翅片，多个所述散热翅片间隔设置于所述导热平台上背离所述开关管的一侧。

4.根据权利要求1所述的开关管散热结构，其特征在于，所述开关管为贴片式开关管，所述开关管散热结构还包括有线路板，所述线路板位于所述散热器的表面，所述开关管贴附于所述线路板上背离所述散热器的表面，所述弹性压条的一端连接所述金属压片，所述弹性压条的另一端连接所述线路板。

5.根据权利要求1或4所述的开关管散热结构，其特征在于，所述弹性压条为弹性金属件、弹性绝缘垫片或热缩管。

6.根据权利要求4所述的开关管散热结构，其特征在于，所述开关管散热结构还包括有第一绝缘材料层，所述第一绝缘材料层位于所述散热器和所述线路板之间。

7.根据权利要求6所述的开关管散热结构，其特征在于，所述线路板与所述开关管接触的位置设置有多个用于散热的过孔，所述过孔的两端分别连通所述开关管和所述第一绝缘材料层。

8.根据权利要求6所述的开关管散热结构，其特征在于，所述开关管散热结构还包括有第二绝缘材料层，所述第二绝缘材料层位于所述弹性压条和所述线路板之间。

9.根据权利要求1所述的开关管散热结构，其特征在于，所述开关管为插件式开关管，所述开关管散热结构还包括有线路板和第一绝缘材料层，所述第一绝缘材料层位于所述散热器的表面，所述开关管直接贴附于所述散热器的表面，所述线路板上设置有引脚孔，所述开关管的引脚延伸出所述散热器并焊接于所述线路板的引脚孔中。

10.一种车载电源，其特征在于，包括如权利要求1～9中任意一项所述的开关管散热结构。