CN210008110U

CN210008110U - 一种电源模块的高绝缘散热结构

Info

Publication number: CN210008110U
Application number: CN201821569656.5U
Authority: CN
Inventors: 黄贵松
Original assignee: Shanghai Jun Power Electronic Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Jun Power Electronic Technology Co Ltd
Priority date: 2018-09-26
Filing date: 2018-09-26
Publication date: 2020-01-31
Anticipated expiration: 2028-09-26

Abstract

本实用新型公开了一种电源模块的高绝缘散热结构，包括散热底板、绝缘内衬壳、导热绝缘片、PCB板和外壳；所述散热底板上设有散热凸台和承载平台；所述绝缘内衬壳的横截面呈L形，且所述绝缘内衬壳通过粘接胶固定在所述承载平台上；所述导热绝缘片贴附于所述散热底板上，并覆盖住所述绝缘内衬壳；所述PCB板放置于所述导热绝缘片上，并由所述外壳盖住固定在所述散热底板上。本方案能够在满足散热要求的同时，还能够很好的处理PCB边缘元器件与底板之间的绝缘问题，增大了数倍的爬电距离，此外还具有组装工艺简单、结构可靠牢固的特点。

Description

一种电源模块的高绝缘散热结构

技术领域

本实用新型涉及电源变换器散热结构设计技术领域，特别涉及一种电源模块的高绝缘散热结构。

背景技术

针对不同的应用背景，电源模块在设计时通常被要求满足一定的安规要求，特别是其中包括绝缘要求。对于带有散热底板(通常被称作底板Baseplate)的开关电源模块来说，绝缘要求包括：输入端子(Input Terminal)与输出端子(Output Terminal)之间的隔离电压(Isolation Voltage)、输入端子与底板之间的隔离电压以及输出端子与底板之间的隔离电压。

实现上述绝缘要求的方案主要有两种：一种是设计足够大的安全距离，另一种是在隔离区域添加绝缘介质。输入端子与输出端子之间的绝缘要求通常在PCB(PrintedCircuit Board)上设计足够的安全距离来实现；但是输入端子、输出端子与底板之间的绝缘要求则一般需要综合考虑两种方案来实现。特别是PCB边缘的元器件与底板之间的绝缘，一直是绝缘设计中的一个难点所在。

随着开关电源变换器的功率密度越来越高，电源的散热要求也越来越高，这意味着需要将热源和底板之间的热阻尽可能降低，热源通常为 MosFET、磁芯和线圈等。在已经采用了高导热系数的介质填充、同时散热面积无法增加的情况下，一般只能依靠降低热源与底板之间的距离来进一步降低热阻。这与绝缘要求是矛盾的，这种情况下，绝缘设计也要面临更大的挑战。

实用新型内容

本实用新型的目的是：提供一种电源模块的高绝缘散热结构，其能够在满足散热要求的同时，还能够很好的处理PCB边缘元器件与底板之间的绝缘问题，增大了数倍的爬电距离，此外还具有组装工艺简单、结构可靠牢固的特点。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种电源模块的高绝缘散热结构，包括散热底板、绝缘内衬壳、导热绝缘片、PCB板和外壳；所述散热底板上设有散热凸台和承载平台；所述绝缘内衬壳的横截面呈L形，且所述绝缘内衬壳通过粘接胶固定在所述承载平台上；所述导热绝缘片贴附于所述散热底板上，并覆盖住所述绝缘内衬壳；所述PCB板放置于所述导热绝缘片上，并由所述外壳盖住固定在所述散热底板上。

进一步，所述散热凸台上设有一用于紧固所述导热绝缘片的紧固螺孔；所述PCB板通过一与该紧固螺孔相匹配的塑料螺丝被固定于所述散热凸台上，并压紧所述导热绝缘片。

进一步，所述散热底板的四角分别设有一PCB板安装凸台，且所述 PCB板安装凸台内设有散热底板安装孔。

进一步，所述承载平台上设有绝缘内衬壳定位面和外壳定位面，所述绝缘内衬壳和所述外壳用粘接胶分别固定于所述绝缘内衬壳定位面和所述外壳定位面上。

进一步，所述绝缘内衬壳定位面和外壳定位面可设计为台阶或凹槽。

进一步，所述外壳和PCB板上设有相互对应的灌胶孔，可以用于灌胶作业，以满足散热需求。

进一步，所述散热底板采用金属材料制成。

本实用新型的有益效果是：本方案很好地处理了PCB边缘元器件与底板之间的绝缘问题，在满足散热要求的同时，还能够很好的处理PCB 边缘元器件与底板之间的绝缘问题，此外，增大了数倍的爬电距离，同时具有组装工艺简单、可靠牢固的特点。

附图说明

图1是本实用新型的爆炸结构示意图。

图2是散热底板的结构示意图。

图3是绝缘内衬壳的结构示意图。

图4是导热绝缘片的结构示意图。

图5是组装后的绝缘底壳示意图。

图6是PCB板的一种实例结构示意图。

图7是外壳的一种实例结构示意图。

图8是本实用新型组装后的外部结构示意图。

图中：1-散热底板、2-绝缘内衬壳、3-导热绝缘片、4-PCB板、5- 外壳；11-散热凸台、12-承载平台、13-PCB板安装凸台；21-空槽、31- 塑料螺丝、41-PCB板紧固螺孔、42-PCB板灌胶孔、43-PCB板安装孔、 44-PCB边缘元器件、45-磁芯和线圈热源、46-MosFET热源、51-安装螺丝、52-外壳安装孔、53-外壳灌胶孔；111-凸台紧固螺孔、121-绝缘内衬壳定位面、122-外壳定位面、131-散热底板安装孔。

具体实施方式

以下结合附图。对本实用新型做进一步说明。

本实用新型的一种具体实施例的爆炸结构如图1所示，包括散热底板1、绝缘内衬壳2、导热绝缘片3、PCB板4和外壳5。另外，图1中还显示了安装螺丝51和塑料螺丝31。

具体的讲，散热底板1的结构如图2所示，在散热底板1采用金属材料制成，且在其表面设有两个散热凸台11，散热凸台11上覆盖有一层导热绝缘片3，然后与PCB板4接触，从而有助于PCB板上的热源进行散热。在其中一个散热凸台11上设有凸台紧固螺孔111，在PCB板4 上设有与该凸台紧固螺孔111相匹配的PCB板紧固螺孔(如图6)；当PCB 板组装时，可通过一个塑料螺丝31将PCB板与散热凸台11紧固在一起，同时，PCB板4会紧紧压住导热绝缘片3，以达到最佳导热效果，并能够显著降低热阻。

在散热底板1的四角分别设有PCB板安装凸台13，且在PCB板安装凸台13内设有PCB板安装孔，PCB板4通过螺丝将四角固定在散热底板 1上。

散热凸台11、PCB安装凸台13和PCB板上的元器件之间的绝缘靠设置足够大的安全距离来实现。

散热凸台11的周围是承载平台12；在承载平台12的周边设有绝缘内衬壳定位面121和外壳定位面122；该两个定位面分别用于放置绝缘内衬壳2和外壳5；且该定位面可以设计成台阶或凹槽，在安装放置之前，需在两个定位面上都涂上固定胶，用于固定。

绝缘内衬壳2的具体结构如图3所示，该绝缘内衬壳2的横截面呈 L形，既能保证绝缘又可以节省空间，放置于散热底板1的绝缘内衬壳定位面121处，并通过胶与底板固定，具备防呆设计。该绝缘内衬壳2 的主要功能是保证PCB板下边缘的器件与底板之间的绝缘。该内衬壳原则上可以选用任何绝缘材料，出于实用的考虑，一般使用耐温-40～100℃以上的塑料，如耐高温的ABS、PC、PPS、PEAK等材质，工艺可以是机加工、开模或者3D打印等。

导热绝缘片3的具体结构如图4所示，该图中显示的仅是贴附于承载平台12上的部分，贴附于散热凸台11的部分可参加图1。

该导热绝缘片3可自带背胶，可粘附于散热底板1的表面，且可覆盖到绝缘内衬壳2，以保证底面完全绝缘。散热底板1、绝缘内衬壳2 和导热绝缘片3组装后的结构如图5。

通过这种结构，可以将PCB边缘元器件的爬电距离增大若干倍，满足现有的绝缘等级要求。特别是绝缘内衬壳的高度可以根据绝缘要求进行增减，最高可到PCB板的下表面，大大提高了设计灵活性。绝缘内衬壳的厚度可以做到1mm以内，占用极小的体积和重量，非常适用于高功率密度的电源产品。同时，导热绝缘片与绝缘内衬壳重叠，使得金属散热面完全被贴附，既有散热作用又保证了绝缘。

图6为PCB板的一种实例结构示意图，其中包括PCB边缘元器件44 的布局结构、磁芯和线圈热源45布局结构和MosFET热源46的布局结构。

对于MosFET热源46，通过打孔的方式将热量导出到散热凸台11上；使用塑料螺丝31将散热凸台11和PCB板4固定在一起，同时压紧导热绝缘片。

对于磁芯和线圈热源45，既通过磁芯下表面和导热绝缘片接触来将热量导出到散热底板1，又通过PCB板将线圈热量散布开，还可以通过灌胶进一步将热量导出。PCB板上设有PCB灌胶孔42，可以进行灌胶作业，以满足散热需求。四个角的PCB板安装孔43用于将PCB板和散热金属板1固定在一起。

当将PCB板组装到图5的结构内之后，PCB的边缘元器件将完全被绝缘内衬壳2包裹，绝缘要求和散热要求同时满足。而组装过程也很简单，仅仅是靠螺丝就可以快速完成组装。大多数情况下，不需要灌胶就能满足散热要求，此时拆卸也很方便，这是本方案的一大优势。

图7是外壳的一种实例结构示意图，在外壳5上设有外壳安装孔52 和外壳灌胶孔53；其中外壳安装孔52与散热底板安装孔131对齐，通过安装螺丝51固定。外壳灌胶孔53与PCB灌胶孔42对齐。此外，外壳5通过粘接胶于外壳定位面122上，最终组装完成后如图8所示。

以上显示和描述了本方案的基本原理和主要特征和本方案的优点。本行业的技术人员应该了解，本方案不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本方案的原理，在不脱离本方案精神和范围的前提下，本方案还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本方案范围内。本方案要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种电源模块的高绝缘散热结构，其特征在于，包括散热底板、绝缘内衬壳、导热绝缘片、PCB板和外壳；所述散热底板上设有散热凸台和承载平台；所述绝缘内衬壳的横截面呈L形，且所述绝缘内衬壳通过粘接胶固定在所述承载平台上；所述导热绝缘片贴附于所述散热底板上，并覆盖住所述绝缘内衬壳；所述PCB板放置于所述导热绝缘片上，并由所述外壳盖住固定在所述散热底板上。

2.如权利要求1所述的一种电源模块的高绝缘散热结构，其特征在于，所述散热凸台上设有一用于紧固所述导热绝缘片的紧固螺孔；所述PCB板通过一与该紧固螺孔相匹配的塑料螺丝被固定于所述散热凸台上，并压紧所述导热绝缘片。

3.如权利要求1所述的一种电源模块的高绝缘散热结构，其特征在于，所述散热底板的四角分别设有一PCB板安装凸台，且所述PCB板安装凸台内设有散热底板安装孔。

4.如权利要求1所述的一种电源模块的高绝缘散热结构，其特征在于，所述承载平台上设有绝缘内衬壳定位面和外壳定位面，所述绝缘内衬壳和所述外壳用粘接胶分别固定于所述绝缘内衬壳定位面和所述外壳定位面上。

5.如权利要求4所述的一种电源模块的高绝缘散热结构，其特征在于，所述绝缘内衬壳定位面和外壳定位面可设计为台阶或凹槽。

6.如权利要求1所述的一种电源模块的高绝缘散热结构，其特征在于，所述外壳和PCB板上设有相互对应的灌胶孔。

7.如权利要求1所述的一种电源模块的高绝缘散热结构，其特征在于，所述散热底板采用金属材料制成。