CN210093788U - 高功率密度的不断电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种高功率密度的不断电系统，其包括一壳体、一散热风扇、一隔板与一电路板。壳体的高度为二个机架单位，并设有一前通风孔与一后通风孔而形成一散热风道。散热风扇配置于前通风孔。隔板配置于壳体中而将壳体的内部空间划分出第一空间与第二空间，且前通风孔与后通风孔皆位于第一空间中。电路板配置于第一空间中，且电路板沿着散热风道划分有一散热片布局区、一电感布局区、一EMI线路布局区与一其他线路布局区，且散热片布局区与电感布局区二者相邻且其中之一邻近散热风扇，而EMI线路布局区与其他线路布局区二者相邻且其中之一邻近后通风孔。

Description

高功率密度的不断电系统

技术领域

本实用新型涉及一种不断电系统，尤其涉及一种高功率密度的不断电系统。

背景技术

一般而言，在一个服务器机架(server rack)中通常会配置一个不断电系统(uninterruptible power system，UPS)，以在市电失效时提供备援电源给服务器机架中的各电子设备。然而，由于传统的不断电系统的尺寸较大，因而减少了服务器机架中摆放其他电子设备的空间。举例来说，若一个服务器机架的高度为四十二个机架单位(即42rackunits，简称42U)，而配置于此服务器机架中的不断电系统便占去了六个机架单位的高度(即6rack units，简称6U)，因而导致其他电子设备的空间只剩下三十六个机架单位(即36rack units，简称36U)的高度。因此，如何提供一个高度更小的不断电系统，便成了一个重要的课题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种高功率密度的不断电系统，其高度仅为二个机架单位(即2rack units，简称2U)。

为达成上述的目的，本实用新型实施例提供一种高功率密度的不断电系统。此高功率密度的不断电系统包括有一壳体、一散热风扇、一隔板与一电路板。所述壳体的高度为二个机架单位，且此壳体具有一前面板与一后面板。前面板设有一前通风孔，而后面板设有一后通风孔，且前通风孔与后通风孔为相对配置，据以形成一散热风道。所述散热风扇配置于前通风孔。所述隔板配置于壳体中而将壳体的内部空间划分出一第一空间与一第二空间。此隔板实质上平行于前述散热风道，且前通风孔与后通风孔皆位于第一空间中。所述电路板配置于第一空间中，此电路板配置有构成前述不断电系统的电路的多个组件，且此电路板沿着前述散热风道划分有一散热片布局区、一电感布局区、一EMI线路布局区与一其他线路布局区。散热片布局区与电感布局区二者相邻，且散热片布局区与电感布局区的其中之一邻近散热风扇。EMI线路布局区与其他线路布局区二者相邻，且EMI线路布局区与其他线路布局区的其中之一邻近后通风孔。

藉由上述的主要设计方式，本实用新型的高功率密度的不断电系统具有良好的散热效率，跨越了2U高度的不断电系统的设计瓶颈：散热问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1绘示依照本实用新型一实施例的高功率密度的不断电系统100的外观的其中一视角。

图2绘示依照本实用新型一实施例的高功率密度的不断电系统100的外观的另一视角。

图3为依照本实用新型一实施例的高功率密度的不断电系统100的内部配置的俯视图。

图4绘示依照本实用新型一实施例的高功率密度的不断电系统100的内部配置的另一视角。

图5绘示依照本实用新型一实施例的高功率密度的不断电系统100的内部配置的再另一视角。

图6用以说明电路板120的四个布局区。

图7绘示散热片122-1与功率开关组件122-2的配置关系。

图8绘示采扁平绕线124-11的扼流圈124-1。

图9为电路板120的立体图。

图10为电路板120的组装示意图。

图11绘示电池接线132的其中一种配置方式。

图12为壳体110的其中一种实现方式。

图13为依照本实用新型另一实施例的高功率密度的不断电系统的内部配置的俯视图。

具体实施方式

本实用新型的保护范围并不局限于本实用新型实施例或示意图中所使用特定语言描述，实施例中，可使用相同的组件编号。当组件被“连接到”或“耦合到”另一组件时，它可以直接连接到或耦合到其他组件，或者是介入其他组件。

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本实用新型作进一步地详细说明。

图1绘示依照本实用新型一实施例的高功率密度的不断电系统100的外观的其中一视角，图2绘示依照本实用新型一实施例的高功率密度的不断电系统100的外观的另一视角。请同时参照图1与图2，此高功率密度的不断电系统100包括有壳体110，而壳体110的高度为二个机架单位(即高度为2U)。壳体110具有前面板112-1与后面板114-1，且前面板112-1设有二个前通风孔(皆未标示)，而后面板114-1设有后通风孔114-2。

图3为依照本实用新型一实施例的高功率密度的不断电系统100的内部配置的俯视图，图4绘示依照本实用新型一实施例的高功率密度的不断电系统100的内部配置的另一视角，图5绘示依照本实用新型一实施例的高功率密度的不断电系统100的内部配置的再另一视角。请同时参照图3至图5，前述的二个前通风孔分别配置有散热风扇112-2与112-3，且前述的二个前通风孔与后通风孔114-2为相对配置，据以形成散热风道(如标示116所指箭头所示)。

高功率密度的不断电系统100还包括有隔板118。在此例中，此隔板118为一L型隔板。L型隔板的长边实质上平行于散热风道116，而L型隔板的短边则朝远离散热风道116的方向延伸。L型隔板配置于壳体110中而将壳体110的内部空间划分出一第一空间(未标示)与一第二空间(未标示)，且前述的二个前通风孔与后通风孔114-2皆位于第一空间中。此外，前述的散热风扇112-2与112-3皆用以将壳体110外部的空气吹入第一空间中。

高功率密度的不断电系统100还包括有电路板120以及多个电池(如标示130所示)。而如图3至图5所示，电路板120配置于第一空间中，而所述的多个电池130则配置于第二空间中。所述电路板120配置有构成不断电系统100的电路的多个组件(图中仅标示少部分组件)，且电路板120沿着散热风道116划分有一散热片布局区、一电感布局区、一EMI(electromagnetic interference)线路布局区与一其他线路布局区，以图6来说明之。

图6用以说明电路板120的四个布局区。请参照图6，在此例中，电路板120沿着散热风道116划分有散热片布局区122、电感布局区124、EMI线路布局区128与其他线路布局区126。如图6所示，在此例中，散热片布局区122邻近散热风扇112-2与112-3，电感布局区124邻近散热片布局区122，EMI线路布局区128邻近后通风孔114-2，而其他线路布局区126则位于电感布局区124与EMI线路布局区128之间。

请同时参照图4至图6，散热片布局区122配置至少一散热片(如标示122-1所示)，每一散热片122-1锁附至少一功率开关组件(如标示122-2所示)。每一功率开关组件122-2可采一绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)或一硅控整流器(silicon controlled rectifier，SCR)来实现。图7即绘示散热片122-1与功率开关组件122-2的配置关系。如图7所示，每一散热片122-1可锁附多个功率开关组件122-2。

请再同时参照图4至图6，由于这些功率开关组件122-2是不断电系统100中最主要的热源，因此散热片布局区122邻近散热风扇112-2与112-3，以提高散热片122-1的散热效率。此外，如图4至图6所示，散热片布局区122中的每一散热片122-1的长边实质上平行于散热风道116，以避免阻碍散热风道116中的冷却空气的流动。较佳地，这些散热片122-1的间距最好一致。

电感布局区124配置至少一扼流圈(Choke)，如标示124-1所示，且至少一扼流圈124-1采扁平绕线，以图8来说明之。图8即绘示采扁平绕线124-11的扼流圈124-1。由于这些扼流圈124-1是不断电系统100中第二大的热源，因此电感布局区124乃是紧邻散热片布局区122，以提高这些扼流圈124-1的散热效率。较佳地，这些扼流圈124-1的绕线方向最好平行于散热风道116，以避免阻碍散热风道116中的冷却空气的流动。此外，这些扼流圈124-1的间距也最好一致。另外，在此例中，较无散热问题的母线电容(bus capacitor)，如标示124-2所示，则可配置在电感布局区124中的散热风道116的二侧，以集中散热风道116的冷却空气，而不让冷却空气往散热风道116的二侧扩散。

EMI线路布局区128主要是配置不断电系统100的电路的输入EMI线路与输出EMI线路。由于输入EMI线路与输出EMI线路最没有散热问题，因此EMI线路布局区128乃是邻近后通风孔114-2。至于不断电系统100的电路中的其余部分，则主要配置在其他线路布局区126。由于这些部分的散热问题乃是介于扼流圈124-1与EMI线路这二者的散热问题之间，因此其他线路布局区126乃是位于电感布局区124与EMI线路布局区128之间。

此外，设计者可依照实际的设计需求而决定是否将前述其他线路的一部份配置在尺寸较小的至少一印刷电路板(printed circuit board，PCB)上，并将这些尺寸较小的印刷电路板以架高的方式或以立起来的方式配置于原来的大印刷电路板上，一如图9与图10所示。图9即为电路板120的立体图，图10为电路板120的组装示意图。

请再参照图6，尽管在前述例子中，散热片布局区122邻近散热风扇112-2与112-3，电感布局区124邻近散热片布局区122，EMI线路布局区128邻近后通风孔114-2，而其他线路布局区126则位于电感布局区124与EMI线路布局区128之间，然此并非用以限制本实用新型。举例来说，若将散热片布局区122与电感布局区124的位置对调，也可以达到相似的效果。同理，若将EMI线路布局区128与其他线路布局区126的位置对调，亦可达到相似的效果。换句话说，只要散热片布局区122与电感布局区124二者相邻，且散热片布局区122与电感布局区124的其中之一邻近散热风扇112-2与112-3，而EMI线路布局区128与其他线路布局区126二者相邻，且EMI线路布局区128与其他线路布局区126的其中之一邻近后通风孔114-2，便可达到相似的效果。藉由上述的主要设计方式，本实用新型的高功率密度的不断电系统具有良好的散热效率，跨越了2U高度的不断电系统的设计瓶颈：散热问题。

请再参照图6，如先前所述，高功率密度的不断电系统100还包括有多个电池130，这些电池130配置于第二空间中。此外，在此例中，这些电池130乃是串接成一电池串(battery string)，且这些电池130的电极(即正极与负极)皆朝向远离隔板118的长边的方向(如箭头602所指方向)，以便第二空间可以容纳更多的电池130。

此外，高功率密度的不断电系统100还包括有电池接线132，以图11来说明之。图11绘示电池接线132的其中一种配置方式。为方便说明，图11中仅绘示其中一个电池130。请参照图11，在第二空间中配置有电池承载板134，以承载该些电池130。在此例中，电池承载板134为塑料材质，并以吸塑加工方式来形成一容纳空间，此容纳空间位于电池承载板134与壳体110之间。此外，电池接线132的至少一线段乃是配置在第二空间中，且该线段配置在前述容纳空间中，以避免干扰该些电池130的配置。

而如图11所示，电池接线132具有二条导线，且电池接线132的其中一端电性耦接电路板120，而电池接线132的另一端则配置有快接端子136，以连接电池串的另一快接端子138。因此，电池接线132的其中一导线电性耦接该些电池130中的一第一电池130的正极，而电池接线132中的另一导线则电性耦接该些电池130中的一第二电池130的负极，所述的第一电池130与第二电池130皆邻近前面板112-1。藉由快接端子136与138，便能快速地替换第二空间中的电池130。

当然，电池承载板134亦可采用其他材质及其他加工方式来实现，只要其具有可供电池接线132走线的容纳空间即可。此外，电池承载板134亦不限定于配置在壳体110的底面上，其亦可配置在其他位置上，例如是配置在隔板118上，只要可供电池接线132走线即可。值得一提的是，若不采用电池承载板134，则电池接线132的该线段可采至少一整线器来固定在第二空间中，所述的整线器例如是束线带。

另外，图12为壳体110的其中一种实现方式。为方便说明，图12未绘示壳体110的前面板112-1与后面板114-1。如图12所示，壳体110的顶面与第一侧面乃是由第一L型板110-1所构成，而壳体110的底面与第二侧面乃是由第二L型板110-2所构成。

图13为依照本实用新型另一实施例的高功率密度的不断电系统的内部配置的俯视图。在图13中，其标示与图6中的标示相同者表示为相同对象。相较于图6所示的配置，图13所示配置的不同之处仅在于其隔板119并非是L型隔板，而是一片没有弯折的隔板。而如图13所示，此隔板119乃是将壳体110的内部空间划分出一第一空间与一第二空间。此外，隔板119实质上平行于散热风道116，且二个前通风孔(未标示)与后通风孔114-2皆位于第一空间中。

值得一提的是，尽管在上述各实施例中，前通风孔的数量为二个，而后通风孔的数量为一个，然此仅是用以举例而并非用以限制本实用新型，本领域的通常知识者当可依照实际的设计需求而变化前通风孔与后通风孔的数量与尺寸。当然，散热风扇的数量亦可依照实际的需求而变化。

综上所述，藉由上述的设计方式，本实用新型的高功率密度的不断电系统仅具有2U的高度，且其具有良好的散热效率，并内置有多个电池130。

以上所述仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (15)

1.一种高功率密度的不断电系统，其特征在于，包括：

一壳体，其高度为二个机架单位，该壳体具有一前面板与一后面板，该前面板设有一前通风孔，而该后面板设有一后通风孔，且该前通风孔与该后通风孔为相对配置，据以形成一散热风道；

一散热风扇，配置于该前通风孔；

一隔板，配置于该壳体中而将该壳体的内部空间划分出一第一空间与一第二空间，其中该隔板实质上平行于该散热风道，且该前通风孔与该后通风孔皆位于该第一空间中；以及

一电路板，配置于该第一空间中，该电路板配置有构成该不断电系统的电路的多个组件，且该电路板沿着该散热风道划分有一散热片布局区、一电感布局区、一EMI线路布局区与一其他线路布局区，其中该散热片布局区与该电感布局区二者相邻，且该散热片布局区与该电感布局区的其中之一邻近该散热风扇，该EMI线路布局区与该其他线路布局区二者相邻，且该EMI线路布局区与该其他线路布局区的其中之一邻近该后通风孔。

2.根据权利要求1所述的高功率密度的不断电系统，其中该散热片布局区邻近该散热风扇，而该EMI线路布局区邻近该后通风孔。

3.根据权利要求1所述的高功率密度的不断电系统，其中该散热片布局区配置至少一散热片，每一散热片锁附至少一功率开关组件。

4.根据权利要求3所述的高功率密度的不断电系统，其中该些散热片的长边实质上平行于该散热风道。

5.根据权利要求3所述的高功率密度的不断电系统，其中该些功率开关组件包括一绝缘栅双极晶体管与一硅控整流器的至少其中之一。

6.根据权利要求1所述的高功率密度的不断电系统，其中该电感布局区配置至少一扼流圈，且至少一扼流圈采扁平绕线。

7.根据权利要求1所述的高功率密度的不断电系统，其中该散热风扇乃是将该壳体外部的空气吹入该第一空间中。

8.根据权利要求1所述的高功率密度的不断电系统，其更包括有多个电池，该些电池配置于该第二空间中，且该些电池的电极皆朝向远离该隔板的方向。

9.根据权利要求8所述的高功率密度的不断电系统，其更包括一电池接线，该电池接线的至少一线段配置在该第二空间中，且该电池接线的其中一端电性耦接该些电池中的一第一电池的正极与该些电池中的一第二电池的负极，而该电池接线的另一端电性耦接该电路板，其中该第一电池与该第二电池邻近该前面板。

10.根据权利要求9所述的高功率密度的不断电系统，其中该电池接线的该线段乃是以至少一整线器来固定在该第二空间中。

11.根据权利要求10所述的高功率密度的不断电系统，其中该些整线器包括一束线带。

12.根据权利要求9所述的高功率密度的不断电系统，其更包括一电池承载板，该电池承载板配置在该第二空间中，且该电池接线的该线段配置在该电池承载板的一容纳空间中。

13.根据权利要求12所述的高功率密度的不断电系统，其中该电池承载板为塑料材质，并以吸塑加工方式来形成该容纳空间。

14.根据权利要求1所述的高功率密度的不断电系统，其中该隔板为一L型隔板，该L型隔板的长边实质上平行于该散热风道，而该L型隔板的短边朝远离该散热风道的方向延伸。

15.根据权利要求1所述的高功率密度的不断电系统，其中该壳体的一顶面与一第一侧面乃是由一第一L型板所构成，而该壳体的一底面与一第二侧面乃是由一第二L型板所构成。

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