CN212518804U - Ups电源的pcb布局结构及ups电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种UPS电源的PCB布局结构及UPS电源。在本实用新型的UPS电源的PCB布局结构中，PCB板被划分为包括第一区域和第二区域，所述第二区域位于所述第一区域外围；所述第一区域用于放置所述UPS电源的功率电路，所述第二区域用于放置所述UPS电源的弱电电路。本实用新型的UPS电源的PCB布局结构将UPS电源的功率电路部分集中设置于第一区域，而将弱电电路设置于第一区域的外围，由于功率电路部分之间具有互相的连接关系，因此可以减少整体布局占用的PCB面积，并且可以减小功率电路对弱电电路的电磁干扰，同时功率模块部分的集中放置在第一区域，让风扇的吹风更好的覆盖到高功率元器件，从而改善了散热效果，延长了元器件和PCB板的使用寿命。

Description

UPS电源的PCB布局结构及UPS电源

技术领域

本实用新型涉及UPS的技术领域，特别是涉及一种UPS电源的PCB布局结构及UPS电源。

背景技术

UPS(Uninterruptible Power System)即不间断电源，是一种含有储能装置的不间断电源。主要用于给部分对电源稳定性要求较高的设备，提供不间断的电源。

当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给负载使用，同时向UPS内部的电池充电；当市电中断时，UPS立即将电池的直流电能通过逆变器切换转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作。

在一些UPS电源产品中，电路元件被设计为布局在一PCB板上，但目前UPS电源产品的PCB布局技术比较随意，功率模块与功率模块之间、功率模块与弱信号模块之间大多为无序摆放布局，造成整体的布局占用PCB面积过大。

而PCB模块之间无序的布局摆放方式让功率模块对周边的弱电路模块(非自身的弱电路模块)及线路存在很强的电磁干扰，导致电路出现异常工作问题。

同时，由于UPS电源产品是高功率密度集成的产品，为满足散热要求，通常在整机中放置一个或多风扇，风扇位置一般基于PCB电路板的左侧或右侧，而PCB布局技术无序摆放布局中，功率模块部分较为分散，由于风扇的吹风覆盖面有限，从而导致高功率元器件热量得不到很好的散热效果，导致元器件和PCB板的使用寿命短问题。

实用新型内容

基于此，本实用新型提供了一种UPS电源的PCB布局结构及UPS电源，可以减少整体布局占用的PCB面积，并且可以减小功率电路对弱电电路的电磁干扰，改善了散热效果，延长了元器件和PCB板的使用寿命。

第一方面，本实用新型提供了一种UPS电源的PCB布局结构，包括：

PCB板被划分为包括第一区域和第二区域，所述第二区域位于所述第一区域外围；

所述第一区域用于放置所述UPS电源的功率电路，所述第二区域用于放置所述UPS电源的弱电电路。

可选的，所述第一区域包括：

辅助供电电路子区域，用于放置所述UPS电源的功率电路中的辅助供电电路；

交流输入电路子区域，用于放置所述UPS电源的功率电路中的交流输入电路；

电池供电电路子区域，用于放置所述UPS电源的功率电路中的电池供电电路；

交流输出电路子区域，用于放置所述UPS电源的功率电路中的交流输出电路。

可选的，所述第二区域包括：

逻辑控制电路板子区域，用于放置所述UPS电源的弱电电路中的逻辑控制电路板；

采样电路子区域，用于放置所述UPS电源的弱电电路中的多个采样电路；

驱动电路子区域，用于放置所述UPS电源的弱电电路中的多个驱动电路。

可选的，所述采样电路子区域包括：

第一采样电路子区域，设置于所述辅助供电电路子区域外围，用于放置第一采样电路，所述第一采样电路用于采集所述辅助供电电路的电气参数，并将采集到的电气参数发送至所述逻辑控制板；

第二采样电路子区域，设置于所述交流输入电路子区域外围，用于放置第二采样电路，所述第二采样电路用于采集所述交流输入电路的电气参数，并将采集到的电气参数发送至所述逻辑控制板；

第三采样电路子区域，设置于所述电池供电电路路子区域外围，用于放置第三采样电路，所述第二采样电路用于采集所述电池供电电路的电气参数，并将采集到的电气参数发送至所述逻辑控制板；

第四采样电路子区域，设置于所述交流输出电路子区域外围，用于放置第四采样电路，所述第四采样电路用于采集所述交流输出电路的电气参数，并将采集到的电气参数发送至所述逻辑控制板。

可选的，所述驱动电路子区域包括：

第一驱动电路子区域，设置于所述辅助供电电路子区域外围，用于放置第一驱动电路，所述第一驱动电路用于根据逻辑控制电路板输出的驱动信号，驱动所述辅助供电电路中的开关器件；

第二驱动电路子区域，设置于所述交流输入电路子区域外围，用于放置第二驱动电路，所述第二驱动电路用于根据逻辑控制电路板输出的驱动信号，驱动所述交流输入电路中的开关器件；

第三驱动电路子区域，设置于所述电池供电电路子区域外围，用于放置第三驱动电路，所述第三驱动电路用于根据逻辑控制电路板输出的驱动信号，驱动所述电池供电电路中的开关器件；

第四驱动电路子区域，设置于所述交流输出电路子区域外围，用于放置第四驱动电路，所述第四驱动电路用于根据逻辑控制电路板输出的驱动信号，驱动所述交流输出电路中的开关器件。

可选的，所述逻辑控制电路板与多个所述采样电路和多个所述驱动电路之间的连接线布设于所述第二区域。

可选的，所述第二区域还包括风扇供电子区域，所述风扇供电子区域设置有风扇供电端子，所述风扇供电端子与所述辅助供电电路连接。

可选的，所述PCB板上还设置有覆盖所述第一区域的散热风道，所述散热风道的入风口用于设置风扇。

可选的，所述散热风道包括第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁包括第一散热铜片，所述第二侧壁包括第二散热铜片。

第二方面，本实用新型提供了一种UPS电源，包括机箱和PCB板，所述PCB板设置于所述机箱内，所述PCB板采用如本实用新型第一方面所述的UPS电源的PCB布局结构。

在本实用新型实施例中，将UPS电源的功率电路部分集中设置于第一区域，而将弱电电路设置于第一区域的外围，由于功率电路部分之间具有互相的连接关系，因此可以减少整体布局占用的PCB面积，并且可以减小功率电路对弱电电路的电磁干扰，同时功率模块部分的集中放置在第一区域，让风扇的吹风更好的覆盖到高功率元器件，从而改善了散热效果，延长了元器件和PCB板的使用寿命。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型的技术方案。

附图说明

图1为传统技术一个例子中UPS电源的PCB布局结构示意图；

图2为本实用新型一个实施例中UPS电源的PCB布局结构示意图；

图3为一个例子中UPS电源的电路结构示意图；

图4为本实用新型一个实施例中UPS电源的PCB布局结构示意图；

图5为本实用新型一个实施例中UPS电源的PCB布局结构风道示意图；

图6为本实用新型一个实施例中UPS电源的PCB布局结构风道示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部内容。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶部”、“底部”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以是直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

下面给出几个具体的实施例，用于详细介绍本申请的技术方案。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

如图1所示，图1为传统技术一个例子中的UPS电源的PCB布局结构示意图，在图1中，功率电路与功率电路之间、功率电路与弱电电路之间混合布局摆放，造成整体的布局占用PCB面积过大。同时，功率电路中的大电流导致对周边的弱电电路(非该功率弱电电路自身的弱电电路)存在很强的电磁干扰，导致电路出现异常工作问题，甚至不满足电磁干扰标准。

同时，由于UPS电源产品是高功率密度集成的产品，为满足散热要求，通常会在整机中放置一个或多风扇，风扇位置一般基于PCB电路板的左侧或右侧，而在图1的布局中，由于风扇的吹风覆盖面有限，从而导致高功率元器件热量得不到很好的散热效果，导致缩短元器件和PCB板的使用寿命。

图2为本实用新型一个实施例中的UPS电源的PCB布局结构示意图，在图2中，PCB板被划分为了第一区域10和第二区域20，其中，第二区域20位于第一区域10的外围。

所述第一区域10用于放置UPS电源的功率电路，所述第二区域20用于放置UPS电源的弱电电路。

如图3所示，图3为一个例子中的UPS电源的主要功能电路示意图，包括用于直接实现UPS电源供电功能的辅助供电电路、交流输入电路、电池供电电路和交流输出电路。

其中，所述功率电路为实现UPS电源的主要供电功能的电路，所述辅助供电电路用于向UPS设备内部提供直流电源，以保证各控制电路的正常工作；所述交流输入电路用于接收外部输入的交流电源，并进行整流、滤波以及功率因素校正等处理后，输出交流电源给电池充电，或者，将交流电源整流为直流电源后，输出至交流输出电路；所述电池供电电路用于在外部有交流电源输入时进行充电，在外部交流电源消失时，输出直流电源；所述交流输出电路用于将所述交流输入电路或电池供电电路所输出的直流电源逆变为交流电源，并通过接线端子输出。

在一个实施例中，所述功率电路包括上述直接实现UPS供电功能的电路单元，其中，功率电路的电子元器件直接参与了实现UPS电源的上述主要供电功能。

在一个例子中，如图3所示，UPS电源还包括逻辑控制电路板、多个采样电路和多个驱动电路，其中，所述采样电路用于采集上述功率电路的电压或电流等电气参数，并将采集到的电气参数发送至所述逻辑控制板，所述逻辑控制板根据获取到的电气参数和预设的控制逻辑，输出驱动信号，所述驱动电路用于根据接收到的驱动信号，控制功率电路中IGBT和MOSFET等开关器件的开通和关断。

在一个实施例中，所述弱电电路包括上述间接实现UPS供电功能的逻辑控制电路板、采样电路和驱动电路，所述弱电电路实现了对功率电路中的电气参数采集和开关器件控制。

由于功率电路通过的电流较大，且元器件较多，因此，在本实用新型中，将UPS电源的功率电路部分集中设置于第一区域，而将弱电电路设置于第一区域的外围，由于功率电路部分之间具有互相的连接关系，因此可以减少整体布局占用的PCB面积，并且可以减小功率电路对弱电电路的电磁干扰，同时功率模块部分的集中放置在第一区域，让风扇的吹风更好的覆盖到高功率元器件，从而改善了散热效果，延长了元器件和PCB板的使用寿命。

其中，所述第二区域设置于所述第一区域外围的方式，不仅限于图2中的布局方式，在其他例子中，也可以是以第一区域为中心，第二区域围绕第一区域四周设置，也可以是第二区域位于第一区域的上下或左右两侧。在一些例子中，也可以是第一区域设置于PCB板的一侧，第二区域设置于PCB板的另一侧，由于第一区域通常大于第二区域，因此，第一区域仍旧位于第二区域外围。

在一个实施例中，将上述功率电路部分分别放置于所述第一区域10的不同子区域，具体的，所述第一区域10包括：辅助供电电路子区域、交流输入电路子区域、电池供电电路子区域和交流输出电路子区域，所述辅助供电电路子区域用于放置所述UPS电源的功率电路中的辅助供电电路；所述交流输入电路子区域用于放置所述UPS电源的功率电路中的交流输入电路；所述电池供电电路子区域用于放置所述UPS电源的功率电路中的电池供电电路；所述交流输出电路子区域用于放置所述UPS电源的功率电路中的交流输出电路。

在一个实施例中，将上述弱电电路部分分别放置于所述第二区域20的不同子区域，具体的，所述第二区域20包括逻辑控制电路板子区域、采样电路子区域和驱动电路子区域，所述逻辑控制电路板子区域用于放置所述UPS电源的弱电电路中的逻辑控制电路板；所述采样电路子区域用于放置所述UPS电源的弱电电路中的多个采样电路；所述驱动电路子区域用于放置所述UPS电源的弱电电路中的多个驱动电路。

为了减小功率电路对弱电电路的电磁干扰，在一个例子中，所述逻辑控制电路板与多个所述采样电路和多个所述驱动电路之间的连接线布设于所述第二区域。

具体的，如图4所示，在一个例子中，将不同功率电路所对应的采样电路分别放置于该功率电路的外围，所述采样电路子区域包括：第一采样电路子区域221、第二采样电路子区域222、第三采样电路子区域223和第四采样电路子区域224。

所述第一采样电路子区域221设置于所述辅助供电电路子区域11外围，用于放置第一采样电路，所述第一采样电路用于采集所述辅助供电电路的电气参数，并将采集到的电气参数发送至所述逻辑控制板；所述第二采样电路子区域222设置于所述交流输入电路子区域12外围，用于放置第二采样电路，所述第二采样电路用于采集所述交流输入电路的电气参数，并将采集到的电气参数发送至所述逻辑控制板；所述第三采样电路子区域223设置于所述电池供电电路子区域13外围，用于放置第三采样电路，所述第三采样电路用于采集所述电池供电电路的电气参数，并将采集到的电气参数发送至所述逻辑控制板；所述第四采样电路子区域224设置于所述交流输出电路子区域14外围，用于放置第四采样电路，所述第四采样电路用于采集所述交流输出电路的电气参数，并将采集到的电气参数发送至所述逻辑控制板。

在一个例子中，如图4所示，在一个例子中，将不同功率电路所对应的驱动电路也分别放置于该功率电路的外围，所述驱动电路子区域包括：第一驱动电路子区域231、第二驱动电路子区域232、第三驱动电路子区域233和第四驱动电路子区域234。

所述第一驱动电路子区域231设置于所述辅助供电电路子区域11外围，用于放置第一驱动电路，所述第一驱动电路用于根据逻辑控制电路板输出的驱动信号，驱动所述辅助供电电路中的开关器件；所述第二驱动电路子区域232设置于所述交流输入电路子区域12外围，用于放置第二驱动电路，所述第二驱动电路用于根据逻辑控制电路板输出的驱动信号，驱动所述交流输入电路中的开关器件；所述第三驱动电路子区域233设置于所述电池供电电路子区域13外围，用于放置第三驱动电路，所述第三驱动电路用于根据逻辑控制电路板输出的驱动信号，驱动所述电池供电电路中的开关器件；所述第四驱动电路子区域234设置于所述交流输出电路子区域14外围，用于放置第四驱动电路，所述第四驱动电路用于根据逻辑控制电路板输出的驱动信号，驱动所述交流输出电路中的开关器件。

在一个例子中，如图4所示，所述第二区域还包括用于为UPS电源的风扇供电的风扇供电子区域30，所述风扇供电子区域30设置有风扇供电端子，所述风扇供电端子与所述辅助供电电路连接。

在一个例子中，如图5所示，所述PCB板上还设置有覆盖所述第一区域的散热风道50，所述散热风道的入风口用于设置风扇，从而可以集中风扇的风力针对第一区域中的高功率发热元件进行散热。

在另一个例子中，如图6所示，所述散热风道50包括第一侧壁51和第二侧壁52，所述第一侧壁包括第一散热铜片，所述第二侧壁包括第二散热铜片。所述第一散热铜片和所述第二散热铜片通过导热元件与第一区域中的高功率发热元件连接，从而为第一区域中的高功率发热元件进行更好的散热。

本实用新型还提供了一种UPS电源，包括机箱和PCB板，所述PCB板设置于所述机箱内，所述PCB板采用如上述任一项实施例中所述的UPS电源的PCB布局结构。

在一个实施例中，所述UPS电源还包括至少一个风扇，所述风扇设置于所述PCB板的侧面，优选的，所述风扇被设置为在工作时，产生的气流方向朝向所述第一区域。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种UPS电源的PCB布局结构，其特征在于：

PCB板被划分为包括第一区域和第二区域，所述第二区域位于所述第一区域外围；

所述第一区域用于放置所述UPS电源的功率电路，所述第二区域用于放置所述UPS电源的弱电电路。

2.根据权利要求1所述的UPS电源的PCB布局结构，其特征在于：

所述第一区域包括：

辅助供电电路子区域，用于放置所述UPS电源的功率电路中的辅助供电电路；

交流输入电路子区域，用于放置所述UPS电源的功率电路中的交流输入电路；

电池供电电路子区域，用于放置所述UPS电源的功率电路中的电池供电电路；

交流输出电路子区域，用于放置所述UPS电源的功率电路中的交流输出电路。

3.根据权利要求2所述的UPS电源的PCB布局结构，其特征在于：

所述第二区域包括：

逻辑控制电路板子区域，用于放置所述UPS电源的弱电电路中的逻辑控制电路板；

采样电路子区域，用于放置所述UPS电源的弱电电路中的多个采样电路；

驱动电路子区域，用于放置所述UPS电源的弱电电路中的多个驱动电路。

4.根据权利要求3所述的UPS电源的PCB布局结构，其特征在于：

所述采样电路子区域包括：

第一采样电路子区域，设置于所述辅助供电电路子区域外围，用于放置第一采样电路，所述第一采样电路用于采集所述辅助供电电路的电气参数，并将采集到的电气参数发送至所述逻辑控制板；

第二采样电路子区域，设置于所述交流输入电路子区域外围，用于放置第二采样电路，所述第二采样电路用于采集所述交流输入电路的电气参数，并将采集到的电气参数发送至所述逻辑控制板；

第三采样电路子区域，设置于所述电池供电电路路子区域外围，用于放置第三采样电路，所述第二采样电路用于采集所述电池供电电路的电气参数，并将采集到的电气参数发送至所述逻辑控制板；

第四采样电路子区域，设置于所述交流输出电路子区域外围，用于放置第四采样电路，所述第四采样电路用于采集所述交流输出电路的电气参数，并将采集到的电气参数发送至所述逻辑控制板。

5.根据权利要求4所述的UPS电源的PCB布局结构，其特征在于：

所述驱动电路子区域包括：

第一驱动电路子区域，设置于所述辅助供电电路子区域外围，用于放置第一驱动电路，所述第一驱动电路用于根据逻辑控制电路板输出的驱动信号，驱动所述辅助供电电路中的开关器件；

第二驱动电路子区域，设置于所述交流输入电路子区域外围，用于放置第二驱动电路，所述第二驱动电路用于根据逻辑控制电路板输出的驱动信号，驱动所述交流输入电路中的开关器件；

第三驱动电路子区域，设置于所述电池供电电路子区域外围，用于放置第三驱动电路，所述第三驱动电路用于根据逻辑控制电路板输出的驱动信号，驱动所述电池供电电路中的开关器件；

第四驱动电路子区域，设置于所述交流输出电路子区域外围，用于放置第四驱动电路，所述第四驱动电路用于根据逻辑控制电路板输出的驱动信号，驱动所述交流输出电路中的开关器件。

6.根据权利要求5所述的UPS电源的PCB布局结构，其特征在于：

所述逻辑控制电路板与多个所述采样电路和多个所述驱动电路之间的连接线布设于所述第二区域。

7.根据权利要求3所述的UPS电源的PCB布局结构，其特征在于：

所述第二区域还包括风扇供电子区域，所述风扇供电子区域设置有风扇供电端子，所述风扇供电端子与所述辅助供电电路连接。

8.根据权利要求1至7任一项所述的UPS电源的PCB布局结构，其特征在于：

所述PCB板上还设置有覆盖所述第一区域的散热风道，所述散热风道的入风口用于设置风扇。

9.根据权利要求8所述的UPS电源的PCB布局结构，其特征在于：

所述散热风道包括第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁包括第一散热铜片，所述第二侧壁包括第二散热铜片。

10.一种UPS电源，其特征在于：

包括机箱和PCB板，所述PCB板设置于所述机箱内，所述PCB板采用如权利要求1至9任一项所述的UPS电源的PCB布局结构。

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