CN212727823U - 电源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种电源装置，包括壳体、电路组件和散热组件，电路组件位于壳体内，电路组件包括电路板、至少一个第一电气组件和至少一个第二电气组件，第一电气组件和第二电气组件均设置在电路板上，第一电气组件的发热量大于第二电气组件的发热量；散热组件包括风道壳体和风机，风道壳体的延伸方向与电路板的板面的延伸方向一致，风道壳体和电路板共同围成风道，至少部分第一电气组件位于风道内。本实用新型的电源装置中的电路板上的热量分布均匀，能够确保电路板上设置的元器件正常工作。

Description

电源装置

技术领域

本实用新型涉及电源领域，尤其涉及一种电源装置。

背景技术

不间断电源(Uninterruptible Power Supply，UPS)，是一种含有储能装置的不间断电源，通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电，主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其他电力电子设备如电磁阀、压力变送器等提供稳定、不间断的电力供应。UPS电源一般包括壳体，壳体内设有控制系统，控制系统包括印制电路板(Printed CircuitBoard，PCB)、设置在PCB板上的大功率元器件以及设置在PCB板上的控制电路，由于传统的大功率元器件在PCB板上的布局较为随意，因此，经常导致大功率元器件的散热效果不佳，具有较大的温升，影响大功率元器件和PCB板的使用寿命。

而为了解决大功率元器件散热效果不佳、温升较大的问题，在现有的UPS电源中，通过将大功率元器件较为分散地设置在PCB板上以及通过在电源柜的一侧设置多个风扇来对各个大功率元器件进行散热，使风扇吹出的风吹至每个大功率元器件上，以实现对大功率元器件的散热。

但是，大功率元器件的分散式布局会造成其内部环路对其他电路产生影响，因此，会影响控制电路的正常工作，此外，大功率元器件的分散式布局会造成元器件的增加，因此，会增大产品的生产成本。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种电源装置，能够确保元器件正常工作。

本实用新型提供一种电源装置，包括壳体、电路组件和散热组件，电路组件位于壳体内，电路组件包括电路板、至少一个第一电气组件和至少一个第二电气组件，第一电气组件和第二电气组件均设置在电路板上，第一电气组件的发热量大于第二电气组件的发热量；

散热组件包括风道壳体和风机，风道壳体的延伸方向与电路板的板面的延伸方向一致，风道壳体和电路板共同围成风道，至少部分第一电气组件位于风道内。

作为一种可选的实施方式，风道壳体包括两个散热件和罩体；

两个散热件沿着电路板的板面的延伸方向间隔分布在电路板上，且散热件的第一端与电路板相连，散热件的第二端向背离电路板的方向延伸；

罩体包括第一罩体，第一罩体盖设在两个散热件的第二端上，两个散热件、第一罩体与电路板共同围成风道。

作为一种可选的实施方式，散热件为散热板，散热板上具有导流槽和散热翅片中的至少一个；其中，导流槽与散热翅片的延伸方向均与风道的延伸方向一致。

作为一种可选的实施方式，第一电气组件包括第一电容，第一电容位于风道内，第一电容位于风道靠近风机的一侧，且第一电容位于两个散热件之间的中部区域。

作为一种可选的实施方式，第一电气组件还包括电池变压器，电池变压器位于风道内，且电池变压器位于第一电容背离风机的一侧。

作为一种可选的实施方式，第一电气组件还包括第二电容，第二电容位于风道的延伸区域外。

作为一种可选的实施方式，第一电容为电池输入电解电容，第二电容为交流AC输入电解电容。

作为一种可选的实施方式，第一电气组件还包括绝缘栅双极型晶体管IGBT和金属-氧化物半导体场效应晶体管MOSFET，绝缘栅双极型晶体管IGBT和金属-氧化物半导体场效应晶体管MOSFET均设置在散热件的侧壁上。

作为一种可选的实施方式，MOSFET包括多个原边MOSFET和多个副边MOSFET，原边MOSFET和风机之间的距离与副边MOSFET和风机之间的距离不相等；

IGBT包括逆变IGBT和整流IGBT，逆变IGBT和整流IGBT分别设置在不同的散热件的侧壁上。

作为一种可选的实施方式，第二电气组件包括功率电路模块、弱信号电路模块和逻辑控制电路板，功率电路模块通过弱信号电路模块与逻辑控制电路板电连接；

功率电路模块位于电路板的中部区域，弱信号电路模块和逻辑控制电路板沿着电路板的板面的延伸方向设置在电路板的边缘区域。

本实用新型提供的电源装置，包括壳体、电路组件和散热组件，电路组件位于壳体内，电路组件包括电路板、至少一个第一电气组件和至少一个第二电气组件，第一电气组件和第二电气组件均设置在电路板上，第一电气组件的发热量大于第二电气组件的发热量；散热组件包括风道壳体和风机，风道壳体的延伸方向与电路板的板面的延伸方向一致，风道壳体和电路板共同围成风道，至少部分第一电气组件位于风道内。通过将至少部分第一电气组件设置在风道内，能够避免第一电气组件内的大功率环路对第二电气组件产生影响，从而能够保证第一电气组件和第二电气组件的正常工作。

本实用新型的构造以及它的其他实用新型目的及有益效果将会通过结合附图而对优选实施例的描述而更加明显易懂。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有的UPS电源中电路板上的元器件分部示意图；

图2为本实用新型实施例提供的电源装置的立体结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的电源装置的局部结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的电源装置中的电路板上的元器件的分布示意图；

图5为本实用新型实施例提供的电源装置中的电路板上的气流走向示意图；

图6为本实用新型实施例提供的电源装置中的电路板上的元器件的平面分布示意图；

图7为本实用新型实施例提供的电源装置中的一部分第一电气组件在电路板上的平面分布示意图；

图8为本实用新型实施例提供的电源装置中的另一部分第一电气组件的平面分布示意图；

图9为本实用新型实施例提供的电源装置中的第二电气组件在电路板上的平面分布示意图。

附图标记说明：

1-壳体；11-散热孔；2-散热组件；21-风道壳体；211-散热件；212-罩体；2121-第一罩体；2122-第二罩体；22-风机；3、200-电路板；4-第一电容；5-电池变压器；6-第二电容；7-绝缘栅双极型晶体管；8-金属-氧化物半导体场效应晶体管；9、300-功率电路模块；10、400-弱信号电路模块；20-逻辑控制电路板；100-风扇。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于方便描述不同的部件，而不能理解为指示或暗示顺序关系、相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

不间断电源(Uninterruptible Power Supply，UPS)，是一种含有储能装置的不间断电源，通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电，主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其他电力电子设备如电磁阀、压力变送器等提供稳定、不间断的电力供应。UPS电源一般包括壳体，壳体内设有控制系统，控制系统包括印制电路板(Printed CircuitBoard，PCB板)、设置在PCB板上的大功率元器件以及设置在PCB板上的控制电路，由于传统的大功率元器件在PCB板上的布局较为随意，因此，经常导致大功率元器件的散热效果不佳，具有较大的温升，影响大功率元器件和PCB板的使用寿命。

而为了解决大功率元器件散热效果不佳、温升较大的问题，在现有的UPS电源中，通过将大功率元器件较为分散地设置在PCB板上以及通过在壳体的一侧设置多个风扇来对各个大功率元器件进行散热，使风扇吹出的风吹至每个大功率元器件上，以实现对大功率元器件的散热。

图1为现有的UPS电源中电路板上的元器件分部示意图。如图1所示，电路板200的一侧设有多个风扇100，大功率元器件分散地设置在电路板10上，通过风扇100吹出的风对大功率元器件进行散热，其中，大功率元器件内具有功率电路模块300和弱信号电路模块400，而功率电路模块300具有大功率环路。

但是，这种方式有如下缺陷：

一、由于大功率元器件内具有大功率环路，因此，当多个大功率元器件分散地设置在电路板上时，大功率元器件内部的大功率环路会对其他电路产生干扰，导致电路板上的电路无法正常工作；

二、通过在电路板的一侧设置多个风扇对大功率元器件进行散热，会增大UPS电源的生产成本。

由此，本实用新型提供一种电源装置，能够克服上述缺陷。

图2为本实用新型实施例提供的电源装置的立体结构示意图。图3为本实用新型实施例提供的电源装置的局部结构示意图。图4为本实用新型实施例提供的电源装置中的电路板上的元器件的分布示意图。图5为本实用新型实施例提供的电源装置中的电路板上的气流走向示意图。图6为本实用新型实施例提供的电源装置中的电路板上的元器件的平面分布示意图。图7为本实用新型实施例提供的电源装置中的一部分第一电气组件在电路板上的平面分布示意图。图8为本实用新型实施例提供的电源装置中的另一部分第一电气组件的平面分布示意图。图9为本实用新型实施例提供的电源装置中的第二电气组件在电路板上的平面分布示意图。

如图2至图6所示，本实用新型实施例提供一种电源装置，包括壳体1、电路组件和散热组件2，电路组件位于壳体1内，电路组件包括电路板3、至少一个第一电气组件和至少一个第二电气组件，第一电气组件和第二电气组件均设置在电路板3上，第一电气组件的发热量大于第二电气组件的发热量；散热组件2包括风道壳体21和风机22，风道壳体21的延伸方向与电路板3的板面的延伸方向一致，风道壳体21和电路板3共同围成风道，至少部分第一电气组件位于风道内。

本实施例提供的电源装置中，散热组件2包括风道壳体21和风机22，风道壳体21和电路板3共同围成风道，至少部分第一电气组件位于风道内，因此，风机从外界抽入电源装置内的冷却风流能够通过风道高效流动，对风道内的第一电气组件产生的热量进行散除，由于在本实施例中，第一电气组件的发热量大于第二电气组件的发热量，因而，冷却风流能够对发热量较大的第一电气组件进行散热，能够保证第一电气组件和第二电气组件的热量均能够有效散发，从而能够防止第一电气组件的发热量过大而造成局部热量聚积现象，进而能够保证第一电气组件和第二电气组件均能正常工作。

在本实施例的具体的实施方式中，风机22为一个，相比于上述现有的UPS电源中采用的多个风机，本实施例提供的电源装置的散热组件中风机的数量较小，从而能够减小本实施例提供的电源装置的生产成本。

在本实施例中，壳体1与风机22相对的一侧具有多个散热孔11，风机22抽入的风流，通过风道对第一电气组件散热后，从散热孔11排出壳体1外。

为了提升散热组件2的散热效果，确保第一电气组件能够正常工作，在本实施例的具体的实施方式中，风道壳体21包括两个散热件211和罩体212；两个散热件211沿着电路板3的板面的延伸方向间隔分布在电路板3上，且散热件211的第一端与电路板3相连，散热件211的第二端向背离电路板3的方向延伸；罩体212包括第一罩体2121，第一罩体2121盖设在两个散热件211的第二端上，两个散热件211、第一罩体2121与电路板3共同围成风道。

这样，使得风道除过在两端分别具有进风口和出风口外，使得风道侧壁为封闭式结构，从而使得风机22吹至风道的风能够聚集在风道内，风流的流动效率较高，如此，能够对风道内的第一电气组件产生的热量进行有效散除，确保在短时间内使第一电气组件和第二电气组件具有相近的温升。

在本实施例中，第一罩体2121为一板状结构，该板状结构在电路板3横向(图6中的x方向)上的长度与散热件211在该方向上的长度相等，且该板状结构在电路板3的纵向(图6中的y方向)上的长度与两个散热件211在该方向上的距离相适配，从而使得两个散热件211、第一罩体2121与电路板3之间形成密闭风道。

在一些实施例中，罩体212还包括与第一罩体2121相连接的第二罩体2122，第二罩体2122罩设在风机22外侧，能够对风机22进行防护，延长风机22的使用寿命，进而延长散热组件2的使用寿命。

为了便于对罩体212进行组装并便于将第一罩体2121安装在散热件211上，在本实施例中，第一罩体2121与散热件211之间以及第一罩体2121与第二罩体2122之间均采用可拆卸的连接方式进行连接。需要说明的是，此处的连接方式可以采用螺纹连接的方式或卡合连接的方式，在此，对上述的连接方式不作具体限定。

为了使风流能够在散热件211上进行定向流动，防止发生风能损失，提升散热件211的散热效果，在本实施例中，散热件211为散热板，散热板上具有导流槽2111和散热翅片2112中的至少一者。其中，导流槽2111与散热翅片2112的延伸方向均与风道的延伸方向一致，以使风流能够沿着导流槽2111进行流动。本实施例中，散热板上会同时具有导流槽2111和散热翅片2112。

这样，当风流从散热件211上流过时，能够进行定向流动，从而能够提高对流效果，对第一电气组件进行有效散热，提升散热组件2的散热效果。

在本实施例的具体的实施方式中，散热板上具有多个导流槽2111和多个散热翅片2112，相邻的两个散热翅片2112之间形成导流槽2111。

如图6至图9所示，在本实施例中，第一电气组件包括第一电容4，第一电容4位于风道内，为了避免第一罩体2121在电路板3延伸方向上的长度过长增大罩体212的生产成本，在本实施例中，第一电容4位于风道靠近风机22的一侧，而为了防止散热件211的温升过大，在本实施例中，第一电容4位于两个散热件211之间的中部区域。

如此，能够避免风机22抽入的风吹至两个散热件211之间的中部区域，而不能对散热件211的温升进行改善，所以第一电容4的布局位置能够使风机22抽入的风进行分流，可有效而大幅度的改善散热件211温升过高的问题；此外，风机22抽入的风吹至第一电容4上之后才进行分流，因此，还会降低第一电容4的表面温度，延长第一电容4的使用寿命。

在本实施例中，第一电气组件还包括电池变压器5，电池变压器5位于风道内，且电池变压器5位于第一电容4背离风机22的一侧，电池变压器5能够实现本实施例提供的电源装置内部的功率传送和电压变换等。

在一些实施例中，第一电气组件还包括第二电容6，第二电容6位于风道的延伸区域外，第二电容6用于储藏供本实施例提供的电源装置进行正常工作的能量。

这样，能够避免第二电容6对风流起到阻碍作用，从而能够保证风道内的风流动顺畅，以对散热件211和第一电容4进行有效散热。

在本实施例的具体的实施方式中，第一电容4为电池输入电解电容，第二电容6为交流AC输入电解电容。由于电池输入电解电容一般都具有较大的尺寸，因此，当冷却风流吹至电池输入电解电容上时，会使得风流沿着电池输入电解电容的周向分流，此时，由于电池输入电解电容的尺寸较大，因此，形成的分流则更靠近对应的散热件211，使得冷却风流通过散热件211对散热件211上的元器件进行有效散热。

在一些实施例中，第一电气组件还包括绝缘栅双极型晶体管(Insulated GateBipolar Transistor，IGBT)7和金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)8，绝缘栅双极型晶体管7和金属-氧化物半导体场效应晶体管8均设置在散热件211的侧壁上。

具体的，金属-氧化物半导体场效应晶体管8包括多个原边金属-氧化物半导体场效应晶体管81和多个副边金属-氧化物半导体场效应晶体管82，原边金属-氧化物半导体场效应晶体管81和风机22之间的距离与副边金属-氧化物半导体场效应晶体管82和风机22之间的距离不相等；绝缘栅双极型晶体管7包括逆变绝缘栅双极型晶体管71和整流绝缘栅双极型晶体管72，逆变绝缘栅双极型晶体管71和整流绝缘栅双极型晶体管72分别设置在不同的散热件211的侧壁上。

由于原边金属-氧化物半导体场效应晶体管81的功率高于副边金属-氧化物半导体场效应晶体管82的功率，因此，当原边金属-氧化物半导体场效应晶体管81靠近风机22时，会使得风先吹至原边金属-氧化物半导体场效应晶体管81上，对原边金属-氧化物半导体场效应晶体管81进行散热，这样，当风吹至副边金属-氧化物半导体场效应晶体管82上时，能够确保原边金属-氧化物半导体场效应晶体管81和副边金属-氧化物半导体场效应晶体管82的温升近似相等。

在本实施例的具体的实施方式中，逆变绝缘栅双极型晶体管71和整流绝缘栅双极型晶体管72均为多个。

可选的，逆变绝缘栅双极型晶体管71的个数为整流绝缘栅双极型晶体管72的个数的2倍，且位于边缘的两个逆变绝缘栅双极型晶体管71中，一个逆变绝缘栅双极型晶体管71靠近风机22，另一个逆变绝缘栅双极型晶体管71远离风机22，整流绝缘栅双极型晶体管72位于这两个逆变绝缘栅双极型晶体管71之间。

如此，绝缘栅双极型晶体管7和金属-氧化物半导体场效应晶体管8的排布方式能够保证散热件211上的热量分布均匀，防止个别的绝缘栅双极型晶体管7或金属-氧化物半导体场效应晶体管8温升过高而不满足温升标准，影响对电源装置的生产制造。

在本实施例中，为了提高本实施例提供的电源装置的使用性能的稳定性，在本实施例中，第二电气组件包括功率电路模块9、弱信号电路模块10和逻辑控制电路板20，功率电路模块9通过弱信号电路模块10与逻辑控制电路板20电连接；功率电路模块9位于电路板3的中部区域，弱信号电路模块10和逻辑控制电路板20沿着电路板3的板面的延伸方向设置在电路板3的边缘区域。

这样，能够将功率电路模块9与弱信号电路模块10分隔在不同的区域，且发热量较大的功率电路模块9位于散热组件2中的风道中央区域，而弱信号电路模块9位于风道边缘或者是风道外侧，这样散热组件2所提供的风流主要为发热较大的功率电路模块9进行散热，而发热量较小的弱信号电路模块10则只需要较小的风流进行散热，从而使电路板各部位温度较为均匀，提高散热效果。

本实用新型实施例提供的电源装置，包括壳体、电路组件和散热组件，电路组件位于壳体内，电路组件包括电路板、至少一个第一电气组件和至少一个第二电气组件，第一电气组件和第二电气组件均设置在电路板上，第一电气组件的发热量大于第二电气组件的发热量；散热组件包括风道壳体和风机，风道壳体的延伸方向与电路板的板面的延伸方向一致，风道壳体和电路板共同围成风道，至少部分第一电气组件位于风道内。通过将至少部分第一电气组件设置在风道内，能够避免第一电气组件内的大功率环路对第二电气组件产生影响，从而能够保证第一电气组件和第二电气组件的正常工作。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电源装置，其特征在于，包括壳体、电路组件和散热组件，所述电路组件位于所述壳体内，所述电路组件包括电路板、至少一个第一电气组件和至少一个第二电气组件，所述第一电气组件和所述第二电气组件均设置在所述电路板上，所述第一电气组件的发热量大于所述第二电气组件的发热量；

所述散热组件包括风道壳体和风机，所述风道壳体的延伸方向与所述电路板的板面的延伸方向一致，所述风道壳体和所述电路板共同围成风道，至少部分所述第一电气组件位于所述风道内。

2.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，所述风道壳体包括两个散热件和罩体；

两个所述散热件沿着所述电路板的板面的延伸方向间隔分布在所述电路板上，且所述散热件的第一端与所述电路板相连，所述散热件的第二端向背离所述电路板的方向延伸；

所述罩体包括第一罩体，所述第一罩体盖设在两个所述散热件的第二端上，两个所述散热件、所述第一罩体与所述电路板共同围成所述风道。

3.根据权利要求2所述的电源装置，其特征在于，所述散热件为散热板，所述散热板上具有导流槽和散热翅片中的至少一者；其中，所述导流槽的延伸方向与所述风道的延伸方向一致。

4.根据权利要求2或3所述的电源装置，其特征在于，所述第一电气组件包括第一电容，所述第一电容位于所述风道内，所述第一电容位于所述风道靠近所述风机的一侧，且所述第一电容位于两个所述散热件之间的中部区域。

5.根据权利要求4所述的电源装置，其特征在于，所述第一电气组件还包括电池变压器，所述电池变压器位于所述风道内，且所述电池变压器位于所述第一电容背离所述风机的一侧。

6.根据权利要求5所述的电源装置，其特征在于，所述第一电气组件还包括第二电容，所述第二电容位于所述风道的延伸区域外。

7.根据权利要求6所述的电源装置，其特征在于，所述第一电容为电池输入电解电容，所述第二电容为交流AC输入电解电容。

8.根据权利要求7所述的电源装置，其特征在于，所述第一电气组件还包括绝缘栅双极型晶体管IGBT和金属-氧化物半导体场效应晶体管MOSFET，所述IGBT和所述MOSFET均设置在所述散热件的侧壁上。

9.根据权利要求8所述的电源装置，其特征在于，所述MOSFET包括多个原边MOSFET和多个副边MOSFET，所述原边MOSFET和所述风机之间的距离与所述副边MOSFET和所述风机之间的距离不相等；

所述IGBT包括逆变IGBT和整流IGBT，所述逆变IGBT和所述整流IGBT分别设置在不同的所述散热件的侧壁上。

10.根据权利要求1-3任一项所述的电源装置，其特征在于，所述第二电气组件包括功率电路模块、弱信号电路模块和逻辑控制电路板，所述功率电路模块通过所述弱信号电路模块与所述逻辑控制电路板电连接；

所述功率电路模块位于所述电路板的中部区域，所述弱信号电路模块和所述逻辑控制电路板沿着所述电路板的板面的延伸方向设置在所述电路板的边缘区域。

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