CN214315022U - 大功率升压变换器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种大功率升压变换器，包括壳体、叠层母排结构以及控制板，壳体界定出一向上敞开的容置空间，壳体内部形成有立体水道，立体水道的两个冷却水口分别连接有冷却水接头；叠层母排结构包括叠层母排、驱动板以及若干电器件，叠层母排包括相互绝缘的多层铜排，借由叠层母排的连接，实现驱动板以及若干电器件之间的电气连接；其中，若干电器件包括若干分立式半导体开关和电感器，若干分立式半导体开关分布在叠层母排的周边区域，电感器安装在叠层母排的底部，立体水道流过若干分立式半导体开关和电感器所在区域；控制板设在驱动板上。本实用新型具有简洁紧凑的整体结构，能够节省升压变换器的内部空间，同时能够提升使用的稳定性和降低制作成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及大功率电力变换技术领域，尤其涉及一种大功率升压变换器。
背景技术
现有技术中都采用多个电感放置为箱体一侧作为组件整体灌胶，IGBT放置在电感组件旁平铺在水道上，IGBT上方连接驱动电路板，驱动电路板上为控制电路板以及电容器，各器件采用铜排或线缆连接，该技术方案将发热量较大的IGBT和电感平铺于水道上方，便于散热，再将其余器件于IGBT上方层叠铺放。
不过上述方案具有如下缺点：布局分散，电感器和IGBT平铺面积限制整体结构尺寸，且导流铜排和线缆设计复杂，体积密度低，装配复杂，容易发生电气绝缘失效故障，EMC性能差。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种大功率升压变换器，能够节省内部空间，降低了装配难度和成本，提升利用冷却水道进行散热的效率，以及提升EMC性能。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种大功率升压变换器，包括壳体、叠层母排结构以及控制板，所述壳体界定出一向上敞开的容置空间，所述壳体内部形成有立体水道，所述立体水道的冷却水口分别连接有冷却水接头；所述叠层母排结构包括叠层母排、驱动板以及若干电器件，所述叠层母排包括相互绝缘的多层铜排，每层所述铜排分别设有导流线路，所述驱动板叠放在所述叠层母排的上侧，借由所述叠层母排的连接，实现所述驱动板以及若干所述电器件之间的电气连接；其中，若干所述电器件包括若干分立式半导体开关和电感器，若干所述分立式半导体开关分布在所述叠层母排的周边区域，所述电感器安装在所述叠层母排的底部，所述立体水道流过若干所述分立式半导体开关和所述电感器所在区域；所述控制板设在所述驱动板上。
可选地，若干所述分立式半导体开关分布在所述叠层母排的相对两侧，所述电感器位于若干所述分立式半导体开关之间。
可选地，所述壳体的内壁形成有用于支撑若干所述分立式半导体开关的台阶。
可选地，若干所述分立式半导体开关通过陶瓷片支撑在所述台阶上。
可选地，所述叠层母排的导流线路对应若干所述分立式半导体开关的正极引脚和负极引脚以及所述电感器的线圈的第一引脚和第二引脚分别设有连接端，各所述连接端与对应的所述引脚以及所述驱动板之间实现导通连接。
可选地，所述叠层母排的导流线路对应若干所述分立式半导体开关的正极引脚和负极引脚分别设有作为所述连接端的针脚，所述针脚分别与所述分立式半导体开关的正极引脚和负极引脚一体或分别焊接至所述驱动板。
可选地，至少部分所述分立式半导体开关设置在一PCB板上，所述分立式半导体开关的各引脚分别连接所述PCB板，所述PCB板的外侧位于所述叠层母排一旁，所述PCB板的内侧叠设在所述叠层母排的底部，所述驱动板和所述叠层母排上穿设有螺丝，所述螺丝与所述驱动板和所述叠层母排上对应的连接端电接触，所述螺丝的下端连接所述PCB板上的与所述分立式半导体开关的各引脚对应连通的连接端子。
可选地，所述叠层母排对应所述电感器的线圈的第一引脚和第二引脚分别设有作为所述连接端的连接引脚，所述叠层母排和所述驱动板设有让位开孔，所述电感器的线圈的第一引脚和第二引脚以及所述连接引脚位于所述让位开孔处。
可选地，所述电感器的线圈的第一引脚和第二引脚中的至少一个和所述叠层母排上与其对应的连接引脚分别焊接至所述驱动板上的一电器件的两引脚；或者，所述电感器的线圈的第一引脚和第二引脚中的至少一个和所述叠层母排上与其对应的连接引脚一体焊接至所述驱动板。
可选地，所述叠层母排结构还包括电容器，所述电容器安装在所述叠层母排的底部或者所述驱动板上，所述叠层母排的导流线路对应所述电容器的第一引脚和第二引脚分别设有电容连接端，各所述电容连接端与对应的所述引脚以及所述驱动板之间实现导通连接，所述叠层母排对应所述电容器的第一引脚和第二引脚分别设有作为所述电容连接端的连接引脚，所述叠层母排和所述驱动板设有让位开孔，所述电容器的第一引脚和第二引脚以及所述连接引脚位于所述让位开孔处。
与现有技术相比，本实用新型利用叠层母排实现驱动板以及若干电器件之间的电气连接，使得结构简洁紧凑，体积密度大，能够节省大功率升压变换器的内部空间；且无需复杂的导流铜排和线缆设计，降低了装配难度和成本；同时能够实现高压和低压的有效隔离，产品的EMC性能好；另外，由于整体结构的立体化，可以提升利用冷却水道进行散热的效率。
附图说明
图1是本实用新型实施例大功率升压变换器的立体结构示意图。
图2是本实用新型实施例大功率升压变换器的分解结构示意图。
图3是本实用新型第一实施例叠层母排结构的立体结构示意图。
图4是图1中A部的放大图。
图5至图8是图1中叠层母排结构不同视角的分解结构示意图。
图9和图10是图1中叠层母排不同视角的立体结构示意图。
图11和图12是图1中叠层母排不同视角的分解结构示意图。
图13和图14是本实用新型第二实施例叠层母排结构的不同视角的立体结构示意图。
图15和图16是本实用新型第三实施例叠层母排结构的不同视角的立体结构示意图。
图17和图18是本实用新型第四实施例叠层母排结构的不同视角的立体结构示意图。
图19和图20是本实用新型第五实施例叠层母排结构的不同视角的立体结构示意图。
具体实施方式
为了详细说明本实用新型的技术内容、构造特征，以下结合实施方式并配合附图作进一步说明。
请参阅图1和图2，本实用新型公开了一种大功率升压变换器，包括壳体8、叠层母排结构以及控制板9，所述壳体8界定出一向上敞开的容置空间81，所述壳体8内部形成有立体水道82，立体水道82的冷却水口分别连接有冷却水接头83；所述叠层母排结构包括叠层母排1、驱动板2以及若干电器件，所述叠层母排1包括相互绝缘的多层铜排，每层所述铜排分别设有导流线路，所述驱动板2叠放在所述叠层母排1的上侧，借由所述叠层母排1的连接，实现所述驱动板2以及若干所述电器件之间的电气连接；其中，若干所述电器件包括若干分立式半导体开关3和电感器4，若干所述分立式半导体开关3分布在所述叠层母排1的周边区域，所述电感器4安装在所述叠层母排1的底部，所述立体水道82流过若干所述分立式半导体开关3和所述电感器4所在区域；所述控制板9设在所述驱动板2上。具体地，分立式半导体开关3可以采用IGBT，但不以此为限制。
本实用新型利用叠层母排1实现驱动板2以及若干电器件之间的电气连接，使得结构简洁紧凑，体积密度大，能够节省大功率升压变换器的内部空间；且无需复杂的导流铜排和线缆设计，降低了装配难度和成本；同时能够实现高压和低压的有效隔离，产品的EMC性能好；另外，由于整体结构的立体化，可以提升利用立体水道82进行散热的效率。
为了实现驱动板2以及若干电器件之间的电气连接，叠层母排1的导流线路对应若干分立式半导体开关3的正极引脚31和负极引脚32以及电感器4的线圈40的第一引脚41和第二引脚42分别设有与连接端，各连接端与对应的引脚以及驱动板2之间实现导通连接。分立式半导体开关3的接地引脚可以连接至叠层母排1和/或驱动板2。
请结合图2，在该实施例中，若干分立式半导体开关3分布在叠层母排1的相对两侧，电感器4位于若干分立式半导体开关3之间。另外，为了保证若干分立式半导体开关3的连接可靠性，壳体8的内壁形成有用于支撑若干分立式半导体开关3的台阶84，具体地，若干分立式半导体开关3通过陶瓷片85支撑在台阶84上。
请结合图2，在该实施例中，叠层母排1的底部还装配连接有电容器5。借由叠层母排1的连接实现电容器5、驱动板2以及其他电器件之间的电气连接。将电容器5设置叠层母排1的底部有利于减少对升压变换器内部的空间的占用。
下面结合图3至图20显示的本实用新型中叠层母排结构的五个实施例对其进行详细描述。
请参阅图3至图12，其公开了本实用新型叠层母排结构的第一实施例。
在该实施例中，叠层母排1的导流线路对应若干分立式半导体开关3的正极引脚31和负极引脚32分别设有作为连接端的针脚11，针脚11分别与分立式半导体开关3的正极引脚31和负极引脚32一体焊接至驱动板2。当然，针脚11分别与分立式半导体开关3的正极引脚31和负极引脚32也可以分别焊接至驱动板2。本实用新型对针脚11、对应引脚以及驱动板2的具体焊接关系不作具体限定，只要能够实现相互间的连通即可。
具体地，驱动板2的边缘处对应若干分立式半导体开关3的正极引脚31和负极引脚32和若干针脚11设置有过孔21，从而便于实现可靠的电性焊接。
在该实施例中，若干分立式半导体开关3是水平布置在叠层母排1的周边区域，其各引脚垂直设置。
在该实施例中，叠层母排1对应电感器4的线圈40的第一引脚41和第二引脚42分别设有作为连接端的连接引脚12，叠层母排1和驱动板2设有让位开孔M，电感器4的线圈40的第一引脚41和第二引脚42以及连接引脚12位于让位开孔M处，从而便于实现与驱动板2的焊接。
可选地，电感器4的线圈40的第一引脚41和第二引脚42中的至少一个和叠层母排1上与其对应的连接引脚12分别焊接至驱动板2上的一电器件22的两引脚。在附图的示例中，该电器件22为电流传感器，当然，还可以是其他电器件。
可选地，电感器4的线圈40的第一引脚41和第二引脚42中的至少一个和叠层母排1上与其对应的连接引脚12一体焊接至驱动板2。
在附图的具体示例中，电感器4的线圈40的第一引脚41与叠层母排1上与其对应的连接引脚12一体焊接至驱动板2，电感器4的线圈40的第二引脚42和叠层母排1上与其对应的连接引脚12分别焊接至驱动板2上的一电器件22的两引脚。
当然，电感器4的线圈40的第一引脚41和第二引脚42以及叠层母排1上与其对应的连接引脚12与驱动板2的焊接方式并不限于上述方式。
在该实施例中，叠层母排结构还包括电容器5，电容器5安装在驱动板2上，叠层母排1的导流线路对应电容器5的第一引脚51和第二引脚52分别设有电容连接端，各电容连接端与对应的引脚以及驱动板2之间实现导通连接。
具体地，叠层母排1对应电容器5的第一引脚51和第二引脚52分别设有作为电容连接端的连接引脚13，叠层母排1和驱动板2设有让位开孔N，电容器5的第一引脚51和第二引脚52以及连接引脚13位于让位开孔N处，从而便于实现可靠的电性焊接。
在该实施例中，叠层母排结构还包括继电器6，继电器6连接在叠层母排1的底部一侧。
在该实施例中，叠层母排1包括四层铜排，但不限于此。
请参阅图13和图14，其公开了本实用新型叠层母排结构的第二实施例。
该实施例与本实用新型第一实施例的主要区别在于，叠层母排结构没有设置继电器。
请参阅图15至图16，其公开了本实用新型叠层母排结构的第三实施例。
该实施例与本实用新型第一实施例的主要区别在于，电容器5是安装在叠层母排1的底部，另外，若干分立式半导体开关3是垂直布置在叠层母排1的周边区域，各引脚由其本体的顶部向上伸出。
请参阅图17和图18，其公开了本实用新型叠层母排结构的第四实施例。
该实施例与本实用新型第一实施例的主要区别在于，叠层母排1上连接有两个电感器4。通过电感器4以及其他电器件的增加，有利于增大功率。
请参阅图19和图20，其公开了本实用新型叠层母排结构的第五实施例。
该实施例与本实用新型第一实施例的主要区别在于，分立式半导体开关3的连接方式不同。
具体地，在该实施例中，至少部分分立式半导体开关3设置在一PCB板7上，分立式半导体开关3的各引脚分别连接PCB板7，PCB板7的外侧位于叠层母排1一旁，PCB板7的内侧叠设在叠层母排1的底部，驱动板2和叠层母排1上穿设有螺丝71，螺丝71与驱动板2和叠层母排1上对应的连接端电接触，螺丝71的下端连接PCB板7上的与分立式半导体开关3的各引脚对应连通的连接端子(图未示)。
以上所揭露的仅为本实用新型的较佳实例而已，不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，均属于本实用新型所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种大功率升压变换器，其特征在于，包括壳体、叠层母排结构以及控制板，所述壳体界定出一向上敞开的容置空间，所述壳体内部形成有立体水道，所述立体水道的冷却水口分别连接有冷却水接头；所述叠层母排结构包括叠层母排、驱动板以及若干电器件，所述叠层母排包括相互绝缘的多层铜排，每层所述铜排分别设有导流线路，所述驱动板叠放在所述叠层母排的上侧，借由所述叠层母排的连接，实现所述驱动板以及若干所述电器件之间的电气连接；其中，若干所述电器件包括若干分立式半导体开关和电感器，若干所述分立式半导体开关分布在所述叠层母排的周边区域，所述电感器安装在所述叠层母排的底部，所述立体水道流过若干所述分立式半导体开关和所述电感器所在区域；所述控制板设在所述驱动板上。
2.如权利要求1所述的大功率升压变换器，其特征在于，若干所述分立式半导体开关分布在所述叠层母排的相对两侧，所述电感器位于若干所述分立式半导体开关之间。
3.如权利要求2所述的大功率升压变换器，其特征在于，所述壳体的内壁形成有用于支撑若干所述分立式半导体开关的台阶。
4.如权利要求3所述的大功率升压变换器，其特征在于，若干所述分立式半导体开关通过陶瓷片支撑在所述台阶上。
5.如权利要求1所述的大功率升压变换器，其特征在于，所述叠层母排的导流线路对应若干所述分立式半导体开关的正极引脚和负极引脚以及所述电感器的线圈的第一引脚和第二引脚分别设有连接端，各所述连接端与对应的所述引脚以及所述驱动板之间实现导通连接。
6.如权利要求5所述的大功率升压变换器，其特征在于，所述叠层母排的导流线路对应若干所述分立式半导体开关的正极引脚和负极引脚分别设有作为所述连接端的针脚，所述针脚分别与所述分立式半导体开关的正极引脚和负极引脚一体或分别焊接至所述驱动板。
7.如权利要求5所述的大功率升压变换器，其特征在于，至少部分所述分立式半导体开关设置在一PCB板上，所述分立式半导体开关的各引脚分别连接所述PCB板，所述PCB板的外侧位于所述叠层母排一旁，所述PCB板的内侧叠设在所述叠层母排的底部，所述驱动板和所述叠层母排上穿设有螺丝，所述螺丝与所述驱动板和所述叠层母排上对应的连接端电接触，所述螺丝的下端连接所述PCB板上的与所述分立式半导体开关的各引脚对应连通的连接端子。
8.如权利要求5所述的大功率升压变换器，其特征在于，所述叠层母排对应所述电感器的线圈的第一引脚和第二引脚分别设有作为所述连接端的连接引脚，所述叠层母排和所述驱动板设有让位开孔，所述电感器的线圈的第一引脚和第二引脚以及所述连接引脚位于所述让位开孔处。
9.如权利要求8所述的大功率升压变换器，其特征在于，
所述电感器的线圈的第一引脚和第二引脚中的至少一个和所述叠层母排上与其对应的连接引脚分别焊接至所述驱动板上的一电器件的两引脚；或者
所述电感器的线圈的第一引脚和第二引脚中的至少一个和所述叠层母排上与其对应的连接引脚一体焊接至所述驱动板。
10.如权利要求1所述的大功率升压变换器，其特征在于，所述叠层母排结构还包括电容器，所述电容器安装在所述叠层母排的底部或者所述驱动板上，所述叠层母排的导流线路对应所述电容器的第一引脚和第二引脚分别设有电容连接端，各所述电容连接端与对应的所述引脚以及所述驱动板之间实现导通连接，所述叠层母排对应所述电容器的第一引脚和第二引脚分别设有作为所述电容连接端的连接引脚，所述叠层母排和所述驱动板设有让位开孔，所述电容器的第一引脚和第二引脚以及所述连接引脚位于所述让位开孔处。
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| CN202120037412.8U Active CN214315022U (zh) | 2021-01-07 | 2021-01-07 | 大功率升压变换器 |
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