CN215452804U - 一种逆变器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种逆变器，该逆变器包括有逆变桥模组、控制板以及散热器；逆变桥模组中包括有至少两个开关管，控制板包括有控制元件以及PCB基板，散热器中包括有水冷块，水冷块内部具有容冷却水流通的空间；控制元件焊接在PCB基板的下方；水冷块与PCB基板固定，开关管环绕水冷块均匀布置在PCB基板上，且每一个开关管均与PCB基板固定并保持电连接，每一个开关管均紧贴水冷块。该逆变器将逆变器中发热问题突出的开关管与散热器紧贴，以散热器中流通的冷却水及时有效地带走热量，为多个开关管提供集中、统一的散热措施，保证逆变器长时间稳定工作不致烧损，同时带来逆变器结构紧凑、布局合理、体积小巧的有益效果。

Description

一种逆变器

技术领域

本实用新型属于电源技术领域，特别涉及一种逆变器。

背景技术

逆变器用于将直流电能转换成为交流电能，在日常生活、工业生产、商业设备、军用装备上均有广泛应用，是电源设备中不可忽略的一个重要组成部件。

逆变器的电路一般由逆变桥电路以及控制电路组成，逆变桥电路中根据电气原理成对设置由开关元件组成的可控桥臂，而控制电路则内植控制逻辑，根据设定的控制逻辑发出通断脉冲，将通断脉冲接入到逆变桥电路中，控制指定的桥臂通断，以最终实现改变电流方向、将原输入到逆变器中的直流电能转换成为交流电能输出的效果。

应用在具体场景中的逆变器往往面临严峻的发热问题：逆变桥中的开关元件频繁通断，在其通断过程中将不可避免地产生开关损耗，进而引起开关元件发热，通断频率越高、开关损耗累积越多、开关元件发热也就越严重，如不采取及时有效的散热措施，开关器件上将不断累积热量，长时间工作将存在元件工作失常甚至烧损的风险。

现有技术中针对逆变桥电路中开关元件的发热问题，提出了多种解决方案，如在专利申请号为“201220301810.7”的中国专利申请文件中公开的“一种逆变器散热结构”中，即以在腔体外设置风道，使用风扇对风道中吹如空气的方式对开关元件进行散热；而在专利申请号为“201710296634.X”的中国专利申请文件中公开的“一种散热好的逆变器”中，则是采用在逆变器外围设置多个散热鳍片，并在散热鳍片内设有横向贯穿散热鳍片的通孔的方式对开关元件作出散热举措。

应该指出，现有技术中提供的开关元件的散热方案普遍存在无法兼顾散热效率与装置结构的问题：以上述专利申请文件为例，在“一种逆变器散热结构”一案中，虽能取得逆变器结构紧凑的技术效果，但采用风冷散热的方式，其散热效率较为低下，无法适用高频、大功率的逆变器应用场景；而“一种散热好的逆变器”一案中，虽然采用散热鳍片传导散热的方式将具备较高的散热效率，但在逆变器外围密布散热鳍片的方式，将大幅增加整个逆变器的体积及重量，增加制造难度，也将大幅提升制造成本，无法在广泛的逆变器应用场景中得到有效推广。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种逆变器，该逆变器中设置散热器，将逆变器中发热问题突出的开关管与散热器紧贴，以散热器中流通的冷却水及时有效地带走热量，保证逆变器长时间稳定工作不致烧损。

本实用新型的另一个目的在于提供一种结构紧凑、布局合理、体积小巧的逆变器，该逆变器中通过合理布局各个电子元器件与散热器的位置，为多个开关管提供集中、统一的散热措施，一方面方便布置散热通路，另一方面也可答复缩减整个散热器的体积，降低逆变器的制造难度，方便推广。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种逆变器，该逆变器包括有：用于分时通断，将直流电能转换成为交流电能的逆变桥模组；内植控制逻辑，用于发出通断脉冲控制逆变桥模组分时通断的控制板；以及散热器；

其中，逆变桥模组中包括有至少两个开关管，而应用到具体场景中时，开关管选取型号、数量以及各个开关管之间的联结方式，均由技术人员视应用场景的频率、功率、容量大小需要对应设定，开关管成对设置，以构成对称的上下两桥臂；控制板包括有控制元件以及PCB基板，PCB基板上印制逆变器的控制线路；散热器中包括有水冷块、进水龙头以及出水龙头；水冷块内部具有容冷却水流通的空间，进水龙头与出水龙头均固定在水冷块上，三者保持水路连通，外部冷却水沿进水龙头-水冷块-出水龙头流动。

相比于开关管，控制元件在正常工作过程中发热情况并不严重，无需对其额外设置冷却措施，将控制元件设置在PCB基板的下方，与PCB基板固定并保持电连接即可实现其电路功能并能在后续使用过程中保持长时间稳定工作。

而在逆变器正常工作过程中，开关管因频繁通断而发热严重，因此在本实用新型中设置散热器，将散热器与逆变桥模组与控制元件分隔开来，一同设置在PCB基板的上方，将散热器中的水冷块与PCB基板固定，开关管环绕水冷块均匀布置在PCB基板上，且每一个开关管均与PCB基板固定连接并保持电连接；开关管在正常工作的过程中产生大量热量，将每一个开关管都紧贴水冷块，以水冷块作为统一、集中的冷却措施对每一个开关管作出冷却，这样的布置方式一方面可利用流通的冷却水高效、及时地带走热量，为开关管降温，保证逆变器长时间稳定工作；另一方面可最大程度提高空间利用率，构造结构紧凑、体积小巧、方便制造的逆变器。

应该强调，本实用新型提供的技术方案应用到具体场景中时，开关管选择MOS管、IGBT管、GTO管或是其他类型的管子，开关管的数量设置为半桥式的双管形式、全桥式的四管形式或是由4*N个管子联结形成大容量全桥的形式，都是本领域技术人员依据具体场景的开关频率、通断时间以及耐压需求等参数要求具体选定的，简单的开关管的类型区别及数量区别不应排除在本实用新型的保护范围外。

在本实用新型提供的技术方案中，散热器还包括有压紧夹爪；压紧夹爪与开关管一一对应设置，每一根压紧夹爪的一端均固定在水冷块上，其另一端伸出，紧密抵持对应的开关管，压紧开关管使其紧贴水冷块。由于现有技术中提供的开关管，其背面一般设置金属质的的散热贴片，而出于热传导的考虑，水冷块也同样采用热传导系数高的金属制得，为保证开关管紧贴是开关管与水冷块之间严格绝缘，在本实用新型提供的散热器中还设置有绝缘纸，绝缘纸与开关管对应设置，置于开关管与水冷块之间，当开关管紧贴水冷块时，绝缘纸夹在二者之间，严密隔绝水冷块与每一个开关管。为避免压紧夹爪损坏开关管，在本实用新型提供的逆变器中，散热器还包括有绝缘胶垫，绝缘胶垫与开关管对应设置，置于开关管与压紧夹爪之间，当压紧夹爪压紧开关管时，绝缘胶垫夹在二者之间。

开关管在工作过程中，不仅开关管管体本身，开关管的引脚处因为流通高频交流电，也将产生热量，因此在本实用新型提供的技术方案中，控制板组件还包括有至少两条引脚导热条，引脚导热条与开关管对应设置，每一条引脚导热条均嵌合在PCB基板上；每一个开关管的引脚均与其对应的引脚导热条固定，且二者之间保持热导通。而散热器中还对应设置有绝缘导热胶垫，绝缘导热胶垫铺垫在PCB基板上，绝缘导热胶垫的下端紧贴引脚导热条，绝缘导热胶垫的上端紧贴水冷块；引脚导热条通过绝缘导热胶垫与水冷块保持热导通，开关管的引脚在工作时产生的热量，即可经引脚导热条传导到绝缘导热胶垫后，经绝缘导热胶垫传递后，热量随水冷块中流动的冷却水散失出去，由此保证整个开关管从管体到引脚均能及时有效散热，保证逆变器正常、稳定、可靠地工作。

应该强调，在本实用新型中涉及的引脚导热条以及绝缘导热胶垫，其自身材质为现有技术，所有具有导热性质，能帮助开关管传导热量的材质均可应用在本实用新型中；所有具有绝缘性能，并同时具有良好的热传导性质的材料也同样可以应用在本实用新型中，引脚导热条以及绝缘导热胶垫自身材质并非本实施方式的保护核心，不在本实用新型要求的保护范围内。

附图说明

图1是具体实施方式中所实现的由16个MOS管组成的全桥逆变器的电路结构示意图。

图2是具体实施方式中所实现的由16个MOS管组成的全桥逆变器的第一视角整体结构图。

图3是具体实施方式中所实现的由16个MOS管组成的全桥逆变器的第二视角整体结构图。

图4是具体实施方式中所实现的由16个MOS管组成的全桥逆变器局部炸开状态下的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

请参阅图1-4。

在本具体实施方式中提供一种由16个MOS管组成的全桥逆变器，每4个MOS管联结组成其中一个桥臂，4组桥臂两两相对组成全桥。

在本具体试试方式中，该逆变器包括有逆变桥模组1、控制板2以及散热器3；

其中，逆变桥模组1中包括有16个MOS管11，每4个一组；控制板2包括有控制元件21以及PCB基板22，PCB基板22上印制逆变器的控制线路；散热器3中包括有水冷块31、进水龙头32以及出水龙头33；水冷块31内部具有容冷却水流通的空间，进水龙头32与出水龙头33均固定在水冷块31上，三者保持水路连通。控制元件21设置在PCB基板22的下方，与PCB基板22固定并保持电连接。

散热器3与逆变桥模组1设置在PCB基板22的上方，散热器3中的水冷块与PCB基板22固定，16个MOS管11分4组布置在PCB基板22上，其中两组MOS管11设置在水冷块31的左侧，另两组MOS管11设置在水冷块31的右侧，同组的MOS管11均匀间隔整齐排列，不同组的MOS管11位置对应，按照电路设定保持间距，且每一个MOS管11均与PCB基板22固定连接并保持电连接；保持每一个MOS管11都紧贴水冷块31，由水冷块31为所有MOS管11降温。

在本具体实施方式中，散热器3还包括有压紧夹爪34；压紧夹爪34与MOS管11一一对应设置16根，每一根压紧夹爪34的一端均固定在水冷块31上，其另一端伸出，紧密抵持对应的MOS管11，压紧MOS管11使其紧贴水冷块31。

在本具体实施方式中，散热器3还设置有2片绝缘纸35，2片绝缘纸35分别贴在水冷块31的左侧壁与右侧壁上，置于MOS管11与水冷块31之间，当MOS管11紧贴水冷块31时，绝缘纸35夹在二者之间，严密隔绝水冷块31与每一个MOS管11。

在具体实施方式提供的由16个MOS管11组成的全桥逆变器中，散热器还包括有4片绝缘胶垫36，绝缘胶垫36对应4组与MOS管11，将其置于MOS管11与压紧夹爪34之间，当压紧夹爪34压紧MOS管11时，绝缘胶垫36夹在二者之间。

而进一步的，在具体实施方式中，控制板组件2还包括有两条引脚导热条23，引脚导热条23与16个MOS管对应设置，每两组MOS管设置一条引脚导热条23，引脚导热条23嵌合在PCB基板22上；每一个MOS管11的引脚均与其对应的引脚导热条23热熔并冷却固定在一起，每一个MOS管11的引脚均与引脚导热条23之间保持热导通。而散热器3中还对应设置有绝缘导热胶垫37，绝缘导热胶垫37铺垫在PCB基板22上，绝缘导热胶垫37的下端紧贴引脚导热条23，绝缘导热胶垫37的上端紧贴水冷块31；引脚导热条23通过绝缘导热胶垫37与水冷块31保持热导通。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种逆变器，其特征在于，该逆变器包括有：

用于分时通断，将直流电能转换成为交流电能的逆变桥模组；

内植控制逻辑，用于发出通断脉冲控制所述逆变桥模组分时通断的控制板；

以及，散热器；

所述逆变桥模组中包括有至少两个开关管，所述开关管成对设置；所述控制板包括有控制元件以及PCB基板；所述散热器中包括有水冷块，所述水冷块内部具有容冷却水流通的空间；

所述控制元件设置在所述PCB基板的下方，与所述PCB基板固定并保持电连接；所述散热器与所述逆变桥模组均设置在所述PCB基板的上方，所述水冷块与所述PCB基板固定，所述开关管环绕所述水冷块均匀布置在所述PCB基板上，且每一个所述开关管均与所述PCB基板固定并保持电连接；

每一个所述开关管均紧贴所述水冷块。

2.如权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述散热器还包括有进水龙头以及出水龙头，所述进水龙头与所述出水龙头均固定在所述水冷块上，三者保持水路连通。

3.如权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述散热器还包括有压紧夹爪，所述压紧夹爪与所述开关管一一对应设置，每一根所述压紧夹爪的一端均固定在所述水冷块上，其另一端伸出，紧密抵持对应的所述开关管，压紧所述开关管使其紧贴所述水冷块。

4.如权利要求3所述的逆变器，其特征在于，所述散热器还包括有绝缘纸，所述绝缘纸与所述开关管对应设置，所述绝缘纸置于所述开关管与所述水冷块之间，当所述开关管紧贴所述水冷块时，所述绝缘纸夹在二者之间，严密隔绝所述水冷块与每一个所述开关管。

5.如权利要求3所述的逆变器，其特征在于，所述散热器还包括有绝缘胶垫，所述绝缘胶垫设置与所述开关管对应设置，所述绝缘胶垫置于开关管与所述压紧夹爪之间，当所述压紧夹爪压紧所述开关管时，所述绝缘胶垫夹在二者之间。

6.如权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述控制板组件还包括有至少两条引脚导热条，所述引脚导热条与所述开关管对应设置，每一条所述引脚导热条均嵌合在所述PCB基板上；每一个所述开关管的引脚均与其对应的所述引脚导热条固定，且二者之间保持热导通。

7.如权利要求6所述的逆变器，其特征在于，所述散热器还包括有绝缘导热胶垫，所述绝缘导热胶垫铺垫在所述PCB基板上，所述绝缘导热胶垫的下端紧贴所述引脚导热条，所述绝缘导热胶垫的上端紧贴所述水冷块；所述引脚导热条通过所述绝缘导热胶垫与所述水冷块保持热导通。

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