CN219576843U - 电源功率装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电源功率装置，包括机壳和功率组件，所述机壳包括冷板，所述冷板内设有用于流通冷却液的冷却通道。所述功率组件包括电路基板、功率元件、导热管和散热壳，所述电路基板设于所述冷板表面，所述功率元件设于所述电路基板背离所述冷板的表面，所述导热管设于所述功率元件背离所述电路基板的表面并延伸至所述电路基板，所述散热壳包覆所述功率元件和所述导热管并连接于所述电路基板。该电源功率装置通过将功率组件中的电感等磁芯元件通过导热铜管和散热铝壳将热量传导至底部，热量再由冷却通道内流通的冷却液循环带走冷却，使功率元件能均匀散热且不存在局部温度过高的现象，从而有利于提升整机功率密度。

Description

电源功率装置

技术领域

本申请涉及半导体散热技术领域，尤其涉及一种电源功率装置。

背景技术

目前，电源功率装置不断朝着更高开关频率和功率密度的方向发展，尤其是军工领域以及特殊场合运用的特种电源，可靠度要求非常高，且功率密度要求越来越低，对产品的性能以及在极限环境下都提出来严格要求。而电力电子设备中，元器件的热失控是占据了一半以上失效因素，因此需要不断提升电源功率装置中的散热结构以满足发展需求。

电力电子装置中，电感等磁芯元件通常采用液冷散热的方式，即将磁芯元件设于冷板表面，产生的热量通过冷板内流通的冷却液带走以实现散热。现有技术中，电感等磁芯元件中磁芯的导热率低、体积大，距离冷板较远的部分磁芯(即顶部)的热量很难通过向下传导的方式导向冷板进行散热，所以在密闭空间内的磁芯元件存在局部热量集中的现象。由此电感等磁芯元件经常出现局部温度过高而无法满足整机温升要求，也无法进一步提升整机功率密度。

实用新型内容

有鉴于此，本申请提出一种能提高散热效果的电源功率装置。

本申请一实施方式提供一种电源功率装置，包括机壳和功率组件，所述机壳包括冷板，所述冷板内设有用于冷却液流通的冷却通道。所述功率组件包括电路基板、功率元件、导热管和散热壳，所述电路基板设于所述冷板表面，所述功率元件设于所述电路基板背离所述冷板的表面，所述导热管设于所述功率元件背离所述电路基板的表面且延伸至所述电路基板，所述散热壳包覆所述功率元件和所述导热管且连接于所述电路基板。

在一些实施方式中，所述导热管内设有铜粉和导热液体介质。

在一些实施方式中，所述导热管的材质为铜；所述散热壳的材质为铝。

在一些实施方式中，所述功率元件包括底面、与所述底面相对的顶面以及连接所述底面和所述顶面的相对两侧面，所述底面与所述电路基板的接触，所述导热管环绕所述底面、两侧面和所述顶面一圈设置于所述功率元件的表面；

所述散热壳包覆所述功率元件的所述侧面和所述顶面，且所述散热壳固定连接于所述电路基板。

在一些实施方式中，所述电路基板和所述冷板之间设有导热硅脂。

在一些实施方式中，所述电路基板为铝基电路板。

在一些实施方式中，所述机壳还包括冷却盖板，所述冷板内设有冷却槽，所述冷却盖板的形状与轮廓与所述冷却槽相适配，所述冷却盖板装配于所述冷板设有冷却槽的部分，从而和所述冷板组装形成所述冷却通道。

在一些实施方式中，所述机壳包括第一盖板、框体和第二盖板，所述第一盖板和所述第二盖板盖封所述框体的相对两端，所述冷板设于所述框体内；

所述第一盖板、所述冷板以及所述冷板一侧的部分所述框体围设形成一安装腔，所述功率组件设于所述安装腔内。

在一些实施方式中，所述框体表面设有连通于所述冷却通道的进液口和出液口，所述进液口用于向所述冷却通道内输入冷却液，所述出液口用于由所述冷却通道输出冷却液以带走热量。

在一些实施方式中，所述电路基板的数量为多个，多个所述电路基板平行排列设于所述冷板表面。

本申请所述电源功率装置通过设置于所述功率元件的表面设置导热管，且设置所述散热壳包覆所述导热管，使得所述功率元件背离所述电路基板一侧的热量可以经由所述导热管和所述散热壳迅速且均匀地传递至所述电路基板，进而传导至所述冷板，由冷却通道内流通的冷却液循环带走冷却，能够改善所述功率元件顶部热量集中道中的局部温度过高的现象，有利于提升整机功率密度。此外，所述散热壳具有固定作用，能够将所述功率元件固定于所述电路基板，有利于提升整机的震动可靠性。

附图说明

图1为本申请一实施方式的电源功率装置的立体结构示意图。

图2为图1所示的电源功率装置的分解示意图。

图3为图1所示的电源功率装置的部分分解示意图。

图4为图2所示的电源功率装置的部分结构的分解示意图。

图5为图4所示的电源功率装置的部分结构的进一步分解示意图。

图6为图1所示的电源功率装置的部分分解示意图。

图7为图1所示的电源功率装置沿Ⅶ-Ⅶ线的剖面示意图。

主要元件符号说明

电源功率装置 100

功率组件 10

电路基板 11

功率元件 12

底面 121

顶面 122

侧面 123

导热管 13

散热壳 14

主电路板 15

机壳 20

第一盖板 21

框体 22

第二盖板 23

冷板 24

冷却槽 242

冷却盖板 25

进液口 26

出液口 27

摩擦条 28

冷却通道 30

第一安装腔 R1

第二安装腔 R2

延伸方向 V1

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请实施例。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请实施例的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请实施例。

需要说明，本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、底、顶、侧等)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本申请中如涉及“第一”“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。

这里参考剖面图描述本申请的实施例，这些剖面图是本申请理想化的实施例(和中间构造)的示意图。因而，由于制造工艺和/或公差而导致的图示的形状不同是可以预见的。因此，本申请的实施例不应解释为限于这里图示的区域的特定形状，而应包括例如由于制造而产生的形状的偏差。图中所示的区域本身仅是示意性的，它们的形状并非用于图示装置的实际形状，并且并非用于限制本申请的范围。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

请参阅图1和图2，本申请一实施例提供一种电源功率装置100，包括功率组件10和机壳20，所述功率组件10设于所述机壳20内部。

所述机壳20包括第一盖板21、框体22、第二盖板23、冷板24和冷却盖板25，所述框体22两端开口，所述第一盖板21和所述第二盖板23分别盖设于所述框体22的相对两端。所述冷板24大致密封于所述框体22的中部，所述冷板24、位于所述冷板24其中一侧的部分所述框体22以及所述第一盖板21合围形成有第一安装腔R1，所述冷板24、位于所述冷板24另一侧的部分所述框体22以及所述第二盖板23合围形成有第二安装腔R2。所述功率组件10设于所述第一安装腔R1和/或所述第二安装腔R2，所述功率组件10设于所述冷板24的表面。

请一并参阅图2和图3，所述冷板24的一表面开设有冷却槽242，所述冷却槽242为多个大致呈U形的凹槽首尾相连形成，即该冷却槽242呈迂回排布，所述冷却盖板25与所述冷板24的冷却槽242的形状及轮廓一致，即所述冷却盖板25由多个大致呈U形的片体首尾相连形成。所述冷板24与所述冷却盖板25组装配合形成冷却通道30以流通冷却液。其中，所述冷却盖板25设于所述第二安装腔R2内。所述冷板24与所述冷却盖板25可通过搅拌摩擦焊焊接，以确保所述冷却通道30的密封。所述框体22表面间隔设有进液口26和出液口27，所述进液口26和出液口27分别连通于所述冷却通道30的两端，冷却液从所述进液口26流入所述冷却通道30，并从所述出液口27流出以带走热量。其中，所述冷却液可为但不限于水、乙醇或乙二醇中的一种多种。所述机壳还包括四个摩擦条28，其中两个所述摩擦条28通过螺栓间隔固定于所述第一盖板21，另外两个所述摩擦条28通过螺栓间隔固定于所述第二盖板23。

在本实施例中，所述进液口26和出液口27设于所述框体22的同一表面。在其他实施例中，所述进液口26和出液口27也可设于所述框体22的不同表面(如相对两侧的表面)，这不作为对本申请的限制。

请一并参阅图4和图5，所述功率组件10包括电路基板11、至少一功率元件12、导热管13和散热壳14，所述功率元件12设于所述电路基板11的表面，所述导热管13环绕所述功率元件12一圈设于所述功率元件12的表面且接触所述电路基板11，所述散热壳14包覆所述功率元件12和所述导热管13，且所述散热壳14通过螺栓固定于所述电路基板11。所述电路基板11连接于所述冷板24的表面。

所述功率元件12包括底面121、顶面122、及侧面123。所述底面121与所述电路基板11的接触，所述顶面122与所述底面121相对，所述侧面123连接所述底面121和所述顶面122。所述导热管13大致呈矩形框架结构，所述导热管13环绕所述底面121、两侧面123和所述顶面122以连接于所述功率元件12的表面。可以理解地，连接于所述底面121的部分所述导热管13直接与所述电路基板11表面相接触，从而可迅速将所述顶面122处的热量传递至所述电路基板11。所述散热壳14大致呈U形，包覆于所述功率元件12的所述侧面123和所述顶面122。所述电路基板11具有一延伸方向V1，于所述延伸方向V1，所述散热壳14的宽度大于所述导热管13的宽度且大致等于所述功率元件12的宽度，可完全包覆所述导热管13暴露出的部分，从而所述散热壳14可以起到均匀分布热量的效果，并可以很好地把所述功率元件12固定于所述电路基板11上，提升整机震动可靠性。

其中，所述电路基板11通过螺栓固定于所述冷板24，所述电路基板11与所述冷板24之间涂覆有导热硅脂，从而可将所述功率元件12的热量有效传递至所述冷板24。所述导热管13的内部设有铜粉及导热液体介质。所述导热液体介质可为水、乙醇等，所述铜粉可加快所述导热液体介质的热量传递速度，因而所述导热管13具有优良的热响应性和热传导性。

在本实施例中，所述功率元件12为电感。所述电路基板11为具有高导热系数的铝基电路板，所述导热管13的材质为铜，所述散热壳14的材质为导热率高的铝。铜质的导热管13冷却效果好、热传递性能佳，可以设于普通冷却液无法到达的区域或狭窄位置，从一端的热量可以迅速传递到另一端，实现最佳的热转换过程。

在具体组装过程中，可先将所述导热管13打扁围绕所述功率元件12一圈，再用所述散热壳14将所述功率元件12和所述导热管13固定在一起。

请再次参阅图2、图6以及图7，本申请中所述功率组件10包括多个平行排列的电路基板11，所述功率组件10的数量为2个，另一所述功率组件10设于所述第二安装腔R2。本实施例中，所述功率组件10为特种电源模块，所述功率组件10包括六个平行排列的电路基板11。在其他实施例中，所述功率组件10也可为电池模块、逆变器模块或电源转换模块等。

所述功率组件10还包括主电路板15，所述主电路板15和所述电路基板11平行设于所述冷板24表面。所述主电路板15表面设有多个电子器件，包括但不限于变压器、电感、电容器、功率开关等主要器件及其他相关器件。在本实施例中，所述主电路板15表面的电子器件朝向所述冷板24设置。可以理解地，在其他实施例中，所述功率组件10还可包括控制板、滤波板、屏蔽板等。

本申请中提供的所述电源功率装置100通过于所述功率元件12环绕一圈设置所述导热管13，且设置所述散热壳14包覆所述导热管13和所述功率元件12，所述导热管13的冷却效果好、热传递性能好，所述功率元件12背离所述电路基板11一侧的热量能够通过所述导热管13迅速传递至所述电路基板11，且所述散热壳14能进一步将热量均匀分布，起到均匀散热效果。所述电路基板11将热量有效传递至所述冷板24，热量再由所述冷却通道30内流通的冷却液循环带走冷却，使功率元件都能均匀散热且不存在局部温度过高的现象，从而有利于提升整机功率密度。

此外，所述散热壳14有固定作用，通过螺栓很好地把所述功率元件12固定于所述电路基板11，有利于提升整机震动可靠性。

以上说明是本申请一些具体实施方式，但在实际的应用过程中不能仅仅局限于这些实施方式。对本领域的普通技术人员来说，根据本申请的技术构思做出的其他变形和改变，都应该属于本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种电源功率装置，其特征在于，包括：

机壳，所述机壳包括冷板，所述冷板内设有用于流通冷却液的冷却通道；

功率组件，所述功率组件包括电路基板、功率元件、导热管和散热壳，所述电路基板设于所述冷板表面，所述功率元件设于所述电路基板背离所述冷板的表面，所述导热管设于所述功率元件背离所述电路基板的表面并延伸至所述电路基板，所述散热壳包覆所述功率元件和所述导热管并连接于所述电路基板。

2.如权利要求1所述的电源功率装置，其特征在于，所述导热管内设有铜粉和导热液体介质。

3.如权利要求1所述的电源功率装置，其特征在于，所述导热管的材质为铜；所述散热壳的材质为铝。

4.如权利要求1所述的电源功率装置，其特征在于，所述功率元件包括底面、与所述底面相对的顶面以及连接所述底面和所述顶面的相对两侧面，所述底面与所述电路基板的接触，所述导热管环绕所述底面、两侧面和所述顶面一圈设置于所述功率元件的表面；

所述散热壳包覆所述功率元件的所述侧面和所述顶面，且所述散热壳固定连接于所述电路基板。

5.如权利要求1所述的电源功率装置，其特征在于，所述电路基板和所述冷板之间设有导热硅脂。

6.如权利要求1所述的电源功率装置，其特征在于，所述电路基板为铝基电路板。

7.如权利要求1所述的电源功率装置，其特征在于，所述机壳还包括冷却盖板，所述冷板内设有冷却槽，所述冷却盖板的形状与轮廓与所述冷却槽相适配，所述冷却盖板装配于所述冷板设有冷却槽的部分，从而和所述冷板组装形成所述冷却通道。

8.如权利要求1所述的电源功率装置，其特征在于，所述机壳包括第一盖板、框体和第二盖板，所述第一盖板和所述第二盖板盖封所述框体的相对两端，所述冷板设于所述框体内；

所述第一盖板、所述冷板以及所述冷板一侧的部分所述框体围设形成一安装腔，所述功率组件设于所述安装腔内。

9.如权利要求8所述的电源功率装置，其特征在于，所述框体表面设有连通于所述冷却通道的进液口和出液口，所述进液口用于向所述冷却通道内输入冷却液，所述出液口用于由所述冷却通道输出冷却液以带走热量。

10.如权利要求1所述的电源功率装置，其特征在于，所述电路基板的数量为多个，多个所述电路基板平行排列设于所述冷板表面。