CN220156392U - 电源及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电源及电子设备，该电源包括壳体及内部器件，内部器件包括依次设置的高功耗单元、滤波单元、风扇，还包括与高功耗单元平行设置的低功耗单元；高功耗单元包括依次设置的变压器和电感模块，变压器的两侧设有整流组件，电感模块的两侧设有功率组件；高功耗单元与低功耗单元之间形成第一散热风道，第一散热风道可经滤波单元连通风扇，高功耗单元与壳体之间形成第二散热风道。通过合理设置内部器件的布局，可避免各个内部器件散发的热量过于集中，同时又可提高功率密度，且内部器件之间利用布局引导形成两个散热风道，散热效率更高，散热更均匀，散热效果相对于传统单个风道的电源而言更好，且不额外占用电源的内部空间。

Description

电源及电子设备

技术领域

本实用新型涉及开关电源领域，尤其涉及一种电源及电子设备。

背景技术

服务器电源是为服务器供电的一大设备，服务器电源功率越来越高，尺寸越来越小，功率密度越来越高，服务器电源中各种功率器件、磁件的散热也越来越具有挑战，如何放置这些器件，形成有效的散热布局变得尤为重要。

目前，传统服务器电源内的器件布局多形成单风道散热，随着电源功率密度的提升，此布局的散热成为限制功率密度的瓶颈。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种电源及电子设备。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种电源，包括壳体及内部器件，所述内部器件包括依次设置的高功耗单元、滤波单元、风扇，还包括与所述高功耗单元平行设置的低功耗单元；

所述高功耗单元包括依次设置的变压器和电感模块，所述变压器的两侧设有整流组件，所述电感模块的两侧设有功率组件；

所述高功耗单元与所述低功耗单元之间形成第一散热风道，所述第一散热风道可经所述滤波单元连通所述风扇，所述高功耗单元与所述壳体之间形成第二散热风道。

在一些实施例中，在本实用新型所构造的电源中，所述整流组件包括靠近所述第一散热风道的第一整流单元和靠近所述第二散热风道的第二整流单元，所述第一整流单元和所述第二整流单元之间通过汇流排连接。

在一些实施例中，在本实用新型所构造的电源中，所述滤波单元包括用于电磁干扰设置的EMI滤波模块。

在一些实施例中，在本实用新型所构造的电源中，所述电感模块包括LLC谐振电感和PFC电感；

所述功率组件包括设置在所述LLC谐振电感旁靠近所述第一散热风道的PFC快管功率单元、设置在所述PFC电感旁靠近所述第二散热风道的极性管功率单元和设置在所述LLC谐振电感旁靠近所述第二散热风道的LLC功率单元。

在一些实施例中，在本实用新型所构造的电源中，所述PFC电感为环状电感，且所述PFC电感的开孔方向面对所述风扇设置。

在一些实施例中，在本实用新型所构造的电源中，所述PFC快管功率单元包括贴片MOSFET和/或插件MOSFET。

在一些实施例中，在本实用新型所构造的电源中，所述极性管功率单元包括MOSFET和/或二极管。

在一些实施例中，在本实用新型所构造的电源中，所述LLC功率单元包括所述LLC谐振电感的原边MOSFET，所述LLC谐振电感的原边MOSFET包括贴片MOSFET和/或插件MOSFET。

在一些实施例中，在本实用新型所构造的电源中，还包括与所述风扇平行设置的输入连接器；

所述风扇用于向壳体外散热，以使所述第一散热风道和所述第二散热风道中的风吹向所述风扇。

本实用新型还构造了一种电子设备，包括机箱和主板，还包括上述任一项实施例所述的电源。

通过实施本实用新型，具有以下有益效果：

本实用新型公开的电源包括壳体及内部器件，内部器件包括依次设置的高功耗单元、滤波单元、风扇，还包括与高功耗单元平行设置的低功耗单元；高功耗单元包括依次设置的变压器和电感模块，变压器的两侧设有整流组件，电感模块的两侧设有功率组件；高功耗单元与低功耗单元之间形成第一散热风道，第一散热风道可经滤波单元连通风扇，高功耗单元与壳体之间形成第二散热风道。通过合理设置内部器件的布局，可以避免各个内部器件散发的热量过于集中，同时又可提高功率密度，并且内部器件之间利用布局引导形成两个散热风道，使得散热效率更高，散热更均匀，散热效果相对于传统单个风道的电源而言更好，且不额外占用电源的内部空间。

本实用新型公开的电子设备采用了内部器件布局均匀且散热效率更高的电源，由于所采用的该种电源的内部器件发热热量分布更平均、散热更高效，进一步使得采用该种电源的电子设备续航性能和运行上限提高。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型第一实施例中的第一结构示意图；

图2是本实用新型第一实施例中的第二结构示意图；

图3是本实用新型第一实施例中的第三结构示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

需要说明的是，附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。附图中的箭头仅仅用于示出第一散热风道6和第二散热风道7的大致走向，并不限定风的方向，也不限定进入电源的散热风必须只按箭头所经的路径移动。

本实用新型中所指出的高功耗单元2和低功耗单元5中的“高功耗”和“低功耗”是相对电源中的内部器件而言的，用于表明高功耗单元2中的主要内部器件发热较多，低功耗单元5中的主要内部器件发热相对于高功耗单元2中的内部器件发热较少；不用于限定高功耗单元2中只能设置某些高功耗器件，也不用于限定低功耗单元5中只能设置某些低功耗器件；对于高功耗单元2，由于高功耗单元2两侧设有第一散热风道6和第二散热风道7，散热更好，有利于均匀电源内部的热量分布。

参见图1，本实用新型的第一实施例公开了一种电源，包括壳体1及内部器件，内部器件包括依次设置的高功耗单元2、滤波单元3、风扇4，还包括与高功耗单元2平行设置的低功耗单元5；高功耗单元2包括依次设置的变压器21和电感模块22，变压器21的两侧设有整流组件23，电感模块22的两侧设有功率组件24；高功耗单元2与低功耗单元5之间形成第一散热风道6，第一散热风道6可经滤波单元3连通风扇4，高功耗单元2与壳体1之间形成第二散热风道7。

高功耗单元2中除了包括变压器21和电感模块22以外，还可以包括其他磁性元器件。电感模块22两侧设置的功率组件24是指配合电感模块22中的电感器件工作的功率组件24。变压器21可以为DC-DC电路的主变压器，即直流输入、直流输出电路的变压器。低功耗单元5包括电容和其他功耗器件，例如输出电解电容和辅助电源等。低功耗单元可以是包括输出滤波电路、辅助电源电路，还可以包括针对高功耗单元中功率开关管的控制电路、电压电流检测电路等。

壳体1的材料可以为绝缘塑胶。当风扇4只设置在电源的其中一端时，壳体1上远离风扇4的一端设置有电源进风口，电源进风口上可以地可以设置有用于过滤来自外界空气的灰尘和其他杂质的进风滤网。

进一步地，参见图2，为了整理散热布局和更好地隔离出散热风道，使得内部器件中的各个主要热源在电源中分布得更加均匀，整流组件23包括靠近第一散热风道6的第一整流单元231和靠近第二散热风道7的第二整流单元232，第一整流单元231和第二整流单元232之间通过汇流排连接，通过分开变压器21的整流组件23使得布局更加可控。通常情况下，变压器21和整流组件23相对其他元件而言，在电路板上的高度较高，并且是实心的，因此，当风吹过变压器21时会朝风向的两侧分散开，顺着设置好的第一整流单元231和第二整流单元232流过。

参见图3，在一些实施例中，电感模块22包括LLC谐振电感221和PFC(功率因数校正，Power Factor Correction)电感222；功率组件24包括设置在LLC谐振电感221旁靠近第一散热风道6的PFC快管功率单元241、设置在PFC电感222旁靠近第二散热风道7的极性管功率单元242和设置在LLC谐振电感221旁靠近第二散热风道7的LLC功率单元243。

通常在内部器件中，变压器21、电感模块22、功率组件24和低功耗单元5中所设置的都是相对较高且实心的器件，也会阻挡风直接穿过这些器件带走热量，使得散热的风只能从器件的顶部或者两侧经过。整流组件23和功率组件24相比变压器21、电感模块22和低功耗单元5而言整体显得细长且实心。合理安排各个内部器件的布局可以引导散热风的走向，并且使得发热器件分布得更加均匀，避免出现局部过热的情况。

第一散热风道6沿着第一整流单元231、PFC快管功率单元241和低功耗单元5之间行程的通道或缝隙经过，不受到其他器件的阻挡，有效带走热量。第二散热风道7沿着第二整流单元232、LLC功率单元243、PFC电感222、极性管功率单元242和课题之间的通道或间隙经过，不受到其他器件的阻挡，有效带走热量。并且，第一散热风道6和第二散热风道7的路径没有交叉，使得第一散热风道6和第二散热风道7这两条路径上的内部器件分别得到热量散发，提高散热效率和散热效果。

进一步地，为了增强电感模块22的散热效果，PFC电感222为环状电感，且PFC电感222的开孔方向面对风扇4设置。PFC电感222的个数可以根据需求进行设置，如两个环状PFC电感222依次顺着第一散热风道6和第二散热风道7的方向设置，可以使风穿过环状PFC电感222的中间开孔，以达到充分散热的效果。

在一些实施例中，PFC快管功率单元241包括贴片MOSFET和/或插件MOSFET。在一些实施例中，PFC快管功率单元241也可以为设有贴片MOSFET和/或插件MOSFET的PCB。极性管功率单元242包括MOSFET和/或二极管。LLC功率单元243包括LLC谐振电感221的原边MOSFET，LLC谐振电感221的原边MOSFET包括贴片MOSFET和/或插件MOSFET。

当PFC电感222所在的电感模块22中的PFC电路为图腾PFC电路时，PFC快管功率单元241和极性管功率单元242分别作为图腾PFC电路的高频开关管和极性管。在图腾PFC电路中，分别有两个高频开关管和两个极性管；在电源的正周期中，电流会经过第一个极性管，在电源的负周期中，电流会经过第二个极性管；通过控制两个高频开关管的通断，可以控制图腾PFC电路内正周期和负周期时各自的电流通路。

当PFC电感222所在的电感模块22中的PFC电路为传统有桥PFC拓扑时，PFC快管功率单元241作为PFC电路中的快管，此时，PFC电感222的快管可以是约为50-80KHz的快速开关管。在有桥拓扑结构的PFC电路中，通常没有慢管的概念，此时的极性管功率单元242为二极管，形成PFC电路中的电桥。

进一步地，本实施例中公开的电源还包括与风扇4平行设置的输入连接器；风扇4用于向壳体1外散热，以使第一散热风道6和第二散热风道7中的风吹向风扇4。风扇4可以设置在壳体1内，也可以嵌在壳体1当中；在一些实施例中，风扇4可以安装在壳体1外并连接壳体1，以节省放置内部器件的空间。电源中的风扇4个数可以设置两个或两个以上，这些两个或两个以上的风扇4可以并排、叠置或并排叠置设置。风扇4进气口可以是朝电源内部的，以使风从设有风扇4的一端排出，避免抗背压能力不足导致散热效果降低。

在一些实施例中，风扇4也可以设置在变压器21前远离电感模块22的一端，但因为变压器21和整流组件23相对LLC谐振电感221而言是副边器件，此时风扇4进气口可以是朝电源外部的，以使从电源外部吹来的风先经过变压器21后再经过LLC谐振电感221，使得这样设置风扇4的电源的散热也可以达到均匀高效的效果。

进一步地，滤波单元3包括用于电磁干扰设置的EMI滤波模块31。EMI作为“Electro-Magnetic Interference”的缩写来使用，中文释义“电磁干扰”。在一些实施例中，滤波单元3设置的高度相对电源的其他元件较矮，便于第一散热风道6的风可以越过滤波单元3而不受阻碍。可选地，EMI滤波模块中包括EMI滤波电路，EMI滤波电路一般用于电源前端的电磁干扰的滤波电路中，指由共模电感和X电容与Y电容组成的具有吸收电磁干扰效果的线路。EMI滤波电路常见为单级或者两级EMI滤波电路，其中单级EMI滤波电路包括一个共模电感，两颗Y电容，两颗X电容，两级EMI包括两个共模电感，4个Y电容，2个X电容。

本实用新型的第二实施例公开了一种电子设备，包括机箱和主板，还包括上述第一实施例中公开的电源。可选地，电子设备可为服务器或个人计算机。电子设备也可以是其他的用电设备。

通过实施本实用新型，具有以下有益效果：

本实用新型公开的电源包括壳体及内部器件，内部器件包括依次设置的高功耗单元、滤波单元、风扇，还包括与高功耗单元平行设置的低功耗单元；高功耗单元包括依次设置的变压器和电感模块，变压器的两侧设有整流组件，电感模块的两侧设有功率组件；高功耗单元与低功耗单元之间形成第一散热风道，第一散热风道可经滤波单元连通风扇，高功耗单元与壳体之间形成第二散热风道。通过合理设置内部器件的布局，可以避免各个内部器件散发的热量过于集中，主要热源分散设置，同时又可提高功率密度，并且内部器件之间利用布局引导形成两个散热风道，使得散热效率更高，散热更均匀，散热效果相对于传统单个风道的电源而言更好，且不额外占用电源的内部空间。

第一散热风道和第二散热风道是利用壳体和内部器件本身的实心属性和形状大小配合形成，没有专门使用其他结构进行散热风道的隔离，因此使电源的内部结构更加自由，在开发不同型号的电源时，无需额外重新开模，不影响生产的便利性，也不占用电源的内部空间，保证电源的功率密度。

本实用新型公开的电子设备采用了内部器件布局均匀且散热效率更高的电源，由于所采用的该种电源的内部器件发热热量分布更平均、散热更高效，进一步使得采用该种电源的电子设备航性能和运行上限提高。

可以理解地，以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，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，可以对上述实施例或技术特点进行自由组合，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，即“进一步地”、“在一些实施例中”所描述的实施例可与上下任一实施例进行自由组合；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种电源，其特征在于，包括壳体及内部器件；

所述内部器件包括依次设置的高功耗单元、滤波单元、风扇，还包括与所述高功耗单元平行设置的低功耗单元；

所述高功耗单元包括依次设置的变压器和电感模块，所述变压器的两侧设有整流组件，所述电感模块的两侧设有功率组件；

所述高功耗单元与所述低功耗单元之间形成第一散热风道，所述第一散热风道可经所述滤波单元连通所述风扇，所述高功耗单元与所述壳体之间形成第二散热风道。

2.根据权利要求1所述的电源，其特征在于，所述整流组件包括：靠近所述第一散热风道的第一整流单元和靠近所述第二散热风道的第二整流单元，所述第一整流单元和所述第二整流单元之间通过汇流排连接。

3.根据权利要求1所述的电源，其特征在于，所述滤波单元包括用于电磁干扰设置的EMI滤波模块。

4.根据权利要求1所述的电源，其特征在于，所述电感模块包括LLC谐振电感和PFC电感；

所述功率组件包括设置在所述LLC谐振电感旁靠近所述第一散热风道的PFC快管功率单元、设置在所述PFC电感旁靠近所述第二散热风道的极性管功率单元和设置在所述LLC谐振电感旁靠近所述第二散热风道的LLC功率单元。

5.根据权利要求4所述的电源，其特征在于，所述PFC电感为环状电感，且所述PFC电感的开孔方向面对所述风扇设置。

6.根据权利要求4所述的电源，其特征在于，所述PFC快管功率单元包括贴片MOSFET和/或插件MOSFET。

7.根据权利要求4所述的电源，其特征在于，所述极性管功率单元包括MOSFET和/或二极管。

8.根据权利要求4所述的电源，其特征在于，所述LLC功率单元包括所述LLC谐振电感的原边MOSFET，所述LLC谐振电感的原边MOSFET包括贴片MOSFET和/或插件MOSFET。

9.根据权利要求1所述的电源，其特征在于，还包括与所述风扇平行设置的输入连接器；

所述风扇用于向壳体外散热，以使所述第一散热风道和所述第二散热风道中的风吹向所述风扇。

10.一种电子设备，包括机箱和主板，其特征在于，还包括如权利要求1-9任一项所述的电源。