TWI655532B - Power supply with misaligned design - Google Patents

Abstract

本發明係一種具錯位設計的電源供應器，具有一殼體以及設置在該殼體容置空間中的一第一供電模組、一第二供電模組及一風扇，第一電源模組具有交錯設置於不同風流路徑上的一第一前級電源轉換單元及一第一後級電源轉換單元。當開始運轉時，風扇轉動帶動空氣流動，使外部空氣流入該殼體內部，且空氣的其中一風流路徑僅流經第一前級電源轉換單元，而空氣的另一風流路徑僅流經第一後級電源轉換單元，使流入的空氣能通過兩個不同風流路徑分別流經第一前級電源轉換單元與第一後級電源轉換單元，提高散熱效率。

Description

具錯位設計的電源供應器

本發明係一種電源供應器，尤指一種具錯位設計的電源供應器。

在特定電源供應系統的應用中(例如ATS(電源自動切換開關)系統，以下簡稱ATS系統)，為追求系統穩定度及可靠性，會提供兩組以上電源。正常操作情況僅有一組電源動作，當系統發生需求時會切換由另一組電源供電。由於同一時間僅有單組電源動作，所有熱損耗均只發生於此工作模組，亦即熱源會集中於特定區域中，當熱源集中於特定區域中時，將因散熱不易且無法有效利用風流降低溫度。

請參考圖7所示，為既有ATS系統的方塊圖，其包括一第一供電模組71、一第二供電模組72及一風扇73，其中，該第一供電模組71具一第一前級電源轉換單元711及一第一後級電源轉換單元712，該第二供電模組72也具有一第二前級電源轉換單元721及一第二後級電源轉換單元722，其中，第一、第二前級電源轉換單元711、721分別包含功率因數校正電路(PFC)、前級處理器等主要元件，第一、第二後級電源轉換單元712、722分別包含直流對直流轉換電路(DC/DC)及後級處理器等主要元件。

又如圖8所示，ATS系統在空間上的安排係令第一、第二供電模組71、72以其長度方向平行併排，第一供電模組71的第一前級電源轉換單元711和第一後級電源轉換單元712則在長度方向依序排列，第二供電模組72的第 二前級電源轉換單元721和第二後級電源轉換單元722也在長度方向依序排列，而該風扇73(本圖中未示)一般是設在該第一、第二後級電源轉換單元712、722的外側，其產生的散熱風流是由後級電源轉換單元吹向前級電源轉換單元。

由於前級電源轉換單元、後級電源轉換單元都存在工作時容易產生高溫的元件，當風流流經這些發熱元件可使其溫度降低，但同時亦使風流本身溫度上升，當風流溫度愈高將使得散熱效果愈不顯著。以上述的ATS系統為例，如工作的是第一供電模組71，第二供電模組72閒置，則所有發熱元件均集中於同一側，而第一供電模組71、第二供電模組72入風口的溫度雖然相同，但通過第一供電模組71的風流因先經過第一後級電源轉換單元712已挾帶發熱元件的熱能，再經過第一前級電源轉換單元711時已無法對第一前級電源轉換單元711發揮散熱作用，而影響整體而散熱效率。

有鑑於現有技術的ATS系統之電源供應器的散熱效果不佳的缺點，本發明提供一種具錯位設計的電源供應器，包含有：一殼體，具有與一第一方向平行的一第一側壁和一第二側壁，該第一側壁、第二側壁間形成有一容置空間，且該殼體沿該第一方向之相對兩端分別為一第一端及一第二端；一第一供電模組，係設置於該殼體的容置空間中，且位於該殼體的第一端與第二端之間；一第二供電模組，係設置於該殼體的容置空間中且與該第一供電模組併排，該第二供電模組也位於該殼體的第一端與第二端之間；其中該第一供電模組具有一第一前級電源轉換單元及一第一後級電源轉換單元；該第二供電模組具有一第二前級電源轉換單元及一第二後級電源轉換單 元；其中，該第一前級電源轉換單元、該第二後級電源轉換單元位於該殼體的第一側壁內側，該第二前級電源轉換單元、第一後級電源轉換單元位於該殼體的第二側壁內側。

由於該第一供電模組、該第二供電模組、及該風扇係沿該第一方向依序排列，因此當該具錯位設計的電源供應器運作時，外部空氣由該第一端與第二端進出殼體的容置空間，當第一供電模組工作，第二供電模組閒置時，第一供電模組的第一前級電源轉換單元、第一後級電源轉換單元分別位在不同的風流路徑上，分別由通過的空氣進行散熱，藉由使工作中的供電模組其前級、後級電源轉換單元交錯地位在不同風流路徑上，得以可有效地提高散熱效率。

10‧‧‧具錯位設計的電源供應器

11‧‧‧殼體

110‧‧‧容置空間

111‧‧‧第一端

1110‧‧‧通風孔

112‧‧‧第二端

1120‧‧‧通風孔

113‧‧‧第一側壁

114‧‧‧第二側壁

12A‧‧‧第一電源輸入埠

12B‧‧‧第二電源輸入埠

13‧‧‧電源輸出埠

14‧‧‧第一供電模組

140‧‧‧第一電路板

141‧‧‧第一前級電源轉換單元

142‧‧‧第一後級電源轉換單元

15‧‧‧第二供電模組

150‧‧‧第二電路板

151‧‧‧第二前級電源轉換單元

152‧‧‧第二後級電源轉換單元

16‧‧‧風扇

1601‧‧‧第一風流路徑

1602‧‧‧第二風流路徑

17‧‧‧第三電路板

171‧‧‧第一ORing備援電路單元

172‧‧‧第一二次側數位訊號處理單元

173‧‧‧邏輯處理單元

174‧‧‧第二ORing備援電路單元

175‧‧‧第二二次側數位訊號處理單元

71‧‧‧第一供電模組

711‧‧‧第一前級電源轉換單元

712‧‧‧第一後級電源轉換單元

72‧‧‧第二供電模組

721‧‧‧第二前級電源轉換單元

722‧‧‧第二後級電源轉換單元

73‧‧‧風扇

圖1係本發明較佳實施例之立體示意圖。

圖2係本發明較佳實施例之另一立體示意圖。

圖3係本發明較佳實施例之分解示意圖。

圖4係本發明較佳實施例之俯視示意圖。

圖5係本發明較佳實施例之俯視配置示意圖。

圖6係本發明較佳實施例之方塊示意圖。

圖7係現有電源供應器之方塊示意圖。

圖8係現有電源供應器之風流示意圖。

以下配合圖式及本發明較佳實施例，進一步闡述本發明為達成預定目的所採取的技術手段。

請參閱圖1、圖2及圖3所示，本發明係一種具錯位設計的電源自動切換開關(ATS)系統之電源供應器10，包含有一殼體11、一第一電源輸入埠12A、一第二電源輸入埠12B、一電源輸出埠13、一第一供電模組14、一第二供電模組15及一風扇16。其中，該第一電源輸入埠12A、一第二電源輸入埠12B可為交流或直流電源輸入埠。

該殼體11具有與一第一方向X平行的一第一側壁113、一第二側壁114，該第一側壁113與第二側壁114之間形成有一容置空間110，且該殼體11沿該第一方向X之相對兩端分別為一第一端111及一第二端112。

該第一、第二電源輸入埠12A、12B係設置於該殼體11之第一端111。該電源輸出埠13係設置於該殼體11之第二端112。且該殼體11的第一端111、第二端112上分別形成複數通風孔1110、1120。

請參閱圖4及圖5所示，該殼體11的容置空間110在該第二端112和該第一端111之間分別構成一第一風流路徑1601和一第二風流路徑1602；該第一供電模組14係設置於該殼體11的容置空間110中，且位於該殼體11的第二端112與第一端111之間。該第一供電模組14具有一第一前級電源轉換單元141及一第一後級電源轉換單元142。

該第二供電模組15係設置於該殼體11的容置空間110中，且與該第一供電模組14併排，該第二供電模組15也位於該殼體11的第二端112與第一端111之間。該第二供電模組15具有一第二前級電源轉換單元151及一第二後級電源轉換單元152。該第一、第二前級電源轉換單元141、151的輸入端分別連接該第一、第二電源輸入埠12A、12B。

其中，該第一前級電源轉換單元141、該第二後級電源轉換單元152位於該第一側壁113的內側，該第二前級電源轉換單元151、第一後級電源轉換單元142位於該第二側壁114的內側。

再者，該第一前級電源轉換單元141、該第二後級電源轉換單元152位於該第一風流路徑1601上，該第二前級電源轉換單元151、第一後級電源轉換單元142位於該第二風流路徑1602上。。

該風扇16係設在該殼體11的容置空間110內，在本實施例中，該風扇16位於其第二端112上。

由於該第一供電模組14、該第二供電模組15、及該風扇16係沿該第一方向X依序排列，因此當該具錯位設計的電源供應器運作時，該風扇16開始轉動，帶動空氣流動，使外部空氣由該殼體11的第一端111、第二端112進出容置空間110，而空氣同時在該殼體11內沿該第一方向X的第一、第二風流路徑1601、1602流動，當第一供電模組14工作，第二供電模組15閒置時，第一供電模組14的第一前級電源轉換單元141、第一後級電源轉換單元142分別位在不同的第一風流路徑1601、第二風流路徑1602上，分別由通過該第一、第二風流路徑1601、1602的空氣進行散熱，儘管第一、第二風流路徑1601、1602上分別存在第二供電模組15的第二前級電源轉換單元151和第二後級電源轉換單元152，但因第二供電模組15不工作，因此不會使通過的空氣溫度升高，從而可有效地對第一供電模組14的第一前級電源轉換單元141、第一後級電源轉換單元142進行散熱。

在本較佳實施例中，該第一供電模組14的第一前級電源轉換單元141及該第二供電模組15的第二前級電源轉換單元151分別係一整流單元或一功率因數校正單元。

而該第一供電模組14的第一後級電源轉換單元142及該第二供電模組15的第二後級電源轉換單元152分別係一直流/直流轉換單元。

而本發明的具錯位設計的電源供應器10係還包含有一第一電路板140及一第二電路板150。該第一電路板140係設置於該殼體11的第一側壁113，且該第一供電模組14的第一前級電源轉換單元141及該第二供電模組15的第二後級電源轉換單元152係設置於該第一電路板140上。該第二電路板150係設置於該殼體11的第二側壁114，且該第二供電模組15的第二前級電源轉換單元151及該第一供電模組14的第一後級電源轉換單元142係設置於該第二電路板150上。

此外，請參閱圖2及圖3所示，本發明的具錯位設計的電源供應器10係進一步包含有一第三電路板17。該第三電路板17係設置於該殼體11的容置空間110中，且與該第一電路板140及該第二電路板150電連接。

該電源輸出埠13係設置於該第三電路板17上，且延伸出該殼體之第二端112。該第一供電模組14的第一前級電源轉換單元141係透過該第三電路板17電連接至該第一供電模組14的第一後級電源轉換單元142。而該第二供電模組15的第二前級電源轉換單元151係透過該第三電路板17電連接至該第二供電模組15的第二後級電源轉換單元152。

透過該第三電路板17的設置，能方便且快速的電連接相互交錯設置的該第一供電模組14的第一前級電源轉換單元141及該第一供電模組14的第一後級電源轉換單元142，以及電連接相互交錯設置的該第二供電模組15的第二前級電源轉換單元151及該第二供電模組15的第二後級電源轉換單元152。

再請參閱圖6所示，該第一電路板140上設有該第一前級電源轉換單元141及該第二後級電源轉換單元152。而該第二電路板150上設置有該第二前級電源轉換單元151及該第一後級電源轉換單元142。在本較佳實施例中， 該第一後級電源轉換單元142係一第一直流直流轉換單元142’，而該第二後級電源轉換單元152係一第二直流直流轉換單元152’。

此外，該第一前級電源轉換單元141與該第二前級電源轉換單元151相同，現先以該第一前級電源轉換單元141為例說明，該第一前級電源轉換單元141包含有依序電連接的一抗電磁干擾單元1411、一湧浪電流抑制單元1412、一雙相功率因數控制單元1413、一大容量電容單元1414，以及電連接至該抗電磁干擾單元1411的一輸入感測單元1415。且該第一前級電源轉換單元141還包含有電連接至該抗電磁干擾單元1411、該湧浪電流抑制單元1412、該雙相功率因數控制單元1413、該大容量電容單元1414及該輸入感測單元1415的一一次側數位訊號處理單元1416。該第一前級電源轉換單元141進一步包含有一光耦合單元1417，該光耦合單元1417電連接該一次側數位訊號處理單元1416。其中該第一前級電源轉換單元141與該第二前級電源轉換單元151的抗電磁干擾單元1411係共同連接至一輸入端I/P，即該電源輸入埠12。

該第三電路板17上設置有一第一ORing備援電路單元171、一第一二次側數位訊號處理單元172、一邏輯處理單元173、一第二ORing備援電路單元174及一第二二次側數位訊號處理單元175。

該第一ORing備援電路單元171係電連接至該第一直流直流轉換單元142’及該第一二次側數位訊號處理單元172。該第一二次側數位訊號處理單元172係電連接至該大容量電容單元1414、該光耦合單元1417、該第一直流直流轉換單元142’及該邏輯處理單元173。

該第二ORing備援電路單元174係電連接至該第二直流直流轉換單元152’及該第二二次側數位訊號處理單元175。該第二二次側數位訊號處理單元175係電連接至第二前級電源轉換模組151的大容量電容單元、光耦合單元、以及該第二直流直流轉換單元152’及該邏輯處理單元173。其中該第一ORing備 援電路單元171及該第二ORing備援電路單元174係共同連接至一第一輸出端O/P1，即該電源輸出埠13。而該邏輯處理單元173係連接至一訊號輸出端O/P2，以進一步連接至一系統介面。

以上所述僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明做任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。

Claims (10)

1. 一種具錯位設計的電源供應器，係包含有：一殼體，其具有與一第一方向平行的一第一側壁和一第二側壁，該第一側壁和第二側壁間形成有一容置空間，且該殼體沿該第一方向之相對兩端分別為一第二端及一第一端；一第一供電模組，係設置於該殼體的容置空間中，且位於該殼體的第二端與第一端之間；一第二供電模組，係設置於該殼體的容置空間中且與該第一供電模組併排，該第二供電模組也位於該殼體的第二端與第一端之間；其中該第一供電模組具有一第一前級電源轉換單元及一第一後級電源轉換單元；該第二供電模組具有一第二前級電源轉換單元及一第二後級電源轉換單元；其中，該第一前級電源轉換單元、該第二後級電源轉換單元位於該第一側壁的內側，該第二前級電源轉換單元、第一後級電源轉換單元位於該第二側壁的內側。
2. 如請求項1所述之具錯位設計的電源供應器，係進一步包含有：一風扇，係設在該殼體的容置空間內；一第一電源輸入埠，係設置於該殼體之第一端，該第一電源輸入埠與該第一前級電源轉換單元的輸入端電連接；一第二電源輸入埠，係設置於該殼體之第一端，該第一電源輸入埠與該第二前級電源轉換單元的輸入端電連接；一電源輸出埠，係設置於該殼體之第二端。
3. 如請求項2所述之具錯位設計的電源供應器，係進一步包含有： 一第一電路板，係設置於該殼體的容置空間內，且設置於該殼體的該第一側壁上；其中該第一供電模組的第一前級電源轉換單元及該第二供電模組的第二後級電源轉換單元係設置於該第一電路板上；一第二電路板，係設置於該殼體的容置空間內，且設置於該殼體的該第二側壁上；其中該第二供電模組的第二前級電源轉換單元及該第一供電模組的第一後級電源轉換單元係設置於該第二電路板上。
4. 如請求項3所述之具錯位設計的電源供應器，係進一步包含有：一第三電路板，係設置於該殼體的容置空間內，且與該第一電路板及該第二電路板電連接；該電源輸出埠係設置於該第三電路板上，且延伸出該殼體之第二端；該第一供電模組的第一前級電源轉換單元係透過該第三電路板電連接至該第一供電模組的第一後級電源轉換單元；該第二供電模組的第二前級電源轉換單元係透過該第三電路板電連接至該第二供電模組的第二後級電源轉換單元。
5. 如請求項4所述之具錯位設計的電源供應器，該第三電路板上設置有一第一ORing備援電路單元、一第一二次側數位訊號處理單元、一邏輯處理單元、一第二ORing備援電路單元及一第二二次側數位訊號處理單元；其中該第一ORing備援電路單元及該第二ORing備援電路單元係共同連接至該電源輸出埠。
6. 如請求項2所述之具錯位設計的電源供應器，該第一、第二電源輸入埠分別是一直流電源輸入埠或一交流電源輸入埠。
7. 如請求項2所述之具錯位設計的電源供應器，該風扇是設在殼體的第二端上。
8. 如請求項1至7中任一項所述之具錯位設計的電源供應器，其中該第一供電模組的第一前級電源轉換單元及該第二供電模組的第二前級電源轉換單元分別係一整流單元或一功率因數校正單元。
9. 如請求項1至7中任一項所述之具錯位設計的電源供應器，其中該第一供電模組的第一後級電源轉換單元及該第二供電模組的第二後級電源轉換單元分別係一直流直流轉換單元。
10. 如請求項1至7中任一項所述之具錯位設計的電源供應器，其中：該殼體之第一端、第二端上分別形成有複數通風孔。