CN206894479U - 一种高频大功率节能电源的电极共水冷结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及高频电源技术领域，具体公开了一种高频大功率节能电源的电极共水冷结构，设于所述高频大功率电源的机箱的内部电路装置中，设有水冷模块，所述水冷模块包含导电散热板；所述导电散热板包括导电极板部分和散热板部分，所述导电极板部分穿过所述机箱，露出导电极端。实施本实用新型提供的一种高频大功率节能电源的电极共水冷结构，利用散热板本身的导电特性设置导电极板和散热板一体化结构的导电散热板来代替原有的焊接的导电极板，既保证了大功率电源结构中的低温运作环境，又保证了导电电极的连接牢固性，结构简单、散热性能良好，总体上能够提升电源的工作稳定性与可靠性，减轻维修负担，增强电源产品的市场竞争力。

Description

一种高频大功率节能电源的电极共水冷结构

技术领域

本实用新型涉及高频电源技术领域，尤其涉及一种高频大功率节能电源的电极共水冷结构，广泛应用于工业制造用的电镀电源、电路板镀铜电源、电泳电源、新能源汽车充电桩电源等高频大功率直流电源领域中。

背景技术

现有的普通高频开关电源大多会采用风冷散热技术，一般十千瓦以下功率的高频电源多数采用风冷散热技术，让风机风流穿越风冷散热片表面带走机箱内部主要是电子元器件运行而产生的热量，但在十千瓦至几百千瓦以上的高频大功率电源更多的会采用水冷散热技术，高频电源的大功率整流元件或IGBT功率模块通过导热硅脂把温度传导给水冷散热板，水冷即是让水不断在散热板管道中流进流出，在管道中循环进行快速冷热交换，利用水良好的流动性与快速的冷热交换特性，以快速地带走散热器中的热量，使高频开关电源维持正常温度下工作。

但散热板、水流的相关设计，需要根据不同用途的要求重新设计电源结构，同时因为低压大电流技术在高频工业电源中应用越来越多，对高频工业电源模块化设计、电源的功率器件布局密度、电源的散热导电可靠性要求也越来越高。如果电源结构设计不当的话，不但会造成生产工艺步骤多、生产周期长、人力和材料成本增高，而且电源运行时还可能因为温度过高、电磁干扰等造成故障。

所以，生产商需要根据不同的电源要求，设计出结构简单、导电性散热性能良好的大功率电源结构。利用水冷结构保证了大功率电源散热的高效性工作的稳定性，在电源的内部结构中，大功率元器件通过螺丝固定压接在导电散热板上，输出电极导电板通过螺丝固定在导电水冷散热板上(在外部结构中，输出导电电极连接其他的负载和用电设备)。而高频开关电源工作的环境中大多存在高湿、强酸性的盐雾气体，极易腐蚀输出电极导电板与水冷散热器导电连接面，接触面氧化或日久螺丝松动都会造成两块金属接触面电阻增大，大电流工作时发热同时也增加了电量无功损耗，造成电源输出电流减小或过热保护关机，极大地影响了高频开关电源的工作稳定性，增加了后期故障多发维修成本过高，大大降低了电源的使用寿命和该电源产品的市场竞争力。

发明内容

本实用新型提供一种高频大功率节能电源的电极共水冷结构，解决了利用散热板本身的导电特性设置导电极板和散热板一体化结构的导电散热板来代替原有的焊接或螺丝固定的导电极板的技术问题。

为解决以上技术问题，本实用新型提供一种高频大功率节能电源的电极共水冷结构，设于所述高频大功率电源的机箱的内部电路装置中，包含导电散热板；所述导电散热板包括导电极板部分和散热板部分，所述导电极板部分穿过所述机箱，露出导电极端。

具体地，所述导电散热板包括正极导电散热板和负极导电散热板；所述正极导电散热板包括正极导电板部分和正极散热板部分，所述负极导电散热板包括负极导电板部分和负极散热板部分；所述正极导电板部分和负极导电板部分构成所述导电极板部分，所述正极散热板部分和负极散热板部分构成所述散热板部分；所述正极导电板部分穿过所述机箱，露出导电正极端，所述负极导电板部分穿过所述机箱，露出导电负极端；所述导电正极端和导电负极端构成所述导电极端。

具体地，所述导电正极端设有第一电源连接孔组，用于与目标用电装置的正极信号输入端口形成固定连接；所述导电负极端设有第二电源连接孔组，用于与目标用电装置的负极信号输入端口形成固定连接。

具体地，所述正极散热板部分的散热面的设有正极板螺纹孔组，所述负极散热板部分的散热面的设有负极板螺纹孔组。

具体地，所述内部电路装置还设有高频IGBT功率模块和变压整流模块；所述IGBT功率模块通过螺丝固定于所述正极板螺纹孔组中，所述高频变压整流模块通过螺丝固定于所述负极板螺纹孔组中。

具体地，所述正极导电散热板的非散热面和所述负极导电散热板的非散热面均设有至少2个水管孔，所述水管孔中设有至少一个进水管孔和一个出水管孔。

具体地，所述正极导电散热板的不同水管孔内部或所述负极导电散热板的不同水管孔内部形成散热水流串联通道；所述正极导电散热板的进水管孔或出水管孔与所述负极导电散热板的出水管孔或进水管孔之间通过外部管件连接。

本实用新型提供的一种高频大功率节能电源的电极共水冷结构，还包含用于固定连接所述正极导电散热板与负极导电散热板的散热板绝缘连接件，以及用于固定所述正极导电散热板及负极导电散热板于所述机箱中的散热板绝缘固定件。

具体地，所述正极导电散热板的散热面与负极导电散热板的散热面竖立，所述散热板绝缘连接件及散热板绝缘固定件固定所述正极导电散热板与负极导电散热板成上下结构或左右结构。

具体地，所述导电正极端与导电负极端伴随所述正极导电散热板与负极导电散热板的上下结构或左右结构在机箱外成上下结构或左右结构。

本实用新型提供的一种高频大功率节能电源的电极共水冷结构，利用散热板本身的导电特性设置导电极板和散热板一体化结构的导电散热板来代替原有的焊接或螺丝固定的导电极板，避免了原有方式中对输出电极导电板与水冷散热板导电连接面的腐蚀、氧化或松动，而出现导电连接面的电阻增大的情况，从而降低了大电流工作时的发热与电量无功损耗，避免电源输出电流减小或过热保护关机。总体上，既保证了大功率电源结构中的低温运作环境，又保证了导电电极的连接牢固性，结构简单、散热性能良好，总体上能够提升电源的工作稳定性与可靠性，减轻维修负担，增强电源产品的市场竞争力。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种高频大功率节能电源的电极共水冷结构的前视透视图；

图2-1是本实用新型提供的正极导电散热板与负极导电散热板成左右结构的左视图；

图2-2是本实用新型提供的正极导电散热板与负极导电散热板成左右结构的左视透视图；

图3-1是本实用新型提供的正极导电散热板的“U”型散热水流通道的设计示意图；

图3-2是本实用新型提供的在图3-1基础上将“U”型散热水流通道改进成“弓”字型散热水流通道后的设计示意图；

图4是本实用新型提供的在图1基础上加上IGBT功率模块和高频变压整流模块的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。以下仅为较佳实施例，不构成对本实用新型保护范围的限制。

参见，图1是本实用新型实施例提供的一种高频大功率节能电源的电极共水冷结构的前视透视图(上下结构)，图4是本实用新型提供的在图1基础上加上高频变压整流模块和IGBT功率模块的结构示意图。在本实施例中，所述的一种高频大功率节能电源的电极共水冷结构，设于所述高频大功率电源的机箱100的内部电路装置200中，该高频大功率电源的内部电路装置200包括IGBT功率模块2(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT——双极型三极管和MOS——绝缘栅型场效应管组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，一般保存IGBT模块的场所，应保持常温常湿状态，不应偏离太大)和高频变压整流模块3(主要包括高频变压器和与之连接的高频整流电路)，还包括该电极共水冷结构4，所述电极共水冷结构4包含导电散热板10，该导电散热板10采用金属材质如铝等制成。

导电散热板10，包括导电极板部分11和散热板部分12，所述导电极板部分11穿过所述机箱100，露出导电极端110；所述导电散热板10包括正极导电散热板101和负极导电散热板102；所述正极导电散热板101划分为正极导电板部分1010和正极散热板部分1011，所述负极导电散热板102划分为负极导电板部分1020和负极散热板部分1021；所述正极导电板部分1010和负极导电板部分1020共同构成所述导电极板部分11，所述正极散热板部分1011和负极散热板部分1021共同构成所述散热板部分12。

具体地，所述正极导电板部分1010穿过所述机箱100，露出导电正极端1010+，所述负极导电板部分1020穿过所述机箱100，露出导电负极端1020-；所述导电正极端1010+和导电负极端1020-构成所述导电极端110。

具体地，所述正极导电散热板101的散热面P1与负极导电散热板102的散热面P2竖立，所述电极共水冷结构4还包含用于电气连接所述正极导电散热板101与负极导电散热板102的散热板绝缘连接件1012，但还需要设置用于固定所述正极导电散热板101及负极导电散热板102于所述机箱100中的散热板绝缘固定件1002，以实现将内部电路装置200牢靠地固定于机箱100中。

所述散热板绝缘连接件1012及散热板绝缘固定件1002固定所述正极导电散热板101与负极导电散热板102成上下结构(或左右结构)，本实施例提供的为正极导电散热板101在上，负极导电散热板102在下，当然，也可以根据实际生产的需要做成正极导电散热板101在下，负极导电散热板102在上的结构，还可以根据实际情况做成左右结构，如图2-1是本实用新型提供的正极导电散热板与负极导电散热板成左右结构(所述正极导电散热板101在左、负极导电散热板102在右)的左视图，图2-2是本实用新型提供的正极导电散热板与负极导电散热板成左右结构(所述正极导电散热板101在左、负极导电散热板102在右)的左视透视图。同理，所述正极导电散热板101可以在右、所述负极导电散热板102可以在左。

再次参见图1，必要地，所述导电正极端1010+设有第一电源连接孔组M1，用于与目标用电装置的正极信号输入端口形成电气连接；所述导电负极端1020-设有第二电源连接孔组M2，用于与目标用电装置的负极信号输入端口形成电气连接。连接的方式可以通过导线，也可以通过其他能够起连接作用的装置。

具体地，所述正极散热板部分1011的散热面P1的一面设有正极板螺纹孔组N1，所述负极散热板部分1021的散热面的设有负极板螺纹孔组N2。

具体地，所述正极导电散热板101的非散热面(除了散热的两面其他四面都是非散热面)和所述负极导电散热板102的非散热面均设有至少2个水管孔，所述水管孔中设有至少一个进水管孔和一个出水管孔，分别固定进水管和出水管。所述正极导电散热板101的不同水管孔内部或所述负极导电散热板102的不同水管孔内部形成散热水流串联通道，从进水管流进的水通过散热水流通道从出水管流出。所述正极导电散热板101的出水管孔(或进水管孔)与所述负极导电散热板102的进水管孔(或出水管孔)之间通过外部管件连接，水从所述正极导电散热板101的进水管孔(或所述负极导电散热板102的进水管孔)流入，到达所述正极导电散热板101的出水管孔(或所述负极导电散热板102的出水管孔)，再通过外部管件到达所述负极导电散热板102的进水管孔(或所述正极导电散热板101的进水管孔)，最终从所述负极导电散热板102的出水管孔(或所述正极导电散热板101的出水管孔)流出，最后表现在机箱外只有唯一的一对进水管与出水管，如图1(箭头表示水流方向)。

在实际的生产过程中，会将散热水流通道做成“U”型、“己”字型或“弓”字型或其他均匀且长的通道(对于第一电源连接孔组M1和第一电源连接孔组M2深度比较小，不会抵达到通道)。

以正极导电散热板101为例，如图3-1，是本实用新型提供的正极导电散热板101的“U”型散热水流通道的设计示意图，这构成了一种典型的“U”型散热水流通道。在非散热面S1设有水管孔K1，在非散热面S2设有水管孔K2和水管孔K3，其中水管孔K1往里垂直非散热面S1形成的通道R1，与水管孔K3往里垂直非散热面S2形成的通道R3相汇合，但也仅到此为止，并未穿出在另外两面形成孔，当然水管孔K2往里垂直非散热面S2形成的通道R2汇合于R1，并未穿出其对面。把水管孔K2和K3分别作为进水管孔和出水管孔，堵住水管孔K1，水流经过该“U”字型通道从出水管K3流出。

还是以正极导电散热板101为例，如图3-2，为一种典型的“弓”字型(图中直接观察到为反“弓”字型，从另外一个对立面观察即为“弓”字型)散热水流通道，这是本实用新型提供的在图3-1基础上将“U”型散热水流通道改进成“弓”字型散热水流通道后的设计示意图。在非散热面S1设有水管孔K1(图3-1中的K1)，在非散热面S2依次设有水管孔K2(图3-1中的K2)、水管孔K3、水管孔K4和水管孔K5(图3-1中的K3)，同样，分别形成通道W1～W5，在非散热面S3设有水管孔K6，K6的通道即为W1。把水管孔K2和K5分别作为进水管孔和出水管孔，堵住K1和K6，在外用水管联通K3和K4(图中未画出)，水流经过该“弓”字型通道从出水管K3流出，这种设计相较于图3-1的设计来说，能够做到通道更长，当然，其散热效果更佳。对于负极导电散热板102，散热水流通道的结构设计与正极导电散热板101是一致的。

需要进一步说明的是，参见图4，是本实用新型提供的在图1基础上加上IGBT功率模块和高频变压整流模块的结构示意图。高频大功率电源的内部电路装置200还包括IGBT功率模块2和高频变压整流模块3，而设置散热板的目的也是为了给所述IGBT功率模块2和高频变压整流模块3散热，因为在实际的电源工作过程中，电子元器件产生热量比较迅速且热量多，将所述高频变压整流模块3通过螺丝固定于所述正极板螺纹孔组N1中(除了将所述负极导电散热板102作为负极输出板连接所述高频变压整流模块3的变压器的正极连接端、将所述负极导电散热板102作为一负极输出板连接所述高频变压整流模块3的变压器的正极连接端外，所述高频变压整流模块3通过所述负极板螺纹孔组N2固定在所述负极导电散热板102上的方式为绝缘固定)，所述IGBT功率模块3通过螺丝固定于所述正极板螺纹孔组N1中(绝缘固定)，两个模块都能够做到以最紧密的最大接触面积地与散热板紧贴，从而保证散热效果。

总的来说，利用散热板本身的导电特性设置导电极板和散热板一体化结构的导电散热板10来代替原有的焊接或螺丝固定的导电极板，既保证了大功率电源结构中的低温运作环境，又保证了导电电极的连接牢固性，结构简单、散热性能良好，总体上能够提升该电源的工作稳定性与可靠性，减轻维修负担，增强电源产品的市场竞争力。

需要注意的是，本文为了说明，在说明书中使用的部分数字标识(如导电极端110，因为导电极端110即是导电正极端1010+加上导电负极端1020-)并未标示在说明书附图中。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种高频大功率节能电源的电极共水冷结构，设于所述高频大功率电源的机箱的内部电路装置中，其特征在于，包含导电散热板；所述导电散热板包括导电极板部分和散热板部分，所述导电极板部分穿过所述机箱，露出导电极端。

2.如权利要求1所述的一种高频大功率节能电源的电极共水冷结构，其特征在于：所述导电散热板包括正极导电散热板和负极导电散热板；所述正极导电散热板包括正极导电板部分和正极散热板部分，所述负极导电散热板包括负极导电板部分和负极散热板部分；所述正极导电板部分和负极导电板部分构成所述导电极板部分，所述正极散热板部分和负极散热板部分构成所述散热板部分；所述正极导电板部分穿过所述机箱，露出导电正极端，所述负极导电板部分穿过所述机箱，露出导电负极端；所述导电正极端和导电负极端构成所述导电极端。

3.如权利要求2所述的一种高频大功率节能电源的电极共水冷结构，其特征在于：所述导电正极端设有第一电源连接孔组，用于与目标用电装置的正极信号输入端口形成固定连接；所述导电负极端设有第二电源连接孔组，用于与目标用电装置的负极信号输入端口形成固定连接。

4.如权利要求2所述的一种高频大功率节能电源的电极共水冷结构，其特征在于：所述正极散热板部分的散热面的设有正极板螺纹孔组，所述负极散热板部分的散热面的设有负极板螺纹孔组。

5.如权利要求1或4所述的一种高频大功率节能电源的电极共水冷结构，其特征在于：所述内部电路装置还设有高频IGBT功率模块和变压整流模块；所述IGBT功率模块通过螺丝固定于所述正极板螺纹孔组中，所述高频变压整流模块通过螺丝固定于所述负极板螺纹孔组中。

6.如权利要求2所述的一种高频大功率节能电源的电极共水冷结构，其特征在于：所述正极导电散热板的非散热面和所述负极导电散热板的非散热面均设有至少2个水管孔，所述水管孔中设有至少一个进水管孔和一个出水管孔。

7.如权利要求6所述的一种高频大功率节能电源的电极共水冷结构，其特征在于：所述正极导电散热板的不同水管孔内部或所述负极导电散热板的不同水管孔内部形成散热水流串联通道；所述正极导电散热板的进水管孔或出水管孔与所述负极导电散热板的出水管孔或进水管孔之间通过外部管件连接。

8.如权利要求1所述的一种高频大功率节能电源的电极共水冷结构，其特征在于，还包含用于固定连接所述正极导电散热板与负极导电散热板的散热板绝缘连接件，以及用于固定所述正极导电散热板及负极导电散热板于所述机箱中的散热板绝缘固定件。

9.如权利要求4或8所述的一种高频大功率节能电源的电极共水冷结构，其特征在于：所述正极导电散热板的散热面与负极导电散热板的散热面竖立，所述散热板绝缘连接件及散热板绝缘固定件固定所述正极导电散热板与负极导电散热板成上下结构或左右结构。

10.如权利要求9所述的一种高频大功率节能电源的电极共水冷结构，其特征在于：所述导电正极端与导电负极端伴随所述正极导电散热板与负极导电散热板的上下结构或左右结构在机箱外成上下结构或左右结构。