一种新型高功率密度电源

技术领域

本发明涉及电源设计领域，尤其涉及一种新型高功率密度电源。

背景技术

目前模块电源不断的向更高功率，更高密度的方向发展，由于存在效率较低，器件之间连线复杂，占用空间大，发热集中热阻较大等问题，传统的铝基板模式的模块电源已无法满足在有限的空间里走更宽的线路来满足大电流的要求，更无法解决在有限的空间中需要有足够的散热装置来散去因大功率而给电源带来的大损坏。因此势必需要寻求新的走线方式，新的结构布局来解决现存的问题。要提高功率密度，首要提高效率及减小热阻，解决散热。

在申请号为CN201110080828.9 的发明专利申请文件中提出了一种高功率密度电源，并提到：随着开关电源技术的发展，高频化、高效率、高功率密度已经成为开关电源的发展趋势。高频化能够有效的减少开关电源体积，然而频率过高会带来开关损耗增大的问题，不利于提高电源的效率。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种新型高功率密度电源，旨在解决现有技术中模块电源中各器件之间连线复杂、占用空间大、发热集中热阻较大的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出一种新型高功率密度电源，所述电源采用一体化设计，集成于一张印制板上，所述印制板分为BOT面和TOP面，所述新型高功率密度电源包括：初级功率管、变压器、电感、输出滤波电容及次级功率管；所述初级功率管采用四只竖向并联的方式焊接于印制板BOT面，所述初级功率管右侧紧挨变压器左侧，所述变压器右侧紧挨次级功率管，所述次级功率管每个桥采用四只并联的方式焊接于印制板TOP面，所述次级功率管两个桥臂上下两对管子背靠背进行放置，所述次级功率管右侧设置输出滤波电容，所述次级功率管上方放置电感，所述初级功率管的输出端连接变压器的输入端，所述变压器的输出端连接次级功率管的输入端，所述次级功率管的输出端连接电感的输入端，所述电感的输出端连接输出滤波电容。

优选的，所述初级功率管背面焊接有导电散热块，所述导电散热块一面覆盖功率管，用作电气连接，另一面紧挨外壳面，用于初级功率管的散热。

优选的，所述变压器和电感采用印制板的铜箔当做线圈，并通过调整变压器线圈的走向方式和距离得到合适的漏感值。

优选的，所述次级功率管呈D-S-S-D连接，所述次级功率管的两个S级连在一起作为负极输出至电容一端，两个D级之间通过第五散热片进行连接，并作为正级输出至电感。

优选的，所述第五散热片为纯铜镀银材料。

优选的，所述次级功率管通过大量密集的印制板过孔连通TOP面和BOT面，将热量传至BOT面，并在BOT面对应的位置焊接第一散热片、第二散热片、第三散热片和第四散热片，所述第一散热片将两对次级功率管的D级电气连接在一起，所述第一散热片、第二散热片、第三散热片和第四散热片将热量传至外壳。

优选的，所述印制板过孔为纯铜材质。

优选的，所述BOT面为靠近外壳面，所述TOP面为远离外壳面。

本发明的有益效果：

(1)优化结构布局，减少走线长度，减低铜损；

(2)多方面减少损耗同时增加散热能力，能够实现更高的功率密度；

(3)同样的体积可以实现更高的功率，更高的效率。

附图说明

图1为本新型高功率密度电源BOT面示意图；

图2为本新型高功率密度电源TOP面示意图；

图中：1-变压器，2-初级功率管，3-第一散热片，4-第二散热片，5-第三散热片，6-第四散热片，7-电感，8-第五散热片，9-次级功率管，10-输出滤波电容；

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提出了一种实施例，如图1和图2所示，图1为本新型高功率密度电源BOT面示意图，图2为本新型高功率密度电源TOP面示意图，在本实施例中，提出一种新型高功率密度电源，所述电源采用一体化设计，集成于一张印制板上，所述印制板分为BOT面和TOP面，所述新型高功率密度电源包括：初级功率管2、变压器1、电感7、输出滤波电容10及次级功率管9；所述初级功率管2采用四只竖向并联的方式焊接于印制板BOT面，所述初级功率管2右侧紧挨变压器1左侧，所述变压器1右侧紧挨次级功率管9，所述次级功率管9每个桥采用四只并联的方式焊接于印制板TOP面，所述次级功率管9两个桥臂上下两对管子背靠背进行放置，所述次级功率管9右侧设置输出滤波电容10，所述次级功率管9上方放置电感7，所述初级功率管2的输出端连接变压器1的输入端，所述变压器1的输出端连接次级功率管9的输入端，所述次级功率管9的输出端连接电感7的输入端，所述电感7的输出端连接输出滤波电容10。

具体的，采用一体化设计，用一张印制板集成变压器1、电感7，功率管、电容、电阻等元器件，通过焊接在印制板上的针脚输入和输出电流，不需要额外的连线。所有发热器件通过散热片尽量紧挨着外壳，通过外壳导走热量。

在本实施例中，初级功率管2背面焊接有导电散热块，所述导电散热块一面覆盖功率管，用作电气连接，另一面紧挨外壳面，用于初级功率管2的散热。

具体的，初级功率管2采用4只竖向并联，从中间取电进入变压器1输入端，使功率交流回路包围面积最小，较小EMI辐射和干扰。功率管焊接在印制板的BOT面(即靠近外壳面)，背面直接焊接导电散热块, 覆盖功率管，既作为电气连接，同时该散热块直接紧挨着外壳面散热，不同于传统的从功率管-PCB-灌封胶-外壳的方式，该方法使功率管的热容更大，到外壳的热阻最小。

在本实施例中，变压器1和电感7采用印制板的铜箔当做线圈，同时通过改变变压器1的线圈走向方式和距离，可以得到合适的漏感值，以实现初级功率管2的软开关，减小损耗提高效率。

在本实施例中，次级功率管9呈D-S-S-D连接，所述次级功率管9的两个S级连在一起作为负极输出至电容一端，两个D级之间通过散热片进行连接，并作为正级输出至电感7。

具体的，变压器1的磁芯左边挨着初级功率管2，右边挨着次级功率管9，在次级功率管9的上方，放置电感7的磁芯，同时在次级功率管9右边放置输出滤波电容10。初级功率管2-变压器1--电感7-次级功率管9-电容 这样的布局，可以有效的减少功率回路的走线长度，初级功率变换的出线直接进变压器1，变压器1的出线直接连接次级功率管9整流,次级整流管直接的输出连接电感7，电感7的出线直接连接输出电容滤波输出。这样，整体的功率路径最小，铜损最小。

在本实施例中，所述次级功率管9呈D-S-S-D连接，所述次级功率管9的两个S级连在一起作为负极输出至电容一端，两个D级之间通过第五散热片8进行连接，并作为正级输出至电感。

具体的，次级功率管9（整流管）每个桥采用4只并联以减小导通电阻和增加散热面积。两个桥臂上下两对管子背靠背的放置。即D-S-S-D，这样的连接方式。两个S级连在一起作为整流后的负极输出到电容一端，两个D之间通过第五散热片8连接。第五散热片8为纯铜镀银材料，既作为了电流传导路径连接两个整流管的D极作为输出正极到电感7。也大大增加了功率管的散热面积。

在本实施例中，次级功率管9通过大量密集的印制板过孔连通TOP面和BOT面，将热量传至BOT面，并在BOT面对应的位置焊接第一散热片3、第二散热片4、第三散热片5和第四散热片6，所述第一散热片3将两对次级功率管9的D级电气连接在一起，所述第一散热片3、第二散热片4、第三散热片5和第四散热片6将热量传至外壳。

具体的，次级功率管9焊接在印制板TOP面（即远离外壳面）,通过大量密集的过孔连通TOP面和BOT面(靠近外壳面)，将热量传至BOT面，在BOT面焊接散热片1.2.3.4。通过散热片热量传至外壳。由于印制板过孔为纯铜散热，该方法使得次级整流管到外壳的热阻最小，散热面积最大。同时第一散热片3将两对整流管的D极电气连接在一起了，增加了功率回路的过电流能力。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。