[发明专利]一种水冷型大功率高频开关电源装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于电镀电解、生产多晶硅单晶硅、充电等工业领域的低压大电流高频开关电源，具体涉及一种水冷型大功率高频开关电源装置。

背景技术

随着电力电子设备的小型化发展趋势，开关电源的功率密度不断提高，开关电源的可靠性面临着严峻的挑战。如果结构设计不当的话，开关电源运行时有可能因为温度过高、机械振动、电磁干扰等造成故障。因此，开关电源结构设计的好坏直接影响到开关电源系统能否长时间稳定的工作。

目前，低压大电流高频开关电源变压器副边整流大多采用全波整流电路，变压器副边绕组常以中间抽头的形式形成两个线圈，一般使用铜排作为连接线构成高频变压器副边绕组，也有使用导线代替铜排作为连接线，但都存在共同的缺点：连线较长、结构复杂、工艺要求高、安装难度大，变压器散热不理想，造成变压器及副边绕组温度高，降低了开关电源整体的可靠性。

发明内容

本发明的目的是公开一种结构紧凑、功率密度高、热分布均匀、成本低的水冷型大功率高频开关电源结构。

本发明为达到上述目的，所采用的技术方案如下：

一种水冷型大功率高频开关电源装置，包括控制电路和主功率电路，所述装置分为高压区、低压区和控制区，控制电路位于控制区，主功率电路包括高压区和低压区，所述高压区包括交流接触器、三相整流模块、第一IGBT半桥模块、第二IGBT半桥模块和第一水冷散热器；低压区包括环形变压器磁芯、功率变压器原边绕组、第一U形铜管、第二U形铜管、第二水冷散热器、负极输出铜排、正极输出铜排、第一组共阴极整流二极管模块、第二组共阴极整流二极管模块和滤波磁环。

   进一步的，所述交流接触器、三相整流模块、第一IGBT半桥模块和第二IGBT半桥模块顺次连接，三相整流模块、第一IGBT半桥模块、第二IGBT半桥模块均安装在第一水冷散热器上；所述第一U形铜管和第二U形铜管各有一端穿过环形变压器磁芯，共同构成功率变压器副边绕组；所述第一U形铜管的穿过环形变压器磁芯的一端接到第一组共阴极整流二极管模块的阳极，另一端接到负极输出铜排；第二U形铜管的未穿过环形变压器磁芯的一端接到第二组共阴极整流二极管模块的阳极，另一端接到负极输出铜排。

    进一步的，所述第一U形铜管和第二U形铜管分别用一根空心铜管弯成U字形，且第一U形铜管未穿过环形变压器磁芯的一端向内弯折与第二U形铜管穿过环形变压器磁芯的一端一起连接到负极输出铜排，第二U形铜管穿过环形变压器磁芯的一端向外弯折。

    进一步的，所述第一U形铜管向内弯折的一端和第二U形铜管向外弯折的一端一起穿过滤波磁环连接到负极输出铜排，构成输出滤波电感。

    进一步的，所述第一、第二两组共阴极整流二极管模块的阴极均安装在第二水冷散热器上，第二水冷散热器与正极输出铜排连接；所述功率变压器原边绕组的一端与第一IGBT半桥模块的输出端连接，另一端与第二IGBT半桥模块的输出端连接。

    进一步的，所述交流接触器、三相整流模块、第一IGBT半桥模块、第二IGBT半桥模块、负极输出铜排和正极输出铜排分别通过导线与控制电路连接。

进一步的，所述控制区通过开有导线过孔的铝合金板与高压区、低压区隔开，高压区与低压区通过铝合金板隔开。

    进一步的，所述功率变压器原边绕组由多股漆包线均匀绕于环形变压器磁芯构成。

    进一步的，所述滤波磁环由多个铁粉芯磁环叠加构成。

    进一步的，所述第一组共阴极整流二极管模块、第二组共阴极整流二极管模块均包含多个整流二极管模块。

进一步的，冷却水依次流过第二水冷散热器、第一水冷散热器、第一U形铜管和第二U形铜管，第二水冷散热器、第一水冷散热器、第一U形铜管和第二U形铜管之间通过编织胶管密封连接。

作为优选，所述第一水冷散热器、第二水冷散热器均可选用具有水流通道的铝板散热器。