[发明专利]一种高密度数字电源的散热结构及电源组件

说明书

本发明提供一种高密度数字电源的散热结构及电源组件，包括3U机箱、紫铜散热器、导流罩和均热板散热器，上述功能模块在电源机箱腔内形成对流换热路径。其中，紫铜散热器可以将整流二极管和吸收电阻产生的热量迅速通过空气对流的形式交换到箱体外部，均热板散热器也可以将绝缘栅双极型晶体管产生的热量迅速通过空气对流的形式交换到箱体外部；从而降低整流电路布局的热敏感器件安装区域的温升。本发明重新定义散热通道，在原有的通道基础上改进；降低整流二极管、电阻安装区域和绝缘栅双极型晶体管的温度，延长器件的寿命；降低功率管的工作温度，有效解决功率管失效和系统高温关机保护问题。

技术领域

本发明属于电源领域，具体涉及一种高密度数字电源的散热结构及电源组件，主要用于各类电源、整流器、逆变器、电压变换器和电流变换器等产品的散热设计，确保相关产品能够在满载工况下的各项功能及工作时的可靠性。

背景技术

随着电子技术的快速发展，集成器件的集成度和功率密度的日愈提高，再加上特殊领域电子装备小型化需要，电源类产品逐步向高密度方向发展，电源产品的热流密度成倍的增加。电源产品设计师除了需要成功实现产品的功能之外，还必须充分考虑产品的稳定性、工作寿命、环境适应能力等指标。电源产品热流密度增加，大量热量若不能及时散发出去将极大影响设备的工作，高温是影响电源长时间稳定工作的最重要故障因素，高温成为系统稳定工作和性能提升的绊脚石。

电源中主要的发热元器件为半导体开关管，大功率二极管，高频变压器，滤波电感等磁性元件以及假负载等。电源设备内部过高的温升将会导致对温度敏感的半导体器件、电解电容等元器件的失效，当温度超过一定值时，失效率呈指数规律增加。电源这一类拥有大功率发热器件的设备，温度是影响其可靠性的最重要因素，对整体的热设计具有严格的要求，热设计主要包括两方面：控制发热量和散热。

目前160伏电源，其工作原理是将输入交流680伏或者直流520伏电隔离转化为稳定的160伏，整机由输入整流组件、DC/DC变换组件、监控组件组成，输入整流组件负责将输入的交流电转化为直流电，DC/DC变换组件负责将输入整流组件变化后的直流电隔离转化为稳定的160伏电，监控组件负责完成电源整机的状态检测，并和上位机通信将电源状态信息上传给上位机，同时接受上位机指令完成电源远程监控和参数调整。DC/DC变换组件作为电源核心，其工作性能直接影响电源整机参数，由于160伏电源整机输出功率大、体积小、功能多，即使采取软开关技术，转化效率达96%，仍有大量热量需要散发。上述电源产品在高温试验中存在热保护和功率管失效的问题，具体问题如下：

1．原有的散热设计提高了系统强迫风冷流量后，散热效果提升不明显；

2．原有的产品中二极管和电阻基本上处于温度极限在满载下工作；

3．原有产品中功率管安装在型材式铝质散热器上，温度采集热电偶安装在功率管附近，主要是采集功率管的工作温度。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种高密度数字电源的散热结构及电源组件，其散热结构主要用于对高密度数字电源产品进行散热优化；本发明重新定义散热通道，在原有的通道基础上改进；降低整流二极管和电阻安装区域的温度，延长器件的寿命；降低功率管的工作温度，有效解决功率管失效和系统高温关机保护问题。

为实现上述目的，按照本发明第一方面，提供一种高密度数字电源的散热结构，包括3U机箱、紫铜散热器、导流罩和均热板散热器；

所述3U机箱包括前面板、后面板、左侧板、右侧板、底板和顶板；其中，所述前面板上设置有第一轴流风机、第二轴流风机、第一气流入口和第二气流入口；后面板上设置有第一气流出口和第二气流出口；

所述第一轴流风机置于第一气流入口处，所述第二轴流风机置于第二气流入口处；

所述紫铜散热器包括第一翅片和第一基板安装面；其中，所述第一翅片上设有第一翅片传热面,所述第一基板安装面上设有散热器安装孔;