电源供应器之无风扇散热结构的制作方法

本实用新型是关于电源供应器的技术领域，尤指一种电源供应器的无风扇散热结构。

背景技术：

图1显示现有的计算机机壳与电源供应器的立体图。如图1所示，电源供应器(Power supply unit,PSU)为计算机产品不可或缺的主要部件。通常，计算机机壳2’会预留一个电源供应器安装口21’供电源供应器1’安装至计算机机壳2’内部，并令电源供应器1’的风扇11’露出于计算机机壳2’之外。如此设置，当电源供应器1’运转时，设置在电源供应器1’的壳体后壁面的风扇11’会将外部空气吸入电源供应器1’之内；接着，被吸入电源供应器1’内的空气会经由开设于电源供应器1’的壳体前壁面或下壁面的多个出风孔而流出。如此方式，电源供应器1’内部的一些高功率电子组件或电磁组件所产生的热便能够通过空气对流的方式加以排除。

值得注意的是，当电源供应器1’安装至计算机机壳2’中，电源供应器1’的壳体的上壁面、左壁面与右壁面皆与计算机机壳2’的壳壁相互接触；也就是说，只能够在电源供应器1’的壳体前壁面与下壁面开设出风孔，以求热对流通量的值达到最大。然而，由于空气仅通过壳体前壁面与下壁面的多个出风孔而自电源供应器1’内部流出，这样的设计并无法高效率地排除高功率电子组件或电磁组件所产生的热。另一方面，当电源供应器1’内部组件、中央处理器、和/或绘图芯片的工作温度急剧上升的时候，系统会对应地提升散热风扇转速，以加速空气对流而达到降温的功效。然而，电源供应器1’外露的风扇11’在高速运转时所产生的风扇噪音容易令终端使用者感到不舒服，甚至厌恶。

由上述说明可以得知，实有必要发展无搭载风扇的高散热能力的电源供应器，以解决先前技术的电源供应器1’所具有的众多缺陷。有鉴于此，本实用新型的发明人极力加以研究，终于研发完成本实用新型的一种电源供应器的无风扇散热结构。

技术实现要素：

不同于现有的电源供应器是以风扇作为功率晶体管与电磁组件的主要散热装置，本实用新型开发出一种无风扇散热结构，其主要包括：多个导热单元、多个热桥接件、一储热单元、与一散热单元。特别地，当具有本实用新型的无风扇散热结构的电源供应器被安装至计算机的主机机壳之后，该散热单元的至少一散热鳍片露出该主机机壳的顶部表面之外。如此设计，当电源供应器运转时，该多个导热单元、该多个热桥接件、该储热单元、与该散热单元所组成的由下而上的一热传导路径便能够有效率地将全桥滤波二极管、功率因素修正单元的切换开关、主变压器的PWM控制开关、同步整流二极管、与降压单元的PWM控制开关所产生的热排出计算机的主机机壳之外。

为了达成上述本实用新型的主要目的，本案的发明人首先提供所述电源供应器的无风扇散热结构的一实施例，应用于一电源供应器中，并包括：

第一导热单元，设置在该电源供应器的一电路板的表面，并连接该电源供应器的一全桥滤波单元(Full bridge rectifier)；

第二导热单元，设置在该电路板的表面，并连接该电源供应器的一功率因素修正单元(Power factor correction,PFC)的一第一开关；

第三导热单元，设置在该电路板的表面，并连接该电源供应器的一主变压器的一第二开关；

第四导热单元，设置在该电路板的表面，并连接该电源供应器的一同步整流单元(Synchronous rectifier,SR)；

至少一个第五导热单元，设置在该电路板的表面，并连接该电源供应器的至少一个降压单元的一第三开关；

散热单元，连接至该电路板的底面；

绝缘单元，设置在该散热单元与该电路板之间；

至少一个热桥接件，连接在该些导热单元与该散热单元之间；

储热单元，连接至该散热单元；以及

散热模块，连接至该储热单元，并露出该电源供应器的壳体的底部表面之外；

其中，当该电源供应器运作时，该第一导热单元、该第二导热单元、该第三导热单元、该第四导热单元、与该第五导热单元将该全桥滤波单元、该第一开关、该第二开关、该同步整流单元、与该第三开关所产生的热经由该热桥接件传导至该散热单元，使得该散热单元进一步地将热传导至该储热单元；最终，该散热模块将该储热单元所吸收的热排除至该电源供应器之外。

附图说明

图1为显示现有的计算机机壳与电源供应器的立体图；

图2为显示电源供应器与主机机壳的立体图；

图3A与图3B为显示电源供应器的内部结构图；

图4为显示本实用新型的无风扇散热结构的分解图；

图5为显示多个导热单元、多个热桥接件与散热单元的立体图；

图6为显示主机机壳的立体图；

图7为显示电感组件、主变压器、电路板、散热单元、储热单元与散热模块的立体图；

图8为显示电感组件与导热框的立体图；

图9为显示变压器与导热框的立体图；

图10为显示主机机壳与散热模块的散热鳍片的立体图；

图11A为显示散热模块的扩充性实施状态的立体图；

图11B为显示散热模块的扩充性实施状态的立体图；

图12为显示主机机壳与散热模块的散热鳍片的立体图；以及

图13为显示本实用新型的无风扇散热结构的侧面视图。

图中主要符号说明：

1 电源供应器

2 主机机壳

21 电源供应器安装口

HS1 第一导热单元

HS2 第二导热单元

HS3 第三导热单元

HS4 第四导热单元

HS5 第五导热单元

11 散热单元

12 绝缘单元

13 绝缘导热单元

HSU 储热单元

HD 散热模块

PCB 电路板

Ts 主变压器

11P 第一散热板

11S 第二散热板

11P1 第一底散热部

11P2 第一热连接部

11S1 第二底散热部

11S2 第二热连接部

HB1 第一热桥接件

HB2 第二热桥接件

HB3 第三热桥接件

HB11 第一短接部

HB12 第一长接部

HS11 第一连接部

HB21 第二短接部

HB22 第二长接部

HS31 第二连接部

HB31 第三短接部

HB32 第三长接部

HB33 横接部

HS51 第三连接部

HC 壳体

22 散热鳍片露出口

HF 导热框

Ico 电感组件

HF1 接触件

HF2 固定件

14 导热披覆罩

14a 绝缘导热胶

HD1 第一散热体

15 隔离罩体

151 几何形状孔洞

HD2 第二散热体

HD3 导热管

HCS 导热基板

PeP 压电片

PeC 驱动器

HD11 容置凹槽

SR 支撑柱

1’ 电源供应器

11’ 风扇

2’ 计算机机壳

21’ 电源供应器安装口

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本实用新型所提出的一种电源供应器的无风扇散热结构，以下将配合图式，详尽说明本实用新型的较佳实施例。

请参阅图2，为显示电源供应器与主机机壳的立体图。其中，所述电源供应器1具有本实用新型的无风扇散热结构，并通过电源供应器安装口21而被安装至该主机机壳2内。必须特别说明的是，虽然图2显示所述主机机壳2为一计算机机壳，但其仅是用以示例说明，并非用以限制本实用新型的技术应用。举例而言，在服务器与工业计算机的设计上，也是必须将电源供应器1整合至其主机机壳2之内。另一方面，图3A与图3B为显示电源供应器的内部结构图；并且，图4为显示本实用新型的无风扇散热结构的分解图。如图2、图3A、图3B、与图4所示，本实用新型的无风扇散热结构主要包括：第一导热单元HS1、第二导热单元HS2、第三导热单元HS3、第四导热单元HS4、至少一个第五导热单元HS5、散热单元11、绝缘单元12、多个热桥接件(HB1,HB2,HB3)、储热单元HSU、以及散热模块HD。

本实用新型的第1个技术特征

本实用新型的第1技术特征在于利用多个导热单元(HS1～HS5)、多个热桥接件(HB1～HB3)、储热单元HSU、与散热模块HD将电源供应器1内部的高功率晶体管或高电流二极管工作时所产生热有效排除。其中，所述高功率晶体管例如是功率因素修正单元(Power factor correction,PFC)的切换开关、主变压器Ts的PWM控制开关、与至少一个(DC/DC)降压单元的PWM控制开关。另一方面，所述高电流二极管指的是构成全桥滤波单元(Full bridge rectifier)的二极管与用以达成同步整流(Synchronous rectifier,SR)的二极管。

为了达成本实用新型的第1技术特征，如图3A、图3B与图4所示，第一导热单元HS1系设置于电源供应器1的电路板PCB的表面，并连接电源供应器1的全桥滤波单元。并且，第二导热单元HS2设置于电路板PCB的表面，并连接电源供应器1的功率因素修正单元的切换开关。另一方面，第三导热单元HS3设置于电路板PCB的表面，并连接电源供应器1的主变压器Ts的PWM控制开关。此外，第四导热单元HS4设置于电路板PCB的表面，并连接电源供应器1的同步整流二极管。再者，第五导热单元HS5设置于电路板PCB的表面，并连接电源供应器1的降压单元的PWM控制开关。

在本实用新型中，第一导热单元HS1、第二导热单元HS2、第三导热单元HS3、与第四导热单元HS4皆为高导热效率的导热板，是垂直地设置在该电路板PCB上。继续地参阅图3A、图3B与图4，并请同时参阅图5显示的多个导热单元、多个热桥接件与散热单元的立体图。由图3A、图3B、图4与图5可以得知，所述散热单元11连接至电路板PCB的底面，并包括第一散热板11P与第二散热板11S。其中，第一散热板11P具有第一底散热部11P1与第一热连接部11P2，且该第二导热单元HS2贴靠该第一热连接部11P2的内表面。类似于第一散热板11P，第二散热板11S同样具有第二底散热部11S1与第二热连接部11S2，且该第四导热单元HS4贴靠该第二热连接部11S2的内表面。然而，必须补充说明的是，该散热单元11与该电路板PCB之间必须插设一个绝缘单元12(例如导热硅胶片或Mylar片)，以防止电路板PCB底面的电子组件或电子线路与该散热单元11发生短路。

特别地，本实用新型以三个热桥接件(HB1,HB2,HB3)连接于该些导热单元(HS1,HS2,HS3,HS4)与该散热单元11之间，使得高功率晶体管与高电流二极管工作时所产生的热经由该些导热单元(HS1,HS2,HS3,HS4)与该些热桥接件(HB1,HB2,HB3)而被传导至位于电路板PCB底部表面的散热单元11。如图3A、图3B、图4、与图5所示，多个热桥接件(HB1,HB2,HB3)包括：第一热桥接件HB1、第二热桥接件HB2与第三热桥接件HB3。其中，第一热桥接件HB1具有第一短接部HB11与第一长接部HB12；并且，该第一短接部HB11紧贴该第一热连接部11P2的外表面，且该第一长接部HB12连接该第一导热单元HS1的第一连接部HS11。与第一热桥接件HB1类似的是，第二热桥接件HB2同样具有第二短接部HB21与第二长接部HB22；并且，该第二短接部HB21紧贴该第一热连接部11P2的外表面，且该第二长接部HB22连接该第三导热单元HS3的第二连接部HS31。另一方面，第三热桥接件HB3具有第三短接部HB31、第三长接部HB32与横接部HB33；并且，该第三短接部HB31紧贴该第二热连接部11S2的外表面，且该第三长接部HB32连接该第五导热单元HS5的第三连接部HS51。必须补充说明的是，该横接部HB33连接于该第三短接部HB31与该第三长接部HB32之间。

继续地参阅图3A、图3B、图4、与图5。所述储热单元HSU可以是一块或两块铝制块板，连接至该散热单元11的底部表面。值得说明的是，为了符合安规对于高压绝缘的规范，本实用新型又在储热单元HSU与散热单元11之间进一步设置一个绝缘导热单元13。最终，具有至少一个散热鳍片的散热模块HD被连接至该储热单元HSU。请重复参阅图2，并同时参阅图6显示的主机机壳的立体图。如图所示，散热模块HD连接至储热单元HSU(即，铝制块体)的底部，并露出于电源供应器1的壳体HC的底部表面之外。并且，当具有本实用新型的无风扇散热结构的电源供应器1被安装至主机机壳2内部之后，散热模块HD的至少一个散热鳍片经由该散热鳍片露出口22而露出于该主机机壳2的顶部表面之外。

通过本实用新型的设计，当该电源供应器1运作时，该第一导热单元HS1、该第二导热单元HS2、该第三导热单元HS3、该第四导热单元HS4、与该第五导热单元HS5将全桥滤波单元、功率因素修正单元的切换开关、主变压器Ts的PWM控制开关、同步整流二极管、与降压单元的PWM控制开关所产生的热经由该多个热桥接件(HB1,HB2,HB3)传导至散热单元11，使得该散热单元11进一步地将热传导至储热单元HSU；最终，该散热模块HD将该储热单元HSU所吸收的热排除至该电源供应器1与该主机机壳2之外。值得注意的是，如图4所示，主要的热传导介质依序为多个导热单元(HS1～HS5)、多个热桥接件(HB1～HB3)、储热单元HSU、与散热模块HD；可想而知，本实用新型的无风扇散热结构在电源供应器1内所形成的热传导路径(如图4的虚线箭头)基本上符合由下往上的热流动方向，因此能够发挥极大的散热效能。

本实用新型的第个2技术特征

本实用新型的第2技术特征在于同时利用多个导热框HF协助电源供应器1内的电感组件与变压器组件进行散热。请参阅图3，并请同时参阅图7显示的电感组件、主变压器、电路板、散热单元、储热单元与散热模块的立体图。并且，请再同时参阅图8，为显示电感组件与导热框的立体图。根据本实用新型的设计，导热框HF包括接触件HF1与固定件HF2；其中，接触件HF1与电感组件Ico接触，而该固定件HF2则用以辅助该接触件HF1将该电感组件Ico固定于该电路板PCB的表面。图8所示的接触件HF1与固定件HF2为一体成型，且该固定件HF2为一ㄇ字型板件，由电路板PCB的底部表面贯穿自顶部表面。该接触件HF1则为扣带结构。

继续地参阅图7，并请同时参阅图9显示的变压器与导热框的立体图。与电感组件Ico相同的是，导热框HF的接触件HF1与主变压器Ts接触，而该固定件HF2则用以辅助该接触件HF1将该主变压器Ts固定于电路板PCB的表面。然而，与电感组件Ico不同的是，主变压器Ts的外部还覆有导热披覆罩14。更进一步地说明，该导热披覆罩14通过绝缘导热胶14a而披覆于该主变压器Ts的外表面；并且，该导热披覆罩14位于该导热框HF与该主变压器Ts之间。特别说明是，此导热披覆罩14由铜材制成，可用以帮助主变压器Ts的铁芯与绕线组的散热与均温。另一方面，成形的绝缘导热胶14a则用以增加铁芯和绕线组与导热披覆罩14的接触面积。在此，必须补充说明的是，基于安规与防止短路考虑，主变压器Ts的铁芯与绕线组已经事先以导热绝缘材质保护。

本实用新型的第3个技术特征

本实用新型的第3技术特征在于散热模块HD的弹性设计。请参阅图10显示的主机机壳与散热模块的散热鳍片的立体图。如前述说明所强调的，本实用新型的散热规划是利用多个导热单元(HS1～HS5)、多个热桥接件(HB1～HB3)、储热单元HSU、与散热模块HD所组成的热传导路径将电源供应器1内部的全桥滤波单元、功率因素修正单元的切换开关、主变压器Ts的PWM控制开关、同步整流二极管、与降压单元的PWM控制开关所产生的热排出主机机壳2之外。然而，考虑到使用者可能会意外碰触到露出于主机机壳2之外的散热模块HD的第一散热体HD1；因此，为了避免发生类似情事，本实用新型特别增设用以罩住该散热模块HD的该第一散热体HD1的一个隔离罩体15。值得注意的是，该隔离罩体15上设有多个几何形状孔洞151，例如：圆形孔洞、三角形、方形孔洞、五角形孔洞、六角形孔洞等。同时，图10为显示散热模块HD的第一散热体HD1的尺寸是涵盖整个主机机壳2的顶部，这样的设计方式可以有效提升此无风扇散热结构对于电源供应器1的整体散热效能。

继续地参阅图10，并请同时参阅图11A与图11B显示的散热模块的扩充性实施状态的立体图。比较图10与图11A可以得知，散热模块HD的扩充性实施状态包括第一散热体HD1、第二散热体HD2与贯穿并连通该第一散热体HD1与该第二散热体HD2的多个根导热管(Heat pipe)HD3；其中，所述导热管HD3也可以做为冷水管使用，目的在于增加第一散热体HD1与第二散热体HD2的散热效能。另外，比较图10与图11B可以得知，能够以导热基板HCS、第一散热体HD1、压电片PeP、与驱动器PeC组成散热模块HD的扩充性实施状态。其中，该第一散热体HD1设置在该导热基板HCS上，并具有容置凹槽HD11。并且，该压电片PeP具有摆动端与驱动端，且该摆动端位于该容置凹槽HD11内。另一方面，该驱动器PeC电性连接至该压电片PeP的该驱动端；如此设计，便可以通过该驱动器PeC电性驱动该压电片PeP，使压电片PeP的驱动端在该容置凹槽HD11中往复摆动，由此方式生成气流以增加该第一散热体HD1的散热效能。

请继续参阅图12，为显示主机机壳与散热模块的散热鳍片的立体图。虽然图10指出散热模块HD的第一散热体HD1露出于主机机壳2的顶部之外，但并非以此限制本实用新型的无风扇散热结构与主机机壳2的配置关系。如图12所示，具有本实用新型的无风扇散热结构可通过电源供应器安装口而被安装至该主机机壳2内，并使得散热模块HD的第一散热体HD1露出于主机机壳2的底部之外。

本实用新型的第4个技术特征

请参阅图13，为显示本实用新型的无风扇散热结构的侧面视图。其中，基于视角问题，图13并未显示第三导热单元HS3。由图3可以发现，将电源供应器1所需的电子组件、半导体开关组件、与电磁组件等配置在电路板PCB上以后，则电源供应器1因为具有本实用新型的无风扇散热结构而成为所谓的开放框架式的无风扇电源供应器(open-frame fanless power supply)。也就是说，具有本实用新型的无风扇散热结构的电源供应器1可以不需要如图2所示的壳体HC。另一方面，值得注意的是，多个支撑柱SR(例如常用的铜柱)设置于电路板PCB与包括第一散热板11P与第二散热板11S的散热单元11之间，用以在该电路板PCB与该散热单元11之间隔出一个空间，使得配置在该电路板PCB底面的电子组件不会直接碰触第一散热板11P和/或第二散热板11S。

如此，上述已完整且清楚地说明本实用新型的无风扇散热结构；并且，经由上述可以得知本实用新型具有下列优点：

(1)不同于现有的电源供应器1’(如图1所示)以风扇11’作为功率晶体管与电磁组件的主要散热装置，本实用新型开发出一种无风扇散热结构，其主要包括：多个导热单元(HS1～HS5)、多个热桥接件(HB1～HB3)、储热单元HSU、与散热模块HD。特别地，如图2与图6所示，当具有本实用新型的无风扇散热结构的电源供应器1被安装至主机机壳2之后，该散热模块HD的至少一个散热鳍片露出于该主机机壳2的顶部表面之外。如此设计，当电源供应器1运转时，该多个导热单元(HS1～HS5)、该多个热桥接件(HB1～HB3)、该储热单元HSU、与该散热模块HD所组成的由下而上的热传导路径便能够有效率地将全桥滤波二极管、功率因素修正单元的切换开关、主变压器Ts的PWM控制开关、同步整流二极管、与降压单元的PWM控制开关所产生的热排出主机机壳2之外。

必须加以强调的是，上述的详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，然而该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所为的等效实施或变更，均应包含在本案的专利范围中。