被动式散热的电源供应装置及其制造方法

文档序号:7288364
专利名称:被动式散热的电源供应装置及其制造方法
技术领域
本发明是关于一种电源供应装置及其制造方法,尤指一种被动式散热的 电源供应装置及其制造方法。
背景技术
各式信息、通讯以及娱乐用的电子产品,例如笔记本计算机、个人数字 助理、移动电话以及电玩主机等,已成为人们日常生活中不可或缺的电子产 品。然而,这些电子产品皆须利用电源供应装置以将外部电源,例如交流电 源,转换成电子产品所需规格的直流电压后直接提供给电子产品或对其内部 的充电电池进行充电,以使电子产品能正常工作。
以电源转接器(Power Adapter)为例,电源转接器通常连接于电子产品以 及外部电源之间,以用于接收外部电源所提供的交流电,然后经电源转接器 内部印刷电路板的电源转换电路转换后,提供特定规格的直流电压给电子产 品使用或对其内部的充电电池充电,以使电子产品可以正常工作。然而在电 源转换的过程中,印刷电路板上的电子元件会消耗部分能量而产生热量,造 成电子元件以及壳体表面温度的升高,若无法适当地将内部热量转移至外部 环境中,势必造成内部电子元件的损毁以及降低电源转接器的电源转换效 率,因此电源转接器的散热设计成为影响电源转接器电源转换效率的重要因 素。
传统电源转接器的散热方式可以粗略地分为主动式散热(active heat-dissipation)和被动式散热(passiveheat-dissipation)等方式,所谓的主动式 散热是利用外部驱动装置(例如风扇)或媒介(例如冷煤或水)由外力将电源转 接器内部热量转移至外界环境;而所谓的被动式散热则是利用自然的传热机 制,例如传导与辐射方式,达成转移电源转接器内部热量至外界环境的目的。 然而,随着技术的进步与市场需求,电源转接器渐朝高功率与小型化的趋势 发展。但随着被动式散热的电源转接器的功率提高,其内部印刷电路板上的
电子元件在运作时所产生的热量也会相对地增加,因此这些热量势必会累积 于壳体内,若无法快速地将热量转移至外部环境,则将无法使散热效率提高, 进而影响到电源转接器的电源转换效率。再者,传统的电源转接器壳体是由 例如塑料所构成,而塑料虽为良好的绝缘材料,但却具有较低的热传导系数
(thermal conductivity),例如0.03W/mk,不利于将壳体内所累积的热量转移 至外部环境,因此造成电源转接器散热效率无法提高。
另外,特定用途的电源转接器具有特定的壳体温度要求以及内部电子元 件耐温要求,以达到避免内部电子元件在工作过程中因高温而毁损的目的。 然而,若一味地采用耐温最高的电子元件相对地会增加电源转接器的制造成 本,因此如何使电源转接器的散热效率提高,以使选用的电子元件的耐温范 围可以相对地降低,并达到提高电源转换效率的目的,是本领域技术人员所 急需解决的问题。

发明内容
本发明的主要目的在于提供一种被动式散热的电源供应装置,该被动式 散热的电源供应装置是利用绝缘壳体的热传导系数的选择,以使被动式散热 的电源供应装置的散热效率和电源转换效率提高。
本发明的另一目的在于提供一种被动式散热的电源供应装置的制造方 法,其是利用一对应表提供绝缘壳体的热传导系数的选择,以提高被动式散 热的电源供应装置的散热效率和电源转换效率。
为达上述目的,本发明的一个较广义的实施例提供一种被动式散热的电
源供应装置,该被动式散热的电源供应装置至少包括绝缘壳体,具有实质 上密闭的容置空间且该绝缘壳体具有一热传导系数,其中该热传导系数实质
上介于2.0 10.0W/mK之间;印刷电路板,该印刷电路板设置在绝缘壳体的 容置空间中;以及至少一个电子元件,该电子元件设置于印刷电路板上。 为达上述目的,本发明的另一个较广义实施例提供一种制造被动式散热
的电源供应装置的方法,至少包括步骤提供绝缘壳体,其中该绝缘壳体具
有实质上密闭的容置空间且该绝缘壳体具有一热传导系数,该热传导系数实
质上介于2.0 10.0W/mK之间;提供印刷电路板,该印刷电路板上设置至少 一个电子元件;以及将该印刷电路板组装在绝缘壳体的容置空间中,以完成
被动式散热的电源供应装置的制造。
为达上述目的,本发明的又-一个较广义的实施例提供一种制造被动式散 热的电源供应装置的方法,至少包括步骤提供一对应表,该对应表显示被 动式散热的电源供应装置的绝缘壳体的热传导系数与绝缘壳体表面平均温 度和/或内部电子元件平均温度的关系;提供选定的绝缘壳体表面温度和/或 内部电子元件温度范围,利用该对应表在对应的热传导系数范围内选定具有 所需热传导系数的绝缘壳体,其中该绝缘壳体具有容置空间;提供印刷电路 板,该印刷电路板上设置至少一个电子元件;以及将印刷电路板组装在选定 的绝缘壳体的容置空间,以完成被动式散热的电源供应装置的制造。
本发明的被动式散热的电源供应装置利用了绝缘壳体的热传导系数的 选择与搭配,提高了被动式散热的电源供应装置的散热效率,并提高了电源 供应装置的电源转换效率,因此本发明极具产业价值。


图1是本发明较佳实施例的被动式散热的电源供应装置的结构示意图。
图2是图1所示的被动式散热的电源供应装置选用具有不同热传导系数 的绝缘壳体与其内部电子元件平均温度的关系图。
图3是图1所示被动式散热的电源供应装置选用具有不同热传导系数的 绝缘壳体与其绝缘壳体表面平均温度的关系图。
图4是本发明较佳实施例的被动式散热的电源供应装置的制造流程图。
其中,附图标记说明如下
10:被动式散热的电源转接器
11:绝缘壳体
12:印刷电路板
13:电源输入装置
14:电源输出装置
111:上壳体
112:下壳体
113:容置空间
lla:第一表面
lib:第二表面
UC:第三表面
lid:第四表面
lie:第五表面
llf:第六表面
15:电子元件
16:电子元件
A、 B:电子元件的表面
S11 S14:被动式散热的电源供应装置的制造流程步骤
具体实施例方式
体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。 应理解的是本发明能够在不同的方式上具有各种的变化,其皆不脱离本发明 的范围,且其中的说明和图示在本质上是当作说明之用,而非用以限制本发 明。
请参阅图1,本发明较佳实施例的被动式散热的电源供应装置的结构示 意图。如图1所示,本发明的被动式散热的电源供应装置可为例如被动式散
热的电源转接器10,但不以此为限。本发明的被动式散热的电源转接器10
主要包括绝缘壳体ll、印刷电路板12、电源输入装置13以及电源输出装
置14。其中,绝缘壳体11可由上壳体111与下壳体112所构成,该上壳体 111与下壳体112组合后可形成实质上密闭的容置空间113以容置该印刷电 路板12。在该实施例中,该绝缘壳体11可为例如实质上矩形的绝缘壳体, 且包括第一表面lla、第二表面llb、第三表面llc、第四表面lld、第五表 面lle和第六表面llf。此外,印刷电路板12上具有复数个电子元件以构成 电源转换电路,然而为便于说明,图1中仅示出电子元件15、 16。另外,电 源输入装置13以及电源输出装置14设置在绝缘壳体11的不同侧面,且与 印刷电路板12连接(未示出),以分别作为被动式散热的电源转接器10与外 部电源以及电子产品连接的接口。由于被动式散热的电源转接器10在接收 外部电源后,需经容置空间113内的印刷电路板12的电源转换电路转换为 电子产品所需的直流电压,因此在转换的过程中,印刷电路板12上的电子 元件15、 16会消耗部分能量而产生热量,造成电子元件15、 16在表面A、 B的温度以及绝缘壳体11表面的温度提高。
在该实施例中,被动式散热的电源转接器10是利用自然的传热机制, 例如传导与辐射方式,达到转移被动式散热的电源转接器10内部热量至外 界环境的目的。因此,电子元件15、 16在工作时所产生的热量会在绝缘壳 体11的容置空间113中以辐射和传导的传热机制传递至绝缘壳体11,由于 绝缘壳体11的热传导系数实质上介于2.0~10.0W/mK之间,因此电子元件 15、 16在工作时所产生的热量会相对快速地由绝缘壳体11传导至外部环境, 由此便可提高被动式散热的电源转接器10的散热效率,进而提高电源转换 效率。
请参阅图2,其是图1所示被动式散热的电源供应装置选用具有不同热 传导系数的绝缘壳体与其内部电子元件平均温度的关是图。如图2所示,在 相同电源转接器功率、相同的内部电子元件以及相同的操作条件下,用具有 不同热传导系数的绝缘壳体11制作被动式散热的电源转接器10,并使该被 动式散热的电源转接器10进行工作,可得到内部电子元件15、 16的表面平 均温度与绝缘壳体11的热传导系数之间的关系图。由图2所示的关系图可 以了解,当被动式散热的电源转接器10使用热传导系数介于2.(M0.0W/mK 之间的绝缘壳体ll时,内部电子元件15、 16在表面A、 B的平均温度会显 著地下降,因此很明显地可使内部电子元件15、 16在工作时所产生的热量 有效地移除,藉此便可提高电源转接器10的散热效率和电源转换效率。
请再参阅图3,其是图1所示被动式散热的电源供应装置选用具有不同 热传导系数的绝缘壳体与其绝缘壳体表面平均温度的关系图。如图3所示, 在相同电源转接器功率、相同的内部电子元件以及相同的操作条件下,用具 有不同热传导系数的绝缘壳体11制作被动式散热的电源转接器10,并使该 被动式散热的电源转接器10进行工作,可得到各表面lla、 llb、 llc、 lld、 lle和llf的平均温度与绝缘壳体ll的热传导系数间的关系图。由图3所示 的关系图可以了解,当被动式散热的电源转接器10使用热传导系数介于 2.0 10.0W/m K之间的绝缘壳体11时,可使内部电子元件15、 16在工作时 所产生的热量可以有效地移除,因此绝缘壳体ll除了与测试台桌面(未示出) 接触的表面温度下降外,其余表面皆呈现温度提高的现象,这就代表除与测
试台桌面接触的第二表面llb受有热阻外,其余各表面lla、 llc、 lld、 lie 和llf都能有效地将绝缘壳体ll内部的热量传导至各表面,然后再与外部环 境进行热交换,以达到提高被动式散热的电源转接器io散热效率的目的。
因此,在该实施例中,本发明所提供的被动式散热的电源转接器10的 制造方法至少包括步骤首先,提供绝缘壳体ll,其中该绝缘壳体ll具有 实质上密闭的容置空间113,且该绝缘壳体11具有热传导系数,该热传导系 数实质上介于2.0 10.0W/mK之间;然后,提供印刷电路板12,该印刷电路 板12上设置复数个电子元件15、 16;最后,将该印刷电路板12组装在该绝 缘壳体11的容置空间113中,以完成该被动式散热的电源转接器10的制造。 在一些实施例中,该绝缘壳体11可以由,例如复合物或聚合物所构成,但 不以此为限。另外,在提供该印刷电路板12的步骤中还可包括步骤提供 电源输入装置13以及电源输出装置14,以分别与该印刷电路板12连接。
请参阅图4,其是本发明较佳实施例的被动式散热的电源供应装置的另 一制造流程图。如图4所示,在该实施例中,该被动式散热的电源转接器IO 的制造方法包括步骤首先,如步骤S11所示,提供一对应表(如图2和/或 图3所示),该对应表是显示被动式散热的电源转接器10的绝缘壳体11的热 传导系数与绝缘壳体11表面平均温度和/或内部电子元件15,16平均温度的 关系;然后,如步骤S12所示,提供选定的绝缘壳体ll表面温度和/或内部 电子元件15、 16温度范围,利用该对应表在对应的热传导系数范围内选定 具有所需热传导系数的绝缘壳体11,其中该绝缘壳体11具有容置空间113; 接着,如步骤S13所示,提供印刷电路板12,该印刷电路板12上设置复数 个电子元件15、 16;最后,如步骤S14所示,将该印刷电路板12在装于该 选定的绝缘壳体11的容置空间113中,以完成该被动式散热的电源转接器 IO的制造。
在一些实施例,相同地,该绝缘壳体11可以由,例如复合物或聚合 物所构成,但不以此为限。另外,绝缘壳体11的热传导系数以实质上介于 2.0 10.0W/mK之间为较佳。另外,在提供该印刷电路板12的步骤中还可包 括歩骤提供电源输入装置13和电源输出装置14,以分别与该印刷电路板 12连接。
综上所述,本发明的被动式散热的电源供应装置是利用绝缘壳体的热传
导系数的选择与搭配,来提高被动式散热的电源供应装置的散热效率,并提 高电源供应装置的电源转换效率。
尽管本发明已由上述的实施例详细叙述而可由本领域技术人员作各种 变化和修饰,但是,都不脱离所附权利要求所欲保护的范围。
权利要求
1.一种被动式散热的电源供应装置,至少包括绝缘壳体,具有实质上密闭的容置空间,且该绝缘壳体具有一热传导系数,其中,该热传导系数实质上介于2.0~10.0W/mK之间;印刷电路板,设置在该绝缘壳体的该容置空间;以及至少一个电子元件,设置于该印刷电路板上。
2. 如权利要求l所述的被动式散热的电源供应装置,其中,该绝缘壳体 是由复合物或聚合物构成。
3. 如权利要求l所述的被动式散热的电源供应装置,其中,该电源供应 装置是电源转接器。
4. 如权利要求1所述的被动式散热的电源供应装置,还包括电源输入装 置和电源输出装置,分别与该印刷电路板连接且设置在该绝缘壳体的两相对 侧面。
5. —种制造被动式散热的电源供应装置的方法,至少包括步骤 提供绝缘壳体,其中,该绝缘壳体具有实质上密闭的容置空间且该绝缘壳体具有一热传导系数,该热传导系数实质上介于2.0 10.0W/mK之间; 提供印刷电路板,该印刷电路板上设置至少一个电子元件;以及 将该印刷电路板组装在该绝缘壳体的该容置空间,以完成该被动式散热的电源供应装置的制造。
6. 如权利要求5所述的制造被动式散热的电源供应装置的方法,其中, 该绝缘壳体是由复合物或聚合物构成。
7. 如权利要求5所述的制造被动式散热的电源供应装置的方法,其中, 该电源供应装置是电源转接器。
8. 如权利要求5所述的制造被动式散热的电源供应装置的方法,其中, 在提供该印刷电路板的步骤中还包括步骤提供电源输入装置和电源输出装 置,以分别与该印刷电路板连接。
9. 一种制造被动式散热的电源供应装置的方法,至少包括步骤 提供一对应表,该对应表是显示被动式散热的电源供应装置的绝缘壳体的热传导系数与绝缘壳体表面平均温度和/或内部电子元件平均温度的关系; 提供选定的绝缘壳体表面温度和/或内部电子元件温度范围,利用该对应 表在对应的热传导系数范围内选定具有所需热传导系数的绝缘壳体,其中该绝缘壳体具有容置空间;提供印刷电路板,该印刷电路板上设置至少一个电子元件;以及 将该印刷电路板组装在该选定的绝缘壳体的容置空间,以完成该被动式散热的电源供应装置的制造。
10.如权利要求9所述的制造被动式散热的电源供应装置的方法,其中,该绝缘壳体的热传导系数实质上介于2.0 10.0W/m K之间。
全文摘要
本发明提供一种被动式散热的电源供应装置,至少包括绝缘壳体,具有实质上密闭的容置空间,且该绝缘壳体具有一热传导系数,其中,该热传导系数实质上介于2.0~10.0W/mK之间;印刷电路板,设置在绝缘壳体的容置空间中;以及至少一个电子元件,设置在该印刷电路板上。本发明利用绝缘壳体的热传导系数的选择与搭配,提高了被动式散热的电源供应装置的散热效率,并提高了电源供应装置的电源转换效率,具有极大的产业价值。
文档编号H02M1/00GK101098612SQ20061009080
公开日2008年1月2日 申请日期2006年6月26日 优先权日2006年6月26日
发明者徐瑞源 申请人:台达电子工业股份有限公司
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