专利名称：小型化服务器用的高功率密度电源供应器的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种服务器用的高功率密度电源供应器，尤指一种小型化服务器用的高功率密度电源供应器。
背景技术：
请参阅图9A所示，为一种冗余架构的服务器电源供应器电路的电源供应电路的电路图，其主要包含有一次侧电路70，连接至交流电源，将交流电源予以降压后输出电流；及一变压器701，其一次侧连接至该一次侧电路70，并于二次侧输出感应交流电流；一二次侧电路71，连接至该变压器701的二次侧，将二次侧的感应电流转换为直流电源后输出；其中该二次侧电路应于高功率电源供应器中包含有一倍流电路72，连接至该变压器71 二次侧，并包含有二电子开关721、二电感722 及一输出电容723，而二电子开关721串接连接，并连接至该变压器71的二次侧，而串接节点则为电源供应器的直流输出端的接地端；而该输出电容723则跨接于二电感共接点Vl及接地端GND之间，并与二电感722连接；及一 ORing MOS晶体管73，串接于输出电容723与直流输出端的高电位端+12V。此外，再请配合参阅图9B，上述二次侧电路71a用于低功率瓦数的电源供应器包含有一中央抽头全波整流电路7 及一 ORing MOS晶体管73 ；其中该中央抽头全波整流电路7 包含有二电子开关721，其源极分别连接于变压器701 二次侧的二端，又其中一电子开关 721的漏极连接至另一电子开关721的极极；一电感722，其一端连接至二电子开关721的漏极端；及一输出电容723，连接至该电感722另一端与该变压器701 二次侧的中央抽头端之间。上述电路于实际实现时，配合电路板82上印刷线路821 (trace-layout)，焊接上述电子组件，至于电路板82上印刷线路821的图案诚如图10的电路板82示意图所示，由于为服务器用的高功率电源供应器，其直流电源输出端的高电位端及接地端必须形成一定大小面积的高电位印刷线路822及接地印刷线路823，而二次侧电路71的倍流电路72或中央抽头全波整流电路72a的晶体管721、电感722、输出电容723及ORing MOS晶体管73之间亦全部以印刷线路821连接。请配合参阅图11及12所示，一种具有多直流电源输出的服务器电源供应器，其为提供多组直流电源输出，包含有二组一次侧电路、二变压器及二组二次侧电路，因此就二次侧电路的电子组件数量倍增，但又必须将所有电子组件焊接于尺寸匹配盒体的电路板上； 其中该电源供应器包含有一盒体80，包含有一盒底801及一上盖802 ；一电路板82，供上述电源供应器电路的电子组件焊接用，各电子组件的接脚均与电路板82上对应的印刷线路821焊接；一散热风扇83，设置于该电路板82其中一短边处；一输出电源端子座84，设置于该电路板82的另一短边处，并包含有多个直流电源输出端，各直流电源输出端的高电位端及接地端焊接于电路板上高电位印刷线路822及接地印刷线路823。正由于服务器电源供应器包含有多个组直流电源输出端，电路板82上必须预留更大空间供二次侧电路、倍流电路或中央抽头全波整流电路等电子组件焊接的空间。如图 12所示，为电路板82上焊接有电源供应器电路的电子组件的上视图，由二次侧电路往输出电源端子座84看，分别焊接有多个晶体管721、电感722及输出电容723，其中多个输出电容723排成一排位在该输出电源端子座84侧一侧；而为减小短边长度，又令晶体管721与对应电感722以并排设置一起，并与输出电源端子座84呈垂直方向摆设。虽然以上电子组件设置方式已有效利用电路板焊接面积，但随着目前电子设备愈趋小型化，已相对冲击所使用的电源供应器大小。因此随着此波趋势电源供应器尺寸势必要在如何减缩其体积，实现更高的功率密度目的，将是目前电源供应器厂商技术的新挑战。再者，由于上述电源供应器产品不局限于单一功率，故在制作不同功率的电源供应器，必须另行准备与不同功率电源供应器电子组件用的相匹配印刷线路电路板，因此目前实际加工此类服务器电源供应器的厂商必须面临存货及加工复杂度的挑战。
发明内容
有鉴于上述现有服务器电源供应器无法提高其功率密度，本发明主要目的提供一种高功率密度的服务器电源供应器，以匹配使用于小型化服务器中。欲达上述目的所使用的主要技术手段令该服务器电源供应器于一盒体内设有一主电路板，其上形成有印刷线路；一子电路板，直立插设于该主电路板上；一电源供应电路，包含有至少一次侧电路、至少一变压器及至少一二次侧电路；其中各二次侧电路部份设置于主电路板上，而其它部份如输出电容及至少一 ORing MOS晶体管则焊接于该子电路板上；一输出电源端子座，设于该主电路板的短边上，并焊接于主电路板的高电位印刷线路及接地印刷线路；及至少一散热风扇，设于该主电路板另一短边上。上述本发明主要将各二次侧电路的部份，如输出电容及ORing MOS晶体管焊接在该子电路板上，由于该子电路板直立焊接于主电路板上，有效缩减原本供至少一输出电容及ORing MOS晶体管焊接于主电路板面积，而缩短主电路板二短边之间的距离，亦即该电源供应器的长度得以缩减。再者，本发明次一目的提供一种减低电路板库储空间的服务器用的电源供应器。 由于不同功率的电源供应器主要更换不同功率的变压器及二次侧线路的电子组件数量，而不同功率变压器的体积大小尺寸变化较其它电子组件大，因此本发明进一步令变压器二次侧与二次侧电路的电子组件之间的连接方式由主电路板印刷线路，改采实体线路焊接，亦即变压器二次侧不焊接于主电路板上，同理亦可令在主电路板上的二次侧电路的电子组件之间同样以实体线路予以焊接；如此一来，于制作不同功率电源供应器，即可采用相同印刷线路的主电路板，减少主电路板库存压力。又，本发明再一目的提供一种高散热效果的服务器用电源供应器，其中该子电路板顶面形成有复凹槽，以利散热风扇产生气流的流通，提高散热效果。
图1 本发明电源供应器一较佳实施例的上视图。图2 本发明电源供应器另一较佳实施例的立体外观图。图3 第二图部份立体分解图。图4:图3组合立体图。图5:图3的上视平面图。图6 图3的右侧视平面图。图7 :图3的前侧视平面部份立体分图。图8A 本发明部份立体分解图。图8B 图8A另一侧立体分解图。图9A —种高功率服务器电源供应器的电源供应电路的电路图。图9B —种低功率服务器电源供应器的电源供应电路的电路图。图10 —种既有服务器电源供应器的上视图。图11 另一种既有服务器电源供应器的立体分解图。图12 图10上视图(未含盒体上盖)。符号说明10 盒体111 侧开口12 上盖122 网？L20主电路板202接地印刷线路211 凹槽212b低电位印刷线路22第一金属夹板30—次侧电路32整流滤波电路322 电感33 ORing MOS 晶体管40输出电源端子座50L形漏极片51长侧511焊接片512热阻孔52短侧521焊接片
11底座 112 气口 121网板
201高电位印刷线路 21子电路板 21 高电位印刷线路
23第二金属夹板 31 二次侧电路 321电子开关 323输出电容
41散热风扇
60T形散热片62横向段70—次侧电路72整流滤波电路722 电感730Ring MOS 晶体管80 盒体802 上盖821印刷线路823接地印刷线路
61直立段
801盒底 82电路板
822高电位印刷线路 83散热风扇
71 二次侧电路 721电子开关 723输出电容84输出电源端子座
具体实施例方式首先请参阅图1所示，为本发明服务器的电源供应器第一较佳实施例，其于一盒体(图中未示)内设有一主电路板20，其上形成有印刷线路；一子电路板21，直立插设于该主电路板20上；一电源供应电路，包含有一次侧电路30、一变压器301及一二次侧电路31 ；其中该二次侧电路31于本实施例包含有一倍流电路32及一 ORing MOS晶体管33 ；其中该倍流电路32包含二电子开关321、二电感322及一输出电容323，而该一次侧电路30、二次侧电路31的倍流电路32的晶体管321与电感322均设置于主电路板20上，而倍流电路32的输出电容323及该ORingMOS晶体管33则焊接于子电路板21上；于本实施例中该输出电容 323水平插设于子电路板21上；又，应用于低功率服务器用电源供应器的二次侧电路，则包含有一中央抽头全波整流电路及一 ORing MOS晶体管；其中该中央抽头全波整流电路包含二电子开关、一电感及一输出电容；—输出电源端子座40，设于该主电路板20的一短边上，并焊接于主电路板20的高电位印刷线路201及接地印刷线路202 ；于本实施例中，该输出电源端子座40位于输出电容323之下 ’及至少一散热风扇41，设于该主电路板20另一短边上。本发明主要将二次侧电路31的输出电容323及ORing MOS晶体管33则焊接于子电路板21上，令输出电容323叠设于输出电源端子座40上，令输出电容323不占据主电路板20上该输出电源端子座40与晶体管321的间的位置，而能有效缩减主电路板20 二短边之间距离。请参阅图2及3所示，为本发明第二较佳实施例，为一具有多组直流电源输出的高功率服务器电源供应器，其同样于一盒体10内设置一主电路板20及一直立插接于主电路板20上的子电路板21，惟本实施例的电源供应电路包含有二组一次侧电路(图中未示)、 二变压器301及二组二次侧电路31，因此共包含有二倍流电路32或二组中央抽头全波整流电路及二 ORing MOS晶体管33 ；因此，该子电路板21上设有排成一排的多个输出电容323 及ORing MOS晶体管33。
本实施例中，请配合图1、图8A及图8B所示，该子电路板21直接焊接于主电路板 20的高电位印刷线路201及接地印刷线路202，采用第一及第二金属夹板22、23，即其中第一金属夹板22直立插设至主电路板20，并与主电路板20的高电位印刷线路201焊接，而第二金属夹板23同样直接插设于主电路板20并与主电路板20的接地印刷线路焊接，其中第一及第二金属夹板22、23之间间距与子电路板21的厚度匹配。是以，该子电路板21下部可受第一及第二金属夹板22、23夹持于其中，而直立于主电路板20上，又该子电路板21 的前后二侧分别形成有高电位印刷线路21 及接地印刷线路212b，以分别焊接于第一及第二金属夹板22、23焊接，因此如图6所示，输出电容接脚3231与高低电位印刷线路21加、 212b之间距离可缩减至相当短，且不必加以弯折，能减少输出电容至接地的阻抗，提高滤波效果，又整体阻抗降低以减少电流导通损失，又因露出于子电路板之外，故有助散热的提升；再者，该第一及第二金属夹板22、23与子电路板21的夹层结构，可方便设计时依据电流及散热规格选用不同厚度的第一及第二金属夹板22、23，而子电路板21不需要重设计更改，可达到设计模块化目的，以节省零件成本的功效。至于子电路板21的上部可进一步形成有多个凹槽211，以供盒体10内空气流通，以提高散效果。此外，为使得该处的高热可快速散逸出，本发明的盒体10包含有一底座11及一上盖12，如图4所示，其中该底座11该主电路板20固定于其上，且对应主电路板20设有直流电源端子座40的短边形成一侧开口 111，而对应主电路板20另一短边处则形成多个散热孔气口 112。至于上盖12则用以盖合该底座11，其中对应该底座11的侧开口 111为一斜向网板121 ；因此，位在直流电源端子座40附近的输出电容323、0Ring MOS晶体管33及多个晶体管321产生的废热可快速由该斜向网板121上网孔122向上散出。于本实施例中，各二次侧电路31的输出端与对应晶体管电连接方式，如图3及图 5-7所示，分别以一 L形漏极片50加以焊接。首先于主电路板20上对应晶体管321焊接位置插设至少二 L形漏极片50，其中各L形漏极片50的长侧51与晶体管321平行设置，而短侧52则又向上延伸一焊接片521，供变压器301 二次侧直接焊接于其上P1，如图5所示。 由于晶体管321的漏极又必须对应电感322连接，故于本实施例中，令与晶体管321平行设置的电感322直接焊接在漏极片长侧51上P2，如图7所示。又，本实施例电感322与输出电容323的电连接方式则由该电感322直接焊接于直立式子电路板21的顶端P3，如图5所示，不占用主电路板20的空间。为进一步使得该漏极片50长侧51与电感322具有较佳的焊接强度，该长侧51上再向外及向上延伸一焊接片511，并于焊接片511上形成有热阻孔512，利用热阻孔512使得焊接熔化焊饧所需的热能被保持住，不因焊接片的高散热效果而快速传开，以缩短焊接时间并确保焊接质量。由于晶体管321易生高温废散，为提高其散热效果再于二平行设置的L形漏极片 50之间设有一 T形散热片60，其直立段61夹设于二 L形漏极片50之间，而横向段62则位于二 L形漏极片的长侧51的焊接片511上。如此，晶体管321的散热片可透过其对应的长侧51而锁固于T形散热片60的直立段61上。再者，为方便L形漏极片50与电感322的焊接作业，该T形散热片60的横向段62螺接于直立段61顶端。由上述可知，二次侧电路的晶体管及电感之间距离可透过漏极片设计得以有效缩减，又因电感与晶体管及漏极片长侧为平行排列，其间的距离亦能有效减缩。
综上所述，本发明服务器用的电源供应器实现小型化且兼具高功率密度的主要技术手段在于，将输出电容及ORing MOS晶体管自主电路板上移至直立子电路板上，以缩短主电路板长度，又直立子电路板的高度并不高于如变压器等组件高度，故本发明电源供应器的高度并不因直立子电路板的使用而加高，达到小型化的目前。此外，本发明再令二次侧电路及整流滤波电路之间的电连接方式不再采用预先成形主电路板上的印刷线路；其中输出电容以第一及第二金属夹板与直流输出端的高电位端及接地端连接，除较印刷线路的阻抗小以降低电流导通损失外，又可提高其滤波效果，而且因为第一及第二金属夹板插接于主电路板上，而具有良好散热效果，并且能依不同电流规格使用不同尺寸的第一及第二金属夹板，达到节料件成本。
权利要求
1.一种小型化服务器用的高功率密度电源供应器，其特征在于，于一盒体内设有一主电路板，其上形成有印刷线路；一子电路板，直立插设于该主电路板上；一电源供应电路，包含有至少一组一次侧电路、至少一变压器及至少一组一二次侧电路；其中该至少一次侧电路、至少一变压器及各二次侧电路的部份电子组件均设置于主电路板上，而其余电子组件则焊接于该子电路板上；一输出电源端子座，设于该主电路板的侧边上，并焊接于主电路板的高电位印刷线路及接地印刷线路；及至少一散热风扇，设于该主电路板另一侧边上。
2.如权利要求1所述的小型化服务器用的高功率密度电源供应器，其特征在于，各二次侧电路包含有至少一倍流电路及至少一 ORing MOS晶体管；其中该倍流电路包含有二电子开关、二电感及一输出电容；其中该电子开关及电感焊接于主电路板上，而输出电容及 ORing MOS晶体管则焊接在子电路板上。
3.如权利要求1所述的小型化服务器用的高功率密度电源供应器，其特征在于，各二次侧电路包含有至少一中央抽头全波整流电路及至少一 ORingMOS晶体管；其中该倍流电路包含有二电子开关、一电感及一输出电容；其中该电子开关及电感焊接于主电路板上，而输出电容及ORing MOS晶体管则焊接在子电路板上。
4.如权利要求2或3所述的小型化服务器用的高功率密度电源供应器，其特征在于，该主电路板对应子电路板位置插设二平行第一及第二金属夹板，其中该第一金属夹板直立插设至主电路板，并与主电路板的高电位印刷线路焊接，而第二金属夹板同样直接插设于主电路板并与主电路板的接地印刷线路焊接，其中第一及第二金属夹板之间间距与子电路板的厚度匹配，以夹持并焊接该子电路板下部。
5.如权利要求4所述的小型化服务器用的高功率密度电源供应器，其特征在于，各输出电容水平插设于子电路板上，并叠设于该输出电源端子座上。
6.如权利要求5所述的小型化服务器用的高功率密度电源供应器，其特征在于，该子电路板的上部可进一步形成有多个凹槽。
7.如权利要求3或4所述的小型化服务器用的高功率密度电源供应器，其特征在于，该主电路板对应二晶体管位置之间设有二平行设置的L形漏极片，其中各L形漏极片的长侧与其对应的晶体管平行设置，而短侧则又向上延伸一焊接片，供对应的二次侧电路的输出端直接焊接于其上。
8.如权利要求7所述的小型化服务器用的高功率密度电源供应器，其特征在于，各L形漏极片的长侧上再向外及向上延伸一焊接片，以与对应的电感焊接，再于该长侧的焊接片上形成有热阻孔。
9.如权利要求8所述的小型化服务器用的高功率密度电源供应器，其特征在于，该主电路板上对应二平行设置的L形漏极片之间设有一 T形散热片，其直立段夹设于二 L形平行设置的漏极片之间，而横向段则位于二 L形平行的长侧的焊接片上。
10.如权利要求9所述小型化服务器用的高功率密度电源供应器，其特征在于，该T形散热片的横向段螺接于直立段顶端。
全文摘要
本发明关于一种小型化服务器用的高功率密度电源供应器，于一盒体内设有一主电路板、一子电路板、一电源供应电路、一输出电源端子座及一散热风扇；其中该电源供应电路的一次侧电路、一变压器及一整流滤波电路的部份电子组件设置于主电路板上，而整流滤波电路的输出电容及一ORingMOS晶体管则焊接于子电路板上，该子电路板直立地插设于主电路板上，并位于输出电源端子座一侧；因此本发明能有效缩减原本供至少一输出电容及ORing MOS晶体管焊接于主电路板面积，而缩短主电路板长度，达到小型化及高功率密度目的。
文档编号H02M7/12GK102315756SQ20101022078
公开日2012年1月11日 申请日期2010年7月2日 优先权日2010年7月2日
发明者叶国柱, 林维亮, 邓世良, 邓博诚 申请人:康舒科技股份有限公司