散热装置及功率变换设备的制作方法

本实用新型涉及散热装置及功率变换设备。

背景技术：

功率变换设备用于输入电压转变为稳定的输出电压的电子设备。例如，功率变换设备可以是DC/DC变换器，分为三类：升压型DC/DC变换器、降压型DC/DC变换器以及升降压型DC/DC变换器。DC/DC变换器包括变压器、功率开关和电容，功率开关与变压器的初级绕组连接，电容与变压器的次级绕组连接。功率开关在控制电路的控制下周期性导通和断开，使得电容的两端产生相应的输出电压。在DC/DC变换器的工作期间，控制电路通过改变控制信号的占空比，使得输出电压维持为恒定值。

在上述功率变换设备中，变压器、功率开关和电容在工作期间均会产生大量的热量。因此，功率变换设备使用高耐温元件，并且包括散热装置，例如与功率开关接触的散热器。如果考虑设备重量体积及成本，功率变换设备的功率无法做大。散热装置的热阻是由材料的导热性和体积内的有效面积决定的，实体铝或铜散热装置在体积达到0.006立方米时，再加大其体积和面积也不能明显减小热阻了，对于双面散热的分立半导体器件，风冷的全铜或全铝散热装置的热阻只能达到0.04℃/W。

应用于航天中的功率变换设备由于空间小散热效果差，采用在散热装置及壳体涂有辐射散热涂层，以达到散热要求。然而，仅仅采用辐射散热涂层，仍然难以满足恶劣环境下的大功率的功率变换需求。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供散热装置及功率变换设备，以解决现有技术中的技术问题。

根据本实用新型的一方面，提供一种散热装置，包括散热部、吸热部以及将所述散热部和所述吸热部相连接的热管，所述吸热部用于安装分立元件且吸收其产生的热量，并且所述热管与所述散热部和所述吸热部接触且内部设置有冷媒。

优选地，所述吸热部包括多个隔板，所述多个隔板中的至少一个隔板设置有凹槽，所述热管嵌入所述凹槽内。

优选地，所述热管位于所述多个隔板的相邻隔板之间。

优选地，所述散热部包括多个散热器，所述多个散热器分别包括通孔，所述热管穿过所述通孔。

优选地，所述多个散热器分别包括多个翅片，所述通孔穿过所述多个翅片。

优选地，所述多个散热器分别包括辐射散热涂层。

优选地，所述热管设置有多个。

根据本实用新型的另一方面，提供一种功率变换设备，包括：壳体、位于壳体内的功率电路板、控制电路板和分立元件、以及上述的散热装置，其中，所述壳体包括多个侧壁，多个侧壁围绕形成一内部空间，所述散热装置的吸热部和散热部分别位于壳体的内部和外部，所述吸热部将所述内部空间分为上部空间和下部空间，所述功率电路板和所述分立元件位于所述上部空间中，所述控制电路板位于所述下部空间中。

优选地，所述功率电路板和所述控制电路板安装在所述多个侧壁中的一个侧壁上，所述分立元件安装在所述吸热部上。

优选地，所述散热部包括多个散热器，所述多个散热器安装在所述壳体的多个侧壁上并且位于所述壳体外部，所述热管穿过所述多个散热器、所述多个侧壁和所述吸热部，从而实现所述散热部和所述吸热部之间的连接。

优选地，所述多个散热器的表面和所述壳体的外部表面分别包括辐射散热涂层。

优选地，所述分立元件包括选自功率开关、电容和变压器的至少一种。

优选地，所述功率变换设备为DC/DC变换器。

本实用新型提供的散热装置，其中使用热管，利用冷媒汽液相转化进行导热，通过在全封闭真空管内工质的汽、液相变来传递热量，具有极高的导热性，高达纯铜导热能力的上百倍。因此，该功率变换设备在自然对流条件下其散热性能比实体散热装置的性能高很多，提高了功率变换器的能量密度、可靠性、恶劣环境适用性等。在优选的实施例中，散热器及壳体涂有辐射散热涂层，能高效辐射降温并隔热。从而进一步改善散热效果。

本实用新型提供的功率变换设备，散热装置的散热部和吸热部分别位于壳体的外部和内部，吸热部将内部空间分为上部空间和下部空间，功率电路板和分立元件位于所述上部空间中，控制电路板位于所述下部空间中。由于散热部和分立元件分别位于壳体外部和内部，因此实现产生热量的分立元件与散热部之间的分离布置，利用热管导热，从而减少热量在壳体内部的累积。将控制电路板设置在壳体的下部空间，可以减少热量对控制电路的稳定工作造成不利的影响。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1为本实用新型提供的功率变换设备结构示意图；

图2-3分别为本实用新型的的第一散热器和第二散热器的结构示意图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本实用新型的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

图1为本实用新型提供的功率变换设备结构示意图，图2-3分别为本实用新型的第一散热器和第二散热器的结构示意图。本实用新型提供的功率变换设备100例如是DC/DC变换器。

功率变换设备100包括壳体101、位于壳体101内的功率电路板141、控制电路板142和分立元件151至153。分立元件151至153例如分别是功率开关、电容和变压器。这些分立元件在工作期间均会产生大量的热量。

功率变换设备100还包括散热装置。如图1所示，散热装置包括吸热部110、散热部120以及将二者相连接的热管131至138。吸热部110用于安装分立元件151至153且吸收其产生的热量。热管131至138与吸热部110、散热部120接触且内部设置有冷媒。

功率变换设备100的壳体101包括多个侧壁，多个侧壁围绕形成一内部空间。散热装置的吸热部110和散热部120分别位于壳体101的外部和内部。所述吸热部110设置于所述内部空间，并将内部空间间隔为上部空间和下部空间，功率电路板141和分立元件151至153位于上部空间中，控制电路板142位于下部空间中。例如，采用螺钉，将功率电路板141和控制电路板142固定在壳体101的内侧壁上。

吸热部110包括相互贴合的第一隔板111和第二隔板112，分别设置有凹槽，且第一隔板111和第二隔板112的凹槽相对设置，构成热管收容孔。热管131至138的一端嵌入所述热管收容孔内，并且热管131至138的外壁与凹槽的内壁贴合，从而实现热管131至138与吸热部110的接触。

在该实施例中，热管131至138是彼此独立的管路，其中分别流通各自的冷媒。在替代的实施例中，热管131至138可以彼此连通使得公共的冷媒流经所有的热管。优选地，热管131至138在壳体101的外部包括各自的分支管路，在壳体101的内部包括公共的主管路。该主管路的数量和形状，与第一隔板111和第二隔板112的凹槽的数量和形状相对应。

散热部120包括分别设于壳体101相对两侧壁上的第一散热器121和第二散热器122。其中，热管131至134各自的一端分别穿设于第一散热器121上，各自的另一端分别穿设于吸热部110内的热管收容孔内，用于连通吸热部110与第一散热器121；热管135至138各自的一端分别穿设于第二散热器122上，各自的另一端分别穿设于吸热部110内的热管收容孔内，用于连通吸热部110与第二散热器122；所述热管131至134所对应的热管收容孔设置于吸热部110的与第一散热器121邻近的位置，所述热管135至138所对应的热管收容孔设置于吸热部110的与第二散热器122邻近的位置；第一散热器121和第二散热器122均包括多个翅片，且均包括穿过所述多个翅片的通孔。进一步地，壳体101的侧壁上形成有与所述热管收容孔相连通的开口。热管131至138依次穿过散热器中的通孔、壳体101侧壁上的开口以及第一隔板111和第二隔板112凹槽所构成的热管收容孔，从而实现散热部120与吸热部110之间的连接。如图1所示，在壳体101的内部，热管131至138在第一隔板111和第二隔板112之间横向延伸，在壳体101的外部，热管131至138在壳体101的侧壁上纵向延伸。

该功率变换设备100的壳体101、第一散热器121和第二散热器122、第一隔板111、第二隔板112、热管131至138均进行导热，因此优选由铜或铝之类的金属制成。在优选的实施例中，第一散热器121和第二散热器122的表面和壳体101的外部表面可以分别包括辐射散热涂层。

在进一步优选的实施例中，壳体101的尺寸为300mm*300mm*450mm。第一散热器121和第二散热器122的尺寸分别为250mm*190mm*50mm，其中，横向翅片15片，翅片厚度3mm。第一隔板111和第二隔板112的厚度分别为8mm。热管131至138呈U型，直径6mm，长端200mm、短端100mm。

在功率变换设备100的工作期间，第一隔板111、第二隔板112及壳体101的侧壁吸收热量，然后传递给热管131至138。热管131至138中的冷媒吸热后汽化，从壳体101的内部流至外部，到达第一散热器121和第二散热器122。第一散热器121和第二散热器122的翅片与空气接触面积大，能够迅速散发热量，从而使热管131至138中的冷媒散热液化。液化后的冷媒流回到热管131至138内继续吸热。以此循环进行散热。此时，设置于第一隔板111和第二隔板112内的部分为热管的蒸发端1000，而穿设于第一散热器121和第二散热器122的部分为热管的冷凝端2000。

该功率变换设备100可以工作于环境温度-55℃至75℃。在地面高温75℃下，通过热管及散热器散热，功率变换设备100可以全额定功率工作，内部温升不会超出元件的极限温度。在高空-55℃、低气压下及高空50℃、低气压下，通过辐射及热管散热，功率变换设备100可以全额定功率工作，内部温升不会超出元件的极限温度。该功率变换设备100可以解决高温应用环境的散热问题、航天空间少对流环境中通过传导、辐射的散热等问题。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。