高功率密度的直流转交直流功率转换器的制作方法

本实用新型与一种功率转换器的配置有关，特别是指一种高功率密度的直流转交直流功率转换器。

背景技术：

各种功率转换器已经广泛用于各种电子产品，例如电源供应器、电脑、家用电器、核磁共振的梯度放大器、UPS不断电系统、太阳能逆变器、变流器、振动测试的功率放大器、市电转400Hz、800Hz、1200Hz的变频器等，功率转换器提供稳定的定电压或定电流，其主要功能是将输入电源的型式转换成负载所需要的电源型式，其中，一般功率转换器由功率开关元件(例如功率芯片管、功率二极管等)、电能储存与滤波元件(例如电感器、电容器、变压器、抗流圈等)、检测与控制元件所组成。

由此，透过该检测与控制元件控制该功率开关元件，将该电压或电流予以调变(切换与整流)，并以该电能储存与滤波元件，提供转换电能所需要的滤波与暂时储能，然而，该功率转换器于功率转换期间，将电源供给的部份能量转换为热能，其中热能多集中于该功率转换器的功率芯片以及抗流圈。

又，工业级以及伺服器用功率转换器的需求数量极为庞大，且该等功率转换器分别透过一机架组设于机柜，同时，一般企业是将该等功率转换器以及伺服器集中于一机房以方便管理，而该等功率转换器以及伺服器是全天候不停顿的运作，也因此该功率转换器的散热尤其重要。

为方便管理及节省空间，一般机架式的功率转换器的机箱尺寸，通常采通用的工业标准，其宽度固定为19英寸，高度以U为单位(1U＝1.75英寸＝44.45毫米)，通常有1U、2U或3U等几种标准的机箱，一般而言，在相同功率下，功率转换器由于其内部须包含功率开关元件、电能储存与滤波元件及检测与控制元件等，加上需要极大的散热条件，故往往须采用空间较大的机箱，例如3U以上的机箱。

惟，为减少机箱体积，有业者开发2U以下的机箱，但其配置设计却造成散热不良，其原因乃因功率转换器具有多个个抗流圈以及多个个功率芯片，而该等抗流圈于高度限制的空间内往往采横向设置，使热能易集中于该抗流圈底部，而该等功率芯片与其他电子零件则采直立设置于电路板上，遮蔽了风扇的风力吹送，同时该机箱的散热孔设计不良，导致灰尘容易卡垢于该机箱的散热孔，无法提供顺畅的散热路径，导致所产生的热能集中于该功率转换器的功率芯片以及抗流圈，有易造成该功率转换器过热而停止作动、故障及毁损的缺点。

有鉴于此，本案发明人在观察到上述缺失后，乃秉持者精益求精的精神，潜心研究改良，而终有本实用新型的产生。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的是在提供一种高功率密度的直流转交直流功率转换器，其可使功率转换器内部的功率元件以及抗流圈的热能更容易透过风扇单元传导至外界，以达到快速散热的目的。

为达上述目的，本实用新型所提供的高功率密度的直流转交直流功率转换器，其可供设于一机架，该功率转换器包含有：一机箱，其尺寸对应该机架，且该机箱的前后两侧分别设有多个进风孔及多个排风孔；一风扇单元，其设于该机箱一侧，并可引导风由该等进风孔进入该机箱，沿一导流方向经该等排风孔排出至外界；一散热座，其横向设于该机箱内，而该散热座具有多个呈间隔设置的鳍片，该等鳍片分别具有一长边，且该等鳍片的长边与该导流方向平行；多个功率元件，其分别具有一散热面，该等功率元件分别透过各该等散热面横向贴合于该散热座上，一电路板模块，其横向设于该散热座上方，并与该等功率元件电性连接。

作为优选方案，其中，更包含有一导风罩，其设于该机箱内，该导风罩设于该风扇单元与该散热座间，该导风罩具有一邻近该风扇单元的导风入口，以及一邻近该散热座的导风出口，以供将外部冷空气由该等进风孔引导至该散热座的鳍片，该导风罩更设有邻近该等功率元件的多个导风孔，该等导风孔位于该散热座上方，该导风罩的导风入口大于该导风出口以及该导风孔，且该导风出口大于该导风孔。

作为优选方案，其中，更包含有一抗流圈模块，其设于该机箱内，该抗流圈模块具有一固定座，该固定座横向设有一上板体及一下板体，该下板体固设于该机箱底部上，而该上板体则位于该下板体上方，并通过多个纵向的锁固杆与该下板体形成固接，使该固定座于该上板体及该下板体之间形成有一容置空间，另该上板体及该下板体分别设有二透孔，另该抗流圈模块于该固定座的容置空间内设有二抗流圈，该等抗流圈采错位方式设置于该固定座的容置空间内，且朝该机箱后侧由下往上倾斜，使该抗流圈的顶部以及底部分别凸抵于该上板体及该下板体的透孔中。

作为优选方案，其中，该电路板模块包含有一功率元件电路板、一驱动板及一控制板，其中，该功率元件电路板、该驱动板及该控制板分别由下而上相互叠置，并形成电性连接，且皆相隔有一间隙。

作为优选方案，其中，该机箱的后侧设有一背板，该背板上设有该等排风孔，其中，该背板的下缘为一体朝内弯折形成有一叠接部，使该叠接部与该机箱的底板形成叠接，由此使部分的排风孔恰可位于该背板与该机箱底板的交接处。

作为优选方案，其中，该等进风孔及该等排风孔呈蜂巢状。

作为优选方案，其中，该风扇单元设于该机箱内，且邻近该等进风孔。

作为优选方案，其中，该等功率元件为金属氧化物半导体场效芯片管 (MOSFET)。

本实用新型所提供的高功率密度的直流转交直流功率转换器，当该功率转换器作动时，该等功率元件产生的热能可以最短路径快速传导至该散热座的鳍片，更透过该风扇单元，引导风由外界及该机箱的进风孔进入该机箱，经该散热座的鳍片，以供传导所产生的热能，顺利经该机箱的排风孔至外界。

附图说明

图1为本实用新型实施例的组合立体图。

图2为本实用新型实施例的另一组合立体图。

图3为本实用新型实施例的分解立体图。

图4为本实用新型实施例功率元件及散热座的立体图。

图5为本实用新型实施例的剖视图，以显示电路板模块于机箱内的结构。

图6为本实用新型实施例的部分立体图，以显示导风罩于机箱内的结构。

图7为本实用新型实施例的另一剖视图，以显示抗流圈模块于机箱内的结构。

主要元件符号说明：

10 机箱

11 面板

111 进风孔

12 背板

121 排风孔

20 风扇单元

30 散热座

31 鳍片

40 功率元件

41 散热面

50 电路板模块

51 功率元件电路板

52 驱动板

53 控制板

60 导风罩

61 导风入口

62 导风出口

63 导风孔

70 抗流圈模块

71 固定座

711 上板体

7111 透孔

712 下板体

7121 透孔

72 抗流圈

具体实施方式

请参阅图1～3所示，为本实用新型一种高功率密度的直流转交直流功率转换器一较佳实施例的组合立体图以及分解立体图，该功率转换器可供架设于一机架上，其包含有：

一机箱10，其尺寸对应该机架，且该机箱10的前后两侧分别设有一面板11及背板12，另该机箱10底部则设有一底板13，该面板11上设有等进风孔111，而该背板12上则设有多个排风孔121，该等进风孔11及该等排风孔12呈蜂巢状，其中，该背板12的下缘为一体朝内弯折形成有一叠接部 122，使该叠接部122与该机箱10的底板13形成叠接，由此使部分的排风孔121恰可位于背板12与底板13的交接处，而可减少灰尘的蓄积。

一风扇单元20，其设于该机箱10一侧，其中，该风扇单元20设于该机箱10内，且邻近该等进风孔11，并可引导外部冷空气由该等进风孔11 进入该机箱10，再经由该等排风孔12排出至外界，使该等进风孔11与该等排风孔12之间形成一散热导流方向。

一散热座30，为一散热的铝材质所制成，其设于该机箱10内，该散热座30设于邻近该等进风孔111处，而该散热座30具有多个呈间隔设置的鳍片31，其中，该散热座30的鳍片31朝下设置，该等鳍片31分别具有一长边，且该等鳍片31的长边与散热导流方向平行。

多个功率元件40，请配合图4所示，本实施例中，该等功率元件40为金属氧化物半导体场效芯片管(MOSFET)，该等功率元件40位于该散热座 30上方，每一功率元件40具有一散热面41，该散热面41横向贴合于该散热座30顶面上，使该等功率元件40可通过散热座30，迅速传导热能至鳍片31上。

一电路板模块50，请配合图5所示，其横向设于该散热座30上方，并与该等功率元件40电性连接，该电路板模块50包含有一功率元件电路板 51、一驱动板52及一控制板53，其中，该功率元件电路板51、驱动板52 及控制板53分别由下而上相互叠置，并通过纵向的插槽形成电性连接，形成最短的距离，故可减少噪声及振铃效应(ringing effect)。

一导风罩60，请配合图6所示，其设于该机箱10内，该导风罩60设于该风扇单元20与该散热座30间，该导风罩60具有一邻近该风扇单元20 的导风入口61，以及一邻近该散热座30的导风出口62，以供将外部空气由该等进风孔11引导至该散热座30的鳍片31，该导风罩60更设有多个导风孔63，该等导风孔63位于该散热座30上方并邻近该等功率元件40，该导风罩60的导风入口61大于该导风出口62以及该导风63孔，且该导风出口 62大于该导风孔63。

一抗流圈模块70，请配合图7所示，其设于该机箱10内，该抗流圈模块70具有一固定座71，该固定座71横向设有一上板体711及一下板体712，该下板体712固设于机箱10底部的底板13上，而该上板体711则位于下板体712上方，并通过多个纵向的锁固杆713与下板体712形成固接，使该固定座71于上板体711及下板体712之间形成有一容置空间，另该上板体711 及下板体712分别设有二透孔7111、7121，另该抗流圈模块70于该固定座 71的容置空间内设有二抗流圈72，该等抗流圈72采错位方式设置于固定座 71的容置空间内，且朝机箱10后侧由下往上倾斜，使该等抗流圈72的顶部以及底部分别凸抵于该上板体711及下板体712的透孔7111、7121中。

请参阅图5以及图7所示，当该功率转换器作动时，该等功率元件40 以及该抗流圈模块70会产生热能，而该等功率元件40传导热能至该散热座 30的鳍片31，另该等抗流圈72产生热能于该等抗流圈72的周围，此时通过该风扇单元20引导外部冷空气由外界经该机箱10的进风孔111进入该机箱10内，更通过该导风罩60的导风出口62以及该等导风孔63，分别将外部冷空气引流至该散热座30的鳍片31以及该等抗流圈72进行散热，并将热能经该机箱10的排风孔121排出机箱10边界，以达到快速散热的目的。

请再参阅图4以及图5所示，该等功率元件40的散热面41为横向贴合于该散热座30上，当该等功率元件40产生热能时，可轻易的透过各该等散热面41，将热能传导至该散热座30，又该等鳍片31为呈间隔设置，且该等鳍片31分别具有一长边，且该等鳍片31的长边与导流方向平行，使各该等鳍片31间形成有一导流通道，令该风扇单元20所产生的风力可轻易通过该等鳍片31以进行散热，而不会阻挡风力吹送的行经路径。

请再参阅图6所示，该导风罩60的导风入口61大于该导风出口62以及该导风孔63，且该导风出口62大于该导风孔63，可供控制风力吹送的风量，将大部份的风力集中于该导风罩60的导风出口62，以集中对该散热座 30的鳍片31进行散热，又该导风罩60的导风孔63设于该散热座30上方，使少部份的风力可进一步针对该散热座30上方的电路板模块50进行散热。

请参阅图7所示，该抗流圈模块70的透孔7111、7121可供该等抗流圈72的顶部以及底部凸抵，使该等抗流圈72稳固不晃动，以形成卡制之效，同时透过该等透孔7111、7121可轻易使该等抗流圈72呈倾斜设置，而各该等抗流圈72朝该等排风孔121方向由下而上斜向设置，并通过该上板体711 的透孔7111所形成的气流排气通孔，以供该风扇单元20透过风力吹送时，可轻易将该等抗流圈72底部的热能进行散热，以达到热能不易聚积于该等抗流圈72的底部，进一步使该功率转换器不会因过热而故障之效。

值得一提的是本实用新型的机箱10只须于前后的面板11及背板12分别设有进风孔111及排风孔121，而毋须于机箱10的上、下及左、右侧开设通风孔，故更适合装设于机架上使用。

兹，再将本实用新型的特征及其可达成的预期功效陈述如下：

由于本实用新型对于机箱10内的风扇单元20、散热座30、功率元件 40、电路板模块50及抗流圈模块70采用适当的配置，俾当该功率转换器作动时，该等功率元件40产生的热能可以最短路径传导至该散热座30的鳍片 31，更透过该风扇单元20，引导外部冷空气由该机箱10的进风孔111进入该机箱10内，使散热座30以及抗流圈72所产生的热能，经该机箱10的排风孔121排出至外界，以达到快速散热的目的，而使本实用新型可在较小的机箱内，例如2U高度的机箱中，仍能达到极佳的散热效果，亦即在相同的机箱体积内，本实用新型能较传统的功率转换器，具有更大的功率输出。