計算機電源的製作方法
2023-05-23 16:10:41 1
專利名稱：計算機電源的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電源，特別涉及一種用於計算機(computer)的電源。
背景技術：
計算機電源的電路中包含各種電子元件，其中的開關元件、整流元件等是高發熱的功率電子元件，其元件體固定在散熱器上，並通過元件體上的引腳安裝到電路板上。由於計算機電源具有標準的外形尺寸(140mm×150mm×86mm)，其殼體內安裝了布滿電子元件的電路板之後，在剩餘的空間裡用一般的散熱方案存在各種缺點和弊端。
現有計算機電源通常採用「T」型或倒「L」型散熱器，其有一個不帶鰭片的直立部分，可以像普通電子元件一樣直立安裝在電路板上，不會佔電路板太大的面積，散熱主要通過從直立部分頂部水平伸展出的有鰭片部分進行。這是一種以散熱器適應電路板的方式，散熱器的形狀和大小受電路板及電源內部空間的限制，散熱面積一般有限，必須再用其他方法增強散熱能力。
由於同一散熱器增加了風扇時的散熱能力相當於沒有增加風扇時的散熱能力的4～10倍，故主動散熱的有風扇計算機電源是目前最常見的解決方案，應用在各種功率的電源中。圖1為現有技術中的有風扇計算機電源的內部結構示意圖。如圖1所示，其主要是在電路板10a上設置有各種不同的電子元件11a，功率電子元件12a的元件體和散熱器13a的直立部分131a固定在一起，直立於電路板10a之上，風扇30a用以增強散熱器13a的散熱能力。將電路板10a和風扇30a安裝在殼體20a中，組成有風扇計算機電源1a。
然而，機械風扇又給有風扇計算機電源帶來噪聲和可靠性不高等問題。電源風扇的噪聲有時甚至是計算機噪聲的主要來源，並會在使用中逐漸變大，灰塵、機械磨損等引起的風扇損壞是這種電源可靠性不高的主要原因。
為解決有風扇電源存在的缺點，產生了一種無風扇被動散熱的計算機電源。圖2為現有技術中的普通無風扇計算機電源的內部結構示意圖。如圖2所示，其主要是在電路板10b上設置有各種不同的電子元件11b，功率電子元件12b的元件體和散熱器13b的直立部分131b固定在一起，並直立於電路板10b之上。為使功率電子元件12b正常工作，必須在散熱器13b的直立部分131b的頂部向水平方向伸展出相當的散熱面積。由於散熱器13b的形狀和大小受電路板10b上的電子元件11b及電源內部空間的限制，且僅憑固定在電路板10b上的直立部分131b也難以可靠地撐起龐大的散熱器，故實際中的結構常常比圖2中的更複雜。將電路板10b安裝在殼體20b中，組成普通無風扇計算機電源1b。
由於能夠顯著地增大散熱面積，在殼體的外壁設置鰭片的無風扇計算機電源具有更好的發展前景。在現有的方案中，有的用熱導管把熱量從內部散熱器引到有鰭片的殼體，有的在內部散熱器和有鰭片的殼體之間加裝矽膠墊片傳熱，卻始終無法擺脫以散熱器適應電路板的傳統方式，巨大的殼體只是當成「T」型散熱器的有鰭片部分。從功率電子元件向有鰭片的殼體傳熱的效率不高是利用殼體散熱的無風扇計算機電源在現有方式下難以突破的瓶頸。因此，在相同的外形尺寸下，現有的無風扇計算機電源的功率難以做得如有風扇計算機電源的功率大。
可見，在現有技術中必須採取較複雜的結構才能把電路板的功率電子元件的熱量引導到有鰭片的殼體上，過長的傳導路徑導致了傳熱效率低，因而計算機電源的散熱效率低，未能充分發揮利用殼體散熱的優勢。
發明內容
有鑑於此，本發明的主要目的在於提供一種計算機電源，以提高無風扇計算機電源的散熱效率。
本發明按照如下技術方案來實現。
一種計算機電源，其特徵在於，包括殼體，其外壁包括有散熱鰭片；子電路板，其上安裝有電源電路中的功率電子元件及相關電子元件，並布置在所述殼體的頂部內壁，所述功率電子元件的元件體固定在所述殼體的頂部內壁；主電路板，其上安裝有電源電路中除所述子電路板上的電子元件之外的其他電子元件，布置在所述殼體內，並與所述子電路板相連接。
在上述計算機電源中，所述子電路板上的功率電子元件包括有開關元件和整流元件，所述子電路板上的相關電子元件包括有開關變壓器。
在上述計算機電源中，所述主電路板與所述子電路板通過電連接器相連接，並包括有至少兩個所述電連接器，一個連接與所述開關元件和所述開關變壓器的初級有關的電路，一個連接與所述整流元件和所述開關變壓器的次級有關的電路。
在上述計算機電源中，所述子電路板上平行布置所述電連接器的插頭，所述插頭之間布置所述開關變壓器，所述功率電子元件圍繞所述插頭和所述開關變壓器平臥和直立布置。
在上述計算機電源中，所述主電路板上平行布置所述電連接器的插座，所述插座之間具有一矩形窗口，所述主電路板上的電子元件布置在所述插座和所述矩形窗口的四周。
在上述計算機電源中，所述主電路板與所述子電路板通過電導線相連接。
在上述計算機電源中，所述子電路板的形狀和大小與其所在的所述殼體的頂部內壁一致，所述子電路板上開設有窗口，通過所述窗口把位於該窗口中的功率電子元件的元件體固定在所述殼體的頂部內壁。
在上述計算機電源中，所述子電路板為矩形，所述功率電子元件的元件體伸出所述子電路板的邊緣。
在上述計算機電源中，所述殼體包括對接而成的上殼體和下殼體，所述上殼體的外壁包括有散熱鰭片。
在上述計算機電源中，所述上殼體具有一水平散熱器，所述水平散熱器由水平基板和位於其頂面的水平鰭片構成。
在上述計算機電源中，所述上殼體的水平基板的底面分別設置有內螺柱和一矩形凹槽，所述子電路板固定在所述內螺柱上，所述子電路板上的電子元件的引腳容納在所述矩形凹槽內，所述子電路板上平臥布置的功率電子元件的元件體固定在所述矩形凹槽周邊的所述水平基板的底面。
在上述計算機電源中，所述上殼體進一步地具有一垂直散熱器，所述垂直散熱器由垂直基板和位於其外側面的垂直鰭片構成，並位於所述水平基板的底面的一個角端；所述功率電子元件中發熱較大的整流元件的元件體固定在所述上殼體內壁垂直散熱器所在的一側，其中元件體固定在所述垂直基板內側面的功率電子元件直立布置在所述子電路板的邊緣。
在上述計算機電源中，所述下殼體的底部設置有帶螺孔的平臺，所述主電路板固定在所述平臺上。
在上述計算機電源中，所述下殼體的前面板布置有交流插座和電源開關，所述交流插座和所述電源開關與所述主電路板連接；所述下殼體的後面板具有用於引出所述主電路板輸出線束的豁口；所述下殼體的前後面板和左右側板設置有通風孔。
在上述計算機電源中，所述下殼體的後面板具有一窗口，該窗口配有蓋板，所述蓋板上設置有通風孔。
在上述計算機電源中，所述下殼體的前面板進一步地具有與所述上殼體的垂直散熱器適配的豁口。
由上述的技術方案可見，本發明所述的具有上述結構的計算機電源具有如下的優點分離出一包括功率電子元件的子電路板，並把子電路板和其上的功率電子元件的元件體安裝在殼體上，巧妙地解決了與有鰭片的殼體的配合問題，因此生產和維護均很方便。
功率電子元件的元件體直接固定在殼體上，並由殼體上的鰭片直接散熱，除去了「T」型散熱器的直立部分，極大地提高了散熱效率，因此無須改變計算機電源的標準尺寸，就能實現很大的功率。
散熱鰭片設置在水平基板的頂面，功率電子元件的元件體固定在水平基板的底面，散熱鰭片和功率電子元件分別處於不同的環境之中，不僅有利於散熱，同時也使電源內部的溫度完全不受散熱鰭片的影響，而上殼體內壁散發出的熱量又受到與上殼體的頂部內壁的形狀和大小一致的子電路板的阻隔，因此沒有風扇時電源內部的溫度也保持在正常範圍之內，可以採用普通規格的電子元件，大大降低無風扇計算機電源的成本。
圖1為現有技術中的有風扇計算機電源內部結構示意圖；圖2為現有技術中的普通無風扇計算機電源內部結構示意圖；圖3為本發明實施例中將計算機電源電路分解為主電路和子電路的原理示意圖；圖4為本發明第一實施例的立體分解圖；圖5為本發明第二實施例的立體分解圖；圖6為本發明第一實施例和第二實施例的組合示意圖。
具體實施例方式
本發明的核心思想是把與功率電子元件有關的電路從電源電路中分離出來，組成一裝配在電源殼體的頂部內壁的子電路板，並把功率電子元件的元件體固定在殼體的頂部內壁，從而使功率電子元件產生的熱量直接通過殼體外壁的散熱鰭片迅速地散去，熱量基本上不向電源內部排放。這是一種以電路板適應散熱器的方式，電子元件較少的子電路板上有足夠的空間平臥布置功率電子元件，功率電子元件的元件體和散熱的鰭片分別位於電源殼體的內外壁，解決了普通無風扇電源存在的散熱效率低和電源內部溫度高的弊端，充分發揮出殼體散熱的優勢。
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例對本發明作進一步地詳細描述。所述附圖僅供參考和說明，並非用來限制本發明。
圖3是本發明實施例中將計算機電源電路(為現有技術)分解為主電路和子電路的原理示意圖。其中，黑框內為子電路，其電子元件布置在子電路板上，所述子電路中包括有功率電子元件；其餘為主電路，其電子元件布置在主電路板上。
第一實施例圖4及圖6分別為本實施例的立體分解圖和組合示意圖，主要包括有子電路板10、主電路板20、上殼體30和下殼體40等部件，並且上殼體30和下殼體40構成了本發明實施例中電源殼體的一個例子，上殼體30的外壁包括有散熱鰭片。其中連接子電路板10和主電路板20的電連接器由帶軟導線束的插頭和插座構成，包括有至少兩個電連接器，一個(插頭14、插座22)連接與開關元件11和開關變壓器13的初級有關的電路，一個(插頭15、插座23)連接與整流元件12和開關變壓器13的次級有關的電路。所述電連接器的規格視電源的功率而定，通常，連接與開關元件11和開關變壓器13的初級有關的電路的電連接器，其額定電流在2～4A。而連接與整流元件12和開關變壓器13的次級有關的電路的電連接器，其連接+12V、+5V，+3.3V整流輸出的部分，額定電流在20A左右；連接-12V、-5V和+5VSB整流輸出的部分，額定電流在2A左右；連接開關變壓器13的中心抽頭和公共地線的部分，可將其分成兩到三路，使每一路所承受的額定電流在20A以上。
在本實施例中，子電路板10和主電路板20除了使用所述電連接器進行連接以外，還可以使用電導線進行連接(附圖中沒有示出)。所述電導線的兩端分別布置在子電路板10和主電路板20的同一側的邊沿，此處的同一側的邊沿是指上殼體30和下殼體40對接時電導線在子電路板10和主電路板20的位置。所述電導線的長度略大於對接後子電路板10和主電路板20之間的距離，同時下殼體40靠近該電導線的側板或後面板可以拆卸。這樣，在上殼體30內壁的子電路板10通過該電導線連著下殼體40的底部的主電路板20的情況下，上殼體30仍可以自由地與下殼體40開合，以便於生產和維護計算機電源。採用電導線時各個元件的位置關係和採用電連接器時各個元件的位置關係基本相同。
子電路板10安裝在所述計算機電源殼體的頂部的內壁，在本實施例中即為上殼體30的內壁。子電路板10上的功率電子元件包括有開關元件11和整流元件12，相關電子元件包括有開關變壓器13、電連接器的插頭14、15及少量外圍電子元件16。(詳見圖3黑框內的電子元件)插頭14、15平行布置，插頭14、15之間安裝開關變壓器13，開關元件11和整流元件12等功率電子元件圍繞插頭14、15和開關變壓器13平臥布置。
在本實施例中，子電路板10的形狀和大小與其所在的殼體的頂部內壁一致，其上開設有窗口18，通過窗口18把位於其中的開關元件11和整流元件12等功率電子元件的元件體固定在所述殼體的頂部內壁，子電路板10的角上及中央位置設置有安裝孔17。
主電路板20布置在所述計算機電源殼體內。主電路板20上安裝電源中發熱小的電子元件21，電子元件21是除了子電路板10上的電子元件之外的其他電子元件。電連接器的插座22、23平行布置，插座22、23之間具有一矩形窗口24，主電路板20上的電子元件21布置在插座22、23和矩形窗口24的四周。子電路板10的開關變壓器13的超出部分從矩形窗口24中穿過，子電路板10的插頭14、15插在對應的插座22、23上。主電路板20上有輸出線束25，主電路板20的角上設置有安裝孔26。
上殼體30(在圖4中處於倒置狀態)具有一水平散熱器，該水平散熱器由水平基板301和位於其頂面的水平鰭片302構成。水平基板301的底面分別設置有內螺柱303和一矩形凹槽304，矩形凹槽304的周邊設置有螺孔305，在這裡矩形凹槽304的槽底構成了水平基板301底面的一部分，子電路板10固定在內螺柱303上，其上的電子元件的引腳容納在矩形凹槽304內，其上的開關元件11和整流元件12等功率電子元件的元件體通過螺孔305固定在矩形凹槽304周邊的水平基板301的底面。內螺柱303的高度和矩形凹槽304的深度應使子電路板10上電子元件的引腳與矩形凹槽304的槽底之間留有適當距離。在大功率應用的場合，上殼體可進一步地具有一垂直散熱器，垂直散熱器由垂直基板306和位於其外側面的垂直鰭片307構成，並位於水平基板301的底面的一個角端，且垂直鰭片307和對應位置的水平鰭片302位於同一垂直平面。水平基板301的底面和垂直基板306的內側面，在這裡構成了上殼體30的內壁，即電源殼體的頂部內壁。功率電子元件中發熱較大的整流元件12的元件體固定在上殼體30內壁垂直散熱器所在的一側，其中元件體固定在垂直基板306內側面的功率電子元件直立布置在子電路板10的邊緣(本實施例中沒有功率電子元件採用直立布置的方式)；開關元件11固定在上殼體30內壁的另一側。除了垂直鰭片307和水平鰭片302之間的部分，水平基板301的長和寬略小於其上的水平鰭片302，其四個側面設置有螺孔308。水平鰭片302前部的左右兩側各有一連接相鄰鰭片的搭橋309，搭橋上有螺孔310，螺孔310用於把計算機電源固定在計算機機箱裡。
在本實施例中，內螺柱303設置在水平基板301底面的角上與中央。
下殼體40的底部設置有帶螺孔的平臺401，主電路板20固定在所述平臺401上。下殼體40的前面板的一側開有一大一小的上下兩個窗口，分別用於固定交流插座402和電源開關403，交流插座402和電源開關403與所述主電路板20連接。下殼體40的後面板的右上角開有一半圓形豁口404，以引出主電路板20的輸出線束25。下殼體40的後面板對著電連接器(插頭14、15，插座22、23)的位置開有一矩形窗口405，矩形窗口405周邊有螺孔406，矩形窗口405配有蓋板407，蓋板407上有安裝孔408，蓋板407略大於矩形窗口405，通過安裝孔408和螺孔406把蓋板407固定在矩形窗口405上。矩形窗口405用於插拔連接子電路板10和主電路板20的電連接器。下殼體40的前後面板、左右側板及蓋板407均留有散熱孔409，以利於電源內部的熱量排出。下殼體40的前面板的另一側開有一矩形豁口410，上殼體30的垂直散熱器嵌入在矩形豁口410中。下殼體40的前後面板及左右側板的上部設置有安裝孔411，通過安裝孔411把上殼體30固定在下殼體40上。下殼體40前面板的右下側和左下側各設置有螺孔412，螺孔412用於把計算機電源固定在計算機機箱裡。
本發明第一實施例中的計算機電源按照如下步驟進行安裝首先，通過子電路板10上的安裝孔17與上殼體30的水平基板301底面的內螺柱303，用螺釘把子電路板10固定在上殼體30的內壁，其中的開關元件11和整流元件12等功率電子元件的元件體與所在的上殼體30的內壁之間應加矽膠墊片，並用螺釘固定；其次，通過主電路板20上的安裝孔26與下殼體40底部帶螺孔的平臺401，用螺釘把主電路板20固定在下殼體40的底部，再分別連接和固定交流插座402和電源開關403，並通過下殼體40的半圓形豁口404把主電路板20上的輸出線束25引出；然後，通過下殼體40的安裝孔411與上殼體30的螺孔308，用螺釘把上殼體30和下殼體40對接；最後，通過下殼體40的矩形窗口405，把子電路板10的插頭14、15分別插入主電路板20的插座22、23，並通過安裝孔408與螺孔406，用螺釘把蓋板407固定在矩形窗口405上。
第二實施例本實施例是所述計算機電源在一般功率需求下的一個實施例，在此種情況下，上殼體內壁散發的熱量比較少，故即使採用尺寸比較小的子電路板，即為本實施例中的子電路板50，電源內部溫度也能維持在正常水平。
由於第二實施例與第一實施例的差別僅在於子電路板的形狀和大小不同；用於裝配子電路板的內螺柱在上殼體水平基板的底面的位置不同；以及子電路板安裝的位置不同。故以下僅介紹與第一實施例的差別部分，其餘部分可參考第一實施例中的相關內容。
圖5及圖6分別為本實施例的立體分解圖及組合示意圖，主要包括有子電路板50、主電路板20、上殼體30和下殼體40等部件，並且上殼體30和下殼體40構成了本發明實施例中電源殼體的一個例子，上殼體30的外壁包括有散熱鰭片。在本實施例中子電路板50為矩形，開關元件11和整流元件12等功率電子元件的元件體伸出子電路板50的邊緣，子電路板50的角上設置有安裝孔17。
上殼體30的內螺柱303設置在水平基板301底面的矩形凹槽304的四個角上，子電路板50固定在內螺柱303上，在這裡矩形凹槽304的槽底構成了水平基板301底面的一部分。
在安裝本實施例中的計算機電源時，通過子電路板50上的安裝孔17與上殼體30的水平基板301底面的矩形凹槽304四個角上的內螺柱303，用螺釘把子電路板50固定在上殼體30的內壁。
本發明的其他實施例還包括在第一實施例的子電路板10與上殼體30的內壁之間填充絕熱材料，以達到更好的隔熱降溫效果；在第二實施例中以其他方式在上殼體30的內壁安裝絕熱材料；在第一實施例或第二實施例中，把整流元件12改為直立在子電路板10或子電路板50上，使其元件體固定在垂直基板306的內側面；在上殼體30敷設貫穿水平基板301和垂直基板306的熱導管；把上殼體30的垂直散熱器去掉只保留水平散熱器；把子電路板10的插頭與主電路板20的插座位置互換，等等。具體取捨主要根據所述計算機電源的功率而定。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，並非用於限制本發明的保護範圍，凡是運用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構變換，或直接、間接地運用在其他相關的技術領域，均包括在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種計算機電源，其特徵在於，包括殼體，其外壁包括有散熱鰭片；子電路板，其上安裝有電源電路中的功率電子元件及相關電子元件，並布置在所述殼體的頂部內壁，所述功率電子元件的元件體固定在所述殼體的頂部內壁；主電路板，其上安裝有電源電路中除所述子電路板上的電子元件之外的其他電子元件，布置在所述殼體內，並與所述子電路板相連接。
2.如權利要求1所述的計算機電源，其特徵在於，所述子電路板上的功率電子元件包括有開關元件和整流元件，所述子電路板上的相關電子元件包括有開關變壓器。
3.如權利要求2所述的計算機電源，其特徵在於，所述主電路板與所述子電路板通過電連接器相連接，並包括有至少兩個所述電連接器，一個連接與所述開關元件和所述開關變壓器的初級有關的電路，一個連接與所述整流元件和所述開關變壓器的次級有關的電路。
4.如權利要求3所述的計算機電源，其特徵在於，所述子電路板上平行布置所述電連接器的插頭，所述插頭之間布置所述開關變壓器，所述功率電子元件圍繞所述插頭和所述開關變壓器平臥或直立布置。
5.如權利要求3所述的計算機電源，其特徵在於，所述主電路板上平行布置所述電連接器的插座，所述插座之間具有一矩形窗口，所述主電路板上的電子元件布置在所述插座和所述矩形窗口的四周。
6.如權利要求2所述的計算機電源，其特徵在於，所述主電路板與所述子電路板通過電導線相連接。
7.如權利要求1所述的計算機電源，其特徵在於，所述子電路板的形狀和大小與其所在的所述殼體的頂部內壁一致，所述子電路板上開設有窗口，通過所述窗口把位於該窗口中的功率電子元件的元件體固定在所述殼體的頂部內壁。
8.如權利要求1所述的計算機電源，其特徵在於，所述子電路板為矩形，所述功率電子元件的元件體伸出所述子電路板的邊緣。
9.如權利要求1所述的計算機電源，其特徵在於，所述殼體包括對接而成的上殼體和下殼體，所述上殼體的外壁包括有散熱鰭片。
10.如權利要求9所述的計算機電源，其特徵在於，所述上殼體具有一水平散熱器，所述水平散熱器由水平基板和位於其頂面的水平鰭片構成。
11.如權利要求10所述的計算機電源，其特徵在於，所述上殼體的水平基板的底面分別設置有內螺柱和一矩形凹槽，所述子電路板固定在所述內螺柱上，所述子電路板上的電子元件的引腳容納在所述矩形凹槽內，所述子電路板上平臥布置的功率電子元件的元件體固定在所述矩形凹槽周邊的所述水平基板的底面。
12.如權利要求10所述的計算機電源，其特徵在於，所述上殼體進一步地具有一垂直散熱器，所述垂直散熱器由垂直基板和位於其外側面的垂直鰭片構成，並位於所述水平基板的底面的一個角端；所述功率電子元件中發熱較大的整流元件的元件體固定在所述上殼體內壁垂直散熱器所在的一側，其中元件體固定在所述垂直基板內側面的功率電子元件直立布置在所述子電路板的邊緣。
13.如權利要求9所述的計算機電源，其特徵在於，所述下殼體的底部設置有帶螺孔的平臺，所述主電路板固定在所述平臺上。
14.如權利要求9所述的計算機電源，其特徵在於，所述下殼體的前面板布置有交流插座和電源開關，所述交流插座和所述電源開關與所述主電路板連接；所述下殼體的後面板具有用於引出所述主電路板輸出線束的豁口；所述下殼體的前後面板和左右側板設置有通風孔。
15.如權利要求9所述的計算機電源，其特徵在於，所述下殼體的後面板具有一窗口，該窗口配有蓋板，所述蓋板上設置有通風孔。
16.如權利要求12所述的計算機電源，其特徵在於，所述下殼體的前面板進一步地具有與所述上殼體的垂直散熱器適配的豁口。
全文摘要
本發明公開了一種用於計算機的電源，其包括有殼體，其外壁包括有散熱鰭片；子電路板，其上安裝有電源電路中的功率電子元件及相關電子元件，並布置在所述殼體的頂部內壁，所述功率電子元件的元件體固定在所述殼體的頂部內壁；主電路板，其上安裝有電源電路中除所述子電路板上的電子元件之外的其他電子元件，布置在所述殼體內，並與所述子電路板相連接。本發明的優點是沒有風扇無噪音，散熱良好功率大，內部溫度較低成本不高。
文檔編號G06F1/26GK101067756SQ200710107330
公開日2007年11月7日 申請日期2007年5月25日 優先權日2006年10月25日
發明者張文 申請人:張文