一种具有内外循环隔离风道的高效散热开关电源的制作方法

本发明涉及开关电源，特别涉及一种具有内外循环隔离风道的高效散热开关电源。

背景技术：

1、开关电源工作于高压开关状态，一般的风冷开关电源由于风扇的作用，环境中的昆虫、灰尘、盐雾等有害物质会源源不断的进入电源内部并在不同位置累积；长期累积的异物(灰尘、盐雾、昆虫等)吸收空气中的湿气后会成为导电物质(有的异物本身即为导电物质)，当这些物质把电源内部的不同导体短路则会导致电源失效。

2、解决这个问题有很多方法，其中设计满足ip65的电源是追求长寿命电源的常用方法。满足ip65的电源可以实现内部器件与使用环境的完全隔离，可以杜绝内部元器件被环境异物短路而导致电源失效。

3、传统的ip65电源的功率一般在5kw以内，几百瓦到一点几个千瓦的比较多，使用密封的外壳且没有风扇，一般具有庞大的尺寸；但是随着充电桩和工业场合(环境特别脏)供电需求的发展，大功率ip65电源(比如30kw)的需求越来越多，这么大功率的电源如果使用传统的ip65方式，其体积、重量和成本将难以接受。

4、现有满足ip65的模块电源方案如图1所示，功率开关管及电磁元件分别焊接在功率板pcb的背面和上表面；然后功率mos管通过螺钉，压板及绝缘件贴装在壳体内；电磁元件通过导热硅胶把热量传递到铝壳上。壳体内部组装密封后满足ip65防护等级，壳体外部通过自然散热方式带出内部功率器件发出的热量。

5、铝外壳的设计有两种方案，一是如下图所示上盖设计成u型(截面)铸铝，底部使用铸铝或铝型材，加上橡胶垫或打胶实现密封和散热；二是反过来，下部设计成u型(截面)铸铝，上部使用铸铝或铝型材实现密封和散热。

6、传统满足ip65电源模块为自然冷却模块，功率器件完全密封在一个铝壳内，电源单板pcba上的主要功率器件直接或间接通过导热材料贴装在铝外壳内壁，利用铝外壳将功率器件产生的热量通过传导及自然对流的方式消散到外环境中。此为传统被动散热方式，散热效率很低效，其散热能力与散热面积有很大关系，当整机热耗很大时，需要巨大的散热器来解决散热问题。

7、此外传统自然冷却模块由于大部分插件器件在pcb的上表面，但是功率开关管为了贴在铝外壳内壁散热则必须安装在pcb的背面，这就导致了pcb两面均有插件器件，无法使用波峰焊工艺完成两面插件器件的自动化焊接；一般情况下功率开关管的数量相对pcb的上表面的器件数量少很多，因此一般情况下会选择手工焊接功率开关管。

8、此时有两种组装方式，一是焊接好功率开关管后组装，二是组装好后焊接功率开关管。第一个方案pcba加工简单，但是因无法避免的装配公差导致功率开关管承受应力(这会给功率元器件的长期可靠性带来隐患)；第二个方案可以解决装配公差问题，但是一是组装麻烦(先把功率开关管插到相应的位置，然后放入外壳，放入外壳过程中功率开关管容易掉下去；而且功率元器件打螺钉时容易扭动而带来绝缘问题)，二是组装好后进行焊接，工作量大且容易带来质量隐患(静电问题、清洁问题等)。

9、综上所述，不管如何组装，都会带来很多问题。

10、因此，现提出一种具有内外循环隔离风道的高效散热大功率开关电源ip65散热方案。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提出一种具有内外循环隔离风道的高效散热开关电源，旨在解决现有的开关电源散热效率低，无法使用波峰焊工艺完成两面插件器件的自动化焊接，需要手工焊接，劳动强度大，效率低的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提出的具有内外循环隔离风道的高效散热开关电源，包括外壳体、内壳体、pcba功率板、磁性器件、散热铝框、功率mos管、内循环风扇、外循环风扇以及防水接头，所述内壳体设置于所述外壳体内，所述外壳体包括底壳和上盖板，所述上盖封闭地设置于所述底壳的上端部，所述内壳体包括第一散热器、第二散热器、第三散热器以及下封板，所述第二散热器和第三散热器分别设置于所述第一散热器的下端壁的两侧，所述第一散热器的下端壁与第二散热器和第三散热器的内侧壁之间合围形成一容置槽，所述下封板封闭地设置于所述容置槽的下端部，形成一内循环密封腔体，所述pcba功率板设置有1块，所述pcba功率板设置于所述容置槽内，所述散热铝框设置于pcba功率板的上端部，所述散热铝框的上端壁通过导热绝缘膜或陶瓷基片与所述第一散热器的下端壁固定连接，所述磁性器件设置于所述散热铝框内，所述磁性器件与所述散热铝框固定连接，形成一体式结构，所述功率mos管的外侧壁分别与所述第二散热器和第三散热器的内侧壁固定连接，且所述磁性器件和功率mos管的下端部引脚通过焊接与所述pcba功率板的上端壁固定连接，所述pcba功率板的两端均分别与所述下封板的端壁间隔连接，所述pcba功率板分别与所述第一散热器的下端壁和下封板的上端壁间隔连接，所述内循环风扇设置于所述pcba功率板的一端的中间，所述pcba功率板分别与所述第一散热器的下端壁和下封板的上端壁之间的间隙形成内循环风道，所述第一散热器的上端壁和第二散热器以及第三散热器的外侧壁均分别间隔地凸设有多个散热片，所述外壳体的一端壁凹设有至少3个进风口，所述进风口分别位于所述散热片的外侧设置，所述外循环风扇分别可拆卸地设置于所述进风口的内侧，所述外壳体的另一端壁设有多个出风孔，所述进风口、两相邻的散热片之间的间隙以及出风孔形成外循环风道，所述防水接头分别设置有所述下封板的端壁上。

3、可选地，所述第一散热器的上端壁成平面结构设置，所述第二散热器和第三散热器的外侧壁均分别间隔地凸设有多个散热片，所述外循环风扇设置有两个，所述进风口分别设置于所述外壳体的一端壁的两侧，所述外循环风扇分别设置于所述进风口的内侧。

4、可选地，所述pcba功率板设置有两块，所述pcba功率板左右并排地设置于所述容置槽内，两所述pcba功率板之间通过铜排、导线或pcba板固定连接，两所述pcba功率板之间凸设有一隔板，所述隔板的上端壁与所述第一散热器的下端壁抵接，所述隔板的两端均与所述下封板的端壁间隔连接，所述内循环风扇位于所述隔板的一侧，所述隔板分别与所述第二散热器和第三散热器的内侧壁之间的间隙形成内循环风道。

5、可选地，所述外循环风扇设置有1个，所述第二散热器的外侧壁成平面结构设置和第三散热器的外侧壁间隔地凸设有多个散热片或第二散热器的外侧壁间隔地凸设有多个散热片和第三散热器的外侧壁呈平面结构设置，所述进风口分别设置于所述外壳体的一端壁的一侧，所述进风口位于所述散热片的内侧设置，所述外循环风扇分别设置于所述进风口的内侧。

6、可选地，所述外壳体和内壳体均采用铝合金材质形成。

7、可选地，所述外壳体和内壳体的防护等级均为ip65。

8、可选地，所述外循环风扇采用防水风扇。

9、可选地，所述内循环风扇的转速低于其最高转速的75％。

10、可选地，所述散热铝框的两侧壁间隔地凸设有多个散热片。

11、可选地，所述第一散热器、第二散热器以及第三散热器之间的结合处，以及所述第一散热器、第二散热器以及第三散热器与下封板之间的结合处均设有一防水橡胶条，从而使得内循环风道与外循环风道完全的隔离，使其满足ip65的要求。

12、采用本发明的技术方案，具有以下有益效果：

13、1、内循环风道与外界隔离，可满足ip65防护等级，内循环风道可以pcba功率板成上下风道，也可以通过两块左右并排的pcba功率板、隔板及内循环风扇隔组成左右风道；

14、2、第一散热器、第二散热器以及第三散热器组装成一个整体后，分别与功率器件组装后，功率器件再通过插件的方式整体与pcba功率板焊接，此方案可以满足工厂经济、大批量生产；同时本组装方案还可以消除功率器件管脚装配应力，从而提升开关电源模块长期工作可靠性；

15、3、第一散热器可以根据pcba功率板的布局需要，设置风扇及散热片主动散热，也可以不带风扇及散热片被动自然散热；

16、4、第二散热器和第三散热器可以根据pcba功率板的布局需要，带风扇及散热片主动散热，也可以不带风扇及散热片被动自然散热；

17、5、外循环风道位于产品需要散热的pcba功率板的两侧、上部(或下部)，不会位于pcba的中间；

18、6、需要散热的功率器件位于pcba功率板的边缘且散热面朝外，以便于把热量传递到散热器上；

19、7、外循环风扇使用防水风扇，相应的连接器使用防水连接器；

20、8、内部循环风扇不会全速转动，以提升内部循环风扇的寿命；

21、9、对于需要散热的电磁元件，功率变压器和功率电感，先通过灌导热绝缘膜或陶瓷基片的方式和散热铝框固定在一起，然后可以贴在第二散热器和第三散热器上，还可以贴在第一散热器上；

22、10、本发明的技术方案不但可实现大批量自动化生产，而且散热效率可以达到传统风冷的效果，而且还实现了电源模块内部元器件与外界空气及灰尘完全隔离，从而大大提升开关电源的使用寿命。