專利名稱：計算機用防塵開關(guān)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使計算機用開關(guān)電源具有防塵性能的方法，以應(yīng)用于防塵溫控機箱。
背景技術(shù)：
迄今為止，計算機用開關(guān)電源由于必須首先考慮自身的散熱問題(甚至絕大多數(shù)開關(guān)電源還一并擔(dān)負了為計算機整機系統(tǒng)通風(fēng)、散熱的任務(wù))，為了使散熱通風(fēng)過程順暢，這些電源裝置都不具備防塵性能。正是由于此類電源未考慮防塵問題，才導(dǎo)致隨著使用時間的增長而屢屢發(fā)生該電源因灰塵堆積造成漏電、短路而損壞的惡性故障，影響了計算機系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。
申請人曾于2003年4月23日、2005年3月23日前后兩次分別提出了不同實施方法的03117743.3《計算機用防塵、溫控、除霜機箱》和200510020562.3《計算機用密封式防塵溫控機箱》發(fā)明專利。本申請所涉及的防塵開關(guān)電源即配套用于此類機箱。
上述兩項發(fā)明的主要內(nèi)容是將現(xiàn)行個人計算機機箱用隔板分隔為溫控區(qū)和常溫區(qū)，封閉的溫控區(qū)用于安裝主板、硬盤、光驅(qū)、顯卡等計算機系統(tǒng)部件，開放的常溫區(qū)用于安裝由陶瓷半導(dǎo)體致冷器件(又稱“溫差電致冷組件”，以下簡稱“冷堆”)及其冷、熱兩端散熱器組成的冷源組件和整機工作所需的開關(guān)電源。
上述兩項發(fā)明基于既封閉機箱箱體，基本杜絕塵源，又用冷堆為機箱內(nèi)部提供低溫條件，達到根據(jù)需要使機箱內(nèi)溫度保持在25℃～30℃范圍內(nèi)的目的。
眾所周知，計算機正常運行離不開電源為其提供電能。在現(xiàn)行傳統(tǒng)計算機用各式機箱的結(jié)構(gòu)中，包括開關(guān)電源在內(nèi)的計算機系統(tǒng)所有部件均安置在同一機箱內(nèi)。由于電源裝置功率容量較大(一般在300瓦左右)而體積較小，故必須采取強制風(fēng)冷的方式來散發(fā)熱量。同時，由于包括電源在內(nèi)機箱里所有耗電部件都不同程度地散發(fā)著熱量，處于同一箱體內(nèi)的電源裝置就一并擔(dān)負起了整機的散熱任務(wù)，使傳統(tǒng)機箱的電源裝置在自身散熱的同時一并將機內(nèi)熱量帶出箱體。那么，在不改變現(xiàn)行計算機機箱結(jié)構(gòu)(即電源也保留在溫控區(qū))的情況下，假如用一個功率為200瓦的冷源為機箱供冷，則機箱電源也必須在原來300瓦的基礎(chǔ)上相應(yīng)增加200瓦達到不低于500瓦；機箱電源容量增加后，電源的發(fā)熱量必然會增加，這就必須相應(yīng)增加冷堆的功率容量至少不低于300瓦，冷堆功率容量的增加又必須再次增加電源的功率容量，使之至少不低于600瓦，電源的發(fā)熱量也必然再次增加……。由此可見，在冷堆的功率容量和電源功率容量之間形成了一個相互攀升、水漲船高般永無止境的惡性循環(huán)，相應(yīng)造成生產(chǎn)成本無休止的增加。而如果把整機電源放到機箱溫度控制區(qū)域以外的常溫區(qū)的話，就只需要在電源原有容量的基礎(chǔ)上僅僅增加冷源組件工作所需的功率容量就行了。
因此，在沒有防塵電源的現(xiàn)行條件下，要實現(xiàn)計算機機箱具有防塵溫控性能的關(guān)鍵問題是不將電源納入溫度控制范圍，只有這樣才能有效控制產(chǎn)品的成本和售價。
不將電源納入溫度控制范圍的方法雖然有效解決了用冷堆為機箱提供冷源和實現(xiàn)防塵溫控機箱技術(shù)所必須的成本控制，但卻沒有解決計算機開關(guān)電源本身的防塵問題。
本發(fā)明即是為了解決上述計算機用防塵溫控機箱所需開關(guān)電源的防塵問題。

發(fā)明內(nèi)容
傳統(tǒng)個人計算機用開關(guān)電源是將該電源結(jié)構(gòu)所需全部電路元件焊接在一塊單面敷銅(少數(shù)產(chǎn)品采用了雙面敷銅)的印刷電路板上，然后封裝在一個裝有散熱風(fēng)機、交流電源接口的金屬殼中，使之成為一個完整的電源裝置總成。該類電源的特點是總成內(nèi)除個別體形較大、重量較大的元件外，包括功率器件及其金屬散熱器在內(nèi)的其余所有元件均通過印刷電路板作為支撐體，焊接在該印板上。印板的敷銅面只有元件的焊腳，全部元件則處于印板非敷銅、無電路布線的一面。
眾所周知，上述開關(guān)電源工作時，由于有大量電流分別流過高壓功率器件和低壓功率器件而產(chǎn)生大量熱量，功率器件的熱量必須通過適當(dāng)形狀、適當(dāng)體積的金屬散熱器在風(fēng)機的作用下強制散發(fā)，而其余電路元件的發(fā)熱量則很小或幾乎不發(fā)熱。本發(fā)明的出發(fā)點就是將發(fā)熱量大的功率器件及其散熱器與其他元件分別分布在印刷電路板所在平面的兩面，并以印刷電路板所在平面為界，讓印刷電路板兩面的元件通過開關(guān)電源裝置的物理結(jié)構(gòu)和在計算機機箱內(nèi)的安裝方式使之分別處于不同的溫區(qū)，即發(fā)熱量大的功率器件及其金屬散熱器位于印板敷銅面(對于雙面敷銅的印板稱為主要焊接面)所在的常溫區(qū)，其熱量通過風(fēng)機及時散發(fā)到自然環(huán)境；發(fā)熱量很小或幾乎不發(fā)熱的其他元件則通過印板的非敷銅面(對于雙面敷銅的印板稱為次要焊接面)及其裝夾工件位于封閉式防塵溫控機箱的防塵溫控區(qū)，其少量熱量通過封閉的機箱內(nèi)的相對低溫環(huán)境散發(fā)。不僅如此，在開關(guān)電源的生產(chǎn)中，應(yīng)對全部功率器件為數(shù)不多的焊腳用耐熱膠粘封，以達到該電源裝置的所有元件都不再受到灰塵危害的目的，從而成為封閉式制冷型防塵溫控機箱的理想配套電源。


圖1是本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明所指的防塵開關(guān)電源處于裝配或維修狀態(tài)時，功率器件散熱器向兩側(cè)打開狀態(tài)時的示意圖。以上兩圖中，由于左右對稱，故省略了另一側(cè)同類部件的編號。
圖3是本發(fā)明所指的防塵開關(guān)電源安裝在防塵溫控機箱下部時的示意圖。
圖4是本發(fā)明所指的防塵開關(guān)電源安裝在防塵溫控機箱上部時的示意圖。
以上各圖中，1是功率器件的散熱器，2是裝夾螺栓，3是功率器件，4是功率器件與印板電路相連的軟導(dǎo)線，5是鉸鏈，6是承載印板的金屬基板，7是與計算機機體相連、用于安裝開關(guān)電源的金屬基座，8是印刷電路板(圖中上面為敷銅面，即元件的焊接面)，9是厚度為10毫米的軟性絕熱材料，10是帶通風(fēng)孔的開關(guān)電源金屬外殼，11是電源引出線，12是散熱器金屬支撐板，13是冷源組件熱端，14是冷源組件冷端，15是本申請所指開關(guān)電源在防塵溫控機箱中的安裝位置，16是散熱空氣自機箱前部進入并流向機箱后部，一并帶走開關(guān)電源功率器件散熱器和冷源組件熱端散熱器上的熱量，M是冷源組件熱端散熱風(fēng)機，H是常溫區(qū)，C是機箱內(nèi)溫度為25℃～30℃的溫控區(qū)。
具體實施例本實施例默認計算機用開關(guān)電源已經(jīng)廣泛應(yīng)用于計算機系統(tǒng)，電源的相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)知道開關(guān)電源的基本物理結(jié)構(gòu)、電路結(jié)構(gòu)和部件形狀、元件形狀、產(chǎn)品整體裝夾、產(chǎn)品遵循的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和安全標(biāo)準(zhǔn)等基本要素，故此處不對這些基本要素再作贅述。
如圖1、圖3所示。印刷電路板8、開關(guān)電源結(jié)構(gòu)金屬基板6、用于安裝開關(guān)電源的計算機機體金屬基座7、絕熱材料9共同構(gòu)成隔離部件，將位于印刷電路板上方(主要焊接面)的功率器件金屬散熱器1、功率器件3、散熱器金屬支撐板12與位于印刷電路板下方(次要焊接面)的開關(guān)電源的其他電路元件相隔離，使位于印刷電路板上方的功率器件及其金屬散熱器處于開放的常溫環(huán)境，而位于印刷電路板下方的元件處于計算機封閉、無塵的溫控環(huán)境。計算機工作(即開關(guān)電源工作)時，位于開放的常溫環(huán)境H中的功率器件及其散熱器上產(chǎn)生的熱量通過冷源組件熱端散熱風(fēng)機M一并帶走、散發(fā)，開關(guān)電源其他元件由于位于計算機機箱內(nèi)的溫控區(qū)C，其較低的發(fā)熱量能夠在溫度較低的、封閉無塵的溫控區(qū)內(nèi)正常散發(fā)。實際運用中，可以根據(jù)需要在開關(guān)電源帶孔金屬殼10上安裝風(fēng)機，以增加散熱效能。
本發(fā)明涉及的防塵開關(guān)電源雖然有效地解決了防塵問題，但同時也必須兼顧生產(chǎn)裝配、維修時的便利性，故設(shè)置了鉸鏈5，使產(chǎn)品在生產(chǎn)、維修時，功率器件散熱器1連同功率器件3能象圖2那樣沿虛線展開，露出印板焊接面。同時，為了有效阻隔印刷電路板兩側(cè)的溫差，必須在散熱器金屬支撐板12上粘貼一層5～10毫米厚的軟性絕熱材料以阻隔印板兩側(cè)溫度的竄擾。由于功率器件工作在100KHz左右的較高頻率上，功率器件與印板電路相連的軟導(dǎo)線4應(yīng)越短越好，印板上高頻變壓器也應(yīng)盡量靠近功率器件設(shè)置。
與開關(guān)電源有關(guān)的其他生產(chǎn)、裝夾工藝等，此處從略。
本發(fā)明的有益效果是一、本發(fā)明將強發(fā)熱元件和弱發(fā)熱或不發(fā)熱元件分別布置在印刷電路板的兩面并使之處于不同的具有防塵性能、或采取相應(yīng)措施使之具有防塵性能的溫區(qū)環(huán)境，徹底、有效地解決了傳統(tǒng)計算機用開關(guān)電源為了散熱而無法防塵的老問題，杜絕了灰塵對電源電路(特別是對高壓電路)的危害，提高了開關(guān)電源運行的安全可靠性和使用壽命。
二、本發(fā)明將功率器件及其金屬散熱器單獨布置在印刷電路板的一面，不再與電路的其他元件在印板的同一面爭空間，使功率器件的金屬散熱器不再受原有有限空間的約束，可以在本發(fā)明形成的新結(jié)構(gòu)形式電源提供的另一面較大空間中更為合理地安置，可以選用形狀、結(jié)構(gòu)更適用的散熱器，可以有效增大功率器件散熱器的體積，改善功率器件的散熱效能，因而能更有效地散發(fā)功率器件工作時產(chǎn)生的熱量，提高了功率器件的安全工作裕度。
三、本發(fā)明將功率器件及其金屬散熱器單獨布置在印刷電路板的一面，騰出了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)開關(guān)電源中原有功率器件及其散熱器所占據(jù)的大量空間，既可以使新的開關(guān)電源的電路布局更為科學(xué)、合理，也能在不增加電源總成現(xiàn)有體積的情況下設(shè)計、制作出更大功率容量的電源總成。
權(quán)利要求
一種計算機用防塵開關(guān)電源，其特征在于，以焊接電路元件的印刷電路板所在平面為界，將發(fā)熱量較大的功率器件和為功率器件散熱的金屬散熱器安排在印刷電路板主要焊接面一面，將發(fā)熱量很小或基本不發(fā)熱的其余元件安排在印刷電路板的另一面，并通過印刷電路板、承載印刷電路板的金屬基板、計算機內(nèi)用于安裝該電源的機體金屬基座和絕熱材料共同構(gòu)成隔離結(jié)構(gòu)，通過該電源的安裝工藝，使位于印刷電路板主要焊接面一面的功率器件散熱器、功率器件、散熱器金屬支撐板均處于開放的常溫環(huán)境，功率器件和功率器件散熱器上的熱量通過風(fēng)機散發(fā)到大氣環(huán)境；使位于印刷電路板另一面發(fā)熱量很小或基本不發(fā)熱的其他元件處于制冷型封閉式防塵溫控機箱內(nèi)封閉無塵的溫控環(huán)境；功率器件通過導(dǎo)線與印刷電路板相關(guān)電路焊接；功率器件的引腳用耐熱膠粘封防塵。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種使計算機用開關(guān)電源具有防塵性能的方法，以應(yīng)用于防塵溫控機箱。計算機用開關(guān)電源由于必須考慮自身的散熱問題(甚至還一并擔(dān)負了為計算機整機系統(tǒng)通風(fēng)、散熱的任務(wù))，故這些電源都是不防塵的。正是由于此類電源不考慮防塵問題，才導(dǎo)致隨著使用時間的增長而屢屢發(fā)生該電源因灰塵堆積造成漏電、短路而損壞的惡性故障，影響了計算機系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。本發(fā)明將發(fā)熱量大的功率器件及其金屬散熱器分布在印刷電路板的焊接面一面，通過風(fēng)機強制風(fēng)冷，將發(fā)熱量小或基本不發(fā)熱的其余元件分布在印刷電路板的另一面，并通過安裝工藝使除功率器件及其金屬散熱器以外的其余部件位于防塵溫控機箱封閉、無塵的溫控環(huán)境，達到防塵目的。
文檔編號G06F1/26GK1696868SQ20051002078
公開日2005年11月16日 申請日期2005年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月25日
發(fā)明者劉忠平 申請人:劉忠平