开关组件及使用该开关组件的开关电源制造技术

本实用新型专利技术涉及一种开关组件及使用该开关组件的开关电源，所述开关组件包括：开关；设置在所述开关的一侧并与所述开关耦合的金属片；其中所述开关电源包括金属外壳，所述开关组件绝缘贴合到所述金属外壳。利用金属外壳将开关上发出的热量散出，使得作为发热体的开关可以最大限度的靠近作为散热部件的具有较大散热面积的金属外壳，在提高散热效率的同时节约了空间。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及开关电源，尤其涉及在开关电源中使用的开关组件。
技术介绍
半导体开关广泛用于各种电路中。与机械开关相比，半导体开关具有很多优点，例如，寿命长(机械式开关断开时起弧、触头磨损，半导体开关没有磨损)、工作频率高、可靠性高、使用安全、电磁干扰低等等。半导体开关元件具有许多种类，例如，双极型晶体管、快速晶闸管、可关断晶闸管、金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET和绝缘栅双极型晶体管等。开关电源是通过控制开关闭合和断开的时间比率来维持稳定输出电压的一种电源。具体而言，利用电容器、电感器的储能的特性，通过可控开关(例如，金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET等)进行高频开关的动作，将输入的电能储存在电容器或电感器里，当开关断开时，将电能再释放给负载来提供能量。其输出的功率或电压的能力与占空比，即开关导通时间与整个开关的周期的比值有关。然而，随着电力电子技术的高速发展，对开关电源提出了更加高频化、高转换效率、高功率密度以及低噪声等要求。
技术实现思路
技术所要解决的问题在实际应用中，一般开关电源的电路基板周围都设置有起保护、屏蔽等作用的金属外壳。这种情况下，金属外壳与开关之间会产生一个寄生电容。在开关频率较高的情况下，该寄生电容会对开关电源造成明显的干扰。因此，需要一种能够减小或去除这种寄生电容对开关电源造成的干扰 的开关辅助装置。用于解决技术问题的技术手段为了克服现有技术中存在的上述技术问题，本技术的一个实施例提供一种在开关电源中使用的开关组件，所述开关组件包括：开关；设置在所述开关的一侧并与所述开关耦合的金属片；其中所述开关电源包括金属外壳，所述开关组件绝缘贴合到所述金属外壳。该方案的效果是：金属片与开关的漏极形成寄生电容，解决了金属外壳与开关之间的寄生电容对开关电源造成的干扰；另外，利用金属外壳将开关上发出的热量散出，使得作为发热体的开关可以最大限度的靠近作为散热部件的具有较大散热面积的金属外壳，在提高散热效率的同时节约了空间。在本技术的实施例中，所述开关组件还包括设置在所述开关与所述金属片之间的绝缘导热层。该方案的效果是：该绝缘导热层降低金属片与开关的各电极的误接触可能，同时增加寄生电容的可靠性，使其不易被击穿。在本技术的实施例中，所述开关是金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET开关，所述开关、所述金属片和所述绝缘导热层具有相同的端面形状，并且所述金属片还具有突出部，以便与所述MOSFET开关的源极电连接。该方案的效果是：使得开关组件的结构简化，节约了空间。在本技术的实施例中，所述绝缘导热层通过粘接材料与所述金属片及所述MOSFET开关粘接形成层叠结构。在本技术的实施例中，所述绝缘导热层是绝缘导热粘接材料层，所述金属片与所述MOSFET开关通过所述绝缘导热粘接材料层粘接形成层叠结构。该方案的效果是：层叠结构的各层之间通过粘接固定，可防止各部件之间相对的位置改变。在本技术的实施例中，所述开关组件还包括绝缘外壳，所述绝缘外壳的内壁紧贴所述层叠结构，下方露出MOSFET开关的电极。该方案的效果是：该绝缘外壳能进一步防止MOSFET的电极与金属外壳放电，提高开关电源的稳定性。在本技术的实施例中，通过粘接材料将绝缘外壳固定到所述金属外壳上。该方案的效果是：该粘接材料可防止绝缘外壳与金属外壳之间的相对运动。在本技术的实施例中，所述金属片夹在所述开关与所述金属外壳之间。金属片和MOSFET的漏极形成寄生电容，将金属片设置在离漏极近的MOSFET的一侧端面，MOSFET发热的源头是在漏极嵌入MOSFET内部的部分。因此漏极嵌入MOSFET内部的部分也应当离用于散热的金属外壳更近一些。该方案的效果是：有利于开关电源的散热。在本技术的实施例中，所述金属片通过绝缘粘接材料贴合到所述金属外壳，所述绝缘粘接材料的涂覆区域延伸至金属外壳在与金属片粘接的区域外围。该方案的效果是：层叠结构外没有阻隔，可以更好的散热，绝缘粘接材料延伸到外围防止开关对金属外壳放电。在本技术的实施例中，使用夹子将所述开关组件固定到所述金属外壳上。该方案的效果是：夹子对开关的压力分布均匀，开关不易损坏并且能增强散热效果。附图说明为了进一步阐明本专利技术的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本专利技术的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本专利技术的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。图1示出了根据本专利技术的一个实施例的升压变换器。图2示出了金属外壳与MOSFET开关产生寄生电容的等效电路图。图3A示出了用于降低寄生电容所导致的干扰的结构的立体图。图3B示出在变换器的操作过程中存在寄生电容Cp和寄生电容Cxeq情况下的等效电路图。图4示出根据本技术另一个实施例的用于降低寄生电容所产生的干扰的结构的分解图。图5示出了MOSFET开关与绝缘导热层、金属片层叠在一起的结构的示意图。图6示出了根据本技术的又一个实施例的设置在开关层叠结构上的绝缘外壳。图7示出根据本技术的一个实施例将绝缘外壳直接附连到金属外壳的立体图。具体实施方式在以下的描述中，参考各实施例对本专利技术进行描述。然而，本领域的技术人员将认识到可在没有一个或多个特定细节的情况下或者与其它替换和/或附加方法、材料或组件一起实施各实施例。在其它情形中，未示出或未详细描述公知的结构、材料或操作以免使本专利技术的各实施例的诸方面晦涩。类似地，为了解释的目的，阐述了特定数量、材料和配置，以便提供对本专利技术的实施例的全面理解。然而，本专利技术可在没有特定细节的情况下实施。此外，应理解附图中示出的各实施例是说明性表示且不一定按比例绘制。在本说明书中，对“一个实施例”或“该实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本技术的至少一个实施例中。在本说明书各处中出现的短语“在一个实施例中”并不一定全部指代同一实施例。在开关电源的工作期间，半导体开关元件以高频切换(通常高达兆赫级)，因此，需要对开关电源进行保护和屏蔽。另一方面，半导体开关在高频切换过程中会产生热量，因此需要为半导体开关设置相应的散热器。以下接合图1示出的升压变换器描述一种用于开关电源中的半导体开关的辅助装置。然而，应当理解，本技术所披露的开关辅助装置不仅适用于图1所示的升压变换器，而且还适用于其它各种电路结构中。图1示出了根据本专利技术的一个实施例的升压变换器100。升压变换器100包括：高侧电容器C1、高侧电阻器R1、低侧电容器C2、低侧电阻器R2、第一至第四二极管D1-D4、MOSFET开关Q1。在高侧电阻器R1与低侧电阻器R2的连接节点处接地。在理想状态下的升压变换器100的操作过程中，当MOSFET开关Q1导通时，电流IDM沿图1中虚线箭头所指示的方向流动。在一般情况下，图1所示的变换器电路100形成在电路板上，并且在电路板周围设置金属外壳。该金属外壳一方面用于保护并屏蔽变换器电路免受外部 环境影响。另一方面，该金属外壳用于对变换器电路进行接地。然而，在变换器的实际工作过程中，金属外壳会与变换器中的某些组件产生寄生电容。例如，在图2中示出了金属外壳与MOSFET开关Q1产生寄生电容Cp的等效电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在开关电源中使用的开关组件，其特征在于，所述开关组件包括：开关；设置在所述开关的一侧并与所述开关耦合的金属片；其中所述开关电源包括金属外壳，所述开关组件绝缘贴合到所述金属外壳。

【技术特征摘要】
1.一种在开关电源中使用的开关组件，其特征在于，所述开关组件包括：开关；设置在所述开关的一侧并与所述开关耦合的金属片；其中所述开关电源包括金属外壳，所述开关组件绝缘贴合到所述金属外壳。2.如权利要求1所述开关组件，其特征在于，所述开关组件还包括设置在所述开关与所述金属片之间的绝缘导热层。3.如权利要求2所述开关组件，其特征在于，所述开关是金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET开关，所述开关、所述金属片和所述绝缘导热层具有相同的端面形状，并且所述金属片还具有突出部，以便与所述MOSFET开关的源极电连接。4.如权利要求3所述开关组件，其特征在于，所述绝缘导热层通过粘接材料与所述金属片及所述MOSFET开关粘接形成层叠结构。5.如权利要求3所述开关组件，其特征在于，所述绝缘导热层是绝缘导热粘接材料层，所述金属片与所述MOSFET开关通过所述绝缘导热粘接材料层粘接形成层叠结构。6.如权利要求4或5所述开关组件，其特征在于，所述开...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙志敏，杨俊，潘成章，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：新型
国别省市：日本;JP