一种脉冲高压负载电阻模块、组装方法及装置

摘要

本发明提供了一种脉冲高压负载电阻模块、组装方法及装置，涉及高频电子功率调节器技术领域，所述脉冲高压负载电阻模块包括电阻模块，包括多个负载电阻相互连接构成的电阻网络；安装板，与所述电阻模块相连接，以及散热组件，与所述安装板相连接，所述散热组件包括第一散热件和第二散热件，所述第二散热件与所述第一散热件的外壁固定相连，且所述第二散热件的内部设置腔体，且所述腔体内填充导热材料。与现有技术比较，本发明散热组件在电阻模块的最外层直接导热，减小了热传导路径，散热效率高，降低散热器重量，减小设备体积，且采用导热材料填充散热组件，进一步缩小产品尺寸，杜绝了电阻拉弧打火现象，安全性高。

权利要求

1.一种脉冲高压负载电阻模块，其特征在于，包括

电阻模块，包括多个负载电阻(1)相互连接构成的电阻网络，

安装板(2)，与所述电阻模块相连接，以及

散热组件，与所述安装板(2)相连接，所述散热组件包括第一散热件(3)和第二散热件(4)，所述第二散热件(4)与所述第一散热件(3)的外壁固定相连，其中，所述第一散热件(3)为U型结构，且所述第一散热件(3)包括第一连接部、第二连接部和第三连接部，所述第二连接部的两端分别连接所述第一连接部和所述第三连接部，所述安装板(2)与所述第一连接部和/或所述第三连接部的内壁相连接，所述第二散热件(4)与所述第一连接部和/或所述第三连接部的外壁相连接，且所述第二散热件(4)的内部设置腔体，且所述腔体内填充导热材料(5)。

2.根据权利要求1所述的脉冲高压负载电阻模块，其特征在于，所述电阻网络包括四级电阻网络，且所述电阻网络采用4、2、2、1分组方案。

3.根据权利要求1所述的脉冲高压负载电阻模块，其特征在于，所述安装板(2)为陶瓷基板，且所述陶瓷基板为氧化铝基板、氮化铝基板、氮化硅基板、氧化铍基板或碳化硅基板。

4.根据权利要求1所述的脉冲高压负载电阻模块，其特征在于，所述安装板(2)的截面为长方形，且所述截面的尺寸范围为(100‑200)mm*100mm。

5.根据权利要求4所述的脉冲高压负载电阻模块，其特征在于，多个所述安装板(2)均匀且间隔排列在所述第一连接部和/或所述第三连接部的内壁上。

6.根据权利要求1所述的脉冲高压负载电阻模块，其特征在于，所述第一散热件(3)为铝制材料、铜制材料或银制材料。

7.根据权利要求1所述的脉冲高压负载电阻模块，其特征在于，所述导热材料(5)为硅砂与环氧树脂的混合料。

8.一种如权利要求1‑7任一项所述的脉冲高压负载电阻模块的组装方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1,将具有固定配比的电阻模块贴焊在安装板(2)上；

步骤S2,将多个所述安装板(2)间隔固定于第一散热件(3)的内壁上；

步骤S3,将第二散热件(4)固定于所述第一散热件(3)的外壁上；

步骤S4,向所述第二散热件(4)的腔体内注入导热材料(5)，高温固化后得到脉冲高压负载电阻模块。

9.一种脉冲高压负载装置，其特征在于，包括相互连接的多个脉冲高压负载电阻模块，其中，所述脉冲高压负载电阻模块为如权利要求1‑7任一项所述的脉冲高压负载电阻模块。

说明书

一种脉冲高压负载电阻模块、组装方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及高频电子功率调节器技术领域，具体而言，涉及一种脉冲高压负载电阻模块、组装方法及装置。

背景技术

[0002] 脉冲高压负载能够提供10KV 20KHz的脉冲高压负载，并进行高压电源的动态负载特性测试，常规电子负载无法达到高频及脉冲指标，而目前使用的脉冲高压负载大多采用高压玻璃釉电阻机柜结构，体积庞大，不具备遥控遥测功能，不利于现场测试、移动测试使用，且采用开放式设计，利用空气为电气绝缘介质，对空气湿度比较敏感，空气湿度较大时容易出现拉弧打火等不安全现象，而湿度较低时又会对其他电子产品静电防护不利，安全性差。

发明内容

[0003] 本发明解决的问题是现有脉冲高压负载体积庞大，安全性差且不利于现场测试、移动测试中的至少一个方面。

[0004] 为解决上述问题，本发明提供了一种脉冲高压负载电阻模块，包括电阻模块，包括多个负载电阻相互连接构成的电阻网络，

[0005] 安装板，与所述电阻模块相连接，以及

[0006] 散热组件，与所述安装板相连接，所述散热组件包括第一散热件和第二散热件，所述第二散热件与所述第一散热件的外壁固定相连，且所述第二散热件的内部设置腔体，且所述腔体内填充导热材料。

[0007] 可选地，所述电阻网络包括四级电阻网络，且所述电阻网络采用4、2、2、1分组方案。

[0008] 可选地，所述安装板为陶瓷基板，且所述陶瓷基板为氧化铝基板、氮化铝基板、氮化硅基板、氧化铍基板或碳化硅基板。

[0009] 可选地，所述安装板的截面为长方形，且所述截面的尺寸范围为(100‑200)mm*100mm。

[0010] 可选地，所述第一散热件为U型结构，且所述第一散热件包括第一连接部、第二连接部和第三连接部，所述第二连接部的两端分别连接所述第一连接部和所述第三连接部，所述安装板与所述第一连接部和/或所述第三连接部的内壁相连接，所述第二散热件与所述第一连接部和/或所述第三连接部的外壁相连接。

[0011] 可选地，多个所述安装板均匀且间隔排列在所述第一连接部和/或所述第三连接部的内壁上。

[0012] 可选地，所述第一散热件为铝制材料、铜制材料或银制材料。

[0013] 可选地，所述导热材料为硅砂与环氧树脂的混合料。

[0014] 本发明所提供的脉冲高压负载电阻模块相对于现有技术的优势在于：

[0015] 1、散热组件在电阻模块的最外层直接导热，减小了热传导路径，散热效率高，降低散热器重量，减小设备体积。

[0016] 2、采用导热材料填充散热组件，进一步缩小产品尺寸，杜绝了电阻拉弧打火现象，安全性高。

[0017] 为解决上述技术问题，本发明还提供了一种脉冲高压负载电阻模块的组装方法，包括如下步骤：

[0018] 步骤S1,将具有固定配比的电阻模块贴焊在安装板上；

[0019] 步骤S2,将多个所述安装板间隔固定于第一散热件的内壁上；

[0020] 步骤S3,将第二散热件固定于所述第一散热件的外壁上；

[0021] 步骤S4,向所述第二散热件的腔体内注入导热材料，高温固化后得到所述脉冲高压负载电阻模块。

[0022] 本发明所述的脉冲高压负载电阻模块的组装方法，装配工艺简单，适于现场测试、移动测试应用，且本发明所述的脉冲高压负载电阻模块的组装方法与所述脉冲高压负载电阻模块相对于现有技术的其他优势相同，在此不再赘述。

[0023] 为解决上述技术问题，本发明还提供了一种脉冲高压负载装置，包括相互连接的多个脉冲高压负载电阻模块，其中，所述脉冲高压负载电阻模块为所述的脉冲高压负载电阻模块。

[0024] 本发明所述的脉冲高压负载电阻装置，方便拆卸与安装，适于现场测试、移动测试应用，且本发明所述的脉冲高压负载电阻装置与所述脉冲高压负载电阻模块相对于现有技术的其他优势相同，在此不再赘述。

附图说明

[0025] 图1为本发明实施例中脉冲高压负载电阻模块的结构示意图一；

[0026] 图2为本发明实施例中脉冲高压负载电阻模块的结构示意图二；

[0027] 图3为本发明实施例中脉冲高压负载电阻模块的组装方法流程图一；

[0028] 图4为本发明实施例中脉冲高压负载电阻模块的组装方法流程图二。

[0029] 附图标记说明：

[0030] 1‑负载电阻、2‑安装板、3‑第一散热件、4‑第二散热件、5‑导热材料。

具体实施方式

[0031] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

[0032] 在本发明的描述中，需要理解的是，附图中“X”的正向代表右方，“X”的反向代表左方，“Y”的正向代表前方，“Y”的反向代表后方，“Z”的正向代表上方，“Z”的反向代表下方，且术语“X”、“Y”、“Z”等指示的方位或位置关系为基于说明书附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。术语“一些具体的实施例”的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0033] 脉冲高压负载的工作原理是通过多级电阻组合实现可变电阻网络，每一级电阻都具有不同的阻值、功率和耐压，然后在负载低端采用脉冲高压调制技术对负载进行高频开关控制，模拟行波管工作场景，从而实现对高压电源的动态调节功能进行测试。而目前使用的脉冲高压负载大多采用高压玻璃釉电阻机柜结构，体积庞大，不具备遥控遥测功能，不利于现场测试、移动测试使用，且采用开放式设计，利用空气为电气绝缘介质，对空气湿度比较敏感，空气湿度较大时容易出现拉弧打火等不安全现象，而湿度较低时又会对其他电子产品静电防护不利，安全性差。

[0034] 如图1‑2所示，本发明实施例提供了一种脉冲高压负载电阻模块，包括电阻模块，包括多个负载电阻1相互连接构成的电阻网络，

[0035] 安装板2，与电阻模块相连接，以及

[0036] 散热组件，与安装板2相连接，散热组件包括第一散热件3和第二散热件4，第二散热件4与第一散热件3的外壁固定相连，且第二散热件4的内部设置腔体，且腔体内填充导热材料5。

[0037] 本实施例中散热组件在电阻模块的最外层直接导热，减小了热传导路径，散热效率高，降低散热器重量，减小设备体积，且采用导热材料5填充散热组件，进一步缩小产品尺寸，杜绝了电阻拉弧打火现象，安全性高。

[0038] 需要说明的是，本实施例中电阻网络中的多个负载电阻1可以按照应用需求以多种组合方式进行连接，并可通过开关控制，以实现多种连接方式及不同电阻值的控制，灵活性高，应用范围广。

[0039] 在一些具体的实施例中，负载电阻1采用TR100系列电阻，是电阻模块功率电阻的核心，具有100W的峰值功率，采用智能化数字式控制，具有多种启动模式，能够满足不同现场的需求。且具备过热、缺相、不平衡、过流、过载、电压过低、电压过高、短路、欠载等完善的保护功能，安全性高。

[0040] 优选地，电阻网络包括四级电阻网络，电阻网络采用4、2、2、1分组方案，且电阻网络能够进行电压、功率、阻值的配比，以实现电阻阻值区间内不同的阻值变化。由此，本实施例中采用4、2、2、1四级配比替代传统10级配比，减少了负载电阻1的数量，进而简化高压布线长度，同时减少了档位开关数量，降低装配工艺复杂度。

[0041] 优选地，安装板2为陶瓷基板，且陶瓷基板为氧化铝基板、氮化铝基板、氮化硅基板、氧化铍基板或碳化硅基板。

[0042] 本实施例中陶瓷基板热导率高，满足器件散热需求；耐热性好，满足功率器件高温的应用需求；机械强度高，满足器件封装与应用过程中力学性能要求；耐腐蚀性好，能够耐受强酸、强碱、沸水、有机溶液等侵蚀；结构致密，满足电子器件气密封装需求。在一些具体的实施例中，陶瓷基板为氧化铍基板，是具有高导热特性和优良的电绝缘性能，能够迅速的导热，综合性能优良。

[0043] 优选地，安装板2的截面为长方形，且截面的尺寸(长*宽)的范围为(100‑200)mm*100mm，面积较小，体积小，安装灵活，在一些具体的实施例中，安装板2的截面尺寸为100mm*
100mm，容易加工，且体积小。需要说明的是，本实施例中的尺寸为长*宽的尺寸。

[0044] 优选地，第一散热件3为U型结构。结构简单且容易加工。

[0045] 优选地，第一散热件3包括第一连接部、第二连接部和第三连接部，且第二连接部的两端分别连接第一连接部和第三连接部，其中第一连接部和第三连接部分别为U型结构的对称设置的两个柱形连接端，相应地，第三连接部为弧形连接端。安装板2与第一连接部和/或第三连接部的内壁相连接，使得整个脉冲高压负载电阻模块具有很高的功率密度，第二散热件4与第一连接部和/或第三连接部的外壁相连接，散热效果好。需要说明的是，第一连接部和/或第三连接部的内壁指对称设置的两个柱形连接端在X方向上距离最近的两个端面，第一连接部和/或第三连接部的外壁指对称设置的两个柱形连接端在X方向上距离最远的两个端面。

[0046] 在一些优选的实施例中，多个安装板2均匀且间隔排布在第一连接部和/或第三连接部的内壁上，改善了电阻模块之间的电磁干扰问题。其中相邻两个安装板2的间隔范围为4‑6mm，在一些优选的实施例中，相邻两个安装板2的间隔为5mm，既能改善电阻模块之间的电磁干扰问题，又减小体积。

[0047] 优选地，第一散热件3为铝制材料、铜制材料或银制材料，具有优良的导热性能，在一些优选的实施例中，第一散热件3为铝制材料，导热性能优良，且价格低廉，成本低。

[0048] 优选地，导热材料5为硅砂与环氧树脂的混合料。缩小高压电阻排列间距，缩小体积，杜绝了拉弧打火现象，提高安全性。

[0049] 因此，本发明实施例所提供的脉冲高压负载电阻模块采用特有的电阻网络、安装方式及特有的填充材料提高了设备的集成度和安全性，使整个脉冲高压负载电阻模块可以小型化、模块化、桌面化，便于现场测试、移动测试，便于与其他系统进行集成，具体表现在：

[0050] 1、电阻模块采用4、2、2、1四级配比替代传统10级配比，减少了负载电阻1的数量，进而简化高压布线长度，同时减少了档位开关数量，降低装配工艺复杂度。

[0051] 2、散热组件在电阻模块的最外层直接导热，减小了热传导路径，散热效率高，降低散热器重量，减小设备体积。

[0052] 3、采用导热材料5填充散热组件，进一步缩小产品尺寸，杜绝了电阻拉弧打火现象，安全性高。

[0053] 4、电阻模块、PCB板与均温板的安装方式，使得该电阻卡与传统的高压负载电阻1板相比，有着较高的功率密度，同时改善了电阻模块之间的电磁干扰问题。

[0054] 如图3所示，本发明实施例还提供了一种脉冲高压负载电阻模块的组装方法，包括如下步骤：

[0055] 步骤S1,将具有固定配比的电阻模块贴焊在安装板2上；

[0056] 步骤S2,将多个安装板2间隔固定于第一散热件3的内壁上；

[0057] 步骤S3,将第二散热件4固定于第一散热件3的外壁上；

[0058] 步骤S4,向第二散热件4的腔体内注入导热材料5，高温固化后得到脉冲高压负载电阻模块。

[0059] 其中高温固化条件为在70‑90℃的烘炉中固化5‑7小时，固化效果好。

[0060] 如图4所示，在一些具体的实施例中，一种脉冲高压负载电阻模块的组装方法，包括如下步骤：

[0061] 步骤S1,将具有4、2、2、1配比的电阻网络模块贴焊在氧化铍陶瓷材料制成的PCB基板上；

[0062] 步骤S2,将多个PCB基板间隔且均匀地固定于U型铝制均温板的内壁上；

[0063] 步骤S3,将第二散热件4套装于U型铝制均温板的外壁上；

[0064] 步骤S4,向第二散热件4的腔体内注入混合了导热硅砂的环氧树脂导热材料5，在80℃的烘炉中，固化6小时得到脉冲高压负载电阻模块。

[0065] 本实施例脉冲高压负载电阻模块的组装方法，装配工艺简单，适于现场测试、移动测试应用，且本实施例脉冲高压负载电阻模块的组装方法与脉冲高压负载电阻模块相对于现有技术的其他优势相同，在此不再赘述。

[0066] 为解决上述技术问题，本发明实施例还提供了一种脉冲高压负载装置，包括相互连接的多个脉冲高压负载电阻模块。

[0067] 本实施例中的高压负载装置采用导热+风冷方式进行散热，最大散热功率可达1200W，由于负载电阻1为TR100系列电阻，是功率电阻核心，具有100W的峰值功率，其负载热量一方面通过腹部传导到氧化铍陶瓷基板上，然后由U型铝制均温板将热量迅速扩散，增大散热面积，另一方面通过背部的导热硅砂的环氧树脂导热材料5传导到U型铝制均温板上，最后由风机风冷散热。导热硅砂和环氧树脂、氧化铍陶瓷基板均具有非常高的绝缘性能，
10KV的电气绝缘间距可以小于1mm，因此系统的安全性非常高，且可以极大缩小系统体积。

[0068] 因此，本实施例脉冲高压负载电阻装置，方便拆卸与安装，适于现场测试、移动测试应用，且本实施例脉冲高压负载电阻装置与脉冲高压负载电阻模块相对于现有技术的其他优势相同，在此不再赘述。

[0069] 虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。