Результат интеллектуальной деятельности: Блок электрической аппаратуры

Изобретение относится к области электроники и касается изготовления и компоновки блоков аппаратуры.

Известен блок электрической аппаратуры, содержащий, по меньшей мере, две печатные платы с электрическими элементами и, по меньшей мере, три токопроводящие шины (см. патентный документ US 5835354 А, опуб., 10.11.1998).

Недостатком известного блока является неполное использование объема, занимаемого блоком, с точки зрения заполнения его электрическими компонентами, без ухудшения эффективности его работы.

Техническим результатом является повышение удельных габаритных параметров блока без ухудшения надежности его работы.

Поставленная задача достигается тем, что в блоке электрической аппаратуры, содержащем, по меньшей мере, две печатные платы с электрическими элементами и, по меньшей мере, три силовые токопроводящие шины, согласно изобретению, каждая питающая шина выполнена из цельного куска материала в форме изогнутого профиля, имеющего боковые стороны, при этом боковые противоположные стороны питающих шин снабжены крепежными элементами, с помощью которых платы соединяются с питающими шинами, одна плата расположена с одной боковой стороны питающих шин, а другая плата - с противоположной их стороны, при этом указанные питающие шины выполнены в виде силовых крепежных элементов, объединяющих элементы сборки в единый блок.

Поставленная задача достигается также тем, что питающие шины могут быть расположены эквидистантно на минимально допустимом расстоянии одна от другой.

Поставленная задача достигается также тем, что крепежные элементы питающих шин могут быть выполнены в виде выступов, расположенных в отверстиях печатных плат и жестко соединенных с платами.

Поставленная задача достигается также тем, что на одной плате могут быть смонтированы полупроводниковые элементы, а на другой -конденсаторы, при этом конденсаторы расположены в пространстве между поверхностями монтажных оснований печатных плат, а полупроводниковые элементы размещены на внешней поверхности собранного блока с расположением теплоотводящих поверхностей полупроводниковых элементов со стороны, противоположной поверхности монтажного основания платы, на которой они смонтированы.

Поставленная задача достигается также тем, что он может быть выполнен с возможностью введения его в корпус в направлении, параллельном поверхностям монтажных оснований печатных плат с последующим прижимом теплоотводящих поверхностей полупроводниковых элементов к теплопроводным поверхностям корпуса при помощи пружинных элементов после введения блока в корпус.

Поставленная задача достигается также тем, что пружинный элемент может быть выполнен в виде пружины изгиба, прижимаемой к полупроводниковому элементу при помощи расклинивающего элемента, вводимого в корпус в направлении, параллельном поверхности монтажного основания печатной платы.

Поставленная задача достигается также тем, что сечение поперечного профиля шин может быть выполнено прямоугольным.

Изобретение поясняется при помощи чертежей.

На фиг. 1 показан блок в сборе;

На фиг. 2 показан блок, установленный в корпусе;

На фиг. 3 показан фрагмент собранного блока с фазными шинами;

На фиг. 4 и 5 - то же, без одной печатной платы;

На фиг. 6 вид на блок без обеих печатных плат;

На фиг. 7 - вид на собранный блок сбоку;

На фиг. 8 - то же, вид со стороны платы 1;

На фиг. 9 показана питающая шина.

Описываемый блок электрической аппаратуры содержит печатную плату 1 со смонтированными на ней конденсаторами 2, плату 3 со смонтированными на ней полупроводниковыми элементами 4. Токопроводящие питающие шины 5 и 6, а также, по меньшей мере, две фазные шины 7. При этом каждая шина 5 и 6 выполнена из цельного куска материала в форме изогнутого профиля, имеющего боковые стороны 8 (ребра). Поперечное сечение профиля шин 5 и 6 может быть выполнено прямоугольным, то есть шины по существу могут быть выполнены в виде изогнутых пластин. На обеих боковых сторонах 8 питающих шин 5 и 6 выполнены крепежные элементы 9, с помощью которых платы 1 и 3 соединяются с шинами 5 и 6. Одна плата 1 расположена с одной боковой стороны шин 5 и 6, а плата 3 - c другой их стороны. Таким образом, расположенные между платами 1 и 2 питающие шины 5 и 6 выполнены в виде силовых крепежных элементов, объединяющих элементы сборки в единый блок. Крепежные элементы 9 шин 5 и 6 выполнены, например, в виде выступов, расположенных в отверстиях печатных плат 1 и 2 и жестко соединенных с ними, например, при помощи пайки. Фазные шины 7 связаны только с одной платой, в описываемой конструкции - с платой 3 с полупроводниковыми элементами 4. По крайней мере, питающие шины 5 и 6 расположены эквидистантно на минимально допустимом расстоянии одна от другой с целью минимизации электрических потерь от паразитных индуктивных выбросов.

Конденсаторы 2 расположены в пространстве между поверхностями монтажных оснований печатных плат 1 и 3, а полупроводниковые элементы 4 размещены на внешней поверхности собранного блока с расположением теплоотводящих поверхностей 10 полупроводниковых элементов 3 со стороны, противоположной поверхности монтажного основания платы 3, на которой они смонтированы. То есть в собранном блоке поверхности 10 расположены на внешней поверхности блока для осуществления прижима указанных поверхностей 10 к теплопроводным поверхностями корпуса 11 после введения в него собранного блока электрической аппаратуры. Прижатие поверхностей 10 осуществляют пружинными элементами 12, которые могут быть выполнены в виде пружин изгиба, при помощи расклинивающих элементов 13.

Описываемый блок изготавливают следующим образом. Осуществляют электрический монтаж платы 1 с конденсаторами 2 и платы 3 - c полупроводниковыми элементами 4. Между параллельно расположенными платами 1 и 3 размещают питающий шинопровод, состоящий из питающих шин 5 и 6, а также фазные шины 7. При этом шины 5 и 6 располагают эквидистантно или параллельно на минимально допустимом расстоянии друг от друга. Выступы крепежных элементов 9 шин 5 и 6, расположенные на одной боковой стороне 8 каждой из шин 5 и 6, вводят в отверстия платы 1, а выступы крепежных элементов 9 противоположной стороны 8 вводят в отверстия платы 3. Указанные выступы шин 5 и 6 жестко соединяют с платами 1 и 3, например, путем пайки. Таким образом, образуют единый объемный блок с платами 1 и 3, соединенными между собой при помощи питающих шин 5 и 6, размещенных в объеме между платами 1 и 3 и выполняющих в данном случае функции силовых крепежный элементов. Фазные шины 7 размещают также внутри объема между платами 1 и 3, но соединяют с одной платой 3, на которой смонтированы полупроводниковые элементы 4. Конденсаторы 2 платы 1 размещают в объеме между платами 1 и 3, занимая, по существу, весь свободный объем. Полупроводниковые элементы 4 располагают с внешней стороны собранного блока, ориентируя их теплоотводящие поверхности 10 снаружи блока.

Собранный блок вводят в корпус 11 в направлении, параллельном, поверхностям монтажных поверхностей плат 1 и 3 таким образом, чтобы теплоотводящие поверхности 10 с нанесенным на них слоем термопасты отстояли от теплопроводных поверхностей корпуса 11 на гарантированном расстоянии. При этом введение блока в корпус 11 осуществляют вместе с установленными на плату 3 пружинными элементами 12, находящимися в процессе ввода в расслабленном состоянии. После размещения блока в корпусе 11 вводят расклинивающие элементы 13 в том же направлении, что и блок. Причем вводят их таким образом, чтобы создать усилие, прижимающее полупроводниковые элементы 4 к теплопроводящим поверхностями корпуса 11, при помощи пружинных элементов 12. При такой сборке обеспечивается сохранность теплоотводящих поверхностей при гарантированной максимально возможной силе прижима силовых электронных элементов. То есть, при максимально возможном заполнении объема электронными элементами обеспечивают гарантированный обвод тепла от деталей блока. Причем развитая поверхность шин также позволяет снизить их теплонапряженность, а отказ от использования крепежных элементов для сборки электрических плат в единый блок позволяет изготавливать его корпус без технологических и крепежных сквозных отверстий, что позволяет использовать освободившийся внутренний объем для заполнения электронными элементами. Кроме того, отсутствие отверстий для крепежа позволяет использовать экструзию для изготовления корпуса, что позволяет выполнять его форму в виде трубчатого элемента с возможностью сборки конструкции с торцов корпуса, а также повысить герметичность корпуса при заполнении его теплопроводящей жидкостью или при выполнении специальных требований к защитным качествам сборки.

Таким образом, использование описанной конструкции позволяет повысить удельные габаритные параметры блока без ухудшения надежности его работы, например, за счет обеспечения гарантированного теплоотвода от деталей блока.