[发明专利]电源装置

说明书

本发明提供一种电源装置，其包括主板、功率单元、控制单元、焊盘与引脚。控制单元与功率单元堆叠设置于主板上毗邻负载的位置；焊盘分布于功率单元的侧面和控制单元的侧面；引脚与焊盘电性连接且电性连接主板、控制单元和功率单元；控制单元用于控制功率单元，使功率单元供电给毗邻的负载。

技术领域

本发明是有关于一种电源装置，且特别是有关于一种电源装置的内部结构。

背景技术

随着人类对智能生活要求的提升，社会对数据处理的需求日益旺盛。全球在数据处理上的能耗，平均每年达到数千亿甚至数万亿度；而一个大型数据中心的占地面积可以达到数万平方米。因此，高效率和高功率密度，是这一产业健康发展的关键指标。

数据中心的关键单元是服务器，其主板通常由CPU、Chipsets、内存等等数据处理芯片和它们的供电电源及必要外围元件组成。随着单位体积服务器处理能力的提升，意味着这些处理芯片的数量、集成度也在提升，导致空间占用和功耗的提升。因此，为这些芯片供电的电源(因为与数据处理芯片同在一块主板上，又称主板电源)，就被期望有更高的效率，更高的功率密度和更小的体积，来支持整个服务器乃至整个数据中心的节能和占地面积缩小。

在服务器的中，主板(Main Board PCB)用于进行能量和信号传递。主板上放置有数据处理芯片及其供电电源。服务器的外壳高度，通常为一个标准的数值，它可以用工业标准U来定义，如1U、1.5U、2U等(1U＝1.75inch＝44.45mm)。以1U即高度约40mm(因为有装配工差等需要，1U实际尺寸不尽相同)服务器为例，主板通常为6～50层的PCB板，其造价相当昂贵。在一定服务器外壳高度的限制下，保证效率期望的同时，减小主板电源所占用主板的面积也即主板电源水平面积，不仅能减小体积，增加功率密度，而且能降低成本。本文中，称电源单位水平面积的功率为“功率压强”。

当用同一技术能力设计功率为Po的电源时，通常电源的体积V越大，其效率越容易做到较高，也即电源效率与其体积V成正比关系。而体积V等于高度H乘以水平面积S。功率压强Pp则为Po/S。限定效率为固定目标，即效率保持不变。即可得到功率压强Pp与高度H的关系：即H越大，Pp就可以越大。也即，要提高Pp，应当在高度H的利用上，思考解决方案。当然，如果是为了追求效率，根据前面的逻辑也应当充分利用高度。因此，如何利用高度是兼顾功率压强Pp和效率的关键所在。

主板电源的厚度或者说高度较好的可以做到7mm甚至更薄，因此，在一定的服务器高度的限制下，如1U高度，其上方仍可以有大于20mm的空间。而其效率可以高至90％甚至以上，由于其功耗仅仅是数据处理芯片的几分之一(如0.1倍)，事实上，有机会无需散热单元即可自行处理热问题。这样主板电源上的空间就没有充分的利用起来。

通常主板电源具体的做法一般包含两种。其一是以PCB为载体，采用分立元件组装而成。通过业界多年的努力，这种类型的主板电源实现了不错的效率和功率密度。但由于分立元件组装，需要必要的间隙、安规距离，影响了水平面积的进一步缩小，且高度不规则，也影响热的后续处理。

而主板电源的另一种做法为采用一定的封装技术，将电源各元件集成为一个很规则的元件。由于封装技术的使用，使得其功率密度显着提高，效率也不逊色，且规则的外形，有利于后续热的处理，是不错的解决方案。只是这种做法采用的封装技术，主要追求通过主板电源高度的降低来实现其体积的缩小及功率密度的提高，而一味的降低高度将限制其在占地面积上的进一步缩小。因此，该解决方案仅是追求功率密度的较好方案之一，但在追求数据中心主板电源的功率压强方面仍有较大欠缺。

发明内容

本发明即针对现有技术的不足之处，提出了新的解决方案，使得功率压强和效率得到最大兼顾，适合对水平面积有较大限制的应用场合，例如数据中心等数据处理场合对电源的需求。