CN209267447U - 电控组件及空调器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种电控组件及空调器，该电控组件包括：电路板，电路板上设置有参考地；PFC电路，设置于电路板上；散热器，设置于电路板上，散热器靠近PFC电路设置，以为PFC电路进行散热；隔离耦合电路，设置于电路板上，隔离耦合电路靠近PFC电路设置，隔离耦合电路的一端与散热器电连接，隔离耦合电路的另一端与所述参考地电连接；隔离耦合电路，用于将散热器产生的EMC干扰信号耦合至电路板的参考地。本实用新型解决了电控组件EMC干扰严重的问题。

Description

电控组件及空调器

技术领域

本实用新型涉及电控技术领域，特别涉及一种电控组件及空调器。

背景技术

在空调器、冰箱等安装有变频器的电器设备中，一般设置有PFC，IPM等电路，而这些电路元件在工作过程中会产生热量，若不及时对其进行散热，很有可能会影响电器中其他电路元件，例如主控制器的工作性能。为此，需要对PFC，IPM等发热元件进行降温，保证其可靠性及使用寿命。

通常，会在整流桥、PFC，以及IPM等发热元件的附近设置散热器来进行散热，由于安规要求，金属散热器需要悬空不接地(对地高阻)，而整流桥、PFC，以及IPM中的功率元件可能会通过金属散热器产生电磁辐射，影响电器设备正常工作。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种电控组件及空调器，旨在解决电控组件EMC干扰严重的问题。

为实现上述目的，本实用新型提出一种电控组件，所述电控组件包括：

电路板，所述电路板上设置有参考地；

PFC电路，设置于所述电路板上；

散热器，设置于所述电路板上，所述散热器靠近所述PFC电路设置，以为所述PFC电路进行散热；

隔离耦合电路，设置于所述电路板上，所述隔离耦合电路靠近所述PFC电路设置，所述隔离耦合电路的一端与所述散热器电连接，所述隔离耦合电路的另一端与所述参考地电连接；所述隔离耦合电路，用于将所述散热器产生的EMC干扰信号耦合至所述电路板的参考地。

可选地，所述隔离耦合电路包括第一电容，所述第一电容的一端与所述散热器电连接，所述第一电容的另一端与所述电路板的参考地连接。

可选地，所述隔离耦合电路还包括第一电阻，所述第一电阻串联设置于所述第一电容与所述参考地之间；

或者，所述第一电阻串联设置于所述散热器与所述第一电容之间。

可选地，所述第一电容的容量取值范围为150pF～10nF。

可选地，所述电控组件还包括IPM模块，所述IPM模块靠近所述散热器设置；所述IPM模块的电源输入端与所述PFC电路的输出端连接。

可选地，所述电控组件还包括整流电路，所述整流电路靠近所述散热器设置，所述整流电路的输入端接入交流电源，所述整流电路的输出端与所述PFC电路的输入端连接。

可选地，所述PFC电路包括第一开关管、第一电感、第二电容及第一二极管，所述第一电感的一端与所述整流电路的输入端连接，所述第一电感的另一端与所述第一二极管的阳极及所述第一开关管的一端互连；所述第一二极管的阴极为所述PFC电路的输出端，并与所述第二电容的一端连接；所述第二电容的另一端与所述第一开关管的另一端均接地；所述第一开关管的受控端用于接入开关控制信号。

可选地，所述电控组件还包括吸收缓冲电路，所述吸收缓冲电路与所述第一二极管并联设置，以抑制所述第一二极管产生的EMC干扰信号；

和/或，所述吸收缓冲电路与所述第一开关管并联设置，以抑制所述第一开关管产生的EMC干扰信号。

可选地，所述电控组件还包括关断加速电路，所述关断加速电路与所述第一开关管的受控端连接；

所述关断加速电路，用于在所述第一开关管关断时，减小所述第一开关管的关断时间，以提高所述第一开关管的关断速度。

本实用新型还提出一种空调器，包括如上所述的电控组件；所述电控组件包括：电路板，所述电路板上设置有参考地；PFC电路，设置于所述电路板上；散热器，设置于所述电路板上，所述散热器靠近所述PFC电路设置，以为所述PFC电路进行散热；隔离耦合电路，设置于所述电路板上，所述隔离耦合电路靠近所述PFC电路设置，所述隔离耦合电路的一端与所述散热器电连接，所述隔离耦合电路的另一端与所述参考地电连接；所述隔离耦合电路，用于将所述散热器产生的EMC干扰信号耦合至所述电路板的参考地。

本实施例通过设置隔离耦合电路，隔离耦合电路的一端与散热器电连接，隔离耦合电路的另一端可以与设置在电路板上的PFC电路的参考地连接。这样EMC干扰信号通过PFC电路与散热器之间的分布电容、散热器、隔离耦合电路回到参考地，也即回到EMC干扰信号的产生源，从而能够避免EMC干扰信号流通过散热器辐射出去。同时EMC干扰信号在分布电容、散热器、隔离耦合电路及参考地构成的回路流动中以发热的形式被逐渐消耗，从而解决了电控组件EMC干扰严重的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型电控组件一实施例的功能模块示意图；

图2为本实用新型电控组件一实施例的电路结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	电路板	70	关断加速电路
10	PFC电路	C1～C4	第一电容～第四电容
				20	散热器	R2～R6	第二电阻～第六电阻
30	隔离耦合电路	Q1	第一开关管
				40	整流桥	D1	第一二极管
50	IPM模块	D2	第二二极管
				60	吸收缓冲电路	L1	第一电感

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种电控组件，适用于变频器中，例如变频式空调、变频式洗衣机、变频式冰箱等电器设备中，尤其适用于移动式空调、窗式空调、除湿机加湿机等一体式空调器中。以下为方便理解，在举例时，均以应用于空调为例进行说明。

参照图1，在本实用新型一实施例中，该电控组件包括：

电路板100，所述电路板100上设置有参考地GND；

PFC电路10，设置于所述电路板100上；

散热器20，设置于所述电路板100上，所述散热器20靠近所述PFC电路10设置，以为所述PFC电路10进行散热；

隔离耦合电路30，设置于所述电路板100上，所述隔离耦合电路30靠近所述PFC电路10设置，所述隔离耦合电路30的一端与所述散热器20电连接，所述隔离耦合电路30的另一端与所述参考地GND电连接；所述隔离耦合电路30，用于将所述散热器20产生的EMC干扰信号耦合至所述电路板100的参考地GND。

本实施例中，电路板100上还设置有用于接入交流电源的电源输入接口(AC-L、AC-N)，以及用于与外部装置，例如空调室内机进行通讯的通讯接口(图未示出)。电路板100上还设置有进行数据处理的主控制器(图未示出)，主控制器中集成有时序控制器、存储器、数据处理器，以及存储在所述存储器上并可在所述数据处理器上运行的软件程序和/或模块，主控制器通过运行或执行存储在存储器内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，并通过通讯接口CN1与室内机的控制单元进行通讯，以将控制单元输出的控制信号转换为相应的逻辑电平信号后输出至PFC电路10，以驱动PFC电路10工作。该主控制器可以是单片机、DSP等微处理器。电路板100上一般还设置有整流电路，整流电路可以是整流桥40堆，或者采用四个独立的二极管组成的整流电路来实现。整流电路将接入的交流电源转换为直流电后输出至PFC电路10，以进行功率因素调整。

PFC电路10可以采用无源PFC电路10来实现或者采用有源PFC电路10，PFC电路10可以是升压型PFC电路10，或者降压型PFC电路10，或者升降压型PFC电路10。PFC电路10的受控端与主控制器的控制端Ctrl连接，PFC电路10基于主控制器的控制，并将接入的直流电进行功率因素调整，例如将直流电电压升高并稳定在380V，以使输入电流跟随输入电压，保证直流电源的功率因素在0.9以上。调整后的直流电传输至直流母线电容，经直流母线电容滤波后输出至后级电路，例如IPM模块50。调整后的直流电还可以通过开关电源电路，产生各种数值的驱动电压，例如产生5V、15V等电压，以为电路板100上的主控制器等其他元器件供电。

在实际应用时，可以在电路板100上进行一定面积的铺铜设置，以形成参考地GND，该参考地GND可以为PFC电路10、整流桥40、IPM模块50的公共参考地GND，也可以是各模块的独立参考地GND，具体可以根据电路需求进行设置。

需要说明的是，整流桥40、IPM模块50、PFC电路10，尤其是压缩机IPM模块50在工作时一般发热均较为严重，电路中的功率器件产生的热量较高，若不及时散热，可能会通过电路板100向主控制器传导，使得与主控制器几乎达到相同的温度。而主控制器的理想工作温度大多是低于功率器件的，因此功率器件的工作温度可能导致主控制器的工作温度过高而发生故障，使得主控制器容易输出错误的控制信号。因此，通常会在电路板100上设置金属材质，例如铝材、铜材的散热器20，散热器20通过螺钉、螺栓、铆接、焊接、卡接和插接方式中一种或多种组合设置在电控板上，整流桥40、IPM模块50、PFC电路10中的功率器件可以依次排例后紧贴散热器20设置，散热器则可以设置于电路板100的一侧，实现良好的通风，以提高功率元件的散热效率。而散热器20由于安规要求，散热器20需要悬空不接地(对地高阻)，PFC电路10、IPM模块50中的功率管与金属散热器20之间大多均存在分布电容，PFC电路10、IPM模块50中的功率管在工作的工程中，会快速的关断/导通，从而容易产生高dV/dt、di/dt，引起电控板的EMC干扰信号。这些开关信号及谐波等共模干扰信号容易通过分布电容耦合到金属散热器20上，再通过金属散热器20并向周围空间辐射扩散，影响了整机的EMC性能。当然在其他实施例中，隔离耦合电路30也可以靠近IPM模块50的参考地GND设置，以将耦合至散热器20上的EMC干扰信号耦合至参考地GND上，从而在隔离耦合电路30、散热器20、PFC电路10及参考地GND之间形成一条低阻抗回路。

为了解决上述问题，本实施例通过设置隔离耦合电路30，隔离耦合电路30的一端与散热器20电连接，隔离耦合电路30的另一端可以与设置在电路板100上的PFC电路10的参考地GND连接。这样EMC干扰信号通过PFC电路10与散热器20之间的分布电容、散热器20、隔离耦合电路30回到参考地GND，也即回到EMC干扰信号的产生源，从而能够避免EMC干扰信号流通过散热器20辐射出去。同时EMC干扰信号在分布电容、散热器20、隔离耦合电路30及参考地GND构成的回路流动中以发热的形式被逐渐消耗，从而解决了电控组件EMC干扰严重的问题。

参照图1和图2，在一实施例中，所述隔离耦合电路30包括第一电容C1，所述第一电容C1的一端与所述散热器20电连接，所述第一电容C1的另一端与所述电路板100的参考地GND连接。

本实施例中，第一电容C1可以是规格参数与EMC干扰频率相对应的电容，从而使EMC干扰信号更容易通过第一电容C1。可选的，所述第一电容C1的规格参数与电控板的EMC干扰频率相对应，也即第一电容C1的谐振点频率与电控板的EMC干扰频率相近或者相等。其中，第一电容C1的容量决定其谐振点频率，具体可以根据EMC干扰频率来进行设置，例如可以设置为150pF～10nF等规格的电容。在实际应用中，可以将第一电容C1靠近PFC电路的参考地GND设置，以减小有源PFC和IPM模块等开关电路通过金属散热器20耦合路径对周围空间产生辐射干扰，改善整机EMC性能，降低EMC整改零件成本。

上述实施例中，所述隔离耦合电路30还包括第一电阻(图未示出)，所述第一电阻串联设置于所述第一电容C1与所述参考地GND之间；

或者，所述第一电阻串联设置于所述散热器20与所述第一电容C1之间。

本实施例中，通过第一电阻R1，可以将流经第一电阻R1的EMC干扰信号以发热的形式被逐渐消耗，从而加快电磁干扰的吸收，避免电控板EMC干扰超标。第一电阻R1可以与第一电容C1组成滤波电路，通过将第一电容C1和第一电阻R1串联，可以减小谐振信号阻抗，有利于提高抑制EMC干扰频率谐振的信号的效率。

参照图1和图2，在一实施例中，所述电控组件还包括IPM模块50，所述IPM模块50靠近所述散热器20设置；所述IPM模块50的电源输入端与所述PFC电路10的输出端DC-out连接。

本实施例中，该IPM模块50可以为压缩机IPM模块50，也可以是风机IPM模块50，IPM模块50集成了驱动电路及多个功率开关管，多个功率开关管组成驱动逆变电路，例如可以由六个功率开关管组成三相逆变桥电路，或者由四个功率开关管组成两相逆变器桥电路，以将接入的直流电源转换为交流电源后输出至电机，以驱动电机工作。其中，各功率开关管可以采用MOS管或者IGBT来实现。IPM模块50可用于驱动压缩机电机或者风机电机，当然在其他实施例中，IPM模块50还可以用于驱动其他电机的变频器和各种逆变电源，并应用于变频调速，冶金机械，电力牵引，伺服驱动，及空调等变频家电等领域中。

上述实施例中，隔离耦合电路30也可以设置于散热器20与IPM模块50参考地GND之间，以将IPM模块50中功率开关管产生的EMC干扰信号耦合至参考地GND。可以理解的是，隔离耦合电路30可以设置为一个，也可以设置为多个，具体可以根据电路需求进行设置，此处不做限制。

参照图2，在一实施例中，所述PFC电路10包括第一开关管Q1、第一电感L1、第二电容C2及第一二极管D1，所述第一电感L1的一端与所述整流电路的输入端连接，所述第一电感L1的另一端与所述第一二极管D1的阳极及所述第一开关管Q1的一端互连；所述第一二极管D1的阴极为所述PFC电路10的输出端DC-out，并与所述第二电容C2的一端连接；所述第二电容C2的另一端与所述第一开关管Q1的另一端均接地；所述第一开关管Q1的受控端用于接入开关控制信号。

本实施例中，第一开关管Q1为PFC控制开关，PFC控制开关可以采用MOS管、IGBT等开关管来实现，本实施例优选采用IGBT来实现，第一开关管Q1、第一电感L1、第二电容C2及第一二极管D1构成boost升压型PFC电路10，以对接入直流电进行功率因素校正。

在第一开关管Q1采用IGBT来实现时，在IGBT的集电极和栅极之间还并联设置有快速恢复续流二极管FRD。在第一开关管Q1采用MOS管来实现时，MOS管的源极和漏极之间还并联设置有肖特基势垒二极管。

在设计PCB板时，可以将第一电容C1靠近PFC电路10的参考地GND设置，也即靠近IGBT的发射极设置，以缩小金属散热器20耦合产生的电磁干扰的吸收路径。

参照图2，在一些实施例中，PFC电路10还包括第二电阻R2及第三电阻R3，第二电阻R2串联设置于主控制器与第一开关管Q1的受控端之间，第三电阻R3的一端与第二电阻R2及第一开关管Q1的受控端互连，第三电阻R3的另一端与所述参考地电GND连接。第二电阻R2和第三电阻R3组成串联分压电路，以将接入的控制信号输出至第一开关管Q1的受控端，从而控制第一开关管Q1导通/关断。

进一步地，PFC电路10还包括稳压二极管ZD1，稳压二极管ZD1并联设置于用于第一开关管Q1的受控端与参考地GND之间，用于避免输出至第一开关管Q1的电压过大而损坏第一开关管Q1。

参照图2，在一实施例中，所述电控组件还包括吸收缓冲电路60B，所述吸收缓冲电路60B与所述第一二极管D1并联设置，以抑制所述第一二极管D1产生的EMC干扰信号；

和/或，所述吸收缓冲电路60A与所述第一开关管Q1并联设置，以抑制所述第一开关管Q1产生的EMC干扰信号。

本实施例中，通过设置吸收缓冲电路(60A、60B)，以在第一开关管Q1关断时，由于下第一开关管Q1的漏源极间存在漏源寄生电容，使得漏源两端的电压升高而产生尖峰脉冲，并在该尖峰脉冲的电压值超过第一开关管Q1的导通阈值时，对所述第一开关管Q1上的电压进行释放，以避免电压尖峰可能引起第一开关管Q1误开通或者击穿栅氧层造成损坏的问题。

上述实施例中，吸收缓冲电路(60A、60B)包括第三电容C3、第四电容C4、第四电阻R4及第五电阻R5，第三电容C3和第四电阻R4组成对第一开关管Q1产生的尖峰脉冲进行吸收的吸收缓冲电路60A，第四电容C4和第五电阻R5组成对第一二极管D1产生的尖峰脉冲进行吸收的吸收缓冲电路60B。

参照图2，在一实施例中，所述电控组件还包括关断加速电路70，所述关断加速电路70与所述第一开关管Q1的受控端连接；

所述关断加速电路70，用于在所述第一开关管Q1关断时，减小所述第一开关管Q1的关断时间，以提高所述第一开关管Q1的关断速度。

本实施例中，关断加速电路70可以采用第六电阻R6及第二二极管D2来实现，在主控制器输出的控制信号为高电平时，第二二极管D2反向截止，在主控制器输出低电平的控制信号，第二二极管D2正向导通，此时第六电阻R6与第一开关管Q1受控端的第三电阻R3并联设置，从而可以减小第一开关管Q1受控端的阻值，以在第一开关管Q1导通时不工作，在第一开关管Q1关断时，进行反向放电，从而给第一开关管Q1提供负向电压，加快第一开关管Q1的关断速度。

本实用新型还提出一种空调器包括如上所述的电控组件。该电控组件的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在本实用新型空调器中使用了上述电控组件，因此，本实用新型空调器的实施例包括上述电控组件全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

本实施例中，空调器可以包括室内机和室外机，该电控组件可以安装于空调器的室外机内，在室外机的机壳内设置有用于安装该电控组件的安装部，电控组件可以通过螺钉、螺栓、铆接、焊接、卡接和插接方式中一种或多种组合设置在室外机的安装部内。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电控组件，其特征在于，所述电控组件包括：

电路板，所述电路板上设置有参考地；

PFC电路，设置于所述电路板上；

散热器，设置于所述电路板上，所述散热器靠近所述PFC电路设置，以为所述PFC电路进行散热；

隔离耦合电路，设置于所述电路板上，所述隔离耦合电路靠近所述PFC电路设置，所述隔离耦合电路的一端与所述散热器电连接，所述隔离耦合电路的另一端与所述参考地电连接；所述隔离耦合电路，用于将所述散热器产生的EMC干扰信号耦合至所述电路板的参考地。

2.如权利要求1所述的电控组件，其特征在于，所述隔离耦合电路包括第一电容，所述第一电容的一端与所述散热器电连接，所述第一电容的另一端与所述电路板的参考地连接。

3.如权利要求2所述的电控组件，其特征在于，所述隔离耦合电路还包括第一电阻，所述第一电阻串联设置于所述第一电容与所述参考地之间；

或者，所述第一电阻串联设置于所述散热器与所述第一电容之间。

4.如权利要求2所述的电控组件，其特征在于，所述第一电容的容量取值范围为150pF～10nF。

5.如权利要求1所述的电控组件，其特征在于，所述电控组件还包括IPM模块，所述IPM模块靠近所述散热器设置；所述IPM模块的电源输入端与所述PFC电路的输出端连接。

6.如权利要求1所述的电控组件，其特征在于，所述电控组件还包括整流电路，所述整流电路靠近所述散热器设置，所述整流电路的输入端接入交流电源，所述整流电路的输出端与所述PFC电路的输入端连接。

7.如权利要求6所述的电控组件，其特征在于，所述PFC电路包括第一开关管、第一电感、第二电容及第一二极管，所述第一电感的一端与所述整流电路的输入端连接，所述第一电感的另一端与所述第一二极管的阳极及所述第一开关管的一端互连；所述第一二极管的阴极为所述PFC电路的输出端，并与所述第二电容的一端连接；所述第二电容的另一端与所述第一开关管的另一端均接地；所述第一开关管的受控端用于接入开关控制信号。

8.如权利要求7所述的电控组件，其特征在于，所述电控组件还包括吸收缓冲电路，所述吸收缓冲电路与所述第一二极管并联设置，以抑制所述第一二极管产生的EMC干扰信号；

和/或，所述吸收缓冲电路与所述第一开关管并联设置，以抑制所述第一开关管产生的EMC干扰信号。

9.如权利要求7所述的电控组件，其特征在于，所述电控组件还包括关断加速电路，所述关断加速电路与所述第一开关管的受控端连接；

所述关断加速电路，用于在所述第一开关管关断时，减小所述第一开关管的关断时间，以提高所述第一开关管的关断速度。

10.一种空调器，其特征在于，包括如权利要求1至9任意一项所述的电控组件。