CN102843853A - 用于压缩机外壳的印刷电路板 - Google Patents

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Abstract

这个印刷电路板(12)包括：第一部分(20)，具有第一电子元件(22)，该第一电子元件的接地电极位于第一电压源(14)上；第二部分(24)，具有第二电子元件(26)，该第二电子元件的接地电极位于第二电压源(16)上；第三部分(28)，其插入在第一部分(20)和第二部分(24)之间；开关模式供电电路(32)，其连接第一部分(20)和第二部分(24)；所述第二部分(24)还包括电子元件(30)，其由所述第一电压源(14)供电，特征在于，还包括检测装置(34)，用于检测在该元件(30)的电力消耗中的下降，以及开关装置，用于在检测到所述元件(30)的电耗的预定下降时开关该开关模式供电电路(32)。

Description

用于压缩机外壳的印刷电路板
技术领域
本发明涉及一种印刷电路板，具体用于压缩机外壳。
本发明更具体的涉及电驱动压缩机领域，具体用于机动车的空调系统。
背景技术
该压缩机借助于结合到设置在压缩机外壳上的印刷电路板上的微处理器来控制。
该印刷电路板通常包括三部分：
-第一部分，具有第一电子元件，该第一电子元件的接地电极位于第一电压源上；
-第二部分，具有第二电子元件，该第二电子元件的接地电极位于第二电压源上；以及
-第三部分，其插入第一和第二部分之间并形成势垒。
在该板上，微处理器结合到第二部分，同时通过第一电压源经连接到第一部分和第二部分的开关模式供电电路(switched-mode power supply circuit)供电。
为了节省电力，当压缩机停止时，有必要开关(switch)该开关模式供电电路。
微处理器通过隔离元件通过势垒将信号发送，给出用于开关该开关模式供电电路的指令。通常，所采用的隔离元件是光耦(optocoupler)。
然而，光耦的使用有许多缺点。
具体的，在机动车用途中采用光耦是不容易的，因为该元件的可靠性问题，其达不到机动车部门的要求。而且，元件的增加伴随着额外的体积和重量。
此外，光耦比较贵而且使用寿命有限。
发明内容
本发明的目的就是改善这种情况。
因此本发明的目的是避免采用隔离元件。
本发明首先涉及一印刷电路板，其包括：
-第一部分，具有第一电子元件，该第一电子元件的接地电极位于第一电压源上；
-第二部分，具有第二电子元件，该第二电子元件的接地电极位于第二电压源上；
-第三部分，其插入在第一和第二部分之间并形成势垒。
-开关模式供电电路，其连接第一部分和第二部分；
所述第二部分还包括至少一个电子元件，其由所述第一电压源经该开关模式供电电路供电。
其特征在于，印刷电路板还包括检测装置，用于检测该元件的电耗下降，以及开关装置，用于在检测到所述元件的电耗的预定下降时开关该开关模式供电电路。
例如，第一电压源输送比第二电压低的电压。在具体的实施例中，该第一电压源为低压且第二电压源为高压。特别地，在本申请的上下文中，低压表示低于60V的电压且高压表示高于60V的电压。
因此，本发明能够通过检测电耗下降，从第二部分到第一部分传送指令以开关该开关模式供电电路，而不必经过隔离元件。
有利的是，该开关模式供电电路包括一变压器，其具有初级和至少一个次级，该初级连接到第一部分且次级连接到第二部分。
该变压器包括一个电隔离元件，位于其输入(该变压器的初级)和其输出或多个输出(该变压器的次级)之间。
优选地，该检测装置能够检测变压器的初级中低于预定电流阈值的电流下降，该阈值作为所述元件电耗的预定下降的函数。
特别地，该电流阈值是低压供电的元件休息时的消耗的函数。
优选地，该检测装置包括一比较器。该比较器将初级中的电流与电流阈值相比较。该比较尤其使用初级中的该电流的镜像电压。
有利的是，该电子元件是微处理器，用于控制经由在第二元件中的至少一个元件设对备的供电。
根据优选实施例，该设备为压缩机的电动机。
有利的是，预定下降对应于该元件的空转(idle)。
优选地，该板包括装置，用于在该板导通时禁止该开关装置。
本发明还涉及印刷电路板的控制方法，所述电路板包括：
-第一部分，具有第一电子元件，该第一电子元件的接地电极位于第一电压源上；
-第二部分，具有第二电子元件，该第二电子元件的接地电极位于第二电压源上；
-第三部分，其插入在第一和第二部分之间并形成势垒。
-开关模式供电电路，其连接第一部分和第二部分；
所述第二部分还包括至少一个电子元件，其由所述第一电压源经该开关模式供电电路供电。
所述方法包括步骤：
-检测该元件的电耗下降；以及
-在检测到所述元件的电耗的预定下降时开关该电源。
有利的是，预定下降对应于该元件的空转并且该方法在开关步骤之前，还包括：
-通过该元件接收指令以开关该电源；
以及
-该元件空转。
本发明还涉及一种包括根据本发明的印刷电路板的压缩机外壳。
附图说明
通过参考附图阅读以下作为指示给出的说明书将会更清楚的呈现本发明的其他的特征、细节和优点：
-图1是描述用于机动车的压缩机结构的图；
图2是描述根据本发明一个实施例的图1的压缩机的印刷电路板的具体结构的图；
图3是描述根据本发明一个实施例的该板的开关模式供电电路的示例的结构的图；
图4是开关模式供电电路的运行的图形；
图5是根据本发明一个实施例的，描述该板的检测装置的示例的结构的图；
图6是描述根据本发明的控制方法运行的流程图；以及
图7是描述根据本发明的该方法的应用示例的图形。
具体实施方式
图1描述了用于机动车的空调设备的压缩机2，其中可以采用本发明。
该压缩机2包括第一外壳4和第二外壳6。
该第一外壳4包括具有电驱动的压缩机构8。
该第一外壳4还包括用于驱动该压缩机构8的电动机10。
该第二外壳6，通常由铝制成，包括称为PCB的印刷电路板12，用于控制该压缩机构8。该PCB特别的形成一个逆变器，其控制电动机10并为其供电。
能够分别通过低压电源14和高压电源16在低压和高压为PCB12供电。
低电压表示低于60V的电压，通常等于12V，并且高电压表示高于60V的电压，通常等于305V。低压对应于车辆的保护网络上可得到的电压，同时高压源自也对负责驱动车辆运行的电动机供电的电源。
图2描述根据本发明的优选实施例的板12的具体结构。
板12包括三个不同部分。
板12的第一部分20支撑第一电子元件22，其能够由低压电源14在低压供电。
板12的第二部分24支撑第二电子元件26，其能够由高压电源16在高压供电。
第三部分28插入在第一部分20和第二部分24之间。它在这两部分20、24之间形成势垒。该第三部分28没有电轨道并优选具有4.5mm的最小宽度。
该第二部分24还包括微处理器30，其由电源14经开关模式供电电路32在低压供电。
在一个变形中，由一个或多个由电源14在低压供电的电子元件代替微处理器30。
微处理器30能够控制经由高压供电的第二元件26对压缩机2的电动机10的供电，例如，经由连接到压缩机2的电动机10的电源板。
设置开关模式供电电路32，以便于跨越板12的三个部分20、28、24。其被连接成作为低压电源14的输入并作为到微处理器30的输出。
第一部分20还包括装置34，用于检测微处理器30的电耗(electricalconsumption)下降，以在检测到微处理器30的电耗的预定下降时开关该开关模式供电电路32。
图3描述根据本发明的优选实施例的开关模式供电电路32的结构。
根据该优选实施例，该开关模式供电电路32是回扫(Flyback)转换器。该回扫转换器包括变压器40，该变压器包括耦合在一起的第一感应线圈42和第二感应线圈44。
该第一感应线圈42，具有值L1并具有等于N1的多个匝，形成了变压器40的初级。其连接到板12的第一部分20。
该第二感应线圈44，具有值L2并具有等于N2的多个匝，形成了变压器40的次级。其连接到板12的第二部分24。
电隔离元件46将初级42和次级44隔离。
初级42由低压电源14经开关48供电，该开关例如包括MOSFET晶体管。
次级44连接到二极管50，它本身连接到电容器52，电容器52并联连接到负载54，负载54特别地包括微处理器30。
结合图4的曲线60、62、64、66详细说明开关模式供电电路32的运行，图4分别描述了初级电流I42、次级电流I44、初级电压V42和负载电压V54作为时间的函数的演变。
开关模式供电电路32在开关周期T上根据等于α＝tON/T的占空比而运行，tON表示开关48导通的时期。
负载电压V54为常量并等于
Figure BSA00000761634100051
这里EDC是由低压电源14提供的电压，α是供电电路的占空比，N1是初级42的匝数且N2是次级44的匝数。
在on(导通)状态时，对于在0和tON之间的时间，开关48闭合。变压器40的初级42直接连接到电源14，以便于初级的电压V42等于由电源14产生的电压EDC。其结果是变压器40中磁通量增加。这时根据初级42的电流I42增加，这里t表示时间，EDC是由低压电源14提供的电压且L1是初级42的感应线圈的值。
在on状态的末端，I42达到其最大值
Figure BSA00000761634100053
这里tON表示开关48导通的时间，EDC是由低压电源14提供的电压且L1是初级42的感应线圈的值。
此外，根据关系
Figure BSA00000761634100061
Ip是连接到次级44的元件的功率P的函数，其中Fd是转换器的开关频率。因此，能够由功率P确定时间tON。
根据未示出的一个实施例，变压器包括两个次级。根据该实施例，通过连接到第一部分的地线的次级与连接到第二部分的地线并且为所述微处理器供电的次级进行耦合得到了功率P。
回到图3，在on状态，次级44的端子处的电压为负，从而将二极管50中断，使得次级电流I44为零。由电容器52为负载54提供所需的电能。
在on状态的末端，在tON时，开关48打开从而阻止初级电流I42继续流动。存储在变压器40中的能量的保持导致了变压器40的次级电流I44的出现，其初始值等于
Figure BSA00000761634100062
由关系
Figure BSA00000761634100063
给出电流I44。在t＝t2时I44消失。
在tON和t2之间，初级电压V42由关系
Figure BSA00000761634100064
给出。在t2和T之间为零。
因此，对于一个周期，开关模式供电电路以三种不同的模式运行：对应于时间在0与tON之间的第一模式M1、对应于时间在tON与t2之间的第二模式M2以及对应于时间在t2与T之间的第三模式M3。
图5详述了用于检测微处理器30的消耗下降的检测装置34的结构。该消耗下降导致了次级44的电力下降，涉及了初级42的最大电流IP的下降。
该检测装置34包括优选为具有滞后作用的比较器70。
比较器70包括误差放大器71，在逆变器输入72上接收代表最大初级电流IP的信号，以及在非逆变器输入74上接收代表预定电流阈值IS的信号。该阈值由具有两个串联电阻R1和R2的电路76所固定。选择该阈值IS以使得对应于微处理器30的电耗的预定下降。例如，电耗的预定下降对应微处理器30的空转。
检测装置34还包括装置78，用于在起始阶段禁止比较器70。这些禁止装置78优选地包括RC电路，用于提升误差放大器71的非逆变器输入74的电位，以使得在整个起始阶段一直在比较器70的输出80施加低状态。这样，没有在起始阶段开关该电源14的风险。
图6的流程图和图7的图形详述了用于控制电源的方法的运行。
在步骤90期间，压缩机2运行。
在步骤92，微处理器30例如从车辆的CAN总线接收指令以关闭压缩机2的电源。然后指示压缩机2停止并在步骤94期间进入空转模式。
这导致了微处理器30的电耗下降，这导致变压器的次级44的功率下降，并由此导致初级42的峰峰电流IP下降。
在步骤96，检测装置34将电流IP与阈值IS相比较。当电流IP的值低于IS时，在步骤98开关该低压电源14。
自然地，也可以设想其它实施例。
在实施例中已经说明了根据本发明的电路板，其中的开关模式电源为回扫转换器。然而，根据本发明的电路板也可以包括其它类型的开关模式电源。

Claims (11)

1.印刷电路板(12)，包括：
-第一部分(20)，具有第一电子元件(22)，该第一电子元件的接地电极位于第一电压源(14)上；
-第二部分(24)，具有第二电子元件(26)，该第二电子元件的接地电极位于第二电压源(16)上；
-第三部分(28)，其插入在第一部分(20)和第二部分(24)之间并形成势垒；
-开关模式供电电路(32)，其连接第一部分(20)和第二部分(24)；
所述第二部分(24)还包括至少一个电子元件(30)，其由所述第一电压源(14)经该开关模式供电电路(32)供电，
其特征在于，还包括检测装置(34)，用于检测该元件(30)的电耗下降，以及开关装置，用于在检测到所述元件(30)的电耗的预定下降时开关该开关模式供电电路(32)。
2.根据权利要求1的电路板，其中该开关模式供电电路(32)包括变压器(40)，其具有初级(42)和至少一个次级(44)，该初级(42)连接到第一部分(20)且次级(44)连接到第二部分(24)。
3.根据权利要求2的电路板，其中该检测装置(34)能够检测变压器(40)初级(42)中低于预定电流阈值(IS)的电流(IP)下降，该阈值作为所述元件(30)电耗的预定下降的函数。
4.根据权利要求3的电路板，其中该检测装置(34)包括比较器(70)。
5.根据前述权利要求中的任意一个的电路板，其中所述电子元件为微处理器(30)，用于控制经由在第二元件中的至少一个元件(26)对设备的供电。
6.根据权利要求5的电路板，其中该设备为压缩机(2)的电动机(10)。
7.根据前述权利要求中的任意一个的电路板，其中该预定下降对应于该元件(30)的空转。
8.根据前述权利要求中的任意一个的电路板，包括用于在该电路板(12)被导通时禁止该开关装置的装置(78)。
9.一种印刷电路板(12)的控制方法，所述电路板包括：
-第一部分(20)，具有第一电子元件(22)，该第一电子元件的接地电极位于第一电压源(14)上；
-第二部分(24)，具有第二电子元件(26)，该第二电子元件的接地电极位于第二电压源(16)上；
-第三部分(28)，其插入在第一部分(20)和第二部分(24)之间并形成势垒；
-开关模式供电电路(32)，其连接第一部分(20)和第二部分(24)；
所述第二部分(24)还包括至少一个电子元件(30)，其由所述第一电压源(14)经该开关模式供电电路(32)供电，
所述方法包括步骤：
-检测(96)该元件(30)的电耗下降；以及
-在检测到所述元件(30)的电耗的预定下降时开关(98)该电源(14)。
10.根据权利要求9的方法，其中该预定下降对应于该元件(30)的空转并且该方法在开关步骤之前，还包括步骤：
-通过该部件(30)接收(92)指令以开关该电源；以及
-该元件(30)空转(94)。
11.压缩机外壳(6)，包括根据权利要求1-8中任一个的印刷电路板(12)。
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