CN107707109B - 一种电源电路及空调器 - Google Patents

Abstract

一种电源电路及空调器，涉及电子技术领域，本申请实施例能够防止浪涌电压对电源电路中控制芯片的损坏。该电源电路包括：转换电路、控制芯片、变压器和泄放单元；转换电路连接交流电源，用于将交流电源输出的交流电源信号转换为直流电源信号，并通过第一直流输出端输出直流电源信号的高压信号，通过第二直流输出端输出直流电源信号的低压信号；变压器初级侧的第一端连接第一直流输出端，变压器初级侧的第二端连接控制芯片；控制芯片连接第二直流输出端。泄放单元的输入端与变压器的次级侧的第三端相连，泄放单元的输出端连接保护地。本申请应用于在电源电路中泄放浪涌电压。

Description

一种电源电路及空调器

技术领域

本申请涉及电子技术领域，尤其涉及一种电源电路及空调器。

背景技术

浪涌信号是一种由于外部的雷击、内部的电气设备启停或故障所引起的瞬间过电压或瞬间过电流。浪涌信号若作用于电器设备上，则会威胁到电器设备和电器设备使用者的安全，并且电器设备运行的可靠性也将降低，需要对电器设备采取保护措施。现有技术中，一般采用在电源电路的交流电源接入端，通过在火线与接地线之间设置放电管的方法，进行泄放浪涌。

针对上述情况，本申请发明人发现，当零线上存在浪涌时，采用现有的泄放方法无法对浪涌进行泄放。并且，当浪涌电压没有超过放电管的工作电压时，放电管不起作用，这样一来浪涌电压便会流向下一个受力部分。因此采用现有技术抑制浪涌时，浪涌可能会通过电路上各器件对接地的分布电容传递到控制芯片，从而损坏控制芯片。

发明内容

针对现有泄放浪涌的方法无法有效保护芯片的技术问题。本申请提供一种电源电路及空调器，通过在变压器的次级侧与保护地之间设置泄放单元的方式，以使得电源电路中出现浪涌时，能够使浪涌通过该泄放单元进行泄放，而避免了浪涌流向控制芯片，进而防止浪涌电压对控制芯片的损坏。

为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：

第一方面，本申请实施例提供一种电源电路，其特征在于，包括：转换电路，控制芯片，变压器；其中，所述转换电路连接交流电源，用于将交流电源输出的交流电源信号转换为直流电源信号，并通过第一直流输出端输出所述直流电源信号的高压信号，通过第二直流输出端输出所述直流电源信号的低压信号；所述变压器初级侧的第一端连接所述第一直流输出端，所述变压器初级侧的第二端连接所述控制芯片；所述控制芯片连接所述第二直流输出端；

所述电源电路还包括：泄放单元，所述泄放单元的输入端与所述变压器的次级侧的第三端相连，所述泄放单元的输出端连接保护地；所述泄放单元具有第一电容值C8，所述第一电容值C8满足以下公式：其中，Cps1为所述变压器初级侧对所述变压器次级侧的寄生电容值，Cse为变压器次级侧与所述保护地之间的寄生电容值，Cps2为所述控制芯片对所述保护地之间的寄生电容值。

本申请实施例中，当转换电路的第一直流输出端出现浪涌时，通过在变压器的次级侧与保护地之间设置泄放单元，泄放单元的电容值C8满足：因此能够通过变压器初级侧对变压器次级侧的寄生电容以及变压器次级侧对保护地的电容，来对浪涌进行泄放。从而避免浪涌通过变压器的初级侧流向控制芯片进而损坏控制芯片的问题。

第二方面，本申请实施例提供一种空调器，包括上述第一方面所述的电源电路。基于同一发明构思，由于上述空调器所解决问题的原理以及有益效果可以参见上述第一方面的内容，重复之处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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。

图1为本申请实施例提供的一种电源电路；

图2为本申请实施例提供的一种电源电路以及浪涌电压泄放通道示意图；

图3为本申请实施例提供的一种电源电路的原理图；

图4为本申请实施例提供的一种电源电路的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种电源电路；

图6为本申请实施例提供的转换电路的第一输出端存在浪涌电压时，一种泄放通道的简化结构图；

图7为本申请实施例提供的一种电源电路以及其中转换电路的第一输出端存在浪涌电压时，浪涌电压泄放通道示意图；

图8为本申请实施例提供的转换电路的第一输出端存在浪涌电压时，一种泄放通道的简化结构图。

具体实施方式

下面结合附图，对本申请的实施例进行描述。

首先，对于本申请中所涉及的技术术语描述如下：

X电容：一种安规电容，用于抑制电源电磁干扰用电容器。一般在电路中的作用主要是：跨接在电源输入线两端用来消除差模干扰，EMI滤波，消除火花电路等确保电子产品成品满足EMC要求。

Y电容：一种安规电容，用于抑制电源电磁干扰用电容器。在应用中，通常分别跨接在电源输出线与保护地之间，用于抑制共模干扰，一般是成对出现(火线-保护地、零线-保护地)。

本申请的实施例应用于在电源电路中泄放浪涌的场景中。附图1为应用本申请实施例的一种电源电路，其中包括转换电路11、控制芯片12及变压器13。具体的，转换电路包括交流信号输入端AC1和AC2，用于连接交流电源，转换电路还包括接地端E，用于连接保护地。转换电路在接收到交流电源的交流电源信号后，将接入的交流电源信号通过滤波、整流，转换为直流电源信号，并分别由第一直流输出端VCC输出直流高压信号、由第二直流输出端VDD输出直流低压信号。变压器13的初级侧的输入端1连接转换电路11的第一直流输出端VCC，变压器13的初级侧的输入端3连接控制芯片12，控制芯片12连接第二直流输出端VDD。其中控制芯片12用于控制转换电路11对变压器13初级的电流输出。

其中转换电路11具体包括：滤波器L1和整流器DM1。滤波器L1用于将交流电源与电源电路进行隔离，防止交流电源与电源电路之间的EMC干扰，目前通常采用一个共模电感来实现滤波器L1的功能。整流器DM1用于对滤波器L1输出的交流电源信号进行整流，转换为直流电源信号，并通过第一直流输出端VCC输出直流电源信号的高压信号，通过第二直流输出端VDD输出直流电源信号的低压信号。具体的，滤波器L1的第一输入端1连接交流电源的火线，滤波器L1的第二输入端2连接交流电源的零线，例如220V市电的火线与零线。整流器DM1的第一输入端1与滤波器L1的第一输出端3连接，整流器DM1的第二输入端2与滤波器L1的第二输出端4连接；整流器DM1对滤波器L1输出的交流电源信号进行整流，并将整流后的直流电源信号通过第一直流输出端和第二直流输出端进行输出。其中，整流器DM1的第一输出端3连接电阻R1，电阻R1的另一端连接转换电路11的第一直流输出端VCC，第一直流输出端VCC与变压器13的初级侧的第一输入端1连接。整流器DM1的第二输出端4连接转换电路11的第二直流输出端VDD与控制芯片连接。转换电路11还包括电容C7，电容C7的一端连接第一直流输出端VCC，另一端连接第二直流输出端VDD。

进一步的，转换电路11还包括放电管DSA1、压敏电阻Z1、压敏电阻Z2、X电容C1以及Y电容C3、C4。其中放电管DSA1一端与保护地连接，一端通过压敏电阻Z2与交流电源火线连接，用于将电网上的浪涌电压进行释放。压敏电阻Z1连接在交流电源火线与零线之间，用于抑制火线和零线间的冲击电压。X电容C1连接在交流电源火线与零线之间，用于释放火线和零线间的差模干扰信号。Y电容C3连接火线与保护地线、C4连接零线与保护地线，用于释放火线和零线间的共模干扰信号。该转换电路中还包括X电容C2、Y电容C5、C6。电容C2连接在滤波器火线输出端和零线输出端之间，用于释放火线和零线间的差模干扰信号。Y电容C5连接滤波器火线输出端与保护地线、C6连接滤波器零线输出端与保护地线之间，用于释放火线和零线间的共模干扰信号。此外，变压器13初级侧的第一端1与变压器13的初级侧的第二端3之间并联一个二极管和一个稳压二极管。具体如图1所示，变压器13初级侧的第一端1连接稳压二极管ZD1的正极，稳压二极管ZD1的负极连接二极管D1的负极，二极管D1的正极连接变压器13的初级侧的第二端3。该稳压二极管与二极管用于当控制芯片关断转换电路11的直流输出端与变压器13初级侧之间的供电回路时，吸收变压器漏感引起的尖峰电压。

在上述电源电路中，当输入的交流电源信号中存在浪涌电压时，如附图2中八条粗虚线所示，共有以下8条浪涌泄放通道：

通道1、火线对保护地的泄放通道：压敏电阻Z2-放电管DSA1-保护地；

通道2、火线对保护地的泄放通道：Y电容C3-保护地；

通道3、零线对保护地的泄放通道：Y电容C4-保护地；

通道4、火线对保护地的泄放通道：滤波器L1-Y电容C6-保护地；

通道5、零线对保护地的泄放通道：滤波器L1-Y电容C5-保护地；

通道6、经过整流后，第一直流输出端对地的泄放通道：整流器DM1-变压器初级侧对次级侧的寄生电容Cps1-变压器次级侧对保护地的寄生电容Cse-保护地；

通道7、经过整流后，第二直流输出端对地的泄放通道：整流器DM1-Y电容C9、C10-变压器次级侧对保护地的寄生电容Cse-保护地；

通道8、经过整流后，第一直流输出端对地的泄放通道：整流器DM1-控制芯片对保护地的寄生电容Cps2-保护地。

可以看出，在上述电源电路中，当电路中出现浪涌电压时，通常通过转换电路11的接地端E将浪涌电压进行泄放，如通道1-5。而当浪涌电压没有通过转换电路11的接地端E泄放出去时，浪涌电压会流向下一个受力部分。此时，浪涌电压则可能通过转换电路11的输出端经过上述通道6-8，流向控制芯片12和变压器13。

其中，当浪涌电压通过通道8进行泄放时，浪涌电压通过第一直流输出端、稳压二极管ZD1以及二极管D1流入控制芯片12，再通过控制芯片12与保护地之间的寄生电容Cps2流向保护地，这样一来则可能引起控制芯片12的损坏。

基于上述技术问题，本申请实施例提供一种电源电路，如图3所示。该电源电路包括：转换电路11、控制芯片12和变压器13。其中，转换电路11连接交流电源，用于将交流电源输出的交流电源信号转换为直流电源信号，并通过第一直流输出端VCC输出直流电源信号的高压信号，通过第二直流输出端VDD输出直流电源信号的低压信号。变压器13初级侧的第一端1连接第一直流输出端VCC，变压器初级侧的第二端3连接控制芯片12。控制芯片12连接所述第二直流输出端VDD。

该电源电路还包括：泄放单元14，该泄放单元14的输入端与变压器13的次级侧的第三端相连，泄放单元14的输出端连接保护地；泄放单元具有第一电容值C8，第一电容值C8满足以下公式：

其中，Cps1为变压器13初级侧对变压器13次级侧的寄生电容值，Cse为变压器13次级侧与保护地之间的寄生电容值，Cps2为控制芯片12对所述保护地之间的寄生电容值。

具体的，在本申请实施例中，只要能将浪涌从变压器13的次级侧进行泄放，具体对泄放单元14与变压器13次级侧的哪个引脚连接不作限制。具体的如图2所示，泄放单元14可以连接在变压器的引脚4上，也可以连接在变压器的引脚5上，也可以连接在变压器的引脚6上，只要能将浪涌从变压器13的次级侧进行泄放即可。

在一种实施例中，如图3所示，该电源电路还包括稳压二极管ZD1、二极管D1。变压器13初级侧的第一端1连接稳压二极管ZD1的正极，稳压二极管ZD1的负极连接二极管D1的负极，二极管D1的正极连接变压器13的初级侧的第二端3。该稳压二极管与二极管用于当控制芯片关断转换电路11的直流输出端与变压器13初级侧之间的供电回路时，吸收变压器漏感引起的尖峰电压。在现有技术中，当第一直流输出端VCC存在浪涌电压时，浪涌电压可能通过稳压二极管ZD1、二极管D1流向控制芯片。而本申请中由于在变压器次级侧的引脚与保护地之间连接有泄放单元14，进而当第一直流输出端VCC存在浪涌电压时，能够避免浪涌电压通过稳压二极管ZD1、二极管D1流向控制芯片，从而能够有效保护控制芯片。

在一种实例中，如图4所示，转换电路11包括：滤波器L1、整流器DM1。其中，滤波器L1的第一输入端与交流电源的火线连接，滤波器L1的第二输入端与交流电源的零线连接；整流器DM1的第一输入端与滤波器的第一输出端连接，整流器DM1的第二输入端与滤波器L1的第二输出端连接；整流器DM1对交流电源信号进行整流，并将整流后的直流电源信号通过第一直流输出端和第二直流输出端进行输出。

进一步的，该转换电路还包括第一压敏电阻单元ZU1、第一电容单元CU1、第二电容单元CU2、第三电容单元CU3、第四电容单元CU4、第五电容单元CU5、第六电容单元CU6；其中，第一压敏电阻单元的一端连接交流电源的火线，另一端连接交流电源的零线；第一电容单元CU1的一端连接交流电源的火线，另一端连接交流电源的零线；第二电容单元CU2的一端连接滤波器的第一输出端，另一端连接滤波器的第二输出端；第三电容单元CU3的一端连接交流电源的火线，另一端连接保护地；第四电容单元CU4的一端连接交流电源的零线，另一端连接保护地；第五电容单元CU5的一端连接滤波器的第一输出端，另一端连接保护地；第六电容单元CU6的一端连接滤波器的第二输出端，另一端连接保护地。

在一种实施例中，如图4所示，该转换电路11还包括：放电管DSA1、第二压敏电阻单元ZU2。其中放电管DSA1一端与保护地连接，一端通过第二压敏电阻单元ZU2与交流电源火线连接，用于将电网上的浪涌电压进行释放。其中由于本申请实施例中可以将火线上的浪涌电压通过下文中泄放单元14进行泄放，因此，本申请实施例提供的电源电路中也可以省去放电管DSA1。

其中，CU1-CU7中的每一个电容单元可以由一个或多个电容器件串并联构成。如图5所示，在一种实例中，CU1包括X电容C1、CU2包括X电容C2、CU3包括Y电容C3、CU4包括Y电容C4、CU5包括Y电容C5、CU6包括Y电容C6。ZU1包括压敏电阻Z1。压敏电阻Z1连接在交流电源火线与零线之间，用于抑制火线和零线间的冲击电压。X电容C1连接在交流电源火线与零线之间，用于释放火线和零线间的差模干扰信号。Y电容C3连接火线与保护地线、C4连接零线与保护地线，用于释放火线和零线间的共模干扰信号。该转换电路中还包括X电容C2、Y电容C5、C6。电容C2连接在滤波器火线输出端和零线输出端之间，用于释放火线和零线间的差模干扰信号。Y电容C5连接滤波器火线输出端与保护地线、C6连接滤波器零线输出端与保护地线之间，用于释放火线和零线间的共模干扰信号。此外，第二压敏电阻ZU2包括压敏电阻Z2。可选的，转换电路11还包括电阻R1、电容C7。电阻R1一端连接整流器DM1的第一输出端，电阻R1的另一端连接转换电路11的第一直流输出端VCC，第一直流输出端VCC与变压器13的初级侧的第一输入端1连接。整流器DM1的第二输出端连接转换电路11的第二直流输出端VDD与控制芯片连接。电容C7的一端连接第一直流输出端VCC，另一端连接第二直流输出端VDD。

本申请实施例中，考虑到当转换电路的第一直流输出端VCC存在浪涌电压时，浪涌电压可能通过两条通道，即附图2中“通道6”和“通道8”进行泄放，其简化后的泄放通道的结构如附图6所示：在“通道6”中，浪涌电压通过变压器的初级侧与次级侧之间的寄生电容Cps1以及变压器的次级侧与保护地之间的寄生电容Cse，进而流向保护地进行泄放。在“通道8”中，浪涌电压通过控制芯片与保护地之间的寄生电容，进而流向保护地Cps2进行泄放。为了避免浪涌电压通过上述“通道8”进行泄放而损坏控制芯片，则需要增大“通道6”中总的电容值，以便浪涌电压通过“通道6”进行泄放。进一步的，考虑到变压器的寄生电容非常难控制，也难以调整，如附图3-5所示，本申请中采用在变压器次级侧与保护地之间连接泄放单元，即在变压器次级侧对保护地的寄生电容上并联一个泄放单元，并使泄放单元的第一电容值C8满足以下公式：

进而当转换电路11的第一直流输出端VCC存在浪涌电压时，使浪涌电压能够尽可能通过“通道6”进行泄放，浪涌电压不会通过控制芯片来泄放，从而有效保护了控制芯片。在具体的电源电路中，如图7所示，当第一直流输出端存在浪涌电压，浪涌电压通过“通道6”和“通道8”进行泄放时，其简化后的泄放通道的结构如附图6所示，本申请在变压器次级侧与保护地之间连接一个Y电容C8，从而增大了变压器次级侧与保护地之间的电容量，当转换电路11的第一直流输出端VCC存在浪涌电压时，使浪涌电压能够尽可能通过“通道6”进行泄放，而不会通过“通道8”即通过控制芯片来泄放，从而有效保护了控制芯片。

此外，由于本申请实施例提供的电源电路中，通过增加一个泄放单元14的方式来防止浪涌电压对控制芯片的损坏，因此在本申请实施例提供的电源电路中，可以省去转换电路11中连接在火线上的放电管，即图4中放电管DSA1。从而可以在有效防止浪涌电压对控制芯片的损坏的同时，节省成本。

具体的，泄放单元14的第一电容值的范围为1000-2200pF。泄放单元14可以为一个Y电容。本申请中，通过测量变压器以及控制芯片的寄生电容，发现上述Cps2、Cps1、Cse的电容值通常都在200pF以内。因此为了使上述第一条通道的寄生电容增大，在选择泄放单元的电容值时，可以选择远大于变压器及控制芯片的寄生电容的容量，因此选择了1000pF以上的电容值。同时，通过实验验证，为了满足安规泄放电流的要求，泄放单元的电容值还应小于2200pF。因此，本申请中泄放单元14的第一电容值的范围为1000-2200pF。

在一种实施例中，本申请中控制芯片型号为TNY278PN。如图5所示，其中控制芯片的漏极D引脚连接变压器初级侧的第二端，控制芯片的源极S连接第二直流输出端，使能引脚EN通过电阻R2连接第一直流输出端VCC，旁路引脚BP通过电容C11连接第二直流输出端VDD。

在一种实施例中，如图4所示，电源电路还包括第七电容单元CU7，其中，第七电容单元的一端与第二直流输出端连接，第七电容的另一端与变压器的次级侧连接。如图5所示，第七电容单元具体包括Y电容C9和C10，其中C9和C10串联。具体的，如图7中泄放通道“通道7”，第七电容单元用于当第二直流输出端存在浪涌电压时，将浪涌电压泄放至变压器次级侧，再通过变压器次级侧对保护地的寄生电容泄放出去。同时，在本申请实施例提供的电源电路中，由于在变压器次级侧与保护地之间连接了泄放单元，使得变压器次级侧对保护地的总电容量增大，进而使“通道7”的总电容量增大，因此可以提高“通道7”的泄放能力，防止浪涌流向下一受力部分。

此外，本申请实施例还提供一种空调器，该空调器包括上述本申请所提供的电源电路。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种电源电路，其特征在于，包括：转换电路、控制芯片和变压器；

其中，所述转换电路连接交流电源，用于将所述交流电源输出的交流电源信号转换为直流电源信号，并通过第一直流输出端输出所述直流电源信号的高压信号，通过第二直流输出端输出所述直流电源信号的低压信号；所述变压器初级侧的第一端连接所述第一直流输出端，所述变压器初级侧的第二端连接所述控制芯片；所述控制芯片连接所述第二直流输出端；

所述电源电路还包括：泄放单元，所述泄放单元的输入端与所述变压器的次级侧的第三端相连，所述泄放单元的输出端连接保护地；所述泄放单元具有第一电容值C8，所述第一电容值C8满足以下公式：其中，Cps1为所述变压器初级侧对所述变压器次级侧的寄生电容值，Cse为变压器次级侧与所述保护地之间的寄生电容值，Cps2为所述控制芯片对所述保护地之间的寄生电容值。

2.根据权利要求1所述电源电路，其特征在于，

所述第一电容值C8的范围为1000-2200pF。

3.根据权利要求1或2所述电源电路，其特征在于，

所述转换电路包括：滤波器、整流器；其中，

所述滤波器的第一输入端与所述交流电源的火线连接，所述滤波器的第二输入端与所述交流电源的零线连接；

所述整流器的第一输入端与滤波器的第一输出端连接，所述整流器的第二输入端与滤波器的第二输出端连接；所述整流器的第一输出端与所述第一直流输出端连接，所述整流器的第二输出端与所述第二直流输出端连接；

所述滤波器用于对所述交流电源输入的交流电源信号进行滤波；

所述整流器用于对所述滤波器输出的滤波后的交流电源信号进行整流得到所述直流电源信号，并将所述直流电源信号的高压信号通过所述第一直流输出端输出，将所述直流电源信号的低压信号通过所述第二直流输出端输出。

4.根据权利要求3所述的电源电路，其特征在于，

所述转换电路还包括：第一压敏电阻单元、第一电容单元、第二电容单元、第三电容单元、第四电容单元、第五电容单元、第六电容单元；其中，所述第一压敏电阻单元的一端连接所述交流电源的火线，另一端连接所述交流电源的零线；所述第一电容单元的一端连接所述交流电源的火线，另一端连接所述交流电源的零线；所述第二电容单元的一端连接所述滤波器的第一输出端，所述第二电容单元的另一端连接所述滤波器的第二输出端；所述第三电容单元的一端连接所述交流电源的火线，另一端连接所述保护地；所述第四电容单元的一端连接所述交流电源的零线，另一端连接所述保护地；所述第五电容单元的一端连接所述滤波器的第一输出端，另一端连接所述保护地；所述第六电容单元的一端连接所述滤波器的第二输出端，另一端连接所述保护地。

5.根据权利要求3所述的电源电路，其特征在于，

所述转换电路还包括：第二压敏电阻单元、放电管；

所述第二压敏电阻单元的一端连接所述交流电源的火线，一端连接所述放电管；所述放电管的另一端连接保护地。

6.根据权利要求1或2所述电源电路，其特征在于，所述电源电路还包括二极管、稳压二极管；

其中，所述稳压二极管的正极与所述变压器初级侧的第一端连接，所述稳压二极管的负极与所述二极管的负极连接，所述二极管的正极与所述控制芯片连接，并且所述二极管的正极连接所述变压器初级侧的第二端。

7.根据权利要求1或2所述电源电路，其特征在于，

所述电源电路还包括第七电容单元；其中，所述第七电容单元的一端与所述第二直流输出端连接，所述第七电容的另一端与所述变压器的次级侧的第四端。

8.根据权利要求1或2所述电源电路，其特征在于，

所述控制芯片型号为TNY278PN；

所述控制芯片的漏极D引脚连接所述变压器初级侧的第二端，所述控制芯片的源极S连接所述第二直流输出端。

9.一种空调器，其特征在于，包括上述权利要求1-8任一项的电源电路。