CN108458457B - 变频空调器电路板、变频空调器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种变频空调器电路板、变频空调器，其PCB板上设置有整流桥堆、滤波电容、第一IPM模块、MCU、第一接线端子、第二IPM模块和与第二IPM模块连接的第二接线端子，通过将第一IPM模块和第二IPM模块分别靠近设置于PCB板的两侧边，MCU设置在第一IPM模块和第二IPM模块之间，进一步的第二IPM模块和第一接线端子靠近设置于PCB板的同一侧边，第一接线端子靠近设置于两侧边的连接边，且第二接线端子设置在第一接线端子和第二IPM模块之间，能使得电路板在兼容两种驱动方式的直流电机驱动的同时使得电路板上的器件布局紧凑，布线距离缩短，从而减少整个电路板PCB面积，降低了电路板成本。

Description

变频空调器电路板、变频空调器

技术领域

本发明涉及变频空调器控制领域，尤其涉及一种变频空调器电路板、变频空调器。

背景技术

现有的变频空调器的室外机风机所用的直流电机按驱动器分为两种：内置式和外置式，内置式其电机驱动的换相器件如IPM模块(Intelligent Power Module，智能功率模块)设置在电机的内部，外置式其电机的换相器件设置在电机的外部具体是在与电机接口连接的外部电路板上，为了应对市场需要，再某些情况下需要开发同时具备上述两种驱动方式的控制电路板，以同时兼容这两种电机的应用，由于这两种驱动电路均含有强电和弱电部分，在器件布局上需满足电气间隙以符合安规要求，这就导致控制器PCB(PrintedCircuit Board，印制电路板)板的面积会增加，导致成本上升。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种变频空调器电路板，目的在于解决现有针对同时兼容两种驱动方式的直流电机的空调器电路板设计时易出现PCB板面积增大导致成本上升的问题。

为实现上述目的，本发明提供的一种变频空调器电路板，包括PCB板，所述PCB板具有相对的第一侧边和第二侧边以及连接两侧边的第一连接边，所述PCB板上设置有整流桥堆、滤波电容、MCU、第一IPM模块、第一接线端子、第二IPM模块和与所述第二IPM模块连接的第二接线端子；其中，

所述滤波电容用于对从所述整流桥堆输出的直流电滤波，所述滤波电容连接直流母线的两条导线，并输出直流母线电压对第一IPM模块和第二IPM模块供电；

所述第一接线端子用于连接内置式直流电机，所述第二接线端子用于连接外置式直流电机；

所述第一IPM模块靠近所述第一侧边设置，所述第二IPM模块和所述第一接线端子均靠近所述第二侧边设置，且所述第一接线端子还靠近所述连接边设置；所述MCU设置在所述第一IPM模块和第二IPM模块之间；所述第二接线端子设置在所述第一接线端子和所述第二IPM模块之间。

优选的，连接所述第一IPM模块和第二IPM模块的直流母线的两条导线靠近所述第一连接边，且所述直流母线的两条导线靠近所述第一连接边的部分相互平行设置。

优选的，所述PCB板为长方形，所述第一侧边和第二侧边为所述PCB板的短侧边，所述第一连接边为所述PCB板的长侧边。

优选的，所述直流母线的每根导线靠近所述第一连接边的部分与所述第一连接边的距离为L，其中1mm＜L＜10mm。

优选的，所述PCB板为双面板，所述PCB板的两面均设置有所述两根导线。

优选的，所述变频空调器电路板还包括第一采样电阻和第二采样电阻；

所述第一采样电阻用于采集所述第一IPM模块的输出电流，所述第二采样电阻用于采集所述第二IPM模块的输出电流，所述第一采样电阻的一端连接所述第一IPM模块的采样输出引脚，所述第一采样电阻的另一端与所述MCU的地线以及所述直流母线的负极导线的共接点靠近所述第一采样电阻的另一端，所述第二采样电阻的一端连接所述第二IPM模块的采样输出引脚，所述第二采样电阻的另一端通过所述直流母线的负极导线连接所述共接点，连接所述滤波电容的直流母线依次连接所述第一IPM模块和所述第二IPM模块，所述第一IPM模块的输出电流比所述第二IPM模块输出电流大。

优选的，所述第一IPM模块用于驱动所述变频空调压缩机运行，所述第二IPM模块用于驱动所述变频空调的室外风机电机运行。

优选的，所述第二IPM模块具有相对平行的长边和连接两个长边的短边，所述第二IPM模块具有强电引脚的长边平行且靠近所述第一连接边。

优选的，所述第一接线端子和所述第二接线端子具有相对平行的长边和连接两个所述长边的短边，所述第一接线端子的长边与所述PCB板的第二侧边平行设置，所述第一接线端子和所述第二接线端子平行设置。

优选的，所述变频空调器电路板还包括依次设置于所述第二侧边上的交流输入电源接线端子、四通阀接线端子、交流风机接线端子和电子膨胀阀接线端子。

为实现上述目的，本发明还提供一种变频空调器，包括所述的变频空调器电路板。

本发明提供的变频空调器电路板，其PCB板上设置有整流桥堆、滤波电容、第一IPM模块、MCU、第一接线端子、第二IPM模块和与第二IPM模块连接的第二接线端子，通过将第一IPM模块和第二IPM模块分别靠近设置于PCB板的两侧边，MCU设置在第一IPM模块和第二IPM模块之间，进一步的第二IPM模块和第一接线端子靠近设置于PCB板的同一侧边，第一接线端子靠近设置于两侧边的连接边，且第二接线端子设置在第一接线端子和第二IPM模块之间，能使得电路板在兼容两种驱动方式的直流电机驱动的同时使得电路板上的器件布局紧凑，布线距离缩短，从而减少整个电路板PCB面积，降低了电路板成本。

附图说明

图1为本发明变频空调器电路板的PCB布局和布线示意图；

图2为本发明变频空调器电路板的电路原理图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

参照图1，图1为本发明第一实施例提供的变频空调器电路板的PCB布局和布线示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

本发明实施例的变频空调器电路板包括PCB板，该PCB板具有相对的第一侧边104和第二侧边105以及连接两侧边的第一连接边106，该PCB板上设置有整流桥堆BR1、滤波电容E1和E2、MCU IC1、第一IPM模块IPM1、第一接线端子CN1、第二IPM模块IPM2和与第二IPM模块连接的第二接线端子CN2；其中，

滤波电容E1和E2用于对从整流桥堆BR1输出的直流电滤波，滤波电容连接直流母线的两根导线102和101，并输出直流母线电压对第一IPM模块IPM1和第二IPM模块IPM2供电；

第一接线端子CN1用于连接内置式直流电机，第二接线端子CN2用于连接外置式直流电机；

MCU用于控制第一IPM模块IPM1和第二IPM模块IPM2驱动对应的负载工作。

第一IPM模块IPM1靠近第一侧边104设置，第二IPM模块IPM2和第一接线端子CN1均靠近第二侧边105设置，且第一接线端子CN1还靠近第一连接边106设置；MCU IC1设置在第一IPM模块IPM1和第二IPM模块IPM2之间；

第二接线端子CN2设置在第一接线端子CN1和第二IPM模块IPM2之间。

具体如图1所示的变频空调器电路板，具有第一侧边104和第二侧105，以及这两侧边的第一连接边106，图1所示的变频空调器电路板对应的电路原理如图2所示，其整流桥堆BR1出来的直流母线连接到滤波电容E1和E2(图1中未示出)，这里的滤波电容E1和E2具体可以是大容量电解电容，以实现对通过大电流的直流母线的电压进行滤波，图中还可包括连接在整流桥堆BR1和电解电容E1和E2之间的PFC电路，主要由电抗器L、功率管IGBT1和快速恢复二极管D组成，起到对整流桥堆BR1输出的脉动直流电进行功率因素校正，其输出的直流电经电解电容E1和E2滤波后转换成平滑的直流电。

因为直流母线为后续的第一IPM模块IPM1和第二IPM模块IPM2的工作提供的电流很大，电解电容E1和E2容量比较大，如对1P的挂式空调器而言，其电解电容E1和E2容量可达400uF/450V，从电解电容E1和E2出来的两根直流母线102和101连接第一IPM模块IPM1和第二IPM模块IPM2的强电引脚，第一IPM模块IPM1和第二IPM模块IPM2分别靠近设置于PCB板的第一侧边104和第二侧边105，由于IPM模块的工作电流大，特别是驱动压缩机的IPM模块一般需要加装散热器，整流桥堆BR1也需要加装散热器，由于变频空调器电路板的是安装在电控盒内的，电控盒一般通过倒装方式安装在室外机上，其散热器上的热量通过室外风机运行进行换热，因此散热器一般设置在电控盒的一侧，即设置在电控板上的一侧。而为兼容外置式直流电机和内置式直流电机的驱动，其电路板上分别对应连接电机的第二接线端子CN2和第一接线端子CN1，由于外置式直流电机的第二接线端子CN2只有3个端口对应电机内部三相绕组，而内置式直流电机的第一接线端子CN1有5个端口分别是CV为速度控制端口、FV速度反馈端口、VDD电机直流供电端口和两个直流母线输出的直流母线电压供电端口。通过将内置式直流电机的接线端子第一接线端子CN1设置在靠近于第二IPM模块IPM2的的同一第二侧边105，且第一接线端子CN1靠近设置与上述第一侧边104和第二侧边105的第一连接边106，并将外置式直流电机的第二接线端子CN2设置在第一接线端子CN1和第二IPM模块IPM2之间，这样使得从第二IPM模块IPM2输出的三根电机驱动布线到第二接线端子CN2距离尽量的短，同时由于第一接线端子CN1靠近设置与上述第一侧边104和第二侧边105的第一连接边106，使得接线端子上的直流母线的两个接口与直流母线102和101的接线尽量的短，同时由于这两个接线端子都位于同一侧边，能方便在变频空调器电路板生产时生产线工人对接线端子与电机的接线端子进行插接，提供电路板的生产效率。

本发明实施例的变频空调器电路板，其PCB板上设置有整流桥堆BR1、电解电容E1和E2、MCU IC1、第一IPM模块IPM1、第一接线端子CN1、第二IPM模块IPM2和与第二IPM模块连接的第二接线端子CN2，通过将第一IPM模块IPM1和第二IPM模块IPM2分别靠近设置于PCB板的两侧边，MCU设置在第一IPM模块IPM1和第二IPM模块IPM2之间，进一步的第二IPM模块IPM2和第一接线端子CN1靠近设置于PCB板的同一侧边，第一接线端子CN1靠近设置于两侧边的连接边，且第二接线端子设置在第一接线端子CN1和第二IPM模块IPM2之间，能使得电路板在兼容两种驱动方式的直流电机驱动的同时使得电路板上的器件布局紧凑，布线距离缩短，从而减少整个电路板PCB面积，降低了电路板成本。

进一步的，作为本发明提供的变频空调器电路板的第二实施例，基于本发明的压缩机控制系统的第一实施例，在本实施例中，连接第一IPM模块IPM1和第二IPM模块IPM2的直流母线的两条导线靠近第一连接边106，且直流母线靠近第一连接边106的部分相互平行设置。如图中直流母线102和101靠近第一连接边106的部分1021和1011两根导线平行设置，这样两根直流母线围成的面积可做到尽量的小，由于直流母线上通过的强电电流非常大，而两个IPM模块之间的MCU IC1为弱电工作，因此其直流母线围成的面积尽量的小时能做到对弱电区的干扰尽量减少，能使IC1控制这两个IPM模块驱动负载稳定可靠工作，同时也减少了对外界供电的干扰，满足EMI要求。

进一步的，除了在上述连接第一IPM模块IPM1和第二IPM模块IPM2的直流母线平行设置，直流母线的其他部分如图中的连接电解电容E1和E2和第一IPM模块IPM1之间的部分也平行设置，这样进一步减小直流母线围成的面积，起到上述进一步优化的效果。

具体的，在实际应用中，变频空调器电路板的PCB板可以为长方形，第一侧边104和第二侧边105为PCB板的短侧边，第一连接边106为PCB板的长侧边，此时第一IPM模块IPM1和第二IPM模块IPM2分别靠近第一侧边104和第二侧边105，且可进一步靠近第一连接边106，如图1中所示，连接电解电容E1和E2的直流母线102和101平行设置或者近似平行设置，并依次连接第一IPM模块IPM1和第二IPM模块IPM2，而直流母线的每根导线在靠近第一连接边106的部分1011和1021的距离L可在满足爬电距离要求的情况下设置得尽量的窄，具体的距离L设置范围为1-10mm，如可以设置距离L为3mm，这样可以保证直流母线围成的面积尽量的小，对弱电部分和外加的干扰做得尽量的小。

进一步的，变频空调器电路板的PCB为双面板，可在两面布线，直流母线的两根导线分别位于PCB板的两面，如图中的直流母线的负极线102位于PCB板的正面，而直流母线的正极线101位于PCB板的背面，因为这两根直流母线分别位于PCB板的两面，因此二者布线的距离可进一步缩短，甚至可以做到布线的某些部分的投影完全重合，此时二者的距离就为PCB的厚度，做到了最小，能进一步降低直流母线围成的面积，进一步减小对弱电部分和外界供电的干扰。

进一步的，作为本发明提供的变频空调器电路板的第三实施例，基于本发明的压缩机控制系统的第一实施例，在本实施例中，变频空调器电路板还包括第一采样电阻R1和第二采样电阻R2；

第一采样电阻R1用于采集第一IPM模块IPM1的输出电流，第二采样电阻R2用于采集第二IPM模块IPM2的输出电流，第一采样电阻R1的一端连接第一IPM模块IPM1的采样输出引脚，第一采样电阻R1另一端与MCU的地线1022以及直流母线负极导线102的共接点A靠近第一采样电阻R1的另一端，第二采样电阻R2的一端连接第二IPM模块IPM2的采样输出引脚，第二采样电阻R2的另一端通过直流母线的负极导线部分1021连接上述共节点A，连接电解电容E1和E2的直流母线依次连接第一IPM模块IPM1和所述第二IPM模块IPM2，所示第一IPM模块IPM1的输出电流比第二IPM模块IPM2输出电流大。

这里的第一采样电阻R1和第二采样电阻R2分别用于采集上述两个IPM模块的工作时的输出电流，即驱动对应的压缩机或者电机工作的相电流，这里选择将其中工作电流大的IPM模块即驱动压缩机工作第一IPM模块IPM1的采样电阻R1作为总的接地点，即从图1中可看到控制器MCU的采样地线1022、第一采样电阻R1的另一端以及第二采样电阻R2的另一端的共接点A靠近所述第一采样电阻R1的另一端，由于第一IPM模块IPM1和第二IPM模块IPM2的输出电流分别通过采样电阻R1和R2经直流母线回流到电解电容E1和E2的负极端，而第一IPM模块IPM1工作电流大如驱动压缩机工作时工作电流可达到10A以上，而第二IPM模块IPM2的工作电流相对小很多如不超过1A，因此第一IPM模块IPM1的采样电阻R1出来的电流要比第二IPM模块IPM2的采样电阻R2出来的电流大很多，通过上述将第二IPM模块IPM2的采样电阻R2的接负极导线1021部分连接到靠近采样电阻R1的共接点A上，能保证这两个接地端的电位尽量的接近，使得MCU获取到的这两个模块工作的采样电流做到准确。如果不采用上述的接地方案，如将第二IPM模块IPM2的采样电阻R2的接地线连接到电解电容E1和E2的负极端或者连接到电解电容E1和E2的负极与第一采样电阻R1之间，此时由于电解电容E1和E2的负极端到第一IPM模块IPM1的采样电阻R1的接地端电流非常大，因此导致第一采样电阻R1到第二采样电阻R2之间的电流非常大，因此二者的电位的误差相对大很多，从而使得采样第二IPM模块的工作电流误差大，引起控制第二IPM模块对应的电机负载工作不稳定，甚至导致电机工作失速。

进一步的，作为本发明提供的变频空调器电路板的第四实施例，基于本发明的压缩机控制系统的第三实施例，在本实施例中，第二IPM模块IPM2具有相对平行的长边和连接两个长边的短边，第二IPM模块IPM2具有强电引脚的长边平行且靠近第一连接边106，这样设置第二IPM2模块能使得连接强电引脚的直流母线尽量靠近第一连接边106，起到进一步减少直流母线围成的面积以降低干扰作用。

进一步的，第一接线端子CN1和第二接线端子CN2具有相对平行的长边和连接两个长边的短边，第一接线端子CN1的长边与PCB板的第二侧边105平行设置，第一接线端子CN1和第二接线端子CN2平行设置，这样使得第一和第二接线端子布局更加紧凑，缩短布线长度，减少整个电路板的面积。

进一步的，变频空调器电路板还包括以此设置于第二侧边105上的交流输入电源接线端子CN6、四通阀接线端子CN5、交流风机接线端子CN4和电子膨胀阀接线端子CN3，这些接线端子都与电机的接线端子CN1都位于同一个侧边，进一步方便在电路板生产时生产线工人接线，提高生产效率。

本发明还提供一种变频空调器，包括室内机和室外机，其中室内机和室外机通过电流环通讯方式通讯，室内机接收用户的开机和模式等功能控制指令，室内机将各种指令通过电流环通讯发送给室外机，室外机根据相关的指令控制变频压缩机和室外风机电机运行，室外机上设置有上述的变频空调器电路板，用于驱动压缩机、室外风机、四通阀等室外负载运行。通过上的变频空调器电路板，能使得电路板在兼容两种驱动方式的直流电机驱动的同时使得电路板上的器件布局紧凑，布线距离缩短，从而减少整个电路板PCB面积，降低了电路板成本。

在本说明书的描述中，参考术语“第一实施例”、“第二实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体方法、装置或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、方法、装置或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种变频空调器电路板，其特征在于，包括PCB板，所述PCB板具有相对的第一侧边和第二侧边以及连接两侧边的第一连接边，所述PCB板上设置有整流桥堆、滤波电容、MCU、第一IPM模块、第一接线端子、第二IPM模块和与所述第二IPM模块连接的第二接线端子；其中，

所述滤波电容用于对从所述整流桥堆输出的直流电滤波，所述滤波电容通过直流母线的两根导线分别连接第一IPM模块和第二IPM模块，并输出直流母线电压对第一IPM模块和第二IPM模块供电;

所述第一接线端子用于连接内置式直流电机，所述第二接线端子用于连接外置式直流电机；

所述第一IPM模块靠近所述第一侧边设置，所述第二IPM模块和所述第一接线端子均靠近所述第二侧边设置，且所述第一接线端子还靠近所述连接边设置；所述MCU设置在所述第一IPM模块和第二IPM模块之间；所述第二接线端子设置在所述第一接线端子和所述第二IPM模块之间。

2.如权利要求1所述的变频空调器电路板，其特征在于，连接所述第一IPM模块和第二IPM模块的直流母线的两根导线靠近所述第一连接边，且所述直流母线的两根导线靠近所述第一连接边的部分相互平行设置。

3.如权利要求2所述的变频空调器电路板，其特征在于，所述PCB板为长方形，所述第一侧边和第二侧边为所述PCB板的短侧边，所述第一连接边为所述PCB板的长侧边。

4.如权利要求3所述的变频空调器电路板，其特征在于，所述直流母线的每根导线靠近所述第一连接边的部分与所述第一连接边的距离为L，其中1mm＜L＜10mm。

5.如权利要求2至4任一项所述的变频空调器电路板，其特征在于，所述PCB板为双面板，所述两根导线分别位于所述PCB板的两面。

6.如权利要求4所述的变频空调器电路板，其特征在于，所述变频空调器电路板还包括第一采样电阻和第二采样电阻；

所述第一采样电阻用于采集所述第一IPM模块的输出电流，所述第二采样电阻用于采集所述第二IPM模块的输出电流，所述第一采样电阻的一端连接所述第一IPM模块的采样输出引脚，所述第一采样电阻的另一端与所述MCU的地线以及所述直流母线的负极导线的共接点靠近所述第一采样电阻的另一端，所述第二采样电阻的一端连接所述第二IPM模块的采样输出引脚，所述第二采样电阻的另一端通过所述直流母线的负极导线连接所述共接点，连接所述滤波电容的直流母线依次连接所述第一IPM模块和所述第二IPM模块，所述第一IPM模块的输出电流比所述第二IPM模块输出电流大。

7.如权利要求6所述的变频空调器电路板，其特征在于，所述第一IPM模块用于驱动所述变频空调压缩机运行，所述第二IPM模块用于驱动所述变频空调的室外风机电机运行。

8.如权利要求7所述的变频空调器电路板，其特征在于，所述第二IPM模块具有相对平行的长边和连接两个长边的短边，所述第二IPM模块具有强电引脚的长边平行且靠近与所述第一连接边。

9.如权利要求8所述的变频空调器电路板，其特征在于，所述第一接线端子和所述第二接线端子具有相对平行的长边和连接两个所述长边的短边，所述第一接线端子的长边与所述PCB板的第二侧边平行设置，所述第一接线端子和所述第二接线端子平行设置。

10.如权利要求9所述的变频空调器电路板，其特征在于，所述变频空调器电路板还包括依次设置于所述第二侧边上的交流输入电源接线端子、四通阀接线端子、交流风机接线端子和电子膨胀阀接线端子。

11.一种变频空调器，其特征在于，所述变频空调器包括如权利要求1至10任一项所述的变频空调器电路板。

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