CN108692439A - 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、散热器、用于驱动变频空调压缩机的第一IPM模块以及用于驱动变频空调室外电机的第二IPM模块，通过将第一IPM模块和第二IPM模块靠近PCB板的第一侧边设置，且将散热器覆盖上述第一IPM模块和第二IPM模块，使得上述两个功率器件共用一个散热器，不需要单独再对第二IPM模块设置一个散热器，因此减少了生产电控板时的工序，提高了生产效率，同时降低了电控板的成本。

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电机多采用直流电机，以获得更高的能效比，而驱动直流电机的驱动器为外置式时，需要对其驱动器换相器件如IPM模块(IntelligentPower Module，智能功率模块)进行散热处理。如图1所示的变频空调器电路板，图中IPM1为驱动压缩机的IPM模块，而IPM2为驱动直流电机的IPM模块，图中这两个IPM模块分开在PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)板上设置，因此需要对驱动直流电机的IPM模块单独设置散热器，这给电路板的生产增加了工序，不利于生产效率的提高，同时单独设置的散热器也增加了一定的成本。

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，目的在于解决现有变频空调器电路板中的驱动外风机电机的IPM模块需要单独设置散热器，以此增加工序不利于提高电路板的生产效率和导致成本上升问题。

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、散热器、用于驱动变频空调压缩机的第一IPM模块以及用于驱动变频空调室外电机的第二IPM模块；其中，

所述整流桥堆用于对输入的电源进行整流输出脉动的直流电；

所述第一IPM模块和第二IPM模块设置在所述PCB板上方，所述第一IPM模块和第二IPM模块靠近所述第一侧边设置，所述散热器设置在所述第一IPM模块和所述第二IPM模块上方并覆盖所述第一IPM模块和所述第二IPM模块以进行散热。

优选的，所述整流桥堆靠近所述第一侧边设置，所述散热器同时设置在所述整流桥堆上方并覆盖所述整流桥堆以进行散热。

优选的，所述PCB板的第一侧边和所述散热器的一侧边为直边，所述散热器的一侧边靠近所述PCB板的第一侧边设置。

优选的，所述PCB板和所述散热器为长方形，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，所述散热器的一长侧边与所述PCB板的第一侧边平行。

优选的，所述PCB板上靠近所述第二侧边和所述第一连接边的位置还设置有电机接线端子，所述电机接线端子与所述第二IPM模块的三个驱动输出引脚连接。

优选的，所述第二IPM模块与所述电机接线端子之间的连接线靠近所述第一连接边。

优选的，所述PCB板为双面板，所述第二IPM模块与所述电机接线端子之间的连接线分别设置在所述PCB板的两个板面。

优选的，设置在所述PCB板的同一面上的两根连接线靠近所述连接边的部分之间的距离为L，其中3mm＜L＜6mm。

优选的，所述PCB板上还设置用于采集所述第二IPM模块的输出电流的第二采样电阻，所述第二采样电阻靠近所述第二IPM模块设置。

优选的，所述PCB板上还设置滤波电容、MCU和第一采样电阻；

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，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MCU用于对所述第一IPM模块和所述第二IPM模块进行控制以驱动所述压缩机和所述电机运行；

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，所述第一采样电阻另一端与所述MCU的地线共接于所述直流母线的负极导线，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连接所述直流母线的负极导线，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。

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、散热器、用于驱动变频空调压缩机的第一IPM模块以及用于驱动变频空调室外电机的第二IPM模块，通过将第一IPM模块和第二IPM模块靠近PCB板的第一侧边设置，且将散热器覆盖上述的第一IPM模块和第二IPM模块，使得上述两个功率器件共用一个散热器，不需要单独再对第二IPM模块设置一个散热器，因此减少了生产电控板时的工序，提高了生产效率，同时降低了电控板的成本。

附图说明

图1为现有技术中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PCB布局和布线示意图；

图3为本发明变频空调器电路板的结构图；

图4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2和图3，图2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，图3为本发明第一实施例提供的变频空调器电路板的结构图，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100，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、散热器200、用于驱动变频空调压缩机的第一IPM模块IPM1以及用于驱动变频空调室外电机的第二IPM模块IPM2；其中，

整流桥堆用BR1于对输入的电源进行整流输出脉动的直流电；

第一IPM模块IPM1和第二IPM模块IPM2设置在PCB板100上方，第一IPM模块IPM1和第二IPM模块IPM2靠近第一侧边104设置，散热器200设置在第一IPM模块IPM1和第二IPM模块IPM2上方并覆盖第一IPM模块IPM1和第二IPM模块IPM2以进行散热。

具体如图2和图3所示的变频空调器电路板，具有第一侧边104和第二侧边105，以及这两侧边的第一连接边106，图2所示的变频空调器电路板对应的电路原理如图4所示，其整流桥堆BR1输入端外接交流电源，输出脉动直流电并经主要以电抗器L、开关管IGBT1(图2中未示出)、快速恢复二极管D(图2中未示出)组成的PFC电路进行功率因素校正后，再经滤波电容E1和E2进行滤波输出稳定的高压直流电，从滤波电容E1和E2出来的直流电经两条直流母线101和102对第一IPM模块IPM1和第二IPM模块IPM2进行供电，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，由于第二IPM模块IPM2设置在散热器200下方，引脚没有外露，因此从图3中无法直接看到。

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，由于IPM模块的工作电流大，特别是驱动压缩机的IPM模块工作电流达10A以上，因此需要加装散热器，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。

在本实施例中，第二IPM模块IPM2用于驱动室外风机的外置式直流电机，通过连接电机的接线端子CN1对电机进行供电以驱动器运行，第二IPM模块IPM2与第一IPM模块IPM1共用一块散热器200，其散热器200设置在PCB板100左侧的虚线框B区域上方，且靠近电控板的一侧，即靠近第一侧边104设置，相对图1中的第二IPM模块IPM2需要单独设置散热器进行散热，能使得在生产组装电控板时少安装一次散热器，节省了工序提高了生产效率，而且还能减少一块散热器，相对节省了成本。本实施例中的散热器200由于要覆盖上述的第一IPM模块IPM1与第二IPM模块IPM2，相对现有技术中的只需覆盖第一IPM模块IPM1要设计尺寸相对大一些，但仍比现有技术中的两块散热器加起来的成本低。

进一步的，整流桥堆BR1靠近第一侧边104设置，散热器200同时设置在整流桥堆BR1上方并覆盖整流桥堆BR1以进行散热。这里进一步将散热器200对整流桥堆BR1进行散热，使得散热器同时覆盖整流桥堆BR1、第一IPM模块IPM1与第二IPM模块IPM2，能进一步提高散热器200的利用率，同时有利于进一步减少生产工序，提高整个电路板的生产效率。

进一步的，PCB板100和散热器200可以设置为矩形，并将散热器200的一侧边靠近PCB板100的第一侧边104设置，这样使得散热器200设置在电控板的一侧，便于整个电控盒安装后通过室外风机运行时的气流对其进行散热。具体的，PCB板100和散热器200可以设置为矩形可以设置为长方形，如图2中所示，PCB板100的第一侧边104和第二侧边105为PCB板100的短侧边，而第一连接边106为PCB板100的长侧边，散热器200的一长侧边与PCB板100的第一侧边104靠近并平行设置，这样使得散热器200在PCB板100一侧占用的面积少，同时又兼顾了对整流桥堆BR1、第一IPM模块IPM1与第二IPM模块IPM2进行散热。

进一步的，为了方便对PCB板100的线路进行布线，PCB板100还包括连接第一侧边104和第二侧边105的第二连接边110，上述的整流桥堆BR1和第二IPM模块IPM2分别靠近第二连接边110和第一连接边106，第一IPM模块IPM1设置在整流桥堆BR1和第二IPM模块IPM2之间。通过将上述三个器件这样顺序的设置，能方便按照针对图4所示的电路原理图上的电流走向原理即交流电从整流桥堆BR1输入，直流电从整流桥堆BR1输出经电抗器L、电解电容E1和E2滤波后经直流母线101和102依次对第一IPM模块IPM1和第二IPM模块IPM2供电。

进一步的，如图2和图3所示，整流桥堆BR1和第一IPM模块IPM1的引脚侧朝向PCB板100内侧设置，第二IPM模块IPM2的驱动输出引脚侧靠近PCB板100的长侧边设置(图3中第二IPM模块IPM2由于被散热器200完全遮盖未示出)。这样使得整流桥堆BR1输出到电抗器L以及到电解电容E1和E2的连接线距离更短，以及第二IPM模块IPM2的驱动输出到电机的接线端子CN1连接线更短，由于这些连接线都为强电部分，因此需要避免走线时迂回绕线，使得这些强电线占用的PCB板部分的面积尽量的小以减少对其他弱电部分的干扰。

本发明实施例的变频空调器电路板，其PCB板100上设置有整流桥堆BR1、散热器200、用于驱动变频空调压缩机的第一IPM模块IPM1以及用于驱动变频空调室外电机的第二IPM模块IPM2，通过将第一IPM模块IPM1和第二IPM模块IPM2靠近PCB板100的第一侧边104设置，且将散热器200覆盖上述的第一IPM模块IPM1和第二IPM模块IPM2，使得上述两个功率器件共用一个散热器200，不需要单独再对第二IPM模块IPM2设置一个散热器，因此减少了生产电控板时的工序，提高了生产效率，同时降低了电控板的成本。

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，PCB板100上靠近第二侧边105和第一连接边106的位置还设置有电机接线端子CN1，电机接线端子CN1与第二IPM模块IPM2的三个驱动输出引脚连接。如图2所示，将电机接线端子CN1设置在PCB板100上相对散热器200设置的另外一侧边上，第二IPM模块IPM2的三个驱动输出引脚通过三根连接线连接到电机接线端子CN1的三个针脚，以实现驱动外置电机的三个线圈绕组。

具体的，在本实施例中，第二IPM模块IPM2与电机接线端子CN1之间的连接线靠近第一连接边106。如图2所示，第二IPM模块IPM2与电机接线端子CN1之间的连接线为107、108、109三根走线，这三根走线靠近第一连接边106设置，且在靠近第一连接边106的部分相互平行设置，与PCB板100中间以MCU IC1为主的弱电区分开设置。由于这三根导电线为第二IPM模块IPM2驱动室外风机的直流电机的强电线，因此需要满足安规要求且不对其他弱电部分产生干扰，而通过将上述三根导电线靠近第一连接边106且平行设置，能使得这三根线占用的PCB板面积最小，能增大与弱电区的距离，不对上述的弱电区产生干扰，使得整个电路板工作更加稳定可靠。

进一步的，PCB板100为双面板，第二IPM模块IPM2与电机接线端子之间的连接线分别设置在PCB板100的两个板面。如图2所述，这三根导电线中107和109设置与PCB板100的正面以实线标识，而另外一根108设置在PCB板100的反面以虚线标识，相对将三根导电线设置在PCB板100的同一面，能进一步减少占用PCB板的面积，尽量减少对弱电部分的干扰。同时这三根导电线需要满足安规中的爬电距离要求，导线之间的距离L可设置为3-6mm，优选为3mm，此时这三根导电线围成的面积最小。

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，变频空调器电路板除了上述的三个需要散热的功率器件，PCB板100上还设置用于采集第二IPM模块IPM2的输出电流的第二采样电阻R2，第二采样电阻R2靠近第二IPM模块IPM2设置。

由于将第二IPM模块IPM2调整了在PCB板100上的位置，相对现有技术更改为与第一IPM模块IPM1共用一块散热器200，其与第二IPM模块IPM2连接的第二采样电阻R2也随之调整原来的位置，设置为靠近第二IPM模块IPM2电流采样输出引脚，即从第二IPM模块IPM2电流采样输出引脚到第二电阻R2的连接线尽量的短设置，由于第二电阻R2的阻值非常的小一般只有零点几欧姆，如果采样时有一点点干扰信号加载都会影响其采样准确度，因此需要尽量减少周边干扰信号对其采样精度的影响，而通过将第二电阻R2与第二IPM模块IPM2电流采样输出引脚靠近设置能解决上述问题，实现高的电流采样准确度。

进一步的，PCB板100上还设置滤波电容E1和E2、MCU IC1第一采样电阻R1；

滤波电容具体如电解电容E1和E2用于对从整流桥堆BR1输出的直流电滤波，电解电容E1和E2连接直流母线101和102，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，MCU用于对第一IPM模块IPM1和第二IPM模块IPM2进行控制以驱动压缩机和室外风机电机运行。

如图2所示，为方便PCB板的布线，从整流桥BR1出来连接到电解电容E1和E2的直流电导线设置在双面PCB板的背面，用虚线标识。从电解电容E1和E2的输出的直流母线正极线102在对第一IPM模块IPM1供电后其他部分在设置在双面PCB板的背面，用虚线标识，通过将一部分导线设置在PCB板的背面，能进一步减少这些强电导线占用的面积，减少对其他弱电部分的干扰。

第一采样电阻R1用于采集第一IPM模块IPM1的输出电流，同第二采样电阻R2的功能，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，为了提供其电流采样的准确度，也是靠近第一IPM模块IPM1的采样输出引脚设置，第一采样电阻R1另一端与MCUIC1的地线103以及直流母线负极导线101的共接点靠近第一采样电阻R1，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的另一端连接直流母线的负极导线101，连接电解电容E1和E2的直流母线依次连接第一IPM模块IPM1和第二IPM模块IPM2，由于第一IPM模块IPM1驱动压缩机运行，第二IPM模块IPM2驱动外风机电机运行，因此第一IPM模块IPM1的输出电流比第二IPM模块IPM2输出电流要大。

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2中可看到控制器MCU的采样地线103、第二IPM模块IPM2的采样电阻R2的另一端连接直流母线负极导线101的部分均连接在采样电阻R1的接地的一端上，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的接地段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，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CN5、四通阀接线端子CN4、交流风机接线端子CN3和电子膨胀阀接线端子CN2，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，能有效的减少变频空调器的生产工序，提高生产效率，并能够一定程度降低成本。

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、散热器、用于驱动变频空调压缩机的第一IPM模块以及用于驱动变频空调室外电机的第二IPM模块；其中，

所述整流桥堆用于对输入的电源进行整流输出脉动的直流电；

所述第一IPM模块和第二IPM模块设置在所述PCB板上方，所述第一IPM模块和第二IPM模块靠近所述第一侧边设置，所述散热器设置在所述第一IPM模块和所述第二IPM模块上方并覆盖所述第一IPM模块和所述第二IPM模块以进行散热。

2.如权利要求1所述的变频空调器电路板，其特征在于，所述整流桥堆靠近所述第一侧边设置，所述散热器同时设置在所述整流桥堆上方并覆盖所述整流桥堆以进行散热。

3.如权利要求1所述的变频空调器电路板，其特征在于，所述PCB板的第一侧边和所述散热器的一侧边为直边，所述散热器的一侧边靠近所述PCB板的第一侧边设置。

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PCB板和所述散热器为长方形，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，所述散热器的一长侧边与所述PCB板的第一侧边平行。

5.如权利要求1至4任一项所述的变频空调器电路板，其特征在于，所述PCB板上靠近所述第二侧边和所述第一连接边的位置还设置有电机接线端子，所述电机接线端子与所述第二IPM模块的三个驱动输出引脚连接。

6.如权利要求5所述的变频空调器电路板，其特征在于，所述第二IPM模块与所述电机接线端子之间的连接线靠近所述第一连接边。

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PCB板为双面板，所述第二IPM模块与所述电机接线端子之间的连接线分别设置在所述PCB板的两个板面。

8.如权利要求7所述的变频空调器电路板，其特征在于，设置在所述PCB板的同一面上的两根连接线靠近所述连接边的部分之间的距离为L，其中3mm＜L＜6mm。

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PCB板上还设置用于采集所述第二IPM模块的输出电流的第二采样电阻，所述第二采样电阻靠近所述第二IPM模块设置。

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PCB板上还设置滤波电容、MCU和第一采样电阻；

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，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MCU用于对所述第一IPM模块和所述第二IPM模块进行控制以驱动所述压缩机和所述电机运行；

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，所述第一采样电阻另一端与所述MCU的地线共接于所述直流母线的负极导线，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连接所述直流母线的负极导线，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。

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。