CN112909908A - 侧吸式吸油烟机的防浪涌电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种侧吸式吸油烟机的防浪涌电路，包括EMI滤波电路，与电源线电连接，EMI滤波电路中具有接地的浪涌吸收电路；直流开关电源，具有通过磁芯相耦合的初级单元和次级单元，初级单元的输入端与EMI滤波电路的输出端电连接；直流电机驱动电路，与直流开关电源中次级单元的输出端、直流电机分别电连接；第一电容，第一端与直流开关电源的初级单元电连接；第二电容，第一端与第一电容的第二端电连接且第二端与直流开关电源的次级单元电连接；浪涌吸收电路、机壳接地，第一电容与第二电容的串联连接点电连接在浪涌吸收电路的输出端且接地。该侧吸式吸油烟机的防浪涌电路能够切断浪涌能量向弱电器件内流动的路径，解决浪涌不合格问题。

Description

侧吸式吸油烟机的防浪涌电路
技术领域
本发明涉及吸油烟机技术领域，具体涉及一种侧吸式吸油烟机的防浪涌电路。
背景技术
侧吸式吸油烟机带有自动翻动的挡烟板机构，该挡烟板机构使用电机来进行驱动。从成本、可靠性、体积、设计综合考虑，现有侧吸油烟机普遍采用有刷直流电机驱动挡烟板动作。但有刷直流电机因国家标准要求耐压为500VDC，市面上此类电机的普遍绝缘等级为500VDC，这类电机多用于一些塑料外壳的小家电，这类小家电对于有刷直流电机的耐压要求不高，因此这些小家电的电源连接头通常采用只有两个插头而无接地的电源连接头。
但是不同于小家电的塑料外壳结构，吸油烟机这类电器产品多为金属机壳，且需要采用三插头的电源线，电路板上具有接地相关EMI电路。侧吸式的吸油烟机使用时采用有刷直流电机配合运动铰链驱动挡烟板，因运动机构设计复杂，无法有效在有刷直流电机、运动铰链等部分做好安装绝缘处理，因此存在EMC浪涌实验测试无法通过的问题。如要做运动机构安装绝缘处理，则需在运动机构与机壳各处保证至少5mm的电气间隙，电气间隙不满足的需加绝缘垫等处理措施，但加绝缘垫满足电气间隙要求存在以下多种弊端：对绝缘垫强度、寿命要求非常高，实现起来难度很大，原材料成本大幅增加，整机生产工序大幅增加，同时可靠性难以获得有效保证。因此运动机构安装绝缘处理措施难以有效实现。
安规中的EMC浪涌实验，其浪涌能量很高，峰值达4kV，该实验主要是为了模拟雷电击中供电线和其他大功率负载巨大波动时造成电网浪涌冲击能量对电器产品所产生的影响，安规要求电器产品在遇到此类浪涌能量时可以正常工作，不会造成电器损坏。而一般的元器件均抗不住此等级的脉冲能量。
现有的侧吸式吸油烟机中，吸油烟机的电控部分连接到有刷直流电机，有刷直流电机固定在整机金属机壳上，电控部分采用三线插头给电路板供电。为了满足EMC浪涌实验要求，目前普遍采用的设计方案，是在靠近220VAC的输入端采取增加由压敏电阻和放电管组成的浪涌吸收电路的措施。如图1所示，电路板上的基本电路结构为：220VAC 输入经过EMI滤波、浪涌吸收电路，到后级隔离反激式开关电源部分，开关电源输出 12V给H桥电路供电，H桥电路连接有刷直流电机用于控制电机正转/反转实现控制挡烟板的打开/关闭。
其中的隔离反激式开关电源结构中，开关电源由初级、次级隔离的变压器构成。开关电源初级接L/N输入整流滤波电路，与AC输入端有一个通路，开关电源次级给后级弱电电路供电，驱动有刷直流电机的H桥电路，而开关电源的初级和次级之间是通过磁芯耦合来传递能量，因为寄生电感/电容等寄生参数的存在，在正常工作时这些寄生电感 /电容所存储的能量无处释放，为了解决这一问题，普遍采用引入电容Y将其桥接在初级和次级的地之间，用以给寄生电感/电容的能量一个释放路径，也就是电容Y可以给开关电源变压器的寄生电感/电容一个共模/差模干扰的释放路径，从而降低其正常工作时的传导和骚扰传递，解决相关EMI问题，这个电容Y是AC输入端通到有刷直流电机的唯一路径。
而在进行EMC浪涌实验中，浪涌吸收电路设置本意是浪涌能量从220VAC输入端进来，会被压敏电阻和放电管吸收掉，而不会流过后级电路，从而达到保护电路板脆弱元器件的目的。即希望浪涌能量通过路径一释放，不影响后级电路的正常工作。但是因为运动机构中有刷直流电机的引入，其绝缘不满足要求。因为电容Y的存在，浪涌能量又是一个交流脉冲能量，所以浪涌能量可以沿路径二流过电容Y而到达后级电路，而浪涌能量会流过电容Y的根本原因是因为有刷直流电机与机壳之间的绝缘耐压不足。即面对安规中的EMC浪涌实验耐压等级不够，其绝缘阻抗会比较低，EMC浪涌实验的浪涌能量会寻找最小阻抗路径来实现回流，而浪涌吸收回路阻抗比较大，这就会导致浪涌能量不能被电路板上的浪涌吸收电路有效吸收，大部分能量会穿过整个电路板，然后通过运动机构、有刷直流电机回到机壳，再回到电源线的大地，过高的浪涌能量流过电源板次级弱电侧，会造成电路板脆弱元器件不可逆的损坏。
由此可见，浪涌能量正是从电容Y流到有刷直流电机侧的。如果可以去掉该电容Y也可以切断浪涌至弱电侧的路径，解决浪涌不合格的问题，但是这个电容Y不能去掉，因为去掉之后，这个共模/差模干扰会产生巨大的尖峰，从而导致EMI不符合安规要求。
综上，对于现有通用的如图1中的电路，在进行浪涌测试时，部分浪涌能量会流过路径一，部分浪涌能量会因为有刷直流电机与机壳之间的绝缘不足而流过路径二，这样路径二的浪涌能量流过整个电路板，会引起脆弱的元器件损坏，首当其冲的是H桥电路会损坏，该应用在侧吸式吸油烟机中的电路存在浪涌不合格的难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种针对侧吸式吸油烟机中特殊工况能够切断浪涌能量向弱电器件内流动的路径，以解决EMC浪涌实验中浪涌不合格问题的侧吸式吸油烟机的防浪涌电路。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种侧吸式吸油烟机的防浪涌电路，与固定在机壳上的直流电机电连接，其特征在于：包括
EMI滤波电路，与电源线电连接，所述EMI滤波电路中具有接地的浪涌吸收电路；
直流开关电源，具有通过磁芯相耦合的初级单元和次级单元，所述初级单元的输入端与EMI滤波电路的输出端电连接；
直流电机驱动电路，与直流开关电源中次级单元的输出端、直流电机分别电连接；
第一电容，第一端与直流开关电源的初级单元电连接；
第二电容，第一端与第一电容的第二端电连接且第二端与直流开关电源的次级单元电连接；
所述浪涌吸收电路、机壳接地，所述第一电容与第二电容的串联连接点电连接在浪涌吸收电路的输出端且接地。
优选地，所述浪涌吸收电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和放电管，第一电阻电连接在电源火线和电源零线之间，第二电阻与第三电阻串联连接在电源火线和电源零线之间，所述放电管电连接在第二电阻与第三电阻的电连接端处，并且放电管接地。
优选地，所述直流开关电源的初级单元包括初级线圈、开关电源芯片，所述初级线圈的第一端与EMI滤波电路的一个输出端电连接，初级线圈的第二端与开关电源芯片电连接，所述开关电源芯片与EMI滤波电路的一个输出端电连接，所述开关电源芯片的EN/UV管脚与第一电容的第一端电连接，所述开关电源芯片的EN/UV管脚还通过光电耦合器与直流开关电源的次级单元电连接。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明中的侧吸式吸油烟机的防浪涌电路，在进行EMC浪涌实验或者应对雷电情况时，浪涌能量主要通过浪涌吸收电路回流至大地，而不会损坏后级弱电电路中的脆弱电器件。另外由于第一电容和第二电容的串联连接点电连接在浪涌吸收电路的输出端且接地，第一电容和第二电容在发挥隔离作用的同时，形成等电位，则分流出的小部分浪涌能量在经过浪涌吸收电路而流经第一电容后不会再继续经第二电容向直流开关电源、直流电机驱动电路流动，而直接回流至大地，即自第一电容的第二端切断浪涌能量向后级弱电电路内的流动，起到对后级电路的保护，在保证EMI没有问题的基础上，解决了EMC浪涌实验中浪涌不合格问题。
附图说明
图1为现有技术中直流电机的驱动电路图。
图2为本发明实施例中侧吸式吸油烟机的防浪涌电路原理图。
图3为本发明实施例中侧吸式吸油烟机的防浪涌电路图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
侧吸式吸油烟机中具有以下特殊的工况：侧吸式吸油烟机中具有运动机构、固定在金属机壳上的有刷直流电机4，侧吸式吸油烟机需要采用三插头的电源线给内部的电路板供电，无法有效在有刷直流电机4、运动铰链等部分做好安装绝缘处理。针对侧吸式吸油烟机的该工况，实施例中使用如图2和图3所示的侧吸式吸油烟机的防浪涌电路，该侧吸式吸油烟机的防浪涌电路能够切断浪涌流入电源板次级侧路径，以解决EMC浪涌实验中浪涌不合格问题。
如图2和图3所示，本实施例中的侧吸式吸油烟机的防浪涌电路与具有三个连接端的电源线电连接，该侧吸式吸油烟机的防浪涌电路包括EMI滤波电路1、直流开关电源 2、直流电机驱动电路3、第一电容Y1、第二电容Y2。各构成部分的具体电路如图3 所示。
其中EMI滤波电路1将交流电进行滤波处理后形成高压直流电。本实施例中的EMI滤波电路1中具有接地的浪涌吸收电路11，该浪涌吸收电路11设置靠近EMI滤波电路 1输入侧的位置，使得能够有效回收浪涌能量。本实施例中的浪涌吸收电路11包括第一电阻ZR101、第二电阻ZR102、第三电阻ZR103和放电管SA101，第一电阻ZR101电连接在电源火线和电源零线之间，第二电阻ZR102与第三电阻ZR103串联连接在电源火线和电源零线之间，放电管SA101电连接在第二电阻ZR102与第三电阻ZR103的电连接端处，并且放电管SA101接地。
直流开关电源2，具有通过磁芯相耦合的初级单元21和次级单元22，初级单元21的输入端与EMI滤波电路1的输出端电连接。第一电容Y1，第一端与直流开关电源2 的初级单元21电连接，第二电容Y2，第一端与第一电容Y1的第二端电连接且第二端与直流开关电源2的次级单元22电连接。浪涌吸收电路11、机壳接地，第一电容Y1 与第二电容Y2的串联连接点电连接在浪涌吸收电路11的输出端且接地。直流电机驱动电路3与直流开关电源2中的次级单元22的输出端、直流电机4分别电连接，直流电机驱动电路3实现对直流电机4的驱动控制。
本实施例中的直流开关电源2的初级单元21包括初级线圈、开关电源芯片IC201，直流开关电源2的次级单元22包括有次级线圈，初级线圈和次级线圈则通过磁性相耦合，进而实现电压的DC/DC变换，经变换的低压直流电供给直流电机驱动电路3，进而实现对直流电机驱动电路3的供电，直流电机驱动电路3可以采用H桥电路，进而实现对直流电机4的驱动控制。
初级线圈的第一端与EMI滤波电路1的一个输出端电连接，初级线圈的第二端与开关电源芯片IC201电连接。次级线圈的两端分别与直流电机驱动电路3电连接。
开关电源芯片IC201与EMI滤波电路1的一个输出端电连接，开关电源芯片IC201的EN/UV管脚与第一电容Y1的第一端电连接，所述开关电源芯片IC201的EN/UV管脚还通过光电耦合器PC201与直流开关电源2的次级单元22电连接。
本发明中的侧吸式吸油烟机的防浪涌电路，在进行EMC浪涌实验或者应对雷电情况时，浪涌能量主要通过浪涌吸收电路11回流至大地，而不会损坏后级弱电电路中的脆弱电器件。另外第一电容Y1和第二电容Y2采用能够满足安规EMC浪涌测试电压以上耐压等级的电容，由于第一电容Y1和第二电容Y2的串联连接点电连接在浪涌吸收电路11的输出端且接地，第一电容Y1和第二电容Y2在发挥隔离作用的同时，形成等电位，则分流出的小部分浪涌能量在经过浪涌吸收电路11而流经第一电容Y1后不会再继续经第二电容Y2向直流开关电源2、直流电机驱动电路3流动，而直接回流至大地，即自第一电容Y1的第二端切断浪涌能量向后级弱电电路内的流动，起到对后级电路的保护，在保证EMI没有问题的基础上，解决了EMC浪涌实验中浪涌不合格问题。

Claims (3)

1.一种侧吸式吸油烟机的防浪涌电路，与固定在机壳上的直流电机(4)电连接，其特征在于：包括
EMI滤波电路(1)，与电源线电连接，所述EMI滤波电路(1)中具有接地的浪涌吸收电路(11)；
直流开关电源(2)，具有通过磁芯相耦合的初级单元(21)和次级单元(22)，所述初级单元(21)的输入端与EMI滤波电路(1)的输出端电连接；
直流电机驱动电路(3)，与直流开关电源(2)中次级单元(22)的输出端、直流电机(4)分别电连接；
第一电容(Y1)，第一端与直流开关电源(2)的初级单元(21)电连接；
第二电容(Y2)，第一端与第一电容(Y1)的第二端电连接且第二端与直流开关电源(2)的次级单元(22)电连接；
所述浪涌吸收电路(11)、机壳接地，所述第一电容(Y1)与第二电容(Y2)的串联连接点电连接在浪涌吸收电路(11)的输出端且接地。
2.根据权利要求1所述的侧吸式吸油烟机的防浪涌电路，其特征在于：所述浪涌吸收电路(11)包括第一电阻(ZR101)、第二电阻(ZR102)、第三电阻(ZR103)和放电管(SA101)，第一电阻(ZR101)电连接在电源火线和电源零线之间，第二电阻(ZR102)与第三电阻(ZR103)串联连接在电源火线和电源零线之间，所述放电管(SA101)电连接在第二电阻(ZR102)与第三电阻(ZR103)的电连接端处，并且放电管(SA101)接地。
3.根据权利要求1或2所述的侧吸式吸油烟机的防浪涌电路，其特征在于：所述直流开关电源(2)的初级单元(21)包括初级线圈、开关电源芯片(IC201)，所述初级线圈的第一端与EMI滤波电路(1)的一个输出端电连接，初级线圈的第二端与开关电源芯片(IC201)电连接，所述开关电源芯片(IC201)与EMI滤波电路(1)的一个输出端电连接，所述开关电源芯片(IC201)的EN/UV管脚与第一电容(Y1)的第一端电连接，所述开关电源芯片(IC201)的EN/UV管脚还通过光电耦合器(PC201)与直流开关电源(2)的次级单元(22)电连接。
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