CN113364270A - 电源电路装置及采用其的控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电源电路装置和采样其的控制器，电源电路装置包括PCB板，在PCB板上设置了开关电源电路，开关电源电路包括开关模块、开关变压器、整流模块和滤波模块，开关模块设置有尖峰吸收电路，开关模块由直流母线电源供电，连接直流母线电源的正极、尖峰吸收电路、开关变压器第一绕组、开关模块的开关管的输入极、开关模块的开关管的输出极至直流母线电源的负极的走线形成母线电流环路，母线电流环路的面积为100平方毫米至200平方毫米，走线宽度为0.7毫米至2.4毫米，以此能有效降低电流环路的发射电磁场的干扰信号，从而有效的减少对周边电路特别是弱电的MCU控制电路的干扰，以此提升整个控制电路的抗干扰能力，从而增强整个控制电路的工作可靠性。

Description

电源电路装置及采用其的控制器

技术领域

本发明涉及一种电源电路装置及采用其的控制器，属于控制器应用技术领域。

背景技术

在现阶段的电子电器、家电产品中开关电源应用非常普遍，由于开关电源的频率高，功率开关器件的高额开关动作是导致电子系统产生电磁干扰(EMI)的主要原因之一。开关电源工作时，其内部的电压和电流波形都是在非常短的时间内上升和下降的，因此，开关电源本身是一个噪声发生源。开关电源的电路板的PCB布线的设计的是否合理会关键影响到其噪声的传播对电路中其他模块如MCU控制部分、驱动部分的干扰。目前在一些应用中对开关电源的PCB布线没有太重视，而是侧重于其他的电路模块的布线，以至引起整个电路板工作不稳定的问题。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是解决现有的家电产品的控制电路板中，由于开关电源的PCB布线不合理导致引起整个控制电路板工作不稳定问题。

具体地，本发明公开一种电源电路装置，包括PCB板，PCB板上设置了开关电源电路，开关电源电路包括开关模块、开关变压器、整流模块和滤波模块，开关模块连接于开关变压器的输入绕组，整流模块连接于开关变压器的输出绕组，滤波模块连接于整流模块，开关模块设置有尖峰吸收电路，开关模块由直流母线电源供电，连接直流母线电源的正极、尖峰吸收电路、开关变压器第一绕组、开关模块的开关管的输入极、开关模块的开关管的输出极至直流母线电源的负极的走线形成母线电流环路，母线电流环路的面积为100平方毫米至200平方毫米，的走线宽度为0.7毫米至2.4毫米。

可选地，尖峰吸收电路包括第一电容、第二电容、第一电阻和第一二极管，其中第一电容并联于直流母线电源输入端的正极和直流母线电源输入端的负极，第一电阻的一端连接于直流母线电源的正极，第一电阻的另一端连接第一二极管阴极，第一二极管阳极连接开关模块的开关管的输入极，第二电容并联于第一电阻，其中连接第一电阻的一端、开关变压器的输入绕组、第一二极管阳极和开关模块的开关管的输入极的走线形成尖峰吸收电流环路，尖峰吸收电流环路的面积为20平方毫米至60平方毫米。

可选地，连接滤波模块至供电的用电负载之间的输出电源正极走线和输出电源负极走线平行设置，且输出电源正极走线和输出电源负极走线之间的间距为0.254毫米至0.35毫米。

可选地，PCB板为双面板，输出电源正极走线和输出电源负极走线分别设置在PCB板的两面，且电源负极走线的一端连接滤波模块的负极，另一端连接开关变压器的输出绕组的接地端。

可选地，整流模块和滤波模块为多个，分别连接多个整流模块和滤波模块的电源正极走线和电源负极走线的宽度与对应的整流模块和滤波模块的过电流大小一致。

可选地，整流模块包括串联于输出电源正极走线的第二二极管，第二二极管靠近开关变压器输出的第二绕组的输出端设置。

可选地，滤波模块包括第三电解电容，第三电解电容与第二二极管靠近设置，第三电解电容并联于输出电源正极走线和输出电源负极走线之间，第二二极管和第三电解电容按照以下规则设置：连接第二二极管的两个管脚的连线方向与连接第三电解电容的两个管脚的连线方向不平行。

可选地，连接第二二极管的两个管脚的连线方向与连接第三电解电容的两个管脚的连线方向垂直。

本发明还公开一种控制器，控制器设置上述的电源电路装置，还设置有MCU控制电路以及电机驱动模块，电机驱动模块包括集成的半导体电路，和采样半导体电路输出的三相电流的采样电阻，其中，对半导体电路进行供电的第一母线负极走线、对开关电源进行供电的第二母线负极走线以及连接MCU控制电路的第三母线负极走线共接于靠近连接采用电阻的接地结合区。

可选地，连接电源电路装置的对半导体电路进行供电的输出电源的负极走线宽度小于第一母线地线和第二母线地线，且负极走线远离第一母线地线和第二母线地线，负极走线连接于接地结合区。

本发明的电源电路装置，包括PCB板，在PCB板上设置了开关电源电路，开关电源电路包括开关模块、开关变压器、整流模块和滤波模块，开关模块连接于开关变压器的输入绕组，整流模块连接于开关变压器的输出绕组，滤波模块连接于整流模块，开关模块设置有尖峰吸收电路，开关模块由直流母线电源供电，连接直流母线电源的正极、尖峰吸收电路、开关变压器第一绕组、开关模块的开关管的输入极、开关模块的开关管的输出极至直流母线电源的负极的走线形成母线电流环路，母线电流环路的面积为100平方毫米至200平方毫米，走线宽度为0.7毫米至2.4毫米，以此能有效降低电流环路的发射电磁场的干扰信号，从而有效的减少对周边电路特别是工作在弱电的MCU控制电路的干扰，以此提升整个控制电路的抗干扰能力，从而增强整个控制电路的工作可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例的控制器的PCB布线和丝印图；

图2为图1中A1所对应的电源电路部分的放大图；

图3为图1中A1所对应的电源电路部分的另一放大图；

图4为图1中的PCB的正面布线和正面丝印图；

图5为图4中A2所对应的电源电路部分的放大图；

图6为图5中C所对应的放大图；

图7图1中的PCB的背面布线和正面丝印图；

图8为图7中A3所对应的放大图；

图9为本发明实施例的电源电路装置的电路原理图；

图10为本发明实施例的控制器中的MCU控制电路以及逆变模块的电路原理图。

具体实施方式

需要说明的是，在结构或功能不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面根据实例来详细说明本发明。

本发明首先提出一种电源电路装置，如图1至图9所示，包括PCB板，在PCB板上设置了开关电源电路，PCB板上安装一些电子元件，在PCB板上设置有铜箔形成的走线，通过走线和电子元件形成开关电源电路，以此将输入的交流电转换成输出的直流低压电，开关电源电路可输出多路的直流低压电，如+5V、+12V和+15V等，以为不同的用电负载进行供电。如图9所示，其中开关电源电路包括开关模块10、开关变压器30、整流模块和滤波模块，其中开关模块10连接于开关变压器30的输入绕组，整流模块连接于开关变压器30的输出绕组，滤波模块连接于整流模块。开关模块10可以由分离的开关管和与之连接的电子元件组成，也可以是由开关芯片和与之连接的周边电子元件组成，如图9所示，开关模块10主要有开关芯片IC2组成。开关模块10由输入的经整流滤波后的直流高压电即直流母线电压进行供电，以220V交流电为例，其直流母线电压一般可达300V，经开关模块10的高速开关动作在开关变压器30的原边绕组产生变化的电流，在开关变压器30的副边绕组感应出对应的电压交流电，再经整流模块和滤波模块的整流滤波，输出低压直流电。其中副边绕组可以是多个，对应的整流模块和滤波模块也为多个，以输出多路低压直流电，如图9所示，整流模块和滤波模块为三个，分别是第一整流模块41和第一滤波模块42，第二整流模块51和第二滤波模块52，第三整流模块61和第三滤波模块62。开关模块10还设置有尖峰吸收电路20，该尖峰吸收电路20设置在对开关模块10进行供电的直流母线电压线路端，起到吸收直流母线线路上的干扰脉冲的作用，尖峰吸收电路20一般由阻容滤波电路组成，其直流母线经尖峰吸收电路20进行干扰脉冲的过滤后对开关模块10进行供电。其中连接直流母线电源的正极P+、尖峰吸收电路20、开关变压器30的原边绕组即上述输入绕组、开关模块10的开关管的输入极、开关模块10的开关管的输出极至直流母线电源的负极的走线形成母线电流环路CL1，如图2中所示的虚线指示的电流环路，该母线电流环路CL1的面积为100平方毫米至200平方毫米，母线电流环路CL1的走线宽度为0.7毫米至2.4毫米。

因为开关模块10平时工作在高频开关状态，且供电为300V左右的直流高压电，在其高速开关切换时，与之连接的开关变压器30以及尖峰吸收电路20的走线形成的母线电流环路CL1中的电流为与开关模块10工作频率对应的高速脉动状态，根据电磁感应原理，此电流环路容易发射电磁场以形成干扰源，从而对周边电路特别是设置了MCU的控制电路产生干扰，严重情况下会干扰MCU检测到的信号和/或者输出的控制信号而导致工作异常，因为MCU工作在弱电压如3-5V电压，因此极容易受到干扰，严重时使得整个控制出现异常从而引起整个控制电路出现故障。因而如何降低母线电流环路CL1发射的干扰电磁场很重要，通过实验测试，将母线电流环路CL1的面积设置为100平方毫米至200平方毫米如140平方毫米，且此环路中的PCB布线的走线的宽度为0.7毫米至2.4毫米能明显降低发射电磁场的强度，即降低噪声强度，从而有效的减少对周边电路特别是工作在弱电的MCU控制电路91的干扰，以此提升整个控制电路的抗干扰能力，从而增强整个控制电路的工作可靠性。

在本发明的一些实施例中，如图2、图3和图10所示，尖峰吸收电路20包括第一电容CX1、第二电容C1、第一电阻R1和第一二极管D1，其中第一电容CX1并联于直流母线电源输入端的正极和直流母线电源输入端的负极，第一电阻R1的一端连接于直流母线电源的正极，第一电阻R1的另一端连接第一二极管D1阴极，第一二极管D1阳极连接开关模块10的开关管的输入极，第二电容并联于第一电阻R1，其中连接第一电阻R1的一端、开关变压器30原边绕组的第一绕组、第一二极管D1阳极和开关模块10的开关管的输入极的走线形成尖峰吸收电流环路CL2，尖峰吸收电流环路CL2的面积为20平方毫米至60平方毫米。其中第一电容CX1设置在尖峰吸收电路20的输入端，开关模块10主要由开关芯片IC2组成，其内部集成有开关管。开关模块10在其他实施例中也可以由分立的电子元件组成。从图3可知，尖峰吸收电路20加上开关变压器30的第一绕组、和开关模块10的开关管的输入极的走线形成尖峰吸收电流环路CL2，尖峰吸收电流环路CL2归属于上述母线电流环路CL1中的一个小环路，由于该环路中的电流经开关管的高速动作产生交变电流，因此母线电流环路CL1产生的噪声干扰主要由此环路产生，因而，控制好此环路的噪声的强度决定了整个母线电流环路CL1的噪声大小。通过实验测试，将该环路的面积限制为20平方毫米至60平方毫米如40平方毫米，能很好的限制其噪声的产生，从而有效的降低对周边电路模块的干扰。

在本发明的一些实施例中，如图2和图3所示，连接整流模块、滤波模块，以及连接滤波模块至供电的用电负载之间的输出电源正极走线和输出电源负极走线平行设置，且输出电源正极走线和输出电源负极走线之间的间距为0.254毫米至0.35毫米。如图XX中，开关变压器30包括两个副边绕组，即连接开关变压器30的第9脚和第10脚的第一副边绕组，以及连接开关变压器30的第6脚和第7脚的第二副边绕组，对应连接第一副边绕组的为第一整流模块41和第一滤波模块42，连接第二副边绕组的为第二整流模块51和第二滤波模块52，第一整流模块41和第一滤波模块42输出第一电源电压+15V，第二整流模块51和第二滤波模块52输出第二电源电压为+5V。连接第一整流模块41和第一滤波模块42的第一电源电压正极和负极、直至用电负载的两条走线L11和L12平行设置，且二者的间距比较小；连接第二整流模块51和第二滤波模块52的第二电源电压正极和负极、直至用电负载的两条走线L21和L22也是平行设置，且二者的间距比较小；这样使得电源正极走线和电源负极走线形成的电流环路面积尽量的小，以此减少周边电路受到的干扰，如上述的母线电流环路CL1产生的电磁噪声的影响，从而使得电源输出的直流电压噪声低，更加纯净稳定，减少对用电负载的干扰。

在本发明的一些实施例中，如图2至图9所示，PCB板为双面板，输出电源正极走线和输出电源负极走线分别设置在PCB板的两面，且电源负极走线的一端连接滤波模块的负极，另一端连接开关变压器30的输出绕组的接地端。由于整流模块中的整流二极管工作在高速切换状态，如图中第一整流模块41的第三整流二极管D3和第二整流模块51的第四整流二极管D4在其截止时产生反向电流，其会在开关变压器30的漏感和其他电路中分布参数的影响下产生很快的电流变化di/dt，以此产生很高的高频干扰，其频率可达几十兆赫兹，因此如果布线不合理使得动态节点如整流二极管、滤波的电解电容处会产生较强的电磁干扰噪声，从而会对周围控制电路产生干扰，并且此电磁干扰噪声也会跟随输出电源的走线传输到其他的用电负载电路如MCU控制电路91等，以此影响这些负载电路的工作可靠性。为了避免此问题，必须尽量减少与这些动态节点相关的电子元件的走线的长度，且将连接这些电子元件形成的电源正极走线和电源负极走线形成的环路面积尽量缩小，以此降低噪声发生源的强度。为此有两点措施可以改进，其一将整流二极管如图2中的第三整流二极管D3和第四整流二极管D4尽量靠近开关变压器30对应的输出绕组端设置，如将第三整流二极管D3靠近第一副边绕组的输出端设置，将第四整流二极管D4靠近第二副边绕组设置，以此减少动态节点相关的电子元件的走线的长度。其二，将滤波模块的电解电容的负极连接的输出电源负极走线即地线和电解电容的正极连接的输出电源正极走线分别设置在双面PCB板的两面，如图3、图5和图8所示，连接第二电解电容E2和第三电解电容E3的电源负极走线LGND设置在PCB板的背面，其具体分别连接第二电解电容E2和第三电解电容E3并到开关变压器T1副边绕组的接地端。如图3至图8所示，以此形成的电流环路CL3尽量的小，因为如果设置在PCB板的同一面，由于布线的限制，二者必须要绕开其中一些电子元件以及绕开对方的走线，这样使得走线形成的环路面积加大，而将地线设置在相对正极走线的另外一面，如图5所示，连接电子元件的走线也与正极走线为同一面，这样地线的走线可以直接走最短距离连接输出电容负极和变压器输出绕组的接地端，即第一副边绕组和第二副边绕组的接地端，使得形成的正极线和地线之间的环路面积尽量的小，从而进一步有效的减少噪声源，降低电磁噪声，以此减少对周边其他电路的干扰。

进一步地，在本发明的一些实施例中，如图3、图5和图8所示，整流模块和滤波模块为多个，分别连接多个整流模块和滤波模块的电源正极走线和电源负极走线的宽度与对应的整流模块和滤波模块的过电流大小一致。如图9所示，开关电源电路输出多路直流电，其输出的电流根据用电负载的不同而不同，如第一整流模块41和第一滤波模块42输出+15V电压设计电流为150mA，第二整流模块51和第二滤波模块52输出+12V电压设计电流为850mA，因此第二整流模块51和第二滤波模块52的输出电流大很多，从上述实施例中可知，高速工作的整流模块中的整流二极管会产生电磁干扰噪声，并通过走线传播其他用电负载，且走线本身也形成天线效应对外辐射，为了减量降低走线的传输干扰噪声的能力，走线的宽度应该尽量的减少，因此其走线的宽度与过电流大小一致，而不是统一用一种尺寸，从图3中可以看出连接第二整流模块51和第二滤波模块52的走线明显比连接第一整流模块41和第一滤波模块42的走线宽，大概在其一半的宽度尺寸，这样有效降低第一整流模块41和第一滤波模块42的走线的干扰传播能力，从而进一步降低整个电源电路的产生的干扰噪声，提升整个控制电路的工作可靠性。具体的，连接第一整流模块41和第一滤波模块42的走线宽度可以是0.5毫米至1毫米如0.6毫米，连接第二整流模块51和第二滤波模块52的走线宽度可以是0.8毫米至1.5毫米如1.3毫米。

在本发明的一些实施例中，如图3、图5和图8所示，滤波模块包括滤波电解电容，电解电容与对应的整流模块的整流二极管靠近设置，电解电容并联于输出电源正极走线和输出电源负极走线之间，整流二极管和电解电容按照以下规则设置：连接整流二极管的两个管脚的连线方向与连接电解电容的两个管脚的连线方向不平行。如图5和图2所示，第一整流模块41和第一滤波模块42对应的第三二极管D3和第二电解电容E2，其中从第三二极管D3的管脚和第二电解电容E2的丝印层可以看出，二者的管脚不是平行设置，即连接第三二极管D3的阳极和阴极的连线和连接第二电解电容E2的走线不是平行，至少存在一定的夹角，这样设置使得高速工作的第三二极管D3处产生的电磁干扰源的扩散方向与走线方向不相同，存在一定的角度，从而传入到走线的干扰信号减少。同理其他整流模块和滤波模块对应的整流二极管和滤波电容也采用如此设置，如第二整流模块51的第四二极管D4与第二滤波模块52的第三电解电容E3的管脚的设置方向，第三整流模块61的第二二极管D2和第三滤波模块62的第一电解电容E1的设置方向采用相同的设置，这样进一步降低整流电路中二极管的电磁干扰噪声。优选地，整流二极管和滤波的电解电容的管脚设置方向为垂直设置，即两个元件的引脚的连线为相互垂直设置，这样将整流二极管产生的电磁干扰噪声降到最低。

本发明还提出一种电源电路装置，如图1至图9所示，包括PCB板，在PCB板上设置了开关电源电路，PCB板上安装一些电子元件，在PCB板上设置有铜箔形成的走线，通过走线和电子元件形成开关电源电路，以此将输入的交流电转换成输出的直流低压电，开关电源电路可输出多路的直流低压电，如+5V、+12V和+15V等，以为不同的用电负载进行供电。其中开关电源电路包括开关模块10、开关变压器30、整流模块和滤波模块，开关模块10连接于开关变压器30的输入绕组，整流模块连接于开关变压器30的输出绕组，滤波模块连接于整流模块。开关模块10由输入的经整流滤波后的直流高压电即直流母线电压进行供电，以220V交流电为例，其直流母线电压一般可达300V，经开关模块10的高速开关动作在开关变压器30的原边绕组产生变化的电流，在开关变压器30的副边绕组感应出对应的电压交流电，再经整流模块和滤波模块的整流滤波，输出低压直流电。其中副边绕组可以是多个，对应的整流模块和滤波模块也为多个，以输出多路低压直流电。如图3和图9所示，整流模块和滤波模块为三个，分别是第一整流模块41和第一滤波模块42，第二整流模块51和第二滤波模块52，第三整流模块61和第三滤波模块62。

PCB板为双面板，输出电源正极走线和输出电源负极走线分别设置在PCB板的两面，且电源负极走线的一端连接滤波模块的负极，另一端连接开关变压器30的输出绕组的接地端。由于整流模块中的整流二极管工作在高速切换状态，如图中第一整流模块41的第三整流二极管D3和第二整流模块51的第四整流二极管D4在其截止时产生反向电流，其会在开关变压器30的漏感和其他电路中分布参数的影响下产生很快的电流变化di/dt，以此产生很高的高频干扰，其频率可达几十兆赫兹，因此如果布线不合理使得动态节点如整流二极管、滤波的电解电容处会产生较强的电磁干扰噪声，从而会对周围控制电路产生干扰，并且此电磁干扰噪声也会跟随输出电源的走线传输到其他的用电负载电路如MCU控制电路91等，以此影响这些负载电路的工作可靠性。为了避免此问题，必须尽量减少与这些动态节点相关的电子元件的走线的长度，且将连接这些电子元件形成的电源正极走线和电源负极走线形成的环路面积尽量缩小，以此降低噪声发生源的强度。为此有两点措施可以改进，其一将整流二极管如图3中的第三整流二极管D3和第四整流二极管D4尽量靠近开关变压器30对应的输出绕组端设置，如将第三整流二极管D3靠近第一副边绕组的输出端设置，将第四整流二极管D4靠近第二副边绕组设置，以此减少动态节点相关的电子元件的走线的长度。其二，将滤波模块的电解电容的负极连接的输出电源负极走线(即地线)和电解电容的正极连接的输出电源正极走线分别设置在双面PCB板的两面，如图3至图8所示，以此形成的电流环路CL3尽量的小，因为如果设置在PCB板的同一面，由于布线的限制，二者必须要绕开其中一些电子元件以及绕开对方的走线，这样使得走线形成的环路面积加大，而将地线设置在相对正极走线的另外一面，如图2和图5所示，连接电子元件的走线也与正极走线为同一面，这样地线的走线可以直接走最短距离连接输出电容负极和变压器输出绕组的接地端，即第一副边绕组和第二副边绕组的接地端，使得形成的正极线和地线之间的环路面积尽量的小，从而进一步有效的减少噪声源，降低电磁噪声，以此减少对周边其他电路的干扰。

在本发明的一些实施例中，如图5、图6和图9所示，滤波模块包括第一电感L1、并联于第一电感L1输入端的第一滤波单元521，以及并联于第一电感L1输出端的第二滤波单元522，第一滤波单元521和第二滤波单元522并联于电源正极走线和输出电源负极走线之间，连接第一电感L1的走线从第一电感L1的两个引脚的两端逐渐相互远离设置。连接第二整流模块51的第二滤波模块52为π型滤波结构，即在第一电感L1的两侧各并联滤波单元，即第一滤波单元521和第二滤波单元522，相对普通的电容式滤波，π型滤波电路滤波效果更优异。如图XX所示，从第一滤波单元521出发的第一走线L31连接第一电感L1的输入侧，从第一电感L1输出端出发的第二走线L32连接第二滤波单元522，第一走线L31和第二走线L32分别从第一电感L1的输入端和输出端逐渐相互远离延伸设置，也即第一走线L31和第二走线L32分别从第一电感L1的两个引脚的朝外两侧分布，而不是第一走线L31和第二走线L32分别存在部分区域位于两脚之间的部分。如图6所示,第一走线L31和第二之间的最短距离为第一电感L1的两个引脚之间的间距H。如果第一走线L31和第二走线L32存在小于第一电感L1两个引脚之间间距H的部分，则会增大这两个走线之间存在的寄生电容，以此影响到第一电感L1的滤波效果。因此将第一走线L31和第二走线L32分别从第一电感L1的输入引脚和输出引脚处逐渐远离设置能正确第一电感L1的滤波能力，使得输出的电源电压更加纯净，减少电源电压中的杂波干扰。

在本发明的一些实施例中，如图4、图5和图9所示，第二滤波单元522包括并联的第四电解电容E4和第五电解电容E5，连接第一电感L1和第四电解电容E4的第一走线L31，以及连接第一电感L1和第五电解电容E5的第二走线L32位于第一电感L1的两侧分布。进一步如图6所示，连接第二电感的输出管脚的走线L32进一步延伸形成左右两侧的分支，对应向左的第一分支走线L41和向右的第二分支走线L42，且这两个分支走线的长度基本相等，且相对输出管脚对称分布，如图6所示，第四电解电容E4设置在位于左侧的第一分支走线L41的一端，第五电解电容E5设置在位于右侧的第二分支走线L42的另一端。这样使得从第二电感出来的电流均匀的分成两部分汇入到第四电解电容E4和第五电解电容E5，以此使得第四电解电容E4和第五电解电容E5起到相同的滤波效果，从而实现第四电解电容E4和第五电解电容E5二者的滤波能力相当于一个电解电容的两倍的提升。如果采用常规的前后方式的走线，即从第二电感出来的走线先经第四电解电容E4滤波再到第五电解电容E5进一步滤波，这样后一个的第五电解电容E5的滤波能力不能发挥出来，使得二者虽然并联却不能实现成倍增加的滤波能力。因此上述形成分支的走线方式能有效的提升滤波能力。

优选地，在靠近第一电感L1处，第一分支走线L41和第二分支走线L42存在部分重叠，使得二者重叠后的走线宽度与分支后的各支路走线宽度相同，这样方便布线，在重叠后的宽度满足过电流的情况下降低走线过宽带来的干扰，如图6所示，第一分支走线L41和第二分支走线L42在第二走线L32处重合。进一步地，第四电解电容E4和第五电解电容E5均匀分布在第二电感的输出管脚的两侧，使得第一分支走线L41和第二分支走线L42完全相对第二电感的输出管脚的对称，大致成“人”字形分布。以此保证第一分支走线L41和第二分支走线L42上的电流大小接近至完全相同，以最大的利用第四电解电容E4和第五电解电容E5的滤波能力，实现滤波效果的最大化。

在本发明的一些实施例中，整流模块和滤波模块远离输出电源供电的用电负载设置。如图1、图4、图7、图9和图10所示，第一整流模块41和第一滤波模块42输出的+15V电源的用电负载为用于电机驱动的逆变模块即智能功率模块(Intelligent Power Module，IPM)为主的电路，其中这里的逆变模块包括第一逆变模块93和第二逆变模块92，第一逆变模块93用于驱动大功率电机负载如压缩机，第二逆变模块92用于驱动小功率的电机负载如风机电机，第一整流模块41和第一滤波模块42第一级输出电源电压+12V，其用电负载为继电器和驱动继电器工作的驱动芯片，进一步+12V电压还经降压模块80降压后成为+5V电压，对MCU控制电路91进行供电，从图XX中可看出，这些负载均远离整流和滤波模块设置，从滤波模块输出端通过较长的电源走线对这些用电负载进行供电，因为整流和滤波模块找工作过程中处于高速状态，特别是整流模块的整流二极管，工作过程中会产生干扰的电磁场即电磁噪声，因此，将用电负载远离整流模块和滤波模块设置，即能远离电磁噪声产生源，减少干扰。特别是MCU控制电路91，能有效的降低其接收和输出的信号的干扰，提升其工作可靠性。

本发明还提出一种控制器，如图1至图10所示，控制器包括上述实施例提到的电源电路装置，还设置有MCU控制电路91，MCU控制电路91包括用于控制的MCU、以及与MCU连接的外围电路，其特征在于，PCB为双面板，连接MCU以及外围电路的走线所在区域的相对PCB板的另一面设置有铺地区域G_area，铺地区域G_area与电源电路装置的输出电源的负极电连接。如图1和图7所示，MCU和与之连接的外围电路构成的控制电路的相关元器件安装在PCB板的正面，可采用贴片封装的电子元件，在MCU和这些电子元件所在区域的背面，设置较大面积的铜箔连接到对MCU控制电路91进行供电的电源的负极即接地端，以形成铺地区域G_area。因为MCU控制电路91其传输的为低压如5V的弱电信号，且信号频率有的比较高，因此易受到周边电路如上述实施例的电源电路的干扰，为进一步降低其干扰，在MCU控制电路91板所在的区域设置较大面积的铺地，以此将干扰的电磁噪声通过铺地进一步消除。因为大面积的铺地有利于降低地线走线的阻抗，电磁噪声在铺地区域G_area的干扰降低。除了MCU控制电路91，还可以将其他用电负载如与MCU靠近设置的比较器也进行铺地设置，因为其也工作在低电压，且输入和输出的信号频率高，也同样容易受到干扰。如图4和图7所示靠近MCU设置的三个比较器U1、U2和U3与MCU控制电路91一起进行大面积的铺地。

在本发明的一些实施例中，控制器还包括对开关电源进行供电的母线电源电路，母线电源电路输出直流母线电压的母线正极走线和/或者母线负极走线形成的母线走线，母线走线与铺地区域G_area分别设置在PCB板的两面，铺地区域G_area的在PCB板厚度方向的投影，和设置在PCB板的相对铺地区域G_area的另一面的母线走线，存在不重合区域的第一母线走线。如图1、图4和图7所示，母线电源包括连接整流桥BR1输出的滤波电路，主要由大容量的电解电容E8和E9组成，对输入为交流220V电压而言，连接滤波电路的母线正极走线和母线负极走线提供约300V的高压直流电，如图4和图7所示，母线正极走线包括顺次连接的母线正极走线L61、母线正极走线L62和母线正极走线L63，母线负极走线包括依次连接的母线负极走线L54、母线负极走线L55和母线负极走线L53。这里的母线负极走线和上述的开关电源装置输出的低压直流电的负极走线是同一个接地电位，但是此处因为母线正极走线和母线负极走线中运行输出的为高压直流电，其对用电负载如用于电机驱动的逆变模块即智能功率模块进行供电，由于IPM模块工作电流大可达10A以上，因此为其供电的第一母线走线即母线正极走线L62和母线负极走线L55形成的环路中的电流相对低压直流电的负极走线环路中的电流大很多，相差接近或超过10倍以上，因而母线负极走线L55和母线正极走线L62产生的干扰要相对大很多，因此为了避免对周边低压电流的干扰，特别是MCU控制电路91的干扰，母线负极走线L55和母线正极走线L62应该尽量远离MCU控制电路91所在的区域设置。从图XX可知，将母线负极走线L55和母线正极走线L62中的至少一部分分别设置在PCB板的两面，如图4和图7所示，母线正极走线L62的大部分设置在PCB板的背面，而母线负极走线L55设置在PCB板的正面，而上述MCU控制电路91所在的铺地区域G_area设置在PCB板的背面，第一母线正极走线在PCB板的厚度方向的投影不与铺地区域G_area重合，也即二者在厚度方向不重叠，从图中可以看出母线负极走线L55于铺地区域G_area存在一定的间距，以此减少对铺地区域G_area的干扰，虽然MCU设置在铺地区域G_area的约中心位置已经距离母线负极走线L55较远，但如果母线负极走线L55和铺地区域G_area存在厚度方向的重合，会对铺地区域G_area产生干扰，以此通过铺地传导进入MCU，会对其工作产生干扰。从图XX中可知，位于PCB板背面母线正极走线L62的部分，和位于PCB板正面的母线负极走线L55的部分在厚度方向存在重合区域，因为其过电流大，因此其走线宽度相对要大，这样重合设置能减少其占用PCB板的面积，从而做到与铺地区域G_area在厚度方向不重合，从而进一步降低对MCU控制电路91的干扰。

进一步地，在本发明的一些实施例中，设置在PCB板的相对铺地区域G_area的另一面的母线走线中还具有与铺地区域G_area存在重合区域的第二母线走线，第一母线走线的过电流大于第二母线走线的过电流。从图4和图7中可知，与第一母线连接的第二母线走线用于对上述实施例中提到的开关电源进行供电，因为开关电源的功率相对逆变模块低很多，因此第二母线的过电流要小很多，其第二母线走线的宽度要窄很多，如图XX所示，第二母线走线中的第二母线负极走线L56位于PCB板的正面，其经过区域与铺地区域G_area存在厚度方向的重合，从图中可知，第二母线负极走线L56虽然电位与铺地区域G_area相同，但因为其过电流相对MCU控制电路91要高，且二者为不同的用电负载供电，MCU控制电路91为弱电工作，开关电源为强电工作，为避免开关电源产生的干扰直接通过地线传入，因此第二母线负极走线L56采用单独的走线，而不是从铺地区域G_area之间连接。因为第二母线负极走线L56中的电流相对母线负极走线L55中的电流低很多，其走线中的干扰也相对低很多，因此可以与铺地区域G_area在厚度方向存在部分重合，也不会对MCU控制电路91产生干扰。这样走线在避免了干扰的同时合理利用双面板的空间，以减少布线占用的PCB板面积。

在本发明的一些实施例中，控制器还包括电机驱动模块，电机驱动模块包括集成的半导体电路即上述实施例提到的用于第一逆变模块93和第二逆变模块92，其中第一逆变模块93主要有第一IPM模块IPM1组成，第二逆变模块92主要由第二IPM模块IPM1组成，还包括采用逆变模块的输出的三相电流的采样电阻，如采样第一逆变模块93的采样IPM1输出的三相电流的采样电阻R15。其中对第一IPM模块IPM1进行供电的母线负极走线L55、对开关电源进行供电的母线负极走线L56以及连接MCU控制电路91即铺地区域G_area的母线负极走线L57共接于靠近连接采样电阻R15的接地结合区。如图4所示，在采样电阻R15的一端处向外四周分支形成对应的负极走线以此连接到对各个用电负载供电的输出电源，采样电阻R15的另一端通过母线走线L52连接到第一IPM模块IPM1对应的引脚。对每个用电负载供电的电源正极走线和电源负极走线会形成各个的闭合环路，环路的大小以及环路中的过电流大小会产生电感效应对用电负载或者其他用电电路传输电磁干扰信号，特别是大电流环路，如对第一IPM模块IPM1供电的直流母线环路，其电流相对第二IPM模块IPM2、MCU控制电路91和开关电源的供电环路要大很多，因此应该尽量减少直流母线环路面积，因为采样电阻R15需靠近IPM模块的相关引脚具体是IPM模块内W、V、U三相下桥臂开关管的输出极，以开关管为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)而言，为其发射极，以开关管为MOS管(Metal Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体)而言，为其源极，这样使其采集到的IPM的三相输出电流尽量的准确，以减少二者通过走线连接带来的阻抗引起的分压和干扰。因此在采样电阻R15处形成分支能在方便PCB布线的情况下大幅的减少直流母线环路，如图4和图7所示，其第一直流母线正极走线和第一直流母线负极走线部分还分别设置在PCB板的两面，且在厚度方向的投影存在重合区，这样进一步减少了直流母线环路的面积，以此尽量减少此最大干扰的电源走线环路。而其他的电源走线环路如对第一IPM模块IPM1和第二IPM模块IPM2进行低压直流供电(+15V)的环路，则可以相对长，因为其环路电流小很多，即使走线加长带来的干扰相对直流母线环路加长要小很多。

进一步地，在本发明实施例中，连接电源电路装置的输出电源的对半导体电路进行供电的负极走线宽度小于第一母线走线，且负极走线远离第一母线走线和第二母线走线，负极走线连接于接地结合区。如图4所示，开关电源输出+15V的第一滤波模块42的输出的弱电电源正极走线L65和弱电电源负极走线L51其大部分长度都远离第一母线走线和第二母线走线设置，因为弱电电源正极走线L65和弱电电源负极走线L51传输低电压，且传输电流小，而第一母线地线和第二母线传输高压电压，且电流相对大，特别是第一母线地线过电流要大很多，因此，为避免第一母线地线和第二母线地线对弱电电源负极走线产生干扰，弱电电源负极走线L51尽量远离它们设置，在图4中，弱电电源正极走线L65和弱电电源负极走线L51靠近PCB板的边缘进行走线，这样尽量远离第一母线地线和第二母线地线设置。且弱电电源负极走线L51在上述的接地结合区和第一母线地线和第二母线地线汇合。这样尽量减少其受到的直流母线环路带来的干扰。增加整个控制电路的工作可靠性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料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一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种电源电路装置，包括PCB板，所述PCB板上设置了开关电源电路，所述开关电源电路包括开关模块、开关变压器、整流模块和滤波模块，所述开关模块连接于所述开关变压器的输入绕组，所述整流模块连接于所述开关变压器的输出绕组，所述滤波模块连接于所述整流模块，其特征在于，所述开关模块设置有尖峰吸收电路，所述开关模块由直流母线电源供电，连接所述直流母线电源的正极、所述尖峰吸收电路、所述开关变压器的输入绕组、所述开关模块的开关管的输入极、所述开关模块的开关管的输出极至所述直流母线电源的负极的走线形成母线电流环路，所述母线电流环路的面积为100平方毫米至200平方毫米，所述的走线宽度为0.7毫米至2.4毫米。

2.根据权利要求1所述的电源电路装置，其特征在于，所述尖峰吸收电路包括第一电容、第二电容、第一电阻和第一二极管，其中第一电容并联于所述直流母线电源输入端的正极和所述直流母线电源输入端的负极，所述第一电阻的一端连接于所述直流母线电源的正极，所述第一电阻的另一端连接所述第一二极管阴极，所述第一二极管阳极连接所述开关模块的开关管的输入极，所述第二电容并联于所述第一电阻，其中连接所述第一电阻的一端、所述开关变压器的第一绕组、所述第一二极管的阳极和所述开关模块的开关管的输入极的走线形成尖峰吸收电流环路，所述尖峰吸收电流环路的面积为20平方毫米至60平方毫米。

3.根据权利要求1所述的电源电路装置，其特征在于，连接所述滤波模块至供电的用电负载之间的输出电源正极走线和输出电源负极走线平行设置，且所述输出电源正极走线和所述输出电源负极走线之间的间距为0.254毫米至0.35毫米。

4.根据权利要求1所述的电源电路装置，其特征在于，所述PCB板为双面板，所述输出电源正极走线和所述输出电源负极走线分别设置在所述PCB板的两面，且所述电源负极走线的一端连接所述滤波模块的负极，另一端连接所述开关变压器的输出绕组的接地端。

5.根据权利要求4所述的电源电路装置，其特征在于，所述整流模块和滤波模块为多个，分别连接多个所述整流模块和所述滤波模块的电源正极走线和电源负极走线的宽度与对应的所述整流模块和滤波模块的过电流大小一致。

6.根据权利要求1所述的电源电路装置，其特征在于，所述整流模块包括串联于所述输出电源正极走线的第二二极管，所述第二二极管靠近所述开关变压器输出的第二绕组的输出端设置。

7.根据权利要求6所述的电源电路装置，其特征在于，所述滤波模块包括第三电解电容，所述第三电解电容与所述第二二极管靠近设置，所述第三电解电容并联于所述输出电源正极走线和所述输出电源负极走线之间，所述第二二极管和所述第三电解电容按照以下规则设置：连接所述第二二极管的两个管脚的连线方向与连接所述第三电解电容的两个管脚的连线方向不平行。

8.根据权利要求7所述的电源电路装置，其特征在于，连接所述第二二极管的两个管脚的连线方向与连接所述第三电解电容的两个管脚的连线方向垂直。

9.一种控制器，所述控制器设置有如权利要求1至8任意一项所述的电源电路装置，其特征在于，还设置有MCU控制电路以及电机驱动模块，所述电机驱动模块包括集成的半导体电路，和采样所述半导体电路输出的三相电流的采样电阻，其中，对所述半导体电路进行供电的第一母线负极走线、对所述开关电源进行供电的第二母线负极走线以及连接所述MCU控制电路的第三母线负极走线共接于靠近连接所述采用电阻的接地结合区。

10.根据权利要求9所述的控制器，其特征在于，连接所述电源电路装置的对所述半导体电路进行供电的输出电源的负极走线宽度小于所述第一母线地线和所述第二母线地线，且所述负极走线远离所述第一母线地线和所述第二母线地线，所述负极走线连接于所述接地结合区。

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