CN214045437U - 一种升压电路与空调器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种升压电路与空调器，涉及升压电路技术领域。该升压电路包括升压组件、驱动芯片以及隔离组件，升压组件包括晶体管，驱动芯片与晶体管连接，以驱动晶体管的导通或关断，晶体管与强电地连接，驱动芯片与弱电地连接；其中，强电地与弱电地之间通过隔离组件连接，以隔离强电地对弱电地的干扰。本实用新型提供的升压电路与空调器具有能够改善升压电路的EMI品质的优点。

Description

一种升压电路与空调器

技术领域

本实用新型涉及升压电路技术领域，具体而言，涉及一种升压电路与空调器。

背景技术

目前空调上，变频外机控制器对地的设计，都是共用一个地，即不区分强电地和弱电地，也就是说功率地(强电地)和开关电源地(弱电15V/12V/5V 地)、芯片地(弱电5V或3.3V地)都是连接在一起的。虽然强电地和弱电地都是参考地，均可作为电压的参考平面，但两者之间附带的干扰信号并不同，强电地上流过大电流，干扰信号大，而弱电地流过小电流，干扰信号较小。

因此，目前空调器的升压电路中，由于强电地和弱电地连接在一起，强电地会对弱电地造成干扰，导致电路的EMI(Electromagnetic Interference，电磁干扰)变差。

综上所述，现有技术中存在升压电路中EMI品质较差的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种升压电路与空调器，以解决现有技术中存在的升压电路中EMI品质较差的问题。

为解决上述问题，一方面，本实用新型提供了一种升压电路，所述升压电路包括升压组件、驱动芯片以及隔离组件，所述升压组件包括晶体管，所述驱动芯片与所述晶体管连接，以驱动所述晶体管的导通或关断，所述晶体管与强电地连接，所述驱动芯片与弱电地连接；其中，所述强电地与所述弱电地之间通过所述隔离组件连接，以隔离所述强电地对弱电地的干扰。

由于本实用新型提供的升压电路中包括隔离组件，其能够隔开强电地与弱电地，进而隔开强电地对弱电地的干扰，改善升压电路的EMI品质。

可选地，所述隔离组件包括至少一个隔离电阻或电感。

可选地，所述隔离组件包括至少两个隔离电阻，所述至少两个隔离电阻之间通过并联和/或串联的方式连接。

可选地，所述隔离组件包括第一电阻、第二电阻、第三电阻以及第四电阻，所述第一电阻与所述第二电阻并联，并与所述第三电阻串联，所述第四电阻与所述第三电阻并联，并与所述第二电阻串联。

通过该连接方式，使隔离器件中构成了两串两并的电路结构，即使其中任一电阻损坏，该隔离组件也能够正常运行，稳定性更高。

可选地，所述隔离组件的总阻值小于10Ω。

可选地，所述升压电路还包括连接组件，所述连接组件分别与驱动芯片、所述晶体管的栅极连接，所述驱动芯片用于通过所述连接组件驱动所述晶体管的导通与关断。

可选地，所述连接组件包括驱动电阻、二极管以及泄放电阻，所述驱动电阻分别与所述驱动芯片、所述晶体管的栅极连接；所述二极管的阳极与所述晶体管的栅极连接，所述二极管的阴极与所述泄放电阻的一端连接，所述泄放电阻的另一端与所述驱动芯片连接。

可选地，所述升压电路还包括电源组件，所述电源组件包括供电电源、滤波组件以及第五电阻，所述供电电源分别与所述驱动芯片、所述滤波组件以及所述第五电阻的一端连接，所述第五电阻也与所述滤波组件的一端连接，所述滤波组件的另一端与所述弱电地连接。

可选地，所述升压电路还包括分压组件，所述分压组件分别与主芯片、驱动芯片以及弱电地连接，所述驱动芯片用于通过所述分压组件接收所述主芯片的信号。

另一方面，本实用新型还提供了一种空调器，所述空调器包括上述的升压电路。

附图说明

图1为现有技术中的升压电路的示意图。

图2为本实用新型实施例提供的升压电路的一种模块示意图。

图3为本实用新型实施例提供的升压电路的一种电路示意图。

附图标记说明：

100-升压电路；110-驱动芯片；120-升压组件；130-隔离组件；140-连接组件；150-电源组件；160-分压组件；Q1-晶体管；GND1-强电地；GND2-弱电地。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

正如背景技术中所述，目前空调器的升压电路中，由于强电地和弱电地连接在一起，强电地会对弱电地造成干扰，导致电路的EMI(Electromagnetic Interference，电磁干扰)变差。

目前空调器的升压电路的电路图如图1所示，由图1可知，强电地与弱电地直接连接，因此强电地会对弱电地存在影响。在此基础上，为了改善EMI，一般都需要花大量时间整改EMI,且加很多滤波器件或者加带磁环的电源线、电源连接线来改善EMI,既造成材料成本的浪费，同时也浪费了大量的时间，人力、及测试资源来整改EMI。若PCB(Printed CircuitBoard，印刷电路板)布局不合理，EMI很可能无论怎么调整都不合格。因此，现有的电路中存在对EMI处理较为困难的情况。

此外，如图1所示，IGBT连接的是功率地(强电地)，驱动芯片(驱动IGBT) 连接的是弱电地，强电地与弱电地直接连接。由于IGBT高频PFC驱动电路中，开关频率达到40Khz，驱动芯片驱动IGBT的导通和关断，开关过程中过高的 di/dt和dv/dt对EMI的影响非常大，频率越高，EMI的设计更难。EMI与较多因素有关，比如器件的寄生电感电容，线路的杂感等，而在IGBT开通和关断过程中,驱动电压(即IGBT栅极处电压)的震荡程度对EMI是有影响的，而驱动芯片给IGBT的驱动电压15V，是参考驱动芯片的弱电地，如果将IGBT 的功率地(强电地)和驱动芯片弱电地直接连接一起，则此时15V的参考地，是有较大干扰和浮动的强电地，那么IGBT栅极处驱动电压15V将会是一个震荡的电压值，换言之，此时驱动芯片输出至晶体管的驱动电压并非为一稳定的电压，而是一波动的电压。而15V驱动电压震荡又会造成IGBT集电极与发射极处强电流和高电压的震荡，造成di/dt和dv/dt的震荡更加剧烈，从而导致EMI变差。

有鉴于此，为了解决上述问题，本申请提供了一种升压电路，通过设置隔离组件的方式，实现强电地与弱电地之间的隔离，进而达到改善升压电路的EMI的效果。

下面对本申请提供的升压电路100进行实例性说明：

作为一种可选的实现方式，请参阅图2，该升压电路100包括升压组件 120、驱动芯片110以及隔离组件130，升压组件120包括晶体管Q1，驱动芯片110与晶体管Q1连接，以驱动晶体管Q1的导通或关断，晶体管Q1与强电地GND1连接，驱动芯片110与弱电地GND2连接。并且，强电地GND1与弱电地GND2之间通过隔离组件130连接，以隔离强电地GND1对弱电地GND2的干扰。

可以理解地，强电地GND1与弱电地GND2均为参考地，且均用于提供一参考电压，在正常情况下，强电地GND1与弱电地GND2的参考电压为0，然而，当强电地GND1存在干扰信号时，其参考电压可能改变，例如，强电地GND1 的参考电压由0V变为1V。此时，由于强电地GND1与弱电地GND2之间直接连接的关系，导致弱电地GND2的参考电压也可能随之变化，即弱电地GND2的参考电压也由0V变为1V。进而使得驱动芯片110输出的驱动信号存在震荡，晶体管Q1栅极的电压震荡，导致升压电路100的EMI变差。

而通过设置隔离组件130，使得强电地GND1与弱电地GND2之间隔开，即使强电地GND1存在信号干扰，也不会影响弱电地GND2的参考电压，进而能够改善电路的EMI。

需要说明的是，本申请所述的强电地GND1，指与晶体管Q1及电源等连接的功率地，其可以为15V或12V等电压对应的参考地；本申请所述的弱电地GND2，指驱动芯片110连接的参考地，其可以为3.3V或5V等电压对应的参考地。并且，本申请提供的晶体管Q1可以为流过大电流的IGBT等开关管，当然地，在其它的一些实施例中，本申请提供的晶体管Q1也可以为其它器件，例如MOS管等。并且，本申请对驱动芯片110的型号也并不做任何限定，例如，驱动芯片110的型号可以为TC4427A。

还需要说明的是，本申请提供的升压电路100，可以为boost升压电路 100。请参阅图3，在该升压电路100中，驱动芯片110的驱动引脚(即图示中7号引脚)与晶体管Q1的栅极连接。此外，由图3可知，在升压电路100 中，升压组件120还包括电感L1、电解电容以及二极管D1等器件。其中，电感L1的输入端与电源(图未示)连接，电感L1的输出端分别与晶体管Q1的集电极、二极管D1的阳极连接，二极管D1的阴极分别与电解电容E1与电解电容E2的正极连接，晶体管Q1的栅极与驱动芯片110连接，晶体管Q1的发射极分别连接强电地GND1及电解电容E1与电解电容E2的负极。

该升压电路100的工作原理为:

驱动芯片110控制晶体管Q1不断导通与关断，且在晶体管Q1导通时，电感L1蓄能，在晶体管Q1关断时，电感L1放能，从而利用电源输出的能量与电感L1输出能量共同为电解电容E1与电解电容E2充电，起到了升压的作用。二极管D1用于防止当晶体管Q1导通时，电解电容E1与电解电容E2通过晶体管Q1进行放电。

在实际工作过程中，由于晶体管Q1的导通与关断频率较高，且由于晶体管Q1的寄生电容、寄生电感等因素影响，导致电路的EMI变差。此外，由于驱动芯片110与弱电地GND2连接，若弱电地GND2出现受强电地GND1的干扰，则驱动芯片110输出的驱动电压将是震荡的电压值，即晶体管Q1的栅极为震荡的电压值，进而造成晶体管Q1的集电极与发射极处强电流与高电压的震荡，导致di/dt和dv/dt的震荡更加剧烈，从而导致EMI变差。

因此，通过设置隔离组件130，能够使强电地GND1与弱电地GND2互不影响，进而使弱电地GND2的参考电压稳定，驱动芯片110输出的驱动电压也更稳定，不会出现晶体管Q1栅极电压震荡的问题。

此外，为了使该升压电路100中，电压更加稳定，该升压组件120还包括RC电路，该RC电路与二极管D1并联，进而通过RC电路实现滤波的效果。作为一种实现方式，在该RC电路中，电阻的数量可以为多个，以图3所示的RC电路为例，该RC电路中电阻的数量为6个，且采用“3并2串”的方式实现连接，以提升RC电路的稳定性。基础出现其中任意一个或两个电阻故障时，例如出现断路故障时，该RC电路也能够正常实现滤波功能。

作为一种实现方式，隔离组件130包括至少一个隔离电阻或电感，例如，隔离组件130中包括1个电阻，或者，隔离组件130中包括5个电阻等，本申请并不对电感与电阻的数量进行限制。

其中，当隔离组件130包括至少两个隔离电阻时，该至少两个隔离电阻之间通过并联和/或串联的方式连接。即所有隔离电阻均通过串联的方式实现连接，或者，所有电阻均通过并联的方式实现连接，或者，部分隔离电阻采用串联的方式，部分隔离电阻采用并联的方式。

可选地，本申请提供的隔离组件130包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3以及第四电阻R4，第一电阻R1与第二电阻R2并联，并与第三电阻 R3串联，第四电阻R4与第三电阻R3并联，并与第二电阻R2串联。通过该连接方式，可以使4个隔离电阻之间形成“2串2并”的连接方式。

一方面，通过该连接方式，即使其中任一隔离电阻故障，也能够通过与其并联的另一隔离电阻在强电地GND1与所述弱电地GND2之间形成通路。以图示为例，通过该连接方式，若图示中第一电阻R1故障，则其还可通过第二电阻R2分别与第三电阻R3、第四电阻R4形成通路，稳定性更高。另一方面，通过该连接方式，也能够满足功率需求，且成本较低。

此外，由于弱电地GND2的参考电压本身较低，因此为了不影响电路的正常运行，隔离组件130的总阻值需要较低，作为一种实现方式，隔离组件130 的总阻值小于10Ω。可选的，当隔离组件130包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3以及第四电阻R4时，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3 以及第四电阻R4的阻值均为2.7Ω。

可选地，为了实现驱动芯片110的供电，本申请提供的升压电路100还包括电源组件150，电源组件150包括供电电源、滤波组件以及第五电阻，供电电源分别与驱动芯片110、滤波组件以及第五电阻的一端连接，第五电阻也与滤波组件的一端连接，滤波组件的另一端与弱电地GND2连接。通过设置第五电阻，能够实现防浪涌的功能。

可选地，滤波组件包括电解电容E3、电容C1以及电容C2，电解电容E3、电容C1以及电容C2并联。

可选地，本申请提供的供电电源提供15V的电压，该电源能够为驱动芯片110进行正常供电。并且，驱动芯片110向晶体管Q1发送的驱动信号也为 15V。由于电源组件150与弱电地GND2连接，因此当弱电地GND2受强电地GND1 干扰时，则供电电源的输出的电压也会受到影响，例如产生震荡等，在此基础上，驱动芯片110输出至晶体管Q1的驱动电压也会产生震荡，降低电路的 EMI。而在设置隔离组件130后，弱电地GND2的参考电压较为稳定，使得驱动芯片110输出的驱动电压也较为稳定，避免了晶体管Q1栅极电压震荡的问题。

此外，升压电路100还包括分压组件160，分压组件160分别与主芯片、驱动芯片110以及弱电地GND2连接，驱动芯片110用于通过分压组件160接收主芯片的信号。其中，分压组件160包括第六电阻R6与第七电阻R7，第六电阻R6的一端与主芯片连接，第六电阻R6的另一端分别与驱动芯片110的信号接收脚(即图示中2号引脚)、第七电阻R7的一端连接，第七电阻R7的另一端与弱电地GND2连接。

通过该实现方式，使得驱动芯片110能够通过分压组件160接收主芯片的信号，例如控制启动的信号。一般而言，主芯片输出的电压值为5V，若弱电地GND2受强电地GND1的干扰，则可能导致驱动芯片110的2号引脚接收到的电压值也处于波动状态。

并且，为了滤除主芯片信号的噪声，本申请提供的分压组件160还包括滤波电容C3，该滤波电容C3与第七电阻R7并联，进而对主芯片信号进行滤波。

可以理解地，驱动芯片110的驱动信号，实质同时受7号引脚接收到的电压值以及2号引脚接收到的电压值的影响，而当弱电地GND2受到强电地 GND1的干扰时，会同时影响2号引脚与7号引脚接收到的电压值，进而导致晶体管Q1的栅极电压震荡，晶体管Q1的集电极与发射极的电压随之震荡，电路的EMI品质变差。

而通过设置隔离组件130的方式，能够起到隔离强电地GND1与弱电地 GND2，进而使弱电地GND2的参考电压稳定于0V，驱动芯片110的7号引脚与 2号引脚接收到的电压值稳定，使得驱动芯片110输出至晶体管Q1的驱动电压稳定，从而减少晶体管Q1集电极di/dt和dv/dt的震荡，大大改善了EMI 效果。此外，由于晶体管Q1的栅极处电压和电流的震荡降低，因此减少IGBT 栅极电压因尖峰造成栅极击穿的隐患，同时可以减少晶体管Q1栅极的误导通的可能，加强了晶体管Q1驱动电路正常工作的可靠性。并且，由于EMI效果得以改善，因此降低了PCB布线的要求与难度，节约了成本。

不仅如此，本申请提供的升压电路100还包括连接组件140，连接组件 140分别与驱动芯片110、晶体管Q1的栅极连接，驱动芯片110用于通过连接组件140驱动晶体管Q1的导通与关断。

作为一种实现方式，连接组件140包括驱动电阻、二极管D2以及泄放电阻，驱动电阻分别与驱动芯片110、晶体管Q1的栅极连接；二极管D2的阳极与晶体管Q1的栅极连接，二极管D2的阴极与泄放电阻的一端连接，泄放电阻的另一端与驱动芯片110连接。

其中，晶体管Q1中会存在寄生电容，当驱动芯片110向晶体管Q1发送驱动信号，并驱动晶体管Q1导通时，实际上的寄生电容会充电，而为了在驱动芯片110控制晶体管Q1关闭时，为了尽快将寄生电容中的电量释放，以避免产生震荡，本申请提供的连接组件140中设置了泄放电阻，使得在此时段内，寄生电容中的电量能够通过泄放电阻进行泄放。

并且，为了加快其泄放速度，泄放电阻的阻值需大于驱动电阻的阻值。然而，若驱动信号也从通过泄放电阻的通路传输至晶体管Q1，则晶体管Q1导通时间变化，不利于实际应用。在此基础上，通过设置二极管D2，利用二极管D2的单向导电性，能够有效地防止驱动信号经泄放电阻的通路传输至晶体管Q1。

作为一种实现方式，本申请中，驱动电阻包括第九电阻R9与第十电阻R10，第九电阻R9与第十电阻R10并联，泄放电阻包括第十一电阻R11与第十二电阻R12，第十一电阻R11与第十二电阻R12并联。

此外，为了保护晶体管Q1，升压组件120还包括第十三电阻R13与稳压管ZD1，其中，第十三电阻R13分别与晶体管Q1的栅极、发射极连接，进而够起到泄放电阻的作用，其能够起到将栅极与发射极之间的静电泻放掉的作用，从而保护了晶体管Q1。稳压管ZD1的阳极与晶体管Q1的发射极连接，稳压管ZD1的阴极与晶体管Q1的栅极连接，稳压管ZD1能够起到稳定晶体管Q1 的栅极与发射极之间电压的作用。

基于上述实现方式，本申请还提供了一种空调器，该空调器包括上述的升压电路100。

综上所述，本申请实施例提供了了一种升压电路，升压电路包括升压组件、驱动芯片以及隔离组件，升压组件包括晶体管，驱动芯片与晶体管连接，以驱动晶体管的导通或关断，晶体管与强电地连接，驱动芯片与弱电地连接；其中，强电地与弱电地之间通过隔离组件连接，以隔离强电地对弱电地的干扰。由于本申请提供的升压电路中包括隔离组件，其能够隔开强电地与弱电地，进而隔开强电地对弱电地的干扰，改善升压电路的EMI品质。

虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种升压电路，其特征在于，所述升压电路(100)包括升压组件(120)、驱动芯片(110)以及隔离组件(130)，所述升压组件(120)包括晶体管(Q1)，所述驱动芯片(110)与所述晶体管(Q1)连接，以驱动所述晶体管(Q1)的导通或关断，所述晶体管(Q1)与强电地(GND1)连接，所述驱动芯片(110)与弱电地(GND2)连接；其中，

所述强电地(GND1)与所述弱电地(GND2)之间通过所述隔离组件(130)连接，以隔离所述强电地(GND1)对弱电地(GND2)的干扰。

2.根据权利要求1所述的升压电路，其特征在于，所述隔离组件(130)包括至少一个隔离电阻或电感。

3.根据权利要求2所述的升压电路，其特征在于，所述隔离组件(130)包括至少两个隔离电阻，所述至少两个隔离电阻之间通过并联和/或串联的方式连接。

4.根据权利要求3所述的升压电路，其特征在于，所述隔离组件(130)包括第一电阻、第二电阻、第三电阻以及第四电阻，所述第一电阻与所述第二电阻并联，并与所述第三电阻串联，所述第四电阻与所述第三电阻并联，并与所述第二电阻串联。

5.根据权利要求1所述的升压电路，其特征在于，所述隔离组件(130)的总阻值小于10Ω。

6.根据权利要求1所述的升压电路，其特征在于，所述升压电路(100)还包括连接组件(140)，所述连接组件(140)分别与驱动芯片(110)、所述晶体管(Q1)的栅极连接，所述驱动芯片(110)用于通过所述连接组件(140)驱动所述晶体管(Q1)的导通与关断。

7.根据权利要求6所述的升压电路，其特征在于，所述连接组件(140)包括驱动电阻、二极管以及泄放电阻，所述驱动电阻分别与所述驱动芯片(110)、所述晶体管(Q1)的栅极连接；所述二极管的阳极与所述晶体管(Q1)的栅极连接，所述二极管的阴极与所述泄放电阻的一端连接，所述泄放电阻的另一端与所述驱动芯片(110)连接。

8.根据权利要求1所述的升压电路，其特征在于，所述升压电路(100)还包括电源组件(150)，所述电源组件(150)包括供电电源、滤波组件以及第五电阻，所述供电电源分别与所述驱动芯片(110)、所述滤波组件以及所述第五电阻的一端连接，所述第五电阻也与所述滤波组件的一端连接，所述滤波组件的另一端与所述弱电地(GND2)连接。

9.根据权利要求1所述的升压电路，其特征在于，所述升压电路(100)还包括分压组件(160)，所述分压组件(160)分别与主芯片、驱动芯片(110)以及弱电地(GND2)连接，所述驱动芯片(110)用于通过所述分压组件(160)接收所述主芯片的信号。

10.一种空调器，其特征在于，所述空调器包括如权利要求1-9任意一项所述的升压电路(100)。

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