控制器和空调的制作方法-j9九游会真人

1.本实用新型涉及空调技术领域，尤其涉及一种控制器和一种空调。


背景技术：

2.目前，随着电路元器件的精细化发展，变频空调电控系统逐渐偏向集成化，例如，将控制器件和功率器件均设置于同一空调控制器上，然而，相关技术中的缺点在于，随着空调功能需求增多，集成所需元器件也随之增多，控制器线路布局设计复杂度增大，且线路布局不当甚至将影响emc(electromagnetic compatibility，电磁兼容性)性能，使得控制器的稳定性与可靠性下降。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的第一个目的在于提出一种控制器，通过将电源输入回路布置于靠近电路基板的边缘，并将集成功率模块和功率外挂器件均布置于电源输入回路远离电路基板的边缘的一侧，以使得与电源输入回路、集成功率模块和功率外挂器件之间的电流路径互不交叉，避免信号串扰，从而，提高控制器的emc性能，确保控制器的可靠性和稳定性。
4.本实用新型的第二个目的在于提出一种空调。
5.为达到上述目的，本实用新型第一方面提出的控制器，包括电路基板以及布置在所述电路基板正面的元器件集，所述元器件集包括：电源输入回路，靠近所述电路基板的边缘布置；集成功率模块，与所述电源输入回路电气耦合；功率外挂器件，与所述集成功率模块电气耦合实现功率控制；以及，所述集成功率模块和所述功率外挂器件均布置于所述电源输入回路远离所述电路基板的边缘的一侧。
6.根据本实用新型的控制器，通过将电源输入回路布置于靠近电路基板的边缘，并将集成功率模块和功率外挂器件均布置于电源输入回路远离电路基板的边缘的一侧，以使得与电源输入回路、集成功率模块和功率外挂器件之间的电流路径互不交叉，避免信号串扰，从而，提高控制器的emc性能，确保控制器的可靠性和稳定性。
7.另外，根据上述本实用新型的控制器，还可以具有如下的附加技术特征：
8.在一些示例中，所述功率外挂器件包括：功率校正电感，与所述集成功率模块电气耦合实现功率校正；以及，直流母线电容，与所述集成功率模块电气耦合实现直流输出。
9.在一些示例中，所述电源输入回路沿所述电路基板的右侧边和下侧边布置。
10.在一些示例中，所述功率校正电感布置于所述直流母线电容远离所述电路基板的下侧边的一侧，所述集成功率模块具有第一端口和第二端口，所述第一端口设置于所述第二端口远离所述电路基板的下侧边的一侧，所述第一端口与所述率校正电感电气耦合，所述第二端口与所述直流母线电容电气耦合。
11.在一些示例中，所述控制器还包括：冷却装置，配置成对所述集成功率模块进行散热。
12.在一些示例中，所述冷却装置还配置成对所述功率外挂器件进行散热。
13.在一些示例中，所述元器件集还包括：微控制器单元，与所述集成功率模块电气耦合，所述微控制器单元靠近所述电路基板的边缘布置，且位于所述电源输入回路的对侧；以及，电源转换电路，分别与所述电源输入回路和所述微控制器单元电气耦合。
14.在一些示例中，所述元器件集还包括与所述微控制器单元电气耦合的电流电压检测回路、通信回路、电加热回路、传感器回路、四通阀回路和电子膨胀阀回路。
15.在一些示例中，所述电源输入回路包括沿电流方向依次电气耦合的电源输入接口、防雷击回路、滤波回路和防突入电流回路，所述防突入电流回路与所述集成功率模块电气耦合。
16.在一些示例中，所述集成功率模块集成有压缩机功率模块和风机功率模块；以及，所述元器件集还包括第一电机接口和第二电机接口，所述第一电机接口与所述压缩机功率模块电气耦合，所述第二电机接口与所述风机功率模块电气耦合。
17.为达到上述目的，本实用新型第二方面提出的空调器，包括压缩机、风机和根据前述本实用新型的控制器，所述控制器配置成控制所述压缩机和所述风机。
18.根据本实用新型的空调，通过将控制器上的电源输入回路布置于靠近电路基板的边缘，并将集成功率模块和功率外挂器件均布置于电源输入回路远离电路基板的边缘的一侧，以使得与电源输入回路、集成功率模块和功率外挂器件之间的电流路径互不交叉，避免信号串扰，从而，提高控制器的emc性能，确保控制器的可靠性和稳定性。
19.本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
20.图1是本实用新型实施例提供的控制器的结构示意图之一；
21.图2是本实用新型实施例提供的集成功率模块的结构示意图；
22.图3是本实用新型实施例提供的功率控制电路的等效电路图；
23.图4是本实用新型实施例提供的控制器的结构示意图之二；
24.图5是本实用新型实施例提供的控制器的布局示意图。
25.附图标记：
26.电路基板100，电源输入回路210，电源输入接口211，防雷击回路212，滤波回路213，防突入电流回路214，集成功率模块220，第一驱动芯片221，第二驱动芯片222，压缩机驱动电路223，风机驱动电路224，整流桥225，功率校正电路226，检测电路227，功率校正电感231，直流母线电容232，微控制器单元240，电源转换电路250，第一电机接口260，第二电机接口270，冷却装置300，电流电压检测回路910，通信回路920，电加热回路930，传感器回路940，四通阀回路950，电子膨胀阀回路960。
具体实施方式
27.下面详细描述本实用新型的实施例，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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型
的限制。
28.下面参考附图描述本实用新型实施例的控制器和空调。
29.具体地，在本实用新型的一些实施例中，如图1所示，控制器包括：电路基板100以及布置在电路基板100正面的元器件集200，元器件集200包括：电源输入回路210、集成功率模块220和功率外挂器件230。
30.其中，电源输入回路210靠近电路基板100的边缘布置；集成功率模块220与电源输入回路210电气耦合；功率外挂器件230与集成功率模块220电气耦合实现功率控制；以及，集成功率模块220和功率外挂器件230均布置于电源输入回路210远离电路基板的边缘的一侧。
31.可以理解的是，在一些实施例中，控制器可以应用于空调，例如，控制器可以用于控制空调内的压缩机、风机、电子膨胀阀、四通阀和加热器等电子元件，此外，控制器还可以应用于其他设备，本实施例不对其他设备进行具体的限定。
32.需要说明的是，电路基板100的正面为主要印制面，即电路基板100的正面除功率外挂器件230之外，还布置有其他为实现控制功能的元件，如芯片、接口单元或者其他电路等。
33.集成功率模块220用于对受控的电子元件进行功率控制，其可以控制电子元件的运行功率。以空调为例，集成功率模块220可以对压缩机和风机进行功率控制。
34.可以理解的是，电源输入回路210、集成功率模块220和功率外挂器件230在运行时可能会产生电流信号串扰，因此，在本实用新型的该实施例中，通过将电源输入回路210靠近电路基板100的边缘布置，并将集成功率模块220和功率外挂器件230均布置于电源输入回路210远离电路基板的边缘的一侧，使得集成功率模块220与功率外挂器件230之间的电流路径位于电源输入回路210远离电路基板的边缘的一侧，从而，使得与电源输入回路、集成功率模块和功率外挂器件之间的电流路径互不交叉，避免信号串扰，从而，提高控制器的emc性能，确保控制器的可靠性和稳定性。
35.进一步地，在本实用新型的一些实施例中，功率外挂器件230包括：功率校正电感231和直流母线电容232。
36.其中，功率校正电感231与集成功率模块220电气耦合实现功率校正；以及，直流母线电容232与集成功率模块220电气耦合实现直流输出。
37.可以理解的是，在一些实施例中，由于功率校正电感231和直流母线电容232所需要的尺寸相较于其它功率元器件而言较大，因此，为减少集成功率模块220的体积，功率校正电感231可以采用外挂形式与集成功率模块220电气耦合实现功率校正，以及，直流母线电容232可以采用外挂形式与集成功率模块220电气耦合实现直流输出。
38.具体地，参照图2和图3，作为一种示例，集成功率模块220可以集成有第一驱动芯片221、第二驱动芯片222、压缩机驱动电路223、风机驱动电路224、整流桥224、功率校正电路226和检测电路227。
39.其中，图3中的电感l1为功率校正电感231，电解电容e1为直流母线电容232。整流桥224用于将输入的交流电源整流为直流，整流后的直流经功率校正电路226输入至压缩机驱动电路223、风机驱动电路224。功率校正电路226用于实现功率补偿，功率校正电感231电气耦合于功率校正电路226的输入端。直流母线电容232可以电气耦合于功率校正电路226
的输出端，以稳定输出的直流电压。第一驱动芯片221用于驱动压缩机驱动电路223，第二驱动芯片222用于驱动风机驱动电路224。功率控制的原理已有成熟的技术，本实施方式在此不再赘述。
40.进一步地，在本实用新型的一些实施例中，电源输入回路沿电路基板100的右侧边和下侧边布置。
41.作为一种示例，电源输入回路210可以沿电路基板100的右侧边和下侧边布置，需要说明的是，电路基板100的右侧边、下侧边、左侧边和下侧边仅为根据附图5所示出的方位进行说明的，作为另一种示例，电源输入回路210也可以沿电路基板的左侧边和下侧边布置，本领域技术人员可以根据电路基板的实际安装方位对本实用新型中的”上下左右“作相应的变化，在此不做限制。
42.进一步地，在本实用新型的一些实施例中，功率校正电感231布置于直流母线电容232远离电路基板的下侧边的一侧，集成功率模块220具有第一端口和第二端口，第一端口设置于第二端口远离电路基板的下侧边的一侧，第一端口与功率校正电感231电气耦合，第二端口与直流母线电容232电气耦合。
43.可以理解的是，在该实施例中，通过将功率校正电感231布置于直流母线电容232远离电路基板的下侧边的一侧，并将集成功率模块220的第一端口设置于第二端口远离电路基板的下侧边的一侧，使得集成功率模块220与直流母线电容232之间的电流路径位于集成功率模块220的上侧，集成功率模块220与功率校正电感231之间的电流路径位于集成功率模块220的下侧，从而，使得两部分的电流路径也没有交叉，进一步地避免了信号串扰。
44.进一步地，在本实用新型的一些实施例中，如图4所示，控制器还包括：冷却装置500，冷却装置500配置成对集成功率模块220进行散热。
45.可以理解的是，在该实施例中，通过设置冷却装置300可以加快集成功率模块220的散热，从而，降低控制器的整体温度。
46.进一步地，在本实用新型的一些实施例中，如图4所示，冷却装置300还配置成对功率外挂器件230进行散热。
47.可以理解的是，在该实施例中，通过设置冷却装置300还可以加快对功率外挂器件230(即功率校正电感231和直流母线电容232)的散热，从而，进一步地降低控制器的整体温度。
48.在一些实施例中，冷却装置300可以为水冷散热器，水冷散热器与集成功率模块220接触布置，利用冷却水与集成功率模块220和功率外挂器件230表面进行热交换，进行散热。
49.在一些实施例中，冷却装置300可以包括风冷散热片，风冷散热片与集成功率模块220和功率外挂器件230相接触。
50.在本实施方式中，风冷散热片的主体与集成功率模块220和功率外挂器件230接触布置，风冷散热片的主体朝远离电路基板100的方向延伸有翅片。集成功率模块220和功率外挂器件230的热量传递与风冷散热片的主体和翅片，再与空气进行热交换，以实现散热。
51.在一些实施例中，风冷散热片还可以对应设有风机，风机在风冷散热片处形成风道，通过加快空气流动速度，从而提高对集成功率模块220和功率外挂器件230的散热效果。
52.进一步地，在本实用新型的一些实施例中，如图5所示，元器件集200还包括：微控
制器单元240和电源转换电路250。
53.其中，微控制器单元240与集成功率模块220电气耦合，微控制器单元240靠近电路基板100的边缘布置，且位于电源输入回路210的对侧；以及，电源转换电路250分别与电源输入回路210和微控制器单元240电气耦合。
54.可以理解的是，在本该实施例中，微控制器单元240可以包括mcu及周边驱动电路，微控制器单元240可以为控制器的主控制单元，微控制器单元240可以向控制集成功率模块220传输控制信号，使集成功率模块220根据控制信号运行。
55.电源转换电路250可以将电源输入回路210中的高压电源转换为低压电源，以向微控制器单元250供电。其中，高压电源可以为220v或110v等，低压电源可以为5v或3.3v等。
56.微控制器单元240与如集成功率模块220之类的电路进行通信时，所传输的通信信号为弱电信号，如pwm(pulse width modulation，指脉冲宽度调制)信号等。由于此类弱电信号容易受到干扰，导致信号失真，因此将微控制器单元240远离电源输入回路210布置，可以减少干扰。
57.作为一种示例，若电源输入回路210布置于电路基板100的右边和下边时，则微控制器单元240可以布置于电路基板100的左边和上边，即在电源输入回路210位于电路基板100的右下角时，微控制器单元240可以位于电路基板100的左上角。
58.进一步地，在本实用新型的一些实施例中，如图5所示，元器件集200还包括与微控制器单元240电气耦合的电流电压检测回路910、通信回路920、电加热回路930、传感器回路940、四通阀回路950和电子膨胀阀回路960。
59.可以理解的是，在该实施例中，控制器为实现对空调的控制，电路基板100的正面布置有各类功能电路。其中，电流电压检测回路910可以检测集成功率模块220向压缩机和风机输出的电流和/或电压。通信回路920可以用于与上位机进行通信。电加热回路930可以用于控制加热装置。传感器回路940可以连接各类传感器，以获取空调的各类运行参数。四通阀回路950用于控制四通阀。电子膨胀阀回路960用于控制电子膨胀阀。此外，电路基板100的正面还可以布置其他功能电路，各类功能电路的具体结构和原理已有成熟的技术，本实施方式在此不再赘述。
60.进一步地，在本实用新型的一些实施例中，如图5所示，电源输入回路210包括沿电流方向依次电气耦合的电源输入接口211、防雷击回路212、滤波回路213和防突入电流回路214，防突入电流回路214与集成功率模块220电气耦合。
61.可以理解的是，在该实施例中，电源输入接口211用于连接外部电源设备，以接入交流电或者直流电。防雷击回路212用于截留雷击的雷电流，并将雷电流安全泄放入地，保护后端电路安全。滤波回路213用于消除接入的电源的杂波，使电源更稳定。其中，滤波回路213可以包括安规电容和共模电感等元件。防突入电流回路214用于防止在电源输入接口211接入电源瞬间产生突入电流。此外，电源输入回路210还可以包括其他功能电路，各类功能电路的具体结构和原理已有成熟的技术，本实施方式在此不再赘述。
62.进一步地，在本实用新型的一些实施例中，集成功率模块220集成有压缩机功率模块和风机功率模块；以及，如图5所示，元器件集200还包括第一电机接口260和第二电机接口270，第一电机接口260与压缩机功率模块电气耦合，第二电机接口270与风机功率模块电气耦合。
63.可以理解的是，在该实施例中，第一电机接口260与集成功率模块220中的压缩机功率模块电气耦合，用于连接压缩机，以及，第二电机接口270与集成功率模块220中的风机功率模块电气耦合，用于连接风机。
64.综上，根据本实用新型的控制器，通过将电源输入回路布置于靠近电路基板的边缘，并将集成功率模块和功率外挂器件均布置于电源输入回路远离电路基板的边缘的一侧，以使得与电源输入回路、集成功率模块和功率外挂器件之间的电流路径互不交叉，避免信号串扰，从而，提高控制器的emc性能，确保控制器的可靠性和稳定性。
65.基于前述本实用新型实施例的控制器，本实用新型实施例还提供了一种空调，包括压缩机、风机和根据前述的控制器，控制器配置成控制压缩机和风机。控制器的具体结构和原理可以参照前述实施例，本实施方式在此不再赘述。
66.综上，根据本实用新型的空调，通过将控制器上的电源输入回路布置于靠近电路基板的边缘，并将集成功率模块和功率外挂器件均布置于电源输入回路远离电路基板的边缘的一侧，以使得与电源输入回路、集成功率模块和功率外挂器件之间的电流路径互不交叉，避免信号串扰，从而，提高控制器的emc性能，确保控制器的可靠性和稳定性。
67.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实用新型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。
68.在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
69.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。在本实用新型的描述中，“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。
70.在本实用新型中，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实用新型中的具体含义。
71.在本实用新型中，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。
72.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。