电控组件及空调器的制作方法

本实用新型涉及电控
技术领域：
，特别涉及一种电控组件及空调器。
背景技术：
：随着科技进步，人们对空调的要求也越来越高，不再关注是否能制冷、制热，人们也越来越关注空调是否节能减耗以及结构是否紧凑，传统的交流驱动方案，也即定频驱动已经无法满足客户，所以空调一体化和变频化已经成为越来越多的用户选择。然而，一体式变频空调器的电控方案都是直接移植分体式变频空调上成熟的变频电控方案，以减少开发周期和开发难度，但是分体式变频空调具有显示板、内机电控板、外机变频板三块电路板，无法适应一体式空调器结构紧凑的设计，也即无法将三块电路板同时容置于一体式空调器内。技术实现要素：本实用新型的主要目的是提出一种电控组件及空调器，旨在将主控功能及变频功能集成于主控板上，以适应一体式空调器结构紧凑的设计。为实现上述目的，本实用新型提出一种电控组件，所述电控组件包括：主控板，所述主控板上设置有用于接入交流电源的电源输入端、第一主控制器、隔离开关电源、供电电源、功率模块、限流元件及第一电子开关；所述第一电子开关串联设置于电源输入端与所述功率模块的输入端之间；所述第一主控制器的第一控制端与所述第一电子开关的受控端连接，所述第一主控制器的第二控制端与所述功率模块的受控端连接；所述限流元件与所述第一电子开关并联设置；所述供电电源的输入端分别与所述限流元件所述第一电子开关的输出端连接连接，所述供电电源的输出端与所述第一主控制器的电源端连接；显示板，所述显示板上设置有第二主控制器，所述隔离开关电源的输入端与所述电源输入端连接，所述隔离开关电源的输出端与所述第二主控制器的电源端电连接，所述第二主控制器与所述第一主控制器通讯连接；其中，所述第二主控制器，用于在接收到开机控制信号时，与所述第一主控制器进行通讯，以控制所述第一电子开关闭合。可选地，所述第一电子开关为第一继电器，所述第一继电器线圈的第一端与所述供电电源的接地端连接；所述第一继电器线圈的第二端为所述第一电子开关的受控端，所述第一继电器的静触点与所述电源输入端连接，所述第一继电器的动触点与所述功率模块的输入端连接。可选地，所述主控板还设置有隔离电源输出端、接地端及两个第一信号传输端，所述显示板设置有与所述隔离电源输出端、接地端及两个第一信号传输端一一对应连接的隔离电源输入端、接地端、开关信号输出端及两个第二信号传输端。可选地，所述控制板设置有第一插接头，所述显示板上设置有第二插接头，所述隔离电源输出端、接地端、开关信号输入端及两个第一信号传输端设置于所述第一插接头内，所述隔离电源输入端、接地端、开关信号输出端及两个第二信号传输端设置于所述第二插接头内；所述第一插接头和所述第二插接头相互插接适配，或者通过连接器实现电连接。可选地，所述供电电源为非隔离开关电源，所述非隔离开关电源的输入端为所述供电电源的输入端，所述非隔离开关电源的输出端为所述供电电源的输出端；所述非隔离开关电源，用于将所述供电电源电压转换为直流电压，以为所述第一主控制器供电。可选地，所述主控板上还设置有多个用于驱动负载工作的第二继电器，多个所述第二继电器线圈的第一端分别与所述非隔离开关电源的输出端连接，多个所述第二继电器线圈的第二端与所述第一主控制器的多个第二控制端一一对应连接。可选地，所述功率模块包括PFC电路及IPM模块，所述PFC电路和IPM模块的受控端分别与所述第一主控制器连接，所述PFC电路的输入端为所述功率模块的输入端，所述PFC电路的输出端与所述IPM模块的输入连接，所述IPM模块的输出端用于接入压缩机电机。可选地，所述主控板上还设置有用于实现所述第二主控制器与所述第一主控制器通讯隔离的隔离通讯电路，所述隔离通讯电路串联设置于所述第二主控制器与所述第一主控制器之间。可选地，所述显示板上还设置有用于实现所述第二主控制器与外部通讯设备通讯连接的无线通讯电路。本实用新型还提出一种空调器，包括如所述的电控组件；主控板，所述主控板上设置有用于接入交流电源的电源输入端、第一主控制器、隔离开关电源、供电电源、功率模块、限流元件及第一电子开关；所述第一电子开关串联设置于电源输入端与所述功率模块的输入端之间；所述第一主控制器的第一控制端与所述第一电子开关的受控端连接，所述第一主控制器的第二控制端与所述功率模块的受控端连接；所述限流元件与所述第一电子开关并联设置；所述供电电源的输入端与所述限流元件连接，所述供电电源的输出端与所述第一主控制器的电源端连接；显示板，所述显示板上设置有第二主控制器，所述隔离开关电源的输入端与所述电源输入端连接，所述隔离开关电源的输出端与所述第二主控制器的电源端电连接，所述第二主控制器与所述第一主控制器通讯连接；其中，所述第二主控制器，用于在接收到开机控制信号时，与所述第一主控制器进行通讯，以控制所述第一电子开关闭合。本实用新型电控组件设置有主控板及显示板，并将第一主控制器、隔离开关电源、供电电源、功率模块、限流元件及第一电子开关集成设置在主控板上，以及将第二主控制器设置在显示板上，第二主控制器在接收到开机控制指令时，与第一主控制器通讯连接，以在上电延时后，第一主控制器控制第一电子开关闭合，从而控制电源输入端接入交流电源，并为主控板上的功率模块以及其他电路模块供电。同时接收外部输入的控制指令，并对接收的控制指令进行解码、分析以转换成对应的控制信号，并与第一主控制器通讯连接，从而将控制信号输出至第一主控制器，以使第一主控制器根据接收到的控制信号驱动功率模块工作，并调节压缩机供电频率，实现变频压缩机的转速调节。本实用新型将主控功能及变频功能集成于主控板上，以适应一体式空调器结构紧凑的设计。附图说明为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本实用新型电控组件一实施例的功能模块示意图；图2为本实用新型电控组件一实施例的电路结构示意图。附图标号说明：标号名称标号名称100主控板200显示板110第一主控制器210第二主控制器120隔离开关电源220电压转换电路130供电电源230显示模组140功率模块240按键电路150第一电子开关250无线通讯电路160第二继电器260步进电机170隔离通讯电路270温度采集电路180EMI滤波电路VCC隔离电源输出端141PFC电路TXD信号发送端142IPM模块RXD信号接收端AC-in电源输入端GND接地端R1限流元件本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。本实用新型提出一种电控组件，适用于移动式空调、窗式空调、除湿机加湿机等一体式空调器中。参照图1及图2，在本实用新型一实施例中，该电控组件包括：主控板100，所述主控板100上设置有用于接入交流电源的电源输入端AC-in、第一主控制器110、隔离开关电源120、供电电源130、功率模块140、限流元件R1及第一电子开关150；所述第一电子开关150串联设置于电源输入端AC-in与所述功率模块140的输入端之间；，所述第一主控制器110的第一控制端与所述第一电子开关150的受控端连接，所述第一主控制器110的第二控制端与所述功率模块140的受控端连接；所述限流元件R1与所述第一电子开关150并联设置；所述供电电源130的输入端分别与所述限流元件R1及第一电子开关150连接，所述供电电源130的输出端与所述第一主控制器110的电源端连接；显示板200，所述显示板200上设置有第二主控制器210，所述隔离开关电源120的输入端与所述电源输入端AC-in连接，所述隔离开关电源120的输出端与所述第二主控制器210的电源端电连接，所述第二主控制器210与所述第一主控制器110通讯连接；其中，所述第二主控制器210，用于在接收到开机控制信号时，与所述第一主控制器110进行通讯，以控制所述第一电子开关150闭合。本实施例中，隔离开关电源120可以采用隔离变压器、开关管、PWM控制器、整流滤波电路等元器件来实现，以将电源输入端AC-in接入的交流电源，例如220V的市电转换成直流电后输出至第二主控制器210，以为第二主控制器210提供工作电压。其中，第二主控制器210的工作电压值可以是10～18V，本实施例可选为12V。限流元件R1可以采用电感、电阻等具有限流特性的元件来实现，本实施例可选采用电阻。第一主控制器110和第二主控制器210可以是单片机、DSP及FPGA等微处理器，本领域的技术人员能够通过在第一主控制器110和第二主控制器210中集成一些硬件电路和软件程序或算法，来实现两者之间的通讯，第一主控制器110和第二主控制器210中可以还集成有用于分析比较接收到的控制指令号的软件算法程序，以及用于解析控制指令的解码器及其他算法程序。通过运行或执行存储在主控制器存储器内的软件程序和/或模块，并调用存储在存储器内的数据，对接收到的控制指令进行比较、分析等处理。例如在第二主控制器210接收到开机指令时，第二主控制器210输出开关控制信号至第一电子开关150，以触发第一电子开关150闭合，从而给功率模块140及供电电源130供电。或者在第二主控制器210接收到关机指令时，第二主控制器210输出开关控制信号至第一电子开关150，以触发第一电子开关150关断，从而停止给功率模块140及供电电源130供电。可以理解的是，主控板100上还设置有电流检测电路、电压检测电路，以及在空调器的各结构部件对应的位置还设置有温度检测电路等信号检测电路。第一主控制器110还可以接收室内信号，例如室内温度、换热器的温度、压缩机的温度、风机转速，压缩机机电流等，并根据室内信号，控制功率模块140工作。功率模块140根据第一主控制器110输出的逻辑指令工作，并将接入的交流电源进行电源转换，以调节压缩机供电频率，实现变频压缩机的转速调节。在空调器上电时，隔离开关电源120将经交流输入端接入的交流电转换为直流电后输出至第二主控制器210的电源端，以为第二主控制器210供电。此时限流元件R1可以抑制上电瞬间的电流浪涌，以防止电流冲击过大，而损坏后级电路例如功率模块140或者供电电源130。第一主控制器110内还集成有计数器，并通过调节计数器的计时时间，从而在空调器上电一定时间，例如10s或者20s后，第一主控制器110控制第一电子开关150闭合，从而控制电源输入端AC-in接入交流电源，并为主控板100上的其他电路模块供电。第二主控制器210和第一主控制器110通讯连接，并且第二主控制器210可以接收外部输入的控制指令，例如制冷、制热、除湿、温度、风速等指令，并对接收的控制指令进行解码、分析，转换成对应的控制信号后，输出至第一主控制器110，以使第一主控制器110根据接收到的控制信号驱动功率模块140及主控板100上的其他电路模块及负载工作，以实现空调器的制冷、制热、除湿等功能。功率模块140将输入的电能转换成对应频率的能量后输出至变频压缩机，以驱动变频压缩机工作。本实用新型电控组件设置有主控板100及显示板200，并将第一主控制器110、隔离开关电源120、供电电源130、功率模块140、限流元件R1及第一电子开关150集成设置在主控板100上，以及将第二主控制器210设置在显示板200上，第二主控制器210在接收到开机控制指令时，与第一主控制器110通讯连接，以在上电延时后，第一主控制器110控制第一电子开关150闭合，从而控制电源输入端AC-in接入交流电源，并为主控板100上的功率模块140以及其他电路模块供电。同时接收外部输入的控制指令，并对接收的控制指令进行解码、分析以转换成对应的控制信号，并与第一主控制器110通讯连接，从而将控制信号输出至第一主控制器110，以使第一主控制器110根据接收到的控制信号驱动功率模块140工作，并调节压缩机供电频率，实现变频压缩机的转速调节。本实用新型将主控功能及变频功能集成于主控板100上，以适应一体式空调器结构紧凑的设计。参照图1及图2，在一可选实施例中，所述第一电子开关150为第一继电器，所述第一继电器线圈的第一端与所述供电电源130的接地端GND连接；所述第一继电器线圈的第二端为所述第一电子开关150的受控端，所述第一继电器的静触点与所述电源输入端AC-in连接，所述第一继电器的动触点与所述功率模块140的输入端连接。本实施例中，第一电子开关150可以采用继电器、接触器或者断路器来实现，本实施例可选为继电器来实现，可以理解的是，在第二主控制器210采用单片机等控制器来实现，第一电子开关150采用继电器来实现时，第二主控制器210的工作电压一般为3.3V或者5V，而继电器的驱动电压一般为12V，为了驱动继电器工作，在主控板100上还设置有继电器驱动电路，例如三极管电路，并将继电器驱动电路串联设置于第二主控制器210与继电器之间，以使第二主控制器210控制继电器驱动电路驱动继电器动作。本实施例中，第一继电器的线圈一端与隔离开关模块共地，一端经继电器驱动电路与第二主控制器210连接，并在接收到第二主控制器210的控制信号时闭合/断开，以在第一继电器闭合时，控制电源输入端AC-in输出交流电源至功率模块140、供电电源130和主控板100上的其他电路模块，或者在第二继电器160闭合时，停止给主控板100供电。参照图1及图2，在一优选实施例中，所述主控板100还设置有隔离电源输出端VCC、接地端GND及两个第一信号传输端，所述显示板200设置有与所述隔离电源输出端VCC、接地端GND、开关信号输入端CTLCTL及两个第一信号传输端一一对应连接的隔离电源输入端AC-in、接地端GND、开关信号输出端及两个第二信号传输端。进一步地，所述控制板设置有第一插接头，所述显示板200上设置有第二插接头，所述隔离电源输出端VCC、接地端GND及两个第一信号传输端设置于所述第一插接头内，所述隔离电源输入端AC-in、接地端GND、开关信号输出端及两个第二信号传输端(信号发送端TXD和信号接收端RXD)设置于所述第二插接头内；所述第一插接头和所述第二插接头相互插接适配，或者通过连接器实现电连接。可以理解的是，在实际应用的过程中，主控板100与显示板200上的接线端以采用插接头来实现，也可以通过连接器，例如排线或者四芯电缆来实现，以实现显示板200与主控板100之间可拆卸连接，如此设置有利于将显示板200与主控板100对应安装与空调器对应的安装区域内。参照图1及图2，在一优选实施例中，所述供电电源130为非隔离开关电源120，所述非隔离开关电源120的输入端为所述供电电源130的输入端，所述非隔离开关电源120的输出端为所述供电电源130的输出端；所述非隔离开关电源120，用于将所述供电电源130电压转换为直流电压，以为所述第一主控制器110供电。本实施例中，非隔离开关电源120可以采用EMI滤波电容、滤波电感、整流桥、降压芯片、输出电感及输出电容等元器件来实现，以将接入的交流电，例如220V的市电进行整流滤波及降压处理后，转换成第一主控制器110及其他电路模块的供电电源130，本实施例中供电电源130可选为5V，12V，或者24V。参照图1及图2，在一优选实施例中，所述主控板100上还设置有多个用于驱动负载工作的第二继电器160，多个所述第二继电器160线圈的第一端分别与所述非隔离开关电源120的输出端连接，多个所述第二继电器160线圈的第二端与所述第一主控制器110的多个第二控制端一一对应连接。本实施例中，第二继电器160的静触点和动触点串联设置于电源输入端AC-in与用电负载之间，第二继电器160的数量可以是一个，也可以是多个，具体可以根据空调器实现的功能进行设定，本实施例可选为四个，四个继电器分别标记为继电器1、继电器2、继电器3、继电器4。可以理解的是，在第一主控制器110与第二继电器160之间，还串联设置有继电器驱动电路，继电器驱动电路将第一主控制器110输出的控制信号进行隔离放大处理后，输出至第二继电器160，以控制第二继电器160闭合/断开，从而驱动对应的负载，例如风机、四通阀、电加热模块或者负离子净化模块。参照图1及图2，在一优选实施例中，所述功率模块140包括PFC电路141及IPM模块142，所述PFC电路141和IPM模块142的受控端分别与所述第一主控制器110连接，所述PFC电路141的输入端为所述功率模块140的输入端，所述PFC电路141的输出端与所述IPM模块142的输入连接，所述IPM模块142的输出端用于接入压缩机电机。本实施例中，功率模块140还包括整流桥，用于将输入的交流电转换成直流电后输出。PFC电路141可以采用PFC开关、二极管、储能电容、电感等其他元器件来实现对直流电源的功率因素校正。本实施例中，IPM模块142中集成了多个功率开关管，多个功率开关管组成驱动逆变桥电路，例如可以由六个功率开关管组成三相逆变桥电路，或者由四个功率开关管组成两相逆变器桥电路。其中，各功率开关管可以采用MOS管或者IGBT来实现。多个功率开关管组成功率逆变桥电路，PFC电路141及IPM模块142分别与第一主控制器110连接，以在PFC电路141接收第一主控制器110输出的控制信号时，对输入的电源进行功率因素校正后，输出IPM模块142，IPM模块142在接收到第一主控制器110输出的逻辑控制信号时，输出对应的电源至压缩机，以调节压缩机的频率，实现对压缩机的变频控制。参照图1及图2，在一优选实施例中，所述主控板100上还设置有用于实现所述第二主控制器210与所述第一主控制器110通讯隔离的隔离通讯电路170，所述隔离通讯电路170串联设置于所述第二主控制器210与所述第一主控制器110之间。需要说明的是，显示板200与主控板100之间大多需要通过连接线进行电连接，第一主控制器110和第二主控制器210之间的数据信号需要长距离串行传输，线上干扰很大，本实施例的通讯隔离电路可以采用光耦、二极管等单向导通元件来实现，以抑制线上的共模干扰，从而避免第一主控制器110和第二主控制器210相互间的串入干扰，此外，第一主控制器110和第二主控制器210两者的供电电源130可能不一致，通过通讯隔离电路还可以保证第一主控制器110和第二主控制器210两者的电源不匹配时，不被烧毁。参照图1及图2，在一优选实施例中，所述主控板100上还设置有EMI滤波电路180，该EMI滤波电路串联设置于电源输入端AC-in与第一电子开关150之间。该EMI滤波电路180可以采用电感元件和电容元件等元件来实现，以滤除在电力线上产生的电磁干扰。参照图1及图2，在一优选实施例中，所述显示板200上还设置有电压转换电路220，所述电压转换电路220串联设置于所述隔离开关电源120与所述第二主控制器210的电源输入端AC-in之间；所述电压转换电路220，用于将所述隔离开关电源120输出的直流电进行电压转换后输出至所述第二主控制器210，以为所述第二主控制器210供电。本实施例中，电压转换电路220可以采用滤波电容、三端稳压芯片例如7805来实现将隔离开关电源120输出的直流电源进行降压后输出至第二主控制器210及显示板200上的其他电路模块，以为第二主控制器210提供工作电压，例如可以将12V或者15V的直流电转换为5V或者3.3V的直流电后输出至第二主控制器210的电源端。参照图1及图2，在一可选实施例中，所述显示板200上还设置有显示模组230及按键电路240，所述显示模组230的输入端与所述第二主控制器210的控制端连接，所述按键电路240的输出端与所述第二主控制器210的输入端连接。可以理解的是，显示板200可以安装在空调器的面板上，显示模组230可以采用LCD显示屏、LED显示屏来实现，并基于第二主控制器210的控制，以显示空调器的运行参数，例如温度，风速等。按键电路240可以用于接收用户触发的开机按键、关键按键、风速调节等按键信号，并转换成电压信号后输出至第二主控制器210，以使第二主控制器210将对应的电压信号，也即控制信号输出至第一主控制器110，以驱动功率模块140及对应的第二继电器160工作。参照图1及图2，在一可选实施例中，所述显示板200上还设置有用于实现所述第二主控制器210与外部通讯设备通讯连接的无线通讯电路250。本实施例中，无线通讯电路250可以采用WIFI模块，红外接收模块或者蓝牙模块来实现，以接收用户基于遥控、手机等移动终端输出的控制指令，并将接收到控制指令输出至第二主控制器210，以使第二主控制器210将该对应的电压信号，也即控制信号输出至第一主控制器110，从而驱动功率模块140及对应的第二继电器160工作。参照图1及图2，在一可选实施例中，所述显示板200还设置有步进电机260，所述步进电机260的受控端与所述第二主控制器210连接。本实施例中，步进电机260可以用于驱动空调器的面板、摆叶等负载工作，步进电机260与第二主控制器210之间还设置有驱动电路，驱动电路在接收到第二主控制器210的控制信号时，驱动步进电机260工作，从而使步进电机260带动面板、摆叶动作，以使面板的出风口出风或者摆叶进行摆风。参照图1及图2，在一可选实施例中，所述显示板200上还设置有温度采集电路270，所述温度采集电路270的输出端与所述第二主控制器210连接。本实施例中，温度采集电路270可以用于采集室内温度或者出风口的温度，并将采集到的温度转换成对应的电压信号后输出至第二主控制器210，以使第二主控制器210将该对应的电压信号输出至第一主控制器110，以驱动功率模块140及对应的第二继电器160工作。本实用新型还提出一种空调器，所述空调器包括如上所述的电控组件。该电控组件的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在本实用新型空调器中使用了上述电控组件，因此，本实用新型空调器的实施例包括上述电控组件全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
技术领域：
均包括在本实用新型的专利保护范围内。当前第1页1 2 3