在高压HV电路部分与低压LV电路部分之间包括电流隔离并且具有增加的爬电距离的电路的制作方法

本公开涉及一种提供电流隔离的电路，并且更具体地涉及一种用于增加桥接电路中的电流隔离的电部件的初级侧与次级侧之间的爬电距离的概念。

背景技术：

1、电流隔离是一种已知的原理，它将电路的两个电部件电隔离，使这两个电部件之间没有电流流动。也就是说，不存在连接两个电部件的导电部分。

2、仍然可以使用桥接电流隔离的电部件在电部件之间交换电力或某种信息。例如，这些电部件可以是变压器、光耦合器或电容器。

3、例如，出于安全目的，使用电流隔离。这样的隔离确保了存在于第一电路部分处的高电压不能够转变为存在于隔离的第二电路部分处的低电压，因为不存在连接这两个电路的导电部分。因此，为了安全起见，可以使用电流隔离，例如防止意外电流通过人体到达地面。

4、当两个或更多个电路部分需要通信，但它们的接地电势可能不同时，可以使用电流隔离。这是一种通过防止不需要的电流在共享接地导体的两个单元之间流过来断开接地回路的有效方法。

5、因此，电流隔离(即，安全隔离)可以将电路的潜在不安全高压部分与电路的安全低压部分分离。根据具体条件，要求适用于(i)间隙、(ii)爬电距离和(iii)穿过绝缘的距离。所有这些都表示为(i)通过空气、(ii)沿着表面和(iii)通过固体的几何距离。

6、在桥接电流隔离的部件(如变压器、光耦合器以及x和y电容器)中，上述要求也可以满足。也就是说，这些部件可以附接到电路的高电压部分和电路的低电压部分两者。在这些部件中，电路的高压部分和低压部分通过变压器中的磁场、光耦合器中的光、x和y电容器中的电场彼此耦合。变压器引起功率传输，光耦合器引起信息传输，x和y电容器引起非常高频率电流的传输，这用于减少电磁干扰(emi)。

7、上述缺点中的一个缺点是需要满足上述距离以确保电路的正确和安全操作，这是以牺牲设计自由为代价的。

技术实现思路

1、本公开的一个方面是提供一种具有改进的爬电距离的电路。本公开的另一方面是提供一种基于发光二极管led的照明设备以及一种用于提供根据本公开的电路的方法。

2、在本公开的第一方面，提供了一种在高压hv电路部分与低压lv电路部分之间具有电流隔离的电路，其中所述电路包括：

3、-提供所述hv电路部分和所述lv电路部分的基板；

4、-用于提供所述电流隔离的电部件，所述部件设置在所述基板上并且具有通过第一初级端子连接到所述hv电路部分的初级侧和通过第一次级端子连接到所述lv电路部分的次级侧，使得在所述基板上在所述第一初级端子与所述第一次级端子之间设置有爬电距离；

5、-设置在所述基板上的导电迹线，其通过第一端连接到所述hv电路部分中的低频lf电压节点，其中所述lf电压节点处的电压电势的频率低于所述第一初级端子处的电压电势的频率，并且所述导电迹线设置在所述第一初级端子与所述第一次级端子之间，从而增加所述第一初级端子与所述第一次级端子之间的所述爬电距离。

6、发明人的见解是，要考虑的爬电距离不仅取决于电压电平，而且取决于hv电路部分处的电势/电压的频率。节点的电势的频率越高，该特定节点的爬电距离就越大。

7、因此，发明人已经发现在衬底上引入导电迹线，该导电迹线连接在第一初级端子与第一次级端子之间，其中导电迹线连接到hv电路部分并且更具体地连接到hv电路部分中的低频lf电压节点。

8、针对该特定导电迹线的爬电要求取决于hv电路部分处的电压，但也取决于lf电压节点的电压电势的(预期)频率。在这种特定情况下，lf电压节点处的电压电势的频率低于第一初级端子处的电压电势的频率，使得针对特定导电迹线的爬电要求与针对第一初级端子的爬电要求相比不那么严格。

9、针对第一初级端子的爬电要求不会因导电迹线的引入而改变。实际爬电距离确实改变，因为不再可以从第一初级端子直接爬电到第一次级端子。爬电距离受导电迹线的引入的影响。爬电路径不能穿过导电迹线，因此需要绕过导电迹线。这增加了第一初级端子与第一次级端子之间的实际爬电距离。

10、在一个示例中，导电迹线的第一端连接到地。备选地，导电迹线可以连接到hv电路部分处的电源电压。

11、在另一示例中，电部件是变压器、光耦合器或电容器(如x或y电容器)中的任一项。

12、在一个示例中，电部件是包括初级绕组的变压器，该初级绕组具有所述第一初级端子并且具有第二初级端子，其中所述导电迹线通过所述第一端连接到所述第二初级端子。

13、例如，变压器是在开关模式电源smps中使用的变压器，如反激式转换器。变压器桥接电流隔离，因为它在其初级绕组与次级绕组之间提供磁耦合。

14、初级绕组可以经由第一初级端子连接到开关(例如，场效应晶体管fet)并且更具体地连接到氮化镓(gan)fet或碳化硅(sic)fet。smps中的这种fet的开关行为可以使第一初级端子处的电压电势具有高频率，即，与fet的栅极被控制的频率相同的频率。例如，初级绕组可以经由第二初级端子连接到电源电压。这表示，第二初级端子处的电压电势没有随着提供给fet的栅极的信号的频率而切换。第二初级端子处的电压电势是相对静态的，因为它等于电源电压。

15、这表示，与关于第一初级端子的爬电要求相比，关于第二初级端子的漏电要求不那么严格。这些端子处的绝对电压电势可以达到相同的值，但是这些端子处的电压电势的频率不同。

16、在另一示例中，导电迹线通过第二端连接到相同的lf电压节点。

17、在第二端未连接到hv电路部分中的任何其他节点的意义上，导电迹线可以是浮动的。还应当注意，导电迹线可以通过第二端连接到相同的lf电压节点。在这种情况下，没有电流会流过导电迹线。

18、在另一示例中，电部件是表面安装器件smd或通孔安装器件中的任一项。

19、表面安装技术可以是指将电部件直接安装在基板(例如，印刷电路板pcb)的底面或顶面上的方法。如果是这种情况，则该电部件称为表面安装器件smd。表面安装技术可以是有益的，因为它允许提高制造自动化，从而降低成本并且提高质量。此外，它可以允许更多的部件装配在基板的给定区域上。

20、smd部件通常比其通孔对应物小，因为它要么有更小的引线，要么根本没有引线。它可以在部件的本体上具有各种类型的短引脚或引线、平面触点、焊球矩阵、或终端。

21、在另一示例中，电部件是通孔安装器件，并且其中所述导电迹线设置在所述基板顶部之上，并且其中所述电路包括：

22、-设置在所述基板的底部处的另外的导电迹线，通过第一端连接到所述hv电路部分中的所述lf电压节点，并且所述另外的导电迹线在所述基板的所述底面处设置在所述第一初级端子与所述第一次级端子之间，从而增加所述第一初级端子与所述第一次级端子之间的所述爬电距离。

23、对于通孔安装器件，端子可以在基板的顶面以及基板的底面处连接到基板。在这种情况下，需要从连接在基板的顶面处的第一初级端子开始，也从连接在衬底的底面处的第一次级端子开始，以满足所需要的爬电距离。

24、应当注意，在电部件是smd器件的情况下也可以使用另外的导电迹线，因为当smd器件安装在基板(即，pcb)的边缘附近时，也可以获取优点。在这种情况下，爬电路径可以从上到下，使得在这种情况中，另外的导电迹线也可以有助于增加实际爬电路径。

25、还应当注意，设置在基板的顶部处的导电迹线和设置在基板的底部处的另外的导电迹线可以使用例如pcb边缘电镀在基板的至少一个边缘处彼此连接。

26、在另外的示例中，基板是印刷电路板pcb。

27、在另一示例中，导电迹线在所述第一初级端子与所述第一次级端子之间基本上垂直于所述第一初级端子与所述第一次级端子之间的虚构的直线延伸。

28、换言之，第一初级端子与第一次级端子之间的直接视线与导电迹线交叉，优选地以基本上垂直的方式。

29、在另一示例中，该电路包括例如使用氮化镓、gan或碳化硅(sic)技术的开关模式电源smps。

30、朝向节能世界的下一步设想是使用新材料，诸如宽带隙半导体，它可以实现更高的功率效率、更小的尺寸、更轻的重量、更低的总体成本，有时甚至可以将所有这些结合在一起。

31、所有类型的驱动器都可以受益于小型无源部件，如变压器、电感器、电容器。由于氮化镓(gan)技术实现的高开关频率，可以使这种小型无源部件成为可能。

32、由gan实现的高开关频率(例如，从几100khz到几mhz)导致对安全和/或电流隔离的大的最小爬电距离要求。如上所述，爬电距离不仅取决于电压电平，还取决于频率电平。因此，本公开在hv电路部分中使用相对较高频率(例如，在70khz-20mhz的范围内)的情况下尤其有用。

33、在另一示例中，提供了一种基于发光二极管(led)的照明设备，该照明设备包括根据前述示例中任一项的电路。

34、在另一方面，提供了一种提供在高压hv电路部分与低压lv电路部分之间具有电流隔离的电路的方法，其中上述方法包括以下步骤：

35、-提供具有所述hv电路部分和所述lv电路部分的基板；

36、-在所述基板上组装用于提供所述电流隔离的电部件，所述电部件具有通过第一初级端子连接到所述hv电路部分的初级侧和通过第一次级端子连接到所述lv电路部分的次级侧，使得在所述基板上在所述第一初级端子与所述第一次级端子之间设置有爬电距离；

37、-在所述基板上提供导电迹线，该导电迹线通过第一端连接到所述hv电路部分中的低频lf电压节点，其中所述lf电压节点处的电压电势的频率低于所述第一端子处的电压电势的频率，并且所述导电迹线设置在所述第一初级端子与所述第一次级端子之间，从而增加所述第一初级端子与所述第一次级端子之间的所述爬电距离。

38、本发明的这些和其他方面将从下文所述的(多个)实施例中变得显而易见并且参考下文所述的(多个)实施例进行阐述。