新能源汽车空调加热系统印刷电路板的高压电路及所述印刷电路板的制作方法

新能源汽车空调加热系统印刷电路板的高压电路及所述印刷电路板的制作方法
【专利说明】
[技术领域]
[0001]本实用新型涉及新能源汽车空调，具体是一种新能源汽车空调加热系统印刷电路板的高压电路及所述印刷电路板。
[【背景技术】]
[0002]新能源汽车空调加热系统是新能源汽车发展过程中关键零部件系统之一，由于同时解决高电压，大电流，双电源系统(高压和低压)，大功率散热，水电一体，以及人身安全等问题，因此电路的设计及印刷电路板的合理布局是新能源汽车空调加热系统的关键技术之一。不合理的印刷电路板布局会降低加热系统的性能、可靠性和安全性。而高压电路是其中的关键部分。
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【发明内容】
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[0003]本实用新型的目的是提供一种新能源汽车空调加热系统的控制系统印刷电路板的高压电路及所述印刷电路板。新能源汽车空调加热系统的控制系统控制加热系统正常工作，实现各种异常或故障检测及保护。本实用新型新能源汽车空调加热系统印刷电路板能够确保电气安全性、电磁兼容性、可靠性、防水密闭性，同时确保体积和成本在合理范围之内，而且生产时，便于安装到产品内部。
[0004]一种新能源汽车空调加热系统印刷电路板，包括在电气上完全隔离的高压电路和低压电路，在空间上高压电路和低压电路分布在PCB(即印刷电路板)的两侧，中间隔开一段距离，没有重叠部分，高压电路和低压电路的电气信号的连接只通过布局在高压侧的光电隔离器件IGBT驱动芯片、高压电压检测芯片、高压电流检测芯片实现。这样布局的优点在于，很好的避免了高压电路对低压电路的传导和耦合和辐射干扰，确保低压电路的可靠性和稳定性和精度，也避免了高压侧漏电到低压侧的风险，确保了器件不会损坏，也确保了人生安全。
[0005]新能源汽车空调加热系统印刷电路板高压电路的布局:新能源汽车空调加热系统印刷电路板高压电路左侧的下方布置DC-DC模块，DC-DC模块的右侧是输入电源的滤波电容，滤波电容的右边是上下排列的两个电感，DC-DC的左边为输出电源的两个滤波电解电容。这样布局，便于PCB走线，也可以把DC-DC工作时的强干扰信号限制在电路附近，最大限度的减少对外的辐射。DC-DC模块的上面布置高压侧的直插滤波电容，该电容的右边为高压电的漏电检测模块。这相当于把漏电检测模块放在高压电的入口处，高压电一进产品，首先进行漏电检测，后续电路任何地方发生漏电，都能得到侦测并及时采取保护措施，产品的安全性得到最优化。漏电检测模块的上面为上、下排列的IGBT驱动芯片和高压电压检测芯片，板子上边中间位置高压电路和低压电路的邻接处为高压电流检测芯片，IGBT驱动芯片、高压电压检测芯片和高压电流检测芯片这三个芯片都是光电隔离器件，也是高压电路和低压电路的电气连接点，布置在高压电路部分的最外面，确保高低压在空间上的隔离，可以最大的减少高压电路对低压电路的干扰和造成的危险。PCB的左上角板边缘为直插的IGBT，这样就可以通过在壳体上开一个小窗，通过该小窗，用螺丝、垫圈，把IGBT拧紧紧贴产品壳体外部的散热片上。好处在于:首先，把IGBT的热量散到产品的外面，IGBT的温度得到了控制，而又不会引起产品内部的温度明显升高，其次，产品的整体防水性，用在散热片和产品壳体之间加橡胶垫方式来实现，简单、低廉，最后，把巨大的散热片放到壳体的外面，缩小了产品的体积，降低了结构复杂性，也降低了成本。所以把IGBT布置在PCB板的左上角边缘，一举三得。紧靠IGBT的下方，为给加热棒供电的高压负极线束接插件。该高压负极线束接插件末端为电气连接垫片，通过螺丝、螺帽、垫圈，把线束连接到高压继电器的输出端。这样可以少用一个高压线束接插件，同时，因为高压负极线束接插件紧靠IGBT，负极在PCB上的铜箔走线短，提高了安全性格、可靠性。高压负极线束接插件和高压滤波电容之间布置一个高压正极线束接插件，把高压电从高压继电器输入端引过来，目的是进行高压电的电容滤波和高压电电压检测，此高压电通路电流小，这样布置使高压电在PCB上的走线短，也易于布板，也更加可靠安全。
[0006]高压继电器放在PCB的中间，PCB上有两个继电器的安装孔，继电器通过此两个孔，巧妙的使继电器可以用螺丝、垫圈固定到塑料下壳体上，而不是固定在PCB上(PCB无法承受继电器的重量)。这样还可以充分利用PCB上方的空间，用于安装继电器，减少产品的体积，降低成本。继电器的下方设计有多个散热孔孔，利于继电器的散热。
[0007]PCB的周边开有多个热对流口，这些热对流口，利于PCB下面空气的对流，防止PCB板局部温度过高。这些对流口形状可以是圆形、方形各种形状，对流口也可以在PCB板的内部，不一定要在PCB板的周边。
[0008]PCB板上有三个固定孔，成三角均匀分布，均匀的支撑、固定PCB，较好的控制PCB的形变。在继电器的左上方，有一个电气连接用的直插焊盘，高压电源地线束进入产品之后，地线束末端焊接一个垫片，把此垫片用螺丝、螺帽、垫圈拧紧到此电气连接焊盘，实现高压地回路的连接。这种方式的好处在于，电流导通能力大，不需要高压大电流接插件，成本低，拆装也方便。
[0009]低压电路的布局:低压插件放在PCB右侧的下方，电压电源通过该低压插件引入PCB板，低频滤波共模电感紧贴并放在低压插件上方，高频滤波电感及电解电容以及瞬态抑制二极管紧靠布置在低频共模电感的右侧，这样可以使外部的电气干扰在PCB的入口处即得到有效滤除，确保了 PCB内部的电气信号干净，同时PCB板的内部干扰信号，在PCB板的出口处得到拦截，大大降低了 PCB对外的各种辐射和干扰，使产品的EMC性能得以保证。电压电源经过入口滤波之后，马上进入，低压侧的LDO电路，该电路布置在靠PCB板右下角，这样既可以使得内部逻辑电路的电压干净，又可以最大限度的滤除内部低压电路的各种对外干扰和辐射。单片机布置在低压侧电路的中间位置，便于与其它电路布线连接，降低布线的复杂性，优化电气性能。
[0010]本发明同现有技术相比，有以下优点:
[0011]高压电路减少强干扰信号及对外的辐射；对高压电得到检测，并对后续电路的漏电及时侦测和采取保护措施，产品的安全性得到最优化；确保高低压在空间上的隔离，最大的减少高压电路对低压电路的干扰和造成的危险；IGBT的热量散到产品的外面，IGBT的温度得到了控制，又不会引起产品内部的温度明显升高，缩小了产品的体积，降低了结构复杂性，也降低了成本；继电器的散热得到保障；安装拆装方便。而低压电路外部的电气干扰在PCB的入口处即得到有效滤除，确保了 PCB内部的电气信号干净，同时PCB板的内部干扰信号，在PCB板的出口处得到拦截，大大降低了 PCB板对外的各种辐射和干扰，使产品的EMC性能得以保证。内部逻辑电路的电压干净，最大限度的滤除内部低压电路的各种对外干扰和辐射。单片机布置合理，便于与其它电路布线连接，降低布线的复杂性，优化电气性能。PCB板避免了高压电路对低压电路的传导和耦合和辐射干扰，确保低压电路的可靠性和稳定性和精度，也避免了高压侧漏电到低压侧的风险，确保了器件不会损坏，也确保了人生安全。产品安装方便、可靠、且体积空间小。
[【附图说明】]
[0012]图1是新能源汽车空调加热系统印刷电路板高压电路的布局图。
[0013]图2是新能源汽车空调加热系统印刷电路板不带连线的布局图。
[0014]图3是新能源汽车空调加热系统印刷电路板带连线的布局图。
[0015]I是低压插件，2是低频滤波共模电感，3是高频滤波电感，4是电解电容5是瞬态抑制二极管，6是LDO电路，7是单片机，23是固定孔。
[0016]8是DC-DC模块，9是滤波电容，10是电感，11是滤波电解电容，12是直插滤波电容，13是漏电检测模块，14是IGBT驱动芯片，15是高压电压检测芯片，16是高压电流检测芯片，17是IGBT，18是高压负极线束接插件，19是高压正极线束接插件，20是高压继电器，21是安装孔，22是散热孔，24是直插焊盘。
[【具体实施方式】]
[0017]实施例
[0018]如图1所示，新能源汽车空调 加热系统印刷电路板高压电路左侧的下方布置DC-DC模块8，DC-DC模块的右侧是输入电源的滤波电容9，滤波电容9的右边是上下排列的两个电感10，DC-DC模块8的左边为输出电源的两个滤波电解电容11。这样布局，便于PCB走线，也可以把DC-DC模块8工作时的强干扰信号限制在电路附近，最大限度的减少对外的辐射。DC-DC模块8的上面布置高压侧的直插滤波电容12，直插滤波电容12的右边为高压电的漏电检测模块13。这相当于把漏电检测模块13放在高压电的入口处，高压电一进产品，首先进行漏电检测，后续电路任何地方发生漏电，都能得到侦测并及时采取保护措施，产品的安全性得到最优化。漏电检测模块13的上面为上、下排列的IGBT驱动芯片14和高压电压检测芯片15，新能源汽车空调加热系统印刷电路板高压电路右上边位置为高压电流检测芯片16，IGBT驱动芯片14、高压电压检测芯片15和高压电流检测芯片16这三个芯片都是光电隔离器件，也是高压电路和低压电路的电气连接点，布置在高压电路部分的最外面，确保高低压在空间上的隔离，可以最大的减少高压电路对低压电路的干扰和造成的危险。新能源汽车空调加热系统印刷电路板高压电路的左上角边缘为直插的IGBT17，这样就可以通过在壳体上开一个小窗，通过该小窗，用螺丝、垫圈，把IGBT17拧紧紧贴产品壳体外部的散热片上。好处在于:首先，把IGBT17的热量散到产品的外面，IGBT17的温度得到了控制，而又不会引起产品内部的温度明显升高，其次，产品的整体防水性，用在散热片和产品壳体之间加橡胶垫方式来实现，简单、低廉，最后，把巨大的散热片放到壳体的外面，缩小了产品的体积，降低了结构复杂性，也降低了成本。所以把IGBT17布置在新能源汽车空调加热系统印刷电路板高压电路的左上角边缘，一举三得。紧靠IGBT17的下方，为给加热棒供电的高压负极线束接插件18。该高压负极线束接插件18末端为电气连接垫片，通过螺丝、螺帽、垫圈，把线束连接到高压继电器20的输出端。这样可以少用一个高压线束接插件，同时，因为高压负极线束接插件18紧靠IGBT17，负极在PCB上的铜箔走线短，提高了安全性格、可靠性。高压负极线束接插件18和直插滤波电容12之间布置一个高压正极线束接插件19，把高压电从高压继电器20输入端引过来，目的是进行高压电的电容滤波和高压电电压检测，此高压电通路电流小，这样布置使高压电在PCB上的走线短，也易于布板，也更加可靠安全。
[0019]高压继电器20放在新能源汽车空调加热系统印刷电路板高压电路的右边中间位置，新能源汽车空调加热系统印刷电路板高压电路上有两个高压继电器20的安装孔21，高压继电器通过此两个孔，巧妙的使高压继电器20可以用螺丝、垫圈固定到塑料下壳体上，而不是固定在PCB上(PCB无法承受继电器的重量)。这样还可以充分利用PCB上方的空间，用于安装高压继电器，减少产品的体积，降低成本。高压继电器20的下方设计有多个散热孔22，利于继电器的散热。
[0020]PCB的周边开有多个热对流口，这些对流口，利于PCB下面空气的对流，防止PCB板局部温度过高。这些对流口形状可以是圆形、方形各种形状，对流口也可以在PCB板的内部，不一定要在PCB板的周边。
[0021]如图1、图2、图3所示，PCB板上有三个固定孔23，成三角均匀分布，均匀的支撑、固定PCB，较好的控制PCB的形变。在高压继电器的左上方，有一个电气连接用的直插焊盘24，高压电源地线束进入产品之后，地线束末端焊接一个垫片，把此垫片用螺丝，螺帽，垫圈拧紧到直插焊盘24，实现高压地回路的连接。这种方式的好处在于，电流导通能力大，不需要高压大电流接插件，成本低，拆装也方便。
[0022]本实用新型并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种新能源汽车空调加热系统印刷电路板高压电路，包括DC-DC模块、滤波电容、两个电感、两个滤波电解电容、直插滤波电容、漏电检测模块、IGBT驱动芯片、高压电压检测芯片、高压电流检测芯片、IGBT、高压负极线束接插件、高压正极线束接插件、高压继电器、散热孔、和固定孔，其特征在于:新能源汽车加热系统印刷电路板高压电路的下方布置DC-DC模块，DC-DC模块的右侧是滤波电容，滤波电容的右边是上下排列的两个电感，DC-DC的左边为两个滤波电解电容；DC-DC模块的上面布置直插滤波电容，直插滤波电容的右边为高压电的漏电检测模块；漏电检测模块的上面为上、下排列的IGBT驱动芯片和高压电压检测芯片；新能源汽车加热系统印刷电路板高压电路右上边位置为高压电流检测芯片；新能源汽车加热系统印刷电路板高压电路的左上角板边缘布置IGBT ;紧靠IGBT的下方为高压负极线束接插件，高压负极线束接插件和直插滤波电容之间布置一个高压正极线束接插件；高压继电器放在新能源汽车加热系统印刷电路板高压电路的右边中间位置。
2.如权利要求1所述的新能源汽车空调加热系统印刷电路板高压电路，其特征在于:新能源汽车空调加热系统印刷电路板高压电路上有两个高压继电器的安装孔，高压继电器通过所述安装孔，用螺丝、垫圈固定到塑料下壳体上；高压继电器的下方设计有多个散热孔。
3.一种新能源汽车空调加热系统印刷电路板，使用如权利要求1或2所述的新能源汽车空调加热系统印刷电路板高压电路，其特征在于包括在电气上完全隔离的低压电路和所述的新能源汽车空调加热系统印刷电路板高压电路，所述的新能源汽车空调加热系统印刷电路板高压电路和低压电路在空间上分别分布在新能源汽车空调加热系统印刷电路板的左右两侧，中间隔开一段距离，没有重叠部分，高压电路和低压电路通过布局在所述的新能源汽车加热系统印刷电路板高压电路的IGBT驱动芯片、高压电压检测芯片、高压电流检测芯片实现电气连接。
4.如权利要求3所述的新能源汽车空调加热系统印刷电路板，其特征在于:所述低压电路包括低压插件、低频滤波共模电感、高频滤波电感、电解电容、瞬态抑制二极管、LDO电路和单片机；低压插件放在新能源汽车空调加热系统印刷电路板右侧的下方，电压电源通过该低压插件引入PCB板；低频滤波共模电感紧贴并放在低压插件上方；高频滤波电感、电解电容以及瞬态抑制二极管紧靠布置在低频共模电感的右侧；LD0电路布置在新能源汽车空调加热系统印刷电路板的右下角；单片机布置在低压侧电路的中间位置。
5.如权利要求3所述的新能源汽车空调加热系统印刷电路板，其特征在于:新能源汽车空调加热系统印刷电路板的周边或内部开有多个热对流口，所述热对流口形状是圆形或方形；新能源汽车空调加热系统印刷电路板上有三个固定孔，成三角均匀分布，均匀的支撑、固定所述的新能源汽车空调加热系统印刷电路板。
6.如权利要求5所述的新能源汽车空调加热系统印刷电路板，其特征在于:在所述继电器的左上方，有一个电气连接用的直插焊盘，高压电源地线束进入之后，所述高压电源地线束末端焊接一个垫片，把所述垫片用螺丝、螺帽、垫圈拧紧到所述直插焊盘。
【专利摘要】本实用新型公开了一种新能源汽车空调加热系统印刷电路板的高压电路以及所述印刷电路板。高压电路包括DC-DC模块、滤波电容、两个电感、两个滤波电解电容、直插滤波电容、漏电检测模块、IGBT驱动芯片、高压电压检测芯片、高压电流检测芯片、IGBT、高压负极线束接插件、高压正极线束接插件、高压继电器、散热孔、和固定孔。高压电路减少强干扰信号及对外的辐射，高压电得到检测。印刷电路板包括高压电路和低压电路，分布在PCB的两侧，高压电路和低压电路的电气信号的连接通过高压侧的光电隔离器件IGBT驱动芯片、高压电压检测芯片、高压电流检测芯片实现。很好的避免了高压电路对低压电路的传导和耦合和辐射干扰。
【IPC分类】G05B19-042
【公开号】CN204613652
【申请号】CN201520163859
【发明人】龚建辉
【申请人】上海福宇龙汽车科技有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年3月23日