CN104283200B - 一种高压静电防护电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压静电防护电路，包括降压电路、逆变升压电路以及静电释放回路；所述降压电路输入电压端连接市电交流电，所述降压电路将输入的市电交流电降压为直流弱电；所述降压电路的输出电压端连接逆变升压电路的输入电压端，所述降压电路的输出接地端、所述逆变升压电路的输入接地端均接地，所述逆变升压电路将直流弱电逆变为直流高压电；所述逆变升压电路的输出电压端连接负载的输入电压端，为负载供电，所述逆变升压电路的输出接地端连接用于释放静电的静电释放回路。本发明通过为静电提供一条释放路径，从而防止了电路板线路之间产生放电现象造成短路损害电路板。

Description

一种高压静电防护电路

技术领域

本发明涉及电路板，特别是涉及一种高压静电防护电路。

背景技术

随着人们对室内空气质量的重视，促使具有杀菌、除尘、净化等功能的空气净化产品逐渐涌入市场。

目前空气净化器的原理大多为采用静电除尘或者等负离子除尘，空气净化器中会有几千甚至上万伏的高压电，该高压电会在空气净化器的降压电路电路板上产生很强的静电场（主要通过高压地线耦合回降压电路电路板，或者通过空间耦合回降压电路电路板产生静电场）。测试发现：当空气净化器中高压电达到5KV以上时，耦合回降压电路电路板的静电强度可达1-2KV，当高压电更高（如数万伏）时，耦合回降压电路电路板的静电则随着上升。该静电可能使降压电路电路板的线路之间产生放电现象导致短路损害电路板，还可能击穿电路板的电子元器件（特别是对静电敏感元器件如硅材质元器件）导致电路板的失效。

因此，现有技术还有待改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压静电防护电路，为产生高压静电的电器中的高压静电提供一条释放路径，以避免产生高压静电的电器的电路板受静电损害。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种高压静电防护电路，包括降压电路、逆变升压电路以及静电释放回路；所述降压电路输入电压端连接市电交流电，所述降压电路将输入的市电交流电降压为直流弱电；所述降压电路的输出电压端连接逆变升压电路的输入电压端，所述降压电路的输出接地端、所述逆变升压电路的输入接地端均接地，所述逆变升压电路将直流弱电逆变为直流高压电；所述逆变升压电路的输出电压端连接负载的输入电压端，为负载供电，所述逆变升压电路的输出接地端连接用于释放静电的静电释放回路。

其中，所述静电释放回路包括放电电阻，所述逆变升压电路的输出接地端连接所述放电电阻的一端，所述放电电阻的另一端连接市电交流电的火线。

其中，所述静电释放回路包括放电电阻，所述逆变升压电路的输出接地端连接所述放电电阻的一端，所述放电电阻的另一端连接市电交流电的零线。

其中，所述降压电路包括整流桥，所述整流桥的输出接地端接地；

所述静电释放回路包括放电电阻，所述逆变升压电路的输出接地端连接所述放电电阻的一端，所述放电电阻的另一端连接所述整流桥的输出接地端。

其中，所述降压电路的输入接地端接地；

所述静电释放回路包括放电电阻，所述逆变升压电路的输出接地端连接所述放电电阻的一端，所述放电电阻的另一端连接所述降压电路的输入接地端。

其中，所述放电电阻为1MΩ-50MΩ。

其中，所述放电电阻为采用多个电阻串联加并联方式组成的电阻。

其中，所述放电电阻为采用多个电阻并联或者串联的方式组成的电阻。

其中，所述降压电路包括滤波电路、整流桥、降压开关电源电路、电容C1、C2、C3以及二极管D1，所述降压开关电源电路由变压器和开关管Q1组成；

所述降压电路的输入电压端连接滤波电路的输入电压端，所述降压电路的输入接地端连接所述滤波电路的输入接地端；所述滤波电路的输出电压端连接整流桥的交流输入端，整流桥的直流输出端的正极连接电容C1的正极和变压器初级线圈的一端，整流桥的直流输出端的负极、电容C1的负极均接地；变压器的初级线圈的另一端连接开关管Q1的集电极，开关管的发射极接地；所述变压器的次级线圈的一端连接二极管D1的阳极，所述变压器的次级线圈的另一端接地；所述二极管D1的阴极、电容C2、C3的正极均连接所述降压电路的输出电压端，所述电容C2、C3的负极均接地。

其中，所述逆变升压电路包括升压开关电路和整流电路；所述升压开关电路由开关管和升压变压器组成；所述逆变升压电路的输入电压端连接所述升压变压器的初级线圈一端，所述升压变压器的初级线圈另一端连接开关管的集电极，开关管的发射极接地；升压变压器的次级线圈一端连接整流电路的输入电压端，升压变压器的次级线圈另一端、整流电路的输入接地端均接地；整流电路的输出电压端连接所述逆变升压电路的输出电压端；

其中，所述整流电路包括若干个整流子单元；

每个整流子单元包括第一电容、第二电容、第一二极管、第二二极管，整流子单元的输入电压端连接第一电容的一端、第一二极管的阳极，整流子单元的输入接地端连接第二电容的一端，整流子单元的输出电压端连接第一电容的另一端、第二二极管的阴极，整流子单元的输出接地端连接第二电容的另一端、第一二极管的阴极、第二二极管的阳极；

第一个整流子单元的输入电压端为整流电路的输入电压端，第一个整流子单元的输入接地端为整流电路的输入接地端，前一个整流子单元的输出电压端连接后一个整流子单元的输入电压端连接，前一个整流子单元的输出接地端连接后一个整流子单元的输入接地端连接，最后一个整流子单元的输出电压端为整流电路的输出电压端。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明实施例通过放电电阻和其他相关线路，为静电提供一条释放路径，将诸如空气净化器等产生高压静电的电器中由逆变升压电路的高压电引起的高压静电有效释放，从而防止了电路板线路之间产生放电现象造成短路损害电路板，同时也避免了高压静电击穿电路板的电子元器件导致电路板的失效。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，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获得其他的附图。

图1是本发明实施例的一种高压静电防护电路的电路图。

图2是本发明实施例的一种高压静电防护电路中的放电电阻的连接示意图。

图3是本发明实施例的一种高压静电防护电路中的降压电路的电路图。

图4是本发明实施例的一种高压静电防护电路中的逆变升压电路的电路图。

图5是本发明实施例的一种高压静电防护电路的第一实施例的电路图。

图6是本发明实施例的一种高压静电防护电路的第二实施例的电路图。

图7是本发明实施例的一种高压静电防护电路的第三实施例的电路图。

具体实施方式

下面结合本发明的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例以静电式或者等负离子式空气净化器为例，具体说明如何实现一种空气净化器的高压静电防护电路。本发明所提供的一种高压静电防护电路同样适用于产生高压静电的其他电器。下面将结合附图1-附图7，对本发明实施例提供的高压静电防护电路进行详细介绍。

请参见图1，图1是本发明一种高压静电防护电路的电路图。所述高压静电防护电路包括降压电路100、逆变升压电路200和静电释放回路，所述静电释放回路包括放电电阻R，所述逆变升压电路200的输出电压端连接负载的输入电压端，为负载供电。

所述降压电路100的输入电压端连接市电交流电，用于将输入的市电交流电降压为直流弱电；所述降压电路100的输出电压端连接逆变升压电路200的输入电压端，所述降压电路100的输出接地端、所述逆变升压电路200的输入接地端均接地，通过所述逆变升压电路200将直流弱电逆变为直流高压电；所述逆变升压电路200的输出电压端连接负载的输入电压端。本实施中所述负载为空气净化器的净化部件，即所述逆变升压电路200的输出电压端输出直流高压电为空气净化器的净化部件供电，所述逆变升压电路200的输出接地端连接负载的输入接地端，并且所述逆变升压电路200的输出接地端还连接用于释放静电的静电释放回路，本实施中具体将所述逆变升压电路200的输出接地端连接所述放电电阻R的一端，通过所述放电电阻R将静电释放。

较佳地，所述放电电阻R的电阻参数为1MΩ-50MΩ，此电阻参数的选取应当保证阻抗绝缘的要求，因此电阻参数不能过小，优选为MΩ级别的电阻；此电阻参数选取还应当满足静电有效释放的需求，因此也不能太大，不应超过50MΩ。实际选取放电电阻时可通过测量电路板上累积的静电大小来决定。本实施例中，所述放电电阻的电阻参数选取为1MΩ-50MΩ，在此区间电阻参数越高阻抗绝缘效果更好，电阻参数越低则越有利于静电释放。

其中，所述放电电阻可采用多个电阻串联、并联、或者串联加并联的方式组成，当其中某个电阻发生短路时，另外电阻仍然能够提供静电释放路径，从而保证电路的可靠性，避免因为单个电阻短路造成释放电路失效。

参见附图2（a），作为本方面一优选实施方式，所述放电电阻R采用4个相同电阻R1先串联再并联的方式，采用此种连接可以避免某一电阻R1发生短路或者开路故障时，释放路径仍然能够起到作用。

参见附图2（b），作为本方面另一优选实施例，所述放电电阻R采用2个相同电阻R2串联的方式，采用此种连接可以避免其中某一电阻R2发生短路故障时，释放路径仍然能够起到作用。

作为本方面另一优选实施例，所述放电电阻R还可采用若干个相同电阻并联方式接入，采用此种连接可以避免其中某一电阻发生开路故障时，释放路径仍然能够起到作用。

请参阅图3，所述降压电路100具体包括：滤波电路、整流桥、降压开关电源电路、电容C1、C2、C3和二极管D1。

其中，所述降压电路100的输入电压端连接滤波电路的输入电压端，所述降压电路的输入接地端连接所述滤波电路的输入接地端。所述降压开关电源电路由变压器和开关管Q1组成，用于将整流滤波后的交流电降压为直流弱电。所述滤波电路的输出电压端连接整流桥的交流输入端，整流桥的直流输出端的正极连接电容C1的正极、变压器的初级线圈的一端，整流桥的直流输出端的负极、电容C1的负极均接地。所述变压器的初级线圈的另一端连接开关管Q1的集电极，开关管Q1的发射极接地，开关管Q1的基极输入PWM（Pulse WidthModulation：脉冲宽度调制）信号。所述变压器的次级线圈的一端连接二极管D1的阳极，所述变压器的次级线圈的另一端接地；所述二极管D1的阴极、电容C2、C3的正极均连接所述降压电路的输出电压端，所述电容C2、C3的负极均接地。市电交流电经过所述整流桥整流滤波，然后再通过开关管Q1以及降压变压器组成的开关电源电路将交流电降压成12～24V直流弱电，所述开关管Q1可以集成在开关电源芯片里面，也可以独立出来。其中整流桥的地与输出的弱电电源地通过降压变压器隔离。

请参阅图4，所述逆变升压电路200包括升压开关电路和整流电路；所述升压开关电路由开关管Q2和升压变压器组成，用于将直流弱电逆变成交流高压电。所述逆变升压电路200的输入电压端连接所述升压变压器的初级线圈一端，即所述升压变压器的初级线圈一端连接输入的直流弱电，所述升压变压器的初级线圈另一端与开关管Q2的集电极连接，开关管Q2的发射极接地，开关管Q2的基极连接PWM信号。升压变压器的次级线圈一端连接整流电路的输入电压端，升压变压器的次级线圈另一端、整流电路的输入接地端均接地；整流电路的输出电压端连接所述逆变升压电路的输出电压端；所述整流电路用于将交流高压电整流为直流高压电。

其中，所述整流电路包括若干个整流子单元。

具体的，每个整流子单元包括第一电容C10、第二电容C20、第一二极管D10、第二二极管D20，整流子单元的输入电压端连接第一电容C10的一端、第一二极管D10的阳极，整流子单元的输入接地端连接第二电容C20的一端，整流子单元的输出电压端连接第一电容C10的另一端、第二二极管D20的阴极，整流子单元的输出接地端连接第二电容C20的另一端、第一二极管D10的阴极、第二二极管D20的阳极。

其中，第一个整流子单元的输入电压端为整流电路的输入电压端，第一个整流子单元的输入接地端为整流电路的输入接地端，前一个整流子单元的输出电压端连接后一个整流子单元的输入电压端连接，前一个整流子单元的输出接地端连接后一个整流子单元的输入接地端连接，最后一个整流子单元的输出电压端为整流电路的输出电压端。

所述整流电路用于将交流高压电整流为直流高压电。即将降压电路输出电压端输出的12～24V直流弱电通过逆变升压电路的开关管Q2和升压变压器逆变成数KV的交流电，再经过由整流电路升压得到几KV或者几十KV的直流高压电，并且，所述直流高压电的地与所述直流弱电的地共地。

请参阅图5，图5是本发明实施例的一种高压静电防护电路的第一实施例的电路图。本实施例中所述降压电路100的输入接地端连接大地PE；所述逆变升压电路200的输出接地端连接所述放电电阻R一端，所述放电电阻R的另一端连接所述降压电路100的输入接地端，通过所述放电电阻和降压电路的输入接地端构建一个静电释放回路，将空气净化器中由逆变升压电路的高压电引起的高压静电通过放电电阻释放到大地，确保电路板正常可靠运行。

作为本发明另一优选实施例，所述逆变升压电路200的输出接地端连接所述放电电阻R的一端，所述放电电阻R的另一端还可直接连接大地，通过放电电阻将静电释放到大地。

请参阅图6，图6是本发明实施例的一种高压静电防护电路的第二实施例的电路图。本实施例中所述逆变升压电路200的输出接地端连接所述放电电阻R的一端，所述放电电阻R的另一端连接市电交流电的火线（L），以此构建一个静电释放回路。因市电交流电的火线和零线之间形成供电回路，二者之间的电压差恒定为220V，而零线在供电端是接地的，因此连接到火线等效于连接到大地，当静电通过放电电阻连接到火线，此静电电压高于220V时，静电就会通过火线再经过大地释放掉。即空气净化器中由逆变升压电路的高压电引起的高压静电通过放电电阻和市电交流电的火线的回路顺利释放，有效防止了电路板线路之间产生放电现象造成短路损害电路板，同时也避免了高压静电击穿电路板的电子元器件导致电路板的失效。

需要说明的是，与前一实施例相比，所述放电电阻R的另一端连接到火线与连接大地的差别在于：通过火线释放后的残余静电比直接连接大地释放后的残余静电要高220V，而此220V的静电对电路影响是极其有限的。

基于上述实施例的原理，作为本发明另一实施例，还可为：所述逆变升压电路200的输出接地端连接所述放电电阻R的一端，所述放电电阻R的另一端连接市电交流电的零线（N），以此构建一个静电释放回路，将空气净化器中由逆变升压电路的高压电引起的高压静电通过放电电阻和市电交流电的零线的回路顺利释放。需要说明的是：与连接到火线相比，因零线通过供电端(发电厂、变电站、变压器)接地，因此连接到零线等效于直接连接到大地。静电释放效果等效于将所述放电电阻R的另一端直接连接到地线的效果。

请参阅图7，图7是本发明实施例的一种高压静电防护电路的第三实施例的电路图。本实施例中所述逆变升压电路200的输出接地端连接所述放电电阻R的一端，所述放电电阻R的另一端连接降压电路100的整流桥输出接地端（整流桥地）。由于连接到整流桥地，可进一步通过整流桥内部电子元器件与市电交流电的零火线相连接，等效于连接到零火线，因此也能够构建一个静电释放回路，从而使静电有效释放掉。需要说明的是：当电路正常工作时，整流桥的二极管导通，整流桥地就会通过二极管与零线或者火线形成回路，等效于上述实施例的将放电电阻的另一端连接到零线或者火线为静电提供释放回路。

通过实施本发明的上述实施例，通过放电电阻连接其他相关线路，为静电提供一条释放路径，通过该静电释放路径，将空气净化器中由逆变升压电路的高压电引起的高压静电有效释放。通过实际测试发现，通过实施本发明的上述实施例的高压静电防护电路，能够使耦合回电路板的静电降低到0.3KV以下。从而防止了电路板线路之间产生放电现象造成短路损害电路板，同时也避免了高压静电击穿电路板的电子元器件导致电路板的失效。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利要求范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种高压静电防护电路，其特征在于，包括降压电路、逆变升压电路以及静电释放回路；所述降压电路输入电压端连接市电交流电，所述降压电路将输入的市电交流电降压为直流弱电；所述降压电路的输出电压端连接逆变升压电路的输入电压端，所述降压电路的输出接地端、所述逆变升压电路的输入接地端均接地，所述逆变升压电路将直流弱电逆变为直流高压电；所述逆变升压电路的输出电压端连接负载的输入电压端，为负载供电，所述逆变升压电路的输出接地端连接用于释放静电的静电释放回路；

其中，所述静电释放回路包括放电电阻，所述逆变升压电路的输出接地端连接所述放电电阻的一端，所述放电电阻的另一端连接市电交流电的火线；

其中，所述放电电阻为1MΩ-50MΩ，所述负载为净化部件。

2.根据权利要求1所述的高压静电防护电路，其特征在于，所述静电释放回路包括放电电阻，所述逆变升压电路的输出接地端连接所述放电电阻的一端，所述放电电阻的另一端连接市电交流电的零线。

3.根据权利要求1所述的高压静电防护电路，其特征在于，所述降压电路包括整流桥，所述整流桥的输出接地端接地；

所述静电释放回路包括放电电阻，所述逆变升压电路的输出接地端连接所述放电电阻的一端，所述放电电阻的另一端连接所述整流桥的输出接地端。

4.根据权利要求1所述的高压静电防护电路，其特征在于，所述降压电路的输入接地端接地；

所述静电释放回路包括放电电阻，所述逆变升压电路的输出接地端连接所述放电电阻的一端，所述放电电阻的另一端连接所述降压电路的输入接地端。

5.根据权利要求2-4任一所述的高压静电防护电路，其特征在于，所述放电电阻为采用多个电阻串联加并联方式组成。

6.根据权利要求2-4任一所述的高压静电防护电路，其特征在于，所述放电电阻为采用多个电阻并联或者多个电阻串联方式组成。

7.根据权利要求1所述的高压静电防护电路，其特征在于，所述降压电路包括滤波电路、整流桥、降压开关电源电路、电容C1、C2、C3以及二极管D1，所述降压开关电源电路由变压器和开关管Q1组成；

所述降压电路的输入电压端连接滤波电路的输入电压端，所述降压电路的输入接地端连接所述滤波电路的输入接地端；所述滤波电路的输出电压端连接整流桥的交流输入端，整流桥的直流输出端的正极连接电容C1的正极和变压器初级线圈的一端，整流桥的直流输出端的负极、电容C1的负极均接地；变压器的初级线圈的另一端连接开关管Q1的集电极，开关管的发射极接地；所述变压器的次级线圈的一端连接二极管D1的阳极，所述变压器的次级线圈的另一端接地；所述二极管D1的阴极、电容C2、C3的正极均连接所述降压电路的输出电压端，所述电容C2、C3的负极均接地。

8.根据权利要求1所述的高压静电防护电路，其特征在于，所述逆变升压电路包括升压开关电路和整流电路；所述升压开关电路由开关管Q2和升压变压器组成；所述逆变升压电路的输入电压端连接所述升压变压器的初级线圈一端，所述升压变压器的初级线圈另一端连接开关管Q2的集电极，开关管Q2的发射极接地；升压变压器的次级线圈一端连接整流电路的输入电压端，升压变压器的次级线圈另一端、整流电路的输入接地端均接地；整流电路的输出电压端连接所述逆变升压电路的输出电压端；

其中，所述整流电路包括若干个整流子单元；

每个整流子单元包括第一电容、第二电容、第一二极管、第二二极管，整流子单元的输入电压端连接第一电容的一端、第一二极管的阳极，整流子单元的输入接地端连接第二电容的一端，整流子单元的输出电压端连接第一电容的另一端、第二二极管的阴极，整流子单元的输出接地端连接第二电容的另一端、第一二极管的阴极、第二二极管的阳极；

第一个整流子单元的输入电压端为整流电路的输入电压端，第一个整流子单元的输入接地端为整流电路的输入接地端，前一个整流子单元的输出电压端连接后一个整流子单元的输入电压端连接，前一个整流子单元的输出接地端连接后一个整流子单元的输入接地端连接，最后一个整流子单元的输出电压端为整流电路的输出电压端。