CN101809838A - 用于检测错误的电源电压的检测电路和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于检测电源单元被连接到错误的电源电压的检测电路。所述检测电路包括被连接到电源单元的整流器(16)的输出端(20，50)的第一分压器(24，26，28)，被连接到电源单元的第一功率输入端(10)并且被连接到整流器(16)的输出端(20，50)之一的第二分压器(26，32)，以及，被连接到电源单元的第一功率输入端(10)并且被连接到整流器(16)的输入端的断路器(14)，其中每一个分压器(24，26，28；26，32)的至少一个分压被用作用于识别错误的电源电压的信号(22，46)。本发明进一步涉及一种用于检测电源单元被连接到错误的电源电压的方法。

Description

用于检测错误的电源电压的检测电路和方法

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的、一种用于检测电源单元被连接到错误的电源电压的检测电路。本发明进一步涉及根据权利要求17的、一种用于检测电源单元被连接到错误的电源电压的方法。

背景技术

在家庭中的电力线具有或者一条线路的230V的或者三条线路的230V/400V的电压。在这后一种的情形中，当装配时，操作员能够将烹饪器具与不同的电压连接。用于感应炉(induction hob)的典型的用户电源电压是230V。当安装400V的电源电压时，为了避免损坏，推荐检测电路。

这种烹饪器具和感应炉包括至少一个电源单元，电源单元被提供用于连接到400V的电压源的。然而，如果将被提供用于230V的电压的电源单元连接到400V，则所述电源单元将受到损坏。

为了识别或者检测电源单元是否被连接到错误的电压源，烹饪炉具和/或感应炉包括检测电路。所述检测电路能够检测电源单元是否被连接到错误的电压源。

图2示意根据现有技术的一种检测电路的原理图。该已知的检测电路包括用于交流电的相位的第一输入端110和用于交流电的中性导线的第二输入端112。第一输入端110和第二输入端112经由两个金属氧化物电阻器元件114与形成整流器的一组四个二极管116连接。该整流器包括第一功率输出端138和第二功率输出端140。在功率输出端138和140之间，两个电解电容器118被相互串联连接。另外地，在整流器的输出端之间，一系列的三个电阻器元件120和具有并联元件的电路被相互连接。所述并联元件是电容器122、电阻器元件124和一系列的二极管126和电阻器元件128。

此外，该已知的检测电路包括晶体管130。晶体管130的基极被连接到二极管126和电阻器元件128的交点。晶体管130的发射极被连接到第二功率输出端140。在晶体管130的集电极和发射极之间，一系列的发光二极管132和击穿二极管134被相互连接。发光二极管132是光耦合器的第一部分。电阻器元件136在晶体管130的集电极和电压输入端152之间被相互连接。

一系列的电阻器元件144和光电管148在另一个电压输入端142和接地端150之间被相互连接。在该实例中，在电压输入端142上的直流电压是5V。在电阻器元件144和光电管148之间的交点形成信号输出端146。光电管148形成光耦合器的第二部分。在一方面电阻器元件144和光电管148以及另一方面该电路的其余部分之间不存在任何电连接。在所述电路之间的唯一的连接是在发光二极管132和光电管148之间的光束。

在第一输入端110和第二输入端112之间的交流电被整流器转换成脉冲电流(pulsating current)。电解电容器118将脉冲电流转换成基本恒定电流。在电解电容器118左侧的电路被提供用于识别在功率输出端138和140之间的电压是否超过预定数值。如果在功率输出端138和140之间的电压超过所述预定数值，则相应的信号被从发光二极管132发送到光电管148。从信号输出端146，所述相应的信号被发送到控制单元，例如微处理器。

图2所示电路包括大量电子元件。这些电子元件中的相当一部分是非常昂贵的。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种用于检测电源单元被连接到错误的电源电压的检测电路，其中所述检测电路包括降低数目的电子元件和/或包括成本更低的元件。本发明还有一个目的在于提供一种相应的方法。

利用根据权利要求1的检测电路实现了本发明的这个目的。

根据本发明，检测电路包括：

-被连接到电源单元的整流器的输出端的第一分压器，

-被连接到电源单元的第一功率输入端并且被连接到整流器的输出端的第二分压器，以及

-被连接到电源单元的第一功率输入端并且被连接到整流器的输入端的断路器，其中

-每一个分压器的至少一个分压(partial voltage)被用作用于识别错误的电源电压的信号。

本发明的主要思想是使用以上两个分压器。分压器提供指示电源单元的状态的分压。特别地，分压指示错误的电源电压。

在本发明的优选实施例中，第一分压器被提供用于检测在正常操作模式中的电源电压。在另一操作模式中，第一分压器可以被提供用于评价检测电路的功率。

此外，第一分压器可以被提供用于检测浪涌电压(surge voltage)和/或低电压。以类似的方式，第一分压器能够被提供用于同步交点检测器。

在本发明的优选实施例中，提出该断路器是一种继电器。该继电器允许自信地(confident)切换电源。

例如，第一功率输入端被提供用于电源的中性导线。

此外，该检测电路可以包括用于分析信号的数据处理单元。特别地，该数据处理单元包括至少一个微处理器。

第二分压器可以被提供用于产生干线(mains)频率时钟信号。由此微处理器能够被提供用于利用干线频率时钟信号而同步交点电压。因此，微处理器能够与交点电压同步地控制继电器。

根据本发明的优选实施例，电源单元被提供用于工作器具特别是感应炉和/或烹饪炉具、或者是工作器具特别是感应炉和/或烹饪炉具的一个部分。检测电路可以包括或者使用烹饪器具、感应炉和/或烹饪炉具的其它构件的电子元件。由此，第一分压器可以被提供用于检测在感应炉上存在壶罐。

利用根据权利要求17的方法进一步实现了本发明的目的。

根据本发明，该方法包括以下步骤：

-检测在电源单元的整流器的输出端之间的至少一个第一分压，

-检测在电源单元的第一功率输入端和整流器的一个输出端之间的至少一个第二分压，

-将第一分压和第二分压用作信号，以及

-处理该信号从而确定电源单元是否被连接到错误的电源电压。

该创造性方法使用两个不同的分压器。分压器提供指示电源单元的状态的分压。特别地，该分压指示电源电压的性质。

特别地，当在至少一个功率输入端和整流器之间的电连接被中断时执行或者能够执行该方法。

第一分压可以被用于检测在正常操作模式中的电源电压。在其它操作模式中，第一分压可以被用于评价检测电路的功率、用于检测浪涌电压、用于检测低电压和/或用于同步交点检测器。

优选地，利用数据处理单元和/或微处理器处理该信号。

特别地，第二分压被提供用于产生干线频率时钟信号。在此情形中，微处理器可以利用干线频率时钟信号同步交点电压。此外，微处理器可以被提供用于与交点电压同步地控制继电器。

根据本发明的优选实施例，该方法被提供用于烹饪器具、特别是感应炉和/或烹饪炉具的电源单元。在此情形中，第一分压可以被用于检测在感应炉上存在壶罐。

最后，提供一种计算机程序产品。所述计算机程序产品被存储在计算机可用介质上，包括用于使得计算机执行上述方法的计算机可读程序装置。

在所附权利要求中阐述了被认为是本发明特征的新颖性和创造性的特征。

附图说明

将参考绘图进一步详细地描述本发明，在图中：

图1示意根据本发明的优选实施例的检测电路的原理图，并且

图2示意根据现有技术的检测电路的原理图。

具体实施方式

图1示意根据本发明的优选实施例的检测电路的原理图。该检测电路包括用于交流电的中性导线的第一功率输入端10和用于交流电的相位的第二功率输入端12。第一输入端10和第二输入端12被连接到形成整流器的一组四个二极管16。在第一输入端10和整流器之间，继电器14被相互连接。

在功率输出端20和接地端50之间，一系列的电阻器元件24、两个电阻器元件26和电阻器元件28被相互连接。电阻器元件24、两个电阻器元件26和电阻器元件32形成第一分压器。电容器40与电阻器元件28被并联地切换。在该实例中，电阻器元件24具有270kΩ的电阻，电阻器元件26具有220kΩ的电阻，电阻器元件28具有8.2kΩ的电阻并且电容器40具有22nF的电容。具有元件24、26、28和40的系列形成分压器。在电阻器元件26和28与电容器40的交点和第一信号输出端22之间，电阻器元件30被相互连接。

在第一功率输入端10和接地端50之间，一系列的三个电阻器元件26和电阻器元件32被相互连接。三个电阻器元件26和电阻器元件32形成第二分压器。电阻器元件26和电阻器元件32的交点被连接到一系列的三个电阻器元件34的一端。所述系列的另一端被连接到晶体管52的基极。在两个相邻电阻器元件34的第一交点和接地端50之间，电容器42被相互连接。在两个相邻电阻器元件34的第二交点和接地端50之间，二极管48被相互连接。电阻器元件38被连接到晶体管52的基极和发射极。电容器42被连接到晶体管52的基极和集电极。

在该实例中，电阻器元件26具有220kΩ的电阻，电阻器元件32具有47kΩ的电阻，电阻器元件34具有1kΩ的电阻，电阻器元件38具有100kΩ的电阻并且电容器42具有10nF的电容。

晶体管52的集电极被连接到第二信号输出端46。第二信号输出端46经由电阻器元件36而被连接到电压输入端44。在该实例中，在电压输入端44上的是5V的直流电压并且电阻器元件36具有2.2kΩ的电阻。

根据本发明优选实施例的检测电路能够识别在电源单元和电源电压之间的错误的连接。特别地，如果继电器14打开，则可以识别出错误连接。在此情形中，电流从第二功率输入端12经由整流器的一个二极管16、第一分压器24、26和28、第二分压器32和26而流动到第一功率输入端10。然后在第一信号输出端22上的和在第二信号输出端46上的信号的电压具有指示在第一功率输入端10和第二功率输入端12之间的电压不同于规定数值的数值。

图2示意根据现有技术的检测电路的原理图。该已知检测电路包括用于交流电的相位的第一输入端110和用于交流电的中性导线的第二输入端112。第一输入端110和第二输入端112经由两个金属氧化物电阻器元件114而被连接到形成整流器的一组四个二极管116。该整流器包括第一功率输出端138和第二功率输出端140。在功率输出端138和140之间，两个电解电容器118被相互串联连接。另外地，在整流器的输出端之间，一系列的三个电阻器元件120和具有并联元件的电路被相互连接。所述并联元件是电容器122，电阻器元件124和一系列的二极管126和电阻器元件128。

此外，该已知检测电路包括晶体管130。晶体管130的基极被连接到二极管126和电阻器元件128的交点。晶体管130的发射极被连接到第二功率输出端140。在晶体管130的集电极和发射极之间，一系列的发光二极管132和击穿二极管134被相互连接。发光二极管132是光耦合器的第一部分。电阻器元件136在晶体管130的集电极和电压输入端152之间被相互连接。

一系列的电阻器元件144和光电管148在另一个电压输入端142和接地端150之间被相互连接。在该实例中，在电压输入端142上的直流电压是5V。在电阻器元件144和光电管148之间的交点形成信号输出端146。光电管148形成光耦合器的第二部分。在一方面电阻器元件144和光电管148以及另一方面该电路的其余部分之间不存在任何电连接。在所述电路之间的唯一连接是在发光二极管132和光电管148之间的光束。

在第一输入端110和第二输入端112之间的交流电被整流器转换成脉冲电流。电解电容器118将脉冲电流转换成基本恒定电流。在电解电容器118左侧的电路被提供用于识别在功率输出端138和140之间的电压是否超过预定数值。如果在功率输出端138和140之间的电压超过所述预定数值，则相应的信号被从发光二极管132发送到光电管148。所述相应的信号被从信号输出端146发送到控制单元，例如微处理器。

图2示出根据现有技术的检测电路比根据本发明的检测电路更加复杂。已知检测电路包括光耦合器和更加复杂的半导体元件。本发明允许减少复杂的构件并且简化用于检测电源单元被连接到错误的电源电压的检测电路。

本发明还能够嵌入计算机程序产品中，该计算机程序产品包括使得能够实现在这里描述的方法的所有的特征。此外，当被在计算机系统中加载时，所述计算机程序产品能够执行这些方法。

虽然已经在这里参考附图描述了本发明的示意性实施例，但是应该理解本发明不限于那些精确的实施例，而是在不偏离本发明的范围或者精神的前提下，本领域技术人员可以实现各种其它的改变和修改。期望所有的这种改变和修改被包括在所附权利要求限定的本发明的范围内。

附图标记列表

10第一功率输入端

12第二功率输入端

14继电器

16二极管

18具有470kΩ的电阻器元件

20功率输出端

22第一信号输出端

24具有270kΩ的电阻器元件

26具有220kΩ的电阻器元件

28具有8.2kΩ的电阻器元件

30具有4.7kΩ的电阻器元件

32具有47kΩ的电阻器元件

34具有1kΩ的电阻器元件

36具有2.2kΩ的电阻器元件

38具有100kΩ的电阻器元件

40具有22nF的电容器

42具有10nF的电容器

44电压输入端

46第二信号输出端

48二极管

50接地端

52晶体管

110第一输入端

112第二输入端

114金属氧化物电阻器元件

116二极管

118用于400V的、具有10μF的电解电容器

120具有220kΩ的电阻器元件

122具有220pF的电容器

124具有24kΩ的电阻器元件

126击穿二极管

128具有10kΩ的电阻器元件

130晶体管

132发光二极管

134击穿二极管

136具有1kΩ的电阻器元件

138第一功率输出端

140第二功率输出端

142电压输入端

144具有47kΩ的电阻器元件

146信号输出端

148光电管

150接地端

152电压输入端

Claims (30)

1.一种用于检测电源单元被连接到错误的电源电压的检测电路，其中所述检测电路包括：

第一分压器(24，26，28)，被连接到电源单元的整流器(16)的输出端(20，50)，

第二分压器(26，32)，被连接到电源单元的第一功率输入端(10)并且被连接到整流器(16)的输出端(20，50)之一，以及

断路器(14)，被连接到电源单元的第一功率输入端(10)并且被连接到整流器(16)的输入端，其中每一个分压器(24，26，28；26，32)的至少一个分压被用作用于识别错误的电源电压的信号(22，46)。

2.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，第一分压器(24，26，28)被提供用于检测在正常操作模式中的电源电压。

3.根据权利要求1或者2所述的检测电路，其特征在于，第一分压器(24，26，28)被提供用于评价检测电路的功率。

4.根据前面权利要求中任何一项所述的检测电路，其特征在于，第一分压器(24，26，28)被提供用于检测浪涌电压。

5.根据前面权利要求中任何一项所述的检测电路，其特征在于，第一分压器(24，26，28)被提供用于检测低电压。

6.根据前面权利要求中任何一项所述的检测电路，其特征在于，第一分压器(24，26，28)被提供用于同步交点检测器。

7.根据前面权利要求中任何一项所述的检测电路，其特征在于，断路器是继电器(14)。

8.根据前面权利要求中任何一项所述的检测电路，其特征在于，第一功率输入端(10)被提供用于电源的中性导线。

9.根据前面权利要求中任何一项所述的检测电路，其特征在于，检测电路包括用于分析信号(22，46)的数据处理单元。

10.根据权利要求9所述的检测电路，其特征在于，数据处理单元包括至少一个微处理器。

11.根据前面权利要求中任何一项所述的检测电路，其特征在于，第二分压器(26，32)被提供用于产生干线频率时钟信号。

12.根据权利要求10和11所述的检测电路，其特征在于，微处理器被提供用于利用干线频率时钟信号同步交点电压。

13.根据权利要求7和12所述的检测电路，其特征在于，微处理器被提供用于与交点电压同步地控制继电器(14)。

14.根据前面权利要求中任何一项所述的检测电路，其特征在于，电源单元被提供用于烹饪器具，特别是感应炉和/或烹饪炉具。

15.根据权利要求14所述的检测电路，其特征在于，检测电路包括或者使用感应炉和/或烹饪炉具的其它构件的电子元件。

16.根据权利要求14或者15所述的检测电路，其特征在于，第一分压器(24，26，28)被提供用于检测在感应炉上存在壶罐。

17.一种用于检测电源单元被连接到错误的电源电压的方法，其中所述方法包括以下步骤：

检测在电源单元的整流器(16)的输出端(20，50)之间的至少一个第一分压，

检测在电源单元的第一功率输入端(10)和整流器(16)的输出端(20，50)之一之间的至少一个第二分压，

将第一分压和第二分压用作信号(22，46)，以及

处理所述信号(22，46)从而确定电源单元是否被连接到错误的电源电压。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，当在至少一个功率输入端(10，12)和整流器(16)之间的电连接中断时执行或者能够执行所述方法。

19.根据权利要求17或者18所述的方法，其特征在于，第一分压被用于检测在正常操作模式中的电源电压。

20.根据权利要求17到19中任何一项所述的方法，其特征在于，第一分压被用于评价检测电路的功率。

21.根据权利要求17到20中任何一项所述的方法，其特征在于，第一分压被用于检测浪涌电压。

22.根据前面权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，第一分压被用于检测低电压。

23.根据前面权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，第一分压被用于同步交点检测器。

24.根据权利要求17到23中任何一项所述的方法，其特征在于，利用数据处理单元和/或微处理器来处理所述信号(22，46)。

25.根据权利要求17到24中任何一项所述的方法，其特征在于，第二分压被提供用于产生干线频率时钟信号。

26.根据权利要求24和25所述的方法，其特征在于，微处理器利用干线频率时钟信号同步交点电压。

27.根据权利要求7和12所述的方法，其特征在于，微处理器被提供用于与交点电压同步地控制继电器(14)。

28.根据权利要求17到27中任何一项所述的方法，其特征在于，电源单元被提供用于烹饪器具，特别是感应炉和/或烹饪炉具。

29.根据权利要求17到28中任何一项所述的方法，其特征在于，第一分压被用于检测在感应炉上存在壶罐。

30.一种在计算机可用介质上存储的计算机程序产品，包括用于使得计算机实现根据权利要求17到29中任何一项所述的方法的计算机可读程序装置。

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