CN101889379B - 用于操作家用器具的电路布置结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于操作家用器具的电路布置结构(Ⅰ)，具有：配电器件(4)，用于控制家用器具的工作过程的控制单元借助于所述配电器件可至少间接被供给电流；以及按钮(13)，配电器件(4)借助于所述按钮可连接到供电网，其中，电子控制元件(14)与按钮(13)并联连接，且可通过配电器件(4)经由控制连接端(8)至少间接地被控制，且电压存储单元(15)连接在电子控制元件(14)的控制连接端(8)与参考电位(3)之间。本发明还涉及一种相应的方法。

Description

用于操作家用器具的电路布置结构

技术领域

本发明涉及一种用于操作家用器具的电路布置结构，具有：配电器件(Schaltnetzteil)，用于控制家用器具的工作过程的控制单元借助于所述配电器件可至少间接地被供给电流；以及按钮，配电器件借助于所述按钮可连接到供电网。本发明还涉及一种相应的方法。

背景技术

这种电路布置结构已在现有技术中公知。为了产生所需的低电压，例如12、9、5、3.3V，这些电路布置结构通常包括配电器件，来自供电网的线路电压借助于所述配电器件被转换为上述DC供电电压。通常，这种电路布置结构还具有控制单元，所述控制单元间接或直接地连接到配电器件，且能够控制家用器具的工作过程和电路布置结构的操作。

一种在由电压变换器供电的电器的情况下用于降低能量消耗的方法和装置公知于公开DE19530594C1中。在这种情况下，在器具的操作过程中，电压变换器在初级侧仅在短的时间段内连接到供电网或另一电源。在这些时间段中，除了为可能需要的器具功能供电以外，电压变换器还能够对合适的能量存储器进行充电，从而，在电压变换器与电源断开的时间中，器具的功能通过从能量存储器提取能量而得到保证。一旦能量存储器中的能量供给不够用，该电压变换器就自动地连接到供电网，以便对所述能量存储器进行充电，或者是如果器具功能需要这样。

该现有的方法或该装置的不足是，在电压变换器与电源断开的时间段中，在较长的断电的情况下，装置的自保持性能不再得到确保，从而，仅可能是不充分的工作原理。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于操作家用器具的电路布置结构以及一种方法，其中，在每种情况下，除了家用器具能量高效地操作以外，还可确保可靠的自保持性能，特别是在断电的情况下。

一种用于操作家用器具的根据本发明的电路布置结构包括：配电器件，用于控制家用器具的工作过程的控制单元借助于所述配电器件可至少间接地被供给电流；以及按钮，配电器件借助于所述按钮可连接到供电网，其中，电子控制元件与按钮并联地连接，且可经由控制连接端通过配电器件至少间接地被控制，而且电压存储单元连接在电子控制元件的控制连接端与参考电位之间。家用器具在此应特别地理解为用于家务管理目的的具有自动执行程序的电器，例如洗衣机、衣物烘干机、洗碗机或被设计成执行烹饪程序的烹饪器具。

特别地，按钮可由操作家用器具的人操作，且设计成在被操作之后它自动地返回到其初始位置，从而以脉冲的方式闭合电路。换言之，体现本发明的根本想法是，一旦在按钮操作之后由配电器件给送的电压出现在控制连接端处，电子控制元件、特别是晶体管就通过与按钮并联地设置而桥接按钮。通过这种方式，在配电器件借助于按钮以脉冲方式被暂时地供给电能之后，这确保配电器件借助于与按钮并联连接的控制元件被供给电流。通过智能地使用连接在控制连接端与参考电位之间且可在操作过程中被充电的电压存储单元，这意味着，即使在供电网方面出现断电的情况下，当线路电压恢复时，电子控制元件直接被驱动，且配电器件被供给电流。特别地，由于适当设计的电压存储单元，可以不费力地将电子器件在关断状态降到0瓦的电能消耗。

电子控制元件优选是FET(场效应晶体管)，特别是MOS-FET，且控制连接端是门极。通过这种措施，使得家用器具的无损耗的操作以及可靠的配电和自保持性能成为可能。

优选地，电压存储单元是缓冲电容器、电池或蓄电器。特别地，当使用缓冲电容器时，确保了快速充电或特定的放电。

在一个实施例变型中，限压二极管与电压存储单元并联地连接在控制连接端和参考电位之间。优选地，放电电阻器与电压存储单元并联地连接在控制连接端和参考电位之间。使用限压二极管意味着，控制连接端处的电压不能超过特定的极限值。这用于确保：由于安全原因，流过控制元件和向配电器件供送的电流仅可在一定的限度内升高。

根据一个实施例变型，电路布置结构被配置有变压器，所述变压器的初级绕组连接到配电器件，所述变压器的次级绕组连接到家用器具的电子单元、特别是控制单元，其中，设有辅助绕组，电子控制元件可借助于所述辅助绕组由配电器件控制控制。变压器一方面借助于次级绕组可向电子单元、特别是控制单元供给所需的低电压，另一方面可借助于辅助绕组控制电子控制元件，从而可为电路布置结构提供自保持性能。

优选地，整流二极管和电阻器连接在辅助绕组与电子控制元件的控制连接端之间，在这种情况下，辅助绕组优选被设计用于控制电压，特别是从门极到源极的电压。该控制电压可例如为10V。对控制元件的控制连接端处的电压的整流借助于包括整流二极管和电阻器的整流器实现，且确保在控制连接端处只会产生正电压。当配电器件工作时，电子控制元件直接通过辅助绕组驱动，且向配电器件的供电是自保持的。特别地，为了驱动控制增强型晶体管，在控制连接端、特别是门极处需要一电压，其中，所述电压是随器件变化的，且可优选为10V。特别地，所需的控制电压可通过增大辅助绕组的绕组电压或通过使用倍压电路产生。尤其重要的是，在电子控制元件的控制连接端处使得具有可足够的控制电压，以便能够驱动控制所述控制元件。

优选地，设有开关，控制连接端可借助于该开关连接到参考电位，在这种情况下，开关可优选地由控制单元控制。特别地，开关与电压存储单元并联连接。当开关闭合时，控制连接端连接到参考电位，且电压存储单元被放电。特别地，通过这种措施，在家用器具的工作过程完成之后，控制连接端可与参考电位短接，从而可通过阻止电流供给关断配电器件。这用于确保：当家用器具处于关断状态时，配电器件不能接受任何其他作用电流。

在一个实施例变型中，在家用器具的操作过程中按钮的操作可通过控制单元识别。特别地，控制单元接收可针对按钮的操作估计的信号。通过这种措施，操作人员可在任何时刻关断家用器具。

如上所述，使用所述电路布置结构意味着，在供电网出现故障的情况下，配电器件的操作状态由电压存储单元维持。在线路电压恢复之后，配电器件由于控制连接端处的由电压存储单元存储的电压而重新启动。所跨过的持续时间特别是由电容器的规格、电压存储单元的自放电的速率以及其他器件特定的变量和放电电阻器的值确定。此外，家用器具的自动关断功能可通过控制单元以及开关成为可能。而且，电路布置结构在关断状态具有0瓦的电能消耗。另外，所述电路布置结构确保不费力地跨过电能故障。

提供了一种用于利用电路布置结构操作家用器具的根据本发明的方法。在这种情况下，电路布置结构具有配电器件，用于控制家用器具的工作过程的控制单元借助于所述配电器件至少间接地被供给电流。根据按钮的操作，配电器件连接到供电网，其中，设有与按钮并联连接的电子控制元件，所述电子控制元件经由控制连接端由配电器件至少间接地驱动，且控制连接端处的电压借助于电压存储单元存储，所述电压存储单元连接在电子控制元件的控制连接端与参考电位之间。

关于所述方法，电子控制元件优选是FET、特别是MOS-FET，且控制连接端是门极。

优选地，电路布置结构被配置有变压器，所述变压器的初级绕组连接到配电器件，所述变压器的次级绕组连接到家用器具的电子单元、特别是控制单元，其中，电子控制元件借助于变压器的辅助绕组由配电器件驱动。

关于所述方法，辅助绕组优选地被设计用于控制电压、特别是从门极到源极的电压。该控制电压是随器件变化的，且可优选为10V。

控制连接端优选借助于开关连接到参考电位，其中，开关优选由控制单元驱动。

关于所述方法，在家用器具的操作过程中按钮的操作通过控制单元识别。

在根据本发明的电路布置结构方面提供的优选的实施例、特别是它们的优点相应地适用于根据本发明的方法。

附图说明

下面，通过参看附图描述优选的示例性实施例，将显见本发明的进一步的优点、特征和细节。附图包括：

图1示出了根据本发明的一个优选的示例性实施例的电路布置结构的示意性框图；以及

图2示出了根据示例性实施例的电路布置结构。

具体实施方式

在附图中，相同的元件或具有相同功能的元件以相同的附图标记表示。

图1中部分示意性示出的电路布置结构I包括连接到供电网的输入端1，所述输入端包括火线极2和零线极3。从而，在火线极2和零线极3之间存在线路电压。所示电路布置结构I被设计用于操作家用器具，且包括配电器件4，所述配电器件被设计成将线路电压转换为DC供电电压，以供给用于控制家用器具的工作过程的控制单元(未示出)，例如微控制器。在这种情形下，家用器具可特别地是洗衣机、烘干机或洗涤-烘干机。

电路布置结构I具有图1示意性示出的自保持电路5，所述自保持电路包括两个连接电极6、7以及控制连接端8。自保持电路5借助于控制连接端8以及变压器9连接到配电器件4。而且，自保持电路5分别借助于连接电极6、7连接到相应的火线极2和零线极3。在这种情况下，零线极3构成参考电位，其在下面称作参看电位。自保持电路5被设计成使两个连接电极6、7之间的电流流动借助于控制连接端8处的控制电压控制。当在控制连接端8具有一个电压时，电流流过连接电极6、7。

变压器9包括：初级绕组10，所述初级绕组连接到火线极2，且接着借助于配电器件4连接到参考电位3；以及次级绕组11，家用器具的控制单元或电子单元借助于所述次级绕组被供给DC供电电压。而且，变压器9具有辅助绕组12，所述辅助绕组连接到自保持电路5的控制连接端8。当配电器件4被给予能量时，电流经由初级绕组10、从而经由辅助绕组12流动，使得自保持电路5借助于控制连接端8被驱动。

电路布置结构I还包括按钮13，在这种情况下，所述按钮可由家用器具的操作人员操作。按钮13设计成在被操作之后返回到其初始位置，从而电路以脉冲的方式闭合。

图1中示出的电路布置结构I的一个可能实施例示于图2中。如图2所示，自保持电路5包括电子控制元件14，所述电子控制元件在这种情况下被设计成场效应晶体管，特别是MOS-FET。从而，自保持电路5的连接电极6、7分别相应地构成晶体管14的漏极和源极。控制连接端8是晶体管14的门极。自保持电路5还具有将控制连接端8连接到参考电位3的电压存储单元15，所述电压存储单元在这种情况下被设计为缓冲电容器。放电电阻器16和限压二极管17与电压存储单元15并联连接，从而，控制连接端8处的电压可为了安全目的借助于限压二极管17限制。放电电阻器16确定电压存储单元15的自放电的速率。

控制连接端8现借助于整流二极管18以及与整流二极管串联的电阻器19与变压器9的辅助绕组12连接。包括整流二极管18和电阻器19的该小的整流器起着对控制连接端8处的电压进行整流的作用。这用于确保仅正的电压可出现在控制连接端8处。

配电器件4包括图2中示意性示出的晶体管20，初级绕组10上的电流借助于所述晶体管经由控制电极21控制。当在控制电极21处提供一电压时，则电流流过晶体管20。

电路布置结构I还具有开关22，所述开关可借助于家用器具的控制单元控制，且借助于所述开关22提供了使电压存储单元15放电的能力。为此，开关22一方面连接到电子控制元件14的控制连接端8，另一方面连接到参考电位3。当开关22闭合时，控制连接端8与参考电位3短接。这用于确保电压存储单元15可在任何时刻通过闭合开关22放电。

下面，将详细地描述根据示例性实施例的电路布置结构I的操作模式。当按钮13由操作人员操作而闭合时，电流流经按钮13和配电器件4的控制电极21。由于配电器件4处出现的该电压，配电器件4的晶体管20被驱动，使得电流流经变压器9的初级绕组10。辅助绕组12随后被激励，电子控制元件14借助于自辅助绕组12的控制连接端8被驱动。电子控制元件14此时变为低阻抗，从而连接电极6、7实际上被短接。按钮13此时可被使得回到其初始位置(自动地)，且向配电器件4的供电“自保持”。

为了驱动控制增强型MOS-FET，在门极和源极之间需要10V的电压差(依赖于器件)。这可通过增大辅助绕组12的绕组电压或通过使用图2中未示出的倍压电路实现。非常重要的是，要可为电子控制元件14提供足够的控制电压。

在工作过程完成之后，此时的目标是关断配电器件4或家用器具。为此，控制单元被设计成使开关22在家用器具的工作过程完成之后随后闭合。从而，控制连接端8连接到参考电位3，且电子控制元件14随后阻止向配电器件4的电压供给。这用于确保配电器件4不能接收任何其他电能。从而，电路布置结构I的特征在于，在关断状态电能消耗为0瓦。

如果出现线路电压断电的情况，则配电器件4的操作状态通过灵巧地使用电压存储单元15而得到保持。这是因为经由之前充电的电压存储单元15而在控制连接端8处具有电压，即使在线路电压出现故障的情况下。因此，在线路电压恢复之后，控制元件14直接被驱动，且配电器件4随后重新启动。

Claims (22)

1.一种用于操作家用器具的电路布置结构（I），具有：配电器件（4），用于控制家用器具的工作过程的控制单元借助于所述配电器件可至少间接地被供给电流；以及按钮（13），配电器件（4）借助于所述按钮可连接到供电网，其特征在于，电子控制元件（14）与按钮（13）并联连接，且可通过配电器件（4）经由控制连接端（8）至少间接地被控制，而且电压存储单元（15）连接在电子控制元件（14）的控制连接端（8）与参考电位（3）之间，在供电网出现故障的情况下，因为经由之前充电的电压存储单元（15）而在控制连接端（8）处具有电压，配电器件（4）的操作状态被保持，在供电网的线路电压恢复之后，电子控制元件（14）直接被驱动，且配电器件（4）随后重新启动。

2.如权利要求1所述的电路布置结构（I），其特征在于，电子控制元件（14）是FET，且控制连接端（8）是门极。

3.如权利要求1或2所述的电路布置结构（I），其特征在于，电压存储单元（15）是缓冲电容器或电池。

4.如权利要求1或2所述的电路布置结构（I），其特征在于，限压二极管（17）与电压存储单元（15）并联地连接在控制连接端（8）和参考电位（3）之间。

5.如权利要求1或2所述的电路布置结构（I），其特征在于，放电电阻器（16）与电压存储单元（15）并联地连接在控制连接端（8）和参考电位（3）之间。

6.如权利要求1所述的电路布置结构（I），其特征在于，电路布置结构（I）被配置有变压器（9），所述变压器的初级绕组（10）连接到配电器件（4），所述变压器的次级绕组（11）连接到家用器具的控制单元，其中，设有辅助绕组（12），电子控制元件（14）可借助于所述辅助绕组通过配电器件（4）控制。

7.如权利要求6所述的电路布置结构（I），其特征在于，整流二极管（18）和电阻器（19）串联连接在辅助绕组（12）与电子控制元件（14）的控制连接端（8）之间。

8.如权利要求6或7所述的电路布置结构（I），其特征在于，辅助绕组（12）被设计用于电子控制元件（14）的控制电压。

9.如权利要求1-2和6-7中任一所述的电路布置结构（I），其特征在于，设有开关（22），控制连接端（8）可借助于所述开关连接到参考电位（3）。

10.如权利要求9所述的电路布置结构（I），其特征在于，开关（22）可由控制单元控制。

11.如权利要求1-2、6-7和10中任一所述的电路布置结构（I），其特征在于，在家用器具的操作过程中对按钮（13）的操作可通过控制单元识别。

12.如权利要求2所述的电路布置结构（I），其特征在于，电子控制元件（14）是MOS-FET。

13.一种家用器具，具有权利要求1-12中任一所述的电路布置结构（I）。

14.如权利要求13所述的家用器具，其特征在于，所述家用器具用于护理衣物。

15.一种用于操作家用器具的方法，所述家用器具具有电路布置结构（I），所述电路布置结构具有：配电器件（4），用于控制家用器具的工作过程的控制单元借助于所述配电器件至少间接地被供给电流，且根据对按钮（13）的操作，配电器件（4）连接到供电网，其特征在于，设有与按钮（13）并联连接的电子控制元件（14），所述电子控制元件（14）通过配电器件（4）经由控制连接端（8）至少间接地被驱动，且控制连接端（8）处的电压借助于电压存储单元（15）存储，所述电压存储单元连接在电子控制元件（14）的控制连接端（8）与参考电位（3）之间，在供电网出现故障的情况下，因为经由之前充电的电压存储单元（15）而在控制连接端（8）处具有电压，配电器件（4）的操作状态被保持，在供电网的线路电压恢复之后，电子控制元件（14）直接被驱动，且配电器件（4）随后重新启动。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，电子控制元件（14）是FET，且控制连接端（8）是门极。

17.如权利要求15或16所述的方法，其特征在于，电路布置结构（I）被配置有变压器（9），所述变压器的初级绕组（10）连接到配电器件（4），所述变压器的次级绕组（11）连接到家用器具的控制单元，其中，电子控制元件（14）借助于变压器（9）的辅助绕组（12）通过配电器件（4）驱动。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，辅助绕组（12）被设计用于电子控制元件（14）的控制电压。

19.如权利要求15-16和18中任一所述的方法，其特征在于，控制连接端（8）借助于开关（22）连接到参考电位（3）。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，开关（22）由控制单元驱动。

21.如权利要求15-16、18和20中任一所述的方法，其特征在于，在家用器具的操作过程中对按钮（13）的操作通过控制单元识别。

22.如权利要求16所述的方法，其特征在于，电子控制元件（14）是MOS-FET。