CN101969226B

CN101969226B - 一种用于按摩椅的自动切换双电压输入电源

Info

Publication number: CN101969226B
Application number: CN201010531679A
Authority: CN
Inventors: 邹剑寒; 江阔善
Original assignee: Xiamen Comfort Science and Technology Group Co Ltd
Current assignee: Xiamen Comfort Science and Technology Group Co Ltd
Priority date: 2010-11-03
Filing date: 2010-11-03
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2030-11-03
Also published as: CN101969226A

Abstract

一种用于按摩椅的自动切换双电压输入电源，涉及一种电源。提供具有自动切换双电压输入功能，可实现按摩椅在高低不同市电下使用的用于按摩椅的自动切换双电压输入电源。设有高低电压自动切换模块和双输入变压器；切换模块输出端子接双输入变压器初级绕组，双输入变压器次级绕组外接按摩椅；切换模块设有输入端子、采集电路、判断切换电路、输出端子和直流稳压电路；输入端子分别与市电电源、直流稳压电路输入端、采集电路输入端和判断切换电路输入端连接，直流稳压电路输出端接判断切换电路电源输入端，采集电路输出端接判断切换电路输入端，判断切换电路输出端通过输出端子接双输入变压器初级绕组，初级绕组设至少2组，次级绕组设至少1组。

Description

一种用于按摩椅的自动切换双电压输入电源

技术领域

本发明涉及一种电源，尤其是涉及一种主要用于按摩椅的自动切换双电压输入电源。

背景技术

目前，具有按摩功能的按摩椅、按摩沙发、按摩凳和带有按摩功能的办公椅等越来越受到世界各地消费者的喜爱。但是，由于各个国家或地区的市电电压往往是不相同的，甚至在同一地区也会有不同的两种市电压，给生产和销售带来很多不便，增加额外的成本，不利于产品的推广，这就要求生产商针对不同规格的电压规格生产不同的产品。

中国专利CN2917356公开了一种电热理疗鞋垫，包括鞋垫本体，所述鞋垫本体呈夹层结构，在所述夹层中还铺设有发热电阻丝，发热电阻丝的两接线端用导线连接至夹层鞋垫外的插头。在所述鞋垫的表面还设有凸起的按摩齿；所述的电源包括壳体，设置在壳体内的整流电路板，在壳体中设有与所述整流电路板输入端相连接的插头，在壳体内还设有与所述整流电路板相连接的充电电池；在壳体上还设有直流输出插座。将这种电热理疗鞋垫放进鞋子中，接通电源，鞋垫中的发热丝会发热，可促进使用者的脚部血液循环并通过发热电阻丝中电流所产生起到保健作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种主要用于按摩椅，具有自动切换双电压输入功能，可以实现按摩椅在高低两种不同市电压下使用的用于按摩椅的自动切换双电压输入电源。

本发明设有高低电压自动切换模块和双输入变压器；高低电压自动切换模块的输出端子与双输入变压器的初级绕组连接，双输入变压器的次级绕组外接按摩椅本体的控制电路；

高低电压自动切换模块设有用于外接市电电源的输入端子、用于采集市电电压信号的采集电路、用于判断市电电压高低和切换双输入变压器连接方式的判断切换电路、用于连接双输入变压器的输出端子和直流稳压电路；所述外接市电电源的输入端子分别与市电电源、直流稳压电路的输入端、采集电路的输入端和判断切换电路的输入端连接，直流稳压电路的输出端接判断切换电路的电源输入端，采集电路的输出端接判断切换电路的输入端，判断切换电路的输出端通过用于连接双输入变压器的输出端子接双输入变压器的初级绕组，双输入变压器的初级绕组设至少2组，次级绕组设至少1组。

所述直流稳压电路设有降压电容、降压电阻，放电二极管、滤波电容、半波整流二极管和至少1个稳压管；降压电容和降压电阻的一端接市电电源的火线，放电二极管的正极接市电电源的零线；降压电容和降压电阻的另一端与半波整流二极管的正极、放电二极管的负极连接；半波整流二极管的负极、滤波电容的正极均与稳压管的负极连接；滤波电容的负极、稳压管的正极均接市电电源的零线。

所述采集电路设有半波整流二极管、滤波电容、第一采样电阻和第二采样电阻。半波整流二极管的正极接市电电源火线、半波整流二极管的负极接滤波电容的正极及第一采样电阻的一端；滤波电容的负极接市电电源的零线；第一采样电阻的另一端接第二采样电阻的一端；第二采样电阻的另一端接市电电源的零线。

所述双输入变压器的初级绕组设有2组相互独立匝数相等的绕组。

所述双输入变压器的次级绕组设有3组输出。

所述判断切换电路设有续流二极管、继电器、比较三极管、开关三极管、限流电阻和上拉电阻；限流电阻的一端接在采集电路的第一采样电阻与第二采样电阻之间，限流电阻的另一端接比较三极管的基极，比较三极管的发射极接市电电源的零线，比较三极管的集电极接开关三极管的基极和上拉电阻的一端，开关三极管的发射极接市电电源的零线，开关三极管的集电极接继电器和续流二极管的正极，续流二极管的负极、上拉电阻的另一端和继电器均接直流电源，继电器分别与市电电源和双输入变压器的输出端连接，用于外接双输入变压器的输出端子与市电电源连接，继电器分别通过用于外接市电电源的接线端子与双输入变压器的2组初级绕组的两端引线连接。

所述稳压管可采用3个稳压管，3个稳压管串联。

由于本发明采用高低电压自动切换模块和双电压输入变压器组合使用供电的模式，只要通过高低电压自动切换模块来改变双输入变压器两组初级绕组连接方式(即串联或并联)，则不论输入电压是110VAC或220VAC，双输入变压器的输出电压都可保持不变。双输入变压器的的特点在于使用了不同于普通变压器的绕组绕法，其初级绕组采用的是4个抽头相同匝数双绕线法，次级绕组有AC110V、AC20.5V、AC10.5V 3组输出，此绕法的特点是可以通过改变4个抽头的连接方式以适应不同的市电电压。安装时可将高低电压自动切换模块和双输入变压器均置于按摩椅本体的控制盒内，双输入变压器为按摩椅本体提供可靠稳定的电源，电压自动切换模块通过电源线与市电相连。使用者不需要做任何调整设置，按摩椅就可以自由地在二种市电电压(如220V或110V)下使用，大大方便了使用者；对于在同一地区有不同电压的销售商来说，只需一款产品就可以满足不同顾客的需求，大大降低运营成本，更有利于售后服务。由此可见，本发明具有结构简单、适用范围广、使用方便、易于推广等突出优点。

附图说明

图1为本发明实施例的组成框图。

图2为本发明实施例的电路原理图。

图3为本发明实施例使用时双输入变压器的初级绕组并联接线示意图。

图4为本发明实施例使用时双输入变压器的初级绕组串联接线示意图。

具体实施方式

本发明实施例是作为按摩椅的输入电源，可对控制按摩椅工作的主控板提供三路交流供电，以满足按摩椅主控板的工作要求。

为了使按摩椅的主控板适应二种不同的市电电源(如110VAC和220VAC)，且同时保持主控板的三路交流供电电源分别稳定不变(如110VAC、20.5VAC和10.5VAC供电电源)，就需要相应的供电电源来实现，本发明可以满足要求。下面结合附图进行具体说明。

参见图1，本发明实施例设有高低电压自动切换模块1和双输入变压器2。高低电压自动切换模块1输入端子外接市电电源，高低电压自动切换模块1的输出端与双输入变压器2的初级绕组连接，双输入变压器2的次级绕组外接按摩椅本体的控制电路。

高低电压自动切换模块1设有用于外接市电电源的输入端子J1、用于为高低电压自动切换模块1提供稳定电压的直流稳压电路PART1、用于采集市电电压信号的采集电路PART2、用于判断市电电压高低和切换双输入变压器连接方式的判断切换电路PART3、用于外接双输入变压器2的输出端子J2及印刷电路板。输入端子J1分别与直流稳压电路PART1的输入端、采集电路PART2的输入端和判断切换电路PART3的输入端连接，直流稳压电路PART1的输出端接判断切换电路PART3的输入端，采集电路的输出端接判断切换电路PART3的输入端，判断切换电路PART3的输出端通过输出端子J2接双输入变压器2的初级绕组，初级绕组设有2组相互独立匝数相等的绕组N1和N2，次级绕组设有3组输出绕组S1、S2和S3。

参见图2，直流稳压电路PART1设有降压电容C1，放电二极管D1，滤波电容C3，半波整流二极管D2和稳压管(包括3个串联的稳压管D5、D6和D7)。降压电容C1和R1的1脚接市电电源的火线L；放电二极管D1的正极接电电源的零线N；半波整流二极管D2的正极、降压电容C1和R1的2脚、放电二极管D1的负极接在一起；半波整流二极管D2的负极、滤波电容(C3)的正极均与稳压管(D5)的负极接在一起，即Net5点；滤波电容C3的负极、稳压管(D7)的正极均接市电电源的零线N。市电电源电压经过降压电容C1降压后，由半波整流二极管D2进行半波整流，由滤波电容C3滤波，由稳压管D5、D6和D7进行稳压，最终在Net5处获得一个直流稳压值，该直流稳压电路PART1接判断切换电路PART3的输入端，用于驱动判断切换电路PART3。

采集电路PART2设有半波整流二极管D3、滤波电容C2和采样电阻R2与R4。市电电源接通后，半波整流二极管D3的正极接电源火线L、负极接滤波电容C2的正极及采样电阻R2的1脚，即Net1点；滤波电容C2的负极接市电电源的零线N；采样电阻R2的2脚接采样电阻R4的1脚，即Net2点；采样电阻R4的2脚接市电电源的零线N。市电输入电压由半波整流二极管D3进行半波整流，经滤波电容C2滤波后在Net1点产生一个输出电压信号，该输出电压信号接判断切换电路PART3的信号输入端。

判断切换电路PART3设有续流二极管D4、继电器K1(双刀双掷式)、比较三极管Q1、开关三极管Q2、限流电阻R3和上拉电阻R5。限流电阻R3的1脚接Net1点，限流电阻R3的2脚接比较三极管Q1的基极Q1-B。比较三极管Q1的发射极Q1-E接市电电源的零线N，比较三极管Q1的集电极Q1-C接开关三极管Q2的基极Q2-B和上拉电阻R5的2脚。开关三极管Q2的发射极Q2-E接市电电源的零线N，开关三极管Q2的集电极Q2-C接继电器K1的8脚K1-8和续流二极管D4的正极。续流二极管D4的负极、上拉电阻R5的1脚和继电器K1的7脚K1-7均接直流电源VCC。继电器K1的6脚K1-6接市电电源的火线L，继电器K1的5脚K1-5接市电电源的零线N，继电器K1的1脚K1-1和继电器K1的4脚K1-4均接输出端子J2的2脚，继电器K1的2脚K1-2接输出端子J2的3脚。输出端子J2的1脚接市电电源的火线L，输出端子J2的4脚接市电电源的零线N。继电器K1的引脚K1-1通过接线端子J1与双输入变压器的初级绕组N1的引线3Blu连接，引脚K1-2通过接线端子J1与双输入变压器的初级绕组N1的引线2Brn连接，引脚K1-5通过接线端子J1与双输入变压器的初级绕组N2的引线1Blk连接，引脚K1-6通过接线端子J1与双输入变压器的初级绕组N1的引线4Red连接。

下面通过具体分析计算来说明只要通过改变本发明实施例的双输入变压器2的2组初级绕组N1和N2的连接方式(即串联或并联)，则不管输入电压是110VAC还是220VAC，本发明实施例的双输入变压器2的输出电压都可保持不变，均可对按摩椅工作的主控板提供稳定的交流电压。具体分析计算如下：

本实施例三路交流输出供电的电压分别设定为110、20.5和10.5VAC。市电电源设定为110VAC或220VAC。双输入变压器2的初级绕组与次级绕组的匝数比设定为：

N1/N2＝1/1 (1)

N1/S1＝110/20.5 (2)

N1/S2＝110/10.5 (3)

N1/S3＝1/1 (4)

图3给出本发明实施例的双输入变压器2的2组初级绕组N1和N2初并联连接方式示意图。即2组初级绕组N1和N2的同名端相接，就是初级绕组N2的引线1Blk与初级绕组N1的引线3Blu连接，初级绕组N2的引线2Brn与初级绕组N1的引线4Red连接，设并联后初级绕组匝数为N并联，由变压器的特性可知：

N_并联＝N1＝N2 (5)

设输入市电电压为V_IN，双输入变压器2的三路输出分别为V_S1、V_S2、V_S3，由变压器的特性可以知道变压器的输入电压与输出电压比比值等于初级绕组匝数与次级绕组匝数比比值，即：

V_IN/V_S1＝N_并联/S1 (6)

则次级绕组S1的输出电压为：

V_S1＝V_IN*S1/N_并联 (7)

将式(2)和(5)代入式(7)，即得：

V_S1＝V_IN*20.5/110 (8)

将式(3)和(5)代入式(7)，即得：

V_S2＝V_IN*10.5/110 (9)

将式(4)和(5)代入式(7)，即得：

V_S3＝V_IN (10)

图4给出本发明实施例的双输入变压器2的2组初级绕组N1和N2串联连接方式示意图。即2组初级绕组的异名端相接，就是初级绕组N2的引线2Brn与初级绕组N1的引线3Blu连接，设串联后初级绕组匝数为N_串联，由变压器的特性可知：

N_串联＝N1+N2 (11)

由变压器的特性可以知道，变压器的输入电压与输出电压的比值等于初级绕组匝数与次级绕组匝数的比值，即：

V_IN/V_S1＝N_串联/S1 (12)

则次级绕组S1的输出电压为：

V_S1＝(S1/N_串联)VIN (13)

将式(2)和(11)代入式(13)，即得：

V_S1＝(20.5/220)V_IN (14)

将式(3)和(11)代入式(13)，即得：

V_S1＝V_IN*20.5/220 (15)

将式(4)和(11)代入式(13)，即得：

V_S1＝V_IN*110/220 (16)

由以上详细分析可知，只要通过改变本发明实施例的双输入变压器2的2组初级绕组N1和N2的连接方式，不管输入电压是110VAC还是220VAC，本发明实施例的双输入变压器2的输出电压都保持不变。

那么，如何针对110VAC或220VAC的输入电压随时改变本发明实施例的双输入变压器2的2组初级绕组N1和N2的连接方式呢？这就由高低电压自动切换模块1来实现，下面就此问题进行详细说明。

如图2所示，当市电电源接通后，设电源输入电压为V_IN，由二极管D3进行半波整流、电解电容C2滤波后在Net1点就会产生一个电压：

V_Net1＝1.414V_IN (17)

经采样电阻R2、R4分压，在Net2点就会产生一个电压：

V_Net2＝R4V_Net1/(R2+R4) (18)

综合式(11)和式(12)即：

V_Net2＝1.414R4V_IN/(R2+R4) (19)

将R2＝150kΩ、R4＝510Ω代入式(13)，可以得到：

V_Net2＝0.0048V_IN (20)

由式(20)可以看出，V_Net2的大小取决于输入市电的电压V_IN的大小

图2中的判断切换电路PART 3的作用是根据Net2点的电压V_Net2大小进行判断输入的市电电压V_IN是110VAC还是220VAC，然后根据判断结果自动调节双输入变压器2的2组初级绕组N1和N2的的连接方式，详细的工作过程如下：

当市电电源接通后，如果输入电压为220VAC，即V_IN＝220V，将V_IN＝220V代入式14，即得：

V_Net2＝1.056V

由三极管的特性可知，当V_Net2＞0.7V时，电流经过限流电阻R3到达三极管Q1的基极Q1-B，三极管Q1导通，Net3点的电压被拉低到地电平，即Net3点的电压V_Net3＝0V，三极管Q2的基极Q2-B的电压就为V_Q2-B＝0V，所以三极管Q2截止，双刀双掷继电器K1的线包中就没有电流通过，继电器处于常闭状态，继电器K1的引脚K1-1与引脚K1-4连接，引脚K1-2与引脚K1-4连接，所以继电器K1的引脚K1-1与引脚K1-2也是连接的，即初级绕组N2的引线2Brn与初级绕组N1的引线3Blu连接，所以使双输入变压器2的2组初级绕组N1和N2处于如图4所示的串联接线方式。由上述分析可知，串联接线方式时双输入变压器2三路输出电压对应的式分别为式(14)～(16)，将V_IN＝220V分别代入式(14)～(16)，即得：

V_S1＝20.5V，

V_S2＝10.5V，

V_S3＝110V。

当市电电源接通后，如果输入电压为110VAC，即V_IN＝110V，将V_IN＝110V代入式(14)，即得：

V_Net2＝0.528V

由三极管的特性可知，当V_Net2＜0.7V时，没有电流经过限流电阻R3到达三极管Q1的基极Q1-B，三极管Q1截止。在上拉电阻R5的作用下，Net3点的电压上升，当V_Net3≥0.7V时，就会有电流经过R5到达三极管的基极Q2-B使三极管Q2导通，驱动双刀双掷继电器K1吸合，继电器K1的引脚K1-1与引脚K1-3连接，引脚K1-2与引脚K1-6连接，即初级绕组N2的引线1Blk与初级绕组N1的引线3Blu连接，初级绕组N2的引线2Brn与初级绕组N1的引线4Red连接，所以使双输入变压器的两组初级绕组处于如图3所示的并联接线方式。由上述分析可知，并联接线方式时双输入变压器2三路输出电压对应的式分别为式(8)～(10)，将V_IN＝110V分别代入式(8)～(10)，即得：

V_S1＝20.5V，

V_S2＝10.5V，

V_S3＝110V。

完整的工作过程是，接通市电电源后，本发明的高低电压自动切换模块1会先判断市电电压高低，如果市电电压为220V，高低电压自动切换模块1就会控制双输入变压器2的2组初级绕组N1和N2处于如图4所示的串联接线方式，双输入变压器输出电压为V_S1＝20.5V，V_S2＝10.5V，V_S3＝110V；如果市电电压为110V，高低电压自动切换模块1就会控制双输入变压器2的2组初级绕组N1和N2处于如图3所示的并联接线方式，双输入变压器2输出电压同样为V_S1＝20.5V，V_S2＝10.5V，V_S3＝110V。

由此可见，通过本发明的高低电压自动切换模块1可以针对不同的市电电压(110V或220V)自动改变本发明实施例的双输入变压器2初级绕组连接方式，最终实现本发明实施例的双输入变压器2的三路输出电压均保持不变，从而保证按摩椅的主控板的电源稳定，实现了本发明可以同时在110V市电或220V市电环境下正常工作。

另外，本实施例的双输入变压器的初级绕组是设2组，也可根据上述设计原理设2组以上；双输入变压器的次级绕组是设3组输出，实际应用时，也可根据具体需求设1组、2组或3组以上输出。

Claims

1.一种用于按摩椅的自动切换双电压输入电源，其特征在于设有高低电压自动切换模块和双输入变压器；高低电压自动切换模块的输出端子与双输入变压器的初级绕组连接，双输入变压器的次级绕组外接按摩椅本体的控制电路；

2.如权利要求1所述的一种用于按摩椅的自动切换双电压输入电源，其特征在于所述直流稳压电路设有降压电容、降压电阻，放电二极管、滤波电容、半波整流二极管和至少1个稳压管；降压电容和降压电阻的一端接市电电源的火线，放电二极管的正极接市电电源的零线；降压电容和降压电阻的另一端与半波整流二极管的正极、放电二极管的负极连接；半波整流二极管的负极、滤波电容的正极均与稳压管的负极连接；滤波电容的负极、稳压管的正极均接市电电源的零线。

3.如权利要求1所述的一种用于按摩椅的自动切换双电压输入电源，其特征在于所述采集电路设有半波整流二极管、滤波电容、第一采样电阻和第二采样电阻；半波整流二极管的正极接市电电源火线、半波整流二极管的负极接滤波电容的正极及第一采样电阻的一端；滤波电容的负极接市电电源的零线；第一采样电阻的另一端接第二采样电阻的一端；第二采样电阻的另一端接市电电源的零线。

4.如权利要求1所述的一种用于按摩椅的自动切换双电压输入电源，其特征在于所述双输入变压器的初级绕组设有2组相互独立匝数相等的绕组。

5.如权利要求1或4所述的一种用于按摩椅的自动切换双电压输入电源，其特征在于所述双输入变压器的次级绕组设有3组输出。

6.如权利要求1所述的一种用于按摩椅的自动切换双电压输入电源，其特征在于所述判断切换电路设有续流二极管、继电器、比较三极管、开关三极管、限流电阻和上拉电阻；限流电阻的一端接在采集电路的第一采样电阻与第二采样电阻之间，限流电阻的另一端接比较三极管的基极，比较三极管的发射极接市电电源的零线，比较三极管的集电极接开关三极管的基极和上拉电阻的一端，开关三极管的发射极接市电电源的零线，开关三极管的集电极接继电器和续流二极管的正极，续流二极管的负极、上拉电阻的另一端和继电器均接直流电源，继电器分别与市电电源和双输入变压器的输出端连接，用于外接双输入变压器的输出端子与市电电源连接，继电器分别通过用于外接市电电源的接线端子与双输入变压器的2组初级绕组的两端引线连接。

7.如权利要求2所述的一种用于按摩椅的自动切换双电压输入电源，其特征在于所述稳压管采用3个稳压管，3个稳压管串联。