CN107482792A - 无线供电热水器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种无线供电热水器，无线供电热水器包括绝缘板、加热管及谐振电源电路，谐振电源电路包括发射线圈，发射线圈与加热管对应设置于绝缘板的相对两侧；其中，谐振电源电路，用于将接入的交流电转换成高频高压电后，驱动发射线圈产生高频交变磁场；加热管，用于感应高频交变磁场中的电磁，并进行涡流发热。本发明提出一种无线供电热水器，解决了整流滤波电路将接入的市电经转换后需要直接输出至加热部件，而为加热部件提供电能时，加热部件老化而导致电热水器出现漏电的问题。

Description

无线供电热水器
技术领域
本发明涉及热水器技术领域，特别涉及一种无线供电热水器。
背景技术
目前，电热水器的供电方式是通过供电电源将接入的市电经转换后直接输出至加热部件，以为加热部件提供电能。
但是，这种供电方式可能由于加热部件老化而导致电热水器出现漏电的情况。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种无线供电热水器，旨在解决热水器将接入的市电经转换后需要直接输出至加热部件，而为加热部件提供电能时，加热部件老化而导致电热水器出现漏电的问题。
为实现上述目的，本发明提出一种无线供电热水器，所述无线供电热水器包括绝缘板、加热管及谐振电源电路，所述谐振电源电路包括发射线圈，所述发射线圈与所述加热管对应设置于所述绝缘板的相对两侧；其中，
所述谐振电源电路，用于将接入的交流电转换成高频高压电后，驱动所述发射线圈产生高频交变磁场；
所述加热管，用于感应所述高频交变磁场中的电磁，并进行涡流发热。
优选地，所述谐振电源电路包括整流滤波电路、驱动控制电路、功率管及与所述发射线圈构成谐振电路的谐振电容，所述整流滤波电路的输入端用于将接入交流电，所述整流滤波电路的输出端与所述功率管的输入端连接；所述功率管的输出端与所述谐振电路连接；所述功率管的受控端与所述驱动控制电路连接；所述谐振电容与所述发射线圈并联设置；其中，
所述整流滤波电路，用于将接入的交流电转换为直流电；
所述驱动控制电路，用于驱动所述功率管控制所述谐振电路工作在谐振状态，以使所述发射线圈产生高频交变磁场。
优选地，所述谐振电源电路还包括安全隔离电路，所述整流滤波电路经所述安全隔离电路接入所述交流电；所述安全隔离电路包括无线电源发射电路单元和连接所述整流滤波电路输入端的无线接收电路单元，所述无线电源发射电路单元用于接入交流电源，并将接入的所述交流电源通过无线传输方式传输给所述无线接收电路单元。
优选地，所述驱动控制电路包括主控制器、功率驱动单元及PWM调制器，所述主控制器的控制脚与所述功率驱动单元的受控端连接；所述功率驱动单元的输出端与所述PWM调制器的输入端连接；所述PWM调制器的输出端与所述功率管的受控端连接。
优选地，所述驱动控制电路还包括光耦，所述光耦的输入端与所述主控制器的控制脚连接，所述光耦的输出端与所述所述功率驱动单元的受控端连接。
优选地，所述无线供电热水器还包括用于控制所述PWM调制器开/关的水压开关，所述水压开关的控制端与所述PWM调制器的使能端连接。
优选地，所述加热管包括用于入水口及出水口，所述还包括用于检测所述入水口水温的第一温度传感器及用于检测出水口水温的第二温度传感器。
优选地，所述无线供电热水器还包括用于检测所述出水口水流大小的水流传感器，所述水流传感器串联设置于所述加热管的入水口和出水口之间。
优选地，所述无线供电热水器还包括用于显示时间/水温的显示电路，所述显示电路的输入端与所述驱动控制电路连接。
优选地，所述无线供电热水器还包括用于调节水温的温度调节电路，所述温度调节电路的输出端与所述驱动控制电路连接。
本发明通过整流滤波电路将接入的交流电转换成直流电，并通过功率管在驱动控制电路的控制下，循环反复的导通/截止，以使LC振荡电路将高频交变电能转换成为电磁能，从而使得加热管在所述高频交变磁场中电磁线的作用下，感应出涡流，并自行高速发热。本发明在绝缘板的作用下，将加热管与发射线圈分设在其两侧，使得发射线圈所产生的高频交变磁场中的磁力线穿透绝缘板而作用于加热管上，以使加热管在所述高频交变磁场中电磁线的作用下，感应出涡流，并自行高速发热。本发明提出一种无线供电热水器，解决了整流滤波电路将接入的市电经转换后需要直接输出至加热部件，而为加热部件提供电能时，加热部件老化而导致电热水器出现漏电的问题。
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，下面描述中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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明无线供电热水器一实施例的结构示意图；
图2为本发明无线供电热水器一实施例的功能模块；
图3为图2中无线供电热水器的电路结构示意图；
图4为本发明无线供电热水器中的安全隔离电路及整流滤波电路的具体电路结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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作出创造性劳动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。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种无线供电热水器。
参照图1至图4，在本发明一实施例中，该无线供电热水器包括绝缘板100、加热管200及谐振电源电路300，所述谐振电源电路300包括发射线圈L1，所述发射线圈L1与所述加热管200对应设置于所述绝缘板的相对两侧；其中，
所述谐振电源电路300，用于将接入的交流电转换成高频高压电后，驱动所述发射线圈L1产生高频交变磁场；
所述加热管200，用于感应所述高频交变磁场中的电磁，并进行涡流发热。
具体地，所述谐振电源电路300包括整流滤波电路10、驱动控制电路(图未标示)、功率管30及与所述发射线圈L1构成谐振电路40的谐振电容C1，所述整流滤波电路10的输入端用于将接入交流电，所述整流滤波电路10的输出端与所述功率管30的输入端连接；所述功率管30的输出端与所述谐振电路40连接；所述功率管30的受控端与所述驱动控制电路连接；所述谐振电容C1与所述发射线圈L1并联设置；其中，
所述整流滤波电路10，用于将接入的交流电转换为直流电；
所述驱动控制电路，用于驱动所述功率管30控制所述谐振电路40工作在谐振状态，以使所述发射线圈L1产生高频交变磁场。
所述功率管30，基于所述驱动控制电路的控制，并驱动所述谐振电路40将所述直流电转换成高频高压电，以使所述发射线圈L1产生高频交变磁场。
本实施例中，无线供电热水器还包括PCB板400，整流滤波电路10、驱动控制电路、功率管30及与所述发射线圈L1构成谐振电路40的谐振电容C1等均设置于PCB板400上。整流滤波电路10包括整流桥D1及滤波电容C4。功率管30可以采用IBGT等高频开关管来实现，整流滤波电路10将工频(安全隔离电路50Hz)的交流电经整流滤波后转换成直流电，驱动控制电路输出矩形脉冲，以驱动功率管30导通/截止。功率管30基于驱动控制电路的控制下，循环反复的导通/截止，以使谐振电路40发生谐振，谐振电容C1和发射线圈L1组成的LC振荡电路将高频交变电能转换成为电磁能，以使加热管200在所述高频交变磁场中电磁线的作用下，感应出涡流，并自行高速发热。
具体地，LC振荡电路在发生LC振荡时，发射线圈L1上产生高频交变的电流，交变的电流又使得发射线圈L1上产生变化的电磁波，由此产生高频交变磁场。高频交变磁场的磁力线穿透绝缘板100而作用于加热管200上。使得加热管200体内因电磁感应而产生强大的涡流。涡流克服加热管200的内阻流动时完成电能向热能的转换，所产生的焦耳热即可以加热流经加热管200管道的水流。
本发明通过整流滤波电路10将接入的交流电转换成直流电，并通过功率管30在驱动控制电路的控制下，循环反复的导通/截止，以使谐振电路40将高频交变电能转换成为电磁能，从而使得加热管200在所述高频交变磁场中电磁线的作用下，感应出涡流，并自行高速发热。本发明在绝缘板100的作用下，将加热管200与发射线圈L1分设在其两侧，使得发射线圈L1所产生的高频交变磁场中的磁力线穿透绝缘板100而作用于加热管200上，以使加热管200在所述高频交变磁场中电磁线的作用下，感应出涡流，并自行高速发热。本发明提出一种无线供电热水器，解决了整流滤波电路10将接入的市电经转换后需要直接输出至加热部件，而为加热部件提供电能时，加热部件老化而导致电热水器出现漏电的问题。
参照图1至图4，上述实施例中，所述谐振电源电路300还包括安全隔离电路50，所述整流滤波电路10经所述安全隔离电路50接入所述交流电；所述安全隔离电路50包括无线电源发射电路单元51和连接所述整流滤波电路10输入端的无线接收电路单元52，所述无线电源发射电路单元51用于接入交流电源AC，并将接入的所述交流电源AC通过无线传输方式传输给所述无线接收电路单元52。
本实施例中，无线电源发射电路单元51包括发送线圈L2、发送调谐电容C2及用于将接入的交流电源AC转换为直流电的电源处理电路511。无线接收电路单元52包括接收线圈L3、接收谐振电容C3。
当安全隔离电路50上电工作时，发送线圈L2和发送调谐电容C2组成的振荡电路将电源处理电路511输出的直流电，通过谐振振荡无线传输至接收线圈L3和接收谐振电容C3组成的谐振接收回路，谐振接收回路接收到电能，输出至整流滤波电路10，经整流桥D1及滤波电容C4整流虑波后输出。安全隔离电路50中无线电源发射电路单元51和连接所述整流滤波电路10输入端的无线接收电路单元52采用磁共振发射接收技术实现电能的无线传输，使得无线接收电路单元52和市电是非接触的，从而提高了谐振电源电路300的电能传输的安全性能，谐振电源电路300再通过发射线圈L1将电能转换成磁能传输至加热管200，进一步地提高了电能传输的安全性，从而避免了用户在使用热水器时，出现触电的问题发生。
参照图1至图4，在一优选实施例中，所述驱动控制电路包括主控制器21、功率驱动单元22及PWM调制器23，所述主控制器21的控制脚与所述功率驱动单元22的受控端连接；所述功率驱动单元22的输出端与所述PWM调制器23的输入端连接；所述PWM调制器23的输出端与所述功率管30的受控端连接。
本实施例中，主控制器21可以是单片机、DSP、PLC等控制系统芯片，功率驱动单元22基于主控制器21的控制，以输出驱动信号，以驱动PWM调制器23工作，PWM调制器23用于输出PWM信号，以驱动功率管30导通/截止。
上述实施例中，所述驱动控制电路还包括光耦24，所述光耦24的输入端与所述主控制器21的控制脚连接，所述光耦24的输出端与所述所述功率驱动单元22的受控端连接。
本实施例中，光耦24为单向信号传输器件，用于将主控制器21输出的控制信号输出至功率驱动单元22，以避免功率驱动单元22中的大电流干扰信号经地线倒灌至主控制器21中，影响主控制器21的控制信号输出。
参照图1至图4，在一优选实施例中，所述无线供电热水器还包括用于控制所述PWM调制器23开/关的水压开关500，所述水压开关500的控制端与所述PWM调制器23的使能端连接。
本实施例中，水压开关500为手动开关，可以是固态开关，也可以是电子开关，水压开关500用于输出开/关控制信号至PWM调制器23的使能端，以控制PWM调制器23工作，这样，在用户通过水压开关500输出开启信号或关闭信号时，PWM调制器23能够快速响应开/关信号，以避免在热水器待机时，PWM调制器23长期处于工作状态而消耗电能。
参照图1至图4，在一优选实施例中，所述加热管200包括用于入水口210及出水口220，所述还包括用于检测所述入水口210水温的第一温度传感器610及用于检测出水口220水温的第二温度传感器620。
本实施例中，第一温度传感器610和第二温度传感器620分别用于检测加热管200进水口和出水口220的水温，并将温度检测信号输出至主控制器21。当主控制器21在检测到加热管200中水温大于预设温度时，输出功率调整信号经过光耦24传递至功率驱动单元22，以驱动PWM调制器23减小PWM信号的占空比，从而降低发射线圈L1的输出功率，进而降低水温。当主控制器21在检测到加热管200中水温小于预设温度时，输出功率调整信号经过光耦24传递至功率驱动单元22，以驱动PWM调制器23增大PWM信号的占空比，从而降低发射线圈L1的输出功率，进而升高水温发射功率变大，这样即可调制热水器温度维持在预设值范围内。
参照图1至图4，在一优选实施例中，所述无线供电热水器还包括用于检测所述出水口220水流大小的水流传感器630，所述水流传感器630串联设置于所述加热管200的入水口210和出水口220之间。
本实施例中，水流传感器630用于检测流经加热管200管道的水流大小，并将检测信号输出至主控制器21，以使主控制器21根据检测的水流大小输出功率调整信号至功率驱动电路，以驱动PWM调节器工作，这样可以根据水流大小控制加热管200管道的水温，以避免在水流过小时，加热管200的温度过高而导致水温过高，或者在水流过小时，加热管200的温度过低而导致水温过低。
参照图1至图4，在一优选实施例中，所述无线供电热水器还包括用于给所述驱动控制电路提供工作电压的供电电源700，所述供电电源700的输出端与所述驱动控制电路的电源端连接。
本实施例中，供电电源700可以采用变压器T1、整流滤波单元710来实现，变压器T1用于将输入的工频电进行降压后输出至整流滤波单元710，以将输入的交流电转换成直流电后输出至驱动控制电路及其他电路模块。供电电源700也可以采用蓄电电池来实现，还可以采用开关电源来实现，在此不做限制。
参照图1至图4，在一优选实施例中，所述无线供电热水器还包括用于显示时间/水温的显示电路800，所述显示电路800的输入端与所述驱动控制电路连接。
本实施例中，显示电路800可以采用LED显示屏、液晶显示屏或者数码显示管来实现，显示电路800在主控制器21的控制信号下显示汉字、字符或图形。
参照图1至图4，在一优选实施例中，所述无线供电热水器还包括用于调节水温的温度调节电路900，所述温度调节电路900的输出端与所述驱动控制电路连接。
本实施例中，温度调节电路900可以采用触摸屏、按键电路等来实现，通过温度调节电路900，用户可以对热水器的温度进行调节。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种无线供电热水器，其特征在于，所述无线供电热水器包括绝缘板、加热管及谐振电源电路，所述谐振电源电路包括发射线圈，所述发射线圈与所述加热管对应设置于所述绝缘板的相对两侧；其中，
所述谐振电源电路，用于将接入的交流电转换成高频高压电后，驱动所述发射线圈产生高频交变磁场；
所述加热管，用于感应所述高频交变磁场中的电磁，并进行涡流发热。
2.如权利要求1所述的无线供电热水器，其特征在于，所述谐振电源电路包括整流滤波电路、驱动控制电路、功率管及与所述发射线圈构成谐振电路的谐振电容，所述整流滤波电路的输入端用于将接入交流电，所述整流滤波电路的输出端与所述功率管的输入端连接；所述功率管的输出端与所述谐振电路连接；所述功率管的受控端与所述驱动控制电路连接；所述谐振电容与所述发射线圈并联设置；其中，
所述整流滤波电路，用于将接入的交流电转换为直流电；
所述驱动控制电路，用于驱动所述功率管控制所述谐振电路工作在谐振状态，以使所述发射线圈产生高频交变磁场。
3.如权利要求2所述的无线供电热水器，其特征在于，所述谐振电源电路还包括安全隔离电路，所述整流滤波电路经所述安全隔离电路接入所述交流电；所述安全隔离电路包括无线电源发射电路单元和连接所述整流滤波电路输入端的无线接收电路单元，所述无线电源发射电路单元用于接入交流电源，并将接入的所述交流电源通过无线传输方式传输给所述无线接收电路单元。
4.如权利要求1所述的无线供电热水器，其特征在于，所述驱动控制电路包括主控制器、功率驱动单元及PWM调制器，所述主控制器的控制脚与所述功率驱动单元的受控端连接；所述功率驱动单元的输出端与所述PWM调制器的输入端连接；所述PWM调制器的输出端与所述功率管的受控端连接。
5.如权利要求4所述的无线供电热水器，其特征在于，所述驱动控制电路还包括光耦，所述光耦的输入端与所述主控制器的控制脚连接，所述光耦的输出端与所述所述功率驱动单元的受控端连接。
6.如权利要求4所述的无线供电热水器，其特征在于，所述无线供电热水器还包括用于控制所述PWM调制器开/关的水压开关，所述水压开关的控制端与所述PWM调制器的使能端连接。
7.如权利要求1所述的无线供电热水器，其特征在于，所述加热管包括用于入水口及出水口，所述还包括用于检测所述入水口水温的第一温度传感器及用于检测出水口水温的第二温度传感器。
8.如权利要求7所述的无线供电热水器，其特征在于，所述无线供电热水器还包括用于检测所述出水口水流大小的水流传感器，所述水流传感器串联设置于所述加热管的入水口和出水口之间。
9.如权利要求1至8任意一项所述的无线供电热水器，其特征在于，所述无线供电热水器还包括用于显示时间/水温的显示电路，所述显示电路的输入端与所述驱动控制电路连接。
10.如权利要求1至8任意一项所述的无线供电热水器，其特征在于，所述无线供电热水器还包括用于调节水温的温度调节电路，所述温度调节电路的输出端与所述驱动控制电路连接。
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