CN108803393A - 复用电路、处理器及家居设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施方式提供一种复用电路、处理器以及家居设备。复用电路包括：多个开关电路，所述多个开关电路中的每一个开关电路包括：第一可控开关，该第一可控开关包括第一控制端，用于接收开关信号以与电源断开或连接；与所述第一可控开关连接的第二可控开关，该第二可控开关包括第二控制端，用于接收调制信号以调节所述电源通过所述开关电路输出到与该开关电路连接的负载的电特性参数；其中，所述多个开关电路中的第二可控开关的第二控制端彼此连接。本发明实施方式提供包括该复用电路的处理器以及包括该处理器的家居设备。本发明实施方式提供的方案能够以复用的方式共用处理芯片的同一个引脚，由此可以更有效利用有限的引脚资源。

Description

复用电路、处理器及家居设备

技术领域

本发明涉及家居设备领域，具体地涉及一种复用电器、处理器以及家居设备。

背景技术

目前在一些家居设备上都设置很功能部件。以冰箱为例，冰箱包括许多功能部件，例如调速风扇电机、呼吸灯、等离子杀菌模块等。对于冰箱上一些输出需要不间断调制的特殊负载，例如调速风扇电机、呼吸灯、等离子杀菌模块等，它们均需要单片机独立的I/O口输出可调占空比的方波来控制负载电压的大小与模式，即每个负载需要一个独立的PWM类型的端口控制。

图1示出了现有的冰箱中用于控制其负载的电路结构示意图。如图1所示，PWM波通过控制开关电路，将输入电压斩波，再输出滤波得到不同的输出电压；或者通过直接控制+12V的通断来给负载供电。

现有冰箱负载驱动电路需要PWM控制的，都是每路负载对应独立的PWM口控制输出。但在冰箱智能化趋势下，需要单片机输出脉宽调制的负载越来越多，这对单片机的选型带来了极大的挑战，在成本和引脚资源的双重限制因素下，单片机PWM口的资源越来越不够用。

发明内容

本发明实施方式的目的是提供一种复用电路、处理器以及家居设备，能够充分利用处理芯片引脚资源的复用电路、处理器以及家居设备。

为了实现上述目的，本发明实施方式提供一种复用电路，包括：多个开关电路，所述多个开关电路中的每一个开关电路包括：第一可控开关，该第一可控开关包括第一控制端，用于接收开关信号以与电源断开或连接；与所述第一可控开关连接的第二可控开关，该第二可控开关包括第二控制端，用于接收调制信号以调节所述电源通过所述开关电路输出到与该开关电路连接的负载的电特性参数；其中，所述多个开关电路中的第二可控开关的第二控制端彼此连接。

可选地，所述电特性参数包括电压、电流和功率中的至少一者。

可选地，所述第一可控开关和/或所述第二可控开关是具有达林顿结构的电路。

可选地，所述多个开关电路中的每一个开关电路用于连接单独的负载。

可选地，彼此连接的所述第二控制端用于连接到处理芯片的同一个输入/输出端口。

可选地，所述输入/输出端口是定时器输出口。

可选地，所述多个开关电路中的每一个开关电路的第一可控开关的第一控制端用于连接到所述处理芯片的单独的且与所述第二控制端连接的所述输入/输出端口不同的输入/输出端口。

本发明实施方式还提供一种用于家居设备的处理器，包括处理芯片，还包括与所述处理芯片连接的上述的复用电路。

本发明实施方式还提供一种家居设备，包括上述的处理器。

可选地，所述家居设备是电冰箱。

通过上述技术方案，用于控制多个负载的多个开关电路的控制端可以以复用的方式共用处理芯片的同一个引脚，由此可以更有效利用有限的引脚资源。

本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施方式，但并不构成对本发明实施方式的限制。在附图中：

图1示出了现有的冰箱中用于控制其负载的电路结构示意图；

图2示出了根据本发明实施方式的复用电路的结构框图；以及

图3示出了根据本发明实施方式的复用电路的电路结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施方式的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施方式，并不用于限制本发明实施方式。

图2示出了根据本发明实施方式的复用电路的结构框图。如图2所示，根据本发明的一个实施方式，提供了一种复用电路，可以包括：

多个开关电路(110,120)，该多个开关电路(110,120)中的每一个开关电路(110,120)可以包括：

第一可控开关(112,122)，该第一可控开关(112,122)可以包括第一控制端(114,124)，用于接收开关信号以与电源断开或连接；

与第一可控开关(112,122)连接的第二可控开关(116,126)，该第二可控开关(116,126)可以包括第二控制端(118,128)，用于接收调制信号以调节所述电源通过所述开关电路(110,120)输出到与该开关电路(110,120)连接的负载的电特性参数；

其中，所述多个开关电路(110,120)中的第二可控开关(116,126)的第二控制端(118,128)可以彼此连接。

具体来说，在本发明的实施方式中，第一可控开关(112,122)可以与电源(例如12V直流电源)连接，第一可控开关(112,122)的第一控制端(114,124)可以与处理芯片(图中未示出)的输入/输出(I/O)端口连接，用于从处理芯片接收开关信号(例如高/低电平)。该开关信号用于控制第一可控开关(112,112)的通断，从而控制与电源的连接的通断。处理芯片的示例可以包括但不限于，单片机、DSP(数字信号处理器)、专用集成电路、微处理器、场可编程门阵列(FPGA)电路、状态机等。

每一个开关电路(110,120)中的第二可控开关(116,126)可以与各自的第一可控开关(112,122)连接。具体来说，以图2中示出的开关电路110为例，其中第二可控开关116的输入端可以与第一可控开关112的输出端连接，第一可控开关112的输入端可以用于连接电源(例如12V直流电源)，而第二可控开关116的输出端可以与负载连接。第二可控开关116的第二控制端118可以与另一开关电路120中的第二可控开关126的第二控制端128连接并用于连接到处理芯片的同一个引脚。图2中示出的开关电路120的结构以及连接方式与上述的开关电路110相同，不再赘述。

第二可控开关(116,126)的第二控制端(118,128)可以从连接的处理芯片接收调制信号(例如脉宽调制(PWM)信号)，以控制输出到与第二控制端(118,128)连接的各自负载的电特性参数。电特性参数可以包括例如电压、电流和功率中的至少一者。在下文的描述中在控制到负载的电压的方面来描述本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以理解，例如对电流或功率的调节/控制也是可适用于本发明的实施方式。

如图2中所示，第一控制端(114,124)可以分别连接到处理芯片不同的I/O端口，第二控制端(118,128)可以连接到处理芯片的同一个I/O端口(但该端口与第一控制端(114,124)连接的I/O端口不同)。

在本发明的实施方式中，第一可控开关(112,122)和/或第二可控开关(116,126)可以是三极管、CMOS管、IGBT中的任意一者或其组合。

参考图2，处理芯片的两个I/O端口可以分别连接到开关电路110(以下称为第一开关电路110)的第一可控开关112的第一控制端114和开关电路120(以下称为第二开关电路120)的第一可控开关122的第一控制端124，用于分别向第一可控开关112和122发送开关信号(例如，高电平或低电平)，以分别控制第二可控开关116和126与电源的通断。这里，第一可控开关112和122可以与同一个电源连接，也可以分别与单独的两个电源连接。处理芯片的另一个单独的I/O端口可以与第一开关电路110的第二可控开关116的第二控制端118以及第二开关电路120的第二可控开关126的第二控制端128连接，用于向第二可控开关116和126输出调制信号(例如PWM信号)。当与第一开关电路110连接的负载(例如第一负载)需要供电时，处理芯片向第一可控开关112输出开关信号以使得第一可控开关112导通。处理芯片通过第二控制端118向第二可控开关116输出调制信号以调节从电源输出到与第一负载的电压。

处理芯片还可以通过与向第一开关电路110的第二可控开关116输出调制信号的相同的端口向第二开关电路120的第二可控开关126输出调制信号。当与第二开关电路120连接的负载(例如第二负载)需要供电时，处理芯片向第一可控开关122输出开关信号以使得第一可控开关122导通。处理芯片通过第二控制端128向第二可控开关126输出调制信号以调节从电源输出到与第二负载的电压。

复用条件是负载不同时工作，以实现分时控制。因此，在本发明的实施方式中，第一可控开关112和122可以不同时导通，也就是说，处理芯片在控制第一可控开关112导通的同时控制第一可控开关122断开，或者反之亦然。可以编写程序来使得处理芯片能够分时控制第一可控开关112和122的通断以及在不同状态下输出到第二可控开关116或126的调制信号。也就是说，针对不同时段不同的负载，需要相应的(不同的)调制信号。该程序可以被固化在处理芯片中，也可以存储在存储器中以供处理芯片在使用时从中调用该程序。

虽然图2中示出了两个开关电路(110,120)以及以上针对两个开关电路(110,120)进行描述，但是本领域技术人员可以理解，根据需要控制的负载的数量，可以设计任意数量的开关电路。

图3示出了根据本发明实施方式的复用电路的电路结构图。虽然图3示出了根据本发明实施方式的复用电路的具体的电路结构，但是本领域技术人员可以理解图3示出的示例只是示意性的，并非限制本申请的范围。

参考图3，在本发明的实施方式中，图2中所示的复用电路的第一开关电路110的第一可控开关112可以包括以下的元件及连接：

PNP型三极管Q1，其发射极与基极之间连接有电阻R1，且发射极用于连接电源(例如示出的12V电压)，三极管Q1的集电极作为第一可控开关112的输出端；三极管Q1的基极还可以通过电阻R2连接到NPN型三极管Q2的集电极，该三极管Q2的基极与发射极之间连接有电阻R4，三极管Q2的基极可以与电阻R3连接，该电阻R3的另一端可以作为第一可控开关112的第一控制端114；三极管Q2的发射极可以接地。

图2中所示的复用电路的第一开关电路110的第二可控开关116可以包括以下的元件及连接：

PNP型三极管Q3，其发射极与基极之间连接有电阻R5，且发射极连接三极管Q1的集电极(即输出端)，三极管Q3的集电极可以作为第二可控开关116的输出端，用于连接负载(例如第一负载)；三极管Q3的基极还可以通过电阻R6连接到NPN型三极管Q4的集电极，该三极管Q4的基极与发射极之间连接有电阻R8，三极管Q4的基极可以作为第二可控开关116的第二控制端118，另外，基极可以通过电阻R7连接到处理芯片(图3中示出的MCU)的I/O端口(例如，图3中示出的P16口)；三极管Q4的发射极可以接地。

继续参考图3，在本发明的实施方式中，图2中所示的复用电路的第二开关电路120的第一可控开关122可以包括以下的元件及连接：

PNP型三极管Q5，其发射极与基极之间连接有电阻R9，且发射极用于连接电源(例如示出的12V电压)，三极管Q9的集电极作为第一可控开关122的输出端；三极管Q9的基极还可以通过电阻R10连接到NPN型三极管Q6的集电极，该三极管Q6的基极与发射极之间连接有电阻R12，三极管Q6的基极可以与电阻R11连接，该电阻R11的另一端可以作为第一可控开关122的第一控制端124；三极管Q6的发射极可以接地。

图2中所示的复用电路的第一开关电路120的第二可控开关126可以包括以下的元件及连接：

PNP型三极管Q7，其发射极与基极之间连接有电阻R13，且发射极连接三极管Q5的集电极(即输出端)，三极管Q7的集电极可以作为第二可控开关126的输出端，用于连接负载(例如第二负载)；三极管Q7的基极还可以通过电阻R14连接到NPN型三极管Q8的集电极，该三极管Q8的基极与发射极之间连接有电阻R15，三极管Q8的基极可以作为第二可控开关126的第二控制端128，并与三极管Q4的基极连接；三极管Q8的发射极可以接地。

从图3示出的复用电路的电路结构中可以看出，第一可控开关(112,122)和/或第二可控开关(116,126)可以是具有达林顿结构的电路。虽然图3中示出的达林顿结构是PNP管+NPN管的组合方式，但是本领域技术人员可以理解，其他组合方式也是适用的，例如，NPN管+NPN管的组合、PNP管+PNP管的组合和/或NPN管+PNP管。

在对连接的负载(例如负载1和负载2)的调节/控制的一种实施中，两路负载共需要处理芯片(例如单片机MCU)的3个I/O口来控制，即一个定时器输出口，两个普通I/O口。当需要驱动负载1时，MCU的P10口输出高电平驱动三极管Q1、Q2组成的达林顿结构，使得+12V通过三极管Q1的CE结，加载在三极管Q3发射极。此时MCU的P51口保持低电平，P16口输出调制占空比的方波，控制三极管Q3导通关断，进而输出固定频率的+12V电压给负载1供电。当需要驱动负载2时，MCU的P51口输出高电平驱动三极管Q5、Q6组成的达林顿结构，使得+12V通过三极管Q5的CE结，加载在三极管Q7发射极。此时MCU的P10口保持低电平，P16口输出调制占空比的方波，控制三极管Q7导通关断，进而输出固定频率的+12V电压给负载2供电。

在本发明的实施方式中，复用电路还可以包括分别与多个开关电路连接的各自的滤波电路(未示出)，用于对开关电路输出的经过调解的电压进行滤波并将滤波后的电压输出到与之连接的相应负载。滤波电路的电路结构和功能是本领域技术人员所公知的，再次不多赘述。

根据本发明的实施方式的复用电路可以适用于不同的负载，例如但不限于，调速风扇电机、呼吸灯、等离子杀菌装置等。

本发明的实施方式还提供一种用于家居设备的处理器，包括处理芯片，还包括与所述处理芯片连接的上述的复用电路。另外，处理器还可以包括存储器，用于存储如上所述的使得处理芯片能够控制不同负载的可执行程序/指令。

处理器可以包括但不限于，通用处理器、专用处理器、常规处理器、数字信号处理器(DSP)、多个微处理器、与DSP核心关联的一个或多个微处理器、控制器、微控制器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)电路、其他任何类型的集成电路(IC)、状态机等等。

本发明的实施方式还提供一种家居设备，包括上述的处理器。家居设备可以例如是电冰箱。

本发明的实施方式提供的方案，能够实现(例如冰箱的)控制板单片机芯片PWM口复用，通过设计单片机的外部电路，使得单片机的输出信号有选择的控制目标负载，达到分时控制不同负载的目的。

另外，从技术降本的角度来说，本发明的实施方式提供的方案节约了主芯片PWM口资源。鉴于定时器输出口资源对于单片机芯片来说是非常有限的，本发明实施方式提供的复用电路最大化利用了此资源。而单片机的定时器输出口资源与成本紧密相关，在项目设计时如果需要大量的PWM口，就要选用引脚数更多、成本更加昂贵的单片机，因此本发明实施方式提供的方案能够节约成本。

以上结合附图详细描述了本发明例的可选实施方式，但是，本发明实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施方式的技术构思范围内，可以对本发明实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施方式的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施方式中处理芯片的控制方法或过程中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明实施方式的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施方式的思想，其同样应当视为本发明实施方式所公开的内容。

Claims (10)

1.一种复用电路，其特征在于，包括：

多个开关电路，所述多个开关电路中的每一个开关电路包括：

第一可控开关，该第一可控开关包括第一控制端，用于接收开关信号以与电源断开或连接；

与所述第一可控开关连接的第二可控开关，该第二可控开关包括第二控制端，用于接收调制信号以调节所述电源通过所述开关电路输出到与该开关电路连接的负载的电特性参数；

其中，所述多个开关电路中的第二可控开关的第二控制端彼此连接。

2.根据权利要求1所述的复用电路，其特征在于，所述电特性参数包括电压、电流和功率中的至少一者。

3.根据权利要求1所述的复用电路，其特征在于，所述第一可控开关和/或所述第二可控开关是具有达林顿结构的电路。

4.根据权利要求1所述的复用电路，其特征在于，所述多个开关电路中的每一个开关电路用于连接单独的负载。

5.根据权利要求1所述的复用电路，其特征在于，彼此连接的所述第二控制端用于连接到处理芯片的同一个输入/输出端口。

6.根据权利要求5所述的复用电路，其特征在于，所述输入/输出端口是定时器输出口。

7.根据权利要求5所述的复用电路，其特征在于，所述多个开关电路中的每一个开关电路的第一可控开关的第一控制端用于连接到所述处理芯片的单独的且与所述第二控制端连接的所述输入/输出端口不同的输入/输出端口。

8.一种用于家居设备的处理器，包括处理芯片，其特征在于，还包括与所述处理芯片连接的根据权利要求1至7中任意一项所述的复用电路。

9.一种家居设备，其特征在于，包括根据权利要求8所述的处理器。

10.根据权利要求9所述的家居设备，其特征在于，所述家居设备是电冰箱。