CN111061197A - 一种防反插电路的控制装置、控制方法及家用电器 - Google Patents

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CN111061197A CN201911408737.6A CN201911408737A CN111061197A CN 111061197 A CN111061197 A CN 111061197A CN 201911408737 A CN201911408737 A CN 201911408737A CN 111061197 A CN111061197 A CN 111061197A
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胡作平
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Abstract

本发明公开了一种防反插电路的控制装置、控制方法及家用电器，通过在电源模块输出正向电源和负向电源至所述继电器模块时，控制模块根据所述第一检测模块或第二检测模块的导通信号，控制流经所述继电器模块的正向电源流向所述正极输出端，负向电源流向所述负极输出端；使得正极输出端始终输出正电流，负极输出端始终输出负电流，实现了后级电路的正极端始终为电源正极，负极端始终为电源负极，实现电流流向调整，保护后级电路负载的安全；本发明实施方式提供的防反插电路的控制装置有效消除了直流供电网用户端在用电时误接直流供电正负电源导致用电设备烧坏的隐患，保护了用户生命财产安全。

Description

一种防反插电路的控制装置、控制方法及家用电器
技术领域
本发明涉及电气控制技术领域，特别涉及一种防反插电路的控制装置、控制方法及家用电器。
背景技术
随着分布式电源的快速发展及直流负荷的迅猛增长，交流配电网已经不再适应未来电网的发展，而直流配电网的优势日益显现；直流配电网是相较于交流配电网而言的，其提供负荷的是直流母线，直流负荷可以直接由直流母线供电，而交流符合需要经过逆变设备后供电，如果负荷中直流负荷比例较大直流配电将会有较大优势。同交流配电网相比，直流配电网有以下优点：1、有利于分布式发电接入；2、可提高电能质量和供电可靠性；3、输电容量更大；4、可降低系统电能损耗；5、干扰小。
目前，一些国家已经纷纷开展了直流配电网的研究，提出了各自的直流配电网概念和发展目标；美国相对较早开始了直流配电网的研究，主要研究机构有弗吉尼亚理工大学以及北卡罗来纳州立大学等，而我国目前已将雄安新区作为直流配电网试点并进行相关应用研究。不同于交流配电网，直流供电网的用户端在用电时需要注意区分直流供电正负电源，一旦反接就会烧坏后级电路，轻则烧坏用电设备，重则起火造成更大的财产损失甚至危及人身安全；所以直流供电设备如空调等必须增加防反插电路。
在现有专利文献中《申请号：201821492470.4》通过在电源和直流用电设备之间设置多个单向导通支路，对输入防反插电路的电流的流向进行调整，使得防反插电路输出的电流符合后级用电设备的需求，保护后级用电设备的安全。但由于始终有两个功率二极管接入电路，始终有导通损耗，造成电能浪费；且功率二极管成本较高，造成财力浪费。
因而现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种防反插电路的控制装置、控制方法及家用电器，旨在克服现有技术中在使用直流电时若反接电路正负极则会烧坏后级电路的缺陷。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种防反插电路的控制装置，包括：正极输出端、负极输出端、电源模块、第一检测模块、第二检测模块、继电器模块以及控制模块；所述电源模块输出正向电源至所述第一检测模块时输出负向电源至第二检测模块，所述电源模块输出正向电源至所述第二检测模块时输出负向电源至第一检测模块；所述电源模块输出正向电源和负向电源至所述继电器模块；所述第一检测模块或第二检测模块在检测到正向电源时导通并输出导通信号，所述控制模块根据所述第一检测模块或第二检测模块的导通信号，控制所述继电器模块中的正向电源流向正极输出端，负向电源流向负极输出端。
作为进一步的改进技术方案，所述的防反插电路的控制装置中，所述电源模块设置有第一电源接口和第二电源接口；所述继电器模块包括：第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器；所述第一继电器常开触点的一端连接所述第二继电器常开触点的一端、所述第一电源接口和所述第一检测模块，所述第三继电器常开触点的一端连接所述第四继电器常开触点的一端、所述第二电源接口和所述第二检测模块；所述第一继电器常开触点的另一端和第三继电器常开触点的另一端与所述正极输出端相连接，所述第二继电器的另一端和第四继电器的另一端与所述负极输出端相连接。
作为进一步的改进技术方案，所述的防反插电路的控制装置中，所述控制模块包括：控制芯片和驱动芯片；所述控制芯片的第1脚与所述第一检测模块相连接，第2脚与所述第二检测模块相连接，用于接收所述第一检测模块或第二检测模块的导通信号并产生控制信号发送给驱动芯片；所述驱动芯片分别与所述第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器相连接，根据所述控制芯片输出的控制信号输出驱动电流控制所述第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器的闭合与断开。
作为进一步的改进技术方案，所述的防反插电路的控制装置中，所述第一检测模块包括：第一光耦、第一电阻、第二电阻和第一电容；所述第一电阻的一端与所述第一电源接口相连接，另一端与所述第一光耦的第1脚连接，所述第一光耦的第2脚GND接地，第3脚连接电源VCC，第4脚连接所述第二电阻的一端、第一电容的一端和控制芯片的第1脚；所述第二电阻的另一端连接第一电容的另一端和地。
作为进一步的改进技术方案，所述的防反插电路的控制装置中，所述第二检测模块包括：第二光耦、第三电阻、第四电阻和第二电容；所述第三电阻的一端与所述第二电源接口相连接，另一端与所述第二光耦的第1脚连接，所述第二光耦的第2脚GND接地，第3脚连接电源VCC，第4脚连接所述第四电阻的一端、第二电容的一端和控制芯片的第6脚；所述第四电阻的另一端连接第二电容的另一端和地。
作为进一步的改进技术方案，所述的防反插电路的控制装置中，所述驱动芯片型号为ULN2003。
第二方面，本发明实施例提供了一种家用电器，其中，包括上述的防反插电路的控制装置。
第三方面，本发明实施例还提供了一种防反插电路的控制装置的控制方法，其中，所述方法包括：所述电源模块输出正向电源或负向电源至第一检测模块或第二检测模块，所述电源模块输出正向电源和负向电源至所述继电器模块；所述第一检测模块或第二检测模块在检测到正向电源时导通并输出导通信号；所述控制模块根据所述第一检测模块或第二检测模块的导通信号，控制所述继电器模块中的正向电源流向正极输出端，负向电源流向负极输出端。
与现有技术相比，本发明实施例具有以下优点：
根据本发明实施方式提供的装置，通过在电源模块输出正向电源和负向电源至所述继电器模块时，控制模块根据所述第一检测模块或第二检测模块的导通信号，控制流经所述继电器模块的正向电源流向所述正极输出端，负向电源流向所述负极输出端；使得正极输出端始终输出正电流，负极输出端始终输出负电流，实现了后级电路的正极端始终为电源正极，负极端始终为电源负极，实现电流流向调整，保护后级电路负载的安全；本发明实施方式提供的防反插电路的控制装置有效消除了直流供电网用户端在用电时误接直流供电正负电源导致用电设备烧坏的隐患，保护了用户生命财产安全。
附图说明
图1为本发明提供的一种防反插电路的控制装置的结构框图；
图2为本发明提供的一种防反插电路的控制装置的电路原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在实施方式和申请专利范围中，除非文中对于冠词有特别限定，否则“一”与“所述”可泛指单一个或复数个。
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。
实施例一：
请同时参阅图1和图2，所述防反插电路的控制装置包括：正极输出端100、负极输出端200、电源模块300、第一检测模块400、第二检测模块500、继电器模块600以及控制模块700；所述电源模块300输出正向电源至所述第一检测模块400时输出负向电源至第二检测模块500，所述电源模块输出正向电源至所述第二检测模块500时输出负向电源至第一检测模块400；所述电源模块300输出正向电源和负向电源至所述继电器模块600；所述第一检测模块400或第二检测模块500在检测到正向电源时导通并输出导通信号；所述控制模块700根据所述第一检测模块400或第二检测模块500的导通信号，控制所述继电器模块600中的正向电源流向正极输出端100，负向电源流向负极输出端200；所述电源模块300分别连接所述第一检测模块400、第二检测模块500、继电器模块600，控制模块700与所述第一检测模块400和第二检测模块500相连接。
具体的，所述电源模块设置有第一电源接口310和第二电源接口320；继电器模块包括：第一继电器610、第二继电器620、第三继电器630和第四继电器640；所述第一继电器610常开触点的一端连接所述第二继电器620常开触点的一端、所述第一电源接口310和所述第一检测模块400，所述第三继电器630常开触点的一端连接所述第四继电器640常开触点的一端、所述第二电源接口320和所述第二检测模块500所述第一继电器610常开触点的另一端和第三继电器630常开触点的另一端与所述正极输出端100相连接，所述第二继电器常开触点620的另一端和第四继电器640常开触点的另一端与所述负极输出端200相连接，其中，所述第一继电器610、第二继电器620、第三继电器630和第四继电器640均为常开继电器。
在本实施例中，当所述电源模块300由第一电源接口310输出正向电源到第一继电器610常开触点的一端和第二继电器620常开触点一端的中间时(第三继电器630常开触点的一端和第四继电器640常开触点的一端的中间输入的则是由第二电源接口320输出的负向电源)，与电源模块300相连接的控制模块700由第一检测模块400中输入的为正向电源，控制正向电源由第一继电器610流向正极输出端100，相应的，第四继电器640中的负向电源则被控制流向负极输出端200；同理，当第三继电器630常开触点的一端和第四继电器640常开触点的一端由第二电源接口320输出正向电源时，控制模块700由第二检测模块500中输入的正向电源，控制正向电源流向与第三继电器630连接的正极输出端100，相应的，第二继电器620中的负向电源则被控制流向负极输出端200；从而确保了正极输出端始终为电源正极，负极输出端始终为电源负极。
作为更进一步地方案，所述控制模块700包括：控制芯片710和驱动芯片720；所述控制芯片710的第1脚与所述第一检测模块400相连接，第2脚与所述和第二检测模块500相连接，用于接收所述第一检测模块400或第二检测模块500的导通信号并产生控制信号发送给驱动芯片720；所述驱动芯片720分别与所述第一继电器610、第二继电器620、第三继电器630和第四继电器640相连接，用于根据所述控制芯片710输出的控制信号输出驱动电流控制所述第一继电器610、第二继电器620、第三继电器630和第四继电器640的闭合与断开。
优选的，所述驱动芯片720型号可以为ULN2003，其为一个反向器电路，即当输入端为高电平时ULN2003输出端为低电平，当输入端为低电平时ULN2003输出端为高电平，使得与之连接的继电器得电吸合，应理解的是，对于驱动芯片型号上述仅为举例，具体型号不做限定。
作为进一步地方案，所述第一检测模块400包括：第一光耦OPT1、第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1；所述第一电阻R1的一端与所述第一电源接口310相连接，另一端与所述第一光耦OPT1的第1脚连接，所述第一光耦OPT1的第2脚GND接地，第3脚连接电源VCC，第4脚连接所述第二电阻R2的一端、第一电容C1的一端和控制芯片710的第1脚；所述第二电阻R2的另一端连接第一电容C1的另一端和地，所述第二检测模块500包括：第二光耦OPT2、第三电阻R3、第四电阻R4和第二电容C2；所述第三电阻R3的一端与所述第二电源接口320相连接，另一端与所述第二光耦OPT2的第1脚连接，所述第二光耦OPT2的第2脚GND接地，第3脚连接电源VCC，第4脚连接所述第四电阻R4的一端、第二电容C2的一端和控制芯片710的第6脚；所述第四电阻R4的另一端连接第二电容的另一端和地。
其中，第一电阻R1和第三电阻R3为降压电阻、第二电阻R2和第四电阻R4为限流电阻，第一电容C1和第二电容C2为控制芯片的滤波电容，对于各个电阻及电容的阻值或容值在电路实际使用时可根据需求来选择。
当电源模块300输出正向电源至第一检测模块400或第二检测模块500时，使第一检测模块400中的第一光耦OPT1或第二检测模块500中的第二光耦OPT2导通，其中，当正向电源流入时光耦中的发光端二极管导通，受光端三极管接收到光信号后导通，与各个光耦相连接的控制芯片700接收到光耦的导通信号，由此判断此时电源模块300中第一电源接310口或第二电源接口320输出的电源为正向电源；其中，第一光耦OPT1或第二光耦OPT2中的发光端二极管的阳极各自与电源模块连接，阴极GND均接地；第一光耦OPT1中的受光端三极管集电极外接电源VCC，发射极与所述控制芯片第1脚连接，第二光耦OPT2中的受光端三极管集电极外接电源VCC，发射极与所述控制芯片第6脚连接；由于电源模块属于强电部分，而控制模块属于弱电部分，光耦可有效起到隔离强电的作用，又同时起到传输信号的作用，防止控制模块因电流过大而损坏；应理解，光耦可选择普通光电耦合器即可。
在本实施例中，请继续参阅图2，控制芯片710包括8个引脚，第一检测模块400连接控制芯片的第1脚，第二检测模块500连接控制芯片的第6脚；控制芯片的第2脚到第5脚与驱动芯片720输入端的第4脚到第7脚依次对应连接，驱动芯片720输出端的第10脚到第13脚依次与第一继电器610、第三继电器630、第四继电器640和第二继电器620中的线圈的一端相连接(各个继电器中的线圈的另一端与电源VCC连接)；控制芯片中的第7脚外接电源VCC，第8脚接地VSS。
当电源模块300输出正向电源至第一检测模块400，第一检测模块400由正向电源导通，控制芯片710检测到第1脚为高电平，随后控制第2脚和第4脚输出低电平，经由驱动放大芯片620放大驱动电流后再分别由驱动芯片720输出端的第10脚和第12脚输出至第一继电器610和第四继电器640，第一继电器和第四继电器中的线圈得电吸附常开触点闭合，使得第一继电器610通路，因此电源模块300输出的正向电源流向正极输出端100(第二继电器620此时为断路状态)，此时的第四继电器640线圈也同时得电，使得第四继电器通路(第三继电器630此时为断路状态)，因此电源模块300输出的负向电源流向负极输出端200；同理，当电源模块300输出正向电源至第二检测模块500，第二检测模块500由正向电源导通，控制芯片710检测到第6脚为高电平，随后控制第3脚和第5脚输出低电平，经由驱动能力放大芯片620放大驱动电流后再由驱动芯片720输出端的第11脚和第13脚分别输出至第三继电器630和第二继电器620，第三继电器和第二继电器中的线圈得电吸附常开触点闭合，使得第三继电器630通路，因此电源模块300输出的正向电源流向正极输出端100(第四继电器640此时为断路状态)，此时的第二继电器620线圈也同时得电，使得第二继电器通路(第一继电器610此时为断路状态)，因此电源模块300输出的负向电源流向负极输出端200。
需要说明的是，在控制芯片710控制第2脚和第4脚输出低电平以使第一继电器610和第四继电器640闭合的同时，控制芯片710的第3脚和第5脚同时发出高电平，以确保相对应的第三继电器630和第二继电器620断开；同理，在控制芯片710控制第3脚和第5脚输出低电平以使第三继电器630和第二继电器620闭合的同时，控制芯片710的第2脚和第4脚同时发出高电平，以确保相对应的第一继电器610和第四继电器640断开；当然可以想到的是，控制芯片710可同时控制四个继电器都为断开状态以切断后级负载供电电源，实现控制后级电路电源的目的，对于控制芯片的型号本发明不做具体限定，例如普通单片机即可，关于控制继电器通断的程序当然可以通过PLC(可编程逻辑控制器)编程做到，此为现有技术，在此不做赘述。
本实施例中的防反插电路的控制装置的工作原理：
当第一电源接口输出为正向电电流(此时第二电源接口输出为负向电源)时，电流经第一电阻流降压后流入第一检测模块，第一检测模块中第一光耦的发光端二极管导通，受光端三极管接收到光信号后导通，控制芯片检测到第1脚为高电平后在第2脚和第4脚输出低电平，经过驱动芯片放大驱动电流后控制第一继电器和第四继电器导通，同时第3脚和第5脚输出高电平，第二继电器和第三继电器断开，则正极输出端为电源正极，负极输出端为电源负极；当第二电源接口输出为正向电源(此时第一电源接口输出为负向电源)时，电流经第二电阻降压后流经第二检测模块，第二检测模块中的第一光耦的发光端二极管导通，受光端三极管接收到光信号后导通，控制芯片检测到第6脚为高电平后在第3脚和第5脚输出低电平，经过驱动芯片放大驱动电流后控制第二继电器和第三继电器导通，同时第2脚和第4脚输出高电平，第一继电器和第四继电器断开，则正极输出端为电源正极，负极输出端为电源负极；通过上述方案，使得正极输出端和负极输出端，始终分别输出正电流和负电流，从而实现了电流的流向调整，后级电路中的负载不会因输入的电流反向而烧坏器件。
实施例二：
本发明在上述防反插电路的控制装置的基础上，还公开了一种家用电器，其中，包括上述的防反插电路的控制装置。
其中，所述家用电器可以是空调，所述防反插电路的控制装置可应用于变频空调器，尤其是家用变频空调等领域。
实施例三：
本发明在上述防反插电路的控制装置的基础上，还公开了一种防反插电路的控制方法，其中，包括：
所述电源模块输出正向电源至所述第一检测模块时输出负向电源至第二检测模块，所述电源模块输出正向电源至所述第二检测模块时输出负向电源至第一检测模块；所述电源模块输出正向电源和负向电源至所述继电器模块；所述第一检测模块或第二检测模块在检测到正向电源时导通并输出导通信号，所述控制模块根据所述第一检测模块或第二检测模块的导通信号，控制所述继电器模块中的正向电源流向正极输出端，负向电源流向负极输出端。
在本实施例中，当所述电源模块由第一电源接口输出正向电源到第一继电器常开触点的一端和第二继电器常开触点一端的中间时(第三继电器常开触点的一端和第四继电器常开触点的一端的中间输入的则是由第二电源接口输出的负向电源)，与电源模块相连接的控制模块由第一检测模块中输入的为正向电源，控制正向电源由第一继电器流向正极输出端，相应的，第四继电器中的负向电源则被控制流向负极输出端；同理，当第三继电器常开触点的一端和第四继电器常开触点的一端由第二电源接口输出正向电源时，控制模块由第二检测模块中输入的正向电源，控制正向电源流向与第三继电器连接的正极输出端，相应的，第二继电器中的负向电源则被控制流向负极输出端；从而确保了正极输出端始终为电源正极，负极输出端始终为电源负极。
综上所述，本发明提供了一种防反插电路的控制装置、控制方法及家用电器，通过在电源模块输出正向电源和负向电源至所述继电器模块时，控制模块根据所述第一检测模块或第二检测模块的导通信号，控制流经所述继电器模块的正向电源流向所述正极输出端，负向电源流向所述负极输出端；使得正极输出端始终输出正电流，负极输出端始终输出负电流，实现了后级电路的正极端始终为电源正极，负极端始终为电源负极，实现电流流向调整，保护后级电路负载的安全；本发明实施方式提供的防反插电路的控制装置有效消除了直流供电网用户端在用电时误接直流供电正负电源导致用电设备烧坏的隐患，保护了用户生命财产安全。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由权利要求指出。

Claims (8)

1.一种防反插电路的控制装置，其特征在于，包括：正极输出端、负极输出端、电源模块、第一检测模块、第二检测模块、继电器模块以及控制模块；所述电源模块输出正向电源至所述第一检测模块时输出负向电源至第二检测模块，所述电源模块输出正向电源至所述第二检测模块时输出负向电源至第一检测模块；所述电源模块输出正向电源和负向电源至所述继电器模块；所述第一检测模块或第二检测模块在检测到正向电源时导通并输出导通信号，所述控制模块根据所述第一检测模块或第二检测模块的导通信号，控制所述继电器模块中的正向电源流向正极输出端，负向电源流向负极输出端。
2.根据权利要求1所述的防反插电路的控制装置，其特征在于，所述电源模块设置有第一电源接口和第二电源接口；所述继电器模块包括：第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器；所述第一继电器常开触点的一端连接所述第二继电器常开触点的一端、所述第一电源接口和所述第一检测模块，所述第三继电器常开触点的一端连接所述第四继电器常开触点的一端、所述第二电源接口和所述第二检测模块；所述第一继电器常开触点的另一端和第三继电器常开触点的另一端与所述正极输出端相连接，所述第二继电器的另一端和第四继电器的另一端与所述负极输出端相连接。
3.根据权利要求2所述的防反插电路的控制装置，其特征在于，所述控制模块包括：控制芯片和驱动芯片；所述控制芯片的第1脚与所述第一检测模块相连接，第2脚与所述第二检测模块相连接，用于接收所述第一检测模块或第二检测模块的导通信号并产生控制信号发送给驱动芯片；所述驱动芯片分别与所述第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器相连接，根据所述控制芯片输出的控制信号输出驱动电流控制所述第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器的闭合与断开。
4.根据权利要求3所述的防反插电路的控制装置，其特征在于，所述第一检测模块包括：第一光耦、第一电阻、第二电阻和第一电容；所述第一电阻的一端与所述第一电源接口相连接，另一端与所述第一光耦的第1脚连接，所述第一光耦的第2脚GND接地，第3脚连接电源VCC，第4脚连接所述第二电阻的一端、第一电容的一端和控制芯片的第1脚；所述第二电阻的另一端连接第一电容的另一端和地。
5.根据权利要求4所述的防反插电路的控制装置，其特征在于，所述第二检测模块包括：第二光耦、第三电阻、第四电阻和第二电容；所述第三电阻的一端与所述第二电源接口相连接，另一端与所述第二光耦的第1脚连接，所述第二光耦的第2脚GND接地，第3脚连接电源VCC，第4脚连接所述第四电阻的一端、第二电容的一端和控制芯片的第6脚；所述第四电阻的另一端连接第二电容的另一端和地。
6.根据权利要求5所述的防反插电路的控制装置，其特征在于，所述驱动芯片型号为ULN2003。
7.一种家用电器，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的防反插电路的控制装置。
8.一种如权利要求1-6任一项所述的防反插电路的控制装置的控制方法，其特征在于，所述方法包括：所述电源模块输出正向电源至所述第一检测模块时输出负向电源至第二检测模块，所述电源模块输出正向电源至所述第二检测模块时输出负向电源至第一检测模块；所述电源模块输出正向电源和负向电源至所述继电器模块；所述第一检测模块或第二检测模块在检测到正向电源时导通并输出导通信号，所述控制模块根据所述第一检测模块或第二检测模块的导通信号，控制所述继电器模块中的正向电源流向正极输出端，负向电源流向负极输出端。
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