CN1138334C - 电源电路 - Google Patents

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Abstract

一种能够降低电气装置待机状态电源消耗的电源电路，用于向电气装置供给电压以驱动和控制电气装置，包括：控制电气装置运行的控制器，输出固定电压(V1)和可变电压(V2)的直流(DC)-直流转换器，以及将DC-DC转换器的固定电压(V1)转换成预定电压并供给控制器(16)的调压器。DC-DC转换器对空调器的运行状态进行判断。当判定电气装置处于待机状态时，DC-DC转换器降低输入给调压器的固定电压(V1)，使其低于工作状态时的输出电压。可以用在空调器的电源电路中，减少功率消耗。

Description

电源电路
技术领域
本申请基于日本专利申请No.10-191430，其公开内容在此转引，以资参考。
本发明涉及一种电源电路，更具体地说，涉及一种通过两个DC-DC(直流-直流)转换器向控制电气装置的控制电路供给电压的电源电路。
背景技术
众所周知，根据电气装置的类型，其电路系统要求有多个电源。例如，对房间等一类空间进行空气调节的空调器要有控制电源，以便向包括控制器在内控制空调器的控制电路系统供电；要有执行装置电源，以向继电器和步进电机等致动或执行装置供电；还要有驱动风扇马达的驱动电源。这些电源供给不同的直流(DC)电压，以适应不同电气部件和机构的要求。例如，控制电源要提供5V的直流电压，执行装置电源要提供12V的直流电压，而驱动电源要供给0-40V的可变直流电压。
图3表示已有技术用于空调器控制系统电路和风扇马达的电源电路。在这种已有电源电路技术中，交流电源插座9的交流电压被整流电路11进行整流，整流电路11整流后的直流电压通过DC-DC转换器15转换成固定的输出电压V’1和可变的输出电压V’2。DC-DC转换器15的固定输出电压V’1(12V)不仅用作执行装置的电源，而且经调压器17调整为稳定的预定电压(5V)后输出作为控制电源。另一方面，DC-DC转换器15的可变输出电压V’2被逆变器19转换成三相交流电压，然后供给风扇马达21。可变输出电压V’2的值由来自控制器16的控制信号进行控制。
调压器17产生的功率损失Wloss由下式表示：
Wloss＝I(Vin-Vout)    ………(1)其中：I为控制电路系统的消耗电流，即控制电路系统所需要的电流；Vin为调压器17的输入电压(即DC-DC转换器15的固定输出电压V’1)；Vout为调压器17的输出电压。
由于控制电路系统的消耗电流I和调压器17的输出电压Vout为常数，由方程式(1)可见，调压器17的功率损失Wloss随DC-DC转换器15的固定输出电压值V’1的减小而减少。
当空调器处于待机状态时，风扇马达不转，不需要可变输出电压V’2，但需要有固定输出电路V’1使控制系统电路处于工作状态。但按已有电源电路技术，在待机状态下，相当于工作状态的高电压(12V)同样输出给调压器17，使后者可提供控制系统电路所需要的电压，同时调压器17还需要一个低电压(例如，6V)，以产生驱动控制系统电路所需的电压(5V)。因此在已有技术的电路中，由方程式(1)可见，调压器17会产生功率损耗，从而增加了电源电路的功率消耗。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，提供一种在电气装置待机状态可减少功率消耗的电源电路，例如适用于空调器的电源电路。
按本发明的第一方面，所提供的电源电路包括：一个第一电压转换器、一个第二电压转换器，以及一个装置控制器。第一电压转换器将来自直流电源的直流电压至少转换成一个固定电压并将其输出。第一电压转换器包括一个控制固定电压转换器输出的固定电压控制器。第二电压转换将来自第一电压转换器的固定电压转换成一预定电压。装置控制器接收来自第二电压转换器的预定电压，并且控制电气装置。第一电压转换器的固定电压控制器判断电气装置是否处于待机状态。当判定电气装备处于待机状态时，固定电压控制器使固定电压降低至低于电气装置工作状态输出电压的水平。
在这种电源电路中，在电气装置处于待机状态时，控制器可向第一电压转换器输出一个表明处于待机状态的待机信号，第一电压转换器的固定电压控制器可以接收来自该装置控制器的待机信号，并根据所接收的待机信号判断电气装置是否处于待机状态。在这种情况下，装置控制器在电气装置处于待机状态时可激活待机状态信号；而固定电压控制器在待机状态信号激活时可判断出电气装置处于待机状态。另一方面，装置控制器也可在电气装置处于工作状态时向第一电压转换器输出待机状态信号，并且在电气装置处于待机状态时不输出待机状态信号而使待机状态信号不确定。这样，固定电压控制器接收待机状态信号并在待机状态信号不确定时判断电气装置处于待机状态。当电气装置由待机状态转换为工作状态时，装置控制器自状态变换起经预定时间之后对工作状态开始实施预定控制。
按本发明的第二方面，所提供的电源电路包括：一控制器、一个第一电压转换器、一个第二电压转换器和一个逆变器。控制器对电气装置实施控制。第一电压转换器将直流电源的直流电压转换成至少一个固定电压和一个可变电压，并将其输出。第一电压转换器包括一个控制固定电压输出的固定电压控制器和一个根据控制器控制信号控制可变电压数值的可变电压控制器。第二电压转换器将来自第一电压转换器的固定电压转换成一预定电压值，并将其输出供给控制器。逆变器由控制器控制，用于将来自第一电压转换器的可变电压变换为交流电压。
第一电压转换器的固定电压控制器接收控制器用于控制可变电压值的控制信号。当固定电压控制器没有接收到来自控制器的用于控制可变电压数值的控制信号时，固定电压控制器判定电气装置处于待机状态，并将固定电压降低至低于工作状态时的输出电压的一电压，以将减小了的固定电压输出给第二电压转换器。
在电源电路中，在待机状态当工作装态固定电压需输出到的第二电压转换器时，控制器可输出控制信号和阻止逆变器的工作。控制信号可以是脉宽调制信号，控制器可使待机状态输出的控制信号的占空比小于工作状态时的占空比。当电气装置由待机状态转变为工作状态时，控制器自状态改变起经预定时间之后对工作状态开始实施预定控制。
按本发明的第一方面，在电气装置处于待机状态时，由第一电压转换器输入到第二电压转换器的电压被抑制在驱动控制器所需电压范围内一个较低的值，从而不仅减少了第二电压转换器的功率消耗，而且减少了电气装置的功率消耗。同时，控制器输出一个表明待机状态的信号，根据控制器的这一信号可判断是否为待机状态并实施前面所述的待机状态操作，从而实现所要求的待机状态控制和常年减少能源消耗。此外，控制器在工作状态时激活待机状态信号而在待机状态时使信号不确定，从而可实现待机状态下的停机，进一步减少了功率消耗。
按本发明的第二方面，待机状态的检测是依据用于控制第一电压转换器的可变电压的控制信号的存在和不存在。这样，利用已有的信号便可检测待机状态，而不需要控制器另备检测待机状态的专门端口。按本发明的第二电源单元，当在待机状态需要有用于工作状态的输出电压时，控制器在抑制逆变器工作的同时输出一个控制信号，从而即使在待机状态也可获得工作状态所需的输出电压。在这种情况下，通过尽量减少控制信号的占空比，可使第一电压转换器的损耗得到抑制。
此外，按本发明的电源电路，当待机状态转换为工作状态时，控制器自状态改变起经过特定的时间之后对正常工作开始实施特定的控制。由于各种控制都是在第一电压转换器的输出稳定之后才开始实施的，所以可以实现电气设备和装置的稳定运转。
附图说明
参阅附图及以下描述和权利要求，将会更清楚地了解本发明的其它目标和特点，附图包括：
图1为按本发明第一至第四最佳实施例的用于空调器的电源电路的原理图；
图2为按本发明第五最佳实施例的用于空调器的电源电路的原理图；及
图3是已有技术的用于空调器的电源电路的原理图。
具体实施方式
以下将参照附图描述本发明最佳实施例中的电源电路。这些实施例中的每个电源电路都是用于空调器的电源电路，并包括：一个DC-DC转换器，用于产生至少一个直流电压以驱动空调器各驱动机构；以及一个调压器，用于从DC-DC转换器的输出电压中产生一电压以驱动空调器控制系统。在空调器处于待机状态时，电源电路可将DC-DC转换器输入到调压器的电压值降低到低于空调器正常工作所需电压。结果，待机状态下调压器的功率损失可以压低，从而使空调器的功率消耗降低。以下将详细描述其运行情况。第一实施例
图1示出了本发明第一实施例的空调器电源电路。如图1所示，该电源电路包括：一个用于对来自交流电源9的交流电压进行整流的整流电路11，一个接收整流电压并将其转换成固定直流电压V1和可变直流电路V2的DC-DC转换器15，一个将来自DC-DC转换器15的固定电路V1转换为特定直流电压以输出一稳定电压的调压器17，以及一个将DC-DC转换器15的可变电压V2转换为三相交流电压以驱动空调器室内热交换单元风扇马达21的逆变器19。控制器16控制空调器电源电路和其它电路的各种操作。例如，可通过采用一微处理器来实施控制16的功能。
DC-DC转换器15包括：一个变压器31，一个控制变压器31初级侧输入电压的初级侧开关器件33，一个驱动初级侧开关器件33的初级侧控制器35，一个用于产生DC-DC转换器15可变电压V2的次级侧开关器件37，一个控制次级侧开关器件37开关操作的可变输出控制器39，以及一个固定输出控制器41，用于控制初级侧开关器件33开关操作从而控制固定电压V1。
下将描述电源电路的工作过程。电源电路通过整流电路11对交流电源9输入的电压进行整流，将整流后的直流电压转换成一个12V的恒定电压(以后称之为“固定输出电压”)V1和可在0-40V范围内变化的电压(以后称之为“可变输出电压”)V2，并将V1和V2进行输出。来自DC-DC转换器15的可变输出电压V2由逆变器19变换成三相交流电压，被提供给风扇马达21以驱动风扇马达21。同时，来自DC-DC转换器15的固定输出电压V1由调压器17转换成特定的低电压(例如5V)，并被提供到包括控制器16在内的控制系统电路作为执行装置电源。此外，来自DC-DC转换器15的固定输出电压V1还被直接馈送至空调器的各种驱动机构(执行机构等)，以作为驱动它们的执行机构电源。
DC-DC转换器15的可变输出电压V2的值由可变输出控制器39根据控制器16的控制信号驱动开关器件37来进行控制。控制信号为特定占空比的脉宽调制信号，可变输出电压V2的数值即根据这一占空比进行控制。
在对输出电压进行检测的同时，对应于固定输出电压V1，固定输出控制器41通过初级侧控制器35控制开关器件33的开关操作，从而获得一个固定的电压。
在本实施例中，在从空调器接通电源到摇控装置发出空调器开始工作的指令之间的时段，固定输出控制器41判定空调器处于“待机状态”。在待机时段，固定输出控制器41向初级侧控制器35输出一个将固定输出电压V1降低至特定低值的控制信号。在固定输出控制器41中，通过检测DC-DC转换器15的可变输出电压V2等方法，可判断空调器是否已开始工作。在本例中，特定的低压应尽量取在这样一个范围内的最小值(如6V)，该范围需要保证调压器17的输出电压(本例中为5V)能使控制器16正常工作。初级侧控制器35接收这一控制信号，并对开关器件33的开关操作进行控制。
如上所述，在空调器接通电源到开始工作的这段时间，本实施例的电源电路可判断空调器处于待机状态，并控制待机状态的固定输出电压V1为低于工作状态的固定输出电压值(12V)的一电压值(6V)(以后将这种控制称为“待机状态电源控制”)。结果减少了调压器17在待机状态时的功率损失和空调器运行的电源消耗。第二实施例
以下描述另一实施例中待机状态空调器电源电路的运作情况。本实施例中电源电路的结构和运作与第一实施例中的情况基本相同。
在第一实施例中，待机状态仅指接通电源至开始工作的时段，待机状态电源控制是针对这一时段而安排实施的。在本实施例中，控制器16输出一个表明空调器是否处于待机状态的待机状态信号，待机状态电源控制根据这一待机状态信号进行。更具体地说，控制器16在待机状态时使待机状态信号“激活”，而在工作状态时使待机状态信号“失效”。由控制器16接收待机状态信号后，固定输出控制器41根据待机状态信号是否有效而判断空调器是否处于待机状态，从而进行待机状态电源控制。
按照这种设置，不仅在电源接通时而且在任何时间，例如在空调器暂时中断工作时，都能判断其运行状态(待机状态或工作状态)。因此，待机状态电源控制可根据需要实现，从而降低全年的电源损耗。第三实施例
以下描述第三实施例中待机状态空调器电源电路的运作。本实施例中电源电路的结构和运作同第二实施例中的情况基本相同。在第二实施例中，不管空调器处于待机状态或工作状态，控制器16都要输出一个待机状态信号，即控制器16在待机状态时也要工作。因此，即使在待机状态下，控制器16也要消耗电源。
在本实施例的电源电路中，控制器16被设计为在待机状态时不输出待机状态信号。在这种安排下，控制器16可处于不工作状态，从而可减少其功率消耗。这样，进一步降低了待机状态下的电源消耗。
更具体地说，控制器16仅在工作状态时才输出待机状态信号(待机状态信号保持为“有效”)，而在待机状态时不输出待机状态信号。这意味着待机状态信号在待机状态时为不确定的。这样，在待机状态信号为不确定时判定空调器处于待机状态，固定输出控制器41将固定输出电压V1控制在低于工作状态的一电压值(6V)。第四实施例
以下描述第四实施例中待机状态空调器电源电路的运作。
在本实施例中，当空调器运行状态由待机转变为工作时，如上例所述电源电路中的控制器16经过一个预定的时间间隔之后开始对正常工作状态进行预定控制(控制执行机构等)。所述预定时间间隔可设定为大于自状态转变开始到DC-DC转换器的固定输出电压V1稳定为止所需的时段。原因在于：固定输出控制器41从中止待机状态控制到将固定输出电压V1由6V提高到12V并使其稳定在12V为止，需要经过特定的时间。因此，要等固定输出电压V1稳定之后对执行机构等的控制才有效，以保证驱动机制的稳定运行。第五实施例
在空调器工作状态下，需要输出一可变电压以驱动风扇马达21。为此目的，在工作状态控制器16输出一个控制可变电压的控制信号。而空调器处于待机状态时，风扇马达21不工作，因此不需要提供控制信号。因而在本实施例中，根据工作控制信号的有无来判断空调器是否处于待机状态，从而减少待机状态下的电源消耗。
图2示出本实施例的空调器电源电路。本实施例中的电源电路同第一实施例中的电路类似，不同之处在于固定输出控制器41控制可变输出电压V2的控制信号是从控制器16输入。
更具体地说，本实施例中的固定输出控制器41根据控制工作信号的有无来判断是否处于待机状态，当固定输出控制器41接收不到控制工作信号时，固定输出控制器41判断空调器处于待机状态，并将固定输出电路V1控制为低于工作状态的电压值(6V)。同样，通过参照固定输出控制器41的控制工作信号来判断是否处于待机状态，控制器16用于输出待机状态信号的端口可以省掉。第六实施例
在第五实施例中，在风扇马达21不工作的某些情况下，空调器的一些驱动机构也需处于工作状态(例如，用于改变气流方向的气窗叶片在重新设置时变换方向角度)，因此需要向电源系统电路提供电源(12V)。但在第五实施例的电源电路中，固定输出控制器41将固定输出电压V1控制为一电压(6V)，使得电源系统电路得不到充分的电源供给，因为在风扇马达21停止工作时没有控制工作信号输出。
因此，本实施例中的控制器16具有以下功能，从而可使固定输出电压V1即使在风扇停止工作时也可达到12V：
1)输出控制工作信号，
2)同时中止逆变器19的工作，从而在风扇马达21停止工作期间需要向电源系统电路提供所需的电源时，禁止对风扇马达21的驱动。
在本实施例中，最好将控制工作信号的占空比设定为最小值，只要使固定输出控制器41能够识别即可。这是因为DC-DC转换器15的功率损失随控制信号占空比的增加而增大。
此外，在第五和第六实施例中，当状态由待机状态转变为工作状态时，控制器16也应如第四实施例所述那样，经过一预定的时间间隔直到固定输出电压V1稳定后对执行机构等开始实施预定控制。
以上描述了用于空调器的电源电路的各种最佳实施例。但这并不排除本发明在其它电气装置中的可能应用，只要电气装置包括有控制部分和两个DC-DC电压转换装置，并且电压是通过两个电压转换装置而提供给控制部分的。
虽然参阅附图并结合其最佳实施例对本发明进行了详细描述，但对具有本项技术专门知识和技能的人来说，显然还可对此做出各种修正和改进。这些修正和改进应被理解为包括在所附权利要求规定的本发明的范围之内，除非它们与此毫不相关。

Claims (11)

1.一种电源电路，其特征在于包括：
一个用于将直流电源的直流电压转换成至少一种固定电压并将其输出的第一电压转换器，所述电压转换器包括一个用于控制所述固定电压输出的固定电压控制器；以及
一个将来自所述第一电压转换器的固定电压转换成预定电压的第二电压转换器，
一个装置控制器，它用于接收来自所述第二电压转换器的所述预定电压，并且控制电气装置；
其中所述固定电压控制器判断电气装置是否处于待机状态，当确定电气装置处于待机状态后，所述固定电压控制器将固定电压降低至低于工作状态时输出电压的一电压，并将降低的固定电压供给所述第二电压转换器。
2.根据权利要求1所述的电源电路，其特征在于：当电气装置由待机状态转变为工作状态时，在状态变化起经过预定的时间间隔后，所述装置控制器开始工作状态的预定控制。
3.根据权利要求1所述的电源电路，其特征在于：所述电气装置包括空调器。
4.根据权利要求1所述的电源电路，其特征在于：所述控制器在电气装置处于待机状态时向所述第一电压转换器输出一个表明待机状态的待机信号；所述第一电压转换器的固定电压控制器接收来自所述装置控制器的待机信号，并根据所接收的待机信号判断电气装置是否处于待机状态。
5.根据权利要求4所述的电源电路，其特征在于：所述装置控制器在电气装置处于待机状态时使所述待机信号激活为有效；而所述固定电压控制器在所述待机信号有效时判定电气装置处于待机状态。
6.根据权利要求4所述的电源电路，其特征在于：所述装置控制器在电气装置处于工作状态时向所述第一电压转换器输出所述待机状态信号，当电气装置处于待机状态时不输出待机状态信号以使所述待机状态信号不确定，所述第一电压转换器的固定电压控制器接收所述待机信号，并在所述待机状态信号不确定时判定电气装置处于待机状态。
7.一种电源电路，其特征在于包括：
一个用于控制电气装置的控制器；
一个用于将直流电源的直流电压转换成至少一种固定电压和一个可变电压并将它们输出的第一电压转换器，所述第一电压转换器包括一个控制固定电压输出的固定电压控制器和一个根据来自所述控制器的控制信号用于控制可变电压值的可变电压控制器；
一个将所述第一电压转换器的固定电压转换成预定电压并将其供给所述控制器的第二电压转换器；
一个由所述控制器控制并将所述第一电压转换器的可变电压转变为交流电压的逆变器，
其中所述第一电压转换器的固定电压控制器接收来自所述控制器的用于控制可变电压值的控制信号，当所述固定电压控制器没有接收到来自所述控制器的用于控制可变电压值的控制信号时，所述固定电压控制器判断电气装置是处于待机状态，并将所述固定电压降低至低于工作状态时输出电压的一电压，并将降低的固定电压输出至所述第二电压转换器。
8.根据权利要求7所述的电源电路，其特征在于：在待机状态当需要将用于工作状态的固定电压提供给所述第二电压转换器时，控制器输出控制信号并制止所述逆变器的工作。
9.根据权利要求7所述的电源电路，其特征在于：所述控制信号为脉宽调制信号，且所述控制器使待机状态输出的控制信号的占空比小于工作状态时的占空比。
10.根据权利要求7所述的电源电路，其特征在于：当电气装置由待机状态转变为工作状态时，在状态变化起经过预定的时间间隔后，所述控制器开始工作状态的预定控制。
11.根据权利要求7所述的电源电路，其特征在于：所述电气装置包括空调器。
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