CN114726049A - 充电控制电路、供电电路及用电设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种充电控制电路、供电电路及用电设备。其中，该供电电路包括功率因数升压电路、开关管和继电器，上述开关管连接继电器，继电器接入功率因数升压电路，该充电控制电路包括：分压采样模块，其第一端连接功率因数升压电路中的直流母线的正极端子，其第二端连接地线，其第三端连接开关管的控制端；用于对直流母线的正极端子处的电压进行分压，然后输出控制电压；开关管根据该控制电压控制自身的通断状态；继电器根据开关管的通断状态改变其自身的吸合状态，从而控制功率因数升压电路继续充电或停止充电。通过本发明，能够实现通过硬件控制功率因数升压电路停止充电，避免占用芯片的引脚，减轻用电设备芯片的负担。

Description

充电控制电路、供电电路及用电设备

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，具体而言，涉及一种充电控制电路、供电电路及用电设备。

背景技术

IC芯片的集成控制作为数字控制的手段之一，已经越来越泛用在各种驱动电路中，利用IC芯片对电路实施控制是电路设计中简单有效的方式，但随着科技的发展和社会生产的需求，电路的控制也趋于复杂，每增加一项控制功能，对芯片端口数量的需求便会增加，由于芯片的引脚数量始终是有限的，无法增加更多的引脚来实现电路更多样化和复杂化的功能。

以用电设备(例如空调)的供电电路中的充电控制为例，现有的方案中，通过芯片来控制供电电路中的开关管的通断，进而控制继电器通电吸合或者断电释放，从而控制功率因数升压电路是否继续或者停止充电，因此，需要占用芯片的一个引脚，增加芯片的控制负担。

针对现有技术中采用芯片来控制供电电路中的继电器的通断电时，增加芯片的控制负担的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例中提供一种充电控制电路、供电电路及用电设备，以解决现有技术中采用芯片来控制供电电路中的继电器的通断电时，增加芯片的控制负担的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种充电控制电路，应用于用电设备的供电电路，其中，所述供电电路包括功率因数升压电路、开关管和继电器，所述开关管连接所述继电器，所述继电器接入所述功率因数升压电路，所述充电控制电路包括：

分压采样模块，其第一端连接所述功率因数升压电路中的直流母线的正极端子，其第二端连接地线，其第三端连接所述开关管的控制端；所述分压采样模块用于对所述直流母线的正极端子处的电压进行分压，然后输出控制电压；

所述开关管，根据所述控制电压控制自身的通断状态；

所述继电器，根据所述开关管的通断状态改变其自身的吸合状态，从而控制所述功率因数升压电路继续充电或停止充电。

进一步地，所述分压采样模块包括：

串联设置的第一分压单元和第二分压单元，所述第一分压单元的第一端连接所述功率因数升压电路中的直流母线的正极端子，所述第二分压单元连接地线，所述第一分压单元和所述第二分压单元之间的线路连接所述开关管的控制端。

进一步地，所述第一分压单元包括至少两个串联设置的定值电阻。

进一步地，所述第二分压单元包括至少一个定值电阻，所述第二分压单元的总阻值小于所述第一分压单元的总阻值，且所述第一分压单元的总阻值与所述第二分压单元的总阻值满足以下关系：

进一步地，所述分压采样模块还包括：

滤波电阻，其第一端连接至所述第一分压单元和所述第二分压单元之间，其第二端连接所述开关管的控制端；

滤波电容，其第一端连接所述滤波电阻的第一端，其第二端连接所述第二分压单元和地线之间；

所述滤波电阻与所述滤波电容共同作用，对所述第一分压单元和所述第二分压单元之间的电压进行滤波。

进一步地，所述滤波电阻的阻值小于所述第一分压单元的总阻值，且所述第一分压单元的总阻值与所述滤波电阻的阻值满足以下关系：

进一步地，所述分压采样模块具体用于：

在所述直流母线的正极端子的电压小于预设阈值时，输出第一控制电压，控制所述开关管关断，进而控制所述继电器断电释放，从而控制所述功率因数升压电路继续充电；

在所述直流母线的正极端子的电压大于或等于所述预设阈值时，输出第二控制电压，控制所述开关管导通，进而控制所述继电器通电吸合，从而控制所述功率因数升压电路停止充电。

本发明还提供一种供电电路，包括功率因数升压电路、开关管和继电器，还包括上述充电控制电路。

本发明还提供一种用电设备，包括上述供电电路。

进一步地，所述用电设备为空调。

应用本发明的技术方案，通过分压采样模块采集功率因数升压电路中的直流母线的正极端子处的电压，将直流母线的正极端子处的电压分压后输出至供电电路中的开关管的控制端，在功率因数升压电路充电完成后，控制供电电路中的开关管关断，进而控制继电器断电，最终控制功率因数升压电路停止充电，实现了通过硬件控制功率因数升压电路停止充电，避免占用芯片的引脚，减轻用电设备芯片的负担。

附图说明

图1为现有充电控制方案的控制原理图；

图2为根据本发明实施例的充电控制电路与功率因数升压的连接关系图；

图3为根据本发明实施例的充电控制电路的分压采样模块的结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二等来描述定值电阻，但这些定值电阻不应限于这些术语。这些术语仅用来将不通类型的定值电阻区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，定值电阻也可以被称为定值电阻，类似地，定值电阻也可以被称为定值电阻。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者装置中还存在另外的相同要素。

下面结合附图详细说明本发明的可选实施例。

实施例1

本实施例提供一种充电控制电路，应用于用电设备的供电电路，所述供电电路包括功率因数升压电路(PFC升压电路)、开关管和继电器，图1为现有充电控制方案的控制原理图，如图1所示，开关管Q连接继电器K，继电器K接入功率因数升压电路的第一端子AC-L1和第二端子AC-N1，现有技术中，通过芯片控制开关管Q的通断，进而控制继电器K通电吸合或者断电释放，最终控制功率因数升压电路继续充电或者停止充电，在具体实施时，功率因数充电电容饱和后，芯片检测到的母线电压达到一定值以上，基于该电压生成控制电压信号，通过控制信号端子SIGNAL发送到与继电器相连接的开关管的控制端，经过电阻R01和R02分压后，输出至开关管Q的控制端(基极)，使得开关管Q导通，进而使继电器K内部的线圈导通，供电源提供的+12V电压经继电器内部的线圈的第一端1和第二端2然后到GND_DRIVE形成闭合回路，继电器K的衔铁吸合，触点3和触点4导通，使得火线电流途径PTC电阻R03的软启动支路短路，功率因数升压电路充电完成，上述电路中的C01用于控制电阻R01两端的电压。

在上述方案中，通过芯片来控制供电电路中的开关管的通断，进而控制继电器通电吸合或者断电释放，从而控制功率因数升压电路是否继续或者停止充电，因此，需要占用芯片的一个引脚，增加芯片的控制负担。

为了解决上述问题，本实施例提供一种充电控制电路，图2为根据本发明实施例的充电控制电路与功率因数升压的连接关系图，如图2所示，该充电控制电路包括：

分压采样模块10，其第一端连接功率因数升压电路中的直流母线的正极端子P，其第二端连接地线，其第三端连接所述开关管Q的控制端；分压采样模块10用于对直流母线的正极端子P处的电压分压，然后输出控制电压，以控制开关管Q的通断，进而控制继电器K改变其自身的吸合状态，从而控制功率因数升压电路继续充电或停止充电。

具体实施时，如果功率因数升压电路未完成充电，直流母线的正极端子的电压小于预设阈值，分压采样模块10输出小于开关管Q的导通电压的第一控制电压，使开关管Q保持关断，进而控制继电器K断电释放，从而控制火线电流途径PTC电阻R03的软启动支路导通，从而控制功率因数升压电路继续充电；如果功率因数升压电路充电完成，直流母线的正极端子的电压大于或等于预设阈值，分压采样模块10输出大于开关管Q的导通电压的第二控制电压，控制开关管Q导通，进而控制继电器K吸合，从而控制火线电流途径PTC电阻R03的软启动支路短路，功率因数升压电路停止充电。

本实施例的充电控制电路，通过分压采样模块10采集功率因数升压电路中的直流母线的正极端子P处的电压，将直流母线的正极端子P处的电压分压后输出至供电电路中的开关管的控制端，在功率因数升压电路充电完成后，控制供电电路中的开关管关断，进而控制继电器K断电，最终控制功率因数升压电路停止充电，实现了通过硬件控制功率因数升压电路停止充电，避免占用芯片的引脚，减轻用电设备芯片的负担。通过硬件控制，还能避免继电器吸合控制的时延，提高控制效率。

实施例2

本实施例提供另一种充电控制电路，图3为根据本发明实施例的充电控制电路的分压采样模块的结构图，如图3所示，由于直流母线的正极端子P处的电压较大，而开关管Q所能承受的电压较小，因此，需要将直流母线的正极端子P处的电压分压，获得较小的电压，上述分压采样模块10包括：串联设置的第一分压单元101和第二分压单元102，第一分压单元102的第一端连接功率因数升压电路中的直流母线的正极端子P，第二分压单元102连接地线，第一分压单元101和第二分压单元102之间的线路连接图1中的开关管Q的控制端，用于将分压获得的控制电压信号传输至开关管Q，以控制开关管Q的通断。

如果采用单个分压单元成第一分压单元101，那么单个电阻之间的电压会很大，容易导致电阻烧坏，因此，第一分压单元101包括至少两个串联设置的定值电阻，在本实施例中，定值电阻的个数为3个，分别为第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3。

经过第一分压单元101的分压，电压已经大大减小，第二分压单元102可至少包括一个定值电阻RS1，如果包括多个定值电阻，各定值电阻之间可以串联、并联或者混联，第二分压单元102的总阻值小于第一分压单元的总阻值，且第一分压单元101的总阻值与第二分压单元102的总阻值满足以下关系：

具体地，为了保证分压后的电压在开关管的工作电压范围，上述第一阈值为50，上述第二阈值可以设置为60。

为防止分压单元101输出的电压的波形中掺杂有杂波，上述分压采样模块10还包括：滤波电阻R0，其第一端连接至第一分压单元101和所述第二分压单元102之间，其第二端连接开关管Q的控制端；滤波电容C0，其第一端连接滤波电阻R0的第一端，其第二端连接第二分压单元102和地线之间；滤波电阻R0与滤波电容C0构成RC滤波电路，对第一分压单元101和第二分压单元102之间的电压进行滤波，然后输出至上述开关管Q的控制端。

为避免滤波电阻R0两端产生过大电压降，影响分压采样模块10输出的电压，上述滤波电阻R0的阻值小于第一分压单元101的总阻值，且第一分压单元101的总阻值与滤波电阻R0的阻值满足以下关系：

为保证滤波电阻R0的阻值远远小于第一分压单元101的总阻值，上述的第三阈值可以设置为1000，或者2000，或者5000等等。

为了准确控制开关管的通断，进而控制功率因数升压电路的充电，上述分压采样模块10具体用于：在直流母线的正极端子的电压小于预设阈值时，输出第一控制电压，控制开关管Q关断，进而控制继电器K断电释放，从而控制功率因数升压电路继续充电；在直流母线的正极端子的电压大于或等于预设阈值时，输出第二控制电压，控制开关管Q导通，进而控制继电器K通电吸合，从而控制功率因数升压电路停止充电。其中，上述预设阈值为升压电路充电完成时，直流母线的正极端子P处应该达到的电压。

在具体实施时，上述第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3采用阻值大的定值电阻，对直流母线的正极端子P处的电压进行分压，定值电阻RS1采用较小的阻值，在第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3之和的1/60～1/50之间，将母线电压先按比例缩小为RS1两端的压差，再经过滤波电阻R0和滤波电容C0的滤波后，初步满足开关管Q工作的电压范围，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3采用kΩ级别的定值电阻，滤波电阻R0采用Ω级别的电阻，避免用于滤波的R0两端产生较大压差。

本实施例的开关管的控制电压直接从母线电压引入，考虑到高电压作用于电阻容易产生热耗散，并且对电路本身的保护有所欠缺，所以根据分压原理和电阻采样的方式，根据实际电路的情况进行对应电阻阻值的选型，使得当定值电阻RS1满足开关管Q的工作范围。

参照上文中提及的图1，保持图1的电路中的元器件不变，将分压采样模块10输出的控制电压，代替原来通过芯片输出的控制电压，通过R01和R02进行分压后，输出至开关管Q，当R01两端的电压达到开关管Q的导通压降时，就可以通过硬件控制的方式实现控制开关管Q导通，进而控制继电器吸合，进而控制功率函数升压电路停止充电的效果。

本实施例中，需要根据实际应用的开关管的参数和母线电压值设计第一分压单元中定值电阻的数量以及阻值。

实施例3

本实施例提供一种供电电路，包括功率因数升压电路、开关管和继电器，还包括上述实施例中的充电控制电路。

如上文中提及的图2中所示，本实施例的功率因数升压电路包括：火线端子AL_L，零线端子AL_N1，其中，火线端子AL_L连接上文提及的图1中的第一端子AC-L1，零线端子AL_N1连接第二端子AC-N1，输入电流经过火线端子AL_L1、零线端子AL_N1送入整流桥G101进行整流，跨接在整流桥G101两端的第四电阻R4起到防浪涌作用，第一电容C1起到滤波作用，电感L1与单相二极管D1作为功率因数升压电路实现升压功能的核心元件，同时电感L1担负储能的任务，RC吸收回路的第二电容C2、第三电容C3、第五电阻R5～第十二电阻R12用于吸收电感L1因其电流不能突变特性而产生的能量，以电阻放热的形式将能量消耗，防止电流过大而损坏起到开关作用的功率开关管Z1，ZD1用于进行钳位保护，以防功率开关管Z1被除了用于驱动其导通的端口信号IGBT_C之外的其他信号控制，而误导通，同时第十三电阻R13对流经功率开关管Z1栅极的电流进行驱动信号的放电，弱化电流强度，保护功率开关管Z1。第四电容C4是储能电容，升压后，用电设备的负载用电从该电容两端取电；在采样电阻RS2两端分别采集流经功率因数升压电路回路的电流，分别经过第十四电阻R14和第十五电阻R15输入至运算器U9-A的两个输入端，第十四电阻R14与运算器U9-A的其中一个输入端之间的连接点，其一端通过单向二极管D2接地，一端通过第十六电阻R16连接3.3V电压源，运算器U9-A的输出端通过第十七电阻R17连接其自身的一个输入端，运算器U9-A对两路电流信号进行同相求和运算后，输出信号PFC_C1和信号PFC_C，信号PFC_C1的电压值与功率因数升压电路的电流保护设定值比较，当超过该电流保护设定值时，功率因数升压电路的输入会被断开，进行过流保护，信号PFC_C被输入芯片进行相应的计算，芯片通过前级电路的第十八电阻R18、第五电容C5进行RC滤波以得到直流信号。

实施例4

本实施例提供一种用电设备，其中包括上述实施例中的供电电路，用于通过硬件控制功率因数升压电路停止充电，避免占用芯片的引脚，减轻用电设备芯片的负担。在本发明的一个可选实施例中，所述用电设备为空调。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种充电控制电路，应用于用电设备的供电电路，其中，所述供电电路包括功率因数升压电路、开关管和继电器，所述开关管连接所述继电器，所述继电器接入所述功率因数升压电路，其特征在于，所述充电控制电路包括：

分压采样模块，其第一端连接所述功率因数升压电路中的直流母线的正极端子，其第二端连接地线，其第三端连接所述开关管的控制端；用于对所述直流母线的正极端子处的电压进行分压，然后输出控制电压；

所述开关管，根据所述控制电压控制自身的通断状态；

所述继电器，根据所述开关管的通断状态改变其自身的吸合状态，从而控制所述功率因数升压电路继续充电或停止充电。

2.根据权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，所述分压采样模块包括：

串联设置的第一分压单元和第二分压单元，所述第一分压单元的第一端连接所述功率因数升压电路中的直流母线的正极端子，所述第二分压单元连接地线，所述第一分压单元和所述第二分压单元之间的线路连接所述开关管的控制端。

3.根据权利要求2所述的充电控制电路，其特征在于，所述第一分压单元包括至少两个串联设置的定值电阻。

4.根据权利要求2所述的充电控制电路，其特征在于，

所述第二分压单元包括至少一个定值电阻，所述第二分压单元的总阻值小于所述第一分压单元的总阻值，且所述第一分压单元的总阻值与所述第二分压单元的总阻值满足以下关系：

5.根据权利要求2所述的充电控制电路，其特征在于，所述分压采样模块还包括：

滤波电阻，其第一端连接至所述第一分压单元和所述第二分压单元之间，其第二端连接所述开关管的控制端；

滤波电容，其第一端连接所述滤波电阻的第一端，其第二端连接所述第二分压单元和地线之间；

所述滤波电阻与所述滤波电容共同作用，对所述第一分压单元和所述第二分压单元之间的电压进行滤波。

6.根据权利要求5所述的充电控制电路，其特征在于，

所述滤波电阻的阻值小于所述第一分压单元的总阻值，且所述第一分压单元的总阻值与所述滤波电阻的阻值满足以下关系：

7.根据权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，所述分压采样模块具体用于：

在所述直流母线的正极端子的电压小于预设阈值时，输出第一控制电压，控制所述开关管关断，进而控制所述继电器断电释放，从而控制所述功率因数升压电路继续充电；

在所述直流母线的正极端子的电压大于或等于所述预设阈值时，输出第二控制电压，控制所述开关管导通，进而控制所述继电器通电吸合，从而控制所述功率因数升压电路停止充电。

8.一种供电电路，包括功率因数升压电路、开关管和继电器，其特征在于，还包括权利要求1至7中任一项所述的充电控制电路。

9.一种用电设备，其特征在于，包括权利要求8所述的供电电路。

10.根据权利要求9所述的用电设备，其特征在于，所述用电设备为空调。

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