CN204333900U - 低功耗待机保护电路及空调器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电子产品技术领域，尤其涉及一种低功耗待机保护电路及空调器。该低功耗待机保护电路包括MCU控制器、开关切换单元、短路保护单元和稳压单元，在电器进入待机状态时，通过MCU控制器输出相应的电流控制信号控制开关切换单元为断开状态，切断电源供电，使得电源在待机状态时所输出的待机电压不能输入至电机驱动接口，从而避免了该待机电压在电机驱动板上产生功率消耗，从而降低了待机功耗，实现了节能的目的。并且，当电器处于非低功耗待机状态时，若发生稳压单元负载短路等产生大电流的情形，该短路保护单元能够实时监测大电流，及时切断电源供电，保护电源及电器自身免遭损坏。

Description

低功耗待机保护电路及空调器

技术领域

本实用新型属于电子产品技术领域，尤其涉及一种低功耗待机保护电路及采用该电路的空调器。

背景技术

低碳生活是当今社会的发展趋势，节能减排是社会各界共同的话题。在日常生活中使用的家用电器，很多时候都是没有拔下电源插头的，即在很长的一段时间内，这些电器均处于待机状态。降低家用电器在待机状态下的功耗，不仅符合当今社会的发展趋势，而且还将会得到可观的经济效益，甚至关系到一个家电企业的发展命运；因此如何降低家用电器待机状态时的待机功耗是现今各家电厂商一直关注和研究的一项课题。

因家用电器中空调长时间在各种恶劣环境条件下运行，极有可能因外部应力或电路元器件发生失效、降额等，致使该电源支路的电流增大，导致电源长期在超负载、大电流的环境下工作。最终造成空调控制板其它电源支路的元器件损坏，进而导致空调系统的损坏，甚至危及人身和其他财产安全。

实用新型内容

本实用新型的目的首先即在于提供一种家用电器的低功耗待机保护电路，以解决现有技术中电器的待机功耗大并且容易发生短路事故的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型首先提供的低功耗待机保护电路，连接在电源与电机驱动接口之间，除了包括MCU控制器，还包括：

根据所述MCU控制器的I/O输出口输出的电流信号、在待机时切断所述电源供电的开关切换单元；

连接在所述开关切换单元的输出端、在短路或者产生大电流时切断所述电源供电的短路保护单元；以及

连接在所述短路保护单元与所述电机驱动接口之间、用于输出稳定的工作电压的稳压单元。

进一步地，所述开关切换单元包括：

直接与所述MCU控制器的I/O输出口相连、实现不同电压之间的隔离与控制的隔离单元；以及

与所述隔离单元的输出端相连、在待机时关断所述电源供电的开关单元。

具体地，所述隔离单元包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、开关管Q1和光耦IC1；所述电阻R1的第一端接所述MCU控制器的I/O输出口，所述电阻R1的第二端同时接所述电阻R3的第一端和所述开关管Q1的控制端，所述开关管Q1的高电位端接所述光耦IC1中发光二极管的阴极，工作电压输入端通过所述电阻R2接所述光耦IC1中发光二极管的阳极，所述光耦IC1中三极管的集电极接所述开关单元的输入端，所述电阻R3的第二端、所述开关管Q1的低电位端和所述光耦IC1中三极管的发射极都接地。

具体地，所述开关单元包括电阻R4、电阻R5、电阻R6和开关管Q2；所述电阻R4和所述电阻R5并联，并联后的一端为所述开关单元的输入端，另一端同时接所述开关管Q2的控制端和所述电阻R6的第一端，所述电阻R6的第二端同时接所述电源和所述开关管Q2的高电位端，所述开关管Q2的低电位端为所述开关切换单元的输出端。

进一步地，所述开关管Q1为NPN型三极管，所述NPN型三极管的基极、集电极和发射极分别对应所述开关管Q1的控制端、高电位端和低电位端；所述开关管Q2为PNP型三极管，所述PNP型三极管的基极、集电极和发射极分别对应所述开关管Q2的控制端、低电位端和高电位端。

具体地，所述短路保护单元包括热敏电阻器PTC；所述热敏电阻器PTC串接在所述开关切换单元的输出端与所述稳压单元的输入端之间。

或者，所述短路保护单元包括电阻R7、电阻R8、芯片IC40和电容C1；所述电阻R7的第一端、所述电阻R8的第一端和所述芯片IC40的第一输入端同时接所述开关切换单元的输出端，所述电阻R7的第二端和所述芯片IC40的第二输入端同时接所述稳压单元的输入端，所述芯片IC40的输出端和所述电阻R8的第二端同时接所述开关管Q2的控制端，所述电容C1并接在所述芯片IC40的第二输入端与输出端之间。

具体地，所述稳压单元包括电容C2、电容C3、电解电容E1和三端线性稳压器IC2；所述三端线性稳压器IC2的输入端为所述稳压单元的输入端，所述三端线性稳压器IC2的输出端接所述电机驱动接口，所述三端线性稳压器IC2的接地端接地，所述电容C2接在所述三端线性稳压器IC2的输入端与地之间，所述电容C3和所述电解电容E1分别并接在所述三端线性稳压器IC2的输出端与地之间。

另一方面，本实用新型实施例还提供一种空调器，该空调器就包括了如上所述的任一形式的低功耗待机保护电路。

根据本实用新型实施例提供的低功耗待机保护电路，在电器进入待机状态时，通过MCU控制器输出相应的电流控制信号控制开关切换单元为断开状态，切断电源供电，使得电源在待机状态时所输出的待机电压不能输入至电机驱动接口，从而避免了该待机电压在电机驱动板上产生功率消耗，从而降低了待机功耗，实现了节能的目的。并且，当电器处于非低功耗待机状态时，若发生稳压单元负载短路等产生大电流的情形，该短路保护单元能够实时监测大电流，及时切断电源供电，保护电源及电器自身免遭损坏。本实用新型提供的低功耗待机保护电路，既能降低待机功耗，又能有效防止短路损坏，因此非常适用于空调器的控制板上。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的低功耗待机保护电路的结构框图；

图2是本实用新型一实施例提供的低功耗待机保护电路的结构示意图；

图3是本实用新型另一实施例提供的低功耗待机保护电路的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1是本实用新型实施例提供的低功耗待机保护电路的结构框图；为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，如图所示：

低功耗待机保护电路，连接在电源与电机驱动接口之间，包括依次相接的MCU控制器10、开关切换单元20、短路保护单元30和稳压单元40。所述开关切换单元20与MCU控制器的I/O输出口相接，根据其输出的电流信号、在电器待机时切断电源的供电；短路保护单元30连接在开关切换单元20的输出端，在发送短路或者其他情况产生大电流时能够切断电源供电；稳压单元40连接在短路保护单元30与电机驱动接口之间，用于输出稳定的工作电压进行电机驱动。

在具体实现时，开关切换单元20可以包括隔离单元21和开关单元22；该隔离单元21直接与MCU控制器10的I/O输出口相连，能够实现不同电压之间的隔离与控制，开关单元22与隔离单元21的输出端相连，在待机时直接关断电源供电。

图2示出了本实用新型一实施例提供的低功耗待机保护电路的结构示意图。参见图2：

隔离单元21包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、开关管Q1和光耦IC1；电阻R1的第一端接MCU控制器10的I/O输出口，电阻R1的第二端同时接电阻R3的第一端和开关管Q1的控制端，开关管Q1的高电位端接光耦IC1中发光二极管的阴极，5V的工作电压输入端通过电阻R2接光耦IC1中发光二极管的阳极，光耦IC1中三极管的集电极接开关单元22的输入端，电阻R3的第二端、开关管Q1的低电位端和光耦IC1中三极管的发射极都接地。

开关单元22包括电阻R4、电阻R5、电阻R6和开关管Q2；电阻R4和电阻R5并联，并联后的一端作为开关单元22的输入端，另一端同时接开关管Q2的控制端和电阻R6的第一端，电阻R6的第二端同时接电源和开关管Q2的高电位端，开关管Q2的低电位端是开关单元22的输出端、也是开关切换单元20的输出端。

如图2所示，作为一优选实施例，开关管Q1为NPN型三极管，并且NPN型三极管的基极、集电极和发射极分别对应所述开关管Q1的控制端、高电位端和低电位端；开关管Q2为PNP型三极管，并且PNP型三极管的基极、集电极和发射极分别对应所述开关管Q2的控制端、低电位端和高电位端。

进一步地，短路保护单元30包括热敏电阻器PTC；热敏电阻器PTC串接在开关切换单元20的输出端与稳压单元40的输入端之间。

进一步地，稳压单元40包括电容C2、电容C3、电解电容E1和三端线性稳压器IC2；三端线性稳压器IC2的输入端Vin为稳压单元40的输入端，三端线性稳压器IC2的输出端Vout接电机驱动接口，三端线性稳压器IC2的接地端GND接地，电容C2接在三端线性稳压器IC2的输入端Vin与地之间，电容C3和电解电容E1分别并接在三端线性稳压器IC2的输出端Vout与地之间。

在图2所示的低功耗待机保护电路中，为了使MCU控制器10的I/O口输出的微弱电流能控制不同电压，其I/O口输出端采用电阻R1和电阻R3组成的分压方式把电流转换电压，使I/O口输出的微弱电流转化为可饱和导通三极管Q1的电压，以便通过控制三极管Q1的基极来控制光耦IC1，从而起到不同电压之间的隔离和控制。

光耦IC1中三极管的集电极连接着开关单元22。开关单元22中的三极管Q2的基极通过电阻R4和电阻R5与光耦IC1的集电极相连，其发射极与电源相连，其集电极与短路保护单元30相连。当需进入低功耗待机状态时，该三级管Q2就能把本该输入到稳压单元40的电源切断，减少耗电负载，从而降低待机功耗。作为优选，在实施过程中，电阻R4、电阻R5为并联结构，并且它们的阻值相同、且并联后的阻值和单个的阻值均能有效使三极管Q2饱和导通。即使因为来料时电阻性能不一致，在长期工作后其中一个电阻失效了，另一个电阻仍能保证三极管Q2处于饱和导通状态，具有后备驱动功能。

在具体工作过程中，在需进入低功耗待机模式时，MCU控制器10在其I/O口输出低电平，电阻R3和电阻R1无电流，致使三极管Q1被关断，光耦IC1的发光二极管不工作，光耦IC1中三极管的集电极也不导通。此时三极管Q2的基极及发射极间无饱和电压，三极管Q2的集电极和发射极级不导通，切断电源供电，关断了给稳压单元40提供的输入电压，从而实现低功耗待机功能。

当需退出低功耗待机模式时，MCU控制器10在其I/O口输出高电平，电阻R3和电阻R1进行分压，在三极管Q1的基极及发射极间产生一个饱和电压，三极管Q1的集电极和发射极导通，光耦IC1中的发光二极管工作，光耦IC1中三极管的集电极与发射极导通，三极管Q2的集电极和发射极导通，从而接通电源供电，稳压单元40把输入端的电压经过降压稳压后，为电机驱动接口输出15V电压。其中，电容C2为稳压单元20输入端的滤波电容，以吸收高频干扰。IC2为三端线性稳压器，作为一实施例，可选用L7815CV。电容C2和电解电容E2都为稳压单元40输出端的滤波电容，以吸收稳压单元40输出电源中的高低频干扰。

短路保护单元30为一热敏电阻器PTC，当处于非低功耗待机状态时，若稳压单元40等任一处发生短路，将产生大电流；该大电流将会从该热敏电阻器PTC流过，导致热敏电阻器PTC本体温度升高，阻值变大，最终切断稳压单元40的输入电源，保护后续电机驱动和电器系统本身不遭受损坏。同时该热敏电阻器PTC还可吸收开关切换单元20进行电源通断时刻所产生的冲击电流，为稳压单元40提供稳定电流。

图3是本实用新型另一实施例提供的低功耗待机保护电路的结构示意图。同样的，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。

参见图3，本实施例提供的低功耗待机保护电路中，MCU控制器10、开关切换单元20和稳压单元40的结构组成和连接关系与图2所示的实施例相同，在此就不再赘述。只有短路保护单元30，本实施例提供的短路保护单元30包括电阻R7、电阻R8、芯片IC40和电容C1。具体地，电阻R7的第一端、电阻R8的第一端和芯片IC40的第一输入端引脚1同时接开关切换单元20的输出端，电阻R7的第二端和芯片IC40的第二输入端引脚2同时接稳压单元40的输入端，芯片IC40的输出端引脚3和电阻R8的第二端接开关管Q2的控制端，电容C1并接在芯片IC40的第二输入端引脚2与输出端引脚3之间。

在具体工作过程中，电阻R7为电流采集电阻，电阻R8为限流电阻芯片，电容C3为滤波电容。而芯片IC40以选用KIA7042芯片为例，当稳压单元40短路或产生大电流时，将会在电阻R7两端产生较大的电压压降。此时芯片IC40可以采集到该电压，当该电压值达到4.2V时，芯片IC40的输出端引脚3将产生一个高电平。由于芯片IC40的输出端引脚3与三极管Q2的基极相连，当芯片IC40的输出端引脚3产生一个高电平电压时，就会在三极管Q2的基极产生高电平电压，把三极管Q2关断，切断电源供电，关断了给稳压单元40提供的输入电压，保护电源和电器系统本身不受损坏。

最后，本实用新型还提供一种空调器，该空调器包括低功耗待机保护电路，因为该低功耗待机保护电路的电路结构及电路工作原理与上面实施例所述的低功耗待机保护电路的电路结构及电路工作原理相同，此处也不再赘述。

综上，根据本实用新型实施例提供的低功耗待机保护电路，在电器进入待机状态时，通过MCU控制器输出相应的电流控制信号控制开关切换单元为断开状态，切断电源供电，使得电源在待机状态时所输出的待机电压不能输入至电机驱动接口，从而避免了该待机电压在电机驱动板上产生功率消耗，从而降低了待机功耗，实现了节能的目的。并且，当电器处于非低功耗待机状态时，若发生稳压单元负载短路等产生大电流的情形，该短路保护单元能够实时监测大电流，及时切断电源供电，保护电源及电器自身免遭损坏。本实用新型提供的低功耗待机保护电路，既能降低待机功耗，又能有效防止短路损坏，因此非常适用于空调器的控制板上。

值得注意的是，上述实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本实用新型的保护范围。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了较详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种低功耗待机保护电路，连接在电源与电机驱动接口之间，包括MCU控制器，其特征在于，所述电路还包括：

根据所述MCU控制器的I/O输出口输出的电流信号、在待机时切断所述电源供电的开关切换单元；

连接在所述开关切换单元的输出端、在短路或者产生大电流时切断所述电源供电的短路保护单元；以及

连接在所述短路保护单元与所述电机驱动接口之间、用于输出稳定的工作电压的稳压单元。

2.如权利要求1所述的低功耗待机保护电路，其特征在于，所述开关切换单元包括：

直接与所述MCU控制器的I/O输出口相连、实现不同电压之间的隔离与控制的隔离单元；以及

与所述隔离单元的输出端相连、在待机时关断所述电源供电的开关单元。

3.如权利要求2所述的低功耗待机保护电路，其特征在于，所述隔离单元包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、开关管Q1和光耦IC1；

所述电阻R1的第一端接所述MCU控制器的I/O输出口，所述电阻R1的第二端同时接所述电阻R3的第一端和所述开关管Q1的控制端，所述开关管Q1的高电位端接所述光耦IC1中发光二极管的阴极，工作电压输入端通过所述电阻R2接所述光耦IC1中发光二极管的阳极，所述光耦IC1中三极管的集电极接所述开关单元的输入端，所述电阻R3的第二端、所述开关管Q1的低电位端和所述光耦IC1中三极管的发射极都接地。

4.如权利要求3所述的低功耗待机保护电路，其特征在于，所述开关单元包括电阻R4、电阻R5、电阻R6和开关管Q2；

所述电阻R4和所述电阻R5并联，并联后的一端为所述开关单元的输入端，另一端同时接所述开关管Q2的控制端和所述电阻R6的第一端，所述电阻R6的第二端同时接所述电源和所述开关管Q2的高电位端，所述开关管Q2的低电位端为所述开关切换单元的输出端。

5.如权利要求4所述的低功耗待机保护电路，其特征在于，所述开关管Q1为NPN型三极管，所述NPN型三极管的基极、集电极和发射极分别对应所述开关管Q1的控制端、高电位端和低电位端；

所述开关管Q2为PNP型三极管，所述PNP型三极管的基极、集电极和发射极分别对应所述开关管Q2的控制端、低电位端和高电位端。

6.如权利要求4所述的低功耗待机保护电路，其特征在于，所述短路保护单元包括热敏电阻器PTC；

所述热敏电阻器PTC串接在所述开关切换单元的输出端与所述稳压单元的输入端之间。

7.如权利要求4所述的低功耗待机保护电路，其特征在于，所述短路保护单元包括电阻R7、电阻R8、芯片IC40和电容C1；

所述电阻R7的第一端、所述电阻R8的第一端和所述芯片IC40的第一输入端同时接所述开关切换单元的输出端，所述电阻R7的第二端和所述芯片IC40的第二输入端同时接所述稳压单元的输入端，所述芯片IC40的输出端和所述电阻R8的第二端同时接所述开关管Q2的控制端，所述电容C1并接在所述芯片IC40的第二输入端与输出端之间。

8.如权利要求7所述的低功耗待机保护电路，其特征在于，所述稳压单元包括电容C2、电容C3、电解电容E1和三端线性稳压器IC2；

所述三端线性稳压器IC2的输入端为所述稳压单元的输入端，所述三端线性稳压器IC2的输出端接所述电机驱动接口，所述三端线性稳压器IC2的接地端接地，所述电容C2接在所述三端线性稳压器IC2的输入端与地之间，所述电容C3和所述电解电容E1分别并接在所述三端线性稳压器IC2的输出端与地之间。

9.一种空调器，其特征在于，所述空调器包括如权利要求1-8任一项所述的低功耗待机保护电路。