CN210119675U - 家用电器的低功耗控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了家用电器的低功耗控制系统，属于家电技术领域，解决了家用电器低功耗设计方案成本高、稳定性差等问题，本实用新型的低功耗控制系统包括主控模块；以及，连接所述主控模块的负载单元；以及，为所述主控模块和所述负载单元供电的电源模块，所述电源模块具有工作模式和低功耗模式；其中，所述电源模块被设置为响应家用电器的开机工作状态而切换至所述工作模式，以及响应所述家用电器的关机状态和待机状态而切换至所述低功耗模式。通过优化电源模块，使其具备工作模式和低功耗模式，使用一个电源模块即可实现家用电器的低功耗关机和低功耗待机，从而简化了控制系统结构，降低控制系统成本。

Description

家用电器的低功耗控制系统

【技术领域】

本实用新型涉及家电技术领域，尤其涉及家用电器的低功耗控制系统。

【背景技术】

现有技术中为实现家用电器的低功耗待机，一般都采用双电源给电器供电的方案，在家用电器待机状态下，主电源不工作，而辅助电源处于工作状态，只保留计时、LCD显示、WiFi通信等功能，从而实现低功耗待机。这种方案需要在控制系统中配置两个独立的电源，不仅增加成本，容易引发信号干扰等问题，故有待改进。

【实用新型内容】

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足而提供一种家用电器的低功耗控制系统，以低成本实现家用电器的低功耗关机和低功耗待机。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

家用电器的低功耗控制系统，包括

主控模块；以及，

连接所述主控模块的负载单元；以及，

为所述主控模块和所述负载单元供电的电源模块，所述电源模块具有工作模式和低功耗模式；

其中，所述电源模块被设置为响应家用电器的开机工作状态而切换至所述工作模式，以及响应所述家用电器的关机状态和待机状态而切换至所述低功耗模式。

在上述的低功耗控制系统中，所述电源模块包括电源芯片和反馈模块，所述电源芯片通过所述反馈模块连接所述主控模块，所述主控模块根据家用电器的不同状态控制所述反馈模块产生相应的反馈信号，所述电源芯片响应所述反馈信号进行模式切换。

在上述的低功耗控制系统中，所述主控模块包括主控芯片和与所述主控芯片连接的系统开关，所述主控芯片根据所述系统开关产生的开/关机信号控制家用电器的开/关机。

在上述的低功耗控制系统中，所述主控芯片具有工作模式和低功耗模式，所述主控芯片响应所述系统开关的开/关机信号进行模式切换。

在上述的低功耗控制系统中，所述电源模块与所述负载单元之间连接有受控于所述主控模块的负载开关，用于控制对所述负载单元的供电。

在上述的低功耗控制系统中，所述负载单元包括大功率负载和小功率负载，所述负载开关包括连接在所述电源模块与所述大功率负载之间的第一负载开关和连接在所述电源模块与所述小功率负载之间第二负载开关。

在上述的低功耗控制系统中，所述低功耗控制系统还包括用于采集所述大功率负载电压或者电流的信号采集模块，所述主控模块根据所述信号采集模块的反馈信号控制所述第一负载开关的开关频率。

在上述的低功耗控制系统中，所述大功率负载与所述第一负载开关之间设有储能器件，所述储能器件被设置为在所述第一负载开关断开时向所述电源模块放电。

在上述的低功耗控制系统中，所述第一负载开关为单个MOS管或者至少两个MOS管构成的桥式开关。

在上述的低功耗控制系统中，所述第二负载开关为常闭开关，以使所述小功率负载在家用电器关机状态下维持运行；或者，所述第二负载开关为常开开关，以使所述小功率负载在家用电器关机状态下停止运行。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提出的家用电器的低功耗控制系统，包括主控模块；以及，连接所述主控模块的负载单元；以及，为所述主控模块和所述负载单元供电的电源模块，所述电源模块具有工作模式和低功耗模式；其中，所述电源模块被设置为响应家用电器的开机工作状态而切换至所述工作模式，以及响应所述家用电器的关机状态和待机状态而切换至所述低功耗模式。相比现有技术，本实用新型技术方案中提出的电源模块具有工作模式和低功耗模式，其工作模式用来满足家用电器开机工作状态下的供电需求，低功耗模式用来满足家用电器关机状态和待机状态下的供电需求，一方面，使用一个电源模块即可实现家用电器的低功耗关机和低功耗待机，简化了控制系统结构，降低控制系统成本；另一方面，由于电源模块被设置为响应家用电器的开机工作状态而切换至所述工作模式，以及响应家用电器的关机状态和待机状态而切换至所述低功耗模式，即电源模块依靠外部信号触发即可实现自身模式切换，避免了双电源供电模式需要多块控制板支持导致的信号干扰问题，使得家用电器的运行更加稳定可靠。

进一步的，所述电源模块包括电源芯片和反馈模块，所述电源芯片通过所述反馈模块连接所述主控模块，所述主控模块根据家用电器的不同状态控制所述反馈模块产生相应的反馈信号，所述电源芯片响应所述反馈信号进行模式切换。反馈模块的反馈信号用于触发电源模块中的电源芯片，实现电源芯片自身模式切换，能较好地保护电源芯片，并防止其它信号对电源芯片的干扰。

进一步的，所述主控芯片具有工作模式和低功耗模式，所述主控芯片响应所述系统开关的开/关机信号进行模式切换。主控芯片亦具备工作模式和低功耗模式，家用电器关机状态和待机状态下，电源芯片和主控芯片都处于低功耗模式，系统关机功耗和待机功耗更小。

进一步的，所述负载单元包括大功率负载和小功率负载，所述负载开关包括连接在所述电源模块与所述大功率负载之间的第一负载开关和连接在所述电源模块与所述小功率负载之间第二负载开关。大功率负载和小功率负载分开控制，家用电器的控制系统可根据实际使用情况有选择地控制大功率负载和小功率负载的供电，在满足低功耗的情况下，依然保留便利性的功能。

进一步的，所述低功耗控制系统还包括用于采集所述大功率负载电压或者电流的信号采集模块，所述主控模块根据所述信号采集模块的反馈信号控制所述第一负载开关的开关频率。通过调节第一负载开关的开关频率，可以改变大功率负载的输入电压，当检测到大功率负载电压低于设定范围时，主控模块控制第一负载开关提高开关频率，当检测到大功率负载电压高于设定范围时，主控模块控制第一负载开关降低开关频率，使大功率负载的输入电压稳定保持在设定范围内，避免因外界交流电波动而影响大功率负载电压，使大功率负载稳定可靠运行。

进一步的，所述大功率负载与所述第一负载开关之间设有储能器件，所述储能器件被设置为在所述第一负载开关断开时向所述电源模块放电。当主控模块控制第一负载开关断开，储能器件储存的电量逆向为电源模块放电，防止电能以漏电方式损失，提高电能利用率，降低待机关机时的漏电安全隐患。

本实用新型的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。

【附图说明】

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

图1为本实用新型实施例一中低功耗控制系统的结构框图；

图2为本实用新型实施例一中低功耗控制系统的模式切换流程图；

图3为本实用新型实施例二中低功耗控制系统的电路示意图；

图4为本实用新型实施例三中低功耗控制系统的电路示意图。

附图标记：

100电源模块、110电源芯片、120反馈模块、130整流回路、140变压回路；

200主控模块、210系统开关、220主控芯片；

300负载开关、310第一负载开关、320第二负载开关；

400负载单元、410大功率负载、420小功率负载；

500信号采集模块；

600储能器件。

【具体实施方式】

本实用新型提出的家用电器的低功耗控制系统，包括主控模块；以及，连接所述主控模块的负载单元；以及，为所述主控模块和所述负载单元供电的电源模块，所述电源模块具有工作模式和低功耗模式；其中，所述电源模块被设置为响应家用电器的开机工作状态而切换至所述工作模式，以及响应所述家用电器的关机状态和待机状态而切换至所述低功耗模式。通过优化电源模块，使其具备工作模式和低功耗模式，使用一个电源模块即可实现家用电器的低功耗关机和低功耗待机，从而简化了控制系统结构，降低控制系统成本。

下面结合本实用新型实施例的附图对本实用新型实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本实用新型的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

参照图1，本实用新型实施例一提出的家用电器的低功耗控制系统，包括主控模块200；以及，连接主控模块200的负载单元400；以及，为主控模块200和负载单元400供电的电源模块100，电源模块100具有工作模式和低功耗模式；电源模块100被设置为响应家用电器的开机工作状态而切换至工作模式，以及响应家用电器的关机状态和待机状态而切换至低功耗模式，其中，工作模式的功率输出大于低功耗模式的功率输出。

以洗衣机为例，其负载单元400可以包括用于驱动滚筒或者波轮的电机、加热部件、显示模组、照明单元等，在开机运行时，电源模块100给上述负载单元400供电，维持其运行，在关机或者待机时，电机、加热部件等大功率负载停止工作，只保留诸如计时、LCD显示、WiFi通信等便利性功能，为了满足低功耗关机和低功耗待机的要求，本实施例中的电源模块100具有工作模式和低功耗模式，其工作模式用来满足洗衣机开机工作状态下的供电需求，低功耗模式用来满足洗衣机关机状态和待机状态下的供电需求，使用一个电源模块100即可实现洗衣机的低功耗关机和低功耗待机，简化了洗衣机的控制系统结构，降低控制系统成本；再者，由于电源模块100被设置为响应家用电器的开机工作状态而切换至工作模式，以及响应家用电器的关机状态和待机状态而切换至所述低功耗模式，即电源模块100依靠外部信号触发即可实现自身模式切换，避免了双电源供电模式需要多块控制板支持导致的信号干扰问题，使得洗衣机的运行更加稳定可靠。

继续参照图1，本实施例的电源模块100包括电源芯片110和反馈模块120，电源芯片110通过反馈模块120连接主控模块200，主控模块200根据家用电器的不同状态控制反馈模块120产生相应的反馈信号，电源芯片110响应反馈信号进行模式切换。具体来说：电源模块100通常还包括整流回路130和变压回路140，市电经电源模块100的变压、整流、滤波后供给主控模块200和负载单元400，电源芯片110可调节自身开关频率，以改变电源模块100的输出功率，由此可以理解：前述的电源模块100的低功耗模式是指电源芯片110进入低功耗模式后，通过降低自身开关频率来减小电源模块100的输出功率，降低功耗；前述的电源模块100的工作模式是指电源芯片110进入工作模式后，通过提高自身开关频率来提升电源模块100的输出功率，保证大功率负载的正常运行。反馈模块120的反馈信号用于触发电源芯片110，实现电源芯片110自身模式切换，能较好地保护电源芯片110，并防止其它信号对电源芯片110的干扰。优选的，本实施例的反馈模块120采用光电耦合器，光电耦合器的输入端和输出端相互隔离，电信号传输具有单向性的特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。但本实用新型并不以此为限，在未示出的实施例中，反馈模块亦可采用继电器、可控硅等其他具有类似功能的器件。

本实施例的主控模块200包括主控芯片220和与主控芯片220连接的系统开关210，主控芯片220根据系统开关210产生的开/关机信号控制家用电器的开/关机，其中，系统开关210可以是触摸开关、轻触开关、遥控开关等器件，在实际应用中，可由一个系统开关执行开机和关机，也可以配置两个系统开关，分别执行开机和关机。优选的，本实施例的主控芯片220具有工作模式和低功耗模式，主控芯片220接收系统开关210的开机信号后，切换至工作模式，开启各类I/O端口以及AD端口，主控芯片220接收系统开关210的关机信号后，关闭各类I/O端口以及AD端口，进入低功耗模式。

以洗衣机为例，关机状态是指：洗衣机按照使用说明连接至电源，通过器具上用户可触及并且正常使用过程中打算由终端用户操作的控制器或开关关闭电源后，除电源开关以外所有控制均不能进行操作的状态。待机状态是指：程序运行结束后，终端用户除卸载负载外，不对洗衣机进行任何干预，器具能够较长时间(>5min)保持的低功耗状态。在本实施例所述方案中，根据主控芯片220接收到的系统开关210的开/关机信号可以确定洗衣机的关机状态和开机状态，在开机状态下，如果洗涤程序结束且不进行任何操作，洗衣机处于一个自然能耗的稳定状态，即为待机状态，实际通过检测功率来判断是否进入待机状态。

参照图1、2，根据本实施例所述方案，洗衣机在关机状态下，主控芯片220控制负载开关300断开，切断电源模块100对负载单元400的供电，主控芯片220切换至低功耗模式，并且控制反馈模块120产生第一反馈信号，电源芯片110响应第一反馈信号切换至低功耗模式。当主控芯片220接收到系统开关210的开机信号，洗衣机进入开机状态，如果执行洗涤程序，主控芯片220控制负载开关300闭合，恢复电源模块100对负载单元400的供电，主控芯片220切换至工作模式，并且控制反馈模块120产生第二反馈信号，电源芯片110响应第二反馈信号切换至工作模式；如果洗涤程序结束进入待机状态，主控芯片220切换至低功耗模式，并且控制反馈模块120产生第一反馈信号，电源芯片110响应第一反馈信号切换至低功耗模式。由于洗衣机在关机状态和待机状态下，电源芯片110和主控芯片220都切换至自身的低功耗模式，使得系统关机功耗和待机功耗更小。

实施例二

参照图3，本实施例的低功耗控制系统在实施例一基础上进行优化，具体的：负载单元400包括大功率负载410和小功率负载420，负载开关包括连接在电源模块100与大功率负载410之间的第一负载开关310和连接在电源模块100与小功率负载420之间的第二负载开关320，其中：

大功率负载410如电机、加热部件等器件，第一负载开关310采用耐电流较大的开关器件，优选为单个MOS管或者是至少两个MOS管构成的桥式开关，比如本实施例中的第一负载开关310为两个MOS管构成的半桥式开关；在具有多个大功率负载410的情况下，可以采用一个第一负载开关310控制多个大功率负载410，也可以采用多个第一负载开关310分别控制多个大功率负载410。

小功率负载420如时钟模块、WiFi通信模块等，第二负载开关320采用压降较低的开关器件，优选PMOS管；在具有多个小功率负载420的情况下，可以采用一个第二负载开关320控制多个小功率负载420，也可以采用多个第二负载开关320分别控制多个小功率负载420。实际应用中，第二负载开关320可设置为常闭开关，在家用电器关机状态下，依然维持小功率负载420的运行；或者，第二负载开关320设置为常开开关，在家用电器关机状态下，第二负载开关320自行切断，使小功率负载420停止运行。

优选的，本实施例的低功耗控制系统还包括用于采集大功率负载410电压或者电流的信号采集模块500，主控模块200根据信号采集模块500的反馈信号控制第一负载开关310的开关频率。通过调节第一负载开关310的开关频率，可以改变大功率负载410的输入电压，工作过程中，当检测到大功率负载410电压低于设定范围时，主控模块控制第一负载开关310提高开关频率，当检测到大功率负载410电压高于设定范围时，主控模块控制第一负载开关310降低开关频率，使大功率负载410的输入电压稳定保持在设定范围内，避免因外界交流电波动而影响大功率负载410电压，使大功率负载410稳定可靠运行。信号采集模块500的具体形式可以是现有常用的电压采样电路或者电流采样电路，主控模块最终都能获取当前加载在大功率负载410上的电压，并以此来确定第一负载开关310的开关频率。

优选的，在大功率负载410与第一负载开关310之间还设置了储能器件600，储能器件600被设置为在第一负载开关310断开时向电源模块100放电，当主控模块控制第一负载开关310断开，储能器件600储存的电量逆向为电源模块100放电，防止电能以漏电方式损失，提高电能利用率，降低待机关机时的漏电安全隐患。储能器件600可根据实际情况进行设置，本实施例优选为储能电容，在信号采集模块500使用电压采样电路时，可以检测储能电容两端电压，储能电容两端电压不能突变，并且并联电压相同，对电压有一定的缓冲作用，从而保证取值时电压稳定。

实施例三

参照图4，本实施例与实施例二的不同之处在于：本实施例中的第一负载开关310为四个MOS管构成的全桥式开关，需要启动大功率负载410时，主控模块控制MOS管Q1、MOS管Q4断开，控制MOS管Q2、MOS管Q3打开，并根据信号采集模块500反馈的电压控制MOS管Q2、MOS管Q3的开关频率；需要切断大功率负载410供电时，主控模块控制MOS管Q2、MOS管Q3断开，控制MOS管Q1、MOS管Q4打开，当信号采集模块500反馈的电压低于设定范围，再控制MOS管Q1、MOS管Q4断开。

本领域技术人员应当理解：本实用新型不以上述实施例所述方案为限，除了洗衣机以外，其它家用电器，例如各类厨房电器、空调、热水器等，均可应用上述任一实施例所述的低功耗控制系统，达到以低成本实现低功耗关机和低功耗待机的目的。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本实用新型包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本实用新型的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (10)

1.家用电器的低功耗控制系统，其特征在于，包括：

主控模块；以及，

连接所述主控模块的负载单元；以及，

为所述主控模块和所述负载单元供电的电源模块，所述电源模块具有工作模式和低功耗模式；

其中，所述电源模块被设置为响应家用电器的开机工作状态而切换至所述工作模式，以及响应所述家用电器的关机状态和待机状态而切换至所述低功耗模式。

2.如权利要求1所述家用电器的低功耗控制系统，其特征在于，所述电源模块包括电源芯片和反馈模块，所述电源芯片通过所述反馈模块连接所述主控模块，所述主控模块根据家用电器的不同状态控制所述反馈模块产生相应的反馈信号，所述电源芯片响应所述反馈信号进行模式切换。

3.如权利要求1或2所述家用电器的低功耗控制系统，其特征在于，所述主控模块包括主控芯片和与所述主控芯片连接的系统开关，所述主控芯片根据所述系统开关产生的开/关机信号控制家用电器的开/关机。

4.如权利要求3所述家用电器的低功耗控制系统，其特征在于，所述主控芯片具有工作模式和低功耗模式，所述主控芯片响应所述系统开关的开/关机信号进行模式切换。

5.如权利要求1或2所述家用电器的低功耗控制系统，其特征在于，所述电源模块与所述负载单元之间连接有受控于所述主控模块的负载开关，用于控制对所述负载单元的供电。

6.如权利要求5所述家用电器的低功耗控制系统，其特征在于，所述负载单元包括大功率负载和小功率负载，所述负载开关包括连接在所述电源模块与所述大功率负载之间的第一负载开关和连接在所述电源模块与所述小功率负载之间的第二负载开关。

7.如权利要求6所述家用电器的低功耗控制系统，其特征在于，所述低功耗控制系统还包括用于采集所述大功率负载电压或者电流的信号采集模块，所述主控模块根据所述信号采集模块的反馈信号控制所述第一负载开关的开关频率。

8.如权利要求6所述家用电器的低功耗控制系统，其特征在于，所述大功率负载与所述第一负载开关之间设有储能器件，所述储能器件被设置为在所述第一负载开关断开时向所述电源模块放电。

9.如权利要求6所述家用电器的低功耗控制系统，其特征在于，所述第一负载开关为单个MOS管或者至少两个MOS管构成的桥式开关。

10.如权利要求6所述家用电器的低功耗控制系统，其特征在于，所述第二负载开关为常闭开关，以使所述小功率负载在家用电器关机状态下维持运行；或者，所述第二负载开关为常开开关，以使所述小功率负载在家用电器关机状态下停止运行。

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