CN212183383U - 一种负载控制电路及电器设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种负载控制电路及电器设备。其中，该负载控制包括：第一反馈单元，其输入端连接微控制单元MCU的输出端，其输出端连接所述开关芯片，用于在所述MCU的控制下，控制所述开关芯片的开关频率，进而控制所述变压器的输出功率；所述MCU，其输入端连接所述负载，还用于采集负载启动信息，控制第一反馈单元或者第二反馈单元导通；所述第二反馈单元，其输入端连接至所述变压器和负载之间，其输出端连接所述开关芯片，用于根据负载的输入电压控制所述变压器的输出功率。通过本实用新型，能够有效缩短负载输入电压达到稳定的时间，降低功耗，同时提升负载启动或者运行的稳定性。

Description

一种负载控制电路及电器设备

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，具体而言，涉及一种负载控制电路及电器设备。

背景技术

负载，指连接在电路中的电源两端的电子元件，用于把电能转换成其他形式的能的装置，在其工作状态需要变化时，其两端的电压需求也会发生变化，在现有负载控制电路中，是通过先检测变压器电压降低后，开关电源模块才开始调节电源，使电源恢复稳定值，并且在调节过程中需要循环多次调节才能使电源恢复稳定值，它需要不断检测变压器输出电压值，来确定开关电源模块是否需要调整输出电压，有时电压调节输出过大就会使电路功耗增加，也就是说，目前的电压输出调整方案是滞后调节，输出电压稳定达到稳定状态所需的时间较长，增加能耗。

针对现有技术中负载输入电压调节调节滞后，导致能耗较高的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型实施例中提供一种负载控制电路及电器设备，以解决现有技术中负载输入电压调节调节滞后的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种负载控制电路，其中，该负载控制电路包括：

变压器和开关芯片，所述变压器和负载之间，所述开关芯片与所述变压器和所述电源形成闭合回路，该负载控制电路还包括：

第一反馈单元，其输入端连接微控制单元MCU的输出端，其输出端连接所述开关芯片，用于在所述MCU的控制下，控制所述开关芯片的开关频率，进而控制所述变压器的输出功率；

所述MCU，其输入端连接所述负载，还用于采集负载启动信息，控制第一反馈单元或者第二反馈单元导通；

所述第二反馈单元，其输入端连接至所述变压器和负载之间，其输出端连接所述开关芯片，用于根据负载的输入电压控制所述变压器的输出功率。

进一步地，所述MCU具体用于：

在所述负载即将启动前，控制所述第一反馈单元的导通，以及通过控制所述第一反馈单元的导通频率控制所述变压器的输出功率；在所述负载启动完成后，控制所述第二反馈单元导通。

进一步地，所述负载控制电路还包括：

第一开关元件，其第一端连接所述开关芯片，其第二端择一地与所述第一反馈单元或者所述第二反馈单元连接。

进一步地，所述第一开关元件为继电器，所述继电器的线圈两端接入所述MCU，所述MCU用于在负载即将启动前，控制所述继电器的线圈导通，使所述开关芯片与所述第一反馈单元连接。

进一步地，所述第二反馈单元的输入端的第一接脚通过第一分压电路连接至所述变压器和负载之间，其中，所述第一分压电路包括第一电阻和第二电阻，所述第二反馈单元的输入端的第一接脚连接至所述第一电阻和第二电阻之间。

进一步地，所述负载控制电路还包括：

第二开关元件，所述第二反馈单元的输入端的第二接脚通过所述第二开关接地，所述第二开关元件用于根据负载的输入电压控制所述第二反馈单元的输入端的第一接脚和第二接脚是否导通。

进一步地，所述第二开关元件的第一端连接第二反馈单元的输入端的第二接脚，第二端接地，第三端通过第三电阻连接至所述负载的输入端。

进一步地，所述负载控制电路还包括：

供电电感，所述供电电感设置在所述变压器的铁芯上，与所述变压器的初级线圈同侧缠绕，其第一端分别连接第一反馈单元的输出端的第一接脚以及第二反馈单元的输出端的第一接脚，用于为所述第一反馈单元的输出端和第二反馈单元的输出端提供导通电压。

进一步地，所述开关电源芯片择一地与所述第一反馈单元的输出端的第二接脚或者所述第二反馈单元的输出端的第二接脚连接。

本实用新型还提供一种电器设备，包括上述负载控制电路。

应用本实用新型的技术方案，通过MCU采集负载启动信息，根据负载的启动信息，提前控制变压器的输出功率变化，输出负载所需的电压，能够有效缩短负载输入电压达到稳定的时间，降低功耗，同时提升负载启动或者运行的稳定性。

附图说明

图1为根据本实用新型第一实施例的负载控制电路的结构图；

图2为根据本实用新型第二实施例的负载控制电路的结构图；

图3为根据本实用新型第三实施例的负载控制电路的结构图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型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，尽管在本实用新型实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述反馈单元，但这些反馈单元不应限于这些术语。这些术语仅用来将反馈单元区分开。例如，在不脱离本实用新型实施例范围的情况下，第一反馈单元也可以被称为第二反馈单元，类似地，第二反馈单元也可以被称为第一反馈单元。

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实用新型的可选实施例。

实施例1

本实施例提供一种负载控制电路，图1为根据本实用新型第一实施例的负载控制电路的结构图，如图1所示，该负载控制电路包括变压器10和开关芯片20，变压器10接入电源40和负载30之间，开关芯片20与变压器10和电源40形成闭合回路，还包括：

第一反馈单元50，其输入端连接微控制单元MCU60的输出端，其输出端连接所述开关芯片20，用于在MCU60的控制下，控制所述开关芯片20的开关频率，进而控制变压器10的输出功率；

MCU60，其输入端连接负载30，还用于采集负载启动信息，控制第一反馈单元50或者第二反馈单元70导通；

第二反馈单元70，其输入端连接至变压器10和负载30之间，其输出端连接开关芯片20，用于根据负载30的输入电压控制变压器10 的输出功率。

在本实施例中，所述MCU60具体用于：检测负载30的启动信息在负载30即将启动前，控制第一反馈单元50导通，以及在控制第一反馈单元50导通后，通过控制第一反馈单元50的导通频率增加，进而实现控制开关芯片20的开关频率增加，最终实现控制所述变压器10 的输出功率增加，以满足负载30的启动需求；在所述负载启动完成后，控制所述第二反馈单元70导通，通过第二反馈单元70检测负载30的输入电压，在负载30输入电压下降时，通过控制第二反馈单元70控制开关芯片20的频率，进而控制变压器10的输出功率。

本实施例的负载控制电路，通过MCU采集负载启动信息，根据负载的启动信息，提前控制变压器的输出功率变化，输出负载所需的电压，能够有效缩短负载输入电压达到稳定的时间，降低功耗，同时提升负载启动或者运行的稳定性。

实施例2

本是实施例提供另一种负载控制电路，图2为根据本实用新型第二实施例的负载控制电路的结构图，为了实现控制第一反馈的单元50 和第二反馈单元70的切换，如图2所示，在上述实施例的基础上，该负载控制电路还包括：

第一开关元件K1，其第一端连接开关芯片20，其第二端择一地与第一反馈单元50或者第二反馈单元70连接，具体的，第一开关元件 K1为继电器，包括的动端a，第一触点b，第二触点c，其中，动端a 连接开关芯片20，第一触点b连接第一反馈单元50，第二触电c连接第二反馈单元70，继电器的线圈L1通电时，动端a与第一触点b吸和，继电器的线圈L1断电时，动端a与第二触电c吸和，继电器的线圈L1 两端接入所述MCU60，通过MCU60，在负载30即将启动前，控制继电器的线圈L1通电，使开关芯片20与第一反馈单元50连接，在负载 30启动完成后，控制继电器的线圈L1断电，使开关芯片20与第二反馈单元70连接。

在本实施例中，第一反馈单元50和/或第二反馈单元70可以为光电耦合器，由于光电耦合器的输入电压需在一定范围内，不能过大，因此，为了避免光电耦合器(即第二反馈单元70)的输入电压过大，如图2所示，第二反馈单元70的输入端的第一接脚通过第一分压电路连接至变压器10和负载30之间，其中，第一分压电路包括第一电阻 R1和第二电阻R2，第一电阻R1接入变压器10和负载30之间，第二电阻R2接地，通过第一电阻R1和第二电阻R2分压后，使采集到的负载电压值降低到光电耦合器的最大工作电压以下，所述第二反馈单元70的输入端的第一接脚连接至所述第一电阻R1和第二电阻R2之间。

为了实现控制第二反馈单元的输入端的导通与否，如图2所示，上述负载控制电路还包括：

第二开关元件K2，第二反馈单元70的输入端的第二接脚通过第二开关K2接地，第二开关元件K2用于根据负载30的输入电压控制第二反馈单元70的输入端的第一接脚和第二接脚是否导通，具体地，当负载30启动完成后，其输入端的电压会降低，在负载30的输入电压降低后，第二开关元件K2导通，进而控制第二反馈单元70的输入端的两个接脚之间导通。

在本实施例中，第二开关元件K2可以是TL431稳压芯片，其包括第一端1，第二端2和第三端3，其中，第一端1连接第二反馈单元 70的输入端的第二接脚，第二端2接地，第三端3为控制端，由于负载30的输入电压可能高于TL431稳压芯片的基准电压2.5V，因此本实施例中第三端3通过第三电阻连R3接至负载30的输入端，通过第三电阻连R3进行分压，使负载启动完成后，输入电压降低后，第三端 3的输入电压低于2.5V，进而控制第一端1，第二端2之间导通，最终实现控制第二反馈单元70的输入端的第一接脚和第二接脚导通，在本实施例中，第一端1和第三端3之件还设置有电容C，用于实现对采集的负载的输入电压进行滤波。

由于第一反馈单元50和/或第二反馈单元70为光电耦合器，输出端也需要一定电压才能导通工作，为了提供电压使第一反馈单元50和 /或第二反馈单元70的导通，所述负载控制电路还包括：

供电电感L2，如图2所示，在本实施例中，变压器的初级线圈为 L3，次级线圈为L4，初级线圈为L3，次级线圈为L4缠绕在同一铁芯的两侧，供电电感L2也设置在该铁芯上，与变压器的初级线圈L3同侧缠绕，供电电感L2第一端通过单向导通二极管D和第四电阻R4分别连接第一反馈单元50的输出端的第一接脚以及第二反馈单元70的输出端的第一接脚，用于为第一反馈单元50的输出端和/或第二反馈单元70的输出端提供导通电压。

由于本实施例中的第一反馈单元50和/或第二反馈单元70为光电耦合器，光电耦合器的输出端和入端各具有两个接脚，输入端的两个接脚之间导通，输入端的两个接脚之间导通，输入端和输入端彼此隔离，因此，在本实施例中，开关芯片择一地与第一反馈单元50的输出端的第二接脚或者第二反馈单元70的输出端的第二接脚连接。

实施例3

本实施例提供另一种负载控制电路，图3为根据本实用新型第三实施例的负载控制电路的结构图，如图3所示，本实施例的负载控制电路包括整流桥31、变压器32、开关芯片33，第一光耦OC1，第二光耦OC2 和MCU34，电源经过整流桥31和变压器32与开关芯片33，通过调整开关芯片33调节变压器输出功率，本实施例中，输入的电压经过整流桥 31、变压器32、第一光耦OC1与开关芯片33形成一个闭环控制电路，输入的电压经过整流桥31、变压器32、负载和MCU34、第二光耦OC2 和开关芯片33形成第二个闭环控制电路，使用双环反馈控制电路，提高电源可靠性，增强电源稳定性。

现有负载控制电路的反馈控制只能进行滞后调节的缺陷，并且功耗浪费严重，例如：如果负载的工作电压为12V，负载突然接通后，此时开关芯片可能需要经过10s的时间来调整12V电压才能使负载的输入电压稳定，那么其中有9s的时间都是属于浪费功率的时间。

而本实施例是通过MCU34获取负载的启动信息，在负载启动之前，提前增大变压器的输出功率，等负载开启时，电源电压不会因为负载突然加重而导致电源电压不稳定，大大缩短电源电压调节所需的时间，由于负载功耗主要来源于电源，从而也能够较大程度降低负载功耗。

具体地，MCU34通过负载启动需求判断出哪些负载将会在下一秒开启，将所需电源功率大小与现有功率大小做差值计算，得出的差值经过处理，通过MCU34的IO接口输出控制信号至第一光耦OC1，第一光耦OC1的输出端控制开关芯片，使开关芯片开关频率增加，进而使变压器输出功率先得到增加，变压器输出功率增大后再开启负载，解决了因负载突然开启导致MCU34复位或死机情况，间接性的也解决了因其他负载开启导致已开启的负载无法正常运行或停止工作的情况，提高了电源的稳定性和可靠性，对产品性能也得到很大提升。

实施例4

本实施例提供一种电器设备，包括上述负载控制电路，用于根据负载的启动信息提前控制负载的功率。

以上所描述的电路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。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种负载控制电路，包括变压器和开关芯片，所述变压器和负载之间，所述开关芯片与所述变压器和电源形成闭合回路，其特征在于，所述电路还包括：

第一反馈单元，其输入端连接微控制单元MCU的输出端，其输出端连接所述开关芯片，用于在所述MCU的控制下，控制所述开关芯片的开关频率，进而控制所述变压器的输出功率；

所述MCU，其输入端连接所述负载，还用于采集负载启动信息，控制第一反馈单元或者第二反馈单元导通；

所述第二反馈单元，其输入端连接至所述变压器和负载之间，其输出端连接所述开关芯片，用于根据负载的输入电压控制所述变压器的输出功率。

2.根据权利要求1所述的负载控制电路，其特征在于，所述负载控制电路还包括：

第一开关元件，其第一端连接所述开关芯片，其第二端择一地与所述第一反馈单元或者所述第二反馈单元连接。

3.根据权利要求2所述的负载控制电路，其特征在于，所述第一开关元件为继电器，所述继电器的线圈两端接入所述MCU，所述MCU用于在负载即将启动前，控制所述继电器的线圈导通，使所述开关芯片与所述第一反馈单元连接。

4.根据权利要求1所述的负载控制电路，其特征在于，所述第二反馈单元的输入端的第一接脚通过第一分压电路连接至所述变压器和负载之间，其中，所述第一分压电路包括第一电阻和第二电阻，所述第二反馈单元的输入端的第一接脚连接至所述第一电阻和第二电阻之间。

5.根据权利要求1所述的负载控制电路，其特征在于，所述负载控制电路还包括：

第二开关元件，所述第二反馈单元的输入端的第二接脚通过所述第二开关接地，所述第二开关元件用于根据负载的输入电压控制所述第二反馈单元的输入端的第一接脚和第二接脚是否导通。

6.根据权利要求5所述的负载控制电路，其特征在于，所述第二开关元件的第一端连接第二反馈单元的输入端的第二接脚，第二端接地，第三端通过第三电阻连接至所述负载的输入端。

7.根据权利要求1所述的负载控制电路，其特征在于，所述负载控制电路还包括：

供电电感，所述供电电感设置在所述变压器的铁芯上，与所述变压器的初级线圈同侧缠绕，其第一端分别连接第一反馈单元的输出端的第一接脚以及第二反馈单元的输出端的第一接脚，用于为所述第一反馈单元的输出端和第二反馈单元的输出端提供导通电压。

8.根据权利要求7所述的负载控制电路，其特征在于，所述开关芯片择一地与所述第一反馈单元的输出端的第二接脚或者所述第二反馈单元的输出端的第二接脚连接。

9.一种电器设备，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的负载控制电路。

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