CN217486384U - 转换电路及电子装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种转换电路及电子装置，该转换电路包括：第一可控硅、控制芯片、整流桥和电压转换单元；控制芯片与第一可控硅的控制极电连接，用于控制第一可控硅导通或者截止；整流桥的第一端与第一可控硅的正极电连接，整流桥的第四端接地，整流桥用于将电压源的负向交流电压转换为正向直流电压；电压转换单元分别与控制芯片和整流桥的第一端电连接，用于将正向直流电压转换为目标电压，以对控制芯片充电，目标电压为控制芯片控制第一可控硅导通所需的电压，从而使得第一可控硅导通，进而整流桥输出的正向直流电压施加在发热器件上，为发热器件供电，以使得发热器件发热，解决了现有方案中发热器件的控制电路成本偏高的问题。

Description

转换电路及电子装置

技术领域

本申请涉及充电技术领域，具体而言，涉及一种转换电路及电子装置。

背景技术

目前很多家用电器会用到发热器件，包括大功率的电暖器、蒸烤箱、水壶、饭煲等，也包括小功率的暖杯垫、保温菜板、暖脚器等，在控制方面有可控硅、继电器两种方式，一般而言，对于小功率和低成本要求场合，大多采用参数合适的可控硅进行控制，由于可控硅不能工作在第四象限，控制信号必须采用负电压(即BUCK—BOOST拓扑输出)供电才能实现，而很多低成本或小体积场合只能采用采用线性电源，而线性电源输出电压均为正，要控制可控硅必须采用双向光耦，无法直接控制，因而也会间接导致成本偏高；无法达到设计要求。

实用新型内容

本申请的主要目的在于提供一种转换电路及电子装置，以解决现有方案中发热器件的控制电路成本偏高的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种转换电路，该转换电路包括第一可控硅、控制芯片、整流桥和电压转换单元；第一可控硅具有正极、负极和控制极，所述第一可控硅的负极用于与发热器件电连接；控制芯片与所述第一可控硅的控制极电连接，用于控制所述第一可控硅导通或者截止；整流桥具有第一端、第二端、第三端和第四端，所述整流桥的第一端与所述第一可控硅的正极电连接，所述整流桥的第二端和第三端用于输入电压源，所述整流桥的第四端接地，所述整流桥用于将所述电压源的负向交流电压转换为正向直流电压；电压转换单元分别与所述控制芯片和所述整流桥的第一端电连接，用于将所述正向直流电压转换为目标电压，以对所述控制芯片充电，所述目标电压为所述控制芯片控制所述第一可控硅导通所需的电压。

进一步地，所述电压转换单元包括电压转换电路和稳压电路，电压转换电路具有输入端和输出端，所述电压转换电路的输入端分别与所述整流桥的第一端和所述第一可控硅的正极电连接，用于将所述正向直流电压转换为所述目标电压；稳压电路具有输入端和输出端，所述稳压电路的输入端与所述电压转换电路的输出端电连接，所述稳压电路的输出端与所述控制芯片电连接，用于对所述目标电压进行稳压处理。

进一步地，所述电压转换电路包括第一电阻模块、第二电阻模块、第三电阻模块、第一电容模块、第一二极管、第二二极管、第二可控硅和稳压模块，所述第一电阻模块的第一端分别与所述第一可控硅的正极、所述第二可控硅的正极和所述整流桥的第一端电连接，所述第一电阻模块的第二端分别与所述第一二极管的负极、所述稳压模块的第一端和所述第一电容模块的第一端电连接，所述第一电容模块的第二端分别与所述第二电阻模块的第一端、所述第三电阻模块的第一端和所述稳压模块的第二端电连接，所述稳压模块的第三端分别与所述第二可控硅的负极和所述第二电阻模块的第二端电连接，所述第三电阻模块的第二端与所述第二二极管的正极电连接，所述第二二极管的负极与所述稳压电路的输入端电连接，所述第一二极管的正极与所述第二可控硅的控制极电连接。

进一步地，所述稳压电路还包括第一三极管、第一电解电容模块和第三二极管，所述第一三极管的发射极与所述控制芯片电连接，所述第一三极管的基极分别与所述第一三极管的集电极、所述第三二极管的负极、所述第二二极管的负极和所述第一电解电容模块的第一端电连接，所述第二二极管的正极和所述第一电解电容模块的第二端分别接地。

进一步地，所述稳压模块包括第二三极管和第四电阻模块，所述第二三极管的集电极分别与所述第一电容模块的第一端、所述第一电阻模块的第二端和所述第一二极管的负极电连接，所述第二三极管的发射极与所述第四电阻模块的第一端电连接，所述第四电阻模块的第二端分别与所述第一电容模块的第二端、所述第二电阻模块的第一端和所述第三电阻模块的第一端电连接，所述第二三极管的基极分别与所述第二可控硅的负极和所述第二电阻模块的第二端电连接。

进一步地，所述稳压模块还包括第五电阻模块，所述第五电阻模块的第一端与所述第二三极管的基极电连接，所述第五电阻模块的第二端分别与所述第二可控硅的负极和所述第二电阻模块的第二端电连接。

进一步地，所述稳压电路还包括第二电解电容模块，所述第二电解电容模块的第一端分别与所述第一三极管的发射极和所述控制芯片电连接，所述第二电解电容模块的第二端接地。

进一步地，所述稳压电路还包括第六电阻模块，所述第六电阻模块的第一端分别与所述第一三极管的基极和所述第三二极管的负极电连接，所述第六电阻模块的第二端分别与所述第二电解电容模块的第一端、所述第一三极管的集电极和所述第二二极管的负极电连接。

进一步地，所述第一二极管和所述第三二极管均为隧道二极管。

根据本申请的另一方面，提供了一种电子装置，该装置包括上述任意一种所述转换电路和发热器件，所述转换电路与所述发热器件电连接。

应用本申请的技术方案，通过电压转换单元将所述正向直流电压转换为目标电压，以对所述控制芯片充电，所述目标电压为所述控制芯片控制所述第一可控硅导通所需的电压，从而使得第一可控硅导通，进而整流桥输出的正向直流电压施加在发热器件上，为发热器件供电，以使得发热器件发热，解决了现有方案中发热器件的控制电路成本偏高的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本申请的实施例的转换电路的示意图；

图2示出了根据本申请的实施例的发热器件的两端电压曲线图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、电压转换单元；11、电压转换电路；111、稳压模块；12、稳压电路；20、控制芯片。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。

正如背景技术所介绍的，现有方案中由于可控硅不能工作在第四象限，控制信号必须采用负电压(即BUCK—BOOST拓扑输出)供电才能实现，而很多低成本或小体积场合只能采用采用线性电源，而线性电源输出电压均为正，要控制可控硅必须采用双向光耦，无法直接控制，因而也会间接导致成本偏高；无法达到设计要求，为了解决现有方案中发热器件的控制电路成本偏高的问题，本申请提出了一种转换电路及电子装置。

一种转换电路，如图1所示，该转换电路包括第一可控硅TR2、控制芯片20、整流桥DB1和电压转换单元10；第一可控硅TR2具有正极、负极和控制极，上述第一可控硅TR2的负极用于与发热器件RQ电连接；控制芯片20的I/O口端与上述第一可控硅TR2的控制极电连接，用于控制上述第一可控硅TR2导通或者截止；整流桥DB1具有第一端、第二端、第三端和第四端，上述整流桥DB1的第一端与上述第一可控硅TR2的正极电连接，上述整流桥DB1的第二端和第三端用于输入电压源(整流桥DB1的第二端电连接至电压源的L端，上述整流桥DB1的第三端电连接至电压源的R端)，上述整流桥DB1的第四端接地，上述整流桥DB1用于将上述电压源的负向交流电压转换为正向直流电压；电压转换单元分别与上述控制芯片20的VCC端和上述整流桥DB1的第一端电连接，用于将上述正向直流电压转换为目标电压，以对上述控制芯片20充电，上述目标电压为上述控制芯片20控制上述第一可控硅TR2导通所需的电压。第二可控硅TR1的控制极与第一二极管D1连接，无需控制芯片进行控制，其导通角通过第一电阻模块R1和第一电容模块C1的取值来确定，通过调节第一电阻模块R1和第一电容模块C1可以改变可控硅的导通角即导通时刻。

上述转换电路中，通过电压转换单元将上述正向直流电压转换为目标电压，以对上述控制芯片充电，上述目标电压为上述控制芯片控制上述第一可控硅导通所需的电压，从而使得第一可控硅导通，进而整流桥输出的正向直流电压施加在发热器件上，为发热器件供电，以使得发热器件发热，解决了现有方案中发热器件的控制电路成本偏高的问题，发热器件可以为电热丝，上述电热丝的两端电压随着时间的变化如图2所示，呈现馒头波趋势。例如通过电压转换电路实现将220V直接转换为所需的低电压，如5V，解决信号电源低成本和小体积不可兼得的问题；并通过整流桥将负载交流电压转换为正方向的直流电压，从而实现正方向的直流电压直接驱动第一可控硅而完美避开工作在第四象限。电压转换单元可用专用高压线性稳压芯片实现，如PN8001，在一些小功率发热体、外观要求薄而小巧的器具上有较高的实用价值，如超薄暖杯垫。

在本申请的一种实施例中，如图1所示，上述电压转换单元10包括电压转换电路11和稳压电路12，电压转换电路11具有输入端和输出端，上述电压转换电路11的输入端分别与上述整流桥DB1的第一端和上述第一可控硅TR2的正极电连接，用于将上述正向直流电压转换为上述目标电压；稳压电路12具有输入端和输出端，上述稳压电路12的输入端与上述电压转换电路11的输出端电连接，上述稳压电路12的输出端与上述控制芯片20VCC端电连接，用于对上述目标电压进行稳压处理。通过电压转换单元10将上述正向直流电压转换为上述目标电压，再通过稳压电路12对上述目标电压进行稳压处理，从而得以为控制芯片20控制第一可控硅TR2的导通提供稳定的目标电压。上述稳压电路12的输出端与上述控制芯片20的电源端电连接，用于给控制芯片20提供稳定的输入电压。

在本申请的一种实施例中，如图1所示，上述电压转换电路11包括第一电阻模块R1、第二电阻模块R4、第三电阻模块R5、第一电容模块C1、第一二极管D1、第二二极管D2、第二可控硅TR1和稳压模块111，上述第一电阻模块R1的第一端分别与上述第一可控硅TR2的正极、上述第二可控硅TR1的正极和上述整流桥DB1的第一端电连接，上述第一电阻模块R1的第二端分别与上述第一二极管D1的负极、上述稳压模块111的第一端和上述第一电容模块C1的第一端电连接，上述第一电容模块C1的第二端分别与上述第二电阻模块R4的第一端、上述第三电阻模块R5的第一端和上述稳压模块111的第二端电连接，上述稳压模块111的第三端分别与上述第二可控硅TR1的负极和上述第二电阻模块R4的第二端电连接，上述第三电阻模块R5的第二端与上述第二二极管D2的正极电连接，上述第二二极管D2的负极与上述稳压电路12的输入端电连接，上述第一二极管D1的正极与上述第二可控硅TR1的控制极电连接。当L和N接入市电时，市电经过整流桥DB1后形成单方向的馒头波进入；并通过第一电阻模块R1给第一电容模块C1充电，通过选型合适的第一电阻模块R1给第一电容模块C1即可确定时间常数，从而确定第一可控硅TR2的导通角，即确定单个馒头波时的导通时刻，当第一电容模块C1电压达到第一二极管D1的导通电压时，第一二极管D1导通，可控硅控制极得电，可控硅导通，通过第二电阻模块R4、第三电阻模块R5、第二二极管D2给稳压电路12的第一电解电容模块C2快速充电，第一电解电容模块C2快速升高，稳压电路12的输出端开始输出稳定的目标电压。时间常数就是第一电阻模块R1和第一电容模块C1的乘积，即在一个交流电半波周期内(例如10ms)，哪个时刻第一电容模块C1的电压可以充到第一二极管D1导通的电压值，是可以由第一电阻模块R1的取值来确定的，达到第一二极管D1的导通电压值时，第二可控硅TR1即可以导通，此时成为第二可控硅TR1的导通角。

在本申请的一种实施例中，如图1所示，上述稳压电路12还包括第一三极管Q2、第一电解电容模块C2和第三二极管D3，上述第一三极管Q2的发射极与上述控制芯片20的VCC端电连接，上述第一三极管Q2的基极分别与上述第一三极管Q2的集电极、上述第三二极管D3的负极、上述第二二极管D2的负极和上述第一电解电容模块C2的第一端电连接，上述第二二极管D2的正极和上述第一电解电容模块C2的第二端分别接地。第一电解电容模块C2快速升高后，能够使得第一三极管Q2输出稳定的目标电压至控制芯片20的VCC端。由于可控硅TR1导通，市电通过第二可控硅TR1、第二电阻模块R4、第三电阻模块R5及第二二极管D2给第一电解电容模块C2充电，由于第二电阻模块R4和第三电阻模块R5的阻值较小，所以第一电解电容模块C2电压较快上升，而第一电解电容模块C2作为稳压块的输入电容，其上的电压值上升即存在输入电压，自然会在输出端输出稳定电压。

在本申请的一种实施例中，如图1所示，上述稳压模块111包括第二三极管Q1和第四电阻模块R3，上述第二三极管Q1的集电极分别与上述第一电容模块C1的第一端、上述第一电阻模块R1的第二端和上述第一二极管D1的负极电连接，上述第二三极管Q1的发射极与上述第四电阻模块R3的第一端电连接，上述第四电阻模块R3的第二端分别与上述第一电容模块C1的第二端、上述第二电阻模块R4的第一端和上述第三电阻模块R5的第一端电连接，上述第二三极管Q1的基极分别与上述第二可控硅TR1的负极和上述第二电阻模块R4的第二端电连接。第二三极管Q1和第四电阻模块R3为第一电容模块C1提供电荷泄放通路。

在本申请的一种实施例中，如图1所示，上述稳压模块111还包括第五电阻模块R2，上述第五电阻模块R2的第一端与上述第二三极管Q1的基极电连接，上述第五电阻模块R2的第二端分别与上述第二可控硅TR1的负极和上述第二电阻模块R4的第二端电连接。第五电阻模块R2用于保护电路。

在本申请的一种实施例中，如图1所示，上述稳压电路12还包括第二电解电容模块C3，上述第二电解电容模块C3的第一端分别与上述第一三极管Q2的发射极和上述控制芯片20的VCC端电连接，上述第二电解电容模块C3的第二端接地。上述第二电解电容模块C3起减小输出电压纹波的作用。

在本申请的一种实施例中，如图1所示，上述稳压电路12还包括第六电阻模块R6，上述第六电阻模块R6的第一端分别与上述第一三极管Q2的基极和上述第三二极管D3的负极电连接，上述第六电阻模块R6的第二端分别与上述第二电解电容模块C3的第一端、上述第一三极管Q2的集电极和上述第二二极管D2的负极电连接。第六电阻模块R6在第一三极管Q2未导通前，为第一三极管Q2提供基极电流，使第一三极管Q2导通。

在本申请的一种实施例中，如图1所示，上述第一二极管D1和上述第三二极管D3均为隧道二极管，以起到稳压的作用。第一二极管D1是稳压二极管，为第二可控硅TR1的导通提供基准电压，第三二极管D3为普通二极管，作用是利用单向导电性提供整流，即正向导通和反向截止。

本申请的实施例还提供了一种电子装置，该装置包括上述任意一种上述转换电路和发热器件，上述转换电路与上述发热器件电连接。通过电压转换单元将上述正向直流电压转换为目标电压，以对上述控制芯片充电，上述目标电压为上述控制芯片控制上述第一可控硅导通所需的电压，从而使得第一可控硅导通，进而整流桥输出的正向直流电压施加在发热器件上，为发热器件供电，以使得发热器件发热，解决了现有方案中发热器件的控制电路成本偏高的问题。

需要说明的是，上述的电连接可以是直接电连接，也可以是间接电连接，直接电连接就是指两个器件直接连接，间接电连接就是指相连接的A与B之间还连接有其余类似电容、电阻等器件。

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过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，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过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

1)、本申请的转换电路，通过电压转换单元将上述正向直流电压转换为目标电压，以对上述控制芯片充电，上述目标电压为上述控制芯片控制上述第一可控硅导通所需的电压，从而使得第一可控硅导通，进而整流桥输出的正向直流电压施加在发热器件上，为发热器件供电，以使得发热器件发热，解决了现有方案中发热器件的控制电路成本偏高的问题。

2)、本申请的电子装置，通过电压转换单元将上述正向直流电压转换为目标电压，以对上述控制芯片充电，上述目标电压为上述控制芯片控制上述第一可控硅导通所需的电压，从而使得第一可控硅导通，进而整流桥输出的正向直流电压施加在发热器件上，为发热器件供电，以使得发热器件发热，解决了现有方案中发热器件的控制电路成本偏高的问题。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种转换电路，其特征在于，包括：

第一可控硅，具有正极、负极和控制极，所述第一可控硅的负极用于与发热器件电连接；

控制芯片，与所述第一可控硅的控制极电连接，用于控制所述第一可控硅导通或者截止；

整流桥，具有第一端、第二端、第三端和第四端，所述整流桥的第一端与所述第一可控硅的正极电连接，所述整流桥的第二端和第三端用于输入电压源，所述整流桥的第四端接地，所述整流桥用于将所述电压源的负向交流电压转换为正向直流电压；

电压转换单元，分别与所述控制芯片和所述整流桥的第一端电连接，用于将所述正向直流电压转换为目标电压，以对所述控制芯片充电，所述目标电压为所述控制芯片控制所述第一可控硅导通所需的电压。

2.根据权利要求1所述的转换电路，其特征在于，所述电压转换单元包括：

电压转换电路，具有输入端和输出端，所述电压转换电路的输入端分别与所述整流桥的第一端和所述第一可控硅的正极电连接，用于将所述正向直流电压转换为所述目标电压；

稳压电路，具有输入端和输出端，所述稳压电路的输入端与所述电压转换电路的输出端电连接，所述稳压电路的输出端与所述控制芯片电连接，用于对所述目标电压进行稳压处理。

3.根据权利要求2所述的转换电路，其特征在于，所述电压转换电路包括：第一电阻模块、第二电阻模块、第三电阻模块、第一电容模块、第一二极管、第二二极管、第二可控硅和稳压模块，所述第一电阻模块的第一端分别与所述第一可控硅的正极、所述第二可控硅的正极和所述整流桥的第一端电连接，所述第一电阻模块的第二端分别与所述第一二极管的负极、所述稳压模块的第一端和所述第一电容模块的第一端电连接，所述第一电容模块的第二端分别与所述第二电阻模块的第一端、所述第三电阻模块的第一端和所述稳压模块的第二端电连接，所述稳压模块的第三端分别与所述第二可控硅的负极和所述第二电阻模块的第二端电连接，所述第三电阻模块的第二端与所述第二二极管的正极电连接，所述第二二极管的负极与所述稳压电路的输入端电连接，所述第一二极管的正极与所述第二可控硅的控制极电连接。

4.根据权利要求3所述的转换电路，其特征在于，所述稳压电路还包括：第一三极管、第一电解电容模块和第三二极管，所述第一三极管的发射极与所述控制芯片电连接，所述第一三极管的基极分别与所述第一三极管的集电极、所述第三二极管的负极、所述第二二极管的负极和所述第一电解电容模块的第一端电连接，所述第二二极管的正极和所述第一电解电容模块的第二端分别接地。

5.根据权利要求3所述的转换电路，其特征在于，所述稳压模块包括：第二三极管和第四电阻模块，所述第二三极管的集电极分别与所述第一电容模块的第一端、所述第一电阻模块的第二端和所述第一二极管的负极电连接，所述第二三极管的发射极与所述第四电阻模块的第一端电连接，所述第四电阻模块的第二端分别与所述第一电容模块的第二端、所述第二电阻模块的第一端和所述第三电阻模块的第一端电连接，所述第二三极管的基极分别与所述第二可控硅的负极和所述第二电阻模块的第二端电连接。

6.根据权利要求5所述的转换电路，其特征在于，所述稳压模块还包括：第五电阻模块，所述第五电阻模块的第一端与所述第二三极管的基极电连接，所述第五电阻模块的第二端分别与所述第二可控硅的负极和所述第二电阻模块的第二端电连接。

7.根据权利要求4所述的转换电路，其特征在于，所述稳压电路还包括：第二电解电容模块，所述第二电解电容模块的第一端分别与所述第一三极管的发射极和所述控制芯片电连接，所述第二电解电容模块的第二端接地。

8.根据权利要求7所述的转换电路，其特征在于，所述稳压电路还包括：第六电阻模块，所述第六电阻模块的第一端分别与所述第一三极管的基极和所述第三二极管的负极电连接，所述第六电阻模块的第二端分别与所述第二电解电容模块的第一端、所述第一三极管的集电极和所述第二二极管的负极电连接。

9.根据权利要求4所述的转换电路，其特征在于，所述第一二极管和所述第三二极管均为隧道二极管。

10.一种电子装置，其特征在于，包括权利要求1至9中任意一项所述转换电路和发热器件，所述转换电路与所述发热器件电连接。

Images