一种恒流控制电路及具有其的食品净化机的制作方法

1.本实用新型涉及一种食品净化机，尤其涉及一种恒流控制电路及具有其的食品净化机。


背景技术：

2.食品安全问题始终是人们日常生活中最大的困扰之一，除了非法使用食品添加剂以外，食品商的农药残留、激素、瘦肉精、海鲜上的病毒等隐形杀手，很大程度上影响了用户的健康安全。
3.市面上已出现了很多类型的食品净化机，从一定程度上对食品进行净化。其中，果蔬净化机主要针对水果、蔬菜等食品进行净化，其主要原理就是采用臭氧进行杀菌，或者电解氧化催化技术进行杀菌等；这种物理和电化学等方式可以有效的去除杂质，去除果蔬产品的农残、消毒等，大大方便用户清洗果蔬，提高用户体验。
4.现有的食品净化机基本是采用220v～市电进行供电，由于其带电部件需要与水直接接触，采用市电供电时，存在一定概率漏电风险，不利于产品安全。另外，电解净化模块需要置于水中，采用有线方式进行供电，使用时拖着长长的电线尾巴，非常的不方便。产品部件频繁的与水接触，会触发产品进水等风险。


技术实现要素：

5.本实用新型要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种恒流控制电路，以达到使用方便、安全的目的。为此，本实用新型采取以下技术方案。
6.一种恒流控制电路，包括：
7.电源单元，电源单元包括单个电池或由多个电池构成的电池组；
8.升压单元，升压单元与电源单元、恒流控制单元、负载单元相连以将输入电压转换为目标电压，并为负载单元供电；
9.电流检测单元，电流检测单元与负载单元相连以对负载单元的电流进行采样；
10.主控单元，主控单元与电源单元、升压单元、电流检测单元、恒流控制单元相连，主控单元向恒流控制单元发送信号，以控制恒流控制单元的输出；
11.恒流控制单元，恒流控制单元与升压单元、主控单元、电流检测单元相连，以控制升压单元的输出电流。
12.本技术方案采用电池供电，其与强电完全隔离，安全可靠；使用方便，无需携带电线尾巴，使用体验好。采用恒流控制单元控制升压单元的输出电流，从而提高净化效果；主控单元控制恒流控制单元的输出，可以通过软件来实现调节电流的目的，软件可以根据不同工况动态调节电流，净化效果好、更智能，有效提高了产品的适应性，例如产品可以根据当前锂电池电压调节输出电流，或者可根据输出电压调节输出电流，或者根据当前液体导电性调节输出电流。且可以连续调节电流，切换过程更平滑，适应工况多。
13.作为优选技术手段：所述的恒流控制单元包括低通滤波电路,低通滤波电路与主控单元相连，以将主控单元输出的pwm数字信号转变为模拟信号。通过低通滤波电路可以方便的把主控单元输出的pwm数字信号转换成模拟信号，成本低，可靠。
14.作为优选技术手段：所述的恒流控制单元包括恒流控制电路，所述的恒流控制电路与低通滤波电路、电流检测单元、升压单元相连。低通滤波电路把交变的pwm波形变换为纹波更小的直流信号；其工作稳定、可靠；恒流控制单元对电流的调节范围为200ma～1a；以有效保护电池，防止电池输出电流过大而损坏；提高产品可靠性。
15.作为优选技术手段：低通滤波电路包括电容c3及电阻r5；恒流控制电路包括电阻r4和电阻r3,所述电容c3一端、电阻r5一端、电阻r4一端相连，电容c3另一端接地，电阻r5另一端与控制单元相连，电阻r4另一端与电阻r5一端及升压单元相连；电阻r5另一端与电流检测单元相连。为了防止功耗过大及零点漂移，电阻r4和电阻r3取值范围为50k～200k。由于vset内部连接为比较器，如果电阻r3和r4过小，会导致功耗大；过大会导致零点漂移。
16.作为优选技术手段：所述的升压单元包括电感l2、升压控制芯片u1、二极管d1、电压采样电路；所述的电感l2一端与电源单元正极相连，另一端与升压控制芯片u1的升压控制输入端lx、二极管d1的正极相连；所述的升压控制芯片u1的使能端ce与主控单元相连；升压控制芯片u1的电源端vdd与电源正极相连；升压控制芯片u1的电流检测端vsence与恒流控制单元相连；升压控制芯片u1的电压反馈端fb与电压采样电路相连；所述二极管d1负极与电压采样电路及负载单元进线端相连。
17.升压单元把电源输入电压转换成高电压输出。电压越高，电流越大，清洗效果越高；电压越低，电流越小，清洗效果越不理想。同时，根据能量守恒原理，由于转换过程中存在能量损耗和消耗，工作电流越大，损耗越大，升压转换电路温升越高，不利于产品工作稳定。
18.为避免上述问题的出现，升压单元输出电压范围为9v～30v，该输出电压范围在保证最大洗净效果的同时，有效的提高电路工作的可靠性。
19.作为优选技术手段：所述的电压采样电路包括电阻r1、电阻r2；电阻r1和电阻r2串联连接，电阻r1一端与二极管d1负极，另一端与电阻r2一端相连；电阻r2另一端接地；电阻r1和电阻r2的分压节点与升压控制芯片u1的电压反馈端fb相连。采用电阻采样，成本低，可靠性好。
20.作为优选技术手段：所述的电流检测单元包括电阻r
s
,电阻r
s
一端与负载单元、主控单元、恒流控制单元相连，另一端接地。采用电阻采样，成本低，可靠性好。
21.作为优选技术手段：所述的电源单元包括电源、第一滤波电路；所述电源由电池供电，电池为干电池、或锂电池；所述的第一滤波电路为电容滤波电路，第一滤波电路包括电容c1，电容c1一端与电源正极相连，另一端接地。电池的电压范围为3v～13v，由于一般食品净化机工作负载电流为200ma～1a，输入电压单元采用电池供电，因此可采用18650等大容量锂电池。由于单节锂电池输出标准电压为3.7v，可以采用两节或三节单节锂电池串联实现电压要求，输入电压可以有3.7v、7.4v、11.1v等多种规格。通过串联实现高输入电压。当然也可以采用相应的干电池。
22.为了进一步提高输出电流的能力，可以并联方式提高电池输出的最大输出电流。
23.通过采用并联和串联方式可以达到实现输入电压和输出电流的能力要求，提高输
出电压和转换效率，提高产品可靠性和净化效果。
24.作为优选技术手段：所述的负载单元包括负载和第二滤波电路；所述的负载为净食机的电解模组；所述的第二滤波电路为电容滤波电路，第二滤波电路包括电容c2,所述的电容c2一端与负载的进线端相连，另一端接地。电解模组为电解净化装置，其可采用钛合金等作为极板。
25.此外，提出一种食品净化机，其包括上述恒流控制电路。该食品净化机包含以上恒流控制电路，实现了该恒流控制电路所具备的功能及优点。
26.有益效果：
27.1、本技术方案采用电池供电，与强电完全隔离，安全可靠；使用方便，无需携带电线尾巴，使用体验好。
28.2、采用恒流控制单元控制升压单元的输出电流，有效提高净化效果。当电池电压较低时，降低负载电流，电池电压较高时提高负载电流；既保证的电池的寿命、又达到了清洗果蔬的最优效果。提高的产品的可靠性和寿命。
29.3、主控单元控制恒流控制单元的输出，可以实现软件调节电流，软件可以根据不同工况动态调节电流，净化效果好、更智能，有效提高了产品的适应性，例如产品可以根据当前锂电池电压调节输出电流，或者可根据输出电压调节输出电流，或者根据当前液体导电性调节输出电流。且可以连续调节电流，切换过程更平滑，适应工况多。
30.4、主控单元向恒流控制单元发送pwm信号，恒流控制单元把主控单元输出的pwm数字信号转换成模拟信号，成本低，可靠。
附图说明
31.图1是本实用新型的原理图。
32.图2是本实用新型实施例二电路图。
33.图3是本实用新型实施例三电路图。
34.图4是本实用新型实施例四电路图。
35.图5是本实用新型实施例五电路图。
36.图6是本实用新型实施例六电路图。
37.图7是本实用新型实施例七电路图。
具体实施方式
38.以下结合说明书附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明。
39.实施例一：
40.如图1所示，本实用新型包括：
41.电源单元，电源单元包括单个电池或由多个电池构成的电池组；
42.升压单元，升压单元与电源单元、恒流控制单元、负载单元相连以将输入电压转换为目标电压，并为负载单元供电；
43.电流检测单元，电流检测单元与负载单元相连以对负载单元的电流进行采样；
44.主控单元，主控单元与电源单元、升压单元、电流检测单元、恒流控制单元相连，主控单元向恒流控制单元发送信号，以控制恒流控制单元的输出；
45.恒流控制单元，恒流控制单元与升压单元、主控单元、电流检测单元相连，以控制升压单元的输出电流。
46.本技术方案采用电池供电，与强电完全隔离，安全可靠；使用方便，无需携带电线尾巴，使用体验好。
47.当采用电解技术进行净化果蔬等食品时，其包括负载电解模组，施加在电解模组上的电压越高电解效果越好，即电解产生的羟基、h_2 o_2、h_3 o_2^ 的速度越快、浓度越高；同时，采用电池供电时，一般电池电压都比较低（例如3.7v），需要采用升压控制电路把电池电压升压到更高的电压给电解模组，例如，把3.7v升压到12v，但是，升压电路输入电压输出电压的电压差越大，其损坏也越大，效率越低；电池的电压随着电量的消耗，电压会慢慢下降，例如刚充满时的电压为4.2v，电压随着使用会逐渐下降，电压下降到保护电压3.1v时会停止放电，如果此时采用恒流的方式进行放电，升压电路上的损坏也比较大，损坏pd=io*（vo
‑
vin）；为了保证恒定的输出电流，电池电压较低时需要较大的输出电流；电池放电电流越大，电池损耗越大，寿命越低。
48.本技术方案解决了上述无法兼顾寿命及清洗效果的问题，其主要原因为：本技术方案采用恒流控制单元控制升压单元的输出电流，主控单元控制恒流控制单元的输出的方式，其可以通过软件来调节电流，软件可以根据不同工况动态调节电流，净化效果好、更智能，有效提高了产品的适应性，例如产品可以根据当前锂电池电压调节输出电流，或者可根据输出电压调节输出电流，或者根据当前液体导电性调节输出电流。当电池电压较低时，降低负载电流，电池电压较高时提高负载电流；既保证的电池的寿命、又达到了清洗果蔬的最优效果。提高的产品的可靠性和寿命。且可以连续调节电流，切换过程更平滑，适应工况多。
49.实施例二：
50.如图2所示，在实施例一的基础上，为了兼顾成本及工作的可靠性；恒流控制单元包括低通滤波电路、恒流控制电路,低通滤波电路与主控单元相连，以将主控单元输出的pwm数字信号转变为模拟信号。主控单元输出的pwm数字信号，采用低通滤波电路进行处理，变成模拟信号，采用pwm技术成本低，可靠。恒流控制电路与低通滤波电路、电流检测单元、升压单元相连。低通滤波电路把交变的pwm波形变换为纹波更小的直流信号；恒流控制单元对电流的调节范围为200ma～1a；以有效保护电池，防止电池输出电流过大而损坏；提高产品可靠性。
51.其中，低通滤波电路包括电容c3及电阻r5；恒流控制电路包括电阻r4和电阻r3,电容c3一端、电阻r5一端、电阻r4一端相连，电容c3另一端接地，电阻r5另一端与控制单元相连，电阻r4另一端与电阻r5一端及升压单元相连；电阻r5另一端与电流检测单元相连。电阻r5取值范围为1k～50k，电容c3取值范围为1uf～10uf。
52.电阻r4和r3构成恒流控制电路，取值范围为50k～200k。可以避免因电阻r3和r4过小而导致功耗大，及因电阻r3和r4过大而导致零点漂移的问题。
53.通过限定电阻r3、r4、r5和电容c3的取值范围，可以有效的提高电路的可靠性，从而提高产品可靠性。
54.工作过程中，当升压单元检测到vset电压超过其设置的电压阈值vu1时，就降其输出电流；当检测到vset电压低于其内部设置的电压阈值vu1时，就提高输出电流；如此，就可以控制负载的最大工作电流，达到恒流的目的。
55.节点vset的电压与负载工作电流采样的电压vs、vpwm的关系可以通过下述公式获得：
[0056][0057]
其中vs的大小取决于负载电流io，即
[0058][0059]
电压vp由主控单元控制，主控单元输出pwm信号，经过rc滤波后，变成直流电压vp。
[0060]
实施例三：
[0061]
如图3所示，在实施例一的基础上，为了方便控制，并得到好的洗净效果；升压单元为dc
‑
dc升压单元，其把电源输入电压转换成高电压输出，升压单元包括电感l2、升压控制芯片u1、二极管d1、电压采样电路；电感l2一端与电源单元正极相连，另一端与升压控制芯片u1的升压控制输入端lx、二极管d1的正极相连；升压控制芯片u1的使能端ce与主控单元相连；升压控制芯片u1的电源端vdd与电源正极相连；升压控制芯片u1的电流检测端vsence与恒流控制单元相连；升压控制芯片u1的电压反馈端fb与电压采样电路相连；二极管d1负极与电压采样电路及负载单元进线端相连。控制模块控制升压控制芯片u1的输出，可以通过软件实现，软件调节电流时可以根据不同工况动态调节电流，净化效果好、更智能，当电池电压较低时，降低负载电流，电池电压较高时提高负载电流；既保证的电池的寿命、又达到了清洗果蔬的最优效果。提高的产品的可靠性和寿命。
[0062]
在本实施例中，升压单元把电源输入电压转换成高电压输出，升压单元输出电压范围为9v～30v，从而保证最大洗净效果的同时，有效的提高电路工作的可靠性。
[0063]
为了兼顾成本及工作的可靠性，电压采样电路包括电阻r1、电阻r2；电阻r1和电阻r2串联连接，电阻r1一端与二极管d1负极，另一端与电阻r2一端相连；电阻r2另一端接地；电阻r1和电阻r2的分压节点与升压控制芯片u1的电压反馈端fb相连。采用电阻采样，成本低，可靠性好。
[0064]
实施例四：
[0065]
如图4所示，在实施例一的基础上，为了兼顾成本及可靠性，电流检测单元包括电阻r
s
,电阻r
s
一端与负载单元、主控单元、恒流控制单元相连，另一端接地。采用电阻采样，成本低，可靠性好。
[0066]
实施例五：
[0067]
如图5所示，在实施例一的基础上，为了实现使用的安全性及方便性；电源单元包括电源、第一滤波电路；电源由电池供电，电池为锂电池；第一滤波电路为电容滤波电路，第一滤波电路包括电容c1，电容c1一端与电源正极相连，另一端接地。锂电池的电压范围为3v～13v，由于一般果蔬净化机工作负载电流为200ma～1a，输入电压单元采用电池供电，因此可采用18650等大容量电池。
[0068]
由于单节锂电池输出标准电压为3.7v，可以采用两节或三节单节锂电池串联实现，因此输入电压可以有3.7v、7.4v、11.1v三种规格。通过串联实现高输入电压。
[0069]
为了进一步提高输出电流的能力，可以并联方式提高电池输出的最大输出电流。
[0070]
通过采用并联和串联方式实现达到输入电压和输出电流的能力要求，从而提高输出电压和转换效率，提高产品可靠性和净化效果。
[0071]
实施例六：
[0072]
如图6所示，为提高工作的可靠性，负载单元包括负载和第二滤波电路；在本实施例中，负载为净食机的电解模组，电解模组采用采用钛合金作为极板；第二滤波电路为电容滤波电路，第二滤波电路包括电容c2,电容c2一端与负载的进线端相连，另一端接地。
[0073]
实施例七
[0074]
如图7所示，在实施例一的基础上，为兼顾成本、使用的灵活性、可靠性、可控性。
[0075]
在本实施例中，
[0076]
恒流控制单元包括低通滤波电路,低通滤波电路与主控单元相连，以将主控单元输出的pwm数字信号转变为模拟信号。恒流控制单元包括恒流控制电路，恒流控制电路与低通滤波电路、电流检测单元、升压单元相连。低通滤波电路包括电容c3及电阻r5；恒流控制电路包括电阻r4和电阻r3,电容c3一端、电阻r5一端、电阻r4一端相连，电容c3另一端接地，电阻r5另一端与控制单元相连，电阻r4另一端与电阻r5一端及升压单元相连；电阻r5另一端与电流检测单元相连。
[0077]
升压单元包括电感l2、升压控制芯片u1、二极管d1、电压采样电路；电感l2一端与电源单元正极相连，另一端与升压控制芯片u1的升压控制输入端lx、二极管d1的正极相连；升压控制芯片u1的使能端ce与主控单元相连；升压控制芯片u1的电源端vdd与电源正极相连；升压控制芯片u1的电流检测端vsence与恒流控制单元相连；升压控制芯片u1的电压反馈端fb与电压采样电路相连；二极管d1负极与电压采样电路及负载单元进线端相连。电压采样电路包括电阻r1、电阻r2；电阻r1和电阻r2串联连接，电阻r1一端与二极管d1负极，另一端与电阻r2一端相连；电阻r2另一端接地；电阻r1和电阻r2的分压节点与升压控制芯片u1的电压反馈端fb相连。
[0078]
电流检测单元包括电阻r
s
,电阻r
s
一端与负载单元、主控单元、恒流控制单元相连，另一端接地。
[0079]
电源单元包括电源、第一滤波电路；电源由电池供电，电池为干电池、或锂电池；第一滤波电路为电容滤波电路，第一滤波电路包括电容c1，电容c1一端与电源正极相连，另一端接地。
[0080]
负载单元包括负载和第二滤波电路；负载为净食机的电解模组；第二滤波电路为电容滤波电路，第二滤波电路包括电容c2,电容c2一端与负载的进线端相连，另一端接地。
[0081]
控制单元为8位、或16位、或32位微处理器，其功能包括pwm模块、模
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数转换模块、io控制模块、定时模块、存储模块；主控单元与电源相连；输出端与升压控制ic、恒流控制单元相连。
[0082]
其工作过程为：
[0083]
启动功能后，主控单元控制升压控制芯片u1开始工作，输出目标电压；
[0084]
主控单元输出pwm信号，使vp达到设定值，使升压控制芯片u1输出默认电流值；
[0085]
负载开始工作；
[0086]
电阻rs实时采样控制；
[0087]
主控单元检测电流采样信号vs；
[0088]
主控单元根据vs输出pwm信号：当负载电流小时，降低pwm信号的占空比，提高输出电流；当负载电流过大时，提高pwm信号的占空比，降低输出电流；
[0089]
工作时间结束后，主控单元控制升压控制芯片u1停止工作。
[0090]
此外，基于以上电路，开发出一种食品净化机，其包括上述的恒流控制电路，实现该恒流控制电路所具备的功能，具体可以为用于果蔬净化的净化机等。
[0091]
以上图1
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7所示的一种恒流控制电路及具有其的食品净化机是本实用新型的具体实施例，已经体现出本实用新型实质性特点和进步，可根据实际的使用需要，在本实用新型的启示下，对其进行形状、结构等方面的等同修改，均在本方案的保护范围之列。