一种放电电路及控制电路、控制器与电器设备的制作方法

1.本技术涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种放电电路及控制电路、控制器与电器设备。


背景技术：

2.在控制器的设计或应用中，通常需要用到大容量电解电容作为储能器件，其中，在控制器工作过程中，电解电容充满电荷，而在控制器断电后，电解电容上的电荷可能无法很快放完，同时，在一些电路中，电解电容在放电后的储能电压可能仍高于安全电压要求，存在触电隐患，并且在控制器再次上电时，电解电容上的电压与电网电压叠加，容易形成冲击电压对电网产生干扰。
3.针对上述问题，在现有技术中，通常需要通过软件控制放电电路，以使电解电容进行放电，从而使电容能够在放电后符合安全电压要求。
4.然而，通过软件控制则意味着需要占用mcu的资源与软件资源，并且可能还需要使用软件对输入的交流电源进行检测，控制过程较为复杂。


技术实现要素：

5.本技术实施例旨在提供一种放电电路及控制电路、控制器与电器设备，本技术能够简化储能元件放电时的控制过程。
6.为实现上述目的，第一方面，本技术提供一种放电电路，用于对储能元件进行放电，所述放电电路包括开关单元、耗电单元及电压提供单元，所述开关单元的第一端及所述电压提供单元的第一端与所述储能元件的第一端连接，所述开关单元的第二端与所述耗电单元的第一端连接，所述开关单元的第三端与所述电压提供单元的第二端连接，所述电压提供单元的第三端及所述耗电单元的第二端与所述储能元件的第二端连接；
7.所述电压提供单元用于为所述开关单元提供第一电压；
8.所述开关单元用于在所述第一电压的作用下导通；
9.所述耗电单元用于消耗所述储能元件存储的电荷，以对所述储能元件进行放电。
10.在一种可选的方式中，所述电压提供单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第一稳压二极管、第二稳压二极管以及第一二极管；
11.所述第一电阻的第一端与所述储能元件的第二端连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第二电阻的第一端以及所述第一稳压二极管的阴极连接，所述第二电阻的第二端分别与所述开关单元的第三端以及所述第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端分别与所述第一电容的第一端、所述第二稳压二极管的阳极以及所述第四电阻的第一端连接，所述第一电容的第二端分别与所述第一稳压二极管的阳极、所述第二稳压二极管的阴极以及所述储能元件的第一端连接，所述第四电阻的第二端与所述第一二极管的阳极连接，所述第一二极管的阴极接地。
12.在一种可选的方式中，所述开关单元包括nmos管；
13.所述nmos管的栅极与所述电压提供单元的第二端连接，所述nmos管的源极与所述储能元件的第一端连接，所述nmos管的漏极与所述耗电单元的第一端连接。
14.在一种可选的方式中，所述耗电单元包括串联连接的第五电阻与第六电阻；
15.所述第五电阻的非串联连接端与所述开关单元的第二端连接，所述第六电阻的非串联连接端与所述储能元件的第二端连接。
16.第二方面，本技术实施例提供一种控制电路，包括如上所述的放电电路与储能元件。
17.在一种可选的方式中，所述控制电路还包括整流电路，所述整流电路的第一端及所述储能元件的第一端与第一电源输入端连接，所述整流电路的第二端与第二电源输入端连接，所述整流电路的第三端与所述储能元件的第二端连接，所述整流电路的第四端与电源输出端连接；
18.所述第一电源输入端及所述第二电源输入端用于连接交流电源；
19.所述整流电路用于将所述交流电源整流成直流电源；
20.所述电源输出端用于输出所述直流电源。
21.在一种可选的方式中，所述整流电路包括第二二极管、第三二极管、第四二极管与第二电容；
22.所述第二二极管的阳极与所述第一电源输入端连接，所述第二二极管的阴极分别与所述第三二极管的阴极、所述储能元件的第二端以及所述第四二极管的阳极连接，所述第三二极管的阳极与所述第二电容的第一端以及所述第二电源输入端连接，所述第四二极管的阴极与所述第二电容的第二端以及所述电源输出端连接。
23.在一种可选的方式中，还包括第三稳压二极管与第四稳压二极管；
24.所述第三稳压二极管的阳极与所述第四稳压二极管的阳极连接，所述第三稳压二极管的阴极与所述放电电路中的开关单元的第一端连接，所述第四稳压二极管的阴极与所述开关单元的第三端连接。
25.第三方面，本技术实施例提供一种控制器，包括如上所述的控制电路。
26.第四方面，本技术实施例提供一种电器设备，包括如上所述的控制器。
27.本技术实施例的有益效果是：本技术提供的放电电路包括开关单元、耗电单元及电压提供单元,在储能元件放电过程中，电压提供单元能够为开关单元提供第一电压，以使开关单元导通，进而，开关单元与耗电单元以及储能元件能够形成放电回路，从而可通过耗电单元对储能元件中存储的电荷进行消耗，即对储能元件进行放电，相对于现有技术中使用软件控制储能元件的放电过程，本技术的控制过程较为简单。
附图说明
28.一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
29.图1为本技术实施例提供的放电电路的结构示意图；
30.图2为本技术实施例提供的控制电路的电路结构示意图；
31.图3为本技术实施例提供的交流电源的波形的示意图。
具体实施方式
32.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
33.请参照图1，图1为本技术实施例提供的放电电路的结构示意图。如图1所示，放电电路100用于对储能元件200进行放电。其中，放电电路100包括开关单元10、耗电单元20以及电压提供单元30。
34.具体地，开关单元10的第一端及所述电压提供单元30的第一端与储能元件200的第一端连接，开关单元10的第二端与耗电单元20的第一端连接，开关单元10的第三端与电压提供单元30的第二端连接，电压提供单元30的第三端及耗电单元20的第二端与储能元件200的第二端连接。
35.电压提供单元30用于为开关单元10提供第一电压，开关单元10用于在第一电压的作用下导通，耗电单元20用于消耗储能元件200存储的电荷，以对储能元件200进行放电。
36.具体的，当储能元件200放电时，电压提供单元30能够从其第二端输出第一电压至开关单元10的第三端，开关单元10在第一电压的作用下导通。继而，储能元件200、开关单元10与耗电单元20形成放电回路，储能元件200在放电时所释放的电荷通过耗电单元20进行消耗，即可实现储能元件200的放电过程。在此实施例中，通过电路结构自动控制开关单元10，以对储能元件200进行放电，而现有技术中通常使用软件控制储能元件的放电过程，则相对于现有技术而言，本技术的控制过程更为简单，亦即，本技术能够简化了储能元件放电时的控制过程。
37.在一实施例中，请结合图1参照图2，开关单元10包括nmos管q1，nmos管q1的栅极与电压提供单元30的第二端连接，nmos管q1的源极与储能元件200的第一端连接，nmos管q1的漏极与耗电单元20的第一端连接。其中，nmos管q1的源极作为开关单元10的第一端，nmos管q1的漏极作为开关单元10的第二端，nmos管q1的栅极作为开关单元10的第三端。
38.当储能元件200放电时，nmos管q1的栅极所接收到的第一电压大于其开启电压，以使nmos管q1导通，从而为储能元件200提供放电回路。反之，在另一实施例中，当储能元件200不放电时，可使nmos管q1的栅极所接收到的第一电压小于其开启电压，以使nmos管q1断开，有利于减少功耗。由于nmos管的导通电阻较小，采用nmos管作为开关器件，可以加快储能元件200的放电时间。
39.可选地，耗电单元20包括串联连接的第五电阻r5与第六电阻r6。第五电阻r5的第一端(即第五电阻r5的非串联连接端)与nmos管q1的漏极连接，第五电阻r5的第二端与第六电阻r6的第一端连接，第六电阻r6的第二端(即第六电阻r6的非串联连接端)与储能元件200的第二端连接。其中，第五电阻r5的第一端作为耗电单元20的第一端，第六电阻r6的第二端作为耗电单元20的第二端。
40.第五电阻r5与第六电阻r6用于消耗储能元件200的电能，且消耗的电能以热量的形式散发到周围环境中。
41.可以理解的是，在上述实施例中，耗电单元20包括两个串联连接的电阻。而在其他实施例中，耗电单元20还可设置为包括至少一个电阻，例如，耗电单元20可以只包括一个电
阻，也可以包括三个串联连接的电阻。
42.可选地，电压提供单元30包括第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第一电容c1、第一稳压二极管dw1、第二稳压二极管dw2以及第一二极管d1。
43.其中，第一电阻r1的第一端与储能元件200的第二端连接，第一电阻r1的第二端、第二电阻r2的第一端以及第一稳压二极管dw1的阴极连接于第四连接点p4，第二电阻r2的第二端、nmos管q1的栅极以及第三电阻r3的第一端连接于第三连接点p3，第三电阻r3的第二端、第一电容c1的第一端、第二稳压二极管dw2的阳极以及第四电阻r4的第一端连接于第一连接点p1，第一电容c1的第二端、第一稳压二极管dw1的阳极、第二稳压二极管dw2的阴极以及储能元件200的第一端连接于第二连接点p2，第四电阻r4的第二端与第一二极管d1的阳极连接，第一二极管d1的阴极接地gnd。第二连接点p2作为电压提供单元30的第一端，第三连接点p3作为电压提供单元30的第二端，第一电阻r1的第一端作为电压提供单元30的第三端。
44.本技术还提供一种控制电路，该控制电路包括放电电路100与储能元件200。在储能元件100放电时，放电电路100用于为储能元件200提供放电回路。
45.在一实施方式中，控制电路还包括整流电路300。整流电路300的第一端及储能元件200的第一端与第一电源输入端in1连接，整流电路300的第二端与第二电源输入端in2连接，整流电路300的第三端与储能元件200的第二端连接，整流电路300的第四端与电源输出端out连接。
46.其中，第一电源输入端in1与第二电源输入端in2用于连接交流电源(例如，市电)，整流电路300用于将交流电源整流成直流电源，并将直流电源通过电源输出端out输出。
47.在一实施例中，整流电路300包括第二二极管d2、第三二极管d3、第四二极管d4与第二电容c2。第二二极管d2的阳极与第一电源输入端in1连接，第二二极管d2的阴极、第三二极管d3的阴极、储能元件200的第二端以及第四二极管d4的阳极连接于第五连接点p5，第三二极管d3的阳极、第二电容c2的第一端以及第二电源输入端in2均接地gnd，第四二极管d4的阴极与第二电容c2的第二端以及电源输出端out连接。第二二极管d2的阳极作为整流电路300的第一端，第三二极管d3的阳极作为整流电路300的第二端，第五连接点p5作为整流电路300的第三端，第二电容c2的第二端作为整流电路300的第四端。
48.可选地，储能元件200包括第三电容c3，第三电容c3的第一端与第一电源输入端in1连接，第三电容c3的第二端与第二二极管d2的阴极连接于第五连接点p5。第三电容c3的第一端作为储能元件200的第一端，第三电容c3的第二端作为储能元件200的第二端。
49.应理解，当该控制电路100应用于电器设备(例如洗衣机)中时，交流电源通常为市电，即交流电源的波形如图3所示，该波形为正弦波，该正弦波可分为正半周与负半周，例如，在(0，π)为正半周，在(π，2π)为负半周。
50.在一实施例中，第一电源输入端in1用于与交流电源的火线连接，第二电源输入端in2用于与交流电源的零线连接。当交流电源处于负半周时，第一电源输入端in1的电压为负电压，第二电源输入端in2的电压为正电压，交流电源通过第三二极管d3整流，并将整流后的电压为第三电容c3进行充电。继而，当交流电源的输入为正半周时，第一电源输入端in1的电压为正电压，第二电源输入端in2的电压为负电压，交流电源通过第二二极管d2整流，并将整流后的电压与第三电容c3上的电压叠加后通过第四二极管d4为第二电容c2充
电。继而，可通过电源输出端out输出稳定的直流电压，该直流电压可以作为用电负载的供电电压。
51.以交流电源为市电为例，即交流电源的电压为220vac，当交流电源处于正半周时，第三电容c3充电后得到的电压约为:同样地，当交流电源处于负半周时，交流电源经整流后为第三电容c3充电的电压也为156vdc。上述两个电压叠加后给第二电容c2充电。从而，通过电源输出端out能够输出一个较为稳定156x2＝312vdc的直流电压。
52.可选地，控制电路100还包括第三稳压二极管dw3与第四稳压二极管dw4，其中，第三稳压二极管dw3的阳极与第四稳压二极管dw4的阳极连接，第三稳压二极管dw3的阴极与nmos管q1的源极连接，第四稳压二极管dw4的阴极与nmos管q1的栅极连接。
53.其中，第三稳压二极管dw3与第四稳压二极管dw4所组成的电路用于对nmos管q1起到保护作用，用以防止nmos管q1的栅极与源极之间的电压过大而损坏noms管q1。
54.实际应用中，在市电的正半周时，第一电源输入端in1的电压为正电压，第二电源输入端in2的电压为负电压，第三电容c3被充电。第一电源输入端in1、第二稳压二极管dw2、第一电容c1、第四电阻r4、第一二极管d1与地gnd形成了回路，第一电容c1被充电，第二稳压二极管dw2反向导通，第一连接点p1与第二连接点p2之间的电压即为第二稳压二极管dw2的反向导通电压。此时，可设置第二稳压二极管dw2的反向导通电压vo大于第三稳压二极管dw3的反向导通电压v1与第四稳压二极管dw4的正向导通电压v2和，即v0》v1 v2，其中，vo、v1及v2均大于0。那么，第一连接点p1与第二连接点p2之间的电压能够使第三稳压二极管dw3反向导通，且第四稳压二极管dw4正向导通，从而使nmos管q1的栅极与源极之间的电压为-(v1 v2)《0，nmos管q1断开。
55.在市电的负半周时，第一电源输入端in1的电压为负电压，第二电源输入端in2的电压为正电压，第三电容c3仍被充电。由于第一电容c1在市电的正半周时已经被充满电，且第一电容c1的第二端的电压为正电压，第一电容c1的第一端的电压为负电压，第一连接点p1上的电压即为-v0。同时，第一电容c1通过第三电阻r3、第二电阻r2与第一稳压二极管dw1形成放电回路。在该放电回路中，第三连接点p3上的电压v
p3
为：其中，v
dw1
为第一稳压二极管dw1的正向导通电压且v
dw1
大于0，r2为第二电阻r2的电阻值，r3为第三电阻r3的电阻值。而nmos管q1的栅极与源极之间的电压即为v
p3
，此时通过对第二稳压二极管dw2与第一稳压二极管dw1选型后，使v0大于v
dw1
，就能够使v
p3
也小于0，从而使nmos管q1保持断开。
56.在此实施例中，在第三电容c3被充电的过程中，能够使nmos管q1保持断开，可防止第三电容c3在充电时又被放电，有利于提高第三电容c3的充电效率，以稳定的通过电源输出端提供直流电源。
57.与此同时，在包含电容和电阻的放电回路中，放电公式为：其中，r为放电回路中的总电阻值，c为放电回路中电容的电容值，ln代表对数，v
end
表示电容停止放电时的电压，v
init
表示电容开始放电时的电压，vt表示电容放电到t时刻时的电压。可见，在第一电容c1、第三电阻r3、第二电阻r2与第一稳压二极管dw1所形成的放电回路中，各个元器件型号一旦确定，就能够通过上述公式
①
获得第一电
容c1的放电时间。从而，通过控制该放电时间大于市电处于负半周的时间，能够使nmos管q1一直处于断开状态。
58.例如，在一实施方式中，r3为680kω，r2为680kω，第一电容c1的电容值为220nf，且假设v
end
为0v，v0为27v(即v
init
为27v)，将上述参数代入至公式
①
可得：可见，若将第一电容c1两端的电压放电至12vdc计算，需要67ms。又由于市电的频率为50hz，所以市电的负半周的时间最大为20ms《67ms，换言之，在第一电容c1将所存储的电荷完全放完之前，市电已经切换至正半周，而在第一电容c1放电过程中，由上述内容可知，nmos管q1一直处于断开状态。则通过上述方式，能够实现在市电处于负半周时，使nmos管q1一直处于断开状态。
59.综上可得，当控制电路接入交流电源(例如，市电)时，无论是处于交流电源的正半周，亦或是负半周，均能够实现使nmos管q1一直处于断开状态，从而使控制电路处于正常工作状态。同时，还能够降低控制电路本身的损耗，符合环保要求。
60.进一步地，当控制电路与交流电源断开连接时，因第三电容c3在之前已经被充满电，可将第三电容c3看做是一个电压源。由上述内容可知，第一电容c1放电也需要一定的时间，同样可按照公式
①
计算得当第一电容c1放电至第一电容c1的第二端与第一端之间的电压为0.7vdc时(假设第一电容c1充满电时两端的电压为27v)，约需要1.1s，且在此期间，第一稳压二极管dw1无法正向导通。
61.当第一电容c1上的电压放电至低于0.7vdc时，第五连接点p5上的电压通过第一电阻r1、第一稳压二极管dw1到第六连接点p6形成稳压回路，此时，第四连接点p4上的电压即为第一稳压二极管dw1反向导通电压v4，其中，v4大于0。第四连接点p4上的电压经过第二电阻r2、第三电阻r3以及第二稳压二极管dw2的分压后，即可得到第三连接点p3上的电压，此时，第三连接点p3上的电压为上述的第一电压，该第一电压大于nmos管q1的开启电压，使nmos管q1导通，第三电容c3通过第五电阻r5与第六电阻r6进行放电。
62.进而，可设置当第三电容c3上的电压放电至低于安全电压(例如30vdc)时，放电截止。以安全电压为30vdc为例，稳压二极管的稳压电流通常为5ma，当第一稳压二极管dw1正常稳压过程中第一电阻r1上的压降v
r1
为：v
r1
＝i2×
r＝0.0052×
680000＝17vdc，其中，假设第一电阻r1的电阻为680kω，且设置v4为13v。此时，第五连接点p5上的电压应等于或大于30vdc(即v4 v
r1
)，才能够满足驱动nmos管q1导通的条件。
63.假设需要使第三电容c3上的电压放电至安全电压，该安全电压为30vdc，且第五电阻r5与第六电阻r6均选用电阻值为1800ω的电阻，第三电容c3选用电容值为33nf的电容，那么由公式
①
可计算得第三电容c3放电时间t为：所以可得到该控制电路100的放电总时间为第一电容c1的放电时间加上第三电容c3的放电时间，为1.1 1.96＝3.06s。可见，通过上述设计过程，本技术所提供的控制电路能够在约3秒时间即可将该控制电路中需放电的电容均放电至安全电压，符合安全放电设计要求。
64.综上可得，在控制电路与交流电源断开连接后，第一电容c1与第三电容c3均进行放电。并且，能够实现在较短时间内放电至安全电压，效率较高。同时，也不需如现有技术中
一样使用软件进行控制，一方面，不会因软件异常而受到影响，另一方面，能够使控制过程变得较为简单。
65.本技术还提供一种控制器，该控制器包括如上任一实施例中的控制电路。
66.本技术还提供一种用电设备，该用电设备包括如上任一实施例中的控制器。
67.在一实施方式中，该用电设备为洗衣机，在洗衣机断开电源时，洗衣机中的储能元件能够快速完成放电过程，有利于延长洗衣机的使用寿命。
68.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；在本技术的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本技术的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，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技术各实施例技术方案的范围。