一种用于家用电器的功率控制装置的制作方法

1.本发明涉及家用电器技术领域，具体涉及一种用于家用电器的功率控制装置。


背景技术：

2.现有的家用加热器功率控制方式，一般是通过档位调节家用加热电器的输出功率，若以ptc(positive temperature coefficient，正温度系数热敏电阻)加热器为例，对单组或多组ptc加热器进行档位控制，以达到输出不同加热功率的目的；其中，单组或多组ptc能够以类似环形或其他任意形状进行布置。然而由于现有技术存在的局限，常规家用加热器只能提供一个档位或者固定的若干档位对应的输出功率调节功能，调节的档位往往较少，且无法实现输出功率0到100％档位的无级调整。
3.针对上述相关技术中现有的加热电器无法实现输出功率的无级调整的问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供了一种用于家用电器的功率控制装置，用以克服现有的加热电器无法实现输出功率的无级调整的问题。
5.为了实现上述目的，本发明实施例的第一方面，提供一种用于家用电器的功率控制装置，包括：
6.开关器件，用于控制电源与加热负载之间线路的通断；所述电源用于通过交流电为所述加热负载供电；
7.过零检测电路，用于检测所述交流电的过零点，以输出过零检测信号；
8.控制器，用于根据设置的功率调整参数生成控制信号，以及用于根据所述控制信号和所述过零检测信号控制所述开关器件的通断状态，以调整加热负载的输出功率；
9.其中，所述开关器件、所述过零检测电路分别与所述控制器连接。
10.本发明提供的用于家用电器的功率控制装置,通过功率调整参数生成的控制信号，在检测到过零检测信号时，根据所述控制信号和所述过零检测信号控制开关器件的通断状态，以调整加热负载的输出功率，能够实现对现有家用电器输出功率进行无级调整的技术效果。
11.优选地，所述装置还包括：驱动模块，用于根据接收到的驱动信号控制开关器件的通断状态，所述驱动信号是由控制器根据所述过零检测信号和所述控制信号生成并发送至驱动模块的；其中，所述驱动模块连接于所述控制器、所述开关器件之间。
12.优选地，所述驱动信号为延时通断信号；所述控制器，还用于在接收到过零检测信号时，向所述驱动模块发送所述延时通断信号，以控制开关器件延时预设时间后导通；其中，所述预设时间基于所述功率调整参数确定。
13.本发明提供的用于家用电器的功率控制装置,通过驱动模块控制开关器件的通断状态，来调整加热负载的做功时间，能够较好地控制加热负载的工作功率，从而提高加家用
电器功率调整运行的可靠性。
14.优选地，所述控制器包括：第一控制单元，用于根据所述驱动信号控制开关器件的导通角，以控制开关器件的导通时间；其中导通角和导通时间具有正比例关系。
15.优选地，所述控制器还包括：第二控制单元，用于根据所述驱动信号控制开关器件的丢波百分比，以控制开关器件的导通时间；其中丢波百分比与导通时间具有反比例关系。
16.本发明提供的用于家用电器的功率控制装置，通过在接收到过零检测信号时控制可控硅的导通时间，并在功率调整时采用斩波方式或者丢波方式，能够有效降低交流电源的电磁干扰。
17.优选地，所述驱动模块，用于根据所述驱动信号控制开关器件在目标时刻断开，并在下次过零点导通，所述目标时刻根据所述驱动信号确定。
18.本发明提供的用于家用电器的功率控制装置，通过对单位时间内可控硅的开关次数进行调整，来限制单位时间内加热负载有效的做功时间，从而达到调整加热负载输出功率的无级可调。
19.优选地，所述过零检测电路，包括：光耦三极管，具有第一输入端、第二输入端、第一输出端及第二输出端；所述第一输入端、所述第二输入端用于与所述电源连接；所述第一输出端与参考电源之间串联第一电阻；所述第二输出端接地；所述第一输出端与所述第二输出端之间串联有第二电阻和第一电容；所述控制器具有过零检测端，所述第二电阻和所述第一电容之间的连接点与所述过零检测端连接。
20.优选地，所述开关器件为可双向可控硅，所述驱动模块为光电耦合双向可控硅驱动器。
21.本发明提供的用于家用电器的功率控制装置，可控硅的双向导通性，能够为交流电流提供简易可靠的回路；并且可控硅的市电过零点自动关断特性，为控制装置提供可短周期随意开关电路的条件，有助于加热负载输出功率的无级可调。
22.优选地，所述装置还包括：与所述双向可控硅并联的保护电路，用于对双向可控硅进行过电压保护。
23.优选地，家用电器包括浴霸、空调机、电熨斗、暖风机、干燥机、去湿机中的至少一种。
24.本发明提供的用于家用电器的功率控制装置，能够用于各种家用电器，以实现对输出功率的0到100％的无级调整。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本发明实施例1中用于家用电器的功率控制装置的原理框图。
27.图2为本发明实施例1中用于家用电器的功率控制装置的一个具体示例的装置结构图。
28.图3为斩波方式调整输出功率的示意图。
29.图4为丢波方式调整输出功率的示意图。
具体实施方式
30.下面将结合附图对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
33.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
34.实施例1
35.本实施例提供一种用于家用电器的功率控制装置，如图1所示，包括：开关器件，用于控制电源与加热负载之间线路的通断；电源用于通过交流电为加热负载供电；过零检测电路，用于检测交流电的过零点，以输出过零检测信号；控制器，用于根据设置的功率调整参数生成控制信号，以及用于根据控制信号和过零检测信号控制开关器件的通断状态，以调整加热负载的输出功率；其中，开关器件、过零检测电路分别与控制器连接。
36.本发明提供的用于家用电器的功率控制装置,通过功率调整参数生成的控制信号，在检测到过零检测信号时，根据控制信号和过零检测信号控制开关器件的通断状态，以调整加热负载的输出功率，能够实现对现有家用电器输出功率进行无级调整的技术效果。
37.具体地，电源为交流电源，可以使用市电供电；加热负载可以为单组正温度系数热敏电阻，即ptc加热器。开关器件，用于控制电源与加热负载之间线路的通断，开关器件可以为双向可控硅，即三端双向可控硅，如图2的q1所示，具有“1”、“2”、“3”三个端口，当“1”和“2”导通时，电源与加热负载之间线路的导通，加热负载处于工作状态，产生热源；当“2”和“3”导通时，电源与加热负载之间线路的断开，加热负载暂停工作。控制器可以为图2的mcu单元所示。
38.具体地，功率调整参数可以根据用户使用需要通过控制器进行预先设定，其中功率调整参数可以是人为设定的固定档位，即一档、二档、三档等，其中每个档位可以代表输出功率的百分比，例如一档代表加热负载全输出功率的30％、二档代表加热负载全输出功率的60％、三档代表全输出功率的100％。功率调整参数还可以为无级调整参数，即加热负载的输出功率按照百分比设置档位，即每一个档位可以代表输出功率的一个百分比，具体档位设置方法在此不做具体限定，例如可以通过转动滚轮或者推动滑块来调整功率输出档
位，从而可以实现输出功率0到100％档位的无级可调的技术效果。
39.优选地，过零检测电路，包括：光耦三极管，具有第一输入端、第二输入端、第一输出端及第二输出端；第一输入端、第二输入端用于与电源连接；第一输出端与参考电源之间串联第一电阻；第二输出端接地；第一输出端与第二输出端之间串联有第二电阻和第一电容；控制器具有过零检测端，第二电阻和第一电容之间的连接点与过零检测端连接。
40.具体地，过零检测电路用于检测交流电源提供的交流电的过零点，其中，交流电的过零电可以使交流电中电压值为零的点。过零检测电路如图2所示，光耦三极管用u2表示，其中光耦三极管的第一输入端1、第二输入端2、第一输出端3及第二输出端4；参考电源用vdd2表示；第一电阻为上拉电阻，用r6表示；第二电阻r7和第一电容c1构成过零信号的rc滤波电路。过零检测电路还包括在交流电源l端与第一输入端之间串联有限流电阻r4和r5；以及在限流电阻r5与交流电源输出端n之间设置的整流二极管d1；其中vdd1用于为u1提供电源,vdd2用于为u2提供电源。
41.具体地，用户可以通过远程或者本地选择运行模式来设定功率调整参数，即加热负载的输出功率，其运行模式可以分为固定档位调整和无级档位调整。固定档位调整即预先设置好且无法根据使用需求对功率进行修改的档位，例如一档(全输出功率的30％)、二档(全输出功率的60％)、三档(全输出功率的100％)；无级档位调整即可以根据用户使用需求对输出功率进行修改，例如当前加热负载的输出功率为30％，用户想要温度再高一些，可以通过转动滚轮或者推动滑块来调整功率输出档位，将输出功率由30％调整至31％、32％或者更高输出功率。
42.更具体地，在用户设置好功率调整参数后，控制器可以根据设置的功率调整参数生成控制信号，并根据控制信号和过零检测信号控制开关器件的通断状态，对应改变加热负载的工作状态，从而调整加热负载的输出功率。
43.优选地，装置还包括：驱动模块，用于根据接收到的驱动信号控制开关器件的通断状态，驱动信号是由控制器根据过零检测信号和控制信号生成并发送至驱动模块的；其中，驱动模块连接于控制器、开关器件之间。
44.具体地，如图2所示：驱动模块可以为由光电耦合双向可控硅驱动器u1、触发限流电阻r2和门极电阻r3构成可控硅的门极驱动电路。驱动模块可以通过控制器发送的驱动信号来实现对可控硅导通和断开的控制，即当控制器向驱动模块输出驱动信号时光电耦合双向可控硅驱动器断开，触发双向可控硅导通，从而接通电源与加热负载之间线路，用于调整加热负载的输出功率。其中，图2的“io2”为控制器向门极驱动电路传输的驱动信号。
45.优选地，驱动信号为延时通断信号；控制器，还用于在接收到过零检测信号时，向驱动模块发送延时通断信号，以控制开关器件延时预设时间后导通；其中，预设时间基于功率调整参数确定。
46.具体地，在控制器接收到过零检测信号时，向驱动模块发送延时通断信号，即驱动模块根据延时通断信号在延时预设时间后断开，以达到控制开关器件延时预设时间后导通，以控制导通时间。其中预设时间与功率调整参数具有映射关系，即功率调整参数越大，延时的预设时间越长，该预设时间一般小于等于交流电的二分之一周期，例如当加热负载的输出功率为100％时，预设时间为交流电的二分之一周期时；当加热负载的输出功率为50％，预设时间为交流电的四分之一周期时。
47.本发明提供的用于家用电器的功率控制装置,通过驱动模块控制开关器件的通断状态，来调整加热负载的做功时间，能够较好地控制加热负载的工作功率，从而提高加家用电器功率调整运行的可靠性。
48.优选地，控制器还包括：第一控制单元，用于根据驱动信号控制开关器件的导通角，以控制开关器件的导通时间；其中导通角和导通时间具有正比例关系。
49.具体地，通过调整斩波导通角来实现调节负载输出功率，其中功率调整参数的功率档位越大(加热负载全功率的百分比越大)，斩波导通角越小，加热负载实际功率越大。如图3所示，第一控制单元通过过零检测信号和功率调整参数调节导通时间t(如图非阴影部分为正常导通，阴影部分为截止)，通过导通时间t调节交流供电电压有效值，达到调整功率的目的。
50.优选地，根据接收到的驱动信号控制开关器件的通断状态，包括：根据驱动信号控制开关器件在目标时刻断开，并在下次过零点导通，目标时刻根据所述驱动信号确定。
51.具体地，在通过调整斩波导通角来实现调节功率时，还可以采用如下方式：控制器会将控制开关器件(双向可控硅q1)的导通时间的驱动信号传输至驱动模块，以使驱动模块根据驱动信号控制双向可控硅q1在规定的时刻导通，并在下次过零点时截止，到达导通点再导通，如此反复进行(如图3所示，非阴影部分为正常导通，阴影部分为截止)，从而在单位时间内对开关器件的开关次数进行调整，以控制加热负载的输出功率。
52.本发明提供的用于家用电器的功率控制装置，通过对单位时间内可控硅的开关次数进行调整，来限制单位时间内加热负载有效的做功时间，从而达到调整加热负载输出功率的无级可调。
53.优选地，控制器还包括：第二控制单元，用于根据驱动信号控制开关器件的丢波百分比，以控制开关器件的导通时间；其中丢波百分比与导通时间具有反比例关系。
54.具体地，通过调整丢掉半波百分比来实现调整功率，其中功率调整参数的功率档位越大(加热负载全功率的百分比越大)，每个固定周期内丢掉的半波越少，加热负载实际功率越大。如图4所示，第二控制单元通过过零检测信号和功率调整参数调节每个固定周期内导通的半波数量(如图非阴影部分为正常导通，阴影部分为截止)，通过调节固定周期内导通的半波数量调节交流供电电压有效值，达到调整功率的目的。
55.更具体地，在通过调整丢掉半波百分比来实现调整功率时，还可以采用如下方式，即确定功率调整参数为加热负载的1/n输出功率时，在控制器接收到过零检测信号后，在供电电源的输出电信号的每一个n/2周期内控制可控硅导通1/2周期，其中，n为自然数。例如，当加热负载全功输出时，控制可控硅的阳极和阴极在每一个交流市电周期导通1个周期；当加热负载以1/2功率输出时，控制可控硅的阳极和阴极在每一个交流市电周期内导通1/2个周期；加热负载以1/3功率输出时，控制可控硅的阳极和阴极在每3/2个交流市电周期内导通1/2个周期，依次类推。
56.本发明提供的用于家用电器的功率控制装置，通过在接收到过零检测信号时控制可控硅的导通时间，并在功率调整时采用斩波方式或者丢波方式，能够有效降低交流电源的电磁干扰。
57.优选地，开关器件为双向可控硅，驱动模块为光电耦合双向可控硅驱动器；
58.具体地，当光电耦合双向可控硅驱动器处于断开状态时，双向可控硅导通，加热负
载处于工作状态，产生热源；当光电耦合双向可控硅驱动器处于连通状态时，可控硅断开，加热负载处于暂停工作状态。
59.优选地，装置还包括：与双向可控硅并联的保护电路，用于对双向可控硅进行过电压保护。
60.具体地，与双向可控硅并联的保护电路可以为rc吸收电路，如图2所示，一般并联在双向可控硅q1的两极间，rc吸收电路包括串联连接的电阻r1和电容cx1。
61.优选地，家用电器包括浴霸、空调机、电熨斗、暖风机、干燥机、去湿机中的至少一种。
62.具体地，家用电器包括浴霸、空调机、电熨斗、暖风机、干燥机、电暖器、按摩器、卷发器、直发器、驱蚊器等家用电器。
63.本发明提供的用于家用电器的功率控制装置，能够用于各种家用电器，以实现对输出功率的0到100％的无级调整。
64.技术效果：
65.本发明提供的用于家用电器的功率控制装置，可以实现对于家用电器的正温度系数热敏电阻(positive temperature coefficient)的输出功率的无级可调。实现在不管是什么结构的正温度系数热敏电阻(positive temperature coefficient)条件下，都能实现输出功率的0到100％档位可调。
66.本发明提供的用于家用电器的功率控制装置，可控硅具有双向导通性，能够为交流电提供简易可靠的回路；可控硅具有市电过零点自动关断特性，能够为控制系统提供可短周期随意开关电路的条件；以及通过对单位时间内可控硅的开关次数进行调整，来限制单位时间内ptc有效的做功时间，从而达到调整浴霸ptc输出功率的无级可调。
67.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。