CN112838771A - 一种即热式电热水器及其电源电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种即热式电热水器及其电源电路，电源电路包括：交流电源，用于连接市电；整流电路，将所述交流电源提供的交流电转换为直流电；变压器，所述变压器包括与所述整流电路连接的初级绕组和至少两个次级绕组，初级绕组与开关电源芯片连接，所述第一次级绕组向所述开关电源芯片提供反馈信号，所述第二次级绕组设有用于检测当前市电电压的检测电路。本发明基于变压器中绕组线圈的输出电压和绕组线圈匝数比近似的原理，在变压器中的第二次级绕组上设置检测电路，根据同相设计，使得该绕组对初级绕组得电压变化有很好的跟随特性，从而可以达到实时检测当前市电电压的目的，节省了光耦，降低电源成本，减小电源的体积。
Description
技术领域
本发明属于电热水器技术领域，具体地说，涉及一种即热式电热水器及其电源电路。
背景技术
即热式电热水器是一种常见实用的家具用品，作为一款家用电器，简单、安全、便捷是它的主要特点。即热式电热水器通常用的电源为小功率的线性电源方案，如果功率增大，线性电源的重量重，体积大，成本高的问题变的尤为突出。
例如，申请号为CN201611012409.0的中国专利公开了一种即热式电热水器应用电路，该电路是由主控电路、电源电路、市电检测电路、水泵控制电路、加热片控制电路、温度感应电路、显示模块组成，具体在市电检测电路中，电阻R22和电阻R26串联后与电阻R24、电阻R25并联到光耦的输入端，市电整流后经过光耦的反馈后转换为电压值，通过市电检测电路输出的电压值测量出当前市电电压值，根据当前电路在不同市电电压下的输出情况，计算出高压电压值与光耦输出电压的关系。
但是，使用光耦作为检测手段，缺点是比较明显的，主要有：
1.受光电元件使用寿命的影响，用一段时间后传输比可能会发生变化；
2.对光耦的线性度要求比较高；
3.由于其在高压和***供电端，安全性要考虑，必须有足够的安全距离，导致光耦的体积比较大。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种节省成本、减小体积的即热式电热水器的电源电路。
为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：
一种即热式电热水器的电源电路，包括：
交流电源，用于连接市电；
整流电路，将所述交流电源提供的交流电转换为直流电；
变压器，所述变压器包括与所述整流电路连接的初级绕组和至少两个次级绕组，初级绕组与开关电源芯片连接，其中所述第一次级绕组向所述开关电源芯片提供反馈信号，所述第二次级绕组设有用于检测当前市电电压的检测电路。
进一步的，
所述检测电路的回路中设有二极管D9、电容C41和假负载R71，其中，所述假负载R71与所述电容C41并联；
优选的，所述假负载的阻值范围为10～100千欧。
进一步的，
所述假负载R71后并联设有分压电路和/或滤波电路；
优选的，所述分压电路包括电阻R79和电阻R80，电阻R79和电阻R80串联后与假负载R71并联；
优选的，所述滤波电路为阻容滤波电路，阻容滤波电路包括电阻R81和储能电容E5，电阻R81和储能电容E5串联后并联在电阻R80的两端。
进一步的，
所述初级绕组并联设有缓冲电路，用于为变压器初级绕组在关断时提供电流回路。
进一步的，
所述缓冲电路包括二极管D7、高压电容C26和放电电阻，其中，二极管D7与高压电容C26串联、高压电容C26的两端并联多个串联的放电电阻。
进一步的，
所述开关电源芯片内部集成有MOSFET，所述MOSFET为所述初级绕组提供开关信号，驱动所述初级绕组，使得能量向第一次级绕组和第二次级绕组传递；
优选的，所述开关电源芯片选用LNK6774K芯片。
进一步的，
所述开关电源芯片的反馈引脚通过电阻分压器与所述第一次级绕组的正极连接，所述第一次级绕组的负极与所述初级绕组共地，用于采样反馈电压；
优选的，所述电阻分压器包括电容C30、电阻R66、电阻R67、电阻R69；其中电容C30、电阻R66、电阻R67并联后与电阻R69串联。
进一步的，
还包括储能电路，储能电路包括储能电容E1，所述储能电路与所述整流电路连接，由所述整流电路对储能电容E1充电，并经由储能电容E1向所述开关电源芯片提供能量。
进一步的，
所述变压器还包括第三次级绕组，所述第三次级绕组设有应用电路，然后通过阻容滤波成平滑的12V直流电给***供电。
一种即热式电热水器，包括如上所述的一种即热式电热水器的电源电路。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。
1、本发明基于变压器中绕组线圈的输出电压和绕组线圈匝数比近似的原理，在变压器中的第二次级绕组上设置检测电路，根据同相设计，使得该绕组对初级绕组得电压变化有很好的跟随、跟踪特性，从而可以达到实时检测当前市电电压的目的，不仅使即热式电热水器的出水温度更加稳定，同时，节省了光耦，降低了电源成本，减小了电源的体积，便于加工生产和运输。
2、本发明采用内部集成了MOSFET的开关电源芯片U1，使电源电路无需额外设置MOS管，使用得开关电源体积变得更小，内部的MOSFET为变压器T1的初级绕组提供开关信号，驱动变压器初级绕组，使得能量向次级线圈传递。
3、本发明将变压器的其中第一次级绕组与初级绕组共地，使得第一次级绕组反馈电压可以直接通过电阻分压器输送给电源管理芯片U1，减少了电压反馈器件的使用，进一步减小了电源体积，避免了光电元件的使用寿命问题，减少了故障点。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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附图。在附图中：
图1是本发明即热式电热水器的电源电路示意图；
图2是本发明检测电路示意图。
需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“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。
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。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。
如图1和图2所示，本发明提供一种即热式电热水器的电源电路，包括：
交流电源，用于连接市电；
整流电路，将所述交流电源提供的交流电转换为直流电；
变压器，所述变压器包括与所述整流电路连接的初级绕组1，3端和至少两个次级绕组，初级绕组与开关电源芯片连接，其中所述第一次级绕组4，5端向所述开关电源芯片提供反馈信号，所述第二次级绕组6，7端设有用于检测当前市电电压的检测电路。
具体的，如图1所示，本发明的即热式电热水器的电源电路包括交流电源，与市电连接，向电源电路提供交流电；市电逐一通过电源保护电路、电源滤波电路、启动保护电路后通过整流电路，整流电路包括整流桥，由整流桥将市电的交流电转换为高压的直流电，高压的直流电通过变压器T1降压为低压的直流电，然后通过阻容滤波成平滑的12V直流电给***供电，与此同时，变压器的第二次级绕组设有检测当前市电电压的检测电路。
详细的，随着人民生活水平的不断提高，家里的电子设备成员越来越多，每家每户的用电量也在不断增长。特别是到了夏季用电高峰时段，市电的供电就会十分紧张，使得用户家里的电源电压常常发生波动现象，一些低电压一方面对于电热水器是具有较大损害的，会大大缩短电器的使用寿命，另一方面使得电热水器加热水的功率不稳，造成即热电热水器出水温度不稳，影响用户的使用。本发明在电源电路中基于变压器中绕组线圈的输出电压和绕组线圈匝数比近似的原理，在变压器T1中的第二次级绕组6，7端上设置检测电路，根据同相设计，使得该绕组对初级绕组的电压变化有很好的跟随、跟踪特性，从而可以达到实时检测当前市电电压的目的，不仅使即热式电热水器的出水温度更加稳定，还节省了光耦，降低了电源成本，减小了电源的体积，便于加工生产和运输。
进一步的，所述检测电路的回路中设有二极管D9、电容C41和假负载R71，其中所述假负载R71与所述电容C41并联；优选的，所述假负载的阻值范围为10～100千欧。
所述假负载R71后并联设有分压电路和滤波电路；优选的，所述分压电路包括多个分压电阻；优选的，所述滤波电路为阻容滤波电路。
详细的，为了保证其对电源跟随性，使用大阻抗的假负载R71提供回路，使用小电容C41进行滤波，然后使用电阻R79、电阻R80分压方式进行电压采集，经电阻R81后进入储能电容E5，储能电容E5两端的电压变化即可表征市电电压的波动情况。为了方便***对电压进行识别，将此检测绕组和***供电绕组进行共地处理。
进一步的，电源保护电路包含保险丝、压敏电阻，保险丝FUSE1用于限制输入电流，压敏电阻RV1用于抑制外部输入的高压尖峰，避免高压浪涌对后级电路造成损坏。
电源滤波电路包括X电容，放电电阻、共模电感。X电容CX2对差模干扰起到虑波作用；放电电阻即电阻R90、电阻R91、电阻R93串联为滤波电路提供放电通道，使用多个电阻串联构成，分散了承受功率，降低电阻要求，降低制作成本，提高使用寿命；共模电感L1用于衰减共模电流，滤除线上共模电磁干扰，在抑制外部干扰的同时，又抑制内部电路即开关电源不向外发出电磁干扰，起EMI滤波的作用。
启动保护电路使用了负温度系数的热敏电阻NTC1，有效的抑制开机时产生的浪涌电压形成的浪涌电流，当电路进入稳态工作时，由于线路中持续工作电流引起的热敏电阻NTC1发热，使得热敏电阻NTC1的电阻值变得很小，对线路造成的影响可以忽略。
在本发明的一些实施例中，电源电路还包括储能电路，储能电路包括储能电容E1，由整流电路对储能电容E1充电，并经由储能电容E1向后级负载，也就是开关电源芯片提供能量。
进一步的，所述初级绕组并联设有缓冲电路，用于为变压器初级绕组1，3端在关断时提供电流回路。所述缓冲电路包括二极管D7、高压电容C26和放电电阻即电阻R1、电阻R3串联，其中，二极管D7与高压电容C26串联、高压电容C26的两端并联多个串联的放电电阻即电阻R1、电阻R3。
进一步的，所述开关电源芯片内部集成有MOSFET，所述MOSFET为所述初级绕组1，3端提供开关信号，驱动所述初级绕组，使得能量向第一次级绕组4，5端进而第二次级绕组6，7端传递；优选的，所述开关电源芯片选用LNK6774K芯片。
详细的，开关电源芯片U1内部集成了MOSFET，使电源电路无需额外设置MOS管，使得开关电源体积变得更小，内部的MOSFET为变压器T1的初级绕组1，3端提供开关信号，驱动变压器初级绕组，使得能量向第一次级绕组4，5端进而第二次级绕组6，7端传递传递，隔离变压器T1的各绕组线圈匝数比近似于电压比。
进一步的，在本发明中，所述开关电源芯片的反馈引脚通过电阻分压器与所述第一次级绕组的正极连接，所述第一次级绕组的负极与所述初级绕组共地，用于采样反馈电压。所述电阻分压器包括电容C30、电阻R66、电阻R67、电阻R69；其中电容C30、电阻R66、电阻R67并联后串联电阻R69。
详细的，将其中第一次级绕组4，5端与初级绕组1，3端共地，使得第一次级绕组4，5端的反馈电压可以直接通过电阻分压器输送给电源管理芯片U1，减少了光耦的使用，进一步减小了电源体积，避免了光电元件的使用寿命问题，减少了故障点。
本发明变压器T1中的第二次级绕组6，7端，用于检测当前市电的电压，由于绕组线圈的输出电压和绕组线圈匝数比近似，因此可以通过此第二次级绕组6，7端的输出电压对市电电压进行评估。又由于设计中使用了同相设计,即初级绕组和第二次级绕组的绕向相同，使得该绕组对初级绕组电压变化有很好的跟随、跟踪特性。
进一步的，所述变压器还包括第三次级绕组8，9端，所述第三次级绕组设有应用电路，然后通过阻容滤波成平滑的12V直流电给***供电。
详细的，第三次级绕组8，9端上RC阻容串联后，即电阻R73与电阻R74并联后与电容C20串联，与整流二极管D6并联，其作用是抑制反向峰值电压、浪涌电压对二极管D6的影响，以保护二极管D6耐压不足造成的损坏。二极管D6起到单向导通的作用，保证后面电路的极性。电容E3和电容C34为储能电容，存储第三次级绕组8，9端输出的电能，为后级电路提供能量。电阻R2为第三次级绕组8，9端的负载电阻，为第三次级绕组8，9端提供回路，稳定电源工作状态。电容C1为输出滤波电容，改善输出电压的稳定性。
进一步的，在变压器T1的初级绕组的3号脚和第三次级绕组的8号脚之间使用了Y电容，降低共模干扰，减小输出电压波动，改善输出纹波。与传统的接法不同，考虑到漏电流的问题，此处使用了用2个电容即电容CY1、电容CY2串联接法，选择小容值的电容器。
本发明还提供一种即热式电热水器，包括上述即热式电热水器的电源电路。通过采用上述电源电路实时检测当前市电电压，不仅使即热式电热水器的出水温度更加稳定，还节省了光耦，降低了电源成本，减小了电源的体积，便于即热式电热水器的加工生产和运输。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。
Claims (10)
1.一种即热式电热水器的电源电路，其特征在于：包括：
交流电源，用于连接市电；
整流电路，将所述交流电源提供的交流电转换为直流电；
变压器，所述变压器包括与所述整流电路连接的初级绕组和至少两个次级绕组，初级绕组与开关电源芯片连接，其中所述第一次级绕组向所述开关电源芯片提供反馈信号，所述第二次级绕组设有用于检测当前市电电压的检测电路。
2.根据权利要求1所述的一种即热式电热水器的电源电路，其特征在于：
所述检测电路的回路中设有二极管D9、电容C41和假负载R71，其中，所述假负载R71与所述电容C41并联；
优选的，所述假负载的阻值范围为10～100千欧。
3.根据权利要求2所述的一种即热式电热水器的电源电路，其特征在于：
所述假负载R71后并联设有分压电路和/或滤波电路；
优选的，所述分压电路包括电阻R79和电阻R80，电阻R79和电阻R80串联后与假负载R71并联；
优选的，所述滤波电路为阻容滤波电路，阻容滤波电路包括电阻R81和储能电容E5，电阻R81和储能电容E5串联后并联在电阻R80的两端。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种即热式电热水器的电源电路，其特征在于：
所述初级绕组并联设有缓冲电路，用于为变压器初级绕组在关断时提供电流回路。
5.根据权利要求4所述的一种即热式电热水器的电源电路，其特征在于：
所述缓冲电路包括二极管D7、高压电容C26和放电电阻，其中，二极管D7与高压电容C26串联、高压电容C26的两端并联多个串联的放电电阻。
6.根据权利要求1-3任一所述的一种即热式电热水器的电源电路，其特征在于：
所述开关电源芯片内部集成有MOSFET，所述MOSFET为所述初级绕组提供开关信号，驱动所述初级绕组，使得能量向第一次级绕组和第二次级绕组传递；
优选的，所述开关电源芯片选用LNK6774K芯片。
7.根据权利要求6所述的一种即热式电热水器的电源电路，其特征在于：
所述开关电源芯片的反馈引脚通过电阻分压器与所述第一次级绕组的正极连接，所述第一次级绕组的负极与所述初级绕组共地，用于采样反馈电压；
优选的，所述电阻分压器包括电容C30、电阻R66、电阻R67、电阻R69；其中电容C30、电阻R66、电阻R67并联后与电阻R69串联。
8.根据权利要求1-3任一所述的一种即热式电热水器的电源电路，其特征在于：
还包括储能电路，储能电路包括储能电容E1，所述储能电路与所述整流电路连接，由所述整流电路对储能电容E1充电，并经由储能电容E1向所述开关电源芯片提供能量。
9.根据权利要求1所述的一种即热式电热水器的电源电路，其特征在于：
所述变压器还包括第三次级绕组，所述第三次级绕组设有应用电路，然后通过阻容滤波成平滑的12V直流电给***供电。
10.一种即热式电热水器，其特征在于：包括如权利要求1-9任一所述的一种即热式电热水器的电源电路。
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2020
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