CN201340528Y - 家用电器零功耗限时待机控制电路 - Google Patents

家用电器零功耗限时待机控制电路 Download PDF

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Abstract

家用电器零功耗限时待机控制电路属于家用电器领域，解决家电待机能耗和待机安全问题，用电容作为待机供电模块的电源，开机时自动充电，待机时仅为红外接收器供电，遥控开机时为CPU和继电器供电，继电器的常开触点和电源按钮的触点并联后串联在市电和变压电源之间，待机供电模块的各元件分别与电源线、红外接收器的电源输入端和信号输出端、CPU的电源输入端和待机脚及继电器的控制端电连接。优点是：家电待机时彻底切断交流电源，实现待机交流零功耗，可以节约大量的电能，消除了安全隐患；可以限定待机的时间，延长家电的使用寿命，降低电器的制造成本。本实用新型所用的电路非常简单，成本极低，可靠性极高，可广泛适用于家电领域。

Description

家用电器零功耗限时待机控制电路
技术领域
本实用新型属于家用电器领域，尤其涉及家用电器零功耗限时待机控制电路。
背景技术
许多家用电器、视听产品都有待机功能，可以遥控开关，这些功能在带给我们生活便利的同时，也造成了大量的能源浪费。各国因待机而消耗的能量约占能耗总数的3％至13％。目前，我国城市家庭的平均待机能耗已经占到了家庭总能耗的10％左右，相当于每个家庭使用着一盏15W～30W的长明灯。许多国家纷纷制定相应的政策和措施来限制和降低待机能耗，如美国的“能源之星”和德国的“蓝色天使”标准，以及欧洲经济协会的EU指令。美国对彩色电视机待机功耗标准要求是不大于3W。解决大量现代电器使用中普遍存在的“待机能耗”已是建设节约型社会，实施节能减排环保战略任务的重大技术课题。
另外，家电长时间待机存在的问题：因为在待机状态下，总是存在或多或少的能耗，有的是独立电源本身的能耗，有的是电池的能耗，所以待机时间越长，耗能越多；长时间待机使部分电路长期处于工作状态，将缩短家电使用寿命，有专家提出待机时间最好不要超过6小时；长时间待机还有可能因为部件损坏造成短路，引起火灾，带来安全隐患。
为降低待机能耗，许多人提出了各种解决方案：申请号为200410062286.2的中国专利提供了“一种零功耗待机电源控制装置”，该装置在家电待机时能够切断交流电源，同时通过机内的长效电池对红外接收电路进行供电，维持待机状态；申请号为20041005286.6的中国专利提供了“一种由超级电容实现供电的家电零功耗待机的方法”，该方法通过在家用电器和市电之间添加一种遥控装置，该装置本身待机时由内部的超级电容供电，通过遥控该装置实现市电和家电的断开和接通。这些技术都能使家电待机时断开市电，实现市电的零功耗。不足之处在于：使用控制模块的方案电路比较复杂，增加了成本；使用长效电池和充电电池待机的方案，电池在长期使用的情况下寿命如果小于家电的寿命，待机后将无法遥控开机；使用独立电源的控制装置，该装置在家电待机时还与市电相连接，存在自身电耗；在市电和家电之间添加控制装置的方案，家电开机前要先遥控该装置接通电源，家电进入待机状态后，再遥控该装置断开电源，增加了操作的步骤；现有技术没有对待机时间进行限制。
发明内容
为了克服现有技术存在的不足，解决待机能耗和长时间待机存在的问题，本实用新型的目的是提供家用电器零功耗限时待机控制电路，实现待机时交流零功耗；限定待机时间，超过限定时间后待机状态将自行停止，所有电路停止工作，避免继续耗能，延长家电的使用寿命。
家用电器零功耗限时待机控制电路，包括开机电源按钮开关、继电器、待机供电模块、红外接收器、CPU、变压电源、控制电路等组成，电源按钮与继电器连接，继电器与变压电源连接，变压电源与控制电路连接，控制电路与CPU和红外接收器连接，其特征在于：控制电路中的电源线与待机供电模块连接，待机供电模块的各元件分别与红外接收器的电源输入端、红外接收器的信号输出端、CPU的电源输入端、CPU的待机脚、接地端和继电器的两个控制端电连接，该模块内装有电容，该电容在开机时充电，在待机和遥控开机时提供电源；继电器的常开触点和电源按钮开关的触点并联后串联在市电和变压电源之间，在按下按钮时能跨过继电器常开触点接通电源并对电容充电。
本实用新型的家用电器零功耗限时待机电路，其特征还在于：所述待机供电模块由二极管D1、二极管D2、电容C1、电容C2、三极管T1、三极管T2组成，二极管D1串联在控制电路中红外接收器的电源线和红外接收器的电源输入端Vs之间，二极管D2串联在控制电路中CPU的电源线和CPU的电源输入端Vcc之间，红外接收器的电源输入端Vs和电容C1相连，电容C1的另一端接地，开机时红外接收器的电源输入端给电容C1充电，三极管T1的集电极和发射极分别与红外接收器的电源输入端Vs和CPU的电源输入端Vcc相连接，红外接收器的输出端OUT同时与CPU的输入端IN和三极管T1的基极连接，CPU的电源输入端Vcc与电容C2连接，电容C2的另一端接地，继电器KM的控制线一端与电容C1相连，另一端与三极管T2的集电极连接，三极管T2的发射极接地，在待机时CPU有的脚输出高电平，有的脚输出低电平，选择待机时输出高电平的待机脚与三极管T2的基极连接。
本实用新型的家用电器零功耗限时待机电路，其特征还在于：所述继电器KM是固体继电器或电磁继电器或其它半导体开关，固体继电器可以通过光电耦合的方式实现用直流控制交流的功能，其本身的电耗极低，继电器的常开触点KM1和家电的电源按钮开关K1并联后串联在市电和家电的变压电源之间。
在每次按下电源按钮时，按钮开关的常开触点K1短时间接通电路，使变压电源和控制电路得电，并对电容C1、C2充电，CPU待机脚输出高电平，触发三极管T2导通，继电器KM通电，继电器的常开触点KM1闭合，交流电通过继电器的常开触点KM1接通变压电源，家电进入开机状态，正常工作；家电在开机状态时，如果红外接收器收到遥控关机信号，经CPU解码后使待机脚输出低电平，使三极管T2关闭继电器KM的电路，继电器常开触点KM1断开，彻底切断交流电源，进入交流零功耗待机状态，待机时二极管D1、D2反向截止，电容C1向红外接收器提供电源，电容C2向CPU提供电源，CPU在待机时功耗一般比红外接收器大，因消耗了电能使电容C2的电压不断降低，在降到CPU的最低工作电压后，CPU停止工作，与此同时电容C1为红外接收器供电，电压也在不断降低，但只要电容C1还能维持红外接收器的正常工作并在CPU的最低工作电压以上，该电路仍然能够使家电正常遥控开机，当红外接收器收到遥控信号时，其输出端向CPU输出脉冲信号的同时也触发了三极管T1，使其导通，电容C1向CPU提供电源，同时给电容C2充电，电容C2得电后使经过三极管T1传送的脉冲电压变成稳定电压，CPU可以正常工作，如果红外接收器输出的是开机信号，则经CPU解码后待机脚输出高电平，触发触发三极管T2导通，电容C1向继电器KM供电，继电器的常开触点KM1闭合，交流电通过触点KM1接通变压电源，家电进入开机状态，如果待机时红外接收器输出的不是开机信号，电容C1仍会向CPU短暂的供电，但CPU的待机脚依然是低电平，不会进入开机状态。
家电在待机时，所述限时供电模块中电容C1存储的电能是待机时的主要能源，其只为红外接收器供电，只有当收到红外信号后才会依次向CPU和继电器供电，通过调整电容C1的大小即可改变维持待机的时间，达到限定待机时间的目的，从而限制待机后长时间无人开机所产生更多的能耗。
家电在长时间待机的情况下，电容C1的电能逐渐消耗，电压不断降低，当低于最低工作电压时红外接收器将停止工作，用遥控器不能再次开机，如需再次开机只要再次打开电源按钮，即可短暂接通整机电路，并对电容充电，恢复家电遥控开机、待机和限时待机的功能。
本实用新型的家用电器零功耗限时待机电路，其特征还在于：所述电源按钮(K1)是常开开关或锁闭开关或具有过度接通功能的锁闭开关。使用常开开关时，每次按下开关按钮，开关接通，家电通电，松开后开关断开，家电具有上述零功耗限时待机功能；使用锁闭开关时，按钮开关保持接通状态，零功耗限时待机电路无效，断开时才能实现零功耗限时待机功能，这样可以给用户一个选择是否使用限时待机功能的机会。
本实用新型的家用电器零功耗限时待机电路，其特征还在于：所述红外接受器还可以是温度传感器、定时电路及其它任何物理参数检测电路，因此家用电器零功耗限时待机电路适用于彩电、DVD、功放、灯具等所有具有遥控开关功能的家电，还可用于空调、冰箱等间歇式工作的电器。
因为在待机状态时，彻底切断了交流电源，大部分电路失电自动停止工作，所以可以取消部分电路，如待机控制电路、副电源等，从而降低家电的制造成本。
本实用新型与现有技术相比，优点是：一、该电路仅有几个普通元件组成，成本极低，可靠性高；二、该电路待机时彻底切断交流电源，实现待机交流零功耗，可以节约大量的电能，还彻底消除了安全隐患；三、用电容为待机电路供电可以限定待机的时间，不但杜绝了家电长期无人使用而一直处于待机状态所消耗的电能，还可以延长家电的使用寿命；四、待机时只有一个红外接收器工作，使待机电路的功耗降到最低；五、因为该电路待机时切断了交流电源，副电源和部分待机电路可以省略，能够降低电器的成本，六、使用电容作为待机电源，其寿命远大于各类电池的使用寿命，所以是最经济、最环保的待机方案。
附图说明。
图1是本实用新型的电路原理图。
图2是本实用新型实施例的电路图。
具体实施方式
根据图1，继电器的常开触点和电源按钮开关的触点并联后串联在市电和变压电源之间，在按下按钮时能跨过继电器常开触点接通电源，经变压电源后，交流变为直流，原控制电路得电，控制电路中的电源线与待机供电模块连接，待机供电模块的各元件分别与红外接收器、CPU和继电器连接，在待机时和遥控开机时待机供电模块为红外接收器、CPU和继电器提供电源。图中箭头表示电信号传递方向。
图2是本实用新型实施例的电路图，图中虚线框内是本实用新型的电路。依据附图2，将相关的零部件依次电连接，二极管D1串联在控制电路中红外接收器的电源线和红外接收器的电源输入端Vs之间，二极管D2串联在控制电路中CPU的电源线和CPU的电源输入端Vcc之间，红外接收器的电源端Vs和电容C1相连，电容C1的另一端接地，开机时红外接收器的电源输入端给电容C1充电，三极管T1的集电极和发射极分别与红外接收器的电源输入端Vs和CPU的电源输入端Vcc相连接，红外接收器的输出端OUT同时与CPU的输入端IN和三极管T1的基极连接，CPU的电源输入端Vcc与电容C2连接，电容C2的另一端接地，继电器KM的控制线一端与电容C1相连，另一端与三极管T2的集电极连接，二极管D3与继电器KM反向并联，作为继电器KM关断时的放电回路，三极管T2的发射极接地，在待机时CPU有的脚输出高电平，有的脚输出低电平，选择待机时输出高电平的待机脚与三极管T2的基极连接。继电器的常开触点KM1和家电的电源按钮开关K1并联后串联在市电和家电的变压电源之间。
每次打开电源按钮时，按钮开关的常开触点K1短时间接通电路，使变压电源和控制电路得电，并对电容C1、C2充电，CPU待机脚输出高电平，触发三极管T2导通，继电器线包KM通电，继电器的常开触点KM1闭合，交流电通过继电器的常开触点KM1接通变压电源，家电进入开机状态，正常工作；家电在开机状态，如果红外接收器收到遥控关机信号，经CPU解码后使待机脚输出低电平，触发三极管T2关闭继电器KM的电路，继电器常开触点KM1断开，彻底切断交流电源，进入交流零功耗待机状态，待机时二极管D1、D2反向截止，电容C1向红外接收器提供电源，电容C2向CPU提供电源，CPU在待机时因消耗了电能使电容C2的电压不断降低，在降到CPU的最低工作电压后，CPU停止工作。但只要电容C1还能维持红外接收器的正常工作，该电路仍然能够使家电正常遥控开机，当红外接收器收到遥控信号时，其输出端向CPU输出脉冲信号的同时也触发了三极管T1，使其导通，电容C1向CPU提供电源，同时给电容C2充电，电容C2得电后使经过三极管T1传送的脉冲电压变成稳定电压，CPU可以正常工作，如果红外接收器输出的是开机信号，则经CPU解码后待机脚输出高电平，触发触发三极管T2导通，电容C1向继电器KM供电，继电器的常开触点KM1闭合，交流电通过触点KM1接通变压电源，家电进入开机状态。
家电在长时间待机的情况下，电容C1的电能逐渐消耗，电压不断降低，当低于最低工作电压时红外接收器将停止工作，用遥控器不能再次开机，因此通过改变电容C1的大小即可实现控制家电待机时间的目的。
据测算，如选用红外接收器的工作电流为0.3mA，CPU的最低工作电压为4.2V，电容C1选用30F的超级电容，则可维持家电24小时的待机状态，通过调整电容的大小即可改变限定待机的时间，如需再次开机只要再次打开电源按钮，即可短暂接通整机电路，并对电容充电，恢复家电遥控开机、待机和限时待机的功能。
家电零功耗限时待机功能在设定的时间范围内人们仍然可以方便的遥控关机、开机，超过限定时间再按一次电源开关又恢复了遥控关机、开机的功能。这样控制方式不但大大的节约了能源，还延长了家电的使用寿命，消除了安全隐患，对家庭和社会都有极大的好处，今后必将成为家电设计的新理念。

Claims (5)

1、家用电器零功耗限时待机控制电路，包括开机电源按钮、继电器、待机供电模块、红外接收器、CPU、变压电源、控制电路等组成，电源按钮与继电器连接，继电器与变压电源连接，变压电源与控制电路连接，控制电路与CPU和红外接收器连接，其特征在于：控制电路中的电源线与待机供电模块连接，待机供电模块的各元件分别与红外接收器的电源输入端、红外接收器的信号输出端、CPU的电源输入端、CPU的待机脚、接地端和继电器的两个控制端电连接，该模块内装有电容，该电容在开机时充电，在待机和遥控开机时提供电源；继电器的常开触点和电源按钮开关的触点并联后串联在市电和变压电源之间。
2、根据权利要求1所述的家用电器零功耗限时待机电路，其特征在于：待机供电模块由二极管(D1)、二极管(D2)、电容(C1)、电容(C2)、三极管(T1)、三极管(T2)组成，二极管(D1)串联在控制电路中红外接收器的电源线和红外接收器的电源输入端(Vs)之间，二极管(D2)串联在控制电路中CPU的电源线和CPU的电源输入端(Vcc)之间，红外接收器的电源端(Vs)和电容(C1)相连，电容(C1)的另一端接地，三极管(T1)的集电极和发射极分别与红外接收器的电源输入端(Vs)和CPU的电源输入端(Vcc)相连接，红外接收器的输出端(OUT)同时与CPU的输入端(IN)和三极管(T1)的基极连接，CPU的电源输入端(Vcc)与电容(C2)连接，电容(C2)的另一端接地，继电器(KM)的控制线一端与电容(C1)相连，另一端与三极管(T2)的集电极连接，三极管(T2)的发射极接地，CPU的待机脚与三极管(T2)的基极连接。
3、根据权利要求1所述的家用电器零功耗限时待机电路，其特征在于：继电器(KM)是固体继电器或电磁继电器或其它半导体开关，继电器的常开触点(KM1)和家电的电源按钮开关(K1)并联后串联在市电和家电的变压电源之间。
4、根据权利要求1所述的家用电器零功耗限时待机电路，其特征在于：电源按钮(K1)是常开开关或可锁闭开关。
5、根据权利要求1所述的家用电器零功耗限时待机电路，其特征在于：所述红外接收器还可以是温度传感器、定时电路及其它任何物理参数检测电路。
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