控制主板及电器设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种控制主板及电器设备。其中，该控制主板包括：电源输入电路，与电源连接，用于将电源的输入电压转换为第一预设电压值的第一直流电；电子元器件；电压转换电路，连接于电源输入电路与电子元器件之间，用于将第一直流电转换为符合电子元器件的供电电压的第二直流电，使用第二直流电为电子元器件供电。采用本实用新型，解决了现有技术中空调控制器使用220V交流电源供电电磁干扰强、触电风险大的问题，实现了减小控制主板中的电磁干扰，并且使用电压为第一预设电压值的第一直流电为安全供电，没有触电风险的效果。
【专利说明】控制主板及电器设备
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电子电路领域，具体而言，涉及一种控制主板及电器设备。
【背景技术】
[0002]现有的空调控制主板为使用220V AC (即交流)供电的供电方式，电压较大，在安全可靠性上存在触电风险；同时，控制主板中的电子元器件大部分的工作电压较小，从220VAC的供电电压转换成实际应用电压需要使用到大量的器件，并且大量的器件会有较严重的能量损耗。
[0003]如图1所示，使用220V交流供电方式，需要将220V交流电转换为12V直流电，然后使用12V直流电为电子元器件供电，并且可以使用220V交流电直接控制220V的负载。由于使用220V的交流供电方式，空调控制主板上同时存在直流电压和交流电压，这样就会产生电磁干扰，从而空调控制主板对EMC (即电磁兼容性)等问题的措施和所要使用的减小电磁干扰的器件都会增加；另外，使用220V的交流供电电源，空调控制主板的输出为通过继电器控制220V交流电源的负载，由于安全距离等的要求，输出电路的所占空间以及电路保护器件都很大，会占用很多的空间。
[0004]针对现有技术中空调控制器使用220V交流电源供电电磁干扰强、触电风险大的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
实用新型内容
[0005]针对相关技术中空调控制器使用220V交流电源供电电磁干扰强、触电风险大的问题，目前尚未提出有效的解决方案，为此，本实用新型的主要目的在于提供一种控制主板及电器设备，以解决上述问题。
[0006]为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了 一种控制主板，该控制主板包括:电源输入电路，与电源连接，用于将电源的输入电压转换为第一预设电压值的第一直流电；电子元器件；电压转换电路，连接于电源输入电路与电子元器件之间，用于将第一直流电转换为符合电子元器件的供电电压的第二直流电，使用第二直流电为电子元器件供电。
[0007]进一步地，电源包括:直流电源；电源输入电路包括:变压电路，变压电路与直流电源连接，用于将直流电源输入的初始直流电变压处理得到电压为第一预设电压值的第一直流电。
[0008]进一步地，电源包括:交流电源；电源输入电路包括:逆变电路，逆变电路与交流电源连接，用于将交流电源输入的交流电逆变处理得到电压为第一预设电压值的第一直流电。
[0009]进一步地，控制主板还包括:数字处理器；负载控制电路，与数字处理器连接，数字处理器使用数字信号控制负载控制电路输出数字供电电流。
[0010]进一步地，负载控制电路包括:第一电阻，第一电阻的输入端输入数字处理器的数字信号；第一电容，第一电容的第一端输入第二直流电，第一电容的第二端与第一电阻的输出端连接；光耦合器，光耦合器的第一端输入第一直流电，光耦合器的第二端输入数字信号，光耦合器的第三端输出数字供电电流，光耦合器的第四端接地；第一二极管，第一二极管的负极与光耦合器的第三端连接，第一二极管的第二端接地。
[0011]进一步地，控制主板还包括:模拟处理器；电流控制电路，电流控制电路与模拟处理器连接，模拟处理器通过模拟信号控制电流控制电路输出符合预设电流范围的模拟供电电流。
[0012]进一步地，控制主板还包括:滤波电路，滤波电路与模拟处理器连接，用于对模拟信号进行滤波处理得到滤波信号；放大电路，与滤波电路连接，用于放大滤波信号得到模拟供电电流。
[0013]进一步地，滤波电路包括:第二电阻，第二电阻的第一端输入模拟信号；第二电容；第二电容的正极与第二电阻的第二端连接，第二电容的负极接地；第三电容，第三电容与第二电容并联连接；第二电阻的第二端作为滤波电路的输出端输出滤波信号。
[0014]进一步地，放大电路包括:第一运算放大器，第一运算放大器的正向输入端与滤波电路的输出端连接；第三电阻，第三电阻的第一端与第一运算放大器的负向输入端连接，第三电阻的第二端接地；第四电阻，第四电阻的第一端与第一运算放大器的输出端连接；第二运算放大器，第二运算放大器的负向输入端与第四电阻的第二端连接，第二运算放大器的正向输入端连接基准电源；三极管，三极管的基极与第二运算放大器的输出端连接，三极管的发射极通过第五电阻输出模拟供电电流，三极管的集电极连接输出接口。
[0015]进一步地，放大电路还包括:第二二极管，第二二极管的正极与三极管的集电极连接，第二二极管的负极连接放大电路的输出接口 ；第四电容，第四电容的第一端与三极管的集电极连接，第四电容的第二端接地。
[0016]为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种电器设备，该电器设备包括控制主板。
[0017]采用本实用新型，通过电源输入电路将电源的输入电压转为第一预设电压值的第一直流电，然后通过电压转换电路将第一直流电转为符合电子元器件供电电压的第二直流电，使用该第二直流电为电子元器件供电，在本实用新型提供的控制主板中不使用220V交流供电的方式，而是采用符合第一预设电压值的第一直流电为控制主板中的各模块提供电压，也即控制主板中只有直流电压，不存在交流电压，从而解决了现有技术中空调控制器使用220V交流电源供电电磁干扰强、触电风险大的问题，实现了减小控制主板中的电磁干扰，并且使用电压为第一预设电压值的第一直流电为安全供电，没有触电风险的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0019]图1是根据现有技术中的控制主板电源转换示意图；
[0020]图2是根据本实用新型实施例的控制主板的结构示意图；
[0021]图3是根据本实用新型实施例的控制主板电源转换示意图；[0022]图4是根据本实用新型实施例的24V转5V的电压转换电路图；
[0023]图5是根据本实用新型实施例的5V转3.3V的电压转换电路图；
[0024]图6是根据本实用新型实施例的5V转1.8V的电压转换电路图；
[0025]图7是根据本实用新型实施例的数字信号控制24V负载的电路图；以及
[0026]图8是根据本实用新型实施例的模拟信号控制24V负载的电路图。
【具体实施方式】
[0027]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0028]图2是根据本实用新型实施例的控制主板的结构示意图。如图2所示，该控制主板可以包括:电源输入电路10，与电源20连接，用于将电源的输入电压转换为第一预设电压值的第一直流电；电子元器件30 ;电压转换电路40，连接于电源输入电路与电子元器件之间，用于将第一直流电转换为符合电子元器件的供电电压的第二直流电，使用第二直流电为电子兀器件供电。
[0029]采用本实用新型，通过电源输入电路将电源的输入电压转为第一预设电压值的第一直流电，然后通过电压转换电路将第一直流电转为符合电子元器件供电电压的第二直流电，使用该第二直流电为电子元器件供电，在本实用新型提供的控制主板中不使用220V交流供电的方式，而是采用符合第一预设电压值的第一直流电为控制主板中的各模块提供电压，也即控制主板中只有直流电压，不存在交流电压，从而解决了现有技术中空调控制器使用220V交流电源供电电磁干扰强、触电风险大的问题，实现了减小控制主板中的电磁干扰，并且使用电压为第一预设电压值的第一直流电为安全供电，没有触电风险的效果。
[0030]具体地，使用直流电为控制主板中的电子元器件供电，控制主板中只有直流电，不存在交流电，电磁兼容性(EMC)好，其应对EMC等问题的措施和要使用的EMC器件可以减少很多。
[0031]其中，第一预设电压值可以为小于或等于36V的任意电压值。优选第一预设电压值可以为24V。
[0032]如图3所示，可以将电源输入电路输入的24V直流电为电子元器件供电，同时还可以使用24V直流电控制负载。
[0033]使用24V的直流电，与现有技术相比省去了从220VAC转换成实际应用电压的环节，从而提高了控制主板的安全可靠性和能量利用率，并且节省了大量元器件和空间成本。
[0034]如图3所示的电路图，省去了从220VAC转换成实际应用电压(即上述实施例中的第二直流电)的环节，将220VAC转换为电子元器件的工作电压需要大量的器件和时间，并且有耗能，而将第一直流电转换为电子元器件的工作电压仅需要简单的电路即可实现，提高了控制主板的安全可靠性和能量利用率；节省了大量元器件和空间成本。
[0035]具体地，上述实施例中的控制主板的电源输入电路可以将电源的电压转换为36V以下的(如24VDC)第一直流电，然后24VDC的第一直流电转换为控制主板上的其他电子元器件的工作电压(如5VDC/3.3VDC/1.8VDC)来给控制主板上各个模块的电子元器件供电，同时还可以通过对微电子控制IC (如东芝的光耦TLP3554)实现对24VDC负载的直接控制，从而实现了控制器主板上仅有安全电压(36VDC)以下的直流电压，不存在交流电压，是纯直流的安全可靠的控制主板。
[0036]在本实用新型的上述实施例中，电源可以包括:直流电源；电源输入电路包括:变压电路，变压电路与直流电源连接，用于将直流电源输入的初始直流电变压处理得到电压为第一预设电压值的第一直流电。
[0037]在本实用新型的另外一个实施例中，电源可以包括:交流电源；电源输入电路包括:逆变电路，逆变电路与交流电源连接，用于将交流电源输入的交流电逆变处理得到电压为第一预设电压值的第一直流电。
[0038]如图4至图6示出的电压转换电路将第一直流电转换为第二直流电，具体地，可以通过如图4中示出的开关电源芯片41实现24VDC到5VDC电源的转换，以便给5VDC的控制主板上的负载(如模拟量输出的微电子控制电子器件)供电；如图5和图6所示，可以使用第一电压转换芯片42和第二电压转换芯片43将5VDC分别转换为3.3VDC和1.8VDC,
[0039]其中，第一开关电源芯片可以为TPS54233DRG4 ;第一电压转换芯片42可以为NCVl117的3.3VDC芯片；第二电压转换芯片43可以为NCVl117的1.8VDC芯片。
[0040]进一步地，控制主板还可以包括如图7所示的:数字处理器51 ;负载控制电路，与数字处理器连接，数字处理器使用数字信号控制负载控制电路输出数字供电电流。
[0041 ] 如图7所示，负载控制电路包括:第一电阻Rl，第一电阻的输入端输入数字处理器的数字信号；第一电容Cl，第一电容的第一端输入第二直流电，第一电容的第二端与第一电阻的输出端连接；光稱合器K1，光稱合器的第一端输入第一直流电，光稱合器的第二端输入数字信号，光耦合器的第三端输出数字供电电流，光耦合器的第四端接地；第一二极管Dl，第一二极管的负极与光耦合器的第三端连接，第一二极管的第二端接地。
[0042]具体地，如图7所示，首先数字处理器51的数字信号加到光耦合器Kl的输入端，该光耦合器可以为TLP3554，通过数字处理器51控制光耦合器Kl实现对24V直流的负载的控制输出。
[0043]在本实用新型的另外一个实施例中，控制主板还可以包括:模拟处理器；电流控制电路，电流控制电路与模拟处理器连接，模拟处理器通过模拟信号控制电流控制电路输出符合预设电流范围的模拟供电电流。
[0044]具体地，控制主板还包括:滤波电路，滤波电路与模拟处理器连接，用于对模拟信号进行滤波处理得到滤波信号；放大电路，与滤波电路连接，用于放大滤波信号得到模拟供电电流。
[0045]如图8所示，该滤波电路可以包括:第二电阻R2，第二电阻的第一端输入模拟信号；第二电容C2 ;第二电容的正极与第二电阻的第二端连接，第二电容的负极接地；第三电容C3，第三电容与第二电容并联连接；第二电阻的第二端作为滤波电路的输出端输出滤波信号。
[0046]在图8中示出的电路图中，放大电路可以包括:第一运算放大器55，第一运算放大器的正向输入端与滤波电路的输出端连接；第三电阻R3，第三电阻的第一端与第一运算放大器的负向输入端连接，第三电阻的第二端接地；第四电阻R4，第四电阻的第一端与第一运算放大器的输出端连接；第二运算放大器57，第二运算放大器的负向输入端与第四电阻的第二端连接，第二运算放大器的正向输入端连接基准电源(+24V);三极管Q1，三极管的基极与第二运算放大器的输出端连接，三极管的发射极通过第五电阻R5输出模拟供电电流(+24V)，三极管的集电极与输出接口连接，如图8所示的第一运算放大器55使用+24V的电源供电。
[0047]进一步地，放大电路还包括:第二二极管D2，第二二极管的正极与三极管的集电极连接，第二二极管的负极输出接口 ；第四电容C4，第四电容的第一端与三极管的集电极连接，第四电容的第二端接地。
[0048]在图8示出的电路图中，主要用两级运放第一运算放大器55、第二运算放大器57和一个三极管Ql实现4?20mA的模拟供电电流的输出。其中，第一运算放大器55、第二运算放大器57可以为LM258，三极管可以为片状三极管9012 (PNP))。
[0049]具体地，首先模拟处理器53输出模拟信号(如PWM信号)后经过滤波电路的滤波处理后进入第一级运放(即第一运算放大器，也可以为跟随器，用于隔离模拟处理器输出和第二级运放之间的电流通路)，然后将第一级运放的输出接在第二级运放的反向输入端，第二级运放的正向输入端接基准电压；第二级运放的输出控制三极管输出模拟供电电流，同时增加了电流输出的保护和滤波措施(第二二极管和第四电容)。在上述实施例中，如果4?20mA模拟供电电流的输出段的24VDC电源存在波动，则第二级运放的正向输入端得基准电源也会随着进行相应的变化，从而实现4?20mA电流的稳定输出。其中，第二级运放即为第二运算放大器。
[0050]在本实用新型的上述实施例中，由于不再使用220VAC供电方式，而是采用36VDC电压以下(如24VDC)的供电方式进行供电，没有从220VAC转换成实际应用电压的环节，能量的利用率高；同时使用直流供压，控制主板仅有直流电压，不存在交流电压，其应对EMC等问题的措施和要使用的EMC器件不会很多；并且在控制主板的输出为通过微电子(如上述实施例中的数字处理器和模拟处理器)控制IC (如光耦)控制36VDC电压以下(如24VDC)的负载，其输出电路简单，安全。
[0051]根据本实用新型的一个方面，还提供了一种电器设备，该电器设备包括上述实施例中任意一种的控制主板。
[0052]采用本实用新型，通过电源输入电路将电源的输入电压转为第一预设电压值的第一直流电，然后通过电压转换电路将第一直流电转为符合电子元器件供电电压的第二直流电，使用该第二直流电为电子元器件供电，在本实用新型提供的控制主板中不使用220V交流供电的方式，而是采用符合第一预设电压值的第一直流电为控制主板中的各模块提供电压，也即控制主板中只有直流电压，不存在交流电压，从而解决了现有技术中空调控制器使用220V交流电源供电电磁干扰强、触电风险大的问题，实现了减小控制主板中的电磁干扰，并且使用电压为第一预设电压值的第一直流电为安全供电，没有触电风险的效果。
[0053]从以上的描述中，可以看出，本实用新型实现了如下技术效果:
[0054]采用本实用新型，通过电源输入电路将电源的输入电压转为第一预设电压值的第一直流电，然后通过电压转换电路将第一直流电转为符合电子元器件供电电压的第二直流电，使用该第二直流电为电子元器件供电，在本实用新型提供的控制主板中不使用220V交流供电的方式，而是采用符合第一预设电压值的第一直流电为控制主板中的各模块提供电压，也即控制主板中只有直流电压，不存在交流电压，从而解决了现有技术中空调控制器使用220V交流电源供电电磁干扰强、触电风险大的问题，实现了减小控制主板中的电磁干扰，并且使用电压为第一预设电压值的第一直流电为安全供电，没有触电风险的效果。[0055]显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本实用新型的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本实用新型不限制于任何特定的硬件和软件结合。
[0056]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种控制主板，其特征在于，包括: 电源输入电路，与电源连接，用于将所述电源的输入电压转换为第一预设电压值的第一直流电； 电子元器件； 电压转换电路，连接于所述电源输入电路与所述电子元器件之间，用于将所述第一直流电转换为符合所述电子元器件的供电电压的第二直流电，使用所述第二直流电为所述电子元器件供电。
2.根据权利要求1所述的控制主板，其特征在于， 所述电源包括:直流电源； 所述电源输入电路包括:变压电路，所述变压电路与所述直流电源连接，用于将所述直流电源输入的初始直流电变压处理得到电压为所述第一预设电压值的所述第一直流电。
3.根据权利要求1所述的控制主板，其特征在于， 所述电源包括:交流电源； 所述电源输入电路包括:逆变电路，所述逆变电路与所述交流电源连接，用于将所述交流电源输入的交流电逆变处理得到电压为所述第一预设电压值的所述第一直流电。
4.根据权利要求1所述的控制主板，其特征在于，所述控制主板还包括: 数字处理器； 负载控制电路，与所述数字处理`器连接，所述数字处理器使用数字信号控制所述负载控制电路输出数字供电电流。
5.根据权利要求4所述的控制主板，其特征在于，所述负载控制电路包括: 第一电阻，所述第一电阻的输入端输入所述数字处理器的所述数字信号； 第一电容，所述第一电容的第一端输入所述第二直流电，所述第一电容的第二端与所述第一电阻的输出端连接； 光稱合器，所述光稱合器的第一端输入所述第一直流电，所述光稱合器的第二端输入所述数字信号，所述光耦合器的第三端输出所述数字供电电流，所述光耦合器的第四端接地； 第一二极管，所述第一二极管的负极与所述光耦合器的第三端连接，所述第一二极管的第二端接地。
6.根据权利要求1所述的控制主板，其特征在于，所述控制主板还包括: 模拟处理器； 电流控制电路，所述电流控制电路与所述模拟处理器连接，所述模拟处理器通过模拟信号控制所述电流控制电路输出符合预设电流范围的模拟供电电流。
7.根据权利要求6所述的控制主板，其特征在于，所述控制主板还包括: 滤波电路，所述滤波电路与所述模拟处理器连接，用于对所述模拟信号进行滤波处理得到滤波信号； 放大电路，与所述滤波电路连接，用于放大所述滤波信号得到所述模拟供电电流。
8.根据权利要求7所述的控制主板，其特征在于，所述滤波电路包括: 第二电阻，所述第二电阻的第一端输入所述模拟信号； 第二电容；所述第二电容的正极与所述第二电阻的第二端连接，所述第二电容的负极接地； 第三电容，所述第三电容与所述第二电容并联连接； 所述第二电阻的第二端作为所述滤波电路的输出端输出所述滤波信号。
9.根据权利要求7所述的控制主板，其特征在于，所述放大电路包括: 第一运算放大器，所述第一运算放大器的正向输入端与所述滤波电路的输出端连接；第三电阻，所述第三电阻的第一端与所述第一运算放大器的负向输入端连接，所述第三电阻的第二端接地； 第四电阻，所述第四电阻的第一端与所述第一运算放大器的输出端连接； 第二运算放大器，所述第二运算放大器的负向输入端与所述第四电阻的第二端连接，所述第二运算放大器的正向输入端连接基准电源； 三极管，所述三极管的基极与所述第二运算放大器的输出端连接，所述三极管的发射极通过第五电阻输出所述模拟供电电流，所述三极管的集电极连接输出接口。
10.根据权利要求9所述的控制主板，其特征在于，所述放大电路还包括: 第二二极管，所述第二二极管的正极与所述三极管的集电极连接，所述第二二极管的负极连接所述放大电路的输出接口； 第四电容，所述第四电容的第一端与所述三极管的集电极连接，所述第四电容的第二端接地。
11.一种电器设备，其特征在`于，包括权利要求1至10中任意一项所述的控制主板。
【文档编号】H02M3/04GK203608083SQ201320825429
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年12月12日 优先权日:2013年12月12日
【发明者】周泳闯, 唐政清, 庞维容, 周葆林, 刘光耀 申请人:珠海格力电器股份有限公司