开关电源和烹饪设备的制作方法

本实用新型涉及家用电器，特别涉及一种开关电源和烹饪设备。

背景技术：

开关电源通常包括有电解电容器，然而电解电容器具有挥发性且在高温工作时寿命较短，导致开关电源易损坏使用寿命短，用户往往无法有效判断电解电容是否到达使用寿命。

技术实现要素：

本实用新型的实施方式提供一种开关电源和烹饪设备。

本实用新型实施方式的开关电源，包括：

第一整流部，所述第一整流部包括第一电解电容器，所述第一整流部用于在所述第一电解电容器使能时对输出电压进行整流；和

第二整流部，所述第二整流部包括第二电解电容器，所述第二整流部用于在所述第一电解电容器失效时对所述输出电压进行整流。

在某些实施方式中，所述开关电源还包括选通元件，所述选通元件用于选通所述第一整流部或所述第二整流部以使能所述第一电解电容器或所述第二电解电容器。

在某些实施方式中，所述选通元件包括继电器，所述继电器包括第一触点和第二触点，所述第一电解电容器与所述第一触点连接，所述第二电解电容器与所述第二电解电容器连接。

在某些实施方式中，在所述第一电解电容器有效时，所述继电器在未上电时与所述第二触点连通，上电后与所述第一触点连通。

在某些实施方式中，在所述第一电解电容器失效时，所述继电器保持与所述第二触点连通。

在某些实施方式中，所述第二电解电容器在上电瞬时充电。

在某些实施方式中，所述第一整流部还包括第一电阻、第二电阻和第一开关元件，所述第二电阻用于分压使通所述第一开关元件以使能所述第一整流部。

在某些实施方式中，所述第一开关元件包括二极管和三极管，所述三极管的基极与所述二极管的正极连接，所述二极管的负极与所述第二电阻的第一端连接，所述三极管的发射极与所述第二电阻的第二端连接，所述三极管的集电极与选通元件连接。

在某些实施方式中，所述第二整流部包括第三电阻、第四电阻和第二开关元件，所述第四电阻用于分压使通所述第二开关元件以使能所述第二整流部。

在某些实施方式中，所述第二开关元件包括双向晶闸管。

在某些实施方式中，当所述输出电压的纹波电压大于预定值时，所述第二开关元件导通以使能所述第二整流部，当所述输出电压的纹波电压小于所述预定值时，所述第一开关元件导通以使能所述第一整流部。

本实用新型实施方式的烹饪设备，包括上述的开关电源。

在某些实施方式中，所述烹饪设备包括微波炉。

本实用新型实施方式的开关电源和烹饪设备，通过设置第二电解电容器，在第一电解电容器失效时工作，从而形成第一电解电容器的备用，有效延长开关电源的寿命。

本实用新型的附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型实施方式的开关电源的结构方框示意图。

图2是本实用新型实施方式的开关电源的电路示意图。

图3是本实用新型实施方式的电解电容器的寿命与容量及损失角的关系曲线。

图4是本实用新型实施方式的纹波电压随电解电容器的使用时间变化的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型的实施方式，而不能理解为对本实用新型的实施方式的限制。

请参阅图1和图2，本实用新型实施方式的开关电源100包括第一整流部10和第二整流部20。第一整流部10包括第一电解电容器11，第二整流部20包括第二电解电容器21。第一整流部10用于在第一电解电容器11使能时对输出电压进行整流。第二整流部20用于在第一电解电容器11失效时通过第二电解电容器21对输出电压进行整流。

本实用新型实施方式的开关电源100可以应用于本实用新型实施方式的烹饪设备，烹饪设备可以是微波炉或电磁炉等。此外，开关电源100还可应用于其他家用电器，具体不做限制。

具体地，开关电源100应用于家用电器中，用于将输入的交流电转换为用户端所需求的直流电。一般地，在开关电源100中包括有电解电容器，用于对输出电压进行整流以及滤波。电解电容器的寿命往往决定整个开关电源的寿命，而电解电容器的寿命则与其长期工作的环境温度有关，通常，温度越高，电解电容器的寿命越短。而为了开关电源及电子设备的小型化设计，电解电容器的工作环境温度通常较高，并且无法采用大容量的电容器，在使用一段时间后，电解电容器的容量会减少。此外，电解电容器内部的电解液具有一定的挥发性，因而电解电容器在常温保存或者说非使用状态时同样会产生容量损失。当电解电容器的到达使用寿命后，开关电源也将无法工作，如需继续使用开关电源需要相关工作人员手动更换电解电容器。

具体地，电解电容器的寿命的计算公式如下：

其中，L为环境温度为T时电解电容器的使用寿命，L0为最大温度时电解电容的额定寿命。

随着电解电容器使用时间增长，电解电容器的容量减少，内部阻值增大，工作时的纹波电压增大。

请参阅图3，在一个示例中，根据电解容器器的寿命与容量，以及损失角的关系，当环境温度为100摄氏度，使用10000小时后，容量减少25％，损失角为1.5，由损失角计算公式，

初始时，tanθ＝0.07，C＝4400μF，R＝0.04Ω。在使用10000小时后，tanθ＝0.12，C＝4400μF，R＝0.45Ω。

纹波电压计算公式如下：

其中，ΔiL为纹波电流，Vo为输出电压，Vi为输入电压，ESR为电容C的等效串联电阻，fz为开关频率。一般情况下，电容电容器的ESR在十几至几十毫欧，根据该计算公式，对于括号内的部分而言，ESR对于波纹电压影响更大。一般地，当电容大于330μF时，内阻基本等于ESR。由此可见，随着使用时间增长，内阻增大，纹波电压增大。

本实用新型实施方式中，第一整流部10也即是第一电解电容器11所在的回路，当第一电解电容器11使能时，第一整流部10用于对输出电压进行整流。第一电解电容器11使能也即是第一电解电容器11还未到达使用寿命，可正常使用的状态。可以理解地，当第一电解电容器11可以正常使用时，第二电解电容器21作为备用电解电容器，正常存放置于开关电源100中，在某些示例中，为延长备用电解电容器的保存寿命，可对其进行定时的充电。而当第一电解电容11失效也即是达到使用寿命时，第二电解电容器21生效，其所在的回路也即是第二整流部20，用于对输出电压进行整流。

可以理解地，相对于仅包括一电解电容器的开关电源，在同等使用环境下，本实用新型是实施方式的双电解电容器的设计有效地延长了开关电源100的使用寿命。在一个示例中，对照组开关电源仅包括一电解电容器，该电解电容器的电容值为10μF，本实用新型实施方式的开关电源100，第一电解电容器11的电容值为10μF，第二电解电容器21的电容值为10μF，工作环境温度为80摄氏度。对照组的电解电解电容器寿命为2.54年，相对应的，本实用新型实施方式的开关电源100中，第一电解电容器11的寿命为2.54年，在第一电解电容器11使能的2.54年中，第二电解电容器21静电容量挥发衰减53％的容量，在相同条件下，第二电解电容器21能继续工作2.02年。在相同工作环境下，开关电源100的寿命为4.56年，相对于对照组的开关电源延长了2.02年。

在另一个示例中，对照组开关电源仅包括一电解电容器，该电解电容器的电容值为10μF，本实用新型实施方式的开关电源100，第一电解电容器11的电容值为10μF，第二电解电容器21的电容值为10μF，工作环境温度为100摄氏度。对照组的电解电解电容器寿命为0.56年，相对应的，本实用新型实施方式的开关电源100中，第一电解电容器11的寿命为0.56年，在第一电解电容器11使能的0.56年中，第二电解电容器21静电容量挥发衰减32％的容量，在相同条件下，第二电解电容器21能继续工作0.45年。在相同工作环境下，开关电源100的寿命为1.01年，相对于对照组的开关电源延长了0.45年。

此外，可以理解地，由于开关电源内部的温度较高，为适当延长电解电容器的使用寿命，需采用适当的散热手段，例如增加散热元件，如散热片或风扇，不可避免地使得开关电源的体积增大，本实用新型实施方式中，第二电解电容器21作为备用，即便在高温环境中，也能够在一定程度上有效延长开关电源100的寿命，因此可以省略散热元件，有利于开关电源的小型化设计并能够节约成本。

综上所述，本实用新型实施方式的开关电源100和烹饪设备，通过设置第二电解电容器21，在第一电解电容器11失效时工作，从而形成第一电解电容器11的备用，有效延长开关电源100的寿命。同时，有利于开关电源100的小型化设计并能够节约成本。

在某些实施方式中，开关电源100还包括选通元件30，选通元件30用于选通第一整流部10或第二整流部20以在选通第一整流部10时使能第一电解电容11，在选通第二整流部20时使能第二电解电容21。

较佳地，在这样的实施方式中，选通元件30可以是继电器。继电器为二节点继电器，包括第一触点a和第二触点b。其中，第一电解电容器11与第一触点a连接，第二电解电容器b与第二电解电容器21连接。

具体地，继电器通常可作为选择电路的开关，两个触点分别于位于两回路中的电解电容器连接，当选通某一路时，该回路中的电解电容器使能。在未上电时，继电器的节点连接第二触点b。在上电后，继电器的节点连接第一触点a，第一整流部10导通，第一电解电容器11工作。

可以理解地，上述情况是在第一电解电容器11有效，也即是未达到使用寿命时，而当第一电解电容器11失效时，继电器在未上电或上电后均保持与第二触点b连通。

也即是，当第一电解电容器11有效时，继电器的接点连接第一触点a，当第一电解电容器11达到使用寿命时，继电器的接点连接第二触点b。

继电器的接点选通根据第一电解电容器11的寿命确定，当判断第一电解电容器11未达到使用寿命时，则选通第一整流部10，第一电解电容器11工作，而在第一电解电容器11达到使用寿命时，则选通第二整流部20，第二电解电容器21工作。

在一些示例中，第一电解电容器11寿命的判断，可以根据检测到的电解电容器相关参数确定，例如电容值。在另一些示例中，第一电解电容器11寿命的判断也可以根据其所在的第一整流部10的电参数确定，例如第一整流部10与第二整流部20的分压关系。

在某些实施方式中，第一整流部10还包括第一电阻12、第二电阻13和第一开关元件14。第一电阻12与第二电阻13串联连接，第一开关元件14与第二电阻13连接，根据第二电阻13的分压导通第一整流部10。

较佳地，在这样的实施方案中，第一开关元件14包括二极管141和三极管142，三极管142的基极B与二极管的正极连接，二极管的负极与第二电阻12的第一端连接，三极管142的发射极E与第二电阻12的第二端连接，三极管142的集电极C与选通元件30连接。

具体地，二极管和三极管具有导通电压，因此在电路中可作为开关元件，在本实施方式中，当第二电阻12的分压超过二极管141和三极管142基极-发射极的导通电压时，继电器的接点将由第二触点b切换至第一触点a，从而使得第一整流部10以及第一电解电容器11工作。二极管141的导通电压略高于三极管142基极-发射极的导通电压，可有效防止三极管142的误导通。

进一步地，在这样的实施方式中，第二整流部20包括第三电阻22、第四电阻23和第二开关元件24，第四电阻23用于分压使通第二开关元件24以使能第二整流部20。

具体地，第一开关元件14或第二开关元件24的导通与否根据第二电阻13和第四电阻23各自的分压确定，当第一电解电容器11未到达使用寿命时，第二电阻13的分压可使得第一整流部10导通，而当第一电解电容器11的到达使用寿命时，第四电阻23的分压可使得第二整流部20导通，第二电解电容器21工作。

较佳地，第二开关元件24包括双向晶闸管。双向晶闸管接管包括两反向并联的单向晶闸管以及两电阻。晶闸管的灵敏性和耐压性较佳，通常用于整流、逆变和调压等大功率电子电路中作为开关元件。两电阻和两晶闸管形成回路，当第一电解电容器11达到使用寿命时，第四电阻23的分压使得双向晶闸管导通，从而是继电器的接点保持在第二触点a处，第二整流部20导通，第二电解电容器21工作。

请参阅图4，具体地，随着第一电解电容器11的使用时长增加，其使用寿命变短，容量减小，损失角正切增大，输出电压中的纹波电压随之增大，当纹波电压增大到预定值时，例如，在一些示例中，当纹波电压增大至43v时，第四电阻23的电阻的分压将使得第二开关元件24导通，此时，第二电阻13分压不足以是第一开关元件14导通，也即是三极管142保持截止状态。继电器的接点始终保持在第二触点b，第二电解电容器21工作。可以理解地，当纹波电压增大至43v时，可以认为第一电解电容器11已到达使用寿命。

也即是说，本实施方式中，对于第一电解电容器11寿命的检测，或者说纹波电压的检测，均无需采用其他的手段或元件，仅根据第一电解电容器11自然衰减而使得电路分压产生变化，导通不同的整流部，实现电解电容器的自动切换，无需工作人员手动切换，操作简便。

需要说明的是，图4仅为示波器示出的参考波形图，在实际电路设计中无需设置示波器或其他控制器来对纹波电压进行监测。

进一步地，电解电容器长期放置不使用，使用寿命也会缩短，在本实施方式中，当第二电解电容器21作为备用电解电容器时，在未上电上，继电器的接点与第二触点b连接，上电初期的瞬间，继电器的接点不会立即切换至第一触点a，在切换至第一触点a前的时间内，第二电解电容器21充电。如此，每次开关电源100在上电的瞬时为作为备用电解电容器充电，工作时断开，利于第二电解电容器21长期保存。

在一些实施方式中，本实用新型实施方式的电路设计也可应用于除开关电源以外的其他需要应用电解电容器的技术领域，例如车载行业、安防行业、医疗电子、中大型电子设备等，备用电容及自动切换的设计均可有效延长电解电容器所在电路的寿命。

在本实用新型的实施方式的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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实用新型的实施方式和简化描述，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实用新型的实施方式的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的实施方式的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的实施方式的描述中，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，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型的实施方式中的具体含义。

在本实用新型的实施方式中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

上文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的实施方式的不同结构。为了简化本实用新型的实施方式的公开，上文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型的实施方式可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型的实施方式提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本实用新型的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本实用新型的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理模块的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本实用新型的实施方式的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本实用新型的各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。