主变一体控制器及其辅助电源供电电路、家电设备的制作方法

1.本发明涉及主变一体控制器供电技术领域，尤其涉及一种主变一体控制器及其辅助电源供电电路、家电设备。


背景技术：

2.通常，主变一体控制器包含两个功能单元，即主控功能单元、电机驱动功能单元。针对这两个功能单元，一般会分别设计专门的辅助电源电路来满足需求，但是这样会使用较多的电子元件，电路结构复杂，硬件成本较高。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种主变一体控制器的辅助电源供电电路，一方面将传统的两个独立辅助电源电路缩减为一路，给主变一体控制器中的主控单元和电机驱动单元供电，有效降低了电子元件的使用，降低了硬件成本；另一方面通过与电机驱动回路的软启动单元的复用，在保持供电功能的基础上，进一步简化了电路结构，降低了硬件成本。
4.本发明的第二个目的在于提出一种主变一体控制器。
5.本发明的第三个目的在于提出一种家电设备。
6.为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种主变一体控制器的辅助电源供电电路，包括：第一整流单元和辅助电源单元，第一整流单元与主变一体控制器中的电机驱动回路共用零线支路，以便通过共用零线支路上的软启动单元，向辅助电源单元提供第一直流电，辅助电源单元根据第一直流电分别给主变一体控制器中的主控单元和电机驱动单元供电。
7.根据本发明实施例的辅助电源供电电路，通过第一整流单元与主变一体控制器中的电机驱动回路共用零线支路，以便通过共用零线支路上的软启动单元向辅助电源单元提供第一直流电，使辅助电源单元根据第一直流电分别给主变一体控制器中的主控单元和电机驱动单元供电，这样，一方面将传统的两个独立辅助电源电路缩减为一路，给主变一体控制器中的主控单元和电机驱动单元供电，有效降低了电子元件的使用，降低了硬件成本；另一方面通过与电机驱动回路的软启动单元的复用，在保持供电功能的基础上，进一步简化了电路结构，降低了硬件成本。
8.根据本发明的一个实施例，第一整流单元包括：第一二极管，第一二极管的阳极连接到第一火线；第一电解电容，第一电解电容的正极端与第一二极管的阴极相连且具有第一节点，第一电解电容的负极端连接到电机驱动回路中第二整流单元的负输出端，第一节点和第一电解电容的负极端作为第一整流单元的正负输出端。
9.根据本发明的一个实施例，第二整流单元为全桥整流电路，全桥整流电路的正输入端连接到第二火线，全桥整流电路的负输入端连接零线支路，全桥整流电路的正负输出端连接电机驱动单元。
10.根据本发明的一个实施例，软启动单元包括软启动电阻和可控开关，软启动电阻串联在零线支路上，可控开关与软启动电阻并联。
11.根据本发明的一个实施例，可控开关被构造为在整机待机时断开、并在整机工作时闭合。
12.根据本发明的一个实施例，第二整流单元的正负输出端之间并联有第二电解电容，且第二电解电容的容值大于第一电解电容的容值。
13.根据本发明的一个实施例，上述的辅助电源供电电路还包括第二二极管，第二二极管的阳极与第二整流单元的正输出端相连，第二二极管的阴极与第一节点相连，以便辅助电源单元在整机停机时同时从第一电解电容和第二电解电容中抽取能量。
14.根据本发明的一个实施例，主控单元和电机驱动单元相连，主控单元根据用户指令生成控制指令，并将控制指令发送给电机驱动单元，电机驱动单元根据控制指令对电机进行驱动控制。
15.为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出一种主变一体控制器，包括前述的辅助电源供电电路。
16.根据本发明实施例的主变一体控制器，通过前述的辅助电源供电电路，一方面将传统的两个独立辅助电源电路缩减为一路，给主变一体控制器中的主控单元和电机驱动单元供电，有效降低了电子元件的使用，降低了硬件成本；另一方面通过与电机驱动回路的软启动单元的复用，在保持供电功能的基础上，进一步简化了电路结构，降低了硬件成本。
17.为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出一种家电设备，包括前述的辅助电源供电电路。
18.根据本发明实施例的家用电器，通过前述的辅助电源供电电路，一方面将传统的两个独立辅助电源电路缩减为一路，给主变一体控制器中的主控单元和电机驱动单元供电，有效降低了电子元件的使用，降低了硬件成本；另一方面通过与电机驱动回路的软启动单元的复用，在保持供电功能的基础上，进一步简化了电路结构，降低了硬件成本。
19.本发明附加的方面和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，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
20.图1为根据本发明一个实施例的主变一体控制器的辅助电源供电电路的结构示意图；
21.图2为根据本发明一个实施例的主变一体控制器的辅助电源供电电路的电路图；
22.图3a为图2所示主变一体控制器处于整机待机时辅助电源供电电路的电流走向图；
23.图3b为图2所示主变一体控制器处于整机工作时辅助电源供电电路的电流走向图；
24.图4为根据本发明另一个实施例的主变一体控制器的辅助电源供电电路的电路图；
25.图5为图4所示主变一体控制器处于整机停机时辅助电源供电电路的电流走向图。
具体实施方式
26.下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号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例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
27.下面参考附图描述本发明实施例提出的主变一体控制器及其辅助电源供电电路、家电设备。
28.图1为根据本发明一个实施例的主变一体控制器的辅助电源供电电路的结构示意图。
29.参考图1所示，该辅助电源供电电路100包括：第一整流单元110和辅助电源单元120。第一整流单元110与主变一体控制器中的电机驱动回路200共用零线支路n，以便通过共用零线支路n上的软启动单元210向辅助电源单元120提供第一直流电，辅助电源单元120根据第一直流电分别给主变一体控制器中的主控单元310和电机驱动单元220供电。
30.具体来说，参考图1所示，第一整流单元110的正输入端与第一火线l1相连，第一整流单元110的负输入端与零线支路n上的软启动单元210相连，第一整流单元110的正负输出端与辅助电源单元120的正负输入端对应相连，第一整流单元110用于将第一火线l1与零线支路n之间的交流电整流为第一直流电提供给辅助电源单元120。辅助电源单元120分别与主控单元310和电机驱动单元220相连，辅助电源单元120用于根据第一直流电给主控单元310和电机驱动单元220供电。
31.电机驱动回路200中的第二整流单元230的正输入端与第二火线l2相连，第二整流单元230的负输入端与零线支路n上的软启动单元210相连，第二整流单元230的正负输出端与电机驱动单元220的正负输入端对应相连，第二整流单元230用于将第二火线l2与零线支路n之间的交流电整流为第二直流电提供给电机驱动单元220。主控单元310分别与电机驱动单元220和其它外设相连，主控单元310用于根据用户指令生成控制指令，并下发控制指令至电机驱动单元220和/或其它外设。电机驱动单元220与电机相连，电机驱动单元220用于接收主控单元310下发的控制指令，并基于控制指令对第二直流电进行转换以对电机进行驱动控制，使得电机按照用户需求运行。
32.需要说明的是，主控一体控制器的工作状态可包括整机待机状态和整机工作状态。
33.在待机状态下，第一整流单元110的正输入端接入第一火线l1，而第二整流单元230的正输入端与第二火线l2断开，第一整流单元110工作，并提供第一直流电给辅助电源单元120，辅助电源单元120给主控单元310供电(基于低功耗考虑，可仅给主控单元310中的部分电器供电，且不给电机驱动单元220供电)。由于电机驱动回路200中的软启动单元210用于实现电机的软启动，通常情况下软启动单元210处于高阻值状态，而在电机启动完成后才处于完全短路状态，因此在待机状态下，软启动单元210处于高阻值状态。由于待机状态下，辅助电源单元120仅给很少电器供电，所需功率较小，因此即使此时软启动单元210处于高阻值状态，辅助电源单元120仍可以正常工作。
34.在工作状态下，第一整流单元110的正输入端接入第一火线l1，第二整流单元230的正输入端接入第二火线l2，第一整流单元110工作，并提供第一直流电给辅助电源单元120，辅助电源单元120给主控单元310和电机驱动单元220供电，同时第二整流单元230工
作，并提供第二直流电给电机驱动单元220，电机驱动单元220在主控单元310的控制下驱动电机运行，此时辅助电源单元120所需功率较大，但由于电机启动后，软启动单元210处于完全短路状态，因此辅助电源单元120将不受软启动单元210的影响，能够正常供电。
35.需要说明的是，在主控一体控制器上电时，由于软启动单元210处于高阻值状态，相当于辅助电源供电电路100的上电缓冲单元，因而能够限制上电时的冲击电流，实现了对主控一体控制器进行上电保护。
36.由此，通过利用辅助电源待机功耗低、整机运行时功耗高的特点，在待机工况下，利用电机驱动回路中的软启动单元代替辅助电源的上电缓冲单元，而在整机运行时，辅助电源所需功耗提高，而此时软启动单元已经处于短路状态，因此不会影响辅助电源正常工作。通过该设计，一方面将传统的两个独立辅助电源电路缩减为一路，给主变一体控制器中的主控单元和电机驱动单元供电，有效降低了电子元件的使用，降低了硬件成本；另一方面通过与电机驱动回路的软启动单元的复用，可以省去辅助电源的上电缓冲单元，在保持供电功能的基础上，进一步简化了电路结构，降低了硬件成本。
37.在一些实施例中，参考图2所示，第一整流单元110包括：第一二极管d1和第一电解电容c1。其中，第一二极管d1的阳极连接到第一火线l1；第一电解电容c1的正极端与第一二极管d1的阴极相连且具有第一节点j1，第一电解电容c1的负极端连接到电机驱动回路200中第二整流单元230的负输出端，第一节点j1和第一电解电容c1的负极端作为第一整流单元110的正负输出端。
38.第二整流单元230为全桥整流电路，全桥整流电路的正输入端连接到第二火线l2，全桥整流电路的负输入端连接零线支路n，全桥整流电路的正负输出端连接电机驱动单元220。进一步的，全桥整流电路可包括：第一整流二极管d21、第二整流二极管d22、第三整流二极管d23和第四整流二极管d24，其中，第一整流二极管d21的阳极与第三整流二极管d23的阴极相连，且连接点作为全桥整流电路的正输入端与第二火线l2相连，第二整流二极管d22的阳极与第四整流二极管d24的阴极相连，且连接点作为全桥整流电路的负输入端与零线支路n上的软启动单元210相连，第一整流二极管d21的阴极与第二整流二极管d22的阴极相连，且连接点作为全桥整流电路的正输出端与电机驱动单元210相连，第三整流二极管d23的阳极与第四整流二极管d24的阳极相连，且连接点作为全桥整流电路的负输出端分别与电机驱动单元220和第一电解电容c1的负极端相连。
39.软启动单元210包括：软启动电阻r和可控开关s，软启动电阻r串联在零线支路n上，可控开关s与软启动电阻r并联。可控开关s可为继电器，被构造为在整机待机时断开、并在整机工作时闭合，其中在整机待机时，可控开关s断开，软启动电阻r接入零线支路n中；在整机工作时，可控开关s闭合，软启动电阻r被短路，即从零线支路n中切除。
40.需要说明的是，第一整流单元110中的第一二极管d1和第一电解电容c1构成典型的半波整流电路，第二整流单元230为典型的全波整流电路，这两个整流电路属于常规现有技术，其工作原理在此不作展开描述，通过这两个整流电路，交流电将被整流为直流电输出到各自连接的辅助电源单元120或电机驱动单元220。软启动单元210中的软启动电阻r主要为了避免在整流电路中电解电容的上电冲击电流过高，以串联电阻的方式来限制上电时的电容冲击电流峰值，以保护电路；可控开关s被构造为在主控一体控制器整机待机时断开、在整机工作时闭合，以此控制软启动电阻r的接入或切除，以在保证电机实现软启动的同
时，起到辅助电源上电时电流冲击保护，且不会影响辅助电源的正常工作。
41.具体来说，当主控一体控制器处于整机待机状态时，第一整流单元110的正输入端接入第一火线l1，而第二整流单元230的正输入端与第二火线l2断开，可控开关s断开，此时辅助电源供电电路100的电流路径如图3a所示，即电流从第一火线l1流出，依次经过第一二极管d1、第一电解电容c1、第四整流二极管d24和软启动电阻r，最后流入零线支路n，此时在交流电的正半周期，交流电经第一二极管d1给第一电解电容c1充电；在交流电的负半周期，由于二极管单向导电性，交流电停止给第一电解电容c1充电，第一电解电容c1放电，并提供第一直流电给辅助电源单元120供电。由于此时辅助电源单元120所需功率较小，因此在软启动电阻r接入的状态下，辅助电源单元120仍可以正常工作。
42.当主控一体控制器处于整机工作状态时，第一整流单元110的正输入端接入第一火线l1，第二整流单元230的正输入端接入第二火线l2，可控开关s闭合，辅助电源供电电路100的电流路径如图3b所示，此时第一整流单元110电路不再受原先串联的软启动电阻r的分压影响，输出功率增大，满足了辅助电源单元120所需的高功率需求；同时，第二整流单元230可向电机驱动单元220输出大功率直流电，以满足电机运行过程中的大功率需求。
43.当主控一体控制器从其他工作状态切换到整机停机状态时，第一整流单元110的正输入端与第一火线l1断开，第二整流单元230的正输入端与第二火线l2断开，此时第一电解电容c1进行放电，辅助电源单元120能够在短时间内保持供电，从而为主控一体控制器整机停机与软件数据存储提供时间缓冲，起到保护电路和数据保护的作用。
44.上述实施例中，一方面将传统的两个独立辅助电源电路缩减为一路，给主变一体控制器中的主控单元和电机驱动单元供电，有效降低了电子元件的使用，降低了硬件成本；另一方面通过与电机驱动回路的软启动单元复用，可以省去辅助电源的上电缓冲单元(包括上电缓冲电阻)，不仅能够满足主控一体控制器各工作状态下的供电需求，还能进一步简化电路结构，相较于非复用方式而言，有着电路改动小且降本显著的特点。
45.进一步的，参考图4所示，第二整流单元230的正负输出端之间并联有第二电解电容c2，且第二电解电容c2的容值大于第一电解电容c1的容值。在电机驱动回路200中，第二电解电容c2具有稳压、滤波的作用，从而使第二整流单元230输出更稳定优质的直流电，由此，第二电解电容c2起到了提高电路整流效果，优化电路的技术效果。
46.进一步的，参考图4所示，上述的辅助电源供电电路还包括第二二极管d2，第二二极管d2的阳极与第二整流单元230的正输出端相连，第二二极管d2的阴极与第一节点j1相连，以便辅助电源单元120在整机停机时同时从第一电解电容c1和第二电解电容c2中抽取能量。
47.具体来说，当主控一体控制器从其他工作状态切换到整机停机状态时，由于第二电解电容c2的容值大于第一电解电容c1的容值，第二电解电容c2将通过第二二极管d2给第一电解电容c1放电，放电电流路径如图5所示，直至第一电解电容c1两端电压低于辅助电源单元120所需电压，在此过程中，可使主控一体控制器保存所需重要数据，并在保存完成后正常停机，从而为主控一体控制器整机停机与软件数据存储提供了更长的时间缓冲，提高了对主控一体控制器各功能单元的保护和数据及时保存效果，避免突然断电数据丢失。
48.综上所述，根据本发明实施例的辅助电源供电电路，通过第一整流单元与主变一体控制器中的电机驱动回路共用零线支路，以便通过共用零线支路上的软启动单元向辅助
电源单元提供第一直流电，使辅助电源单元根据第一直流电分别给主变一体控制器中的主控单元和电机驱动单元供电，这样，一方面将传统的两个独立辅助电源电路缩减为一路，给主变一体控制器中的主控单元和电机驱动单元供电，有效降低了电子元件的使用，降低了硬件成本；另一方面通过与电机驱动回路的软启动单元的复用，在保持供电功能的基础上，进一步简化了电路结构，降低了硬件成本。
49.在一些实施例中，还提供了一种主控一体控制器，包含前述的辅助电源供电电路。
50.根据本发明实施例的主变一体控制器，通过前述的辅助电源供电电路，一方面将传统的两个独立辅助电源电路缩减为一路，给主变一体控制器中的主控单元和电机驱动单元供电，有效降低了电子元件的使用，降低了硬件成本；另一方面通过与电机驱动回路的软启动单元的复用，在保持供电功能的基础上，进一步简化了电路结构，降低了硬件成本。
51.在一些实施例中，还提供了一种家电设备，包含前述的辅助电源供电电路。家电设备包括但不限于洗衣机、干衣机、空调等设备。
52.根据本发明实施例的家用电器，通过前述的辅助电源供电电路，一方面将传统的两个独立辅助电源电路缩减为一路，给主变一体控制器中的主控单元和电机驱动单元供电，有效降低了电子元件的使用，降低了硬件成本；另一方面通过与电机驱动回路的软启动单元的复用，在保持供电功能的基础上，进一步简化了电路结构，降低了硬件成本。
53.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。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例或示例。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例或示例中以合适的方式结合。
54.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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
55.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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发明中的具体含义。
56.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。