直流电压限制电路、气候控制系统控制器及恒温器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型总体涉及直流(Direct Current，DC)电压限制电路、气候控制系统控制器及恒温器。
【背景技术】
[0002]本章节提供与本实用新型有关的背景信息，其不一定为现有技术。
[0003]数字恒温器和其它气候控制系统控制器通常具有微型计算机和其它持续用电的组件。各种恒温器可以利用窃电来获得操作功率。因此，例如，当气候控制系统中的负载(例如压气机、风扇或气阀)已经被断开时，可从用于该负载的电路中窃取用于恒温器的操作功率。
【实用新型内容】
[0004]本章节提供本实用新型的总体概况，并不是本实用新型的完整范围或全部特征的全面公开。
[0005]根据各个方面，公开了用于限制DC电压的系统的示例性实施方式。在示例性实施方式中，一种DC电压限制电路通常包括电流供给部，该电流供给部被配置成接收电压输入信号并提供电压输出信号。该电路的保护部被配置成基于电压输入信号的幅度至少暂时地限制或停止电流供给部的操作。电压电平控制部被配置成将电压输出信号限制为预定电压电平。在一些实施方式中，该DC电压限制电路设置在气候控制系统控制器中。
[0006]在另一个示例性实施方式中，一种DC电压限制电路包括第一晶体管和第二晶体管，该第一晶体管和第二晶体管被配置成接收电压输入信号，每个晶体管具有发射极，该发射极被配置成提供流经开关的电流以提供电压输出信号。第二晶体管具有与相对于电压输入信号反向偏压的第一齐纳(Zener) 二极管串联的基极。第二齐纳二极管具有高于第一齐纳二极管的齐纳电压的齐纳电压。第二齐纳二极管连接在开关的栅极和开关的源极之间且相对于该栅极反向偏压。第三晶体管具有通过第三齐纳二极管而与电压输出连接的基极，第三齐纳二极管相对于电压输出反向偏压且具有对应于预定电压电平的齐纳电压。
[0007]从本文中所提供的描述，其它适用领域将变得显而易见。在本【实用新型内容】中的描述和特定示例仅意图用于说明性目的，并不意图限制本实用新型的范围。
【附图说明】
[0008]本文中所描述的附图仅出于说明所选实施方式而非所有可能的实现方式的目的，并不意图限制本实用新型的范围。
[0009]图1是根据本实用新型的一个示例实施方式的包括DC电压限制电路的恒温器的示意图；
[0010]图2是根据本实用新型的一个示例实施方式的DC电压限制电路的示意图；和
[0011]图3是根据本实用新型的一个示例实施方式的DC电压限制电路的示意图。
[0012]贯穿附图的这几个视图，对应的附图标记指示对应的部件。
【具体实施方式】
[0013]现在将参照附图更全面地描述示例实施方式。
[0014]本实用新型的发明人已经认识到，大部分的气候控制系统恒温器使用24V至30V交流(Alternating Current，AC)输入电压作为电源输入，通常使用AC/DC转换器以获得DC电压。然后可使用线性电路或降压电路来降低用于能量储存器的电压并为恒温器系统供电。然而，客户可能会将错误连接的恒温器接线至24V变压器。在这种情况下，供给恒温器的AC输入例如可以是48V至60V。如果在已经错误接线后使用恒温器，则可发生过热问题和/或过电压问题。因此，发明人已经研发出并在本文中公开了 DC电压限制电路的示例实施方式，该DC电压限制电路通常包括电流供给部，该电流供给部被配置成接收电压输入信号并提供电压输出信号。该电路的保护部被配置成基于电压输入信号的幅度至少暂时地限制或停止电流供给部的操作。电压电平控制部被配置成将电压输出信号限制为预定电压电平。
[0015]现在参照附图，图1示出气候控制系统控制器(例如恒温器10)的示例性实施方式，该恒温器10包括体现本实用新型的一个或多个方面的DC电压限制电路14。如图1所示，恒温器10的窃电电路18例如通过气候控制系统26的一个或多个负载22获得电能，该气候控制系统26中包括恒温器10。例如，如图1所示，窃电电路18的桥式整流器30通过未激活的加热或制冷负载22接收例如处于18VAC与30VAC之间的电能。未激活的负载22例如可以是断开的气阀或压气机。窃电电路18通过负载22从例如变压器(未示出)获得电能，当接通负载22时，该变压器为负载22供电。
[0016]应当注意，窃电电路18仅仅是示例性的。在本实用新型的各实施方式中，对于各种电能值，可以采用各种方式从各种电源进行窃电。还应当注意，根据本实用新型的各个方面，可以实现关于除恒温器之外的其它或附加的电子设备和/或控制器的DC电压限制电路。更进一步地，尽管在本文中所描述的各种示例实施方式中提供了各种电压和其它值，但是这些值仅仅是示例，并且是为了帮助理解各种实施方式而提供的。
[0017]再次参照图1，桥式整流器30可以向DC电压限制电路14提供宽范围的DC输出电压，例如从约25V至约42V。DC电压限制电路14使电源电容器Cl充电至例如约30VDC。电压下降转换器(例如降压电路34)与DC电压限制电路14电连接并连接在电容器Cl两端。降压电路34向各种恒温器电路42提供例如3.3VDC的电压输出38，恒温器电路42包括但不限于以下项中的一个或多个:微处理器46、温度传感器50、湿度传感器54、无线保真(Wireless Fidelity，W1-Fi)模块58、继电控制模块62、和/或其它恒温器功能模块66。电容器Cl连接在DC电压限制电路14的电压输出70与电源地端74之间。在本示例实施方式中，DC电压限制电路14用于限制供给电容器Cl的输入电压。另一个电容器C2被设置在降压电路的电压输出38与电源地端74之间。
[0018]在图2中用附图标记100总体上指示DC电压限制电路的一个示例实施方式。DC电压限制电路100在电压输入104处接收电压输入信号，该电压输入信号例如为来自包括在恒温器的窃电电路中的整流电路(图2中未示出)的已整流的AC电压。DC电压限制电路100使用两个电容器C3和C4提供输出电压Vcapl，例如用于为恒温器负载108供电。电容器C3和电容器C4以并联方式连接在输出电压Vcapl与地端GND之间。应当注意，尽管在本示例实施方式中提供了两个电容器C3和C4，但是在其它实施方式中也可提供单个电容器或多于两个电容器。
[0019]电压Vcapl随负载108以及在电容器C3和电容器C4上的电荷量而变化。在本实施方式中，DC电压限制电路100将电压Vcapl限制为30VDC，并且负载108是降压电路(图2中未示出)。然而应当注意，根据本实用新型的多个方面的各种DC电压限制电路的实施方式可以用于将电压限制为其它电压值和/或用于提供在其它或附加类型的电路中使用的电压输出。
[0020]在本示例实施方式中，在恒温器操作期间，电压输入104通常在24V与30V之间。然而，当用户将气候控制系统的24V变压器上的接线错误连接至包括DC电压限制电路100的恒温器时，电压输入104会异常地高，例如在48VAC和60VAC之间。在本示例实施方式中，DC电压限制电路100被配置成，在输入电压达到在其它方面可能导致过热和/或过电压条件的电平时，保护窃电电路和恒温器。
[0021]再次参照图2，在电压输入104和DC电压限制电路100的其余部分之间设置小电阻器R1。电阻器Rl与电阻器R2、第一齐纳二极管CR1、电阻器R3以及NPN型晶体管Q2的集电极116连接在节点112处。晶体管Q2的发射极120与NPN型晶体管Q3的发射极124连接。发射极120和发射极124都与金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)Ml 的漏极 128 连接。离开MOSFET Ml的源极132的电流处于输出电压Vcapl。
[0022]齐纳二极管CRl的阳极136通过电阻器R5与晶体管Q3的基极140连接。晶体管Q2的基极144通过电阻器R4连接在电阻器R3与晶体管Q3的集电极148之间。MOSFET Ml的栅极152连接在电阻器R2和电阻器R7之间。该栅极152还通过与二极管Dl串联的第二齐纳二极管CR2而与MOSFET Ml的源极132连接在节点154处。齐纳二极管CR2的阴极156与二极管Dl的阳极160被导向节点154。
[0023]NPN型晶体管