一种插拔控制装置、电子设备及其插拔控制方法与流程

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种插拔控制装置、电子设备及其插拔控制方法，尤其涉及一种具有软开关功能的智能插拔装置、电子设备及其插拔控制方法。

背景技术：

随着电力电子技术的快速发展，大型家用电器都在大量使用igbt和功率二极管等电力电子器件，由于频繁的热插拔、开关机等现象的存在，当开断发生在电压的峰值附近时，容易产生较大的冲击电流，会对igbt和功率二极管等电力电子器件造成一定程度的损伤，但当开断发生在过零点附近时，对功率器件几乎没有损伤。

技术实现要素：

本发明的目的在于，针对上述缺陷，提供一种插拔控制装置、电子设备及其插拔控制方法，以解决现有技术中igbt和功率二极管等电力电子器件的热插拔、开关机等开断操作发生在电压的峰值附近时容易产生较大的冲击电流，会对电力电子器件造成损伤的问题，达到不易损伤电力电子器件的效果。

本发明提供一种插拔控制装置，包括：插头组件；所述插头组件，用于在与插座的插拔过程中，检测当前电压是否在过零点的设定范围内；若所述当前电压在过零点的设定范围内，则控制待控器件的当前状态进行改变；或者，若所述当前电压不在过零点的设定范围内，则控制待控器件保持当前状态，直至所述当前电压重新回到过零点的设定范围内的情况下再控制待控器件的当前状态进行改变。

可选地，所述插头组件，包括：插头本体和触发脚；其中，所述触发脚，能够伸缩地设置在所述插头本体上，且用于在所述插头本体与插座的插拔过程中，通过自身的伸缩触发对当前电压是否在过零点的设定范围内的检测；所述插头本体，用于在所述触发脚的触发下，对当前电压是否在过零点的设定范围内进行检测。

可选地，在所述插头本体上，设有两个以上插脚；所述触发脚，位于所述插头本体上两个以上插脚之间，设置在所述插头本体上、且能够伸缩至所述插头本体的内部。

可选地，所述插头本体，包括：信号开关组、控制模块和开关器件；其中，所述信号开关组，用于在所述触发脚的触发下，向所述控制模块提供控制信号；所述控制模块，用于基于所述信号开关组提供的控制信号，控制所述开关器件对待控器件的当前状态的改变或保持。

可选地，所述触发脚，包括：弹簧脚；在所述弹簧脚上，沿其压缩方向设有第一伸缩位置和第二伸缩位置；所述开关信号组，包括：第一常闭开关，以及第二至第四常开开关。

可选地，其中，在与插座的插拔过程中，当进行插电操作时，所述弹簧脚向所述插头本体的内部收缩移动，首先触发所述第一常闭开关打开，当所述弹簧脚的第二伸缩位置进入插头本体内部时，触发第二常开开关触点，所述控制模块得电，随后进入对当前电压是否在过零点的设定范围内进行检测的状态，以当检测到所述当前电压在过零点的设定范围内时，开通控制待控器件供电的开关器件，待控器件得电。

可选地，在所述插头本体插到设定位置后，第三常开开关和第四常开开关也会闭合，若在第二常开开关的设定闭合时间内第四常开开关没有闭合，则所述控制模块发起未插好的提示消息。

可选地，其中，在与插座的插拔过程中，当进行掉电操作时，当所述弹簧脚的第一伸缩位置从插头本体内被弹出时，第三常开开关的触头离开触点，控制模块进入对当前电压是否在过零点的设定范围内进行检测的状态，以当检测到所述当前电压在过零点的设定范围内时，断开控制待控器件供电的开关器件，待控器件断电。

可选地，所述插头本体，还包括：放电模块；所述放电模块，与第一常闭开关串联，用于在所述弹簧脚完全弹出时，在所述第一常闭开关由打开状态变回闭合状态的情况下，对所述插头本体上的残余电量进行放电。

可选地，其中，该插座，可以是与插头组件或插头本体匹配的插座；和/或，控制待控器件的当前状态进行改变，包括：由开通改变为关断，或由关断改变为开通。

与上述装置相匹配，本发明再一方面提供一种电子设备，包括：以上所述的插拔控制装置。

与上述电子设备相匹配，本发明再一方面提供一种电子设备的插拔控制方法，包括：在与插座的插拔过程中，检测当前电压是否在过零点的设定范围内；若所述当前电压在过零点的设定范围内，则控制待控器件的当前状态进行改变；或者，若所述当前电压不在过零点的设定范围内，则控制待控器件保持当前状态，直至所述当前电压重新回到过零点的设定范围内的情况下再控制待控器件的当前状态进行改变。

可选地，检测当前电压是否在过零点的设定范围内，包括：通过能够伸缩地设置在所述插头本体上的触发脚，在所述插头本体与插座的插拔过程中，通过自身的伸缩触发对当前电压是否在过零点的设定范围内的检测；通过插头本体，在所述触发脚的触发下，对当前电压是否在过零点的设定范围内进行检测。

本发明的方案，通过在电压的过零点附近进行开关的开通和关断，可以有效地避免电力电子器件受到较大的冲击电流，提高安全性。

进一步，本发明的方案，通过在电压的过零点附近进行开关的开通和关断，可以提高电力电子器件的使用寿命。

进一步，本发明的方案，通过在电压的过零点附近进行开关的开通和关断，可以提高插拔可靠性，降低维护成本。

由此，本发明的方案，通过在电压的过零点附近进行开关的开通和关断，解决现有技术中igbt和功率二极管等电力电子器件的热插拔、开关机等开断操作发生在电压的峰值附近时容易产生较大的冲击电流，会对电力电子器件造成损伤的问题，从而，克服现有技术中易损伤器件、维护成本高和安全性差的缺陷，实现不易损伤器件、维护成本低和安全性好的有益效果。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的插拔控制装置的一实施例的结构示意图，具体为智能插座新增弹簧脚的结构示意图；

图2为本发明的插拔控制装置的另一实施例的结构示意图，具体为智能插座新增弹簧脚的另一结构示意图；

图3为本发明的插拔控制装置的一实施例的内部结构示意图，具体为智能插座控制示意图；

图4为本发明的插拔控制装置的一实施例的控制流程示意图，具体为智能插座工作流程图；

图5为本发明的插拔控制方法的一实施例的流程示意图；

图6为本发明的方法中检测当前电压是否在过零点的设定范围内的一实施例的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的实施例，提供了一种插拔控制装置。参见图1所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。该插拔控制装置可以包括：插头组件。

其中，所述插头组件，可以用于在与插座的插拔过程中，检测插头组件所在电路中的当前电压是否在设定的过零点的设定范围内；若所述当前电压在过零点的设定范围内，则控制待控器件的当前状态进行改变；或者，若所述当前电压不在过零点的设定范围内，则控制待控器件保持当前状态，直至所述当前电压重新回到过零点的设定范围内的情况下再控制待控器件的当前状态进行改变。

例如：可以在电压的过零点附近进行开关的开通和关断，可以有效地避免电力电子器件受到较大的冲击电流，从而提高电力电子器件的使用寿命。

由此，通过在插头组件与插座的插拔过程中，检测到当前电压在过零点的设定范围内时控制待控器件的当前状态改变，而在当前电压不在过零点的设定范围内时控制器件的当前状态保持直至当前电压重新回到过零点的设定范围内时再控制待控器件的当前状态改变，可以避免开断操作发生在电压的峰值附近时容易产生较大的冲击电流而对电力电子器件造成损伤，安全性好。

可选地，该插座，可以是与插头组件或插头本体匹配的插座。

由此，通过与插头组件或插头本体匹配的插座，插拔的可靠性和安全性均可以得到保证。

可选地，控制待控器件的当前状态进行改变，可以包括：由开通改变为关断，或由关断改变为开通。

例如：当插上开关时，若电压正好处于过零点附近，则此时导通开关，往后端输电；当电压不在过零点附近时，保持开关断开并进行等待，当电压重回过零点时再开通开关。

例如：当拔掉开关时，若电压正好处于过零点附近，则此时关断开关，停止往后端输电；当电压不在过零点附近时，保持开关断开并进行等待，当电压重回过零点时再断开开关。

由此，通过由开通改变为关断，或由关断改变为开通，控制方式简便、且控制的安全性好。

在一个可选例子中，所述插头组件，可以包括：插头本体和触发脚(如设置在所述插头上的触发脚)。

具体地，所述触发脚，能够伸缩地设置在所述插头本体上，且可以用于在所述插头本体与插座的插拔过程中，通过自身的伸缩触发对当前电压是否在过零点的设定范围内的检测。

具体地，所述插头本体，可以用于在所述触发脚的触发下，对当前电压是否在过零点的设定范围内进行检测，以根据该检测得到的检测结果控制待控器件的当前状态。

由此，通过在插头本体上设置触发脚，可以在插头本体与插座的插拔过程中通过触发脚的伸缩触发对当前电压是否在过零点的设定范围内的检测，进而根据该触发进行检测，使得检测及时且可靠，而且在需要检测时才检测，节能效果也好。

其中，在所述插头本体上，可以设有两个以上插脚。所述触发脚，位于所述插头本体上两个以上插脚之间，设置在所述插头本体上、且能够伸缩至所述插头本体的内部。

由此，通过将触发脚设置在插头本体上两个以上插脚之间，可以在插头本体与插座的插拔过程中灵敏且精准地通过自身伸缩触发对当前电压是否在过零点的设定范围内的检测，有利于提升检测的精准性和控制的可靠性。

可选地，所述插头本体，可以包括：信号开关组、控制模块和开关器件。例如：所述插头本体的内部，可以包括：依次连接的信号开关组、控制模块和开关器件，以实现依次控制。

具体地，所述信号开关组，可以用于在所述触发脚的触发下，向所述控制模块提供控制信号。

具体地，所述控制模块，可以用于基于所述信号开关组提供的控制信号，控制所述开关器件对待控器件的当前状态的改变或保持。

由此，通过在触发脚的触发下由信号开关组向控制模块提供控制信号，进而由控制模块基于该控制信号控制开关器件对待控器件的当前状态进行改变或保持，结构简单，且控制可靠性高、安全性好。

更可选地，所述触发脚，可以包括：弹簧脚。在所述弹簧脚上，沿其压缩方向设有第一伸缩位置和第二伸缩位置。例如：弹簧脚竖直设置在插头本体上三个插脚的中间位置，自触发脚的顶部至底部依次设有第一伸缩位置和第二伸缩位置。其中，第一伸缩位置和第二伸缩位置可以按触发脚的高度等间距设置。

例如：如图1、图2和图3所示，在插头三个脚中间位置处增加一个弹簧脚p。

由此，通过以弹簧脚p作为触发脚，并在弹簧脚p上沿其压缩方向设置第一伸缩位置t1和第二伸缩位置t2，便于明确触发对当前电压是否在过零点的设定范围内的检测的触发时机，结构简单，且精准性好、可靠性高。

更可选地，所述开关信号组，可以包括：第一常闭开关，以及第二至第四常开开关。

例如：如图3所示，在插头内部是k1、k2、k3、k4四个由弹簧脚p触发的开关，其中在未上电的情况下，k1是常闭开关，其他三个是常开开关。

由此，通过由一个常闭开关和多个常开开关构成开关信号组，接受弹簧脚p的触发，触发的灵敏性好、可靠性高。

更进一步可选地，在与插座的插拔过程中，当进行插电操作时，所述弹簧脚p向所述插头本体的内部收缩移动，首先触发所述第一常闭开关k1打开，当所述弹簧脚p的第二伸缩位置t2进入插头本体内部时，触发第二常开开关k2触点，所述控制模块得电，随后进入对当前电压是否在过零点的设定范围内进行检测的状态，以当检测到所述当前电压在过零点的设定范围内时，开通控制待控器件供电的开关器件，待控器件得电。

例如：如图3和图4所示，当进行插电操作时，p脚向插头内部收缩移动，首先是触发第一常闭开关k1开关打开，当p脚的第二伸缩位置t2位置处进入插头内部时，触发第二常开开关k2触点，控制模块得电，随后进入检测状态，当检测到电压处于过零点附近时，开通控制后端供电的可控功率开关器件g1，负载得电，此时能够以很低的启动电流启动，可以降低对功率二极管的冲击。

其中，在所述插头本体插到设定位置后，第三常开开关k3和第四常开开关k4也会闭合，若在第二常开开关k2的设定闭合时间内第四常开开关k4没有闭合，则所述控制模块发起未插好的提示消息。

例如：如图3和图4所示，在插头插到位后，第三常开开关k3和第四常开开关k4也会闭合，若第二常开开关k2闭合时间ts内第四常开开关k4没有闭合，则进行未插好报警。

更进一步可选地，在与插座的插拔过程中，当进行掉电操作时，当所述弹簧脚的第一伸缩位置t1从插头本体内被弹出时，第三常开开关k3的触头离开触点，控制模块进入对当前电压是否在过零点的设定范围内进行检测的状态，以当检测到所述当前电压在过零点的设定范围内时，断开控制待控器件供电的开关器件，待控器件断电。

例如：如图3和图4所示，当进行拔掉插头的动作时，当第一伸缩位置t1位置从插头内被弹出时，触头离开第三常开开关k3，控制模块进入检测状态，当检测到电压处于过零点附近时，断开控制后端供电的可控功率开关器件g1，负载断电，此时能够减小电感等因素导致的冲击电流，减小对igbt和功率二极管的损伤。

其中，所述插头本体，还可以包括：放电模块。所述放电模块，与第一常闭开关k1串联，可以用于在所述弹簧脚p完全弹出时，在所述第一常闭开关k1由打开状态变回闭合状态的情况下，对所述插头本体上的残余电量进行放电。

例如：如图3所示，电阻r是大阻值电阻，用于插头残余电压的放电。

由此，通过放电模块的配合放电，有利于提升断电安全性。

经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过在电压的过零点附近进行开关的开通和关断，可以有效地避免电力电子器件受到较大的冲击电流，提高安全性。

根据本发明的实施例，还提供了对应于插拔控制装置的一种电子设备。该电子设备可以包括：以上所述的插拔控制装置。

在一个可选实施方式中，本发明的方案，可以在电压的过零点附近进行开关的开通和关断，可以有效地避免电力电子器件受到较大的冲击电流，从而提高电力电子器件的使用寿命。

可选地，当插上开关时，若电压正好处于过零点附近，则此时导通开关，往后端输电；当电压不在过零点附近时，保持开关断开并进行等待，当电压重回过零点时再开通开关。

可选地，当拔掉开关时，若电压正好处于过零点附近，则此时关断开关，停止往后端输电；当电压不在过零点附近时，保持开关断开并进行等待，当电压重回过零点时再断开开关。

在一个可选例子中，如图1、图2和图3所示，在插头三个脚中间位置处增加一个弹簧脚p，在插头内部是k1、k2、k3、k4四个由弹簧脚p触发的开关，其中在未上电的情况下，k1是常闭开关，其他三个是常开开关，电阻r是大阻值电阻，用于插头残余电压的放电。

例如：k2至k4可以是常开开关，也可以是能够提供开关信号的其他开关；在控制逻辑上，k2至k4的数量可以灵活调整。

可选地，如图3和图4所示，当进行插电操作时，弹簧脚p向插头内部收缩移动，首先是触发第一常闭开关k1开关打开，当弹簧脚p的第二伸缩位置t2处进入插头内部时，触发第二常开开关k2触点，控制模块得电，随后进入检测状态，当检测到电压处于过零点附近时，开通控制后端供电的可控功率开关器件g1，负载得电，此时能够以很低的启动电流启动，可以降低对功率二极管的冲击。在插头插到位后，第三常开开关k3和第四常开开关k4也会闭合，若第二常开开关k2闭合时间ts内第四常开开关k4没有闭合，则进行未插好报警。

其中，检测到的电压，是输入电压，如果插头插在市电上，该电压就是普通的市电电压。

可选地，如图3和图4所示，当进行拔掉插头的动作时，当弹簧脚p的第一伸缩位置t1位置从插头内被弹出时，触头离开第三常开开关k3，控制模块进入检测状态，当检测到电压处于过零点附近时，断开控制后端供电的可控功率开关器件g1，负载断电，此时能够减小电感等因素导致的冲击电流，减小对igbt和功率二极管的损伤。

在一个可选具体例子中，如图1和图2和图3所示，在插头三个脚中间位置处增加一个弹簧脚p，插头内部是控制模块和可控功率开关器件g1，k1、k2、k3、k4是四个由弹簧脚p触发的开关，其中在为上电的情况下，k1是常闭开关，其他三个是常开开关，电阻r是大阻值电阻，用于插头残余电压的放电。

可选地，如图3和图4所示，当用户进行插电操作时，因插座的阻挡，弹簧脚p会向插头内部收缩移动，当弹簧脚p的第二伸缩位置t2处进入插头内部时，触发第二常开开关k2触点，此时控制模块得电并进入工作状态，随后进入插拔控制检测状态，检测输入电压的瞬时值，当检测到电压处于过零点附近时(例如：绝对值小于某个特定值u)，开通控制后端供电的可控功率开关器件g1，负载得电，此时负载电压和输入电压一致，因电压很低，所有能够以很低的启动电流启动，电流随着电压的上升而逐步提高，可以降低对功率二极管的冲击。

进一步地，在插头插到位后，第三常开开关k3和第四常开开关k4也会闭合，若第二常开开关k2闭合时间ts内第四常开开关k4没有闭合，则进行未插好报警。

可选地，当用户进行拔掉插头的动作时，弹簧脚p会向插头外部伸展移动，当弹簧脚p的第一伸缩位置t1位置离开插头内部时，触头离开触点第三常开开关k3，控制模块进入检测状态，当检测到电压处于过零点附近时(例如：绝对值小于某个特定值u)，断开控制后端供电的可控功率开关器件g1，负载断电，此时能够减小电感等因素导致的冲击电流，减小对绝缘栅双极型晶体管igbt和功率二极管的损伤。

进一步地，随着弹簧脚p的完全弹出，第一常闭开关k1由打开变为常闭，电阻r对插头上的残余电压进行放电，避免插头带电。

其中，该智能插座在插头中间增加第四个引脚p(即弹簧脚p)，作为插头内部的触发脚，通过第四个引脚深入不同的位置，来进行不同的动作。该4脚插头中，用第4个脚的伸缩位置作为不同动作的判断条件来实现相应控制。

例如：参见图3所示的例子，弹簧脚p是插头的第四个脚，作用是触发内部的动作；第一常闭开关k1是常闭放电回路的开关，弹簧脚p深入进去会将第一常闭开关k1打开，当弹簧脚p完全弹出在外时，第一常闭开关k1常闭，和电阻r组成放电回路，用于放电；电阻r是和第一常闭开关k1组成放电回路，电阻r作为限流和发热电阻，将残余电压放掉；第二常开开关k2、第三常开开关k3、第四常开开关k4是常开开关，当弹簧脚p深入到相应位置时，能够触发开关关闭，为控制模块做出相应动作提供信号；可控功率开关器件g1是高速开关器件，目的是在极短时间内做出开通和关断的动作。其中，采用可控功率开关器件，能够实现快速动作，及时开通和关断；能够实现软启动，降低对后端功率器件的冲击，提高设备的寿命。采用简单机械式放电，具有自动实现的功能且成本较低。

由于本实施例的电子设备所实现的处理及功能基本相应于前述图1至图4所示的装置的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。

经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过在电压的过零点附近进行开关的开通和关断，可以提高电力电子器件的使用寿命。

根据本发明的实施例，还提供了对应于电子设备的一种电子设备的插拔控制方法，如图5所示本发明的方法的一实施例的流程示意图。该电子设备的插拔控制方法可以包括：步骤s110至步骤s130。

在步骤s110处，在与插座的插拔过程中，检测插头组件所在电路中的当前电压是否在设定的过零点的设定范围内。

在步骤s120处，若所述当前电压在过零点的设定范围内，则控制待控器件的当前状态进行改变。

或者，在步骤s130处，若所述当前电压不在过零点的设定范围内，则控制待控器件保持当前状态，直至所述当前电压重新回到过零点的设定范围内的情况下再控制待控器件的当前状态进行改变。

例如：可以在电压的过零点附近进行开关的开通和关断，可以有效地避免电力电子器件受到较大的冲击电流，从而提高电力电子器件的使用寿命。

由此，通过在插头组件与插座的插拔过程中，检测到当前电压在过零点的设定范围内时控制待控器件的当前状态改变，而在当前电压不在过零点的设定范围内时控制器件的当前状态保持直至当前电压重新回到过零点的设定范围内时再控制待控器件的当前状态改变，可以避免开断操作发生在电压的峰值附近时容易产生较大的冲击电流而对电力电子器件造成损伤，安全性好。

在一个可选例子中，可以结合图6所示本发明的方法中检测当前电压是否在过零点的设定范围内的一实施例流程示意图，进一步说明步骤s110中检测当前电压是否在过零点的设定范围内的具体过程，可以包括：步骤s210和步骤s220。

步骤s210，通过能够伸缩地设置在所述插头本体上的触发脚，在所述插头本体与插座的插拔过程中，通过自身的伸缩触发对当前电压是否在过零点的设定范围内的检测。

步骤s220，通过插头本体，在所述触发脚的触发下，对当前电压是否在过零点的设定范围内进行检测，以根据该检测得到的检测结果控制待控器件的当前状态。

由此，通过在插头本体上设置触发脚，可以在插头本体与插座的插拔过程中通过触发脚的伸缩触发对当前电压是否在过零点的设定范围内的检测，进而根据该触发进行检测，使得检测及时且可靠，而且在需要检测时才检测，节能效果也好。

由于本实施例的方法所实现的处理及功能基本相应于前述电子设备的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。

经大量的试验验证，采用本实施例的技术方案，通过在电压的过零点附近进行开关的开通和关断，可以提高插拔可靠性，降低维护成本。

综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。