一种用于智能水泵控制器的供电电源的制作方法

本实用新型涉及智能水泵领域，尤其涉及一种用于智能水泵控制器的供电电源。

背景技术：

水泵是输送液体或使液体增压的机械，它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体，使液体能量增加，主要用来输送液体包括水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等，也可输送液体、气体混合物以及含悬浮固体物的液体。目前，为了实现对水泵的智能控制，普遍在水泵上配套的使用了水泵控制器，根据所检测到的水源状态，管道用水量和管道压力变化等数据去启动与停止水泵，以防止水泵干运转等意外情况的出现。

目前大多数都是采用变压器将市电电压转换成可供智能水泵控制器工作的电压，如申请号为201510253872.3的中国专利申请文件公开了一种水泵智能控制电路，包括变压器和单片机电路，所述变压器一端与电源连接，所述变压器另一端与直流变换电路连接，所述直流变换电路将所述变压器输出的12V直流转换为3.3V直流；所述变压器还与继电器开断电路连接，所述继电器开断电路还与所述单片机电路连接，所述继电器开断电路根据所述单片机电路发出的信号控制水泵电机的运行和停止；其中智能水泵电机的供电电源采用变压器将电源电压进行转换，在实际过程中还需要其他硬件配合，结构复杂且成本高。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种结构简单且低成本的用于智能水泵控制器的供电电源。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种用于智能水泵控制器的供电电源，包括市电输入装置、桥式整流电路和降压电路；所述市电输入装置的一端与市电电连接，另一端依次通过桥式整流电路与降压电路的输入端电连接，所述降压电路的输出端与智能水泵控制器电连接；

所述降压电路包括集成芯片和辅助电路；所述集成芯片包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚、第六引脚、第七引脚和第八引脚；所述辅助电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一电容、第二电容、第三电容和电感；

所述第一引脚和第二引脚相连接后分别与第一二极管的负极、第一电容的一端、第二电容的一端、第三电容的一端和电感的一端电连接；所述第一二极管的正极接地；

所述第三引脚与第二电容的另一端电连接；

所述第四引脚分别与第三电容的另一端和第四二极管的负极电连接，所述第四二极管的正极分别与第二二极管的负极、第一电容的另一端和第三二极管的负极电连接；所述第二二极管的正极与电感的另一端电连接；所述第三二极管的正极与第二电容的另一端电连接；

所述第五引脚、第六引脚、第七引脚和第八引脚相连接后与桥式整流电路电连接；所述电感的另一端与智能水泵控制器电连接。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提供的用于智能水泵控制器的供电电源中采用的降压电路，从硬件上仅需要一个集成芯片、三个电容、四个二极管以及一个电感即可实现，减少了变压器、光耦、基准原等外围元器件，大大降低智能水泵控制器的供电电源的成本。同时，本实用新型提供的用于智能水泵控制器的供电电源的转换效率可达80％左右，给低压控制电路提供了稳定高效的供电。

附图说明

图1为本实用新型的用于智能水泵控制器的供电电源的连接示意图；

图2为本实用新型的用于智能水泵控制器的供电电源的电路连接图。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本实用新型最关键的构思在于：由一个集成芯片、三个电容、四个二极管以及一个电感组成的结构简单且低成本的降压电路，实现降压，给低压控制电路提供了稳定高效的供电。

请参照图1-2，本实用新型提供的一种用于智能水泵控制器的供电电源，包括市电输入装置、桥式整流电路和降压电路；所述市电输入装置的一端与市电电连接，另一端依次通过桥式整流电路与降压电路的输入端电连接，所述降压电路的输出端与智能水泵控制器电连接；

所述降压电路包括集成芯片和辅助电路；所述集成芯片包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚、第六引脚、第七引脚和第八引脚；所述辅助电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一电容、第二电容、第三电容和电感；

所述第一引脚和第二引脚相连接后分别与第一二极管的负极、第一电容的一端、第二电容的一端、第三电容的一端和电感的一端电连接；所述第一二极管的正极接地；

所述第三引脚与第二电容的另一端电连接；

所述第四引脚分别与第三电容的另一端和第四二极管的负极电连接，所述第四二极管的正极分别与第二二极管的负极、第一电容的另一端和第三二极管的负极电连接；所述第二二极管的正极与电感的另一端电连接；所述第三二极管的正极与第二电容的另一端电连接；

所述第五引脚、第六引脚、第七引脚和第八引脚相连接后与桥式整流电路电连接；所述电感的另一端与智能水泵控制器电连接。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：本实用新型提供的用于智能水泵控制器的供电电源中采用的降压电路，从硬件上仅需要一个集成芯片、三个电容、四个二极管以及一个电感即可实现，减少了变压器、光耦、基准原等外围元器件，大大降低智能水泵控制器的供电电源的成本。同时，本实用新型提供的用于智能水泵控制器的供电电源的转换效率可达80％左右，给低压控制电路提供了稳定高效的供电。

上述的用于智能水泵控制器的供电电源的工作原理为：

市电提供220VAC，输入到市电输入装置，市电输入装置可以为常用的插头，220VAC经过桥式整流电路稳压输出310VDC，将310VDC输入由集成芯片和辅助电路组成的降压电路，通过集成芯片内部的PWM斩波调制以及实时的反馈控制，将高压310VDC降压为15VDC，供后续电路使用。辅助电路中的第二二极管、第三二极管和第四二极管对输出15V电压进行采样，并反馈输入到集成芯片内部，控制PWM脉宽调制的占空比，达到实时反馈控制并稳定输出的目的。其中调制输出与LCD网络中的电感连接，在电感中进行储能和放电。

集成芯片内部MOS管以60KHz的开关频率进行工作，对电感进行充放电，工作过程中产生的过冲电流一般会高达两倍的负荷电流值，因此电感的额定电流必须大于充放电时间内的过冲电流值，否则电感将会进入饱和状态，增加电感损耗。而第一二极管D9在电感放电过程中起续流作用，如果没有第一二极管D9，电路将没有放电回路，不会有电压输出。电感放电结束后，马上进入充电过程，其中要求续流二极管要有快速的反向恢复能力，否则将有电流流经D9，增加电路耗电。反向恢复的时间必须比60KHz高出一个数量级，因此100ns是D9的选型门槛。

进一步的，还包括设置在市电输入装置与桥式整流电路之间的过压保护电路；所述市电输入装置通过过压保护电路与桥式整流电路电连接。

由上述描述可知，在市电输入装置与桥式整流电路之间设置过压保护电路，用来对市电(220VAC)输入瞬间过压进行保护，防止电路元器件损坏。

进一步的，所述过压保护电路为压敏电阻。

由上述描述可知，过压保护电路优选压敏电阻，具有结构简单、成本低、易采购的特点。

进一步的，还包括设置在桥式整流电路与降压电路之间的滤波电路；所述桥式整流电路通过滤波电路与降压电路电连接。

由上述描述可知，在实施方式中，从市电中获取的220VAC经过桥式整流电路与滤波电路能够稳压输出310VDC。

进一步的，所述滤波电路包括并联连接的第四电容和第五电容；所述第四电容和第五电容并联连接的一端与桥式整流电路电连接，另一端与降压电路电连接。

由上述描述可知，在实施方式中，大电容由于容量大，所以体积一般也比较大，且通常使用多层卷绕的方式制作，这就导致了大电容的分布电感比较大。电感对高频信号的阻抗是很大的，所以大电容的高频性能不好。而一些小容量电容则刚刚相反，由于容量小，因此体积可以做得很小(缩短了引线，因为一段导线也可以看成是一个电感)，而且常使用平板电容的结构，这样小容量电容就有很小ESL，这样它就具有了很好的高频性能，但由于容量小的缘故，对低频信号的阻抗大。所以，为了让低频、高频信号都可以很好的通过，就采用一个大电容再并上一个小电容的方式。其中第四电容为大电容，电容值为220μf，第五电容为小电容，电容值为0.1μf，因为本实用新型所使用的集成芯片内部对输入电源进行60KHz的频率进行PWM脉宽调制。

进一步的，还包括稳压电路；所述稳压电路与电感的另一端电连接。

由上述描述可知，电感的另一端上得到15VDC，再经过稳压电路得到稳定电压输出。

进一步的，所述稳压电路包括并联连接的第六电容和第七电容；所述第六电容和第七电容并联连接的一端与电感的另一端电连接，另一端接地。

由上述描述可知，通过由并联连接的第六电容和第七电容组成的稳压电路，具有结构简单、成本低、易采购的特点。

进一步的，还包括设置在电感的另一端与稳压电路之间的第五二极管；所述第五二极管的负极与电感的另一端电连接，第五二极管的正极接地。

进一步的，所述集成芯片的型号为VIPER12A。

请参照图1-2，本实用新型的实施例一为：

市电输入：220VAC/50HZ，火线零线输入，给整机提供电源；

压敏保护：选用型号为10D471K的压敏电阻，瞬间保护电压470V，对市电输入瞬间过压进行保护；

桥式整流电路：选用型号为KBL410的整流桥，最大反向峰值电压1000V，最大平均正向电流4A，对220VAC交流电进行整流；

电容滤波：两个电容规格分别为220uf/450V和220uf/450V，对桥式整流输出进行滤波，稳压为310VDC；

集成芯片选用型号为VIPER12A的芯片，以及辅助电路由若干电感、电容、二极管组成，两者相配合对电容滤波后的电压310VDC降压为15VDC；

如图2所示的电路连接图，其中工作原理如下：

插头从市电中获取220VAC，压敏电阻对220VAC输入进行瞬压保护，220VAC经过桥式整流与电容滤波，稳压输出310VDC。然后310VDC输入VIPER12A芯片与辅助电路，VIPER12A芯片内部通过PWM斩波调制以及实时的反馈控制，将高压降压为15VDC，供后续电路使用。

电源输入VIPER12A后，芯片内部对输入电源进行60KHz的频率进行PWM脉宽调制，调制输出与辅助电路中的功率电感L1连接，在电感中进行储能和放电。电感再与稳压电容C12和C13连接，输出稳定的15VDC电压。同时，辅助电路中的二极管D5、D6、D7对输出15V电压进行采样，并反馈输入到VIPER12A内部，控制PWM脉宽调制的占空比，达到实时反馈控制并稳定输出的目的。

电感L1、续流二极管D9在该电源电路中起了重要的作用。VIPER12A内部MOS管以60KHz的开关频率进行工作，对电感进行充放电，工作过程中产生的过冲电流一般会高达两倍的负荷电流值，因此电感的额定电流必须大于充放电时间内的过冲电流值，否则电感将会进入饱和状态，增加电感损耗。二极管D9在电感放电过程中起续流作用，如果没有二极管D9，电路将没有放电回路，不会有电压输出。电感放电结束后，马上进入充电过程，要求续流二极管要有快速的反向恢复能力，否则将有电流流经D9，增加电路耗电。反向恢复的时间必须比60KHz高出一个数量级，100ns是D9的选型门槛。

比起以往的变压器方案，本方案使用VIPER12A与辅助电路对高电压输入进行降压，降低了电源成本、减少空间面积，并且还提高了供电效率。

综上所述，本实用新型提供的用于智能水泵控制器的供电电源中采用的降压电路，从硬件上仅需要一个集成芯片、三个电容、四个二极管以及一个电感即可实现，减少了变压器、光耦、基准原等外围元器件，大大降低智能水泵控制器的供电电源的成本。同时，本实用新型提供的用于智能水泵控制器的供电电源的转换效率可达80％左右，给低压控制电路提供了稳定高效的供电。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。