本實(shí)用新型涉及家用廚房電器領(lǐng)域，尤其涉及一種豆?jié){機(jī)控制電路。

背景技術(shù)：

隨著控制技術(shù)不斷的發(fā)展，給人類生活帶來了巨大變化，而且越來越智能化的家庭電器進(jìn)入人們的生活，提升人們的生活水平，這一切來源于智能運(yùn)算芯片的運(yùn)用，而現(xiàn)如今，這些智能運(yùn)算芯片的工作電壓一般均為弱電，即一般都工作是3V～12V之間，現(xiàn)有的市電電壓雖然由于地區(qū)不同，有不同區(qū)別，但是其最低也要100V，因此，需要對(duì)市電電源進(jìn)行變壓操作，使得智能運(yùn)算芯片以及其所屬的電路能夠正常工作。

在現(xiàn)有技術(shù)中，一般是采用工頻變壓器或者開關(guān)電源將市電電源轉(zhuǎn)換為智能系統(tǒng)所需要的電源。工頻變壓器電路相對(duì)簡單但是其輸入電壓范圍窄，隨著電壓的輸出電壓也跟著變化，而且其體積大，電源效率低，在廚房電器上，尤其是豆?jié){機(jī)上安裝固定空間要求高，使用不靈活。所以現(xiàn)有的豆?jié){機(jī)均開始使用開關(guān)電源作為給智能控制模塊進(jìn)行供電。不論使用哪種進(jìn)行供電，均需要對(duì)電源進(jìn)行穩(wěn)壓，現(xiàn)有的穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)一般都是用穩(wěn)壓器進(jìn)行穩(wěn)壓，成本較高，占用面積較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種電路結(jié)構(gòu)簡單、元器件減少從而實(shí)現(xiàn)成本較低，PCB布局簡單等豆?jié){機(jī)控制電路。

為了解決以上技術(shù)問題，本實(shí)用新型一種豆?jié){機(jī)控制電路，包括電源電路、控制芯片，負(fù)載以及電子開關(guān)，市電電源通過所述電源電路給所述控制芯片供電，所述控制芯片通過控制所述電子開關(guān)，使市電電源與所述負(fù)載聯(lián)通從而控制所述負(fù)載工作，其特征在于，所述控制芯片包括一個(gè)VDD端口和一個(gè)GND 端口，在所述VDD端口與所述GND端口內(nèi)部集成一個(gè)穩(wěn)壓二極管。

優(yōu)選的，所述電源電路為開關(guān)電源，所述開關(guān)電源電路包括整流模塊、濾波模塊、開關(guān)電源芯片模塊、儲(chǔ)能傳遞模塊以及隔離輸出續(xù)流二極管，所述儲(chǔ)能傳遞模塊連接所述隔離輸出續(xù)流二極管，所述隔離輸出續(xù)流二極管通過限流電阻R11電連所述控制芯片的VDD端口。

優(yōu)選的，所述限流電阻R為1/2w，200歐姆的碳膜電阻。

優(yōu)選的，所述儲(chǔ)能傳遞模塊包括高頻變壓器，所述開關(guān)電源電路還包括非隔離輸出續(xù)流二極管，所述非隔離輸出續(xù)流二極管電連接所述高頻變壓器的原邊繞組，所述隔離輸出續(xù)流二極管電連接所述高頻變壓器的副邊繞組。

優(yōu)選的，所述開關(guān)電源電路為BUCK-BOOST電路，所述開關(guān)電源電路工作在DCM模式下。

優(yōu)選的，所述開關(guān)電源還包括保護(hù)電路，所述保護(hù)電路包括保護(hù)電阻R1， R1＝47Ω。

優(yōu)選的，所述控制電路還包括信號(hào)采樣電路，所述信號(hào)采樣電路通過所述 GND端口獲取基準(zhǔn)電源。

優(yōu)選的，所述負(fù)載包括直流電機(jī)，所述電子開關(guān)為開關(guān)整流器件，所述開關(guān)整流器件內(nèi)集成有可控硅和整流橋，所述開關(guān)整流器件的輸入端口包括一個(gè) ACL端口、一個(gè)ACN入端口、一個(gè)可控硅G端口，所述開關(guān)整流器件的輸出端口包括一個(gè)正極端口和一個(gè)負(fù)極端口。

優(yōu)選的，所述ACN端口電連接市電電源的N，所述ACL端口電連接市電電源的L，所述可控硅G端口通過限流電阻電連接控制芯片，所述ACL端口與所述可控硅G端口之間設(shè)有并連的RC電路。

優(yōu)選的，所述開關(guān)整流器件的輸入端口還包括一個(gè)可控硅T端口，所述ACL 端口與所述可控硅T端口之間設(shè)有串聯(lián)連的RC電路。

控制芯片內(nèi)部集成穩(wěn)壓二極管，避免控制芯片資源浪費(fèi)同時(shí)可簡化外圍電路，降低成本；將可控硅與整流橋進(jìn)行集成，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)開關(guān)和整流功能。通過應(yīng)用該器件實(shí)現(xiàn)簡化電路。提升PCBA加工效率，從而降低加工成本，同時(shí)提高線路板的可靠性。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明：

圖1是本實(shí)用新型一種豆?jié){機(jī)控制電路的實(shí)施例1的開關(guān)電源電路原理框圖；

圖2是本實(shí)用新型一種豆?jié){機(jī)控制電路的實(shí)施例1的開關(guān)電源電路原理圖；

圖3是本實(shí)用新型一種豆?jié){機(jī)控制電路的實(shí)施例1的高頻變壓器繞組電感上的電流圖；

圖4是本實(shí)用新型一種豆?jié){機(jī)控制電路的實(shí)施例1的高頻變壓器繞組引腳圖；

圖5是本實(shí)用新型一種豆?jié){機(jī)控制電路的實(shí)施例1的開關(guān)控制部分電路圖；

圖6是本實(shí)用新型一種豆?jié){機(jī)控制電路的實(shí)施例1的開關(guān)控制部分電路圖；

圖7是本實(shí)用新型一種豆?jié){機(jī)控制電路的實(shí)施例3的高頻變壓器繞組引腳圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

本實(shí)用新型一種豆?jié){機(jī)控制電路，包括電源電路、控制芯片，負(fù)載以及電子開關(guān)，市電電源通過所述電源電路給所述控制芯片供電，所述控制芯片通過控制所述電子開關(guān)，使市電電源與所述負(fù)載聯(lián)通從而控制所述負(fù)載工作，其特征在于，所述控制芯片包括一個(gè)VDD端口和一個(gè)GND端口，在所述VDD端口與所述GND端口內(nèi)部集成一個(gè)穩(wěn)壓二極管。

在現(xiàn)有豆?jié){機(jī)中一般都會(huì)設(shè)置一個(gè)隔離電源和一個(gè)非隔離電源，或者單獨(dú)設(shè)置一個(gè)隔離電源等等，隔離電源一般給相應(yīng)的弱電部分供電，其因?yàn)樾枰峁┮恍┗鶞?zhǔn)參考的作用，其穩(wěn)壓的要求更高，所以在本實(shí)施例中以兩個(gè)電源為例且僅以隔離部分為主進(jìn)行說明。

如圖1所示，在本實(shí)施例中，所述開關(guān)電源電路包括一路隔離直流電源輸出模塊和一路非隔離直流電源輸出模塊。所述開關(guān)電源還包括整流模塊、濾波模塊、開關(guān)電源芯片模塊以及儲(chǔ)能傳遞模塊，所述儲(chǔ)能傳遞模塊連接所述非隔離直流電源輸出模塊以及隔離直流電源輸出模塊，所述非隔離直流電源輸出模塊連接于所述市電輸入的電源上，在所述市電輸入與所述整流模塊之間還設(shè)有保護(hù)電路。

在本實(shí)施例中，所述開關(guān)電源電路為BUCK-BOOST電路，所述開關(guān)電源電路工作在DCM模式下。如圖2所示，所述儲(chǔ)能傳遞模塊包括高頻變壓器T1，所述非隔離電源輸出模塊包括非隔離輸出續(xù)流二極管D4，所述隔離電源輸出模塊包括隔離輸出續(xù)流二極管D5，所述非隔離輸出續(xù)流二極管D4電連接所述高頻變壓器T1的原邊繞組，所述隔離輸出續(xù)流二極管D5電連接所述高頻變壓器 T1的副邊繞組。所述高頻變壓器作為儲(chǔ)能傳遞模塊的核心部件，高頻變壓器的繞組起到與電感一樣的儲(chǔ)能作用，其原邊與副邊分開繞至可以實(shí)現(xiàn)電能的隔離與耦合。當(dāng)電路中有流經(jīng)高頻變壓器原邊的電流截止時(shí)，原邊產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，同時(shí)副邊同名端也會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，主回路電流截止時(shí)，線圈中儲(chǔ)存的電能會(huì)通過不同的電路進(jìn)行釋放，其中非隔離輸出續(xù)流二極管D4就是非隔離直流電源輸出的線圈電能釋放回路。

所述非隔離直流電源模塊包括電解電容EC7，所述非隔離輸出續(xù)流二極管 D4的負(fù)極電連接所述高頻變壓器T1的原邊繞組一端，所述非隔離輸出續(xù)流二極管D4的正極電連接所述電解電容EC7的負(fù)極，所述電解電容EC7的正極電連接所述高頻變壓器T1原邊繞組的另一端。

所述隔離直流電源模塊的隔離續(xù)流二極管D5電連接所述高頻變壓器T1的副邊一端，隔離續(xù)流二極管D5輸出端輸出隔離直流電源通過電阻R11電連接控制芯片。所述限流電阻R11為1/2w，200歐姆的碳膜電阻。通過限流電阻R11 給控制芯片穩(wěn)壓，控制芯片內(nèi)部集成穩(wěn)壓二極管D01穩(wěn)壓后給分別給控制芯片本身和外圍電路供電，形成一種動(dòng)態(tài)平衡。

保護(hù)電路包括保護(hù)電阻R1，R1＝47Ω，所述電阻R1一端連接市電輸入，所述電阻R1的另一端連接整流模塊，在本實(shí)施中，整流模塊為半波整流，所述整流模塊包括整流二極管D1。所述濾波電路包括電容EC2、電容EC3以及電感 L1和電阻R3組成的π型濾波電路，具體如圖2所示，在此不在一一贅述，同時(shí)電容EC2和電容EC3給開關(guān)電源提供了啟動(dòng)電源的儲(chǔ)能功能。

開關(guān)電源芯片模塊包括開關(guān)電源芯片U1、電阻R6、電阻R7、電容EC4以及二極管D3，開關(guān)電源芯片OB2224N的啟動(dòng)方式是通過電阻R6、電阻R7向電容EC4充電，當(dāng)電容EC4的電壓達(dá)到開關(guān)電源芯片OB2224N的相應(yīng)電壓時(shí)，其開關(guān)管開始打出脈沖，高頻變壓器開始儲(chǔ)能，當(dāng)開關(guān)管關(guān)閉時(shí)，高頻變壓器的主電感電動(dòng)勢(shì)反向，通過二極管D3向開關(guān)電源芯片的VDD供電以及給EC4 充電；其中電阻R6與電阻R7需使用高耐壓貼片電阻，以防止其過壓燒壞。在本實(shí)施例中，開關(guān)電源芯片U1為電流型，其開關(guān)管的兩端電壓為市電的峰值電壓，其輸入電流與輸出電流相同，因此芯片在低電壓的情況下溫升較高，因此該方案中需要增加散熱通風(fēng)的結(jié)構(gòu)，比如設(shè)置散熱片或者其周圍設(shè)置相應(yīng)的循環(huán)風(fēng)道。

在本實(shí)施例中，所述開關(guān)電源電路還包括了一個(gè)采樣電路，所述采樣電路包括電阻R9。其阻值和功率通過開關(guān)電源芯片U1內(nèi)部參數(shù)及電感電流值進(jìn)行核算，該采樣電阻的目的是對(duì)主回路電流進(jìn)行采樣，進(jìn)行過流保護(hù)，避免因負(fù)載電流過大出現(xiàn)異常。

本實(shí)施例中開關(guān)電源工作包括開關(guān)電源供電、高頻變壓器儲(chǔ)能以及直流電源輸出三個(gè)模塊，因此分三個(gè)模塊對(duì)其工作原理進(jìn)行介紹：

開關(guān)電源供電，當(dāng)開關(guān)電源電路上電時(shí)，電流通過啟動(dòng)電阻R6和R7對(duì)開關(guān)電源芯片供電，讓開關(guān)電源芯片開始工作，后續(xù)開關(guān)電源芯片通過供電電路，即電阻R10，二極管D3以及電容EC4在上電啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行充電，當(dāng)開關(guān)電源芯片開始工作時(shí)，通過電容EC4的放電給開關(guān)電源芯片供電。

高頻變壓器儲(chǔ)能，開關(guān)電源芯片內(nèi)部的開關(guān)管開通期間，電流流向?yàn)?，從電容EC2流向電容EC3到開關(guān)電源芯片U1的管腳，并經(jīng)開關(guān)電源芯片U1的管腳至高頻變壓器的原邊，再通過電容EC7回到市電電源形成回路，高頻變壓器原邊進(jìn)行儲(chǔ)能。

直流電源輸出包括非隔離直流電源輸出：高頻變壓器的原邊主電感續(xù)流部分電流通過電容EC7至非隔離輸出續(xù)流二極管D4并回到原邊。由于高頻變壓器同名端在下面，電流從同名端開始輸出，由于非隔離輸出續(xù)流二極管D4的存在，其電流流向只能先經(jīng)過電容EC7和非隔離輸出續(xù)流二極管D4后再回到原邊的另一端，通過該方式實(shí)現(xiàn)了非隔離直流電源的輸出，高頻變壓器的原邊儲(chǔ)存的能量在開關(guān)斷開時(shí)通過上述回路中電容EC7充能，如果電路中皆有負(fù)載，電容EC7給負(fù)載供電，從而實(shí)現(xiàn)非隔離直流電源的輸出。

隔離直流電源輸出，當(dāng)電路中流經(jīng)高頻變壓器原邊電流截止時(shí)，高頻變壓器的原邊產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其副邊同名端也產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，通過上述回路給電容EC5充能，電容EC5通過限流電阻R11給控制芯片VDD供電。并通過內(nèi)置集成的穩(wěn)壓管進(jìn)行穩(wěn)壓。

在本實(shí)施例中，非隔離直流電源為9V，隔離直流電源為5V，為了實(shí)現(xiàn)該電壓的輸出，在本實(shí)施例中，高頻變壓器的設(shè)計(jì)包括：

高頻變壓器原邊與副邊的匝數(shù)比：5V是通過三端穩(wěn)壓器來穩(wěn)壓實(shí)現(xiàn)，考慮到隔離5V輸出電路的二極管壓降及78L05的輸入電壓范圍，故，高頻變壓器的原副邊的匝數(shù)比定為1:1，即2組繞組都輸出9V。

通過輸出參數(shù)計(jì)算高頻變壓器電感量：

由電磁學(xué)伏秒平衡可知：

L*ΔI＝Von*Ton 公式4

又

在臨界模式BUCK有：

ΔI＝Ip-p＝Ipk＝2*Io (13)

Von＝Vin_dc_min-Vo (14)

將(11)、(12)、(13)、(14)帶入公式4可得：

在CCM與DCM臨界狀態(tài)取電感值：

上式中，Vin_dc_min，Vo，F(xiàn)sw為已知量，臨界狀態(tài)時(shí)，Ipk＝2*Io，為了系統(tǒng)穩(wěn)定，系統(tǒng)需要工作在DCM狀態(tài)，感量取值小于計(jì)算出的電感值，一般取計(jì)算值的80％～90％?，F(xiàn)計(jì)算臨界工作模式下的電感值：

(1)Fsw＝40KHZ；

(2)對(duì)于全電壓應(yīng)用Vin＝90～264Vac，取輸入紋波電壓為30％；

則最低交流輸入時(shí)

(3)Ipk＝2*Io(eq)＝2*380＝760mA；

(4)Vo＝9v；

將(1)、(2)、(3)、(4)帶入公式5得：

由于：(1)本案工作于DCM模式；(2)考量變壓器的成本，為了降低變壓器成本，需要減少三重絕緣線的圈數(shù)，則需要減小感量；(3)電感量減小，會(huì)使的電感的紋波電流變大，引起變壓器及輸出電容的溫度升高；綜合以上三者，取L1＝260uH。

Io(eq)的推導(dǎo)計(jì)算：由于有隔離繞組輸出，為方便計(jì)算，需要把隔離繞組的功率折算到主功率繞組，K值一般取值范圍0.95-0.98，則隔離繞組折算到9v 主繞組為：P(eq)＝5*0.05/k＝0.255w(K取0.98)；

則主繞組總的功率：Po＝P(eq)+9V*O.3+9V*0.05＝3.41W；

則主繞組總的等效輸出電流Io(eq)＝Po/Vin_dc_min＝3.41w/9v＝0.38A。

電感電流IPK計(jì)算：

為了使BUCK系統(tǒng)工作穩(wěn)定，系統(tǒng)工作在DCM階段，電感上的電流iL如圖3所示，穩(wěn)態(tài)下，電感電壓在開關(guān)周期內(nèi)的平均值為零，電感電流開關(guān)周期的平均值等于負(fù)載電流，則：

由6.2.1計(jì)算，已得知L＝260uH；

所以由公式6可計(jì)算出實(shí)際工作時(shí)的Ipk：

高頻變壓器原邊匝數(shù)的確定：

原邊匝數(shù)根據(jù)變壓器參數(shù)來計(jì)算，考慮到實(shí)際情況，本實(shí)施例中高頻變壓器骨架選用EE13骨架，所謂EE13為骨架的尺寸信息，這個(gè)為公眾常識(shí)，不在贅述，考慮到引腳間耐壓問題，如圖4所示，選擇2引腳、4引腳作為原邊，5引腳、 8引腳作為副邊，因此

經(jīng)過四舍五入，Np選擇50T，再根據(jù)原副邊匝數(shù)比1:1，副邊匝數(shù)也為50T 同時(shí)，一般高頻變壓器磁芯材料選擇TDK PC40材質(zhì)的鐵氧體磁芯，常溫下飽和磁通密度為350mT，而在100度時(shí)，也有305mT,所以本設(shè)計(jì)中變壓器不存在飽和跡象。根據(jù)選用EE13骨架，原邊繞組從4引腳繞到2引腳，采用直徑0.38mm。

在本實(shí)施例中，述控制電路還包括信號(hào)采樣電路，所述信號(hào)采樣電路通過所述GND端口獲取基準(zhǔn)電源。

如圖5所示，在本實(shí)施例中，所述負(fù)載包括直流電機(jī)，所述電子開關(guān)為開關(guān)整流器件，所述開關(guān)整流器件內(nèi)集成有可控硅和整流橋，所述開關(guān)整流器件的輸入端口包括一個(gè)ACL端口、一個(gè)ACN入端口、一個(gè)可控硅G端口，所述開關(guān)整流器件的輸出端口包括一個(gè)正極端口和一個(gè)負(fù)極端口。

所述ACN端口電連接市電電源的N，所述ACL端口電連接市電電源的L，所述可控硅G端口通過限流電阻電連接控制芯片，所述ACL端口與所述可控硅 G端口之間設(shè)有并連的RC電路。

當(dāng)然，為了更好的增加可靠性，所述開關(guān)整流器件的輸入端口還包括一個(gè)可控硅T端口，所述ACL端口與所述可控硅T端口之間設(shè)有串聯(lián)連的RC電路。如圖6所示，在此不再一一贅述。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例與上述實(shí)施例1的區(qū)別在于，所述整流模塊電路為全波整流，整流橋直流輸出的負(fù)端接于π型濾波電路電容EC2、電容EC3的負(fù)極，同時(shí)都接于非隔離直流電源輸出的參考地端。

實(shí)施例3：

本實(shí)施例與上述實(shí)施例1的區(qū)別在于，高頻變壓器設(shè)計(jì)不同，其他電路設(shè)計(jì)同上述實(shí)施例1。

在本實(shí)施例中，高頻變壓器同樣選用EE13臥式骨架，高頻變壓器原邊采用抽頭方式，如圖7所示，這樣可以提升整體效率，同時(shí)可以提高負(fù)載能力以及調(diào)整率，一般情況下，為了提升效率會(huì)額外再增加一個(gè)繞組，采用中間抽頭方式可以節(jié)約繞線和管腳成本，原邊繞組從3引腳繞到2引腳，再從2引腳繞到1引腳，出線在2引腳，線束采用2UEW，直徑0.38mm，由此形成三明治結(jié)構(gòu)，3腳接開關(guān)電源芯片的source引腳，2引腳反接一個(gè)快恢復(fù)二極管后接于非隔離直流電源的參考地端，1引腳為非隔離直流電源的輸出端；副邊繞組從6引腳繞到7引腳，線束采用3M1298或者其他等效，直徑0.15mm。高頻變壓器采用“三明治”結(jié)構(gòu)的好處在于，能夠加大繞組的輸出電流能力，且降低隔離輸出繞組的匝數(shù)。

控制芯片內(nèi)部集成穩(wěn)壓二極管，避免控制芯片資源浪費(fèi)同時(shí)可簡化外圍電路，降低成本；將可控硅與整流橋進(jìn)行集成，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)開關(guān)和整流功能。通過應(yīng)用該器件實(shí)現(xiàn)簡化電路。提升PCBA加工效率，從而降低加工成本，同時(shí)提高線路板的可靠性。

需要強(qiáng)調(diào)的是，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍包含但不限于上述具體實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以作出若干變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)該被視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。