一种家电设备的恒温控制装置

文档序号:583360 发布日期:2021-05-25 浏览:15次 >En<

阅读说明:本技术 一种家电设备的恒温控制装置 (Constant temperature control device of household electrical appliance ) 是由 朱敏 张�杰 郑凌波 于 2021-01-06 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种家电设备的恒温控制装置,其包括恒温控制模块、阻值随水温变化的外部热敏电阻R和反馈模块;所述恒温控制模块分别与电源输出端、所述外部热敏电阻R以及所述反馈模块连接,所述恒温控制模块还包括电源模块,所述电源模块用于提供内部工作电压VDD以及基准信号,所述恒温控制模块内部输出恒定电流Iref至所述外部热敏电阻R,所述外部热敏电阻R随温度变化其阻值,从而改变所述恒温控制模块接入所述外部热敏电阻R上的电压,所述恒温控制模块由此而改变其下拉电流,所述反馈模块根据所述恒温控制模块下拉电流的变化,将电流信号反馈给反激式开关电源芯片来控制改变输出负载电压VOUT。本发明能够线性的变化控制输出端的电压,达到温度恒定。(The invention discloses a constant temperature control device of household electrical appliance equipment, which comprises a constant temperature control module, an external thermistor R with the resistance value changing along with the water temperature and a feedback module; the constant temperature control module is respectively connected with the power output end, the external thermistor R and the feedback module, the constant temperature control module further comprises a power module, the power module is used for providing internal working voltage VDD and reference signals, constant current Iref is output to the external thermistor R in the constant temperature control module, the resistance value of the external thermistor R changes along with the temperature, therefore, the voltage of the constant temperature control module connected to the external thermistor R is changed, the constant temperature control module changes the pull-down current of the constant temperature control module, and the feedback module feeds current signals back to the flyback switching power supply chip to control and change the output load voltage VOUT according to the change of the pull-down current of the constant temperature control module. The invention can linearly change and control the voltage of the output end to achieve constant temperature.)

一种家电设备的恒温控制装置

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域,特别涉及一种家电设备的恒温控制装置。

背景技术

越来越多的家电设备的恒温设计开始采用半导体制冷技术,半导体制冷技术的发展为无制冷剂污染场合提供了更多选择,半导体制冷片就是其核心元件,可应用在一些空间受到限制,可靠性要求高,无制冷剂污染的场合。饮水机制冷冰胆就使用了半导体制冷技术,在使用时通常会配合热敏电阻。

然而饮水机在工作时,通常只存在制冷和非制冷两种模式,当饮水机温度低于设定值就进入非制冷模式,当水机温度高于设定值就进入制冷模式,频繁的模式跳转会造成水温的“忽冷忽热”,而非稳定在合适温度,同时造成能量更多的消耗。

发明内容

针对现有技术的不足,本发明提供了一种家电设备的恒温控制装置,其可以线性的变化控制输出电压,使设备温度恒定。

本发明通过以下技术方案实现:

一种家电设备的恒温控制装置,其包括恒温控制模块、阻值随水温变化的外部热敏电阻R和反馈模块;所述恒温控制模块分别与电源输出端、所述外部热敏电阻R以及所述反馈模块连接,所述恒温控制模块还包括电源模块,所述电源模块用于提供内部工作电压VDD以及基准信号,所述恒温控制模块内部输出恒定电流Iref至所述外部热敏电阻R,所述外部热敏电阻R随温度变化其阻值,从而改变所述恒温控制模块接入所述外部热敏电阻R上的电压,所述恒温控制模块由此而改变其下拉电流,所述反馈模块根据所述恒温控制模块下拉电流的变化,将电流信号反馈给反激式开关电源芯片来控制改变输出负载电压VOUT。

进一步的,所述反馈模块为光耦反馈。

进一步的,所述恒温控制模块包括所述恒流源Iref、第二电容C2、第一放大器AMP1、第二放大器AMP2、缓冲器BUFF、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一MOS管Q1和第二MOS管Q2,所述恒流源Iref分别与所述外部热敏电阻R和第五电阻R5的一端连接,所述第五电阻R5的另一端与所述第一运算放大器AMP1的反相输入端以及第二电容C2的一端连接,所述缓冲器BUFF同相输入端接入所述电源模块的基准信号VREF1,所述第一电阻R1一端与所述缓冲器BUFF输出端及反相输入端相连,另一端与所述第一放大器AMP1同相输入端及第二电阻R2的一端相连,所述第二电阻R2的另一端与所述第一MOS管Q1漏极及电阻R3的一端相连,所述第一MOS管Q1栅极与所述第一放大器AMP1输出端相连,所述第三电阻R3的另一端分别与所述第四电阻R4一端和所述第二放大器AMP2同相输入端相连,所述第四电阻R4另一端与所述第二MOS管Q2漏极相连,并作为恒温控制电路的输出端与光耦相连,所述第二MOS管Q2栅极与所述第二放大器AMP2输出端相连,所述第二放大器AMP2的反相输入端接入所述电源模块的基准信号VREF2。

进一步的,所述第一MOS管Q1源极、所述第二MOS管Q2源极、所述外部热敏电阻R另一端和所述第二电容C2另一端均接地。

进一步的,所述第五电阻R5与所述第二电容C2构成RC滤波电路。

进一步的,所述VREF1值设置为恒温温度对应的VNTC电压值,所述VNTC值随温度变化且围绕所述VREF1电压值上下波动。

进一步的,所述外部热敏电阻R为负温度系数的电阻。

进一步的,所述外部热敏电阻R为正温度系数的电阻,此时所述外部热敏电阻R与所述恒流源Iref交换位置。

进一步的,在所述外部热敏电阻R上串联或并联电阻,从而改变恒温点。

进一步的,当所述VNTC值低于下限值,FBO输出最大电压;当所述VNT值高于上限值,FBO输出最小电压。

相比于现有技术,本发明的优点在于:

1、通过恒温控制模块和外部热敏电阻R部件,恒温控制模块与外部热敏电阻R相连,外部热敏电阻R能够根据水温变化改变自身阻值,由于外部热敏电阻R的电流是恒定的,因此恒温控制模块根据外部热敏电阻R不同阻值产生的不同电压,使恒温控制模块判断并调节恒温控制模块的输出下拉电流值。

2、通过光耦部件,光耦与恒温控制模块输出端相连,达到及时将恒温控制模块的下拉电流信号反馈到反激式开关电源芯片中,从而线性调整电源输出负载电压。

附图说明

图1为本发明实施例的一种家电设备的恒温控制装置的电路图;

图2为图1部分参数的波形图。

其中,1-恒温控制模块,2-电源模块。

具体实施方式

以下结合较佳实施例及其附图对发明技术方案作进一步非限制性的详细说明。在本发明的描述中,需要理解的是,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。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。

图1是本发明实施例的一种家电设备的恒温控制装置,该家电设备可以为家用饮水机,下面以家用饮水机为例,对本发明的恒温控制装置进行说明。

恒温控制装置包括恒温控制模块1、外部热敏电阻R、反馈模块,恒温控制模块1包括电源模块2,电源模块2用于提供内部工作电压VDD以及基准信号。

恒温控制装置与反激式开关电源相连,反激式开关电源主要包括电阻RCS、开关K1、一次绕组NP、二次绕组NS、二极管D1、第一电容C1、反馈模块、输入端VIN和输出端VOUT,其中,反馈模块为光耦,电阻RCS与开关K1串联,二极管D1与光耦串联,光耦与第一电容C1并联,光耦负端与第二MOS管漏极相连,VOUT输出端与半导体冷片相连,光耦采集恒温控制模块1中的下拉电流,反馈给反激式开关电源芯片进行调整输出电压,达到线性控制输出端VOUT输出合适的电压的效果,光耦下拉电流较大时,说明输出电压偏高,需通过电源芯片调整使其降低;当光耦不下拉时,说明输出电压偏低,需通过电源芯片调整使其升高,最终通过输出电压线性控制半导体制冷片达到恒温效果。

恒温控制模块1包括第二电容C2、恒流源Iref、第一放大器AMP1、第二放大器AMP2、缓冲器BUFF、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4、第五电阻R5、第一MOS管Q1、第二MOS管Q2和电源模块2。第一MOS管Q1和第二MOS管Q2均只具备下拉功能。电源模块2产生基准信号VREF1、基准信号VREF2和内部工作电压VDD,基准信号VREF1、基准信号VREF2和内部工作电压VDD均为定值。第五电阻R5和第二电容C2构成RC滤波电路。外部热敏电阻R为负温度系数电阻,即温度上升,阻值下降,温度下降,阻值上升,外部热敏电阻R也可为正温度系数电阻,即温度上升,阻值上升,温度下降,阻值下降,此时外部热敏电阻R与恒流源Iref交换位置;外部热敏电阻R一端分别与第五电阻R5的一端和电流源相连,另一端接地,第五电阻R5另一端分别与第二电容C2的一端和第一放大器AMP1反相输入端相连,第二电容C2另一端接地。电阻R1一端与缓冲器BUFF输出端及反相输入端相连,缓冲器BUFF同相输入端接入基准信号VREF1,第一电阻R1的另一端与第一放大器AMP1同相输入端及第二电阻R2的一端相连,第二电阻R2的另一端与第一MOS管Q1漏极及第三电阻R3的一端相连,第一MOS管Q1栅极与第一放大器AMP1输出端相连,第一MOS管Q1源极接地,第三电阻R3的另一端分别与第四电阻R4的一端和第二放大器AMP2的同相输入端相连,第四电阻R4另一端与第二MOS管Q2漏极相连并作为恒温控制电路的输出端与光耦一端相连,第二MOS管Q2栅极与第二放大器AMP2输出端相连,第二MOS管Q2源极接地,第二放大器AMP2的反相输入端接入基准信号VREF2。

其工作原理如下:

结合图1和图2,基准VREF1设置恒温温度下对应的VNTC电压值,VNTC电压值随温度变化且围绕VREF1电压上下波动,基准电压VREF2值始终大于VB电压值。热敏电阻可为RNTC负温度系数的电阻,也可为PTC电阻正温度系数的电阻,以下实施例以RNTC负温度系数的电阻为例:

恒温控制模块1正常工作时,根据运算放大器的工作原理,VA电压始终为电压VREF1,VC电压始终为电压VREF2,当温度升高,外部热敏电阻RNTC阻值降低,由于电流Iref为恒流,因此VNTC电压逐渐降低,当VNTC小于VA时,第一放大器AMP1驱动第一MOS管Q1开启,此时第一MOS管Q1处于下拉状态,第一运算放大器AMP1反馈回路正常工作,因此可以推算出VB电压:

由于VB电压值始终低于VC电压值,第二运算放大器AMP2反馈回路正常工作,因此得出FBO电压值:

综上,

恒温控制模块1输出电压随温度变化会有上限值和下限值,因此,当VB=0V时,即NTC电压达到下限值时,得到FBO最大值:

此时,VNTC电压值:

当温度上升到某温度T1使得VNTC=VNTC1时,可得到最大的VOUT电压,此时半导体制冷片以最大功率制冷;当温度上升但未达到T1时,VOUT电压随VNTC电压的下降(即温度的上升)而线性上升。

当温度降低,外部热敏电阻RNTC阻值增大,由于电流Iref为恒流,因此VNTC电压逐渐升高并大于VA,直到第一MOS管Q1完全不下拉。因此可以由VA与VC以及电阻R1、R2、R3和R4的比推算出FBO电压,并控制该值为FBO最小值,即:

综上:

此时,可算出对应的VNTC电压值:

当温度下降到某温度T2使VNTC=VNTC2时,可得到最小的VOUT电压,此时半导体制冷片以最小功率制冷;当温度下降但未达到T2时,VOUT电压随VNTC电压的上升(即温度的下降)而线性下降。

通过调节VREF1、VREF2的值以及R1、R2、R3、R4的配比,可得到不同的线性电压输出范围,其对应曲线变化如图2所示,使用时,电阻R安装于水箱内,用于感知水温,因电流Iref恒定,所以当温度上升为T1时,输出FBO最大,反激式开关电源芯片光耦采集到FBO下拉电流的降低,反激式开关电源芯片内部调整使VOUT端输出升高,当温度下降为T2时,输出FBO最小,反激式开关电源芯片内的光耦采集到FBO下拉电流的升高,反激式开关电源芯片内部调整使VOUT端输出升高,从而使半导体冷片依据温度调整工作状态,确保温度恒温。本系统除在恒温控制芯片外部热敏电阻R,还可以在其基础上,串联或并联电阻来改变恒温点。

使用时,本发明通过恒温控制模块1和外部热敏电阻R部件,恒温控制模块1与外部热敏电阻R相连,外部热敏电阻R能够根据水温变化改变自身阻值,恒温控制模块1根据电阻R不同阻值,输出不同电压值;通过反馈光耦部件,光耦与恒温控制模块1输出端相连,达到及时采集恒温控制模块1下拉电流的变化;光耦将采集到的电流值反馈给反激式开关电源芯片,使反激式开关电源芯片线性控制输出电压VOUT的变化,从而改变制冷半导体的制冷效果,使水温恒定,不会频繁的进行模式跳转,造成水温的“忽冷忽热”。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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