一種用於冰箱主控板的非隔離電源、冰箱主控板和冰箱的製作方法

2024-02-23 01:08:15

一種用於冰箱主控板的非隔離電源、冰箱主控板和冰箱的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種用於冰箱主控板的非隔離電源，包括：將輸入的交流電轉化為直流電的整流單元；對接收自整流單元的直流電進行濾波的輸入濾波單元；轉換器單元，包括DC/DC轉換器；用於向轉換器單元提供穩定電壓的供電和穩壓單元；用於在DC/DC轉換器中的開關元件斷開時保持電流繼續輸出的續流單元；以及反饋單元，能夠向轉換器單元提供關於輸出電壓的反饋信號以控制開關元件的接通和斷開，輸入濾波單元的輸出端與轉換器單元相連，續流單元的輸入端與轉換器單元相連，續流單元的輸出端與反饋單元的輸入端相連，反饋單元的輸出端與轉換器單元相連，供電和穩壓單元與轉換器單元相連，續流單元的輸出端為非隔離電源的輸出端。本發明還提供一種冰箱主控板和冰箱。
【專利說明】一種用於冰箱主控板的非隔離電源、冰箱主控板和冰箱

【技術領域】
[0001] 本發明涉及電源【技術領域】，更具體地，涉及一種用於冰箱主控板的非隔離電源，以 及具有該非隔離電源的主控板和冰箱。

【背景技術】
[0002] 主控板在冰箱以及其他家用電器中是一個關鍵部件，其實施冰箱等家用電器的主 要功能，而主控板中的電源為主控板供電。
[0003] 目前，非隔離電源（non-isolated power)已經用在主控板中。非隔離電源是指在 輸入端和負載端之間沒有通過變壓器進行電氣隔離，而是直接連接，輸入端和負載端共地。
[0004] 現有技術中對DC-DC非隔離電源方案應用已經有一些發展，而其中使用最多的是 非隔離直接降壓電源。但是現有的技術方案的帶載功率大多比較小，例如5W以下，且外圍 單元較複雜，安全可靠性不穩定，因此限制了非隔離電源的使用。
[0005] 因此有必要研究一種新的非隔離電源，其能夠實現大的帶載功率，且單元結構簡 單，安全性高。


【發明內容】

[0006] 為解決上述問題，根據本發明的第一方面，提供一種用於冰箱主控板的非隔離電 源，其特徵在於，包括 ：
[0007] 將輸入的交流電轉化為直流電的整流單元；
[0008] 對接收自所述整流單元的直流電進行濾波的輸入濾波單元；
[0009] 轉換器單元，其包括一個DC/DC轉換器；
[0010] 用於向所述轉換器單元提供穩定電壓的供電和穩壓單元；
[0011] 用於在所述DC/DC轉換器中的開關元件斷開時保持電流繼續輸出的續流單元；以 及
[0012] 反饋單元，其能夠向所述轉換器單元提供關於輸出電壓的反饋信號以控制所述開 關元件的接通和斷開，
[0013] 其中所述輸入濾波單元的輸出端與所述轉換器單元相連接，所述續流單元的輸入 端與所述轉換器單元相連接，所述續流單元的輸出端與所述反饋單元的輸入端相連接，所 述反饋單元的輸出端與所述轉換器單元相連接，所述供電和穩壓單元與所述轉換器單元相 連接，其中所述續流單元的輸出端為所述非隔離電源的輸出端。
[0014] 根據本發明第一方面的一個優選實施方案，所述開關元件為M0SFET。
[0015] 根據本發明第一方面的一個優選實施方案，還包括保護單元，該保護單元設置在 所述非隔離電源的輸入端，該保護單元的輸出端連接至所述整流電路的輸入端。
[0016] 根據本發明第一方面的一個優選實施方案，還包括輸出穩壓單兀，該輸出穩壓單 元的輸入端與所述續流單元的輸出端相連接。
[0017] 根據本發明第一方面的一個優選實施方案，還包括輸出濾波單元，該輸出濾波單 元的輸入端與該輸出穩壓單元的輸出端相連接。
[0018] 根據本發明第一方面的一個優選實施方案，該整流單元由半波整流電路構成。
[0019] 根據本發明第一方面的一個優選實施方案，該輸入濾波單元由η型濾波電路構 成。
[0020] 根據本發明第一方面的一個優選實施方案，該供電及穩壓單兀包括一個電容器和 一個二極體，其中該二極體的負極以及該電容器的一端連接至所述轉換器單元的電源極 端，該二極體的正極與所述非隔離電源的輸出端相連接，該電容器的另一端連接至所述轉 換器單元的地端。
[0021] 根據本發明第一方面的一個優選實施方案，該續流單元包括一個二極體、一個電 阻器以及一個電感器，在所述DC/DC轉換器中的開關元件斷開時電流從所述二極體流至所 述電阻器，然後流至所述電感器，最後流至所述非隔離電源的輸出端。
[0022] 根據本發明第一方面的一個優選實施方案，該反饋單元包括第一電阻器、第二電 阻器、一個光耦以及一個電容器，其中該第一電阻器和該第二電阻器串聯連接，且該第一電 阻器的一端連接至所述非隔離電源的輸出端，該第二電阻器、該光耦以及該電容器並聯連 接，且該電容器的一端連接至所述轉換器單元的反饋端，該電容器的另一端連接至所述轉 換器單元的地端。
[0023] 根據本發明第一方面的一個優選實施方案，所述輸出穩壓單兀包括一個電容器， 該電容器並聯在所述非隔離電源的輸出端。
[0024] 根據本發明第一方面的一個優選實施方案，所述輸出濾波單元包括一個電容器， 該電容器並聯在所述非隔離電源的輸出端。
[0025] 根據本發明的第二方面，提供一種冰箱主控板，其包括上述的非隔離電源。
[0026] 根據本發明的第三方面，提供一種冰箱，其包括上述的冰箱主控板。
[0027] 與現有技術相比，本發明至少具有以下優點：本發明可以提供較大的功率輸出能 力，且成本低，結構簡單、可靠性高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028] 圖1是根據本發明一個實施方案的非隔離電源的方框示意圖；
[0029] 圖2是示出根據本發明一個實施方案的非隔離電源的部分結構方框示意圖；
[0030] 圖3是根據本發明一個實施方案的非隔離電源的具體結構圖；
[0031] 圖4是根據本發明一個實施方案的冰箱電控板的示意圖；
[0032] 圖5是根據本發明一個實施方案的冰箱示意圖。
[0033] 應理解，附圖僅出於示例目的來繪製，不應視為是對本發明的限制。

【具體實施方式】
[0034] 根據本發明的第一方面，非隔離電源包括：將輸入的交流電轉化為直流電的整流 單元；對接收自所述整流單元的直流電進行濾波的輸入濾波單元；轉換器單元，其包括一 個DC/DC轉換器；用於向所述轉換器單元提供穩定電壓的供電和穩壓單元；用於在所述DC/ DC轉換器中的開關元件斷開時保持電流繼續輸出的續流單元；以及反饋單元，其能夠向所 述轉換器單元提供關於輸出電壓的反饋信號以控制所述開關元件的接通和斷開，其中所述 輸入濾波單元的輸出端與所述轉換器單元相連接，所述續流單元的輸入端與所述轉換器單 元相連接，所述續流單元的輸出端與所述反饋單元的輸入端相連接，所述反饋單元的輸出 端與所述轉換器單元相連接，所述供電和穩壓單元與所述轉換器單元相連接，其中所述續 流單元的輸出端為所述非隔離電源的輸出端。
[0035] 優選地，轉換器單元中的DC/DC轉換器可採用BM2P054F型DC/DC轉換器，其中， 輸入濾波單元的第一輸出端連接至轉換器的漏極端，輸入濾波單元的第二輸出端連接至非 隔離電源的接地端。續流單元的第一輸入端連接至轉換器的源極端，續流單元的第二輸入 端連接至非隔離電源的接地端，續流單元的第三端連接至轉換器的地端，續流單元的輸出 端作為非隔離電源的輸出端。供電及穩壓單元的第一端連接至轉換器的電源極端，供電及 穩壓單元的第二端連接至轉換器的地端，供電及穩壓單元的第三端連接至續流單元的輸出 端。反饋單元的第一端連接至續流單元的輸出端，反饋單元的第二端連接至轉換器的反饋 端，反饋單元的第三端連接至轉換器的地端。
[0036] 根據本發明的第二方面，提供一種冰箱主控板，該冰箱主控板包括本發明的非隔 離電源。
[0037] 根據本發明的第三方面，提供一種冰箱，該冰箱包括上述冰箱主控板。
[0038] 下面結合附圖進一步描述本發明的各個實施例。在所有附圖中，相同或相似的標 號表示相同或相似的元件或具有相同或相似功能的元件。應理解，下面結合附圖描述的實 施例僅是示例性的，旨在用於解釋本發明，而不意在限制本發明。
[0039] 在本文中，術語"第一"、"第二"、"第三"、"第四"等序詞僅是為了描述方便，並不限 制本發明要求保護的範圍。
[0040] 參見圖1，該圖是根據本發明一個實施方案的非隔離電源100的方框示意圖。
[0041] 如圖1示出的，根據本發明一個實施方案的非隔離電源100包括整流單元102、輸 入濾波單元103、轉換器單元104、供電及穩壓單元106、續流單元105以及反饋單元107。其 中整流單元102的輸出端連接至輸入濾波單元103的輸入端，輸入濾波單元103的輸出端 連接至轉換器單元104,轉換器單元104還與供電及穩壓單元106、續流單元105以及反饋 單元107相連接。續流單元105的輸入端與轉換器單元104相連接，續流單元105的輸出 端與反饋單元107的輸入端相連接，反饋單元107的輸出端與轉換器單元104相連接，供電 和穩壓單元106與轉換器單元104相連接，其中續流單元105的輸出端為非隔離電源100 的輸出端。
[0042] 優選地，如圖1示出的，非隔離電源100還可包括保護單元101。保護單元101的 輸入端作為非隔離電源1〇〇的輸入，保護單元101的輸出端連接至整流單元102的輸入端。 非隔離電源100還可包括輸出穩壓單元108,輸出穩壓單元108的輸入端與續流單元105的 輸出端相連接，輸出穩壓單元108的輸出端可作為非隔離電源100的輸出端。非隔離電源 100還可包括輸出濾波單元109,輸出濾波單元109的輸入端與輸出穩壓單元108的輸出端 相連接，輸出濾波單元109的輸出端作為非隔離電源100的輸出端。
[0043] 所述保護單元101對所述非隔離電源100進行保護，以防止過大的電流或電壓等 對所述非隔離電源100造成損壞。
[0044] 所述整流單元102將輸入的交流轉化為直流，即實現了交流-直流的轉換。
[0045] 所述輸入濾波單元103對整流單元102輸出的直流進行濾波。
[0046] 所述轉換器單元104包括DC/DC轉換器，優選地是PWM DC/DC轉換器。
[0047] 所述續流單元105在所述轉換器單元104中的開關元件關閉時保持電流繼續輸 出。
[0048] 所述供電及穩壓單元106實現對轉換器單元104的供電和穩壓。
[0049] 所述反饋單元107將輸出電壓反饋至轉換器單元104,調節轉換器單元104的運 行。
[0050] 所述輸出穩壓單元108穩定輸出電壓。
[0051] 所述輸出濾波單元109對輸出電壓進行濾波。
[0052] 應理解，本發明的非隔離電源並不是必須包括上述所有單元或單元，其可以僅包 括一部分單元或單元。此外，本發明的非隔離電源也可以包括本說明書中未描述的其他單 元或單元。
[0053] 如上文所述，所述轉換器單元104包括DC/DC轉換器，優選地，DC/DC轉換器採用 Rohm公司的BM2P054F型DC/DC轉換器，如圖2示出的，其中輸入濾波單元103的第一輸出端 連接至轉換器的漏極端（D端），輸入濾波單元103的第二輸出端連接至非隔離電源100的 接地端。續流單元105的第一輸入端連接至轉換器的源極端（S端），續流單元105的第二 輸入端連接至非隔離電源100的接地端，續流單元105的第三端連接至轉換器的地端（GND 端），續流單元105的輸出端作為非隔離電源100的輸出端。供電及穩壓單元106的第一端 連接至轉換器的電源極端（VCC端），供電及穩壓單元106的第二端連接至轉換器的地端，供 電及穩壓單元的第三端連接至續流單元105的輸出端。反饋單元107的第一端連接至續流 單元105的輸出端，反饋單元107的第二端連接至轉換器的反饋端（FB端），反饋單元107 的第三端連接至轉換器的地端。
[0054] 圖3是根據本發明一個實施方案的非隔離電源的具體結構圖，其示出了非隔離電 源100的各個組成部分。
[0055] 可選地，非隔離電源設有保護單元101，其被設置在電源的輸入端，由保險絲F1、 壓敏電阻RV1以及電容器CX2組成。其中壓敏電阻RV1和電容器CX2並聯後與保險絲F1 串聯。保險絲F1的第一端作為非隔離電源100的第一輸入端，保險絲F1的第二端與電容 器CX2和壓敏電阻RV1的第一端相連接。電容器CX2和壓敏電阻RV1的第二端作為非隔離 電源100的第二輸入端。該保護單元可起到過流過壓保護。但應理解，其他合適的保護單 元也是可行的。
[0056] 整流單元102由共模電感FL1、熱敏電阻RT1、二極體D1和D2構成。共模電感FL1 的第一輸入端與保護單兀101的電容器CX2的第一端，即保護單兀101的第一輸出端相連 接，共模電感FL1的第二輸入端與保護單元101的電容器CX2的第二端，即保護單元101的 第二輸出端相連接。應理解，當電源中不設置保護單元時，共模電感FL1的第一輸入端作為 非隔離電源100的第一輸入端，共模電感FL1的第二輸入端作為非隔離電源100的第二輸 入端。共模電感FL1的第一輸出端與二極體D1的正極相連接，共模電感FL1的第二輸出端 與熱敏電阻RT1的第一端相連接。熱敏電阻RT1的第二端與二極體D2的負極相連接。二 極管D1的負極作為整流單元102的第一輸出端，二極體D2的正極作為整流單元102的第 二輸出端。在整流單元102中，共模電感FL1消除共模幹擾，熱敏電阻RT1抑制浪湧電流。 在該實施例中，所採用的整流單元102是利用兩個二極體D1和D2實現半波整流，但本發明 不限於此，全波整流單元、橋式整流單元等都適用於本發明。
[0057] 輸入濾波單元103由電容器CE1、CE2以及電感器L1組成。電容器CE1的第一端作 為輸入濾波單元103的第一輸入端連接至整流單元102中的二極體D1的負極，電容器CE1 的第二端作為輸入濾波單元103的第二輸入端連接至整流單元102中的二極體D2的正極。 電感器L1的第一端連接至整流單元102中的二極體D1的負極，電感器L1的第二端連接至 電容器CE2的第一端，電容器CE2的第二端連接至電容器CE1的第二端。電容器CE2的第 一端為輸入濾波單元103的第一輸出端，電容器CE2的第二端為輸入濾波單元103的第二 輸出端。在該實施例中，輸入濾波單元103為π型濾波，濾除不必要的交流成本和其他諧 波，還起到輸入穩壓作用。同樣地，本發明的非隔離電源也可使用其他類型的濾波單元。優 選地，電容器CE1、CE2採用極性電解電容器。
[0058] 轉換器單元104接收來自所述輸入濾波單元103的濾波後的較光滑的直流電。轉 換器單元104可包括DC/DC轉換器。在該實施例中，以Rohm的BM2P054F型晶片為例，但應 理解，本發明也可以採用其他類型的DC/DC轉換器。如圖3示出的，濾波後的直流被輸入至 轉換器的漏極端D端，漏極端D端與電容器CE2的第一端，即與輸入濾波單元103的第一輸 出端相連接。Rohm晶片的源極端S端與續流單元105中的電阻R101的第一端以及續流二 極管D3的負極相連接，即與續流單元105的第一輸入端相連接，流入源極S的電流為Ics =0.4V/Rcs，RCS為限流電阻，在該實施方案中，限流電阻為電阻R101。Rohm晶片的接地端 GND是浮地，其連接至電阻器R101的第二端。Rohm晶片的反饋端FB連接至反饋單元107 中的電容器C101，電容器CIO 1將在下文說明，反饋端FB處的電壓值確定Rohm晶片的工作 狀態。Rohm晶片的電源極端VCC連接至供電和穩壓單元106中的二極體D4的負極以及電 容器CE4的第一端，二極體D4和電容器CE4將在下文說明。
[0059] 在漏極端D端與源極端S端之間設有開關元件M0SFET (未示出），M0SFET起到開 關作用。當M0SFET開啟時，電流從漏極端D端流入，並從源極端S端輸出，經電阻器R101 輸出至輸出端。當輸出電壓過高，高於正常輸出電壓時，反饋單元107中的反饋電阻R103 上的電壓升高，光耦IC2的1、2端子兩端的電壓隨之升高，從而使得光耦IC2的3、4端導 通，進而使得反饋端FB端的電壓升高。FB端的電壓升高使得M0SFET斷開，此時電流從電源 100的地端流至續流單元105的二極體D3,然後經電阻R101、電感器L3流至電源100的輸 出端。當輸出端電壓下降至正常輸出電壓之後，M0SFET開啟，該過程重複，從而保持輸出電 壓的穩定。
[0060] 續流單元105包括二極體D3、電阻器R101以及電感器L3。二極體D3用於在M0SFET 斷開時使得電流繼續流動，電阻器R101限定流入源極端的電流，電感器L3用於儲能和電壓 轉換。電阻器R101的第一端作為續流單元105的第一輸入端連接至二極體D3的負極，並連 接至轉換器的源極端S端。電阻器R101的第二端連接至電感器L3的第一端，電阻器R101 的第二端還連接至轉換器的地端GND端。電感器L3的第二端可作為非隔離電源100的輸 出端，二極體D3的正極端可與輸入濾波單元103的第二輸入端相連接，並與非隔離電源100 的接地端相連接。
[0061] 如上文所描述的，當M0SFET斷開時，續流單元105使得電流繼續流動，此時輸出端 的電壓保持在正常輸出電壓。
[0062] 供電及穩壓單元106包括二極體D4和電容器CE4。供電及穩壓單元106為轉換器 單元104的VCC端提供穩定電壓，從而保證轉換器單元104的正常運行。二極體D4的負極 和電容器CE4的第一端連接至轉換器的VCC端，電容器CE4的第二端連接至轉換器的GND 端。二極體D4的正極連接至非隔離電源100的輸出端。優選地，電容器CE4採用極性電解 電容器。
[0063] 反饋單元107包括電阻器R102和R103、光耦IC2和電容器C101，其中電阻器102 和103設置反饋電壓，光耦IC2的作用如上文所解釋的，而電容器C101用於穩定反饋電壓。 電阻器R102和R103串聯，電阻器R102的第一端連接至非隔離電源100的輸出端，R103的 第二端連接至光耦的第二輸入端。電阻器R102的第二端和R103的第一端共同連接至光耦 的第一輸入端，光耦的第一輸出端連接至轉換器的GND端，光耦的第二輸出端連接至轉換 器的FB端。電容器C101的第一端也連接至轉換器的FB端，電容器C101的第二端連接至 轉換器的GND端。優選地，反饋單元107還可包括穩壓二極體ZD1，該穩壓二極體ZD1的正 極連接至非隔離電源100的接地端，負極連接至光耦的第二輸入端。
[0064] 輸出穩壓單元108包括電容器CE3,而輸出濾波單元109包括電容器CE9。電容器 CE3和電容器CE9的第一端連接至非隔離電源100的輸出端，電容器CE3和電容器CE9的第 二端連接至非隔離電源100的接地端。優選地，電容器CE3和CE9是電解電容器。
[0065] 此外，如圖2中示出的，非隔離電源100還可包括二極體ZD2,用於對Rohm晶片的 VCC端進行限壓。二極體ZD2與CE4並聯連接。
[0066] 此外，非隔離電源100還可包括高壓電容器CY1，該電容器連接在漏極端和源極端 之間，用於漏極端和源極端之間的過衝電壓。
[0067] 根據本發明的上述實施方案的非隔離電源可以實現8. 9-26V的輸出電壓，以及可 高達10W的輸出功率。
[0068] 圖4是根據本發明一個實施方案的冰箱主控板的示意圖。
[0069] 如圖4所示，根據本發明的冰箱主控板300包括非隔離式電源100。
[0070] 圖5是根據本發明一個實施方案的冰箱示意圖。
[0071] 如圖5所示，根據本發明的冰箱400包括冰箱主控板300。
[0072] 應理解，本文中的實施方案和實施例僅出於示例目的，在不脫離權利要求書所限 定的範圍的前提下，本領域技術人員可以據此做出多種改型和變體。
【權利要求】
1. 一種用於冰箱主控板的非隔離電源，其特徵在於，包括： 將輸入的交流電轉化為直流電的整流單元； 對接收自所述整流單元的直流電進行濾波的輸入濾波單元； 轉換器單元，其包括一個DC/DC轉換器； 用於向所述轉換器單元提供穩定電壓的供電和穩壓單元； 用於在所述DC/DC轉換器中的開關元件斷開時保持電流繼續輸出的續流單元；以及 反饋單元，其能夠向所述轉換器單元提供關於輸出電壓的反饋信號以控制所述開關元 件的接通和斷開， 其中所述輸入濾波單元的輸出端與所述轉換器單元相連接，所述續流單元的輸入端 與所述轉換器單元相連接，所述續流單元的輸出端與所述反饋單元的輸入端相連接，所述 反饋單元的輸出端與所述轉換器單元相連接，所述供電和穩壓單元與所述轉換器單元相連 接，其中所述續流單元的輸出端為所述非隔離電源的輸出端。
2. 根據權利要求1所述的非隔離電源，其特徵在於，所述開關元件為MOSFET。
3. 根據權利要求1或2所述的非隔離電源，其特徵在於，還包括保護單元，該保護單元 設置在所述非隔離電源的輸入端，該保護單元的輸出端連接至所述整流電路的輸入端。
4. 根據權利要求1或2所述的非隔離電源，其特徵在於，還包括輸出穩壓單元，該輸出 穩壓單元的輸入端與所述續流單元的輸出端相連接。
5. 根據權利要求4所述的非隔離電源，其特徵在於，還包括輸出濾波單元，該輸出濾波 單元的輸入端與該輸出穩壓單元的輸出端相連接。
6. 根據權利要求1或2所述的非隔離電源，其特徵在於，該整流單元由半波整流電路構 成。
7. 根據權利要求1或2所述的非隔離電源，其特徵在於，該輸入濾波單元由π型濾波 電路構成。
8. 根據權利要求1或2所述的非隔離電源，其特徵在於，該供電及穩壓單元包括一個電 容器和一個二極體，其中該二極體的負極以及該電容器的一端連接至所述轉換器單元的電 源極端，該二極體的正極與所述非隔離電源的輸出端相連接，該電容器的另一端連接至所 述轉換器單元的地端。
9. 根據權利要求1或2所述的非隔離電源，其特徵在於，該續流單元包括一個二極體、 一個電阻器以及一個電感器，在所述DC/DC轉換器中的開關元件斷開時電流從所述二極體 流至所述電阻器，然後流至所述電感器，最後流至所述非隔離電源的輸出端。
10. 根據權利要求1或2所述的非隔離電源，其特徵在於，該反饋單元包括第一電阻器、 第二電阻器、一個光耦以及一個電容器，其中該第一電阻器和該第二電阻器串聯連接，且該 第一電阻器的一端連接至所述非隔離電源的輸出端，該第二電阻器、該光耦以及該電容器 並聯連接，且該電容器的一端連接至所述轉換器單元的反饋端，該電容器的另一端連接至 所述轉換器單元的地端。
11. 根據權利要求4所述的非隔離電源，其特徵在於，所述輸出穩壓單元包括一個電容 器，該電容器並聯在所述非隔離電源的輸出端。
12. 根據權利要求5所述的非隔離電源，其特徵在於，所述輸出濾波單元包括一個電容 器，該電容器並聯在所述非隔離電源的輸出端。
13. -種冰箱主控板，其特徵在於，包括根據權利要求1-12任一項所述的非隔離電源。
14. 一種冰箱，其特徵在於，包括根據權利要求13所述的冰箱主控板。
【文檔編號】F25D29/00GK104104227SQ201410345623
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月18日 優先權日:2014年7月18日
【發明者】李若蘭, 王劍, 錢振, 萬江, 李勇 申請人:合肥美的電冰箱有限公司