一种用于冰箱主控板的非隔离电源、冰箱主控板和冰箱的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种用于冰箱主控板的非隔离电源，包括：将输入的交流电转化为直流电的整流单元；对接收自整流单元的直流电进行滤波的输入滤波单元；转换器单元，包括DC/DC转换器；用于向转换器单元提供稳定电压的供电和稳压单元；用于在DC/DC转换器中的开关元件断开时保持电流继续输出的续流单元；以及反馈单元，能够向转换器单元提供关于输出电压的反馈信号以控制开关元件的接通和断开，输入滤波单元的输出端与转换器单元相连，续流单元的输入端与转换器单元相连，续流单元的输出端与反馈单元的输入端相连，反馈单元的输出端与转换器单元相连，供电和稳压单元与转换器单元相连，续流单元的输出端为非隔离电源的输出端。本发明还提供一种冰箱主控板和冰箱。
【专利说明】一种用于冰箱主控板的非隔离电源、冰箱主控板和冰箱
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电源【技术领域】，更具体地，涉及一种用于冰箱主控板的非隔离电源，以 及具有该非隔离电源的主控板和冰箱。
【背景技术】
[0002] 主控板在冰箱以及其他家用电器中是一个关键部件，其实施冰箱等家用电器的主 要功能，而主控板中的电源为主控板供电。
[0003] 目前，非隔离电源（non-isolated power)已经用在主控板中。非隔离电源是指在 输入端和负载端之间没有通过变压器进行电气隔离，而是直接连接，输入端和负载端共地。
[0004] 现有技术中对DC-DC非隔离电源方案应用已经有一些发展，而其中使用最多的是 非隔离直接降压电源。但是现有的技术方案的带载功率大多比较小，例如5W以下，且外围 单元较复杂，安全可靠性不稳定，因此限制了非隔离电源的使用。
[0005] 因此有必要研究一种新的非隔离电源，其能够实现大的带载功率，且单元结构简 单，安全性高。
【发明内容】
[0006] 为解决上述问题，根据本发明的第一方面，提供一种用于冰箱主控板的非隔离电 源，其特征在于，包括 ：
[0007] 将输入的交流电转化为直流电的整流单元；
[0008] 对接收自所述整流单元的直流电进行滤波的输入滤波单元；
[0009] 转换器单元，其包括一个DC/DC转换器；
[0010] 用于向所述转换器单元提供稳定电压的供电和稳压单元；
[0011] 用于在所述DC/DC转换器中的开关元件断开时保持电流继续输出的续流单元；以 及
[0012] 反馈单元，其能够向所述转换器单元提供关于输出电压的反馈信号以控制所述开 关元件的接通和断开，
[0013] 其中所述输入滤波单元的输出端与所述转换器单元相连接，所述续流单元的输入 端与所述转换器单元相连接，所述续流单元的输出端与所述反馈单元的输入端相连接，所 述反馈单元的输出端与所述转换器单元相连接，所述供电和稳压单元与所述转换器单元相 连接，其中所述续流单元的输出端为所述非隔离电源的输出端。
[0014] 根据本发明第一方面的一个优选实施方案，所述开关元件为M0SFET。
[0015] 根据本发明第一方面的一个优选实施方案，还包括保护单元，该保护单元设置在 所述非隔离电源的输入端，该保护单元的输出端连接至所述整流电路的输入端。
[0016] 根据本发明第一方面的一个优选实施方案，还包括输出稳压单兀，该输出稳压单 元的输入端与所述续流单元的输出端相连接。
[0017] 根据本发明第一方面的一个优选实施方案，还包括输出滤波单元，该输出滤波单 元的输入端与该输出稳压单元的输出端相连接。
[0018] 根据本发明第一方面的一个优选实施方案，该整流单元由半波整流电路构成。
[0019] 根据本发明第一方面的一个优选实施方案，该输入滤波单元由η型滤波电路构 成。
[0020] 根据本发明第一方面的一个优选实施方案，该供电及稳压单兀包括一个电容器和 一个二极管，其中该二极管的负极以及该电容器的一端连接至所述转换器单元的电源极 端，该二极管的正极与所述非隔离电源的输出端相连接，该电容器的另一端连接至所述转 换器单元的地端。
[0021] 根据本发明第一方面的一个优选实施方案，该续流单元包括一个二极管、一个电 阻器以及一个电感器，在所述DC/DC转换器中的开关元件断开时电流从所述二极管流至所 述电阻器，然后流至所述电感器，最后流至所述非隔离电源的输出端。
[0022] 根据本发明第一方面的一个优选实施方案，该反馈单元包括第一电阻器、第二电 阻器、一个光耦以及一个电容器，其中该第一电阻器和该第二电阻器串联连接，且该第一电 阻器的一端连接至所述非隔离电源的输出端，该第二电阻器、该光耦以及该电容器并联连 接，且该电容器的一端连接至所述转换器单元的反馈端，该电容器的另一端连接至所述转 换器单元的地端。
[0023] 根据本发明第一方面的一个优选实施方案，所述输出稳压单兀包括一个电容器， 该电容器并联在所述非隔离电源的输出端。
[0024] 根据本发明第一方面的一个优选实施方案，所述输出滤波单元包括一个电容器， 该电容器并联在所述非隔离电源的输出端。
[0025] 根据本发明的第二方面，提供一种冰箱主控板，其包括上述的非隔离电源。
[0026] 根据本发明的第三方面，提供一种冰箱，其包括上述的冰箱主控板。
[0027] 与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：本发明可以提供较大的功率输出能 力，且成本低，结构简单、可靠性高。
【专利附图】
【附图说明】
[0028] 图1是根据本发明一个实施方案的非隔离电源的方框示意图；
[0029] 图2是示出根据本发明一个实施方案的非隔离电源的部分结构方框示意图；
[0030] 图3是根据本发明一个实施方案的非隔离电源的具体结构图；
[0031] 图4是根据本发明一个实施方案的冰箱电控板的示意图；
[0032] 图5是根据本发明一个实施方案的冰箱示意图。
[0033] 应理解，附图仅出于示例目的来绘制，不应视为是对本发明的限制。
【具体实施方式】
[0034] 根据本发明的第一方面，非隔离电源包括：将输入的交流电转化为直流电的整流 单元；对接收自所述整流单元的直流电进行滤波的输入滤波单元；转换器单元，其包括一 个DC/DC转换器；用于向所述转换器单元提供稳定电压的供电和稳压单元；用于在所述DC/ DC转换器中的开关元件断开时保持电流继续输出的续流单元；以及反馈单元，其能够向所 述转换器单元提供关于输出电压的反馈信号以控制所述开关元件的接通和断开，其中所述 输入滤波单元的输出端与所述转换器单元相连接，所述续流单元的输入端与所述转换器单 元相连接，所述续流单元的输出端与所述反馈单元的输入端相连接，所述反馈单元的输出 端与所述转换器单元相连接，所述供电和稳压单元与所述转换器单元相连接，其中所述续 流单元的输出端为所述非隔离电源的输出端。
[0035] 优选地，转换器单元中的DC/DC转换器可采用BM2P054F型DC/DC转换器，其中， 输入滤波单元的第一输出端连接至转换器的漏极端，输入滤波单元的第二输出端连接至非 隔离电源的接地端。续流单元的第一输入端连接至转换器的源极端，续流单元的第二输入 端连接至非隔离电源的接地端，续流单元的第三端连接至转换器的地端，续流单元的输出 端作为非隔离电源的输出端。供电及稳压单元的第一端连接至转换器的电源极端，供电及 稳压单元的第二端连接至转换器的地端，供电及稳压单元的第三端连接至续流单元的输出 端。反馈单元的第一端连接至续流单元的输出端，反馈单元的第二端连接至转换器的反馈 端，反馈单元的第三端连接至转换器的地端。
[0036] 根据本发明的第二方面，提供一种冰箱主控板，该冰箱主控板包括本发明的非隔 离电源。
[0037] 根据本发明的第三方面，提供一种冰箱，该冰箱包括上述冰箱主控板。
[0038] 下面结合附图进一步描述本发明的各个实施例。在所有附图中，相同或相似的标 号表示相同或相似的元件或具有相同或相似功能的元件。应理解，下面结合附图描述的实 施例仅是示例性的，旨在用于解释本发明，而不意在限制本发明。
[0039] 在本文中，术语"第一"、"第二"、"第三"、"第四"等序词仅是为了描述方便，并不限 制本发明要求保护的范围。
[0040] 参见图1，该图是根据本发明一个实施方案的非隔离电源100的方框示意图。
[0041] 如图1示出的，根据本发明一个实施方案的非隔离电源100包括整流单元102、输 入滤波单元103、转换器单元104、供电及稳压单元106、续流单元105以及反馈单元107。其 中整流单元102的输出端连接至输入滤波单元103的输入端，输入滤波单元103的输出端 连接至转换器单元104,转换器单元104还与供电及稳压单元106、续流单元105以及反馈 单元107相连接。续流单元105的输入端与转换器单元104相连接，续流单元105的输出 端与反馈单元107的输入端相连接，反馈单元107的输出端与转换器单元104相连接，供电 和稳压单元106与转换器单元104相连接，其中续流单元105的输出端为非隔离电源100 的输出端。
[0042] 优选地，如图1示出的，非隔离电源100还可包括保护单元101。保护单元101的 输入端作为非隔离电源1〇〇的输入，保护单元101的输出端连接至整流单元102的输入端。 非隔离电源100还可包括输出稳压单元108,输出稳压单元108的输入端与续流单元105的 输出端相连接，输出稳压单元108的输出端可作为非隔离电源100的输出端。非隔离电源 100还可包括输出滤波单元109,输出滤波单元109的输入端与输出稳压单元108的输出端 相连接，输出滤波单元109的输出端作为非隔离电源100的输出端。
[0043] 所述保护单元101对所述非隔离电源100进行保护，以防止过大的电流或电压等 对所述非隔离电源100造成损坏。
[0044] 所述整流单元102将输入的交流转化为直流，即实现了交流-直流的转换。
[0045] 所述输入滤波单元103对整流单元102输出的直流进行滤波。
[0046] 所述转换器单元104包括DC/DC转换器，优选地是PWM DC/DC转换器。
[0047] 所述续流单元105在所述转换器单元104中的开关元件关闭时保持电流继续输 出。
[0048] 所述供电及稳压单元106实现对转换器单元104的供电和稳压。
[0049] 所述反馈单元107将输出电压反馈至转换器单元104,调节转换器单元104的运 行。
[0050] 所述输出稳压单元108稳定输出电压。
[0051] 所述输出滤波单元109对输出电压进行滤波。
[0052] 应理解，本发明的非隔离电源并不是必须包括上述所有单元或单元，其可以仅包 括一部分单元或单元。此外，本发明的非隔离电源也可以包括本说明书中未描述的其他单 元或单元。
[0053] 如上文所述，所述转换器单元104包括DC/DC转换器，优选地，DC/DC转换器采用 Rohm公司的BM2P054F型DC/DC转换器，如图2示出的，其中输入滤波单元103的第一输出端 连接至转换器的漏极端（D端），输入滤波单元103的第二输出端连接至非隔离电源100的 接地端。续流单元105的第一输入端连接至转换器的源极端（S端），续流单元105的第二 输入端连接至非隔离电源100的接地端，续流单元105的第三端连接至转换器的地端（GND 端），续流单元105的输出端作为非隔离电源100的输出端。供电及稳压单元106的第一端 连接至转换器的电源极端（VCC端），供电及稳压单元106的第二端连接至转换器的地端，供 电及稳压单元的第三端连接至续流单元105的输出端。反馈单元107的第一端连接至续流 单元105的输出端，反馈单元107的第二端连接至转换器的反馈端（FB端），反馈单元107 的第三端连接至转换器的地端。
[0054] 图3是根据本发明一个实施方案的非隔离电源的具体结构图，其示出了非隔离电 源100的各个组成部分。
[0055] 可选地，非隔离电源设有保护单元101，其被设置在电源的输入端，由保险丝F1、 压敏电阻RV1以及电容器CX2组成。其中压敏电阻RV1和电容器CX2并联后与保险丝F1 串联。保险丝F1的第一端作为非隔离电源100的第一输入端，保险丝F1的第二端与电容 器CX2和压敏电阻RV1的第一端相连接。电容器CX2和压敏电阻RV1的第二端作为非隔离 电源100的第二输入端。该保护单元可起到过流过压保护。但应理解，其他合适的保护单 元也是可行的。
[0056] 整流单元102由共模电感FL1、热敏电阻RT1、二极管D1和D2构成。共模电感FL1 的第一输入端与保护单兀101的电容器CX2的第一端，即保护单兀101的第一输出端相连 接，共模电感FL1的第二输入端与保护单元101的电容器CX2的第二端，即保护单元101的 第二输出端相连接。应理解，当电源中不设置保护单元时，共模电感FL1的第一输入端作为 非隔离电源100的第一输入端，共模电感FL1的第二输入端作为非隔离电源100的第二输 入端。共模电感FL1的第一输出端与二极管D1的正极相连接，共模电感FL1的第二输出端 与热敏电阻RT1的第一端相连接。热敏电阻RT1的第二端与二极管D2的负极相连接。二 极管D1的负极作为整流单元102的第一输出端，二极管D2的正极作为整流单元102的第 二输出端。在整流单元102中，共模电感FL1消除共模干扰，热敏电阻RT1抑制浪涌电流。 在该实施例中，所采用的整流单元102是利用两个二极管D1和D2实现半波整流，但本发明 不限于此，全波整流单元、桥式整流单元等都适用于本发明。
[0057] 输入滤波单元103由电容器CE1、CE2以及电感器L1组成。电容器CE1的第一端作 为输入滤波单元103的第一输入端连接至整流单元102中的二极管D1的负极，电容器CE1 的第二端作为输入滤波单元103的第二输入端连接至整流单元102中的二极管D2的正极。 电感器L1的第一端连接至整流单元102中的二极管D1的负极，电感器L1的第二端连接至 电容器CE2的第一端，电容器CE2的第二端连接至电容器CE1的第二端。电容器CE2的第 一端为输入滤波单元103的第一输出端，电容器CE2的第二端为输入滤波单元103的第二 输出端。在该实施例中，输入滤波单元103为π型滤波，滤除不必要的交流成本和其他谐 波，还起到输入稳压作用。同样地，本发明的非隔离电源也可使用其他类型的滤波单元。优 选地，电容器CE1、CE2采用极性电解电容器。
[0058] 转换器单元104接收来自所述输入滤波单元103的滤波后的较光滑的直流电。转 换器单元104可包括DC/DC转换器。在该实施例中，以Rohm的BM2P054F型芯片为例，但应 理解，本发明也可以采用其他类型的DC/DC转换器。如图3示出的，滤波后的直流被输入至 转换器的漏极端D端，漏极端D端与电容器CE2的第一端，即与输入滤波单元103的第一输 出端相连接。Rohm芯片的源极端S端与续流单元105中的电阻R101的第一端以及续流二 极管D3的负极相连接，即与续流单元105的第一输入端相连接，流入源极S的电流为Ics =0.4V/Rcs，RCS为限流电阻，在该实施方案中，限流电阻为电阻R101。Rohm芯片的接地端 GND是浮地，其连接至电阻器R101的第二端。Rohm芯片的反馈端FB连接至反馈单元107 中的电容器C101，电容器CIO 1将在下文说明，反馈端FB处的电压值确定Rohm芯片的工作 状态。Rohm芯片的电源极端VCC连接至供电和稳压单元106中的二极管D4的负极以及电 容器CE4的第一端，二极管D4和电容器CE4将在下文说明。
[0059] 在漏极端D端与源极端S端之间设有开关元件M0SFET (未示出），M0SFET起到开 关作用。当M0SFET开启时，电流从漏极端D端流入，并从源极端S端输出，经电阻器R101 输出至输出端。当输出电压过高，高于正常输出电压时，反馈单元107中的反馈电阻R103 上的电压升高，光耦IC2的1、2端子两端的电压随之升高，从而使得光耦IC2的3、4端导 通，进而使得反馈端FB端的电压升高。FB端的电压升高使得M0SFET断开，此时电流从电源 100的地端流至续流单元105的二极管D3,然后经电阻R101、电感器L3流至电源100的输 出端。当输出端电压下降至正常输出电压之后，M0SFET开启，该过程重复，从而保持输出电 压的稳定。
[0060] 续流单元105包括二极管D3、电阻器R101以及电感器L3。二极管D3用于在M0SFET 断开时使得电流继续流动，电阻器R101限定流入源极端的电流，电感器L3用于储能和电压 转换。电阻器R101的第一端作为续流单元105的第一输入端连接至二极管D3的负极，并连 接至转换器的源极端S端。电阻器R101的第二端连接至电感器L3的第一端，电阻器R101 的第二端还连接至转换器的地端GND端。电感器L3的第二端可作为非隔离电源100的输 出端，二极管D3的正极端可与输入滤波单元103的第二输入端相连接，并与非隔离电源100 的接地端相连接。
[0061] 如上文所描述的，当M0SFET断开时，续流单元105使得电流继续流动，此时输出端 的电压保持在正常输出电压。
[0062] 供电及稳压单元106包括二极管D4和电容器CE4。供电及稳压单元106为转换器 单元104的VCC端提供稳定电压，从而保证转换器单元104的正常运行。二极管D4的负极 和电容器CE4的第一端连接至转换器的VCC端，电容器CE4的第二端连接至转换器的GND 端。二极管D4的正极连接至非隔离电源100的输出端。优选地，电容器CE4采用极性电解 电容器。
[0063] 反馈单元107包括电阻器R102和R103、光耦IC2和电容器C101，其中电阻器102 和103设置反馈电压，光耦IC2的作用如上文所解释的，而电容器C101用于稳定反馈电压。 电阻器R102和R103串联，电阻器R102的第一端连接至非隔离电源100的输出端，R103的 第二端连接至光耦的第二输入端。电阻器R102的第二端和R103的第一端共同连接至光耦 的第一输入端，光耦的第一输出端连接至转换器的GND端，光耦的第二输出端连接至转换 器的FB端。电容器C101的第一端也连接至转换器的FB端，电容器C101的第二端连接至 转换器的GND端。优选地，反馈单元107还可包括稳压二极管ZD1，该稳压二极管ZD1的正 极连接至非隔离电源100的接地端，负极连接至光耦的第二输入端。
[0064] 输出稳压单元108包括电容器CE3,而输出滤波单元109包括电容器CE9。电容器 CE3和电容器CE9的第一端连接至非隔离电源100的输出端，电容器CE3和电容器CE9的第 二端连接至非隔离电源100的接地端。优选地，电容器CE3和CE9是电解电容器。
[0065] 此外，如图2中示出的，非隔离电源100还可包括二极管ZD2,用于对Rohm芯片的 VCC端进行限压。二极管ZD2与CE4并联连接。
[0066] 此外，非隔离电源100还可包括高压电容器CY1，该电容器连接在漏极端和源极端 之间，用于漏极端和源极端之间的过冲电压。
[0067] 根据本发明的上述实施方案的非隔离电源可以实现8. 9-26V的输出电压，以及可 高达10W的输出功率。
[0068] 图4是根据本发明一个实施方案的冰箱主控板的示意图。
[0069] 如图4所示，根据本发明的冰箱主控板300包括非隔离式电源100。
[0070] 图5是根据本发明一个实施方案的冰箱示意图。
[0071] 如图5所示，根据本发明的冰箱400包括冰箱主控板300。
[0072] 应理解，本文中的实施方案和实施例仅出于示例目的，在不脱离权利要求书所限 定的范围的前提下，本领域技术人员可以据此做出多种改型和变体。
【权利要求】
1. 一种用于冰箱主控板的非隔离电源，其特征在于，包括： 将输入的交流电转化为直流电的整流单元； 对接收自所述整流单元的直流电进行滤波的输入滤波单元； 转换器单元，其包括一个DC/DC转换器； 用于向所述转换器单元提供稳定电压的供电和稳压单元； 用于在所述DC/DC转换器中的开关元件断开时保持电流继续输出的续流单元；以及 反馈单元，其能够向所述转换器单元提供关于输出电压的反馈信号以控制所述开关元 件的接通和断开， 其中所述输入滤波单元的输出端与所述转换器单元相连接，所述续流单元的输入端 与所述转换器单元相连接，所述续流单元的输出端与所述反馈单元的输入端相连接，所述 反馈单元的输出端与所述转换器单元相连接，所述供电和稳压单元与所述转换器单元相连 接，其中所述续流单元的输出端为所述非隔离电源的输出端。
2. 根据权利要求1所述的非隔离电源，其特征在于，所述开关元件为MOSFET。
3. 根据权利要求1或2所述的非隔离电源，其特征在于，还包括保护单元，该保护单元 设置在所述非隔离电源的输入端，该保护单元的输出端连接至所述整流电路的输入端。
4. 根据权利要求1或2所述的非隔离电源，其特征在于，还包括输出稳压单元，该输出 稳压单元的输入端与所述续流单元的输出端相连接。
5. 根据权利要求4所述的非隔离电源，其特征在于，还包括输出滤波单元，该输出滤波 单元的输入端与该输出稳压单元的输出端相连接。
6. 根据权利要求1或2所述的非隔离电源，其特征在于，该整流单元由半波整流电路构 成。
7. 根据权利要求1或2所述的非隔离电源，其特征在于，该输入滤波单元由π型滤波 电路构成。
8. 根据权利要求1或2所述的非隔离电源，其特征在于，该供电及稳压单元包括一个电 容器和一个二极管，其中该二极管的负极以及该电容器的一端连接至所述转换器单元的电 源极端，该二极管的正极与所述非隔离电源的输出端相连接，该电容器的另一端连接至所 述转换器单元的地端。
9. 根据权利要求1或2所述的非隔离电源，其特征在于，该续流单元包括一个二极管、 一个电阻器以及一个电感器，在所述DC/DC转换器中的开关元件断开时电流从所述二极管 流至所述电阻器，然后流至所述电感器，最后流至所述非隔离电源的输出端。
10. 根据权利要求1或2所述的非隔离电源，其特征在于，该反馈单元包括第一电阻器、 第二电阻器、一个光耦以及一个电容器，其中该第一电阻器和该第二电阻器串联连接，且该 第一电阻器的一端连接至所述非隔离电源的输出端，该第二电阻器、该光耦以及该电容器 并联连接，且该电容器的一端连接至所述转换器单元的反馈端，该电容器的另一端连接至 所述转换器单元的地端。
11. 根据权利要求4所述的非隔离电源，其特征在于，所述输出稳压单元包括一个电容 器，该电容器并联在所述非隔离电源的输出端。
12. 根据权利要求5所述的非隔离电源，其特征在于，所述输出滤波单元包括一个电容 器，该电容器并联在所述非隔离电源的输出端。
13. -种冰箱主控板，其特征在于，包括根据权利要求1-12任一项所述的非隔离电源。
14. 一种冰箱，其特征在于，包括根据权利要求13所述的冰箱主控板。
【文档编号】F25D29/00GK104104227SQ201410345623
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月18日 优先权日:2014年7月18日
【发明者】李若兰, 王剑, 钱振, 万江, 李勇 申请人:合肥美的电冰箱有限公司