制冷片的启动方法及驱动电路 |
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| 申请号 | CN202410118502.8 | 申请日 | 2024-01-26 | 公开(公告)号 | CN117928135A | 公开(公告)日 | 2024-04-26 |
| 申请人 | 东莞捷璞电子科技有限公司; | 发明人 | 吴之光; 冯清; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种制冷片的启动方法，包括步骤：S10：获取制冷片启动 信号 ，对制冷片施加Us作为制冷片启动瞬间的驱动 电压 ，且0＜Us＜Ur；其中，Us为预设的初始电压，Ur为制冷片的额定电压。S20：按照预设的时间间隔△t将制冷片的驱动电压递增X％·Ur，直到制冷片的驱动电压递增至Ur时，停止对制冷片的驱动电压的递增处理，制冷片启动完毕。本发明还提供一种制冷片的驱动 电路 。运用软启动的方式，采用 低电压 启动，然后逐步增大驱动电压的方式，从而避免在启动制冷片的瞬间产生过大的冲击 电流 ，使得厂家无需为了克服制冷片启动瞬间的过大冲击电流的问题而使用更高规格的电源模 块 ，降低生产成本，保护企业的利润空间，以及降低产品的设计难度。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种制冷片的启动方法，其特征在于，包括步骤： |
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| 说明书全文 | 制冷片的启动方法及驱动电路技术领域[0001] 本发明涉及电路设计技术领域，特别是涉及一种制冷片的启动方法，以及一种制冷片的驱动电路。 背景技术[0002] 目前，家电中的制冷电器设备的制冷方式主要有两种：交流压缩机制冷和直流制冷片制冷。其中，直流制冷片属于静音制冷，伴随着电池产业的发展，在中小功率产品中的 应用也越发广泛，并且具有安全便利、不受场所限制、以及维护简单等优点。 [0003] 传统的制冷片的驱动电路存在的缺陷为：在制冷片启动时，通过电源模块对制冷片提供工作所需的额定电压，由于制冷片的内阻较小，所以在启动的瞬间会产生很大的冲 击电流，该冲击电流很容易就会超过电源模块所能承受的最大电流，使得电源模块发生故 障(例如烧坏或者触发过流保护)。目前，针对启动电流过大而导致电源模块故障的问题，行 业中的常规解决手段是，选用规格更高的电源模块，通过提供足够的电路设计余量来避免 电源模块在制冷片启动时发生故障。然而，这种解决方式会使得产品的设计材料成本增加 30％以上，在如今制造业的利润微薄的境况之下，会侵蚀掉企业的利润空间。同时，电源模 块的规格越高，其占用的空间体积也越大，会侵占设备的其他器件的安装空间，增加产品的 设计难度。 发明内容[0004] 基于此，本发明提供一种制冷片的启动方法，运用软启动的方式，采用低电压启动，然后逐步增大驱动电压的方式，从而避免在启动制冷片的瞬间产生过大的冲击电流，使 得厂家无需为了克服制冷片启动瞬间的过大冲击电流的问题而使用更高规格的电源模块， 降低生产成本，保护企业的利润空间，以及降低产品的设计难度。 [0005] 一种制冷片的启动方法，包括步骤： [0007] S20：按照预设的时间间隔△t将制冷片的驱动电压递增X％·Ur，直到制冷片的驱动电压递增至Ur时，停止对制冷片的驱动电压的递增处理，制冷片启动完毕；其中，X为预设 的增幅常数。 [0008] 上述制冷片的启动方法，在启动时，先对制冷片施加初始电压，并且该初始电压为小于制冷片的额定电压的低电压。接着，采用阶梯式递增的调整方式，将制冷片的驱动电压 逐步地从初始电压提升到其额定电压，在该升压过程中，流经制冷片的电流也稳步增大。通 过上述设计，运用软启动的方式，采用低电压启动，然后逐步增大驱动电压的方式，从而避 免在启动制冷片的瞬间产生过大的冲击电流，使得厂家无需为了克服制冷片启动瞬间的过 大冲击电流的问题而使用更高规格的电源模块，降低生产成本，保护企业的利润空间，以及 降低产品的设计难度。 [0009] 在其中一个实施例中，在步骤S10中，Us＝Y％·Ur；其中，Y为预设的初始常数，且Y≥10。在软启动时间为预设的固定值的前提下，若驱动电压的初始值越低，则制冷片的驱动 电压的递增的幅度则需要设置得更大，其不利于控制电流在升压过程中的稳定性。 [0010] 在其中一个实施例中，在步骤S20中，假设启动制冷片所需的时间为t，则t＝(1‑Us/Ur)·100·△t/X，且500ms≤t≤1500ms。为了兼顾对电源模块的保护和让用户在使用 过程中具有良好的体验感，制冷片的软启动时间不能过短，也不能过长。因此，制冷片的软 启动时间优选为500ms～1500ms。 [0011] 在其中一个实施例中，在步骤S20中，在制冷片的驱动电压递增至Ur之前，对制冷片的电流进行限流控制，若制冷片的实时电流Ir≥Ic，则切断制冷片的驱动电压；其中，Ic 为预设的启动电流上限。为了避免在软启动过程中因为电路异常而出现过大的冲击电流， 采取针对制冷片的电流的限流控制处理。在制冷片的实时电流达到预设的启动电流上限 时，切断制冷片的驱动电压。 [0012] 在其中一个实施例中，在步骤S20中，在制冷片的驱动电压递增至Ur时，撤除对制冷片的电流的限流控制。当制冷片的驱动电压递增至其额定电压时，为了避免因为对制冷 片的电流的限流控制处理而产生的电能占用，撤除对制冷片的电流的限流控制，降低电路 功耗，优化设备的工作能效。 [0013] 同时，本发明还提供一种制冷片的驱动电路。 [0014] 一种制冷片的驱动电路，采用上述任一实施例的制冷片的启动方法进行控制。 [0015] 上述制冷片的驱动电路，运用软启动的方式，采用低电压启动，然后逐步增大驱动电压的方式，从而避免在启动制冷片的瞬间产生过大的冲击电流，使得厂家无需为了克服 制冷片启动瞬间的过大冲击电流的问题而使用更高规格的电源模块，降低生产成本，保护 企业的利润空间，以及降低产品的设计难度。 [0016] 在其中一个实施例中，制冷片的驱动电路包括：驱动模块；驱动模块包括：电阻R1和场效应管Q1；电阻R1的一端连接控制芯片MCU的PWM信号输出端，电阻R1的另一端连接场 效应管Q1的栅极；场效应管Q1的源极接地，场效应管Q1的漏极连接制冷片所在的负载模块。 工作时，场效应管Q1起到分压电阻的作用，通过控制芯片发送PWM信号控制场效应管Q1的导 通情况以调节场效应管Q1的分压情况，从而实现对制冷片的驱动电压的阶梯式递增处理。 [0017] 在其中一个实施例中，制冷片的驱动电路还包括：启动电流采样模块和启动电流上限控制模块；启动电流采样模块包括：连接在场效应管Q1的源极与地之间的电阻R2；启动 电流上限控制模块包括：三极管Q3；三极管Q3的基极连接在场效应管Q1的源极与电阻R2之 间；三极管Q3的集电极连接控制芯片MCU的PWM信号输出端；三极管Q3的发射极接地。工作 时，电阻R2起到分压电阻的作用，而当三极管Q3的基极输入的电流达到预设的限制值时，三 极管Q3导通以短路R2所在的电路分支，值得控制芯片MCU所输出的PWM信号被导通的三极管 Q3引流到地，使得场效应管Q1截止，从而切断制冷片的驱动电压。 [0018] 在其中一个实施例中，制冷片的驱动电路还包括：启动电流除能优化模块；启动电流除能优化模块包括：场效应管Q2、电阻R3、以及电阻R4；场效应管Q2的栅极连接控制芯片 MCU的使能信号输出端；场效应管Q2的源极接地；场效应管Q2的漏极连接在场效应管Q1的源 极与电阻R2之间；电阻R3连接在场效应管Q2的栅极与控制芯片MCU的使能信号输出端之间； 电阻R4的一端连接场效应管Q2的源极，电阻R4的另一端连接在电阻R3与控制芯片MCU的使 能信号输出端之间。在制冷片阶梯式递增的过程中，控制芯片MCU发送低电平的使能信号给 场效应管Q2，使得场效应管Q2截止。当制冷片的驱动电压递增至其额定电压时，控制芯片 MCU发送高电位的使能信号，使得场效应管Q2导通，从而将电阻R2短路，降低电路功耗，优化 设备的工作能效。 附图说明 [0019] 图1为本发明的一种实施例的制冷片的启动方法的流程框图； [0020] 图2为本发明的一种实施例的制冷片的驱动电路的原理框图； [0021] 图3为图2所示的制冷片的驱动电路的一种实现方式的电路图。 具体实施方式[0022] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发 明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不 违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。 [0023] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必 须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。 [0024] 此外，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。 [0025] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连 接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内 部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员 而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0026] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在 第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示 第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第 一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。 [0027] 需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以 是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平 的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施 方式。 [0028] 如图1所示，其为本发明的一种实施例的制冷片的启动方法。 [0029] 如图1所示，该制冷片的启动方法包括步骤： [0030] S10：获取制冷片启动信号，对制冷片施加Us作为制冷片启动瞬间的驱动电压，且0＜Us＜Ur；其中，Us为预设的初始电压，Ur为制冷片的额定电压。 [0031] 优选地，在步骤S10中，Us＝Y％·Ur；其中，Y为预设的初始常数，且Y≥10。在软启动时间为预设的固定值的前提下，若驱动电压的初始值越低，则制冷片的驱动电压的递增 的幅度则需要设置得更大，其不利于控制电流在升压过程中的稳定性。例如，在本实施例 中，Y的取值为16，即在启动的瞬间，施加给制冷片的驱动电压为16％·Ur。 [0032] S20：按照预设的时间间隔△t将制冷片的驱动电压递增X％·Ur，直到制冷片的驱动电压递增至Ur时，停止对制冷片的驱动电压的递增处理，制冷片启动完毕；其中，X为预设 的增幅常数。 [0033] 在步骤S20中，假设启动制冷片所需的时间为t，则t＝(1‑Us/Ur)·100·△t/X，且500ms≤t≤1500ms。为了兼顾对电源模块的保护和让用户在使用过程中具有良好的体验 感，制冷片的软启动时间不能过短，也不能过长。因此，制冷片的软启动时间优选为500ms～ 1500ms。例如，在本实施例中，t的取值为1050ms。 [0034] 为了简单理解，可以举例，例如，在本实施例中，启动制冷片的瞬间，对制冷片的驱动电压的初始值为16％Ur。接着，以25ms为时间间隔，2％Ur为增幅，控制制冷片的驱动电压 制冷片的驱动电压从16％Ur递增至100％Ur，该过程耗费的时间为25ms*(100‑16)/2＝ 1050ms，对应的软启动时间为1050ms。 [0036] 例如，在步骤S20中，在制冷片的驱动电压递增至Ur之前，对制冷片的电流进行限流控制，若制冷片的实时电流Ir≥Ic，则切断制冷片的驱动电压；其中，Ic为预设的启动电 流上限。为了避免在软启动过程中因为电路异常而出现过大的冲击电流，采取针对制冷片 的电流的限流控制处理。在制冷片的实时电流达到预设的启动电流上限时，切断制冷片的 驱动电压。例如，在制冷片的电流达到警戒值时(例如，达到电源模块的短路电流的1.2倍 时)，切断制冷片的驱动电压。 [0037] 更进一步地，由于对制冷片的电流的限流控制处理，占用制冷片的驱动电路的功耗(或者理解为引入了新的功能，驱动电路的能耗上升)。因此，在步骤S20中，在制冷片的驱 动电压递增至Ur时，撤除对制冷片的电流的限流控制。当制冷片的驱动电压递增至其额定 电压时，为了避免因为对制冷片的电流的限流控制处理而产生的电能占用，撤除对制冷片 的电流的限流控制，降低电路功耗，优化设备的工作能效。 [0038] 工作原理简述： [0039] 在启动时，先对制冷片施加初始电压，并且该初始电压为小于制冷片的额定电压的低电压。接着，采用阶梯式递增的调整方式，将制冷片的驱动电压逐步地从初始电压提升 到其额定电压，在该升压过程中，流经制冷片的电流也稳步增大。 [0040] 上述制冷片的启动方法，采用软启动的方式，采用低电压启动，然后逐步增大驱动电压的方式，从而避免在启动制冷片的瞬间产生过大的冲击电流，使得厂家无需为了克服 制冷片启动瞬间的过大冲击电流的问题而使用更高规格的电源模块，降低生产成本，保护 企业的利润空间，以及降低产品的设计难度。 [0041] 如图2和图3所示，本发明还提供一种制冷片的驱动电路。 [0042] 在本方案中，该制冷片的驱动电路采用上述的制冷片的启动方法进行控制。该制冷片的驱动电路，运用软启动的方式，采用低电压启动，然后逐步增大驱动电压的方式，从 而避免在启动制冷片的瞬间产生过大的冲击电流，使得厂家无需为了克服制冷片启动瞬间 的过大冲击电流的问题而使用更高规格的电源模块，降低生产成本，保护企业的利润空间， 以及降低产品的设计难度。 [0043] 如图2和图3所示，提供一种制冷片的驱动电路的实现例子。 [0044] 在图3中，制冷片搭载在负载模块LOAD中，电源模块POWER连接在制冷片的一端。 [0045] 如图2所示，制冷片的驱动电路包括：驱动模块。该驱动模块受控于控制芯片MCU，利用控制芯片MCU输出的PWM信号进行控制，从而调节制冷片的驱动电压。 [0046] 如图3所示，驱动模块包括：电阻R1和场效应管Q1。电阻R1的一端连接控制芯片MCU的PWM信号输出端，电阻R1的另一端连接场效应管Q1的栅极。场效应管Q1的源极接地，场效 应管Q1的漏极连接制冷片所在的负载模块。 [0047] 工作时，场效应管Q1起到分压电阻的作用，通过控制芯片发送PWM信号控制场效应管Q1的导通情况以调节场效应管Q1的分压情况，从而实现对制冷片的驱动电压的阶梯式递 增处理。 [0048] 为了进一步提升对制冷片的驱动电路的保护，可以设置相应的保护模块。 [0049] 例如，如图2所示，在本实施例中，制冷片的驱动电路还可以包括：启动电流采样模块和启动电流上限控制模块。启动电流采样模块对流经制冷片的电流进行采样，而启动电 流上限控制模块，在制冷片的电流达到警戒值时(例如，达到电源模块的短路电流的1.2倍 时)，将控制芯片MCU发送给场效应管Q1的PWM信号短路掉，使得场效应管Q1截止，从而切断 制冷片的驱动电路，从而保护电源模块。 [0050] 如图3所示，该启动电流采样模块包括：连接在场效应管Q1的源极与地之间的电阻R2。而启动电流上限控制模块包括：三极管Q3。三极管Q3的基极连接在场效应管Q1的源极与 电阻R2之间，三极管Q3的集电极连接控制芯片MCU的PWM信号输出端，三极管Q3的发射极接 地。 [0051] 工作时，电阻R2起到分压电阻的作用，而当三极管Q3的基极输入的电流达到预设的限制值时，三极管Q3导通以短路R2所在的电路分支，值得控制芯片MCU所输出的PWM信号 被导通的三极管Q3引流到地，使得场效应管Q1截止，从而切断制冷片的驱动电压。 [0052] 考虑到引入启动电流采样模块和启动电流上限控制模块后，会增加电路的能耗。因此，在制冷片的驱动电压递增至其额定电压时，可以对启动电流采样模块和启动电流上 限控制模块进行短路处理，从而降低能耗占用。 [0053] 例如，如图2所示，在本实施例中，制冷片的驱动电路还可以包括：启动电流除能优化模块。在制冷片的驱动电压递增至其额定电压时，通过控制芯片MCU发送的使能(EN)信 号，使得电阻R2被短路，从而降低能耗占用。 [0054] 如图3所示，该启动电流除能优化模块包括：场效应管Q2、电阻R3、以及电阻R4。场效应管Q2的栅极连接控制芯片MCU的使能信号输出端，场效应管Q2的源极接地，场效应管Q2 的漏极连接在场效应管Q1的源极与电阻R2之间。电阻R3连接在场效应管Q2的栅极与控制芯 片MCU的使能信号输出端之间。电阻R4的一端连接场效应管Q2的源极，电阻R4的另一端连接 在电阻R3与控制芯片MCU的使能信号输出端之间。 [0055] 在制冷片阶梯式递增的过程中，控制芯片MCU发送低电平的使能信号给场效应管Q2，使得场效应管Q2截止。当制冷片的驱动电压递增至其额定电压时，控制芯片MCU发送高 电位的使能信号，使得场效应管Q2导通，从而将电阻R2短路，降低电路功耗，优化设备的工 作能效。 [0056] 补充说明的是，控制芯片MCU可以是设备中的主控芯片，也可以是在制冷片的驱动电路中单独设置的控制芯片。 |
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