CN206412949U - 离子发生器的控制装置和具有其的空气净化器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种离子发生器的控制装置，包括：开关电源，其与交流电源相连，开关电源用于将交流电转换为直流电；滤波单元，其与开关电源相连，滤波单元用于对直流电进行滤波；升压单元，其与滤波单元和离子发生器相连，升压单元用于对滤波后的直流电进行升压，以为离子发生器供电；电流采集单元，其连接在开关电源与滤波单元之间，其用于采集开关电源的输出电流；以及控制单元，其与升压单元和电流采集单元相连，其根据开关电源的输出电流计算离子发生器的功率，并根据离子发生器的功率对升压单元进行控制，从而能够准确采集离子发生器的功率，有效防止功率波动导致的离子发生器损坏。本实用新型还公开了一种空气净化器。

Description

离子发生器的控制装置和具有其的空气净化器

技术领域

本实用新型涉及家用电器技术领域，特别涉及一种离子发生器的控制装置和一种空气净化器。

背景技术

相关的空气净化器例如无耗材空气净化器通常是采用等离子净化技术，其工作原理为，通过向离子发生器加载超高电压，使得流过离子发生器内的空气电离，进而使得空气中的杂质带电，接着通过相反电压的集尘板吸附杂质，从而清洁空气。基于上述工作原理，可以把离子发生器抽象为电容性负载，其中高压端为电容极，流入的空气为电介质。

但是，相关技术存在的问题是，在电极结构不变的情况下，空气的温度、相对湿度、气压、含杂量以及空气流速等因素都会引起电容漏电流的变化，由此，可能会导致离子发生器的功率出现波动，甚至在极端情况下可能会出现击穿、拉弧等现象，很容易损坏离子发生器，使得空气净化效率有所降低，并且还有可能危害到用户的安全。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种离子发生器的控制装置，能够准确采集离子发生器的功率，有效防止功率波动导致的离子发生器损坏。

本实用新型的另一个目的在于提出一种空气净化器。

为达到上述目的，本实用新型一方面提出了一种离子发生器的控制装置，包括：开关电源，所述开关电源与交流电源相连，所述开关电源用于将交流电转换为直流电；滤波单元，所述滤波单元与所述开关电源相连，所述滤波单元用于对所述直流电进行滤波；升压单元，所述升压单元与所述滤波单元和所述离子发生器相连，所述升压单元用于对滤波后的所述直流电进行升压，以为所述离子发生器供电；电流采集单元，所述电流采集单元连接在所述开关电源与所述滤波单元之间，所述电流采集单元用于采集所述开关电源的输出电流；以及控制单元，所述控制单元与所述升压单元和所述电流采集单元相连，所述控制单元根据所述开关电源的输出电流计算所述离子发生器的功率，并根据所述离子发生器的功率对所述升压单元进行控制。

根据本实用新型提出的离子发生器的控制装置，通过滤波单元对开关电源输出的直流电进行滤波，并通过电流采集单元采集开关电源的输出电流，控制单元根据开关电源的输出电流计算离子发生器的功率，并根据离子发生器的功率对升压单元进行控制，即可对离子发生器进行控制，从而能够有效过滤外界干扰，提高功率采集的精度和稳定性，实现功率反馈调节，有效防止功率波动导致的离子发生器损坏。

另外，根据本实用新型上述提出的离子发生器的控制装置还可以具有如下附加的技术特征：

具体地，所述滤波单元为π型滤波电路。

具体地，所述π型滤波电路包括：第一电感，所述第一电感连接在所述开关电源和所述升压单元之间，所述第一电感的一端与所述开关电源相连，所述第一电感的另一端与所述升压单元相连；第一电解电容，所述第一电解电容的正极与所述第一电感的一端相连，所述第一电解电容的负极接地；第二电解电容，所述第二电解电容的正极与所述第一电感的另一端相连，所述第二电解电容的负极接地。

具体地，所述第一电解电容和所述第二电解电容为低等效阻抗高频电解电容值，从而可缓和电路中的电流冲击，使得电流采集单元可准确采集开关电源输出的电流值。

具体地，所述第一电感的电感量大于1mH，所述第一电解电容和所述第二电解电容的电容量大于1000uF。

具体地，所述电流采集单元包括：第一电阻，所述第一电阻连接在所述开关电源与所述滤波单元之间；放大电路，所述放大电路输入端与所述第一电阻的两端相连，所述放大电路的输出端与所述控制单元相连。

具体地，所述升压单元包括：升压变压器，所述升压变压器的初级线圈的一端与所述滤波单元相连；MOS管，所述MOS管的漏极与所述升压变压器的初级线圈的另一端相连，所述MOS管的源极接地，所述MOS管的栅极与所述控制单元相连；倍压整流模块，所述倍压整流模块的输入端与所述升压变压器的次级线圈的两端相连，所述倍压整流模块的输出端与所述离子发生器相连。

为达到上述目的，本实用新型另一方面提出了一种空气净化器，所述包括所述离子发生器的控制装置。

根据本实用新型提出的空气净化器，可通过离子发生器的控制装置有效过滤外界干扰，提高功率采集的精度和稳定性，有效防止功率波动导致的离子发生器损坏，避免在极端情况下出现击穿、拉弧等现象以保证用户安全，提升空气净化效率。

附图说明

图1是根据本实用新型实施例的离子发生器的控制装置的方框示意图；

图2是根据本实用新型一个实施例的离子发生器的控制装置的电路原理图；

图3是根据本实用新型一个实施例的离子发生器的控制装置中开关电源的输出电流的波形示意图；以及

图4是根据本实用新型实施例的空气净化器的方框示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参考附图来详细描述本实用新型实施例提出的离子发生器的控制装置和具有其的空气净化器。

图1是根据本实用新型实施例的离子发生器的控制装置的方框示意图。如图1所示，该装置100包括：开关电源10、滤波单元20、升压单元30、离子发生器40、电流采集单元50、控制单元60和交流电源70。

其中，开关电源10与交流电源70相连，开关电源10用于将交流电转换为直流电；滤波单元20与开关电源10相连，滤波单元20用于对直流电进行滤波；升压单元30与滤波单元20和离子发生器40相连，升压单元30用于对滤波后的直流电进行升压，以为离子发生器40供电；电流采集单元50连接在开关电源10与滤波单元20之间，电流采集单元50用于采集开关电源10的输出电流；以及控制单元60与升压单元30和电流采集单元50相连，控制单元60根据开关电源10的输出电流计算离子发生器40的功率，并根据离子发生器40的功率对升压单元30进行控制。

也就是说，控制单元60根据电流采集单元50采集的开关电源10的输出电流计算离子发生器40的功率，并且根据计算出的离子发生器40的功率对升压单元30进行控制。

应当理解的是，开关电源10将交流电源70转变为直流电源，并且电流采集单元50采集开关电源10的输出直流电流，滤波单元20对电流采集单元50采集的直流电进行滤波，并将滤波后的直流电输入升压单元30，以使升压单元30对滤波后的直流电进行升压；控制单元60根据电流采集单元50采集的直流电流计算出离子发生器40的功率，并根据离子发生器40的功率生成PWM信号以输入至升压单元30，进而控制单元60根据离子发生器40的功率对升压单元30的输出电压进行控制，以对离子发生器40的工作情况进行控制。由此，根据电流采集单元采集的电流实时、稳定、准确地获取离子发生器的功率，有效地过滤外界干扰，有效防止功率波动导致的离子发生器损坏。

根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，升压单元30包括：升压变压器90、MOS管Q1和倍压整流模块101。其中，升压变压器90的初级线圈的一端与滤波单元20相连；MOS管的漏极与升压变压器90的初级线圈的另一端相连，MOS管的源极接地，MOS管的栅极与控制单元60相连；倍压整流模块101的输入端与升压变压器90的次级线圈的两端相连，倍压整流模块101的输出端与离子发生器40相连。

具体来说，交流电源70经开关电源10转换后变成低压电，开关电源10的输出端连接至升压变压器90的初级线圈以将低压电提供至初级线圈，升压变压器90的初级线圈与MOS管Q1串联。控制单元60向MOS管Q1发送PWM信号以驱动MOS管Q1迅速开通和关断，由此，在升压变压器90的初级线圈上产生交变电压，这时升压变压器90的次级线圈感应出脉动高压电，升压变压器90的次级线圈连接倍压整流模块101，以将脉动高压电提供给倍压整流模块101，最终由倍压整流模块101输出高压电，即对离子发生器40进行供电。

倍压整流模块40输出的高压电的电压大小主要跟开关电源10的输出电压、升压变压器90的变压比、PWM信号的占空比、倍压整流模块101的参数有关。当硬件电路确定后，供电电压的大小和离子发生器功率与PWM信号的占空比有关，占空比越高，高压电的电压越大，相应的离子发生器的功率也会越高。基于此，本实用新型实施例的控制单元60通过滤波单元20抑制外界干扰，进而通过电流采集单元50采集到准确的电流，实现准确的功率反馈调整，有效抑制功率波动，防止离子发生器损坏。

根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，滤波单元20为π型滤波电路。

根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，π型滤波电路包括：第一电感L1第一电解电容C1和第二电解电容C2。

其中，第一电感L1连接在开关电源10和升压单元30之间，第一电感L1的一端与开关电源10相连，第一电感L1的另一端与升压单元30相连；第一电解电容C1的正极与第一电感L1的一端相连，第一电解电容C1的负极接地；第二电解电容C2的正极与第一电感L1的另一端相连，第二电解电容C2的负极接地。

具体而言，升压单元30通过第二电解电容C2取电，第一电解电容C1和第一电感L1再为第二电解电容C2充电，从而缓和了电路中的电流冲击，使得电流采集单元50能够准确采集电流值。

根据本实用新型的一个实施例，第一电解电容C1和第二电解电容C2为低等效阻抗高频电解电容值，第一电感L1可为工字电感。

根据本实用新型的一个实施例，第一电感L1的电感量大于1mH，第一电解电容C1和第二电解电容C2的电容量大于1000uF。

根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，电流采集单元50包括：第一电阻R1和放大电路80，其中，第一电阻R1连接在开关电源10与滤波单元20之间；放大电路80的输入端与第一电阻R1的两端相连，放大电路20的输出端与控制单元60相连。

其中，第一电阻R1可以为无感电阻。

具体来说，放大电路80可通过差分方式对第一电阻R1两端的微小压差进行放大，从而控制单元60根据放大电路80输出的电压获取流过第一电阻R1的电流，记为I，即可以通过第一电阻R1进行电流采样，假设开关电源10的输出电压为V，则离子发生器40的实时功率可以为P＝I*V，进而控制单元60可根据流过第一电阻R1的电流值计算出离子发生器40的实时功率，并根据离子发生器40的实时功率对升压单元30的输出电压进行控制。

在本实用新型实施例中，电流采集单元50的第一电阻R1串联在开关电源10的输出端和π型滤波电路之间，π型滤波电路与升压变压器90的初级线圈相连，由于升压变压器90的初级线圈电阻非常小，一般小于5Ω，因此MOS管Q1开通瞬间会产生很高的正向电流尖峰，MOS管Q1关断的瞬间，升压变压器90的初级线圈会感应出很高的反向电流尖峰。本实用新型实施例的滤波单元20可缓和电流冲击，使得MOS管Q1开通和关断的瞬间产生的很高的电流尖峰变得平缓，也就是说，MOS管Q1开通和关断所产生的干扰被滤波单元20过滤，电流采集单元50中第一电阻R1的采样波形上抑制了外界干扰(如图3中有滤波曲线所示)，使得采集的电流更加真实，即使得控制单元60计算的离子发生器40的功率更加精准。

而相关技术中无滤波电路缓和电流冲击，MOS的开通关断所产生的干扰会叠加在第一电阻R1采样波形上，甚至掩盖第一电阻R1的采样波形，使得控制单元60无法获取到真实的电流值(如图3中无滤波曲线所示)。

从如图3中有滤波曲线和无滤波曲线的对比可知，本实用新型实施例通过滤波电路20可有效过滤外界随机干扰，能够准确采集到电流值。

综上所述，根据本实用新型实施例提出的离子发生器的控制装置，通过滤波单元对开关电源输出的直流电进行滤波，并通过电流采集单元采集开关电源的输出电流，控制单元根据开关电源的输出电流计算离子发生器的功率，并根据离子发生器的功率对升压单元进行控制，即可对离子发生器进行控制，从而能够有效过滤外界干扰，提高功率采集的精度和稳定性，实现功率反馈调节，有效防止功率波动导致的离子发生器损坏。

图4是根据本实用新型实施例的空气净化器的方框示意图。如图4所示，该空气净化器200包括离子发生器的控制装置100。

综上所述，根据本实用新型实施例提出的空气净化器，可通过离子发生器的控制装置有效过滤外界干扰，提高功率采集的精度和稳定性，有效防止功率波动导致的离子发生器损坏，避免在极端情况下出现击穿、拉弧等现象以保证用户安全，提升空气净化效率。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

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。在本实用新型的描述中，“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。

在本实用新型中，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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种离子发生器的控制装置，其特征在于，包括：

开关电源，所述开关电源与交流电源相连，所述开关电源用于将交流电转换为直流电；

滤波单元，所述滤波单元与所述开关电源相连，所述滤波单元用于对所述直流电进行滤波；

升压单元，所述升压单元与所述滤波单元和所述离子发生器相连，所述升压单元用于对滤波后的所述直流电进行升压，以为所述离子发生器供电；

电流采集单元，所述电流采集单元连接在所述开关电源与所述滤波单元之间，所述电流采集单元用于采集所述开关电源的输出电流；以及

控制单元，所述控制单元与所述升压单元和所述电流采集单元相连，所述控制单元根据所述开关电源的输出电流计算所述离子发生器的功率，并根据所述离子发生器的功率对所述升压单元进行控制。

2.根据权利要求1所述的离子发生器的控制装置，其特征在于，所述滤波单元为π型滤波电路。

3.根据权利要求2所述的离子发生器的控制装置，其特征在于，所述π型滤波电路包括：

第一电感，所述第一电感连接在所述开关电源和所述升压单元之间，所述第一电感的一端与所述开关电源相连，所述第一电感的另一端与所述升压单元相连；

第一电解电容，所述第一电解电容的正极与所述第一电感的一端相连，所述第一电解电容的负极接地；

第二电解电容，所述第二电解电容的正极与所述第一电感的另一端相连，所述第二电解电容的负极接地。

4.根据权利要求3所述的离子发生器的控制装置，其特征在于，所述第一电解电容和所述第二电解电容为低等效阻抗高频电解电容值。

5.根据权利要求4所述的离子发生器的控制装置，其特征在于，所述第一电感的电感量大于1mH，所述第一电解电容和所述第二电解电容的电容量大于1000uF。

6.根据权利要求1所述的离子发生器的控制装置，其特征在于，所述电流采集单元包括：

第一电阻，所述第一电阻连接在所述开关电源与所述滤波单元之间；

放大电路，所述放大电路输入端与所述第一电阻的两端相连，所述放大电路的输出端与所述控制单元相连。

7.根据权利要求1所述的离子发生器的控制装置，其特征在于，所述升压单元包括：

升压变压器，所述升压变压器的初级线圈的一端与所述滤波单元相连；

MOS管，所述MOS管的漏极与所述升压变压器的初级线圈的另一端相连，所述MOS管的源极接地，所述MOS管的栅极与所述控制单元相连；

倍压整流模块，所述倍压整流模块的输入端与所述升压变压器的次级线圈的两端相连，所述倍压整流模块的输出端与所述离子发生器相连。

8.一种空气净化器，其特征在于，包括根据权利要求1-7中任一项所述的离子发生器的控制装置。