直流電壓限制電路、氣候控制系統控制器及恒溫器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型總體涉及直流(Direct Current，DC)電壓限制電路、氣候控制系統控制器及恒溫器。
【背景技術】
[0002]本章節提供與本實用新型有關的背景信息，其不一定為現有技術。
[0003]數字恒溫器和其它氣候控制系統控制器通常具有微型計算機和其它持續用電的組件。各種恒溫器可以利用竊電來獲得操作功率。因此，例如，當氣候控制系統中的負載(例如壓氣機、風扇或氣閥)已經被斷開時，可從用于該負載的電路中竊取用于恒溫器的操作功率。
【實用新型內容】
[0004]本章節提供本實用新型的總體概況，并不是本實用新型的完整范圍或全部特征的全面公開。
[0005]根據各個方面，公開了用于限制DC電壓的系統的示例性實施方式。在示例性實施方式中，一種DC電壓限制電路通常包括電流供給部，該電流供給部被配置成接收電壓輸入信號并提供電壓輸出信號。該電路的保護部被配置成基于電壓輸入信號的幅度至少暫時地限制或停止電流供給部的操作。電壓電平控制部被配置成將電壓輸出信號限制為預定電壓電平。在一些實施方式中，該DC電壓限制電路設置在氣候控制系統控制器中。
[0006]在另一個示例性實施方式中，一種DC電壓限制電路包括第一晶體管和第二晶體管，該第一晶體管和第二晶體管被配置成接收電壓輸入信號，每個晶體管具有發射極，該發射極被配置成提供流經開關的電流以提供電壓輸出信號。第二晶體管具有與相對于電壓輸入信號反向偏壓的第一齊納(Zener) 二極管串聯的基極。第二齊納二極管具有高于第一齊納二極管的齊納電壓的齊納電壓。第二齊納二極管連接在開關的柵極和開關的源極之間且相對于該柵極反向偏壓。第三晶體管具有通過第三齊納二極管而與電壓輸出連接的基極，第三齊納二極管相對于電壓輸出反向偏壓且具有對應于預定電壓電平的齊納電壓。
[0007]從本文中所提供的描述，其它適用領域將變得顯而易見。在本【實用新型內容】中的描述和特定示例僅意圖用于說明性目的，并不意圖限制本實用新型的范圍。
【附圖說明】
[0008]本文中所描述的附圖僅出于說明所選實施方式而非所有可能的實現方式的目的，并不意圖限制本實用新型的范圍。
[0009]圖1是根據本實用新型的一個示例實施方式的包括DC電壓限制電路的恒溫器的示意圖；
[0010]圖2是根據本實用新型的一個示例實施方式的DC電壓限制電路的示意圖；和
[0011]圖3是根據本實用新型的一個示例實施方式的DC電壓限制電路的示意圖。
[0012]貫穿附圖的這幾個視圖，對應的附圖標記指示對應的部件。
【具體實施方式】
[0013]現在將參照附圖更全面地描述示例實施方式。
[0014]本實用新型的發明人已經認識到，大部分的氣候控制系統恒溫器使用24V至30V交流(Alternating Current，AC)輸入電壓作為電源輸入，通常使用AC/DC轉換器以獲得DC電壓。然后可使用線性電路或降壓電路來降低用于能量儲存器的電壓并為恒溫器系統供電。然而，客戶可能會將錯誤連接的恒溫器接線至24V變壓器。在這種情況下，供給恒溫器的AC輸入例如可以是48V至60V。如果在已經錯誤接線后使用恒溫器，則可發生過熱問題和/或過電壓問題。因此，發明人已經研發出并在本文中公開了 DC電壓限制電路的示例實施方式，該DC電壓限制電路通常包括電流供給部，該電流供給部被配置成接收電壓輸入信號并提供電壓輸出信號。該電路的保護部被配置成基于電壓輸入信號的幅度至少暫時地限制或停止電流供給部的操作。電壓電平控制部被配置成將電壓輸出信號限制為預定電壓電平。
[0015]現在參照附圖，圖1示出氣候控制系統控制器(例如恒溫器10)的示例性實施方式，該恒溫器10包括體現本實用新型的一個或多個方面的DC電壓限制電路14。如圖1所示，恒溫器10的竊電電路18例如通過氣候控制系統26的一個或多個負載22獲得電能，該氣候控制系統26中包括恒溫器10。例如，如圖1所示，竊電電路18的橋式整流器30通過未激活的加熱或制冷負載22接收例如處于18VAC與30VAC之間的電能。未激活的負載22例如可以是斷開的氣閥或壓氣機。竊電電路18通過負載22從例如變壓器(未示出)獲得電能，當接通負載22時，該變壓器為負載22供電。
[0016]應當注意，竊電電路18僅僅是示例性的。在本實用新型的各實施方式中，對于各種電能值，可以采用各種方式從各種電源進行竊電。還應當注意，根據本實用新型的各個方面，可以實現關于除恒溫器之外的其它或附加的電子設備和/或控制器的DC電壓限制電路。更進一步地，盡管在本文中所描述的各種示例實施方式中提供了各種電壓和其它值，但是這些值僅僅是示例，并且是為了幫助理解各種實施方式而提供的。
[0017]再次參照圖1，橋式整流器30可以向DC電壓限制電路14提供寬范圍的DC輸出電壓，例如從約25V至約42V。DC電壓限制電路14使電源電容器Cl充電至例如約30VDC。電壓下降轉換器(例如降壓電路34)與DC電壓限制電路14電連接并連接在電容器Cl兩端。降壓電路34向各種恒溫器電路42提供例如3.3VDC的電壓輸出38，恒溫器電路42包括但不限于以下項中的一個或多個:微處理器46、溫度傳感器50、濕度傳感器54、無線保真(Wireless Fidelity，W1-Fi)模塊58、繼電控制模塊62、和/或其它恒溫器功能模塊66。電容器Cl連接在DC電壓限制電路14的電壓輸出70與電源地端74之間。在本示例實施方式中，DC電壓限制電路14用于限制供給電容器Cl的輸入電壓。另一個電容器C2被設置在降壓電路的電壓輸出38與電源地端74之間。
[0018]在圖2中用附圖標記100總體上指示DC電壓限制電路的一個示例實施方式。DC電壓限制電路100在電壓輸入104處接收電壓輸入信號，該電壓輸入信號例如為來自包括在恒溫器的竊電電路中的整流電路(圖2中未示出)的已整流的AC電壓。DC電壓限制電路100使用兩個電容器C3和C4提供輸出電壓Vcapl，例如用于為恒溫器負載108供電。電容器C3和電容器C4以并聯方式連接在輸出電壓Vcapl與地端GND之間。應當注意，盡管在本示例實施方式中提供了兩個電容器C3和C4，但是在其它實施方式中也可提供單個電容器或多于兩個電容器。
[0019]電壓Vcapl隨負載108以及在電容器C3和電容器C4上的電荷量而變化。在本實施方式中，DC電壓限制電路100將電壓Vcapl限制為30VDC，并且負載108是降壓電路(圖2中未示出)。然而應當注意，根據本實用新型的多個方面的各種DC電壓限制電路的實施方式可以用于將電壓限制為其它電壓值和/或用于提供在其它或附加類型的電路中使用的電壓輸出。
[0020]在本示例實施方式中，在恒溫器操作期間，電壓輸入104通常在24V與30V之間。然而，當用戶將氣候控制系統的24V變壓器上的接線錯誤連接至包括DC電壓限制電路100的恒溫器時，電壓輸入104會異常地高，例如在48VAC和60VAC之間。在本示例實施方式中，DC電壓限制電路100被配置成，在輸入電壓達到在其它方面可能導致過熱和/或過電壓條件的電平時，保護竊電電路和恒溫器。
[0021]再次參照圖2，在電壓輸入104和DC電壓限制電路100的其余部分之間設置小電阻器R1。電阻器Rl與電阻器R2、第一齊納二極管CR1、電阻器R3以及NPN型晶體管Q2的集電極116連接在節點112處。晶體管Q2的發射極120與NPN型晶體管Q3的發射極124連接。發射極120和發射極124都與金屬-氧化物半導體場效應晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)Ml 的漏極 128 連接。離開MOSFET Ml的源極132的電流處于輸出電壓Vcapl。
[0022]齊納二極管CRl的陽極136通過電阻器R5與晶體管Q3的基極140連接。晶體管Q2的基極144通過電阻器R4連接在電阻器R3與晶體管Q3的集電極148之間。MOSFET Ml的柵極152連接在電阻器R2和電阻器R7之間。該柵極152還通過與二極管Dl串聯的第二齊納二極管CR2而與MOSFET Ml的源極132連接在節點154處。齊納二極管CR2的陰極156與二極管Dl的陽極160被導向節點154。
[0023]NPN型晶體管