CN103869845A - 一种自控温型晶闸管固态开关及控温方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自控温型晶闸管固态开关及其控温方法，该固态开关主要由温度熔断器、双向晶闸管、阻容保护电路构成的主电路和由充电控制支路、电容支路、触发支路构成的自控温触发电路组成；固态开关可以工作在自控温状态，控制负载温度恒定，也可以外接电位器，工作在可调节自控温状态或者是手动状态。该固态开关在传统的双向晶闸管触发电路基础上，增加少量元件即可实现负载温度的自动控制，电路简单可靠，保护功能完善，实现了弱电流控制强电流功能，可以用于电烤火炉等需要进行温度调节与控制的场合。

Description

一种自控温型晶闸管固态开关及控温方法

技术领域

本发明属于电路开关技术领域，特别涉及一种自控温型晶闸管固态开关及控温方法。

背景技术

电烤火炉（电取暖器）普遍采用双向晶闸管调压电路改变发热功率。传统的双向晶闸管触发电路由可调电阻、电容、触发二极管、双向晶闸管组成，在电源的正负半周，电源通过可调电阻对电容进行充电，电容两端电压以指数规律上升，当电容两端电压上升到触发二极管的转折电压，触发二极管触发导通，电容、触发二极管、双向晶闸管的门极和其一端形成回路，电容向双向晶闸管的门极放电，双向晶闸管触发导通，电容两端电压回复到初始状态，电源加在负载的两端使负载获得功率。若可调电阻、和电容的取值合理，在运行的过程中，手动调节可调电阻的大小，改变电容的充电常数，就能控制双向晶闸管在电源正负半波触发的相角，从而控制负载所能获得的功率大小。此类电路的优点为结构简单，运行可靠。但是要控制负载所能获得的功率，必须通过手动调节可调电阻的大小，而不能根据温度高低进行调节与自动恒温。另外，电烤火炉都设有保护用的温度开关，当烤火炉温度超出允许值时，串联在主回路的温度开关断开，直接切断主回路，有可能出现拉弧现象，损坏设备。

发明内容

本发明的目的之一在于克服上述现有技术的缺点与不足，提供一种结构合理、价格低、简单可靠，可根据温度高低进行自动调节来控制温度的自控温型晶闸管固态开关，可应用到电烤火炉等需要控温恒温的场合。

本发明的另一目的在于提供上述自控温型晶闸管固态开关的控温方法。

本发明的技术方案是：一种自控温型晶闸管固态开关，包括自控温触发电路和主电路。

所述主电路包括串联连接的温度熔断器和双向晶闸管。

所述自控温触发电路包括充电控制支路、电容支路和触发支路；充电控制支路由限流电阻、温度开关、第一外接端子、正温度系数热敏电阻串联组成，温度开关为常闭型，在正温度系数热敏电阻上还并联有第二外接端子；电容支路由移相电容组成；触发支路由触发二极管组成；充电控制支路的一端、电容支路的一端以及触发支路的一端联结成节点，充电控制支路的另外一端连接至双向晶闸管的第一主电极，电容支路的另外一端连接至双向晶闸管的第二主电极，触发支路的另外一端连接至双向晶闸管的门极。

所述自控温型晶闸管固态开关还包括有可以连接在第一外接端子上的电位器。

所述主电路还包括有阻容保护电路，阻容保护电路并联在双向晶闸管的第一主电极和第二主电极上。

一种上述自控温型晶闸管固态开关的控温方法，包括，

短接第一外接端子，断开第二外接端子，自控温型晶闸管固态开关工作在自控温状态，控制负载温度恒定；

在第一外接端子上连接电位器，断开第二外接端子，自控温型晶闸管固态开关工作在可调节自控温状态；

在第一外接端子上连接电位器，短接第二外接端子，自控温型晶闸管固态开关工作在手动状态。

温度开关起第二控温作用，温度开关的动作温度值选择为负载允许的上限温度值。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

在传统的双向晶闸管触发电路基础上，增加少量元件即可实现负载温度的自动控制，同时还保留有手动控制功能，电路简单可靠，保护功能完善，实现了弱电流控制强电流功能，可以用于电烤火炉等需要进行温度调节与控制的场合。

附图说明

图1为本发明实施例电路原理图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示的自控温型晶闸管固态开关电路中包括自控温触发电路100和主电路200。

主电路200包括串联连接的温度熔断器RF和双向晶闸管V1；主电路200还包括有阻容保护电路，电阻R2与电容C2组成的阻容保护电路串联后再并联在双向晶闸管V1的第一主电极T1和第二主电极T2上。

自控温触发电路100包括充电控制支路、电容支路和触发支路。充电控制支路由限流电阻R1、温度开关、第一外接端子、正温度系数热敏电阻RT串联组成，在正温度系数热敏电阻RT上还并联有第二外接端子，温度开关为常闭型；电容支路由移相电容C1组成；触发支路由触发二极管V2组成。充电控制支路的一端、电容支路的一端以及触发支路的一端联结成节点G2，充电控制支路的另外一端连接至双向晶闸管V1的第一主电极T1，电容支路的另外一端连接至双向晶闸管V1的第二主电极T2，触发支路的另外一端连接至双向晶闸管V1的门极G1。

图1所示的自控温型晶闸管固态开关电路中还包括可以连接在第一外接端子上的电位器RP。

将自控温型晶闸管固态开关与负载串联后，连接至单相交流电源，其工作原理是：

⑴ 自控温状态

短接第一外接端子，断开第二外接端子，自控温型晶闸管固态开关工作在自控温状态，控制负载温度恒定。若负载温度升高，则正温度系数热敏电阻RT的电阻值增加，充电电流减小，移相电容C1的电压上升温度减慢，移相触发角后移，加热功率减小，从而控制负载温度下降；若负载温度下降，则正温度系数热敏电阻RT的电阻值减小，充电电流增加，移相电容C1的电压上升温度加快，移相触发角前移，加热功率增加，从而控制负载温度上升。

⑵ 手动状态

在第一外接端子上连接电位器RP，短接第二外接端子，自控温型晶闸管固态开关工作在手动状态。调节改变电位器RP的电阻值，可以改变加热功率，进而改变负载温度。

⑶ 可调节自控温状态

在第一外接端子上连接电位器RP，断开第二外接端子，自控温型晶闸管固态开关工作在可调节自控温状态。电位器RP的电阻值为0时，正温度系数热敏电阻RT控制温度恒定在给定值；电位器RP的电阻值增加时，设定的给定温度值减小，正温度系数热敏电阻RT控制温度恒定在减小的给定值上。

⑷ 第二控温功能

温度开关起第二控温作用。温度开关为常闭型开关，在前述的自控温状态、手动状态或者是可调节自控温状态下，如果负载温度超过温度开关的动作温度值，则温度开关断开，充电控制支路开路，双向晶闸管V1截止，停止加热，迫使负载温度下降；负载温度低于温度开关的动作温度值，温度开关闭合，负载重新加热升温。温度开关的动作温度值选择为负载允许的上限温度值，起温度控制与保护作用。同时可以避免超温时直接断开主回路大电流造成拉弧，实现了弱电流控制强电流功能。

⑸ 保护功能

温度熔断器RF的熔断温度选择高于温度开关的动作温度值。电路发生故障，控温功能失效造成负载温度超过上限温度且达到温度熔断器RF的熔断温度时，串联在主回路的温度熔断器RF熔断，切断主回路，起最后的保护作用。温度熔断器RF也可以用常闭型的温度开关进行替换。

为保证所述自控温型晶闸管固态开关控温正常，固态开关应该置于被控制的温度场中，或者是固态开关中的正温度系数热敏电阻RT、温度开关、温度熔断器RF置于被控制的温度场中。

Claims (3)

1.一种自控温型晶闸管固态开关，其特征在于：包括自控温触发电路和主电路；

所述主电路包括串联连接的温度熔断器和双向晶闸管；

所述自控温触发电路包括充电控制支路、电容支路和触发支路；充电控制支路由限流电阻、温度开关、第一外接端子、正温度系数热敏电阻串联组成，温度开关为常闭型，在正温度系数热敏电阻上还并联有第二外接端子；电容支路由移相电容组成；触发支路由触发二极管组成；充电控制支路的一端、电容支路的一端以及触发支路的一端联结成节点，充电控制支路的另外一端连接至双向晶闸管的第一主电极，电容支路的另外一端连接至双向晶闸管的第二主电极，触发支路的另外一端连接至双向晶闸管的门极；

所述自控温型晶闸管固态开关还包括有可以连接在第一外接端子上的电位器。

2.根据权利要求1所述的一种自控温型晶闸管固态开关，其特征在于：所述主电路还包括有阻容保护电路，阻容保护电路并联在双向晶闸管的第一主电极和第二主电极上。

3.一种权利要求1－2任一项所述自控温型晶闸管固态开关的控温方法，其特征在于：

短接第一外接端子，断开第二外接端子，自控温型晶闸管固态开关工作在自控温状态，控制负载温度恒定；

在第一外接端子上连接电位器，断开第二外接端子，自控温型晶闸管固态开关工作在可调节自控温状态；

在第一外接端子上连接电位器，短接第二外接端子，自控温型晶闸管固态开关工作在手动状态；

温度开关起第二控温作用，温度开关的动作温度值选择为负载允许的上限温度值。

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