CN104696985B - 一种燃气热水器的点火电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃气热水器的点火电路，包括原边电路、副边电路和变压器，原边电路包括直流输入端、开关管和变压器的原边绕组，开关管和变压器的原边绕组串接在直流输入端的正负极之间；副边电路包括变压器的副边绕组，可控硅、第一二极管和点火变压器，副边绕组的第一端接第一二极管的阴极，第一二极管的阳极接点火变压器原边绕组的第一端；副边绕组的第二端接储能电容的第一端，储能电容的第二端接点火变压器原边绕组的第二端；可控硅的阳极接储能电容的第一端，阴极接点火变压器原边绕组的第一端，控制极接第一控制信号输入端。本发明的燃气热水器的点火电路与传统的点火电路相比，结构简单、点火频率稳定、可靠性较好。
Description
[技术领域]
本发明涉及燃气热水器，尤其涉及一种燃气热水器的点火电路。
[背景技术]
传统燃气热水器点火电路的原理如图1所示，基于自激振荡电路充电、可控硅触发放电点火。此电路需要一个高频变压器，结构复杂，元件成本较高，且点火频率稳定性较差。
[发明内容]
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、点火频率稳定、可靠性好的燃气热水器点火电路。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种燃气热水器的点火电路，包括原边电路、副边电路和变压器，原边电路与副边电路通过变压器耦合，原边电路包括直流输入端、开关管和所述变压器的原边绕组，开关管和变压器的原边绕组串接在直流输入端的正负极之间；副边电路包括所述变压器的副边绕组，可控硅、第一二极管和点火变压器，副边绕组的第一端接第一二极管的阴极，第一二极管的阳极接点火变压器原边绕组的第一端；副边绕组的第二端接储能电容的第一端，储能电容的第二端接点火变压器原边绕组的第二端；可控硅的阳极接储能电容的第一端，阴极接点火变压器原边绕组的第一端，控制极接第一控制信号输入端。
以上所述的燃气热水器的点火电路，副边电路包括开关三极管和第二二极管，开关三极管的集电极接副边绕组的第二端，发射极接第一二极管的阳极，基极接第二控制信号输入端；第二二极管的阳极接开关三极管的集电极，阴极接可控硅的阳极。
以上所述的燃气热水器的点火电路，副边电路包括第三二极管，第三二极管的阳极接点火变压器原边绕组的第一端，阴极接储能电容的第一端。
以上所述的燃气热水器的点火电路，副边绕组的第二端是原边绕组的正极端的同名端。
以上所述的燃气热水器的点火电路，副边电路包括限流电阻，限流电阻的一端接开关三极管的集电极，另一端接副边绕组的第二端。
以上所述的燃气热水器的点火电路，副边电路包括第二电阻、第三电阻和第一电容，第二电阻连接在第二控制信号输入端与开关三极管基极之间，第三电阻接在开关三极管的基极与发射极之间，第一电容与第三电阻并联。
以上所述的燃气热水器的点火电路，副边电路包括第四电阻、第五电阻和第二电容，第四电阻连接在第一控制信号输入端与可控硅的控制极之间，第五电阻接在可控硅的控制极与阴极之间，第二电容与第五电阻并联。
以上所述的燃气热水器的点火电路，点火电路的工作周期包括4个时段；在第一时段，第一控制信号输入端和第二控制信号输入端为低电平，副边绕组给储能电容充电；在第二时段，第一控制信号输入端转为高电平，可控硅导通，储能电容经点火变压器原边绕组放电，点火变压器副边绕组输出点火能量；在第三时段，第二控制信号输入端转为高电平，开关三极管导通，将副边绕组储存能量通过开关三极管放电，让后级电路的可控硅有足够的时间进行关断；；在第四时段，第一控制信号输入端转为低电平，可控硅关断。
本发明的燃气热水器的点火电路与传统的点火电路相比，结构简单、点火频率稳定、可靠性较好。
[附图说明]
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是现有技术燃气热水器的点火电路的原理图。
图2是本发明实施例1燃气热水器点火电路控制端口的波形图。
图3是本发明实施例1正激燃气热水器的点火电路的原理图。
图4是本发明实施例2反激燃气热水器的点火电路的原理图。
[具体实施方式]
本发明实施例1正激变换的燃气热水器的点火电路的原理如图3所示，包括原边电路、副边电路和变压器T1，原边电路与副边电路通过变压器T1耦合。
原边电路包括直流输入端、开关管Q3、电阻R7和变压器T1的原边绕组NP，变压器T1原边绕组NP的第一端接直流输入端的正极VIN，另一端接开关管Q3的一端，开关管Q3的另一端通过电阻R7接直流输入端的负极（热地），开关管Q3的控制极通过电阻R6接PWM控制信号。
变压器T1包括副边绕组NS1和NS2，副边绕组NS1的输出端接二极管D4和电容C4组成的整流滤波电路，向热水器中的其它电路供电，如MCU、电磁阀、
继电器等供电。
副边电路还包括可控硅Q2、整流二极管D1、开关三极管Q1、阻断二极管D2和点火变压器T1。点火变压器T1用来升压实现副边点火。
副边绕组NS2的第一端接整流二极管D1的阴极，整流二极管D1的阳极接点火变压器T2的原边绕组的第一端。副边绕组NS2的第二端通过限流电阻R1和阻断二极管D2接储能电容C3的第一端。储能电容C3的第二端接点火变压器T2的原边绕组的第二端。
箝位二极管D3的阳极接点火变压器T2的原边绕组的第一端，阴极接储能电容C3的第一端，防止储能电容C3和变压器T2的原边绕组产生谐振。
可控硅Q2用于触发点火，可控硅Q2的阳极接储能电容C3的第一端，阴极接点火变压器T2的原边绕组的第一端，可控硅Q2控制极接第一控制信号输入端P1。
开关三极管Q1的集电极通过限流电阻R1接副边绕组NS2的第二端，发射极接整流二极管D1的阳极，基极接第二控制信号输入端P2。
阻断二极管D2的阳极接开关三极管Q1的集电极，阴极接可控硅Q2的阳极。
电阻R2连接在第二控制信号输入端P2与开关三极管Q1的基极之间，电阻R3接在开关三极管Q1的基极与发射极之间，电容C1与电阻R3并联，以提高开关三极管Q1的抗扰能力。
电阻R4连接在第一控制信号输入端P1与可控硅Q2的控制极之间，电阻R5接在可控硅Q2的控制极与阴极之间，电容C2与电阻R5并联，以提高可控硅Q2的抗扰能力。
第一控制信号输入端P1和第二控制信号输入端P2分别接控制电路MCU的两个I/O口。MCU的两个I/O口输出的控制波形如图2所示，点火电路的工作周期包括4个时段：
当t0<t<t1时，处在第一时段，第一控制信号输入端P1和第二控制信号输入端P2为低电平，三极管Q1和可控硅Q2关断；副边绕组NS2上产生的电压通过限流电阻R1经二极管D2给给储能电容C3充电，到达t1时刻，电容C3的电压达到最大值，满足点火电路的能量。
当t1<t<t2时，处在第二时段，第一控制信号输入端P1转为高电平，可控硅Q2触发导通，C点电位约为1V；电容C3的电压通过可控硅Q2加到逆变器T2原边绕组上，储能电容C3经点火变压器T1原边绕组放电，经点火变压器T1升压后，副边绕组NS2输出点火能量，火花击穿空气实现点火。
当t2<t<t3时，处在第三时段，第二控制信号输入端P2也转为高电平，由于C点电位约为1V，开关三极管Q1实现低压饱和导通，B点电位为0.3V左右，二极管D2反向截止。副边绕组NS2通过开关三极管Q1放能，让后级电路的可控硅Q2有足够的时间进行关断。
当t3<t<t4时，处在第四时段，第一控制信号输入端P1转为低电平，可控硅Q2实现自然关断。此时，三极管Q1仍然导通，副边绕组NS2继续通过三极管Q1放能。
当t=t4时,第二控制信号输入端P2也转为低电平，三极管Q1关断，可控硅Q2也关断。此时副边绕组NS2上产生的电压再次通过限流电阻R1经二极管D2给电容C3充电；开始下一个周期。电路的点火频率f=1/T，由MCU软件控制。
现有技术采用的是RCC拓扑结构，该电路结构复杂、元件成本高，并且振荡频率易受功率三极管的放大倍数和变压器漏感影响，很难保证产品点火频率一致性，而以上实施例正激点火电路是基于原有正激拓扑供电变压器，需要的元件少，软件实现容易，点火频率稳定性好，整个电路可靠性高。
本发明实施例2反激的燃气热水器的点火电路的原理如图4所示，在实施例2中变压器T1是反激变压器，即副边绕组NS2的第一端是原边绕组NP的正极端的同名端。其余结构和原理与实施例1相同。
反激变压器相对正激变压器而言、点火线圈匝数要多，变压器磁芯体积大,综合成本高。虽然对于点火电路在反激和正激两种拓扑电路中都能适用，但实施例2的电路成本略高。
Claims (7)
1.一种燃气热水器的点火电路，其特征在于，包括原边电路、副边电路和变压器，原边电路与副边电路通过变压器耦合，原边电路包括直流输入端、开关管和所述变压器的原边绕组，开关管和变压器的原边绕组串接在直流输入端的正负极之间；副边电路包括所述变压器的副边绕组，可控硅、第一二极管和点火变压器，副边绕组的第一端接第一二极管的阴极，第一二极管的阳极接点火变压器原边绕组的第一端；副边绕组的第二端接储能电容的第一端，储能电容的第二端接点火变压器原边绕组的第二端；可控硅的阳极接储能电容的第一端，阴极接点火变压器原边绕组的第一端，控制极接第一控制信号输入端；副边电路包括开关三极管和第二二极管，开关三极管的集电极通过电阻串接副边绕组的第二端，发射极接第一二极管的阳极，基极接第二控制信号输入端；第二二极管的阳极接开关三极管的集电极，阴极接可控硅的阳极。
2.根据权利要求1所述的燃气热水器的点火电路，其特征在于，副边电路包括第三二极管，第三二极管的阳极接点火变压器原边绕组的第一端，阴极接储能电容的第一端。
3.根据权利要求1所述的燃气热水器的点火电路，其特征在于，副边绕组的第二端是变压器原边绕组的正极端的同名端。
4.根据权利要求1所述的燃气热水器的点火电路，其特征在于，副边电路包括限流电阻，限流电阻的一端接开关三极管的集电极，另一端接副边绕组的第二端。
5.根据权利要求1所述的燃气热水器的点火电路，其特征在于，副边电路包括第二电阻、第三电阻和第一电容，第二电阻连接在第二控制信号输入端与开关三极管基极之间，第三电阻接在开关三极管的基极与发射极之间，第一电容与第三电阻并联。
6.根据权利要求1所述的燃气热水器的点火电路，其特征在于，副边电路包括第四电阻、第五电阻和第二电容，第四电阻连接在第一控制信号输入端与可控硅的控制极之间，第五电阻接在可控硅的控制极与阴极之间，第二电容与第五电阻并联。
7.根据权利要求1所述的燃气热水器的点火电路，其特征在于，点火电路的工作周期包括4个时段；在第一时段，第一控制信号输入端和第二控制信号输入端为低电平，副边绕组给储能电容充电；在第二时段，第一控制信号输入端转为高电平，可控硅导通，储能电容经点火变压器原边绕组放电，点火变压器副边绕组输出点火能量；在第三时段，第二控制信号输入端转为高电平，开关三极管导通，将副边绕组储存能量通过开关三极管放电，让后级电路的可控硅有足够的时间进行关断；在第四时段，第一控制信号输入端转为低电平，可控硅关断。
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