CN105988489B - 电加热器驱动保护电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电加热器驱动保护电路，包括开关管、用于采集开关管温度的温度检测模块、用于输出脉宽调制信号的控制芯片和用于对所述脉宽调制信号进行驱动放大后输出至所述开关管的驱动模块；所述开关管具有第一端、第二端和用于控制第一端与第二端连通状态的控制端；所述控制端与所述驱动模块的信号输出端连接；所述控制芯片用于每隔第一预置时间段获取所述温度检测模块当前检测的温度值，并根据连续两次检测的温度值和所述温度补偿因子算当前检测的温度值进行误差校正后的实际温度值；并根据所述实际温度值控制所述开关管的工作状态。本发明提高了电路工作的稳定性。

Description

电加热器驱动保护电路
技术领域
本发明涉及加热控制技术领域，尤其涉及电加热器驱动保护电路。
背景技术
众所周知，现有技术中的电加热器上用于控制加热功率的开关管需要进行散热，但是由于散热通道堵塞或工作电压不稳等状态导致开关管散热不良而损坏开关管，影响电路工作的稳定性。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种电加热器驱动保护电路，旨在提高电路工作的稳定性。
为了实现上述目的，本发明提供一种电加热器驱动保护电路，所述电加热器驱动保护电路包括开关管、用于采集开关管温度的温度检测模块、用于输出脉宽调制信号的控制芯片和用于对所述脉宽调制信号进行驱动放大后输出至所述开关管的驱动模块；
所述开关管具有第一端、第二端和用于控制第一端与第二端连通状态的控制端；所述控制端与所述驱动模块的信号输出端连接；
所述温度检测模块的输出端与所述控制芯片连接；
所述控制芯片用于每隔第一预置时间段获取所述温度检测模块当前检测的温度值，并根据连续两次检测的温度值和所述温度补偿因子算当前检测的温度值进行误差校正后的实际温度值；并根据所述实际温度值控制所述开关管的工作状态。
优选地，所述控制芯片还用于每隔第二预置时间段获取所述温度检测模块当前检测的温度值，并根据第n次采集的温度Xn和第n-1次检测的温度值Xn-1计算所述第n次采集的温度Xn和第n-1次检测的温度值Xn-1之间差值对应的温度补偿因子A；所述温度补偿因子A满足其中，K为一个常数，M为温度补偿的初始温度。
优选地，所述控制芯片用于每隔第一预置时间段获取所述温度检测模块当前检测的温度值，并根据连续两次检测的温度值和所述温度补偿因子算当前检测的温度值进行误差校正后的实际温度值具体为：
所述控制芯片每隔第一预置时间段获取温度检测模块检测的温度值，并根据当前检测的温度值Xm和上一次检测的温度值Xm-1获取当前检测的温度值Xm和上一次检测的温度值Xm-1之间的差值对应的补偿因子A，根据所述当前检测的温度值Xm、上一次检测的温度值Xm-1和补偿因子A计算所述实际温度值Ym，Ym满足：Ym＝Xm-1+A(Xm-Xm-1)。
优选地，所述温度检测模块包括温度传感器、第一电阻、第二电阻和第一电容，所述第一电阻的一端与第一预置电源连接，另一端通过所述温度传感器与接地端连接；所述第二电阻的一端连接至所述第一电阻与所述温度传感器的公共端，另一端通过第一电容与接地端连接，所述第二电阻和第一电容的公共端连接至所述控制芯片的温度信号采集端。
优选地，所述驱动模块包括驱动集成芯片、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第二电容，其中所述驱动集成芯片的脉宽调制信号输入端通过第三电阻与所述控制芯片连接，驱动电压输入端与第二预置电源连接，脉宽调制信号输出端通过第四电阻与所述开关管的控制端连接；所述第五电阻的一端与所述第二预置电源连接，另一端连接至所述第三电阻与所述控制芯片的公共端；所述第六电阻的一端与所述开关管的控制端连接，另一端与所述开关管的第二端连接；所述第二电容的一端与所述驱动电压输入端连接，另一端与接地端连接。
优选地，所述驱动模块还包括稳压二极管，所述稳压二极管的阳极与所述开关管的第二端连接，阴极与所述开关管的控制端连接。
优选地，所述开关管为绝缘栅双极型晶体管，所述第一端为所述绝缘栅双极型晶体管的集电极，所述第二端为所述绝缘栅双极型晶体管的发射极，所述控制端为所述绝缘栅双极型晶体管的门极。
优选地，所述电加热驱动保护电路还包括蜂鸣器电路，所述蜂鸣器电路与所述控制芯片连接。
本发明实施例提供的电加热器驱动保护电路通过设置温度检测模块检测开关管的温度值，并根据检测的温度和预置的温度补偿因子控制开关管的工作状态，从而防止了由于开关管由于温度过高而烧坏，因此本发明提高了电路工作的稳定性。
附图说明
图1为本发明电加热器驱动保护电路一实施例的电路结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种电加热器驱动保护电路，参照图1，在一实施例中，该电加热器驱动保护电路包括开关管Q、用于采集开关管Q温度的温度检测模块10、用于输出脉宽调制信号的控制芯片20和用于对所述脉宽调制信号进行驱动放大后输出至所述开关管Q的驱动模块30；
所述开关管Q具有第一端、第二端和用于控制第一端与第二端连通状态的控制端；所述控制端与所述驱动模块30的信号输出端连接；
所述温度检测模块10的输出端与所述控制芯片20连接；
所述控制芯片20用于每隔第一预置时间段获取所述温度检测模块10当前检测的温度值，并根据连续两次检测的温度值和所述温度补偿因子算当前检测的温度值进行误差校正后的实际温度值；并根据所述实际温度值控制所述开关管Q的工作状态。
本实施例提供的驱动电路主要用于实现开关管Q的驱动控制。具体地，上述开关管Q的结构可根据实际需要进行设置，本实施例中，开关管Q优选为绝缘栅双极型晶体管(IGBT)，上述第一端为所述绝缘栅双极型晶体管的集电极，所述第二端为所述绝缘栅双极型晶体管的发射极，所述控制端为所述绝缘栅双极型晶体管的门极。
可以理解的是，上述电加热器为电磁加热设备，例如，可以为电磁炉、电饭煲等设备。在开机加热的开始一段时间里，控制芯片20固定时间间隔读取一次温度检测模块10检测的温度值，标记读取到的温度值为当前时刻的温度值Xn及之前时刻所读取到的温度值Xn-1、Xn-2、Xn-3等。然后根据Xn、Xn-1和温度补偿因子计算当前时刻开关管的实际温度值Yn。
具体地，上述预置的温度补偿因子设置可根据实际需要进行设置，本实施例中，优选地可以采用以下方式进行得到。
所述控制芯片20每隔第二预置时间段获取所述温度检测模块10当前检测的温度值，并根据第n次采集的温度Xn和第n-1次检测的温度值Xn-1计算所述第n次采集的温度Xn和第n-1次检测的温度值Xn-1之间差值对应的温度补偿因子A；所述温度补偿因子A满足其中，K为一个常数，M为温度补偿的初始温度。
应当说明的是，该初始温度用于控制进行温度补偿计算的起始温度，即当检测的温度大于该初始温度时，才进行温度补偿计算。
本实施例中，上述常数K和初始温度M的大小可根据实际需要进行设置，优选地，上述K为0.2，上述M为50。
应当说明的是，上述补偿因子在电加热器驱动保护电路进行温度保护之前首先通过上述方式进行实验得到上述温度补偿因子A，在不同的温度变化状态下，对应的温度补偿因子不同。在进行温度保护时，控制芯片20每隔第一预置时间段获取温度检测模块10检测的温度值，并根据当前检测的温度值Xm和上一次检测的温度值Xm-1获取当前检测的温度值Xm和上一次检测的温度值Xm-1之间的差值对应的补偿因子A，根据所述当前检测的温度值Xm、上一次检测的温度值Xm-1和补偿因子A计算所述实际温度值Ym，Ym满足：Ym＝Xm-1+A(Xm-Xm-1)。当Yn大于预设值时，可以由控制芯片20输出控制信号至驱动模块30，从而控制开关管Q关断，防止开关管Q由于温度过高而损坏。由于进行了温度补偿运算，从而防止了由于温度测量的准确度较低导致损坏开关管Q，因此本实施例可以提高开关管温度测量的精度，提高了电路工作的稳定性。
本发明实施例提供的电加热器驱动保护电路通过设置温度检测模块10检测开关管Q的温度值，并根据检测的温度和预置的温度补偿因子控制开关管Q的工作状态，从而防止了由于开关管Q由于温度过高而烧坏，因此本发明提高了电路工作的稳定性。
应当说明的是，上述温度检测模块10包括温度传感器RT、第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1，所述第一电阻R1的一端与第一预置电源VCC连接，另一端通过所述温度传感器RT与接地端连接；所述第二电阻R2的一端连接至所述第一电阻R1与所述温度传感器RT的公共端，另一端通过第一电容C1与接地端连接，所述第二电阻R2和第一电容C1的公共端连接至所述控制芯片20的温度信号采集端。
本实施例中，上述温度传感器RT的结构可以根据实际需要进行设置，优选地，上述温度传感器RT为热敏电阻。
上述驱动模块30包括驱动集成芯片31、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和第二电容C2，其中所述驱动集成芯片31的脉宽调制信号输入端通过第三电阻R3与所述控制芯片20连接，驱动电压输入端与第二预置电源VDD连接，脉宽调制信号输出端通过第四电阻R4与所述开关管Q的控制端连接；所述第五电阻R5的一端与所述第二预置电源VDD连接，另一端连接至所述第三电阻R3与所述控制芯片20的公共端；所述第六电阻R6的一端与所述开关管Q的控制端连接，另一端与所述开关管Q的第二端连接；所述第二电容C2的一端与所述驱动电压输入端连接，另一端与接地端连接。
应当说明的是，上述第一预置电源VCC和第二预置电源VDD的电压大小可根据实际需要进行设置，本实施例中，优选地，上述第一预置电源VCC为+5V的电源，第二预置电源VDD为+15V的电源。本实施例中，上述驱动集成芯片31的脉宽调制信号输入端输入的脉冲信号经过第二预置电源VDD进行驱动放大后从脉宽调制信号输出端输出，并由第四电阻R4和第六电阻R6进行分压，开关管Q根据第六电阻R6两端的电压大小进行导通和断开状态的切换。
进一步地，基于上述实施例，本实施例中，为了防止开关管Q驱动电压过高而损坏开关管Q，优选地，上述驱动模块30还包括稳压二极管D，所述稳压二极管D的阳极与所述开关管Q的第二端连接，阴极与所述开关管Q的控制端连接。
进一步地，基于上述实施例，本实施例中，上述电加热驱动保护电路还包括蜂鸣器电路40，所述蜂鸣器电路40与所述控制芯片20连接。
本实施例中，控制芯片20获取到上述温度检测模块10当前检测的温度值大于预设值时(即开关管Q的温度过高时)，输出控制控制信号至驱动模块30以关断开关管Q的同时，可以输出控制信号至蜂鸣器电路40，以控制蜂鸣器电路40鸣叫，从而提醒用户电加热器存在安全隐患，因此本实施例可以提高电加热器使用的安全性。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种电加热器驱动保护电路，其特征在于，包括开关管、用于采集开关管温度的温度检测模块、用于输出脉宽调制信号的控制芯片和用于对所述脉宽调制信号进行驱动放大后输出至所述开关管的驱动模块；
所述开关管具有第一端、第二端和用于控制第一端与第二端连通状态的控制端；所述控制端与所述驱动模块的信号输出端连接；
所述温度检测模块的输出端与所述控制芯片连接；
所述控制芯片用于每隔第一预置时间段获取所述温度检测模块当前检测的温度值，并根据连续两次检测的温度值和温度补偿因子算当前检测的温度值进行误差校正后的实际温度值；并根据所述实际温度值控制所述开关管的工作状态；
所述控制芯片还用于每隔第二预置时间段获取所述温度检测模块当前检测的温度值，并根据第n次采集的温度Xn和第n-1次检测的温度值Xn-1计算所述第n次采集的温度Xn和第n-1次检测的温度值Xn-1之间差值对应的温度补偿因子A；所述温度补偿因子A满足其中，K为一个常数，M为温度补偿的初始温度。
2.如权利要求1所述的电加热器驱动保护电路，其特征在于，所述控制芯片用于每隔第一预置时间段获取所述温度检测模块当前检测的温度值，并根据连续两次检测的温度值和温度补偿因子算当前检测的温度值进行误差校正后的实际温度值具体为：
所述控制芯片每隔第一预置时间段获取温度检测模块检测的温度值，并根据当前检测的温度值Xm和上一次检测的温度值Xm-1获取当前检测的温度值Xm和上一次检测的温度值Xm-1之间的差值对应的补偿因子A，根据所述当前检测的温度值Xm、上一次检测的温度值Xm-1和补偿因子A计算所述实际温度值Ym，Ym满足：Ym＝Xm-1+A(Xm-Xm-1)。
3.如权利要求1所述的电加热器驱动保护电路，其特征在于，所述温度检测模块包括温度传感器、第一电阻、第二电阻和第一电容，所述第一电阻的一端与第一预置电源连接，另一端通过所述温度传感器与接地端连接；所述第二电阻的一端连接至所述第一电阻与所述温度传感器的公共端，另一端通过第一电容与接地端连接，所述第二电阻和第一电容的公共端连接至所述控制芯片的温度信号采集端。
4.如权利要求1所述的电加热器驱动保护电路，其特征在于，所述驱动模块包括驱动集成芯片、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第二电容，其中所述驱动集成芯片的脉宽调制信号输入端通过第三电阻与所述控制芯片连接，驱动电压输入端与第二预置电源连接，脉宽调制信号输出端通过第四电阻与所述开关管的控制端连接；所述第五电阻的一端与所述第二预置电源连接，另一端连接至所述第三电阻与所述控制芯片的公共端；所述第六电阻的一端与所述开关管的控制端连接，另一端与所述开关管的第二端连接；所述第二电容的一端与所述驱动电压输入端连接，另一端与接地端连接。
5.如权利要求4所述的电加热器驱动保护电路，其特征在于，所述驱动模块还包括稳压二极管，所述稳压二极管的阳极与所述开关管的第二端连接，阴极与所述开关管的控制端连接。
6.如权利要求1所述的电加热器驱动保护电路，其特征在于，所述开关管为绝缘栅双极型晶体管，所述第一端为所述绝缘栅双极型晶体管的集电极，所述第二端为所述绝缘栅双极型晶体管的发射极，所述控制端为所述绝缘栅双极型晶体管的门极。
7.如权利要求1至6中任一项所述的电加热器驱动保护电路，其特征在于，所述电加热器驱动保护电路还包括蜂鸣器电路，所述蜂鸣器电路与所述控制芯片连接。
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