CN109682076A - 基于Buck原理的点火检火电路和燃气壁挂炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于Buck原理的点火检火电路和采用该电路的燃气壁挂炉，包括控制器和点火模块，点火模块包括降压及检测单元，降压及检测单元连接外部直流电源。buck电路电感和负载一起充电，buck电路本身的功率比boost要大，因此在电感选型和整改电路体积上要比boost要小，可以省成本；通过高频变压器采样电路替代原来的电阻式采样电路，安全性更高；采用高频变压器替代现有电路中的电感，消除了电感啸叫问题；并且采用变压器反馈电压有效的将点火电源的高压与控制器芯片隔离开，提高了电路的安全性。

Description

基于Buck原理的点火检火电路和燃气壁挂炉

技术领域

本发明涉及燃气点火电路技术领域，尤其涉及基于Buck原理的点火检火电路和采用该电路的燃气壁挂炉。

背景技术

燃气设备如燃气热水器、燃气热风炉、燃气锅炉、燃气壁挂炉等，这些产品的电路包含点火和火焰检测电路。传统的脉冲点火电路中升压电路在升压的时候，一般采用boost电路，在电路结构上：boost电路是先单独给电感充电，然后再给负载充电，而不能给电感和负载同时充电；而且boost电路与采样电路不能同时工作，而是分开进行。

因此，设计一种能给电感和负载同时充电、电源幅值变换电路与采样电路同时工作的点火检火电路是业界亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提出基于Buck原理的脉冲点火电路的燃气壁挂炉，以解决现有技术中存在的boost电路而不能给电感和负载同时充电的缺陷。

本发明采用的技术方案是，提出一种基于Buck原理的点火检火电路，包括控制器和点火模块，所述点火模块包括降压及检测单元，所述降压及检测单元连接外部直流电源，用于将输入的直流电进行幅值变换，同时将检测到的电压反馈给控制器。

优选地，所述降压及检测单元包括降压支路、串联在降压支路内部的检测支路。

优选地，所述检测支路包括第三二极管D3、第二电容EC1、高频变压器BYQ和控制器的AD采样端口，所述高频变压器BYQ的次级线圈一端接地、其另一端连接第三二极管D3的阳极，所述第三二极管D3的阴极连接第一支路和第二支路，所述第一支路经过第二电容EC1后接地、所述第二支路与控制器的AD采样端口连接。

优选地，所述降压支路由控制器的PWM1输出端口、第一电阻R1、第二电阻R2、第一控制开关、第一二极管D1、第一电容C1组成，所述PWM1输出端口经过第一电阻R1与第一控制开关的控制极电连接，所述第一控制开关的控制极经过第二电阻R2接地，所述第一控制开关的输入极接入外部直流电源，所述第一控制开关的输出极经过所述高频变压器BYQ初级线圈后连接第一二极管D1阴极和第一电容C1的一端，所述第一二极管D1的阳极和第一电容C1的另一端均接地。

优选地，所述第一控制开关采用三极管或NMOS管中的一种。

优选地，所述点火模块还包括点火单元，所述点火检火电路还包括火焰检测模块；所述点火单元用于点火；所述火焰检测模块用以检测火焰，并输出表示火焰参数的模拟信号；所述降压及检测单元为点火单元和火焰检测模块供电。

优选地，所述点火单元包括触发二极管SD1和高压包HF4，与第一电容C1并联的触发二极管SD1和高压包HF4，且所述触发二极管SD1和高压包HF4串联连接。

优选地，所述火焰检测模块包括脉冲单元和检火单元，所述脉冲单元将所述点火电源转换成恒频、恒脉宽、恒电压幅值的检测脉冲；所述检火单元将所述检测脉冲施加到火焰检测针上、以此检验输出模拟信号。

优选地，所述脉冲单元包括控制器的PWM2输出端口、第六电阻R6、第八电阻R8、第三电容C3、第二控制开关，所述控制器的PWM2输出端口经第六电阻R6与第二控制开关的控制极电连接，所述第二控制开关的输入极连接第一支路和第二支路，所述第一支路经过第八电阻R8与所述高频变压器BYQ初级线圈连接，所述第二支路顺次经过第三电容C3形成脉冲输出端，所述第二控制开关的输出极接地，控制器通过PWM2输出端口的输出控制第二控制开关的通断，使得第三电容C3经脉冲输出端输出一个恒频、恒脉宽、恒电压幅值的脉冲。

优选地，所述检火单元包括第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第四电容C4、第二二极管D2，所述脉冲输出端经过第九电阻R9与火焰检测针电连接，基准电源经过第十一电阻R11后连接第一支路、第二支路以及第三支路，所述第一支路经过第十二电阻R12后接地，所述第四电容C4与第十二电阻R12并联，所述第二支路经过第十三电阻R13与控制器的火焰检测端口电连接，所述第三支路顺次经过第十电阻R10、第二二极管D2的阳极后与脉冲输出端连接。

优选地，所述火焰的参数为火焰的离子电流的大小。

本发明还公开了一种燃气壁挂炉，所述燃气壁挂炉采用上述的点火检火电路。

本发明具有以下有益效果：采用buck电路代替现有的升压电路，buck电路本身的功率比升压电路的要大，因此在电感选型和整改电路体积上要比boost要小，可以省成本；采用高频变压器代替现有电路中的电感，使降压电路同时将高频变压器的初级线圈和负载充电；采用高频变压器替代现有电路中的电感，消除了电感啸叫问题；并且用高频变压器BYQ的次级绕组反馈升压后的电压，比现有的用电阻分压进行反馈电压的方法安全，采用变压器反馈电压有效的将点火电源的高压与控制器芯片隔离开，提高了电路的安全性。

附图说明

图1是本发明脉冲点火电路的整体电路图；

图2是本发明脉冲点火电路控制器的原理框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明公开了一种基于Buck原理的点火检火电路，参看图2，其包括控制器和点火模块，点火模块包括降压及检测单元，降压及检测单元连接外部直流电源，用于将输入的直流电进行幅值变换，同时将检测到的电压反馈给控制器。

降压及检测单元包括降压支路、串联在降压支路内部的检测支路。检测支路包括第三二极管D3、第二电容EC1、高频变压器BYQ和控制器的AD采样端口，高频变压器BYQ的次级线圈一端接地、其另一端连接第三二极管D3的阳极，第三二极管D3的阴极连接第一支路和第二支路，第一支路经过第二电容EC1后接地、第二支路与控制器的AD采样端口连接。需要指出，在本案中采用高频变压器BYQ代替现有的电感，可以在降压支路对负载进行充电的同时，检测支路高频变压器BYQ的初级线圈也同时进行充电；另外需要指出的是，高频变压器BYQ为降压高频变压器，降压高频变压器的次级线圈感应出来的电压降压（当第一电容C1电压（140V-160V）时降压为（2-4V））后经过第三二极管D3后将电压信号传递给控制器的电压检测端口进行采样。需要指出：采用buck电路代替现有的升压电路，buck电路本身的功率比升压电路的要大，因此在电感选型和整改电路体积上要比boost要小，可以省成本。

参看图1，在实施例中，降压支路由控制器的PWM1输出端口、第一电阻R1、第二电阻R2、第一控制开关、第一二极管D1、第一电容C1组成，PWM1输出端口经过第一电阻R1与第一控制开关的控制极电连接，第一控制开关的控制极经过第二电阻R2接地，第一控制开关的输入极接入外部直流电源，第一控制开关的输出极经过高频变压器BYQ初级线圈后连接第一二极管D1阴极和第一电容C1的一端，第一二极管D1的阳极和第一电容C1的另一端均接地；在点火阶段，通过控制PWM1较小的占空比，将输入的直流电（可以使用艾普斯电源（苏州）有限公司，型号为ADG-P-320-94电源）的幅值变换为较高压值（150至200V），在检火阶段，通过控制PWM1较大的占空比，将输入的直流电（可以使用艾普斯电源（苏州）有限公司，型号为ADG-P-320-94电源）的幅值变换为相对较低值（12至36伏），以便向火焰检测模块供电。本发明中点火模块和火焰检测模块共用点火模块中的降压支路，可有效的降低了电路成本。

下面结合图1，阐述点火的工作原理：第一控制开关为三极管T1时，当第一控制波PWM1输出为高电平时，第一三极管T1导通，高频变压器BYQ的初级绕组通电存储磁能，第一电容C1也同时进行充电；当第一控制波PWM1输出为低电平时，第一三极管T1截止，高频变压器BYQ初级绕组储能通过第一二极管D1的续流作用释放，第一电容C1继续充电。周而复始第一电容C1两端的电压逐渐升高，当电压升高至触发二极管SD1的阈值时，触发二极管SD1导通，随即第一电容C1内的电流泄放，第一电容C1两端的电压下降，触发二极管SD1截止，高压包HF4获得一个脉冲，高压包HF4次级绕组输出一个很高的脉冲电压，驱动点火元件点火；

第一三极管T1导通的同时，电流流经高频变压器BYQ初级绕组，其次级绕组感应生产电动势，并通过第三二极管D3发送的降低后的电压，控制器根据该电压信号调整第一控制波PWM1的占空比，以稳定输入的直流电的幅值变换的电压。

点火模块还包括点火单元，点火检火电路还包括火焰检测模块；点火单元用于点火；火焰检测模块用以检测火焰，并输出表示火焰参数的模拟信号；降压及检测单元为点火单元和火焰检测模块供电。

火焰检测模块包括脉冲单元和检火单元，脉冲单元将点火电源转换成恒频、恒脉宽、恒电压幅值的检测脉冲；检火单元将检测脉冲施加到火焰检测针上、以此检验输出模拟信号。

脉冲单元包括控制器的PWM2输出端口、第六电阻R6、第八电阻R8、第三电容C3、第二控制开关，控制器的PWM2输出端口经第六电阻R6与第二控制开关的控制极电连接，第二控制开关的输入极一支路经过第八电阻R8与高频变压器BYQ初级线圈连接，另一支路顺次经过第三电容C3形成脉冲输出端，控制器通过PWM2输出端口的输出控制第二控制开关的通断，使得第三电容C3经脉冲输出端输出一个恒频、恒脉宽、恒电压幅值的脉冲。

检火单元包括第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第四电容C4、第二二极管D2，脉冲输出端经过第九电阻R9与火焰检测针电连接，基准电源经过第十一电阻R11后连接第一支路、第二支路以及第三支路，第一支路经过第十二电阻R12后接地，第四电容C4与第十二电阻R12并联，第二支路经过第十三电阻R13与控制器的火焰检测端口电连接，第三支路顺次经过第十电阻R10、第二二极管D2的阳极后与脉冲输出端连接。火焰的参数为火焰的离子电流的大小。

下面结合图1，阐述检测火焰的工作原理：第二控制开关为第二三极管T2时，在第一控制波PWM1的作用下，在C1电容上产生一个电压，电压的范围是12至36伏，向火焰检测模块供电。在第二控制波PWM2的作用下，在C4电容上产生一个电压。当没有火焰时，火焰检测针对地处于断开状态。当有火焰时，在火焰离子作用下，火焰检测针对地正向导通。PWM2为低电平时，第二控制开关截止，直流电源输出的电流经第八电阻R8、第三电容C3、第九电阻R9火焰检测针到地形成回路，第三电容C3充电；PWM2为高电平时，第二三极管导通，由于火焰检测针对地反向不导通，第三电容C3电能只能通过第二三极管、第四电容C4、第十电阻R10、第二二极管D2形成回路释放，第四电容C4充电，形成对火焰检测电压一个叠加分量Vc4，注：Vc4为负值；当PMW2再为低时，第二三极管截止，第一电容C1两端电压通过第八电阻R8、第三电容C3、第九电阻R9、火焰检测针到地再次对第三电容C3充电储能，周而复始，V火焰检测则随着火焰离子电流的大小变化而变化。

本发明还公开了一种燃气壁挂炉，燃气壁挂炉采用上述的点火检火电路。

上述实施例仅用于说明本发明的具体实施方式。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和变化，这些变形和变化都应属于本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种基于Buck原理的点火检火电路，包括控制器和点火模块，其特征在于：所述点火模块包括降压及检测单元，所述降压及检测单元连接外部直流电源，用于将输入的直流电进行幅值变换，同时将检测到的电压反馈给控制器。

2.如权利要求1所述的点火检火电路，其特征在于，所述降压及检测单元包括降压支路、串联在降压支路内部的检测支路。

3.如权利要求2所述的点火检火电路，其特征在于，所述检测支路包括第三二极管D3、第二电容EC1、高频变压器BYQ和控制器的AD采样端口，所述高频变压器BYQ的次级线圈一端接地、其另一端连接第三二极管D3的阳极，所述第三二极管D3的阴极连接第一支路和第二支路，所述第一支路经过第二电容EC1后接地、所述第二支路与控制器的AD采样端口连接。

4.如权利要求2所述的点火检火电路，其特征在于，所述降压支路由控制器的PWM1输出端口、第一电阻R1、第二电阻R2、第一控制开关、第一二极管D1、第一电容C1组成，所述PWM1输出端口经过第一电阻R1与第一控制开关的控制极电连接，所述第一控制开关的控制极经过第二电阻R2接地，所述第一控制开关的输入极接入外部直流电源，所述第一控制开关的输出极经过所述高频变压器BYQ初级线圈后连接第一二极管D1阴极和第一电容C1的一端，所述第一二极管D1的阳极和第一电容C1的另一端均接地。

5.如权利要求4所述的点火检火电路，其特征在于，所述第一控制开关采用三极管或NMOS管中的一种。

6.如权利要求1-5任一权利要求所述的点火检火电路，其特征在于，所述点火模块还包括点火单元，所述点火检火电路还包括火焰检测模块；所述点火单元用于点火；所述火焰检测模块用以检测火焰，并输出表示火焰参数的模拟信号；所述降压及检测单元为点火单元和火焰检测模块供电。

7.如权利要求6所述的点火检火电路，其特征在于，所述点火单元包括触发二极管SD1和高压包HF4，触发二极管SD1和高压包HF4初级绕组串联后连接在所述进行幅值变换后的直流电与地之间，高压包HF4次级绕组连接点火元件。

8.如权利要求6所述的点火检火电路，其特征在于，所述火焰检测模块包括脉冲单元和检火单元，所述脉冲单元将所述点火电源转换成恒频、恒脉宽、恒电压幅值的检测脉冲；所述检火单元将所述检测脉冲施加到火焰检测针上、以此检验输出模拟信号。

9.如权利要求8所述的点火检火电路，其特征在于，所述脉冲单元包括控制器的PWM2输出端口、第六电阻R6、第八电阻R8、第三电容C3、第二控制开关，所述控制器的PWM2输出端口经第六电阻R6与第二控制开关的控制极电连接，所述第二控制开关的输入极连接第一支路和第二支路，所述第一支路经过第八电阻R8与所述高频变压器BYQ初级线圈连接，所述第二支路顺次经过第三电容C3形成脉冲输出端，所述第二控制开关的输出极接地，控制器通过PWM2输出端口的输出控制第二控制开关的通断，使得第三电容C3经脉冲输出端输出一个恒频、恒脉宽、恒电压幅值的脉冲。

10.如权利要求9所述的点火检火电路，其特征在于，所述第二控制开关采用三极管或NMOS管中的一种。

11.如权利要求10所述的点火检火电路，其特征在于，所述检火单元包括第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第四电容C4、第二二极管D2，所述脉冲输出端经过第九电阻R9与火焰检测针电连接，基准电源经过第十一电阻R11后连接第一支路、第二支路以及第三支路，所述第一支路经过第十二电阻R12后接地，所述第四电容C4与第十二电阻R12并联，所述第二支路经过第十三电阻R13与控制器的火焰检测端口电连接，所述第三支路顺次经过第十电阻R10、第二二极管D2的阳极后与脉冲输出端连接。

12.如权利要求6所述的点火检火电路，其特征在于，所述火焰的参数为火焰的离子电流的大小。

13.一种燃气壁挂炉，其特征在于，所述燃气壁挂炉采用如权利要求7-11任一项所述的点火检火电路。