CN109780570B - 基于boost原理的点火检火电路和燃气壁挂炉 - Google Patents

基于boost原理的点火检火电路和燃气壁挂炉 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于BOOST原理的点火检火电路和燃气壁挂炉,其中点火检火电路包括控制器和点火模块,所述点火模块包括升压及检测单元,所述升压及检测单元连接外部直流电源,用于将点火电源维持在设定电压,同时将检测到的点火电源的点火电压反馈给控制器;本发明消除了电感啸叫问题,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;点火模块和火焰检测模块共用一套升压电路,降低了电路成本,采用比较器输出火焰参数信号,火焰检测信号连接的I/O口由模拟(AD)检测口更改为普通检测口,检测信号更为准确,在硬件设计和软件编程时难度大大降低。

Description

基于BOOST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,尤其涉及一种基于BOOST原理的脉冲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。点火时需要将直流电升压,升压后需要将点火电源的电压反馈给控制器,由控制器进行闭环控制。现有的升压主要元器件电感,通过对电感通电和放电产生高压;另外采用电阻分压的采样电路将点火电源的电压反馈给控制器。这样的电路存在以下缺陷:1、电感通过高频电流时噪声较大。2、电阻分压采样电路使点火电源与控制器没有隔离,一旦电阻击穿,高压会直接窜入控制器将控制器芯片烧毁。
因此,设计一种没有噪音、点火电源与控制器有安全隔离的点火检火电路是业界亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的电感通过高频电流时电感啸叫的问题,本发明提出一种基于BOOST原理的脉冲点火检火电路和采用该电路的燃气壁挂炉。
本发明采用的技术方案是设计一种基于BOOST原理的点火检火电路,包括控制器和点火模块,所述点火模块包括升压及检测单元,所述升压及检测单元连接外部直流电源,用于将点火电源维持在设定电压,同时将检测到的点火电源的点火电压反馈给控制器。
所述升压及检火单元包括升压支路和检测支路,所述升压支路的高频变压器BYQ的次级绕组串接在检测支路中。
所述升压支路包括所述高频变压器BYQ和第一开关管T1,所述高频变压器BYQ的初级绕组一端接外部直流电源、另一端连接第一开关管T1的输入极和第一二极管D1的阳极,所述第一开关管T1的控制极通过第一电阻R1连接所述控制器,第一开关管T1的输出极接地,所述第一二极管D1的阴极连接第一电容C1的一端、并送出所述点火电源,所述第一电容C1的另一端接地。
所述检测支路包括第三二极管D3、电容EC1和高频变压器BYQ,所述高频变压器BYQ的次级绕组一端接第三二极管D3的阳极、另一端接地;所述第三二极管D3的阴极连接电容EC1的一端,并将点火电压反馈给所述控制器,所述电容EC1的另一端接地。
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;所述点火电源向点火单元和火焰检测模块供电。
所述火焰检测模块的输出端设置一信号转换模块;所述信号转换模块将火焰检测模块输出的模拟信号转换成高/低电平信号予以输出。
所述信号转换模块包括比较器ICA;所述比较器ICA一个输入端连接基准电压、其另一个输入端连接所述模拟信号、其输出端输出所述高/低电平信号。
所述信号转换模块还包括串接在基准电源与地之间的第十四电阻R14和第十五电阻R15,第十四电阻R14和第十五电阻R15的连接端连接所述比较器ICA的同相输入端,所述比较器ICA的反向输入端连接所述模拟信号,所述比较器ICA输出所述高/低电平信号。
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点火电源与地之间,高压包HF4次级绕组连接点火元件。
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。
所述脉冲单元包括第二开关管T2,所述第二开关管T2的控制极通过第六电阻R6连接控制器,第二开关管T2的输出极接地,第二开关管T2的输入极连接第八电阻R8并输出所述检测脉冲,第八电阻R8的另一端连接所述点火电源。
所述检火单元的火焰检测针通过第九电阻R9连接第三电容C3的一端和第二二极管D2的阴极,第三电容C3的另一端连接所述检测脉冲,第二二极管D2的阳极连接第十电阻R10的一端,第十电阻R10的另一端连接第四电容C4、第十一电阻R11、第十二电阻R12和第十三电阻R13的一端,第十一电阻R11的另一端接基准电源,第十三电阻R13的另一端送出所述模拟信号,第四电容C4和第十二电阻R12的另一端接地。
上述第一开关管T1采用三极管或MOS中的一种,上述第二开关管T2采用三极管或MOS中的一种。
本发明还设计了一种燃气壁挂炉,所述燃气壁挂炉采用上述的点火检火电路。
本发明的有益效果是: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;点火模块和火焰检测模块共用一套升压电路,降低了电路成本,采用比较器输出火焰参数信号,火焰检测信号连接的I/O口由模拟(AD)检测口更改为普通检测口,检测信号更为准确,接受火焰检测信号的芯片检测口处电平只有高低两种电平,由于火焰检测端只有高低两种电平,在硬件设计和软件编程时难度大大降低。
附图说明
下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明,其中:
图1是较佳实施例的原理框图;
图2是较佳实施例的电路图。
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。
本发明用变压器替代升压电路中的电感,并反馈点火电源的电压,一个元件起到两个作用,可以消除电感啸叫并对点火电源和控制器进行安全隔离。
本发明公开了一种基于BOOST原理的点火检火电路,参看图1,其包括控制器和点火模块,所述点火模块包括升压及检测单元,所述升压及检测单元连接外部直流电源,用于将点火电源维持在设定电压,同时将检测到的点火电源的点火电压反馈给控制器。
所述升压及检火单元包括升压支路和检测支路,所述升压支路的高频变压器BYQ的次级绕组串接在检测支路中。需要指出,在本案中采用高频变压器替代电感进行升压具有减少噪音的作用。由于电感的磁路的非闭合的,在按第一控制波PWM1的频率进行工作时会产生啸叫,采用本案的高频变压器后啸叫消失,产生了不可预见的有益效果。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。电阻分压方案中,一旦电阻击穿,高压会直接窜入控制器芯片,将芯片烧毁;采用变压器反馈电压有效的将高压与控制器芯片隔离开,提高了电路的安全性。
参看图2示出的较佳实施例,所述升压支路包括所述高频变压器BYQ和第一开关管T1,所述高频变压器BYQ的初级绕组一端接外部直流电源、另一端连接第一开关管T1的输入极和第一二极管D1的阳极,所述第一开关管T1的控制极通过第一电阻R1连接所述控制器,第一开关管T1的输出极接地,所述第一二极管D1的阴极连接第一电容C1的一端、并送出所述点火电源,所述第一电容C1的另一端接地。所述检测支路包括第三二极管D3、电容EC1和高频变压器BYQ,所述高频变压器BYQ的次级绕组一端接第三二极管D3的阳极、另一端接地;所述第三二极管D3的阴极连接电容EC1的一端,并将点火电压反馈给所述控制器,所述电容EC1的另一端接地。从图中可以看出升压支路和检测支路的连接部分是高频变压器BYQ,高频变压器BYQ的初级绕组串接在升压支路中,其次级绕组串接在检测支路中。较佳实施例中,第一开关管T1的控制极和地之间还连接第二电阻R2。
参看图1,在较佳实施例中,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;所述点火电源向点火单元和火焰检测模块供电。从图1中可以看出,控制器通过第一控制波PWM1和第二控制波PWM2分别控制点火模块和火焰检测模块,在点火阶段,第一控制波PWM1采用较高的频率(3至12千赫兹),将点火电源升到较高压值(150至200伏),以便驱动点火。在检火阶段,第一控制波PWM1采用较低的频率(2至10千赫兹),将点火电源升到相对较低压值(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升压支路,可有效的降低了电路成本。
下面结合图2,阐述点火的工作原理: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;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释放,第一电容C1充电。周而复始第一电容C1两端的电压逐渐升高,当电压超过触发二极管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。在电流流经高频变压器BYQ初级绕组时,其次级绕组感应生产电动势,并通过第三二极管D3发送所述的升高后的电压,控制器根据该电压信号调整第一控制波PWM1的占空比,以稳定点火电源的电压。
参看图1,在较佳实施例中,所述火焰检测模块的输出端设置一信号转换模块;所述信号转换模块将火焰检测模块输出的模拟信号转换成高/低电平信号予以输出。所述信号转换模块包括比较器ICA;所述比较器ICA一个输入端连接基准电压、其另一个输入端连接所述模拟信号、其输出端输出所述高/低电平信号。无论有没有火焰,信号转换模块输出的电压只有高电平或者低电平,不存在介于高低电平之间的电平,因此芯片选型,端口选择和程序上就比较容易实现。
参看图2示出的较佳实施例,所述信号转换模块还包括串接在基准电源与地之间的第十四电阻R14和第十五电阻R15,第十四电阻R14和第十五电阻R15的连接端连接所述比较器ICA的同相输入端,所述比较器ICA的反向输入端连接所述模拟信号,所述比较器ICA输出所述高/低电平信号。
参看图2示出的较佳实施例,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点火电源与地之间,高压包HF4次级绕组连接点火元件。
在较佳实施例中,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。
参看图2,所述脉冲单元包括第二开关管T2,所述第二开关管T2的控制极通过第六电阻R6连接控制器,第二开关管T2的输出极接地,第二开关管T2的输入极连接第八电阻R8并输出所述检测脉冲,第八电阻R8的另一端连接所述点火电源。较佳实施例中,第二开关管T2的控制极和地之间还连接第七电阻R7。
参看图2示出的检火单元电路,火焰检测针通过第九电阻R9连接第三电容C3的一端和第二二极管D2的阴极,第三电容C3的另一端连接所述检测脉冲,第二二极管D2的阳极连接第十电阻R10的一端,第十电阻R10的另一端连接第四电容C4、第十一电阻R11、第十二电阻R12和第十三电阻R13的一端,第十一电阻R11的另一端接基准电源,第十三电阻R13的另一端送出所述模拟信号,第四电容C4和第十二电阻R12的另一端接地。
下面结合图2,阐述检测火焰的工作原理: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,将此电压接入比较器的反向输入端,在比较器ICA的正向输入端接入一个基准电压,该基准电压由第十四电阻R14和第十五电阻R15分压所产生。当没有火焰时,火焰检测针对地处于断开状态,比较器ICA反向输入端上的电压取决于R11和R12的分压,此时的电压高于基准电压,比较器ICA会输出低电平。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,T2截止,直流电源输出的电流经R8、C3、R9火焰检测针到地形成回路,C3充电;PWM2为高电平时,T2导通,由于火焰检测针对地反向不导通,C3电能只能通过T2、C4、R10、D2形成回路释放,C4充电,如此周而复始在C4上产生负电压(图中C4上端为负下端为正)C4下降后的电压值将小于基准电压,比较器输出一个高电平。
所述第一开关管T1采用三极管或MOS中的一种,所述第二开关管T2采用三极管或MOS中的一种。在较佳实施例中,第一开关管T1和第二开关管T2采用了三极管。所述基准电源的电压为5伏。所述第一控制波PWM1和第二控制波PWM2采用脉冲宽度调整波。所述外部直流电源的电压为24伏。
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。
以上实施例仅为举例说明,非起限制作用。任何未脱离本申请精神与范畴,而对其进行的等效修改或变更,均应包含于本申请的权利要求范围之中。

Claims (12)

1.一种基于BOOST原理的点火检火电路,包括控制器和点火模块,其特征在于:所述点火模块包括升压及检测单元,所述升压及检测单元连接外部直流电源,用于将点火电源维持在设定电压,同时将检测到的点火电源的点火电压反馈给控制器;
所述升压及检测单元包括升压支路和检测支路,所述升压支路的高频变压器BYQ的次级绕组串接在检测支路中;
所述升压支路包括所述高频变压器BYQ和第一开关管T1,所述高频变压器BYQ的初级绕组一端接外部直流电源、另一端连接第一开关管T1的输入极和第一二极管D1的阳极,所述第一开关管T1的控制极通过第一电阻R1连接所述控制器,第一开关管T1的输出极接地,所述第一二极管D1的阴极连接第一电容C1的一端、并送出所述点火电源,所述第一电容C1的另一端接地;
所述检测支路包括第三二极管D3、电容EC1和高频变压器BYQ,所述高频变压器BYQ的次级绕组一端接第三二极管D3的阳极、另一端接地;所述第三二极管D3的阴极连接电容EC1的一端,并将点火电压反馈给所述控制器,所述电容EC1的另一端接地。
2.如权利要求1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;所述点火电源向点火单元和火焰检测模块供电。
3.如权利要求2所述的点火检火电路,其特征在于:所述火焰检测模块的输出端设置一信号转换模块;所述信号转换模块将火焰检测模块输出的模拟信号转换成高/低电平信号予以输出。
4.如权利要求3所述的点火检火电路,其特征在于:所述信号转换模块包括比较器ICA;所述比较器ICA一个输入端连接基准电压、其另一个输入端连接所述模拟信号、其输出端输出所述高/低电平信号。
5.如权利要求4所述的点火检火电路,其特征在于:所述信号转换模块还包括串接在基准电源与地之间的第十四电阻R14和第十五电阻R15,第十四电阻R14和第十五电阻R15的连接端连接所述比较器ICA的同相输入端,所述比较器ICA的反向输入端连接所述模拟信号,所述比较器ICA输出所述高/低电平信号。
6.如权利要求2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点火电源与地之间,高压包HF4次级绕组连接点火元件。
7.如权利要求2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。
8.如权利要求7所述的点火检火电路,其特征在于:所述脉冲单元包括第二开关管T2,所述第二开关管T2的控制极通过第六电阻R6连接控制器,第二开关管T2的输出极接地,第二开关管T2的输入极连接第八电阻R8并输出所述检测脉冲,第八电阻R8的另一端连接所述点火电源。
9.如权利要求7所述的点火检火电路,其特征在于:所述检火单元的火焰检测针通过第九电阻R9连接第三电容C3的一端和第二二极管D2的阴极,第三电容C3的另一端连接所述检测脉冲,第二二极管D2的阳极连接第十电阻R10的一端,第十电阻R10的另一端连接第四电容C4、第十一电阻R11、第十二电阻R12和第十三电阻R13的一端,第十一电阻R11的另一端接基准电源,第十三电阻R13的另一端送出所述模拟信号,第四电容C4和第十二电阻R12的另一端接地。
10.如权利要求1所述的点火检火电路,其特征在于:所述第一开关管T1采用三极管或MOS中的一种。
11.如权利要求8所述的点火检火电路,其特征在于:所述第二开关管T2采用三极管或MOS中的一种。
12.一种燃气壁挂炉,其特征在于:所述燃气壁挂炉采用权利要求1至11任一项所述的点火检火电路。
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