CN109818505A - 单针点火检火电路和使用该电路的燃气壁挂炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单针点火检火电路和使用该电路的燃气壁挂炉，所述的单针点火检火电路包括点火模块和火焰检测模块，所述点火模块和火焰检测模块共用一个放电针，所述点火模块通过所述放电针和安全地PE形成点火回路，所述火焰检测模块通过所述放电针和安全地PE形成火焰检测回路；本发明将点火针和检火针合二为一，让一根针即肩负了点火功能又肩负了检火功能，既优化壁挂炉燃烧室结构又降低整机及控制器的成本；优化燃气壁挂炉燃烧室结构、优化整机走线布局；降低故障概率，两根针任何一根针的损坏的概率大于一根针损坏的概率；控制器芯片的PWM输出口由2个降为1个，对芯片资源要求降低了。
Description
技术领域
本发明涉及燃气点火电路，尤其涉及一种单针点火检火电路和使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检火电路。点火检火电路是燃气设备的重点，该电路需兼容点火及火焰检测的双重功能，关于脉冲点火及火焰检测的原理设计大同小异，目前普遍用的是一根针点火，一根针火焰检测，点火针检火针分别控制各自的功能，不能集成；双针点火检火燃烧器结构相对复杂；控制器需要两个PWM输出口对点火模块和检火模块分别控制，对控制器芯片的要求比较高，若是芯片死机会导致无法检测火焰。
因此，如何设计一种只需一根针，即能实现点火和检火的控制电路，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必须使用两根针进行点火和检火控制的缺陷，本发明提出一种单针点火检火电路和使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单针点火检火电路，包括点火模块和火焰检测模块，所述点火模块和火焰检测模块共用一个放电针，所述点火模块通过所述放电针和安全地PE形成点火回路，所述火焰检测模块通过所述放电针和安全地PE形成火焰检测回路。
单针点火检火电路还包括与外部电源连接的高压脉冲模块，所述高压脉冲模块向所述点火模块提供高压点火脉冲电源。
所述点火模块包括高压包T1，所述高压包T1的初级绕组连接所述高压脉冲模块，所述高压包T1的次级绕组的一端连接所述放电针，高压包T1的次级绕组的另一端与安全地PE之间并联所述火焰检测模块和放电管RV1。
所述火焰检测模块包括串联的交流第一端口ACL、第五电阻R5、接线点A、第六电阻R6、交流第二端口ACN、所述交流第一端口ACL接第二电容C2的一端，第二电容C2的另一端接第七电阻R7的一端和所述的安全地PE，第七电阻R7的另一端接信号地，所述接线点A接第七电容C7的一端，第七电容C7的另一端接第九电阻R9和第十二电阻R12的一端，第九电阻R9的另一端接所述高压包T1初级绕组的另一端，第十二电阻R12的另一端接第六电容C6和第十三电阻R13的一端，第六电容C6的另一端接信号地，第十三电阻R13的另一端输出火焰检测的模拟信号。
所述火焰检测模块的输出端连接一信号转换模块；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U6；所述比较器U6一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直流电源与信号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的连接端连接所述模拟信号和所述比较器U6的反相输入端，还包括串接在直流电源与信号地之间的第十六电阻R16和第十七电阻R17，第十六电阻R16和第十七电阻R17的连接端连接所述比较器U6的同相输入端，所述比较器U6输出端输出所述高/低电平信号。
所述交流第一端口ACL连接市电的火线，所述交流第二端口ACN连接市电的零线，所述安全地PE连接市电的地线。
所述高压脉冲模块包括升压单元和脉冲发生单元；所述升压单元，连接外部电源进行升压，形成升压电源；所述脉冲发生单元，连接升压电源并生成所述高压脉冲。
所述升压单元包括第一开关管Q1、第二开关管Q2和高频变压器T2，所述第一开关管Q1的输入端连接直流电源，第一开关管Q1的输出端经过高频变压器T2初级绕组后接信号地，第一开关管Q1的控制端通过串联的高频变压器T2第二次级绕组和第二电阻R2连接第二开关管Q2的输入端，第二开关管Q2的输出端接信号地，第二开关管Q2的控制端连接所述控制器，高频变压器T2的第一次级绕组输出所述升压电源。
所述脉冲发生单元包括第三二极管D3、触发二极管D4、第四电阻R4、第五电容C5，所述第三二极管D3的阳极连接所述高频变压器T2第一次级绕组的一端，第三二极管D3的阴极连接触发二极管D4、第四电阻R4和第五电容C5的一端，第五电容C5的另一端连接点火模块的一个输入端，点火模块的另一个输入端和第四电阻R4的另一端、以及触发二极管D4的另一端连接所述高频变压器T2第一次级绕组的另一端。
所述第一开关管Q1和第二开关管Q2采用三极管或MOS中的一种。
所述放电管RV1采用陶瓷气体放电管、半导体放电管、玻璃放电管、空气放电管中的一种。
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单针点火检火电路。
本发明提供的技术方案的有益效果是：本发明将点火针和检火针合二为一，这样让一根针即肩负了点火功能又肩负了检火功能，既优化壁挂炉燃烧室结构又降低整机及控制器的成本；优化燃气壁挂炉燃烧室结构、优化整机走线布局；降低故障概率，两根针任何一根针的损坏的概率大于一根针损坏的概率；控制器芯片的PWM输出口由2个降为1个，对芯片资源要求降低了。
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是较佳实施例原理框图；
图2是较佳实施例电路图。
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。
本发明采用的是弱电升压点火，检火采用强电检火的电路，弱电升压点火放电电压不受市电影响，放电距离及放电电压稳定。检火部分是强电检火，强电电压可有效击穿火焰形成火焰回路有效检测有无火焰，本发明将两者有效的结合，解决双针检火的弊端，即节约成本又优化了燃烧器的结构布局。同时该电路对芯片资源要求较低，控制性能更稳定，且因为是强电检火，电路成本更低。
本发明公开了一种单针点火检火电路，参看图1,其包括点火模块和火焰检测模块，所述点火模块和火焰检测模块共用一个放电针，所述点火模块通过所述放电针和安全地PE形成点火回路，所述火焰检测模块通过所述放电针和安全地PE形成火焰检测回路。还包括与外部电源连接的高压脉冲模块，所述高压脉冲模块向所述点火模块提供高压点火脉冲电源。
高压脉冲模块在控制器的控制下生成高压脉冲。点火时，点火模块将高压脉冲施加到放电针上，放电针上的高压击穿空气对安全地PE放电点火，此时放电针、安全地PE与点火模块形成点火回路。检测时，放电针与安全地PE之间的火焰有离子，电流可以由放电针到安全地PE单向导通；藉此原理，火焰检测模块将放电针和安全地PE纳入检测回路，从而进行火焰检测。也就是说放电针和安全地PE构成的支路，可以为点火模块和火焰检测模块所共用。
参看图2示出的较佳实施例，所述点火模块包括高压包T1，所述高压包T1的初级绕组连接所述高压脉冲模块，所述高压包T1的次级绕组的一端连接所述放电针，高压包T1的次级绕组的另一端与安全地PE之间并联所述火焰检测模块和放电管RV1。
点火时，高压包T1的初级绕组接收高压脉冲，并在次级生成高压，该高压大于放电管RV1的阈值，放电管RV1导通，放电针上的高压击穿空气对安全地PE放电,完成点火操作。检测时，高压包T1的初级绕组没有高压脉冲，放电管RV1截止，火焰检测模块的检测电流不能通过放电管RV1，检测电流只能通过高压包T1的次级绕组、放电针、火焰离子电流、安全地PE形成检测回路，从而进行火焰检测。
参看图2示出的较佳实施例，所述火焰检测模块包括串联的交流第一端口ACL、第五电阻R5、接线点A、第六电阻R6、交流第二端口ACN、所述交流第一端口ACL接第二电容C2的一端，第二电容C2的另一端接第七电阻R7的一端和所述的安全地PE，第七电阻R7的另一端接信号地，所述接线点A接第七电容C7的一端，第七电容C7的另一端接第九电阻R9和第十二电阻R12的一端，第九电阻R9的另一端接所述高压包T1初级绕组的另一端，第十二电阻R12的另一端接第六电容C6和第十三电阻R13的一端，第六电容C6的另一端接信号地，第十三电阻R13的另一端输出火焰检测的模拟信号。
下面以图2为例阐述检测原理：
无火焰时，放电针与安全地PE之间断开，R9上无电流通过，ACL、C2、R7、安全地PE、C6、R12、C7、ACN构成交流回路，R13向右输出高电平。受交流电影响，该高电平实际为一个在高电位小幅值波动的模拟信号。
有火焰时，火焰可以相当于一个5M电阻串联一个二极管，具有相当阻抗的单向导电电阻，放电针对安全地PE单向导通，ACN为正ACL为负时，ACN、C7、R9、高压包次级绕组、放电针、火焰、安全地PE、C2、ACL构成回路；ACL为正ACN为负时，ACL、C2、R7、信号地、C6、R12、C7、R6、ACN构成回路；ACN和ACL通入交流电，使得R13向右输出低电平。受交流电影响，该低电平实际为一个在低电位小幅值波动的模拟信号。
在检测火焰时，需要提供一个恒频、恒压的交变检测电源。在较佳实施例中，所述交流第一端口ACL连接市电的火线，所述交流第二端口ACN连接市电的零线，所述安全地PE连接市电的地线。直接使用交流市电可以省下生成交变检测电源的电路，降低产品制造成本。检火检测通过交流强电检火，强电电压可有效击穿火焰形成火焰回路有效检测有无火焰。同时在现有产品中，控制器需要两个PWM输出口，一路PWM信号控制高压脉冲模块进行升压，另一路PWM信号控制生成交变检测电源。使用本发明，控制器只需要一个PWM输出口，从而降低了对控制器对芯片的要求，降低了芯片故障率。
在较佳实施例中，所述火焰检测模块的输出端连接一信号转换模块；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U6；所述比较器U6一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直流电源与信号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的连接端连接所述模拟信号和所述比较器U6的反相输入端，还包括串接在直流电源与信号地之间的第十六电阻R16和第十七电阻R17，第十六电阻R16和第十七电阻R17的连接端连接所述比较器U6的同相输入端（该连接端的电压为所述基准电压），所述比较器U6输出端输出所述高/低电平信号。在图2示出的较佳实施例中，比较器U6输出端与直流电源之间连接上拉电阻R18。控制器接收火焰信号的端口是MCU_FIRE_CHECK。
参看图2，在无火焰时R13向右输出高电平，比较器U6的反相输入端为一个正向压降，高于同相输入端压降，比较器U6的输出端输出一个低电平。在有火焰时R13向右输出低电平，比较器U6的反相输入端电压降低，低于同相输入端的压降，使得比较器U6的输出端输出一个高电平。采用比较器输出火焰参数信号，火焰检测信号连接的控制器的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，对控制器芯片的要求降低。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。
参看图2示出的较佳实施例，所述高压脉冲模块包括升压单元和脉冲发生单元；所述升压单元，连接外部电源进行升压，形成升压电源；所述脉冲发生单元，连接升压电源并生成所述高压脉冲。所述升压单元包括第一开关管Q1、第二开关管Q2和高频变压器T2，所述第一开关管Q1的输入端连接直流电源，第一开关管Q1的输出端经过高频变压器T2初级绕组后接信号地，第一开关管Q1的控制端通过串联的高频变压器T2第二次级绕组和第二电阻R2连接第二开关管Q2的输入端，第二开关管Q2的输出端接信号地，第二开关管Q2的控制端连接所述控制器，高频变压器T2的第一次级绕组输出所述升压电源。所述脉冲发生单元包括第三二极管D3、触发二极管D4、第四电阻R4、第五电容C5，所述第三二极管D3的阳极连接所述高频变压器T2第一次级绕组的一端，第三二极管D3的阴极连接触发二极管D4、第四电阻R4和第五电容C5的一端，第五电容C5的另一端连接点火模块的一个输入端，点火模块的另一个输入端和第四电阻R4的另一端、以及触发二极管D4的另一端连接所述高频变压器T2第一次级绕组的另一端。所述第一开关管Q1和第二开关管Q2采用三极管或MOS中的一种，图2示出的实施例中，第一开关管Q1和第二开关管Q2采用三极管。
以图2为例阐述点火工作原理：控制器芯片IO口MCU_FIRE_OUT给出高电平，NPN三极管Q2导通，因PNP三极管Q1的PN结正偏，故Q2三极管导通。MCU_FIRE_OUT输出的是PWM信号，受到PWM信号控制，Q1和Q2不断导通截止，经高频升压变压器T2将弱电5V电压升至高压交流信号，经D3整流给C5充电，当满足触发二极管D4的触发电压时，电容C5、D4、高压包瞬间导通放电，高压包次级绕组瞬间高压放电进行点火。
所述放电管RV1采用陶瓷气体放电管、半导体放电管、玻璃放电管、空气放电管中的一种。
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单针点火检火电路。
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 (14)
1.一种单针点火检火电路，包括点火模块和火焰检测模块，其特征在于：所述点火模块和火焰检测模块共用一个放电针，所述点火模块通过所述放电针和安全地PE形成点火回路，所述火焰检测模块通过所述放电针和安全地PE形成火焰检测回路。
2.如权利要求1所述的单针点火检火电路，其特征在于：还包括与外部电源连接的高压脉冲模块，所述高压脉冲模块向所述点火模块提供高压点火脉冲电源。
3.如权利要求2所述的单针点火检火电路，其特征在于：所述点火模块包括高压包T1，所述高压包T1的初级绕组连接所述高压脉冲模块，所述高压包T1的次级绕组的一端连接所述放电针，高压包T1的次级绕组的另一端与安全地PE之间并联所述火焰检测模块和放电管RV1。
4.如权利要求3所述的单针点火检火电路，其特征在于：所述火焰检测模块包括串联的交流第一端口ACL、第五电阻R5、接线点A、第六电阻R6、交流第二端口ACN、所述交流第一端口ACL接第二电容C2的一端，第二电容C2的另一端接第七电阻R7的一端和所述的安全地PE，第七电阻R7的另一端接信号地，所述接线点A接第七电容C7的一端，第七电容C7的另一端接第九电阻R9和第十二电阻R12的一端，第九电阻R9的另一端接所述高压包T1初级绕组的另一端，第十二电阻R12的另一端接第六电容C6和第十三电阻R13的一端，第六电容C6的另一端接信号地，第十三电阻R13的另一端输出火焰检测的模拟信号。
5.如权利要求4所述的单针点火检火电路，其特征在于：所述火焰检测模块的输出端连接一信号转换模块；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。
6.如权利要求5所述的单针点火检火电路，其特征在于：所述信号转换模块包括比较器U6；所述比较器U6一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。
7.如权利要求6所述的单针点火检火电路，其特征在于：所述信号转换模块还包括串接在直流电源与信号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的连接端连接所述模拟信号和所述比较器U6的反相输入端，还包括串接在直流电源与信号地之间的第十六电阻R16和第十七电阻R17，第十六电阻R16和第十七电阻R17的连接端连接所述比较器U6的同相输入端，所述比较器U6输出端输出所述高/低电平信号。
8.如权利要求4所述的单针点火检火电路，其特征在于：所述交流第一端口ACL连接市电的火线，所述交流第二端口ACN连接市电的零线，所述安全地PE连接市电的地线。
9.如权利要求2所述的单针点火检火电路，其特征在于：所述高压脉冲模块包括升压单元和脉冲发生单元；
所述升压单元，连接所述外部电源进行升压，形成升压电源；
所述脉冲发生单元，连接升压电源并生成所述高压脉冲。
10.如权利要求9所述的单针点火检火电路，其特征在于：所述升压单元包括第一开关管Q1、第二开关管Q2和高频变压器T2，所述第一开关管Q1的输入端连接直流电源，第一开关管Q1的输出端经过高频变压器T2初级绕组后接信号地，第一开关管Q1的控制端通过串联的高频变压器T2第二次级绕组和第二电阻R2连接第二开关管Q2的输入端，第二开关管Q2的输出端接信号地，第二开关管Q2的控制端连接所述控制器，高频变压器T2的第一次级绕组输出所述升压电源。
11.如权利要求10所述的单针点火检火电路，其特征在于：所述脉冲发生单元包括第三二极管D3、触发二极管D4、第四电阻R4、第五电容C5，所述第三二极管D3的阳极连接所述高频变压器T2第一次级绕组的一端，第三二极管D3的阴极连接触发二极管D4、第四电阻R4和第五电容C5的一端，第五电容C5的另一端连接点火模块的一个输入端，点火模块的另一个输入端和第四电阻R4的另一端、以及触发二极管D4的另一端连接所述高频变压器T2第一次级绕组的另一端。
12.如权利要求10所述的单针点火检火电路，其特征在于：所述第一开关管Q1和第二开关管Q2采用三极管或MOS中的一种。
13.如权利要求3所述的单针点火检火电路，其特征在于：所述放电管RV1采用陶瓷气体放电管、半导体放电管、玻璃放电管、空气放电管中的一种。
14.一种燃气壁挂炉，其特征在于：所述燃气壁挂炉采用权利要求1至13所述的单针点火检火电路。
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