CN110425568A - 一种点火检火电路以及燃气装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种点火检火电路以及燃气装置，电路包括：点火电路，包括第三电源端以及连接于第三电源端两端的作用于机壳的高压放电针与空气放电管；空气放电管另一端与机壳相连；控制电路包括接收点火信号的点火控制端和在接收点火信号后导通第三电源端的开关电路；检火电路包括第一电源端以及连接于第一电源端两端的检火针与第三电阻；第三电阻的另一端与机壳连接；放大电路包括运算放大器，运算放大器两个输入端与第三电阻两端相连，输出端输出检测信号。如此设计，通过放大电路的输出端输出检测信号即可检测到火焰的有无和大小；而且通过点火控制端实现点火控制；仅需两个芯片IO口既能点火又能检测火焰有无以及大小，节省了芯片资源和成本。
Description
技术领域
本发明涉及家用电器技术领域，具体涉及到一种点火检火电路以及燃气装置。
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，这些产品的电路中通常包含点火检火电路。点火检火电路需兼容点火及火焰检测的双重功能，对于燃气设备至关重要。
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，双针点火检火燃烧器结构相对复杂；控制器需要两个输出口对点火模块和检火模块分别控制，通过一个输入口接收检火模块的检测信号，对控制器芯片资源有一定要求。
而且现有技术中点火检火电路往往只能检测火焰有无，并不能检测火焰大小。检测火焰大小往往能够体现电器内部的燃烧情况，更能够准确的判断电器内部的燃烧状态。另外，考虑到芯片资源和整个控制器的设计成本，点火检火电路设计是往往是考虑更少的芯片资源实现更多的功能。
因此，如何设计一种既能实现点火和检火，又能够检测火焰有无和大小，而且芯片资源要求较低的控制电路，成为业界亟待解决的技术问题。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种既能实现点火和检火，又能检测火焰大小，而且对芯片资源要求较低的点火检火电路以及燃气设备。
为实现上述目的，本发明提供了一种点火检火电路，包括：
点火电路，包括接入点火电压的第三电源端以及连接于所述第三电源端两端的高压放电针与空气放电管RV1；所述空气放电管RV1另一端与机壳PE相连；所述高压放电针RV1作用于所述机壳PE；
控制电路，包括接收点火信号的点火控制端和在接收所述点火信号后导通点火电源与所述第三电源端的开关电路；
检火电路，包括用于接入检火电压的第一电源端以及连接于所述第一电源端两端的检火针与第三电阻R3；所述第三电阻R3的另一端与所述机壳PE连接；
放大电路，包括运算放大器L2-A，所述运算放大器L2-A两个输入端与所述第三电阻R3两端相连，输出端输出检测信号。
可选的，所述检火针与所述高压放电针为同一结构，所述第一电源端对应的端部连接至所述第三电源端与所述空气放电管RV1之间。
可选的，包括：
第二电源电路，包括输出脉冲电压的第二供电端；与所述控制电路连接，所述控制电路接收到所述点火信号时导通所述第二电源电路；
点火升压电路，包括点火变压器T3以及与所述点火变压器T3的输入端连接的第二电源端、整流二极管D3和第五电容C5；所述第二电源端与所述第二供电端配合以接入脉冲电压；还包括并联于所述第二电源端与所述整流二极管D3两端的触发二极管D4和第九电阻R9；所述点火变压器T3的输出端两端与所述第三电源端连接。
可选的，所述第二电源电路包括第二脉冲变压器T2和第二三极管Q1，所述第二脉冲变压器T2包括第二初级绕组与所述第二初级绕组配合的第三次级绕组和第四次级绕组；所述第二三极管Q1为PNP型，其发射极连接输入电压，集电极连接所述第二初级绕组，所述第二初级绕组另一端接地；所述第三次级绕组与所述第二电源端连接，所述第四次级绕组一端与所述控制电路连接，在所述控制电路控制下接地，另一端与所述第二三级管Q1的基极连接形成自激振荡。
可选的，所述控制电路包括第三三极管Q2，所述第三三极管Q2为NPN型，其基极连接于所述点火控制端，集电极连接于所述第二电源电路，发射极接地。
可选的，所述第三三极管Q2的集电极通过第八电阻R8连接于第四次级绕组。
可选的，所述第二电源电路包括MOS开关或高频变压器。
可选的，包括第一电源电路，所述第一电源电路包括向所述第一电源端输出脉冲电压的第一供电端，所述脉冲电压不小于火焰的击穿电压。
可选的，所述第一电源电路包括第一脉冲变压器T1和第一三极管Q11，所述第一脉冲变压器T1包括第一初级绕组与所述第一初级绕组配合的第一次级绕组和第二次级绕组；所述第一三极管Q11为PNP型，其发射极连接所述第一电源电路的输入电压，集电极连接所述第一初级绕组，所述第一初级绕组另一端接地；所述第一次级绕组连接所述第一电源端；所述第二次级绕组一端接地，另一端与基极连接形成自激振荡。
可选的，所述第二次级绕组通过第七电阻R7接地。
可选的，所述第一电源电路包括MOS开关或高频变压器。
可选的，所述放大电路为反相放大电路，所述机壳PE接地，所述运算放大器的正相输入端接地，反相输入端与所述第三电阻R3之间设置有第四电阻R4，所述反相输入端与所述输出端之间设置有第五电阻R5。
可选的，所述机壳PE通过第六电阻R6接地和与所述第三电阻R3连接。
可选的，所述输出端通过第二滤波电容C2接地。
可选的，所述第三电阻R3两端并联有第一滤波电容C1。
可选的，所述放大电路为同相放大电路；其反相输入端和所述机壳PE接地。
可选的，所述放大电路为多个所述运算放大器组成的多级放大电路。
可选的，所述检火电路还串联有至少一个限流电阻。
本发明还提供一种燃气装置，包括上述的火焰检测装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明实施例提供了一种点火检火电路，如此设计，首先，通过放大电路放大检测电路中第三电阻两端的压降，然而通过放大电路的输出端输出检测信号即可检测到火焰的有无和大小，从而实时检测样机的燃烧情况；其次，通过点火控制端控制高压放电针对机壳PE放电，空气放电管会有明显的电火花，从而实现点火控制；由此可以看出，本方案仅需两个芯片IO口既能点火又能检测火焰有无以及大小，节省了芯片资源。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本实施例中点火检火电路原理示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供了一种点火检火电路。该点火检火电路包括点火模块和检火模块。
其中，点火模块包括第二电源电路、点火升压电路、点火电路和控制电路。第二电源电路用于为点火升压电路提供连续的脉冲电压，包括第二脉冲变压器T2和第二三极管Q1。第二脉冲变压器T2包括第二初级绕组与第二初级绕组配合的第三次级绕组和第四次级绕组。第二三极管Q1为PNP型三极管，其发射极连接输入电压，集电极连接第二初级绕组，第二初级绕组另一端接地；第三次级绕组为输出脉冲电压的第二供电端。第四次级绕组一端与控制电路连接，在控制电路控制下接地，另一端与第二三级管Q1的基极连接形成自激振荡。
控制电路包括第三三极管Q2，第三三极管Q2为NPN型三极管，其基极通过第十电阻R10连接于点火控制端，点火控制端连接于控制芯片的IO口MCU_FIRE_OUT。集电极通过第八电阻R8连接于第四次级绕组。发射极接地。
点火升压电路包括点火变压器T3以及与点火变压器T3的输入端连接的第二电源端、整流二极管D3和第五电容C5。第二电源端连接于第三次级绕组两端以接入脉冲电压。点火升压电路还包括并联于第二电源端与整流二极管D3两端的触发二极管D4和第九电阻R9。第五电容C5为储能电容，第九电阻R9为续流电阻。点火变压器T3的输出端两端与第三电源端连接。
点火电路包括接入点火电压的第三电源端以及连接于第三电源端两端的高压放电针与空气放电管RV1。空气放电管RV1另一端与机壳PE相连；高压放电针RV1作用于机壳PE。
如此设计，控制芯片IO口MCU_FIRE_OUT输出高电平时，第三三极管Q2导通，进而导通第二电源电路。
第二电源电路首先起到升压作用，并且利用第二三极管Q1的饱和导通与截止关断的特性，第二脉冲变压器T2在第二三极管Q2的作用下不断产生自激震荡的脉冲电压信号，该脉冲电压信号是交流的电压脉冲信号。本实施例中，输入5V电压，可在第二供电端获得250V左右交流脉冲输出。
点火升压电路接入脉冲电压后，经整流二极管D3整流给第五电容C5充电，当满足触发二极管D4的触发电压时，第五电容C5、触发二极管D4、点火变压器T3瞬间导通放电。点火变压器输出端瞬间高压放电，放电是高压放电针对机壳地PE放电，空气放电管RV1会有明显的电火花，从而实现点火。空气放电管RV1的作用是隔绝PE机壳地又能是点火变压器T3对机壳地单针放电及检火的关键元件。
第二电源电路如此设计，利用第二脉冲变压器T2的自激震荡原理实现弱电升压功能，从而实现使用弱电点火，有效杜绝了因强电自身不稳定因素导致的点火不良现象。
该点火检火电路中的检火模块包括第一电源电路、检测电路和放大电路。
第一电源电路用于为检测电路提供连续的脉冲电压，脉冲电压大小应不小于火焰的击穿电源。具体地，第一电源电路包括第一脉冲变压器T1和第一三极管Q11，第一脉冲变压器T1包括第一初级绕组与第一初级绕组配合的第一次级绕组和第二次级绕组；第一三极管Q11为PNP型三极管，其发射极连接输入电压，集电极连接第一初级绕组，第一初级绕组另一端接地。第一次级绕组为对外供电的第一供电端。第二次级绕组一端与基极连接，另一端通过第七电阻R7接地。
第一电源电路首先起到升压作用，并且利用第一三极管Q11的饱和导通与截止关断的特性，第一脉冲变压器T1在第一三极管Q11的作用下不断产生自激震荡的脉冲电压信号，该脉冲电压信号是交流的电压脉冲信号。本实施例中，输入5V电压，可在供电端获得250V左右交流脉冲输出。电源电路如此设计，利用第一脉冲变压器T1的自激震荡原理实现弱电升压功能，从而实现使用弱电检测火焰，有效杜绝了因强电自身不稳定因素导致的检火不良现象。
在检测电路中，第一电阻R1、第一次级绕组、第二电阻R2、第三电阻R3、第六电阻R6和机壳PE串联。第一电阻R1另一端连接至第三电源端与空气放电管RV1之间。本实施例中，高压放电针与检火针为同一结构，如此设计，单针点火及点火合二为一，简化结构，降低控制器及整机成本，并且提高了可靠性。
第三电阻R3和第六电阻R6之间通过导线接地。第一电阻R1和第二电阻R2为起限流作用的限流作用，可根据实际电路参数设置大小，可设置一个，也可设置多个，也可不设置。第一次级绕组为将第一电源电路产生的高压脉冲电压接入检测电路的第一供电端。第一电阻R1和第二电阻R2之间为用于接入电源的第一电源端。
本实施例中，放大电路为反相放大电路。具体地，运算放大器L2-A的正相输入端接地，反相输入端与第三电阻R3相连，反相输入端与第三电阻R3之间设置有第四电阻R4，反相输入端与输出端之间设置有第五电阻R5，输出端接输出接口FIRE-AD，输出端与输出接口之间通过第二滤波电容C2接地。第三电阻R3两端并联有用于滤波的第一滤波电容C1。
该检火模块的工作原理为：
第一电源电路输出连续的高压脉冲电压。
无火焰时，高压放电针不会与机壳PE形成回路，检测电路未形成闭合回路，第三电阻R3两端无压降。放大电路计算输出电压为0V，代表未检测到火焰。
有火焰时，火焰会等效成一个限流电阻与一个单向导通的二极管，高压放电针通过火焰与机壳PE连接，检测电路处于通路状态，第三电阻R3两端存在压降。
通过检测第三电阻R3两端的电压变化，可以了解火焰的状态变化。具体地，由于不同火焰大小的火焰离子浓度及火焰阻抗是不一样的：火焰越小，火焰的阻抗越大，检测电路中的电流小，则第三电阻R3两端的压降就越小；火焰越大，火焰的阻抗越小，检测电路中的电流就越大，则第三电阻R3两端的压降就越大。从而检测电路通过第三电阻R3两端压降的变化能实时检测到火焰的大小。
由于运算放大器L2-A的反相输入端与第三电阻R3之间设置有第四电阻R4，反相输入端与输出端之间设置有第五电阻R5，再根据运算放大电路中虚短原理，第四电阻R4的引脚1的电压与第三电阻R3的引脚1的电压相同，均等于接地端电压为0。所以，第三电阻R3两端的电压U3与第四电阻R4两端的电压U4相同。由于第五电阻R5的引脚2与第四电阻R4的引脚1连接，所以第五电阻R5两端的电压等于输出电压U0。由于第三电阻R3接地，所以第三电阻R3是负电压，第四电阻R4也是负电压。
综上，根据运算放大电路中虚断原理，可得：
|U3|＝|U4|，所以输出电压U0和第三电阻R3的电压|U3|成正比。
所以，可以通过输出电压U0的变化，判断火焰的状态变化。当无火焰时，根据上述检测电路中第三电阻R3两端无压降，即U3为0，所以输出电压U0为0；当有火焰时，火焰越大，第三电阻R3两端的压降就越大，所以输出电压U0越大；火焰越小，第三电阻R3两端的压降就越小，所以输出电压U0越小。
如此设置，可以解决现有技术中只能检测火焰有无，并不能检测火焰大小的问题，通过检测火焰的大小能够更好地反应火焰的燃烧情况。并且，通过上述分析可知，仅仅可以通过一个点火控制端即可控制点火，通过一个输出端即输出电压U0判断火焰有无和火焰大小，节约芯片资源。
作为一种可替换的实施方式，第一电源电路和/或第二电源电路可采用MOS开关或高频变压器，或者其它可以将低压输入转换成高压脉冲输出的元器件或电路。
作为一种可替换的实施方式，检火针和高压放电针可设计成单独设置的两个结构。
作为一种可替换的实施方式，在第一电源电路和/或第二电源电路中可以使用强电作为输入电压，并通过添加一种稳压装置，用来稳定市电波动，以解决市电波动影响检火稳定性的问题。
作为一种可替换的实施方式，放大电路可选用同相放大电路，或者差分放大电路。或其他可对输入压差线性放大的电路。本领域技术人员可结合实际情况对放大电路进行适应性改进，例如，第三电阻R3是否接地。
本发明实施例同时提供了一种燃气装置，其包括上述实施例中的检验火焰的装置。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (19)
1.一种点火检火电路，其特征在于，包括：
点火电路，包括接入点火电压的第三电源端以及连接于所述第三电源端两端的高压放电针与空气放电管(RV1)；所述空气放电管(RV1)另一端与机壳(PE)相连；所述高压放电针(RV1)作用于所述机壳(PE)；
控制电路，包括接收点火信号的点火控制端和在接收所述点火信号后导通点火电源与所述第三电源端的开关电路；
检火电路，包括用于接入检火电压的第一电源端以及连接于所述第一电源端两端的检火针与第三电阻(R3)；所述第三电阻(R3)的另一端与所述机壳(PE)连接；
放大电路，包括运算放大器(L2-A)，所述运算放大器(L2-A)两个输入端与所述第三电阻(R3)两端相连，输出端输出检测信号。
2.根据权利要求1所述的点火检火电路，其特征在于：所述检火针与所述高压放电针为同一结构，所述第一电源端对应的端部连接至所述第三电源端与所述空气放电管(RV1)之间。
3.根据权利要求1或2所述的点火检火电路，其特征在于，包括：
第二电源电路，包括输出脉冲电压的第二供电端；与所述控制电路连接，所述控制电路接收到所述点火信号时导通所述第二电源电路；
点火升压电路，包括点火变压器(T3)以及与所述点火变压器(T3) 的输入端连接的第二电源端、整流二极管(D3)和第五电容(C5)；所述第二电源端与所述第二供电端配合以接入脉冲电压；还包括并联于所述第二电源端与所述整流二极管(D3)两端的触发二极管(D4)和第九电阻(R9)；所述点火变压器(T3)的输出端两端与所述第三电源端连接。
4.根据权利要求3所述的点火检火电路，其特征在于：所述第二电源电路包括第二脉冲变压器(T2)和第二三极管(Q1)，所述第二脉冲变压器(T2)包括第二初级绕组与所述第二初级绕组配合的第三次级绕组和第四次级绕组；所述第二三极管(Q1)为PNP型，其发射极连接输入电压，集电极连接所述第二初级绕组，所述第二初级绕组另一端接地；所述第三次级绕组与所述第二电源端连接，所述第四次级绕组一端与所述控制电路连接，在所述控制电路控制下接地，另一端与所述第二三级管(Q1)的基极连接形成自激振荡。
5.根据权利要求4所述的点火检火电路，其特征在于：所述控制电路包括第三三极管(Q2)，所述第三三极管(Q2)为NPN型，其基极连接于所述点火控制端，集电极连接于所述第二电源电路，发射极接地。
6.根据权利要求5所述的点火检火电路，其特征在于：所述第三三极管(Q2)的集电极通过第八电阻(R8)连接于第四次级绕组。
7.根据权利要求3所述的点火检火电路，其特征在于：所述第二电源电路包括MOS开关或高频变压器。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的点火检火电路，其特征在于：包括第一电源电路，所述第一电源电路包括向所述第一电源端输出脉冲电压的第一供电端，所述脉冲电压不小于火焰的击穿电压。
9.根据权利要求8所述的点火检火电路，其特征在于：所述第一电源电路包括第一脉冲变压器(T1)和第一三极管(Q11)，所述第一脉冲变压器(T1)包括第一初级绕组与所述第一初级绕组配合的第一次级绕组和第二次级绕组；所述第一三极管(Q11)为PNP型，其发射极连接所述第一电源电路的输入电压，集电极连接所述第一初级绕组，所述第一初级绕组另一端接地；所述第一次级绕组连接所述第一电源端；所述第二次级绕组一端接地，另一端与基极连接形成自激振荡。
10.根据权利要求9所述的点火检火电路，其特征在于：所述第二次级绕组通过第七电阻(R7)接地。
11.根据权利要求8所述的点火检火电路，其特征在于：所述第一电源电路包括MOS开关或高频变压器。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的点火检火电路，其特征在于：所述放大电路为反相放大电路，所述机壳(PE)接地，所述运算放大器的正相输入端接地，反相输入端与所述第三电阻(R3)之间设置有第四电阻(R4)，所述反相输入端与所述输出端之间设置有第五电阻(R5)。
13.根据权利要求12所述的点火检火电路，其特征在于：所述机壳(PE)通过第六电阻(R6)接地和与所述第三电阻(R3)连接。
14.根据权利要求13所述的点火检火电路，其特征在于：所述输出端通过第二滤波电容(C2)接地。
15.根据权利要求12所述的点火检火电路，其特征在于：所述第三电阻(R3)两端并联有第一滤波电容(C1)。
16.根据权利要求1-11中任一项所述的点火检火电路，其特征在于：所述放大电路为同相放大电路；其反相输入端和所述机壳(PE)接地。
17.根据权利要求1-11中任一项所述的点火检火电路，其特征在于：所述放大电路为多个所述运算放大器组成的多级放大电路。
18.根据权利要求1所述的点火检火电路，其特征在于：所述检火电路还串联有至少一个限流电阻。
19.一种燃气装置，其特征在于，包括权利要求1-18任一项所述的点火检火电路。
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