CN110986087A - 一种电子打火装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种电子打火装置，涉及电子打火技术领域。该电子打火装置包括电池、控制电路、打火电路和充电电路，所述电池用于给所述控制电路和所述打火电路供电；所述控制电路与所述打火电路连接，用于向所述打火电路发送打火信号；所述打火电路用于接收所述打火信号，并根据所述打火信号进行打火；所述充电电路与所述电池连接，用于进行温差发电，并向所述电池充电。该电子打火装置可实现降低使用成本的技术效果。

Description

一种电子打火装置

技术领域

本申请涉及电子打火技术领域，具体而言，涉及一种电子打火装置。

背景技术

目前，燃气灶的点火装置通常采用锂电子电池为电源的电子打火装置；现有技术中，锂电子电池为能源的打火装置的电能损耗大，从而需要频繁更换锂电池，导致使用成本的增加。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种电子打火装置，该电子打火装置可实现降低使用成本的技术效果。

本申请实施例提供了一种电子打火装置，包括电池、控制电路、打火电路和充电电路，所述电池用于给所述控制电路和所述打火电路供电；所述控制电路与所述打火电路连接，用于向所述打火电路发送打火信号；所述打火电路用于接收所述打火信号，并根据所述打火信号进行打火；所述充电电路与所述电池连接，用于进行温差发电，并向所述电池充电。

在上述实现过程中，该电子打火装置可应用于燃气灶，该电子打火装置设置有充电电路，可以在燃气灶运行过程中，使充电电路借助燃烧的热量进行温差发电，从而通过充电电路给电池进行充电，从而解决目前燃气灶需要定期更换电池的问题，实现降低使用成本的技术效果。

进一步地，所述充电电路包括导热机构和热电片，所述导热机构与所述热电片连接，用于向所述热电片传导热量；所述热电片与所述电池连接，用于进行温差发电产生电压，并向电池充电。

在上述实现过程中，充电电路的导热机构可将燃气灶运行过程中产生的热量传导至热电片，并由热电片及逆行温差发电，热电片产生的电能再给电池充电；从而，实现在燃气灶运行过程中给电池充电，避免了燃气灶的点火装置中需要频繁更换电池的弊端，有效降低使用成本。

进一步地，所述充电电路还包括升压电路，所述升压电路分别连接所述热电片和所述电池，用于接收所述热电片产生的电压，将所述热电片产生的电压进行升压操作后给所述电池充电。

在上述实现过程中，充电电路中的升压电路，可对热电片产生的电能进行升压操作，将电压提升至电池的输入范围，从而实现热电片产生电能给电池充电。

进一步地，所述升压电路包括升压芯片和电池管理芯片，所述升压芯片与所述热电片连接，用于将所述热电片产生的电压进行升压；所述电池管理芯片分别与所述升压芯片、所述电池连接，用于从所述升压芯片接收电能，并向所述电池充电。

在上述实现过程中，升压电路包括升压芯片和电池管理芯片，其中升压芯片将热电片产生的电压进行升压，再由电池管理芯片将升压后的电压进行处理后供给至电池，维持电池输入电压的稳定，完成电池的充电过程。

进一步地，所述控制电路包括控制开关和信号发生电路，所述控制开关分别与所述电池、所述信号发生电路连接，用于切断或接通所述电池和所述信号发生电路之间的通路；所述信号发生电路与所述打火电路连接，用于生成所述打火信号，并将所述打火信号传输至所述打火电路。

在上述实现过程中，控制电路包括控制开关和信号发生电路，控制开关接通时，信号发生电路可产生打火信号，并将打火信号传输至打火电路进行打火。

进一步地，所述信号发生电路包括信号发生芯片，所述信号发生芯片用于生成所述打火信号，所述打火信号由第一脉冲信号和第二脉冲信号叠加。

在上述实现过程中，打火信号由第一脉冲信号和第二脉冲信号叠加，该打火信号可再能耗和火花长度之间进行协调，使之处于最优状态，实现节约能耗的技术效果。

进一步地，所述打火电路包括升压器，所述升压器的输入端连接所述信号发生电路，所述升压器的输出端进行打火。

在上述实现过程中，升压器即行输出变压器，可击穿气体，实现燃气灶的点火启动。

进一步地，所述打火电路还包括第一三极管、第二三极管和MOS管，所述第一三极管的基极、所述第二三极管的基极与所述信号发生电路连接，所述第一三极管的发射极、所述第二三极管的发射极与所述MOS管的基极连接，所述第一三极管的集电极连接电源，所述第二三极管的集电极接地，所述MOS管的集电极连接所述升压器的输入端，所述MOS管的发射极接地。

在上述实现过程中，第一三极管和第二三极管形成图腾电路，使MOS管的基极电压和升压器的电压保持一致，从而增强MOS管的驱动能力。

进一步地，所述装置还包括保护电路，所述保护电路分别连接所述电池和所述控制电路，用于防止所述电池过度放电。

在上述实现过程中，保护电路可保护电池，防止电池过度放电而损毁，有效提高该电子打火装置的可靠性和稳定性。

进一步地，所述保护电路包括检测芯片，所述检测芯片分别连接所述电池和所述控制电路，用于检测所述电池的工作电压，当所述电池的工作电压低于预设值时，切断所述电池。

在上述实现过程中，检测芯片通过检测电池的工作电压，当电池的工作电压低于预设值时，切断电池，从而保护电池，避免电池过度放电。

本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种电子打火装置的示意性框图；

图2为本申请实施例提供的一种升压电路的电路图；

图3为本申请实施例提供的一种信号发生电路的电路图；

图4为本申请实施例提供的一种打火信号的波形图；

图5为本申请实施例提供的一种打火电路的电路图；

图6为本申请实施例提供的一种保护电路的电路图；

图7为本申请实施例提供的一种电子打火装置的运行参数图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本申请实施例提供的一种电子打火装置，可以应用于燃气灶的点火装置，实现低功耗运行；该电子打火装置设置有充电电路，可以在燃气灶运行过程中，使充电电路借助燃烧的热量进行温差发电，从而通过充电电路给电池进行充电，从而解决目前燃气灶需要定期更换电池的问题，实现降低使用成本的技术效果。

请参见图1，图1为本申请实施例提供的一种电子打火装置的示意性框图，该电子打火装置包括电池100、控制电路200、打火电路300和充电电路400。

示例性地，电池100用于给控制电路200和打火电路300供电。

在一些实施方式中，电池100采用锂电池。其中，锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。

示例性地，控制电路200与打火电路300连接，用于向打火电路300发送打火信号。

示例性地，打火电路300用于接收打火信号，并根据打火信号进行打火。

示例性地，充电电路400与电池100连接，用于进行温差发电，并向电池100充电。

在一些实施方式中，充电电路400包括导热机构和热电片，导热机构与热电片连接，用于向热电片传导热量；热电片与电池100连接，用于进行温差发电产生电压，并向电池100充电。

示例性地，导热机构具有导热的效果，设置在热源和热电片之间。导热机构中可使用导热片进行导热，其中导热片可使用金属类导热片，如导热性能比较好的金属有金(317w/m-k)、银(429w/m-k)、铜(401w/m-k)、铝(237w/m-k)，一般来说由于金银性价比太低，所以工业上称为金属导热片的一般是铜或者铝；导热片也可以使用非金属类导热片，如导热硅胶片，导热石墨片，导热相变化材料等。

示例性地，热电片是一种温差发电芯片。其中，温差发电芯片根据赛贝克效应(第一热电效应)原理，采用薄膜技术加工制造而成；具体地，温差发电是利用塞贝克效应把热能转化为电能。当一对温差电偶的两结处于不同温度时，热电偶两端的温差电动势就可作为电源。常用的是半导体温差热电偶；这是一个由一组半导体温差电偶经串联和并联制成的直流发电装置。每个热电偶由一N型半导体和一P型半导体串联而成，两者联接着的一端和高温热源接触，而N型和P型半导体的非结端通过导线均与低温热源接触，由于热端与冷端间有温度差存在，使P的冷端有负电荷积累而成为发电器的阴极；N的冷端有正电荷积累而成为阳极。若与外电路相联就有电流流过。温差发电芯片可以把多对温差电偶串、并联成温差电堆，从而提高更大的功率输出。

在一些实施方式中，充电电路400还包括升压电路，升压电路分别连接热电片和电池100，用于接收热电片产生的电压，将热电片产生的电压进行升压操作后给电池100充电。

请参见图2，图2为本申请实施例提供的一种升压电路的电路图。

示例性地，升压电路包括升压芯片IC1和电池管理芯片IC2，其中升压芯片IC1与热电片连接，用于将热电片产生的电压进行升压；电池管理芯片IC2分别与升压芯片IC1、电池100连接，用于从升压芯片IC1接收电能，并向电池100充电。

在一些实施方式中，升压芯片IC1采用TI系列型号，例如，采用型号为TPS61220的升压芯片；型号为TPS61220的升压芯片具有5.5μA静态电流的低输入电压、0.7V升压转换器，非常适合用于热电片的能量获取。根据结构部分的配合，燃气灶点燃后一分钟内，热电片可以输出超过0.7V的电压给升压电路，以使升压电路启动工作。

示例性地，型号为TPS61220的升压芯片的引脚L、引脚VIN和引脚EN连接热电片的输出端TEG+；引脚GND接地；引脚VOUT为输出端，连接电池管理芯片IC2的输入端。

在一些实施方式中，电池管理芯片IC2采用型号为TP4055的电池管理芯片；型号为TP4055的电池管理芯片，具有成本低、功耗低的有点，可以在低成本的前提下确保充电电路400的损耗保持在最低的状态，从而提高电池100的充电效率。

示例性地，在型号为TP4055的电池管理芯片中，引脚CHRG为发射极开路输出的充电状态指示端，当向电池100充电时，引脚CHRG被电池管理芯片IC2的内部开关拉到低电平，表示充电正在进行，否则引脚CHRG处于高阻态；引脚GND接地；引脚BAT为充电电流输出端，可以向电池100提供充电电流并将最终浮充电压调节至4.2V，该引脚的一个精准内部电阻分压器设定浮充电压，在停机模式中，该内部电阻分压器断开；引脚VCC为正输入电源电压端，该引脚连接升压芯片IC1的输出端，其中引脚VCC的变化范围在4V至9V之间，当引脚VCC降至引脚BAT电压的30mV以内，则电池管理芯片IC1进入停机模式；引脚PROG为充电电流设定、充电电流监控和停机端，引脚PROG与地之间连接一个精度为1％的电阻器，可以设定充电电流，当在恒定电流模式下进行充电时，该引脚的电压被维持在1V。

应理解，上述升压芯片IC1和电池管理芯片IC2的型号仅作示例而非限定，升压芯片IC1和电池管理芯片IC2也可以采用其他型号。

在一些实施方式中，控制电路200包括控制开关和信号发生电路，控制开关分别与电池、信号发生电路连接，用于切断或接通电池和信号发生电路之间的通路；信号发生电路与打火电路连接，用于生成打火信号，并将打火信号传输至打火电路。

请参见图3，图3为本申请实施例提供的一种信号发生电路的电路图。

示例性地，信号发生电路包括信号发生芯片，信号发生芯片用于生成打火信号，打火信号由第一脉冲信号和第二脉冲信号叠加。

在一些实施方式中，信号发生电路中的信号发生芯片采用型号为STM8S的MCU(微控制单元，Microcontroller Unit)，该MCU可产生一定规则的波形，即生成打火信号。

示例性地，型号为STM8S的MCU是基于8位框架结构的微控制器，其CPU内核有6个内部寄存器，通过这些寄存器可高效地进行数据处理。STM8S的指令集支持80条基本语句及20种寻址模式，而且CPU的6个内部寄存器都拥有可寻址的地址。

请参见图4，图4为本申请实施例提供的一种打火信号的波形图。

示例性地，该打火信号由两个脉冲信号：第一脉冲信号和第二脉冲信号叠加形成。其中，第一脉冲信号为周期70μs、脉冲宽度为65μs的PWM(Pulse width modulation，脉冲宽度调制)信号；第二脉冲信号为周期50ms、脉冲宽度为10ms的PWM信号。打火信号由第一脉冲信号和第二脉冲信号叠加，其中在第二脉冲信号的高电平持续期间内具有142个周期的第一脉冲信号。

在一些实施方式中，打火信号由信号发生芯片产生，使用该打火信号的波形打火产生的火花在能耗和火花长度之间为优化状态，此波形采用两个脉冲信号叠加而成，其中第一脉冲信号的频率约为14.3KHz，占空比为93％的方波信号，第二个信号为20Hz，占空比为20％的方波信号，整个波形高电平为9.2ms,低电平为40.7ms。与单脉冲的其他打火信号相比，该打火型号可以在产生足量的火花同时，节约大约80％的能耗，有效提高电子打火装置的打火效率。

请参见图5，图5为本申请实施例提供的一种打火电路的电路图。

示例性地，打火电路300包括升压器，升压器的输入端连接信号发生电路，升压器的输出端进行打火。

在一些实施方式中，升压器采用高压包，即行输出变压器，其可以产生阳极高压，另外提供聚焦、加速、基极等各路电压；作为示例，高压包的输出端可输出15KV至20KV之间的电压，从而使高压包击穿气体打火。

在一些实施方式中，打火电路300还包括第一三极管Q1、第二三极管Q2和MOS管Z1，第一三极管Q1的基极、第二三极管Q2的基极与信号发生电路连接，第一三极管Q1的发射极、第二三极管Q2的发射极与MOS管Z1的基极连接，第一三极管Q1的集电极连接电源，第二三极管Q2的集电极接地，MOS管Z1的集电极连接升压器的输入端，MOS管Z1的发射极接地。

在一些实施方式中，第一三极管Q1可采用NPN型三极管，第二三极管Q2可采用PNP型三极管，MOS管Z1可采用NMOS晶体管。其中，NPN型三极管和PNP型三极管形成一个图腾电路，使NMOS管的基极电压和高压包的电压一致，从而增强NMOS管的驱动能力。NMOS管可采用1.7V超低电压导通的器件，例如可采用最高耐压达到100V，导通电流35A的低开启电压低结电容超高性能的MOS管；以锂电池3.6V为例，3.6V的电压足够使该MOS管处于完全导通状态。

在一些实施方式中，该电子打火装置还包括保护电路，保护电路分别连接电池和控制电路，用于防止电池过度放电。

请参见图6，图6为本申请实施例提供的一种保护电路的电路图。

示例性地，保护电路包括检测芯片IC3，检测芯片IC3分别连接电池100和控制电路200，用于检测电池100的工作电压，当电池100的工作电压低于预设值时，切断电池100。

在一些实施方式中，检测芯片IC3采用信号为CN302的检测芯片。其中，CN302检测芯片是一款可调整迟滞的低功耗电池电压检测芯片，特别适合单节或多节锂电池，多节碱性电池，镍镉电池，镍氢电池和多节铅酸电池的电压检测。CN302检测芯片的上行阈值和下行阈值可独立设置，便于设置迟滞。当电池100的电压低于设定的下行阈值时，CN302检测芯片的引脚LBO_L输出低电平，引脚LBO_H管脚输出高电平；当电池100的电压大于设定的上行阈值时，CN302的引脚LBO_H输出低电平，引脚LBO_L输出高电平。

在一些实施方式中，电池100会存在过度放电，从而导致损坏的情况，一般情况下都需要在电池100的输出部分增加保护电路；但是这样做的话会给电池100带来损耗，从而提高能耗，不利于电池100的长期使用；该保护电路哦通过利用低电压切断的方式，而且保护电设放置在控制电路200的控制开关之后，即打开控制开关才会触发保护电路的保护功能，从而使得日常使用时，最大限度地降低电池100地损耗。

请参见图7，图7为本申请实施例提供的一种电子打火装置的运行参数图。

在一些实施场景中，该电子打火装置通过超低功耗的升压电路，把0.7V的低电压升压至5V，再通过低电流的电池管理芯片把电能存储在电池100中；根据测试数据，该电子打火装置再打火后不到一分钟的时间，热电片的空载电压已经超过0.7V的启动电压，升压电路启动后产生负载，把输入电压拉低至0.37V，从而达到器件的最低工作电压的同时，输出最大工作电流，可以充分把热电片输出的电能储存到锂电池当中。

在一些实施场景中，该电子打火装置应用于燃气灶的点火装置中；当启动燃气灶前，电池100、控制电路200和打火电路300完成燃气灶的点火启动；在燃气灶运行时，燃气灶产生的热量经过导热机构传导至热电片，通过热电片进行温差发电，再通过升压电路将热电片产生的电能给电池100充电，从而避免了燃气灶的点火装置中电池100需要定期更换的弊端，实现降低使用成本的技术效果；另外，该电子打火装置通过控制电路200的控制开关控制热电片的通断连接，无需额外的开关控制热电片的通断连接，精简了电子打火装置的电路结构，从而降低该电子打火装置运行时的能耗，有效提高该电子打火装置的稳定性和可靠性。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种电子打火装置，其特征在于，包括电池、控制电路、打火电路和充电电路，

所述电池用于给所述控制电路和所述打火电路供电；

所述控制电路与所述打火电路连接，用于向所述打火电路发送打火信号；

所述打火电路用于接收所述打火信号，并根据所述打火信号进行打火；

所述充电电路与所述电池连接，用于进行温差发电，并向所述电池充电。

2.根据权利要求1所述的电子打火装置，其特征在于，所述充电电路包括导热机构和热电片，

所述导热机构与所述热电片连接，用于向所述热电片传导热量；

所述热电片与所述电池连接，用于进行温差发电产生电压，并向电池充电。

3.根据权利要求2所述的电子打火装置，其特征在于，所述充电电路还包括升压电路，所述升压电路分别连接所述热电片和所述电池，用于接收所述热电片产生的电压，将所述热电片产生的电压进行升压操作后给所述电池充电。

4.根据权利要求3所述的电子打火装置，其特征在于，所述升压电路包括升压芯片和电池管理芯片，

所述升压芯片与所述热电片连接，用于将所述热电片产生的电压进行升压；

所述电池管理芯片分别与所述升压芯片、所述电池连接，用于从所述升压芯片接收电能，并向所述电池充电。

5.根据权利要求1所述的电子打火装置，其特征在于，所述控制电路包括控制开关和信号发生电路，

所述控制开关分别与所述电池、所述信号发生电路连接，用于切断或接通所述电池和所述信号发生电路之间的通路；

所述信号发生电路与所述打火电路连接，用于生成所述打火信号，并将所述打火信号传输至所述打火电路。

6.根据权利要求5所述的电子打火装置，其特征在于，所述信号发生电路包括信号发生芯片，所述信号发生芯片用于生成所述打火信号，所述打火信号由第一脉冲信号和第二脉冲信号叠加。

7.根据权利要求6所述的电子打火装置，其特征在于，所述打火电路包括升压器，所述升压器的输入端连接所述信号发生电路，所述升压器的输出端进行打火。

8.根据权利要求7所述的电子打火装置，其特征在于，所述打火电路还包括第一三极管、第二三极管和MOS管，所述第一三极管的基极、所述第二三极管的基极与所述信号发生电路连接，所述第一三极管的发射极、所述第二三极管的发射极与所述MOS管的基极连接，所述第一三极管的集电极连接电源，所述第二三极管的集电极接地，所述MOS管的集电极连接所述升压器的输入端，所述MOS管的发射极接地。

9.根据权利要求1所述的电子打火装置，其特征在于，所述装置还包括保护电路，所述保护电路分别连接所述电池和所述控制电路，用于防止所述电池过度放电。

10.根据权利要求9所述的电子打火装置，其特征在于，所述保护电路包括检测芯片，所述检测芯片分别连接所述电池和所述控制电路，用于检测所述电池的工作电压，当所述电池的工作电压低于预设值时，切断所述电池。

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