CN113325898A - 一种热敏控温器的启动保护电路 - Google Patents

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CN113325898A CN202110600333.8A CN202110600333A CN113325898A CN 113325898 A CN113325898 A CN 113325898A CN 202110600333 A CN202110600333 A CN 202110600333A CN 113325898 A CN113325898 A CN 113325898A
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    • G05D23/20—Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature
    • G05D23/24—Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature the sensing element having a resistance varying with temperature, e.g. a thermistor

Abstract

本发明实施例提供了一种热敏控温器的启动保护电路，包括预控单元、限温单元和控制单元；发热体分别与外部电源正极和控制单元连接；温度传感器分别与发热体、预控单元和限温单元连接，温度传感器温度信号发送至预控单元和限温单元；预控单元与控制单元连接，预控单元根据温度信号输出第一驱动脉冲信号至控制单元；限温单元与控制单元连接，限温单元根据温度信号输出第二驱动脉冲信号至控制单元；控制单元接收第一驱动脉冲信号或第二驱动脉冲信号。通过预控单元在启动阶段以部分功率对发热体进行预加热，并在发热体加热到预设温度后进行全功率进行加热，避免发热体因启动功率过大而烧坏，从而保护发热体及其电路。

Description

一种热敏控温器的启动保护电路
技术领域
本发明涉及启动保护电路技术领域，特别是涉及一种热敏控温器的启动保护电路。
背景技术
热敏控温器是将电能转化成热能的元器件，其是电热产品的心脏。
目前，市场上的热敏控温器大多设有热敏发热体，而热敏发热体在开机时的瞬态电流很大，开机功率是正常运行功率的2-3倍，很容易烧坏保险管或热敏发热体。
行业应用中，为了达到不烧保险的目的，一般都把保险管的功率放大到正常工作的几倍，但是这样设置的弊端是在异常情况下，电路的异常功率一般小于保险管的功率，保险管无法熔断，从而导致保险管无法起到保护作用，易造成安全事故，或者启动时的瞬态电流干扰电网等问题。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种热敏控温器的启动保护电路。
为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种热敏控温器的启动保护电路，所述电路应用于通过降低开机瞬态功率保护热敏控温器中的发热体，其特征在于，包括：预控单元、限温单元和控制单元；
所述发热体分别与外部电源正极和所述控制单元一端连接；其中，所述控制单元的另一端接地；
所述温度传感器分别与所述发热体、所述预控单元和所述限温单元连接，所述温度传感器根据所述发热体的温度生成温度信号，并将所述温度信号发送至所述预控单元和所述限温单元；
所述预控单元与所述控制单元连接，所述预控单元接收所述温度信号，并根据所述温度信号输出第一驱动脉冲信号至所述控制单元；
所述限温单元与所述控制单元连接，所述限温单元接收所述温度信号，并根据所述温度信号输出第二驱动脉冲信号至所述控制单元；
所述控制单元接收所述第一驱动脉冲信号或所述第二驱动脉冲信号，并根据所述第一驱动脉冲信号或所述第二驱动脉冲信号对所述发热体进行加热；
当接收到所述第一驱动脉冲信号时，所述控制单元控制所述发热体进入第一加热状态，当接收到所述第二驱动脉冲信号时，所述控制单元控制所述发热体进入第二加热状态，当未接收到第一驱动脉冲信号和所述第二驱动脉冲信号时，所述控制单元控制所述发热体停止加热；其中，所述第一加热状态的加热功率小于所述第二加热状态的加热功率。
可选地，还包括信号处理单元，所述温度传感器通过所述信号处理单元与所述预控单元和所述限温单元连接，所述温度传感器将所述温度信号传输至所述信号处理单元；所述信号处理单元将所述温度信号进行滤波和放大，并将滤波和放大后的所述温度信号传输所述预控单元和所述限温单元。
可选地，所述预控单元包括限温模块、调节模块和限时模块；
所述限温模块通过所述调节模块与所述限时模块连接，所述限温模块接收所述温度信号，并根据所述温度信号输出第一脉冲信号至所述调节模块；所述调节模块接收所述第一脉冲信号，并根据所述第一脉冲信号输出第二脉冲信号至所述限时模块；其中，所述第二脉冲信号的占空比小于所述第一脉冲信号的占空比；
所述限时模块与所述控制单元连接，所述限时模块接收所述第二脉冲信号，并根据所述第二脉冲信号输出所述第一驱动脉冲信号至所述控制单元。
可选地，所述预控单元还包括钳位模块，所述限时模块通过所述钳位模块与所述控制单元连接，所述钳位模块接收所述第一驱动脉冲信号，并对所述第一驱动脉冲信号进行放大并输出至所述控制单元。
可选地，所述信号处理单元包括电容C5、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻VR1、运算放大器U2A和第一电源VDD；所述温度传感器的2端分别与所述电容C5的第一端和所述电阻R1的第二端连接，所述电阻R1的第一端与所述电阻VR1的第一端连接，所述电阻VR1的第二端和活动端与所述第一电源VDD连接，所述电阻R2的第一端连接于所述电容C5的第一端和所述电阻R1的第二端之间，所述电阻R2的第二端与所述运算放大器U2A的同相输入端连接，所述运算放大器U2A的反相输入端分别与所述电阻R3的第一端和所述电阻R4的第一端连接，所述运算放大器U2A的输出端分别与所述电阻R5的第一端和所述电阻R4的第二端连接，所述电阻R5的第二端与所述第一比较模块连接，所述电容C5的第二端、所述电阻R3的第二端和所述温度传感器的1端接地。
可选地，所述限温单元包括电阻R6、电阻R7、电阻VR2、电容C6、电阻R9、运算放大器U3A和电阻R8；所述电阻R6的第一端与所述第一电源VDD连接，所述电阻R6的第二端与所述电阻VR2的第一端连接，所述电阻VR2的第二端与所述电阻R7的第一端连接，所述运算放大器U3A的同相输入端分别与所述电阻VR2的活动端、所述电容C6的第二端和所述电阻R8的第一端连接，所述运算放大器U3A的反相输入端与所述电阻R5的第二端连接，所述运算放大器U3A的输出端分别与所述电阻R8的第二端和所述电阻R9的第一端连接，所述电阻R9的第二端与所述控制单元连接，所述电容C6的第一端和所述电阻R7的第二端接地。
可选地，所述限温模块包括电阻R11、电阻R22和三极管Q2；所述电阻R11的第一端与所述电阻R5的第二端连接，所述电阻R11的第二端与所述三极管Q2的基极连接，所述三极管Q2的集电极与所述电阻R22的第二端连接，所述电阻R22的第一端与所述调节模块连接，所述三极管Q2的发射极接地。
可选地，所述调节模块包括电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C8、运算放大器U3B和第二电源VDD；所述电阻R13的第一端与所述第二电源VDD连接，所述电阻R13的第二端分别与所述运算放大器U3B的同相输入端和所述电阻R16的第一端连接，所述电阻R14的第一端连接于所述电阻R13的第二端和所述电阻R16的第一端之间，所述电阻R22的第二端分别与所述运算放大器U3B的反相输入端和所述电容C8的第二端连接，所述运算放大器U3B的输出端分别与所述电阻R15的第一端、所述电阻R16的第二端和所述限时模块连接，所述电阻R15的第二端连接于所述运算放大器U3B的反相输入端和所述电阻R22的第二端之间，所述电容C8的第一端和所述电阻R14的第二端接地。
可选地，所述限时模块包括电阻R19、电容C9、电阻R17、电阻R18和运算放大器U2B；所述电阻R17的第一端与所述运算放大器U3B的输出端连接，所述运算放大器U2B的同相输入端分别与所述电阻R17的第二端和所述电阻R18的第一端连接，所述运算放大器U2B的反相输入端与所述电阻R19的第二端和所述电容C9的第二端连接，所述运算放大器U2B的输出端与所述钳位模块连接，所述电阻R19的第一端与所述第二电源VDD连接，所述电阻R18的第二端和所述电容C9的第一端接地。
可选地，所述钳位模块包括电阻R20、电阻R21、电容CX和三极管Q3；所述电阻R20的第一端与所述运算放大器U2B的输出端连接，所述三极管Q3的基极分别与所述电阻R20的第二端、所述电阻R21的第一端和所述电容CX的第二端连接，所述三极管Q3的集电极连接于所述电阻R9的第二端和所述控制单元之间，所述电阻R21的第二端、所述电容CX的第一端和所述三极管Q3的发射极接地。
可选地，所述控制单元包括电阻R10、电阻R12和场效应管Q1；所述电阻R10的第一端分别与所述电阻R9的第二端和所述三极管Q3的集电极连接，所述场效应管Q1的栅极分别与所述电阻R10的第二端连接，所述电阻R12的第一端连接于所述电阻R10的第二端和所述场效应管Q1的栅极之间，所述场效应管Q1的漏极与所述发热体的2脚连接，所述发热体的1脚与所述外部电源正极连接，所述外部电源包括电容C7，所述电容C7的第一端连接于所述发热体的1脚和所述外部电源正极之间，所述电容C7、所述场效应管Q1的源极和所述电阻R12的第二端接地。
本发明实施例包括以下优点：通过预控单元、限温单元和控制单元；所述发热体分别与外部电源正极和所述控制单元一端连接；其中，所述控制单元的另一端接地；所述温度传感器分别与所述发热体、所述预控单元和所述限温单元连接，所述温度传感器根据所述发热体的温度生成温度信号，并将所述温度信号发送至所述预控单元和所述限温单元；所述预控单元与所述控制单元连接，所述预控单元接收所述温度信号，并根据所述温度信号输出第一驱动脉冲信号至所述控制单元；所述限温单元与所述控制单元连接，所述限温单元接收所述温度传感器发送的温度信号，并根据所述温度信号输出第二驱动脉冲信号至所述控制单元；所述控制单元接收所述第一驱动脉冲信号或所述第二驱动脉冲信号，并根据所述第一驱动脉冲信号或所述第二驱动脉冲信号对所述发热体进行加热；当接收到所述第一驱动脉冲信号时，所述控制单元控制所述发热体进入第一加热状态，当接收到所述第二驱动脉冲信号时，所述控制单元控制所述发热体进入第二加热状态，当未接收到第一驱动脉冲信号和所述第二驱动脉冲信号时，所述控制单元控制所述发热体停止加热；其中，所述第一加热状态的加热功率小于所述第二加热状态的加热功率。通过所述预控单元在启动阶段以部分功率对所述发热体进行预加热，并在所述发热体加热到预设温度后进行全功率进行加热，避免所述发热体因启动功率过大而烧坏，从而保护所述发热体及其电路。
附图说明
图1是本发明的一种热敏控温器的启动保护电路实施例的一结构示意图；
图2是本发明的一种热敏控温器的启动保护电路实施例的另一结构示意图。
附图标记：1、信号处理单元，2、限温单元，3、控制单元，4、限温模块，5、调节模块，6、限时模块，7、钳位模块，J2、温度传感器，J3、发热体。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明实施例的核心构思之一在于，通过预控单元、限温单元2和控制单元3；所述发热体8分别与外部电源正极和所述控制单元3一端连接；其中，所述控制单元3的另一端接地；所述温度传感器9分别与所述发热体8、所述预控单元和所述限温单元2连接，所述温度传感器9根据所述发热体8的温度生成温度信号，并将所述温度信号发送至所述预控单元和所述限温单元2；所述预控单元与所述控制单元3连接，所述预控单元接收所述温度信号，并根据所述温度信号输出第一驱动脉冲信号至所述控制单元3；所述限温单元2与所述控制单元3连接，所述限温单元2接收所述温度传感器9发送的温度信号，并根据所述温度信号输出第二驱动脉冲信号至所述控制单元3；所述控制单元3接收所述第一驱动脉冲信号或所述第二驱动脉冲信号，并根据所述第一驱动脉冲信号或所述第二驱动脉冲信号对所述发热体8进行加热；当接收到所述第一驱动脉冲信号时，所述控制单元3控制所述发热体8进入第一加热状态，当接收到所述第二驱动脉冲信号时，所述控制单元3控制所述发热体8进入第二加热状态，当未接收到第一驱动脉冲信号和所述第二驱动脉冲信号时，所述控制单元3控制所述发热体8停止加热；其中，所述第一加热状态的加热功率小于所述第二加热状态的加热功率。通过所述预控单元在启动阶段以部分功率对所述发热体8进行预加热，并在所述发热体8加热到预设温度后进行全功率进行加热，避免所述发热体8因启动功率过大而烧坏，从而保护所述发热体8及其电路。
需要说明的是，本发明中的第一端是指元器件的左端或上端，第二端是指元器件的右端或下端。
参照图1-图2，示出了本发明的一种热敏控温器的启动保护电路的实施例，具体可以包括如下：
预控单元、限温单元2和控制单元3；
所述发热体8分别与外部电源正极和所述控制单元3一端连接；其中，所述控制单元3的另一端接地；
所述温度传感器9分别与所述发热体8、所述预控单元和所述限温单元2连接，所述温度传感器9根据所述发热体8的温度生成温度信号，并将所述温度信号发送至所述预控单元和所述限温单元2；
所述预控单元与所述控制单元3连接，所述预控单元接收所述温度信号，并根据所述温度信号输出第一驱动脉冲信号至所述控制单元3；
所述限温单元2与所述控制单元3连接，所述限温单元2接收所述温度传感器9发送的温度信号，并根据所述温度信号输出第二驱动脉冲信号至所述控制单元3；
所述控制单元3接收所述第一驱动脉冲信号或所述第二驱动脉冲信号，并根据所述第一驱动脉冲信号或所述第二驱动脉冲信号对所述发热体8进行加热；
当接收到所述第一驱动脉冲信号时，所述控制单元3控制所述发热体8进入第一加热状态，当接收到所述第二驱动脉冲信号时，所述控制单元3控制所述发热体8进入第二加热状态，当未接收到第一驱动脉冲信号和所述第二驱动脉冲信号时，所述控制单元3控制所述发热体8停止加热；其中，所述第一加热状态的加热功率小于所述第二加热状态的加热功率。
在本申请的实施例中，通过预控单元、限温单元2和控制单元3；所述发热体8分别与外部电源正极和所述控制单元3一端连接；其中，所述控制单元3的另一端接地；所述温度传感器9分别与所述发热体8、所述预控单元和所述限温单元2连接，所述温度传感器9根据所述发热体8的温度生成温度信号，并将所述温度信号发送至所述预控单元和所述限温单元2；所述预控单元与所述控制单元3连接，所述预控单元接收所述温度信号，并根据所述温度信号输出第一驱动脉冲信号至所述控制单元3；所述限温单元2与所述控制单元3连接，所述限温单元2接收所述温度传感器9发送的温度信号，并根据所述温度信号输出第二驱动脉冲信号至所述控制单元3；所述控制单元3接收所述第一驱动脉冲信号或所述第二驱动脉冲信号，并根据所述第一驱动脉冲信号或所述第二驱动脉冲信号对所述发热体8进行加热；当接收到所述第一驱动脉冲信号时，所述控制单元3控制所述发热体8进入第一加热状态，当接收到所述第二驱动脉冲信号时，所述控制单元3控制所述发热体8进入第二加热状态，当未接收到第一驱动脉冲信号和所述第二驱动脉冲信号时，所述控制单元3控制所述发热体8停止加热；其中，所述第一加热状态的加热功率小于所述第二加热状态的加热功率。通过所述预控单元在启动阶段以部分功率对所述发热体8进行预加热，并在所述发热体8加热到预设温度后进行全功率进行加热，避免所述发热体8因启动功率过大而烧坏，从而保护所述发热体8及其电路。
下面，将对本示例性实施例中一种热敏控温器的启动保护电路作进一步地说明。
在本发明一实施例中，通过所述预控单元发送的第一驱动脉冲信号至所述控制单元3，以使所述控制单元3控制所述发热体8进入第一加热状态，即所述发热体8以小于正常加热功率的功率进行加热，以对所述加热体以较小的功率进行预热；通过所述限温单元2限制所述发热体8所能加热的最大温度，通过停止发送至所述控制单元3，以使得所述控制单元3停止输出加热信号至所述发热体8，从而使所述发热体8停止加热。
在本发明一实施例中，还包括信号处理单元1，所述温度传感器9通过所述信号处理单元1与所述预控单元和所述限温单元2连接，所述温度传感器9将所述温度信号传输至所述信号处理单元1；所述信号处理单元1将所述温度信号进行滤波和放大，并将滤波和放大后的所述温度信号传输所述预控单元和所述限温单元2。
所述信号处理单元1包括电容C5、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻VR1、运算放大器U2A和第一电源VDD；所述温度传感器9的2端分别与所述电容C5的第一端和所述电阻R1的第二端连接，所述电阻R1的第一端与所述电阻VR1的第一端连接，所述电阻VR1的第二端和活动端与所述第一电源VDD连接，所述电阻R2的第一端连接于所述电容C5的第一端和所述电阻R1的第二端之间，所述电阻R2的第二端与所述运算放大器U2A的同相输入端连接，所述运算放大器U2A的反相输入端分别与所述电阻R3的第一端和所述电阻R4的第一端连接，所述运算放大器U2A的输出端分别与所述电阻R5的第一端和所述电阻R4的第二端连接，所述电阻R5的第二端与所述第一比较模块连接，所述电容C5的第二端、所述电阻R3的第二端和所述温度传感器9的1端接地。
需要说明的是，在所述发热体J3上设置有所述温度传感器J2，所述温度传感器J2用于检测所述发热体J3的温度，并且将所述发热体J3的温度转化为温度信号，也就是转化为电流信号。
作为一种示例，所述电容C5和所述电阻R2由所述温度传感器J2输入的所述发热体J3的温度信号进行滤波除杂，以提取出高精度的温度信号。
在一具体实现中，所述电容C5可以为铝电解电容器、纸介电容器、复合纸介电容器、液体钽电容器等滤波电容。
作为一种示例，通过所述电阻R1、所述电阻R3、所述电阻R4、所述电阻R5、所述电阻VR1、所述运算放大器U2A和所述第一电源VDD将滤波除杂后的所述发热体J3的温度信号进行放大，以避免在传递的过程中部分温度信号丢失，从而提高温度信号的准确性。
在一具体实现中，通过所述第一电源VDD提高所述电阻R1、所述电阻R3、所述电阻R4、所述电阻R5、所述电阻VR1和所述运算放大器U2A的电压，实现对所述发热体J3的温度信号进行放大；同时，可以通过预先调节所述电阻VR1的阻值对所述发热体J3的温度信号的放大比例进行调节。
在一具体实现中，所述电阻R1、所述电阻R2、所述电阻R3、所述电阻R4、所述电阻R5均为定值电阻，所述电阻VR1为滑动电阻。
在本发明一实施例中，所述限温单元2包括电阻R6、电阻R7、电阻VR2、电容C6、电阻R9、运算放大器U3A和电阻R8；所述电阻R6的第一端与所述第一电源VDD连接，所述电阻R6的第二端与所述电阻VR2的第一端连接，所述电阻VR2的第二端与所述电阻R7的第一端连接，所述运算放大器U3A的同相输入端分别与所述电阻VR2的活动端、所述电容C6的第二端和所述电阻R8的第一端连接，所述运算放大器U3A的反相输入端与所述电阻R5的第二端连接，所述运算放大器U3A的输出端分别与所述电阻R8的第二端和所述电阻R9的第一端连接，所述电阻R9的第二端与所述控制单元3连接，所述电容C6的第一端和所述电阻R7的第二端接地。
作为一种示例，所述运算放大器U3A和所述电阻R8构成正反馈比较器，当所述运算放大器U3A输出低电平时，所述电阻R8将拉低所述运算放大器U3A输出的电平，当所述运算放大器U3A输出高电平时，所述电阻R8将拉高所述运算放大器U3A输出的电平；从而通过比较器的滞回实增加信号的稳定性。
在一具体实现中，由于所述温度传感器9采集的温度信号具有一定的电压，而进入所述运算放大器U3A的同向输入端的电压缓慢增加，也就是说，在初始阶段，所述运算放大器U3A的同向输入端的电压小于所述运算放大器U3A的反向输入端的电压，所述运算放大器U3A的输出端输出低电平，因此，可以将所述运算放大器U3A的同向输入端的电压的增加速率小于所述运算放大器U3A的反向输入端的电压的增加速率，即所述运算放大器U3A的同向输入端的电压的增加速率小于所述温度信号的电压的增加速率，以使所述运算放大器U3A持续输出低电平信号；并且，在所述温度信号的电压达到一定值时(也就是说，此时所述温度信号对应发热体8的温度大于所述限温模块4所限制的温度，小于所述限温单元2所限制的温度)，即所述温度信号的电压大于所述限温模块4中的基准电压，设置所述运算放大器U3A的同向输入端的电压的增加速率大于所述温度信号的电压的增加速率，以使所述运算放大器U3A持续输出高电平信号；上述设置可以使得所述预控单元工作时，所述限温单元2不工作，以便于对所述发热体8进行预热，且所述预控单元停止工作后，所述限温单元2开始对所述发热体8的最大温度进行监控。
作为一种示例，通过预先调节所述电阻VR2的电阻值改变进入所述运算放大器U3A的同相输入端电流的电压，所述运算放大器U3A的反相输入端接收来自所述信号处理单元1的温度信号，所述运算放大器U3A将所述温度信号的电压和进入所述运算放大器U3A的同相输入端电流的电压进行比较，并根据比较结果输出所述第二驱动脉冲信号至所述控制单元3。
在一具体实现中，所述运算放大器U3A对比所述温度信号的电压和进入所述运算放大器U3A的同相输入端电流的电压，当所述温度信号的电压小于进入所述运算放大器U3A的同相输入端电流的电压，所述运算放大器U3A输出所述第二驱动脉冲信号，即输出高电平信号；当所述温度信号的电压大于进入所述运算放大器U3A的同相输入端电流的电压，所述运算放大器U3A停止输出所述第二驱动脉冲信号，即输出低电平信号，当接收到所述运算放大器U3A输出的第二驱动脉冲信号时，所述控制单元3控制所述发热体J3进行全功率加热，从而可以使所述发热体J3持续加热。
在一具体实现中，将所述限温单元2所限制的最大温度设置成大于所述限温模块4所限制的最大温度，可以通过所述限温单元2限制所述加热体所能加热的最大温度，即当所述发热体8的温度大于所述限温单元2所限制的最大温度时，所述发热体8的温度必然也大于所述限温模块4所限制的最大温度，从而由所述限温单元2限制所述发热体8的最大温度；其中，可以通过调节所述电阻VR2的电阻值改变进入所述运算放大器U3A的同相输入端电流的电压，以调节所述加热体所能加热的最大温度。
在一具体实现中，所述电阻VR2为滑动电阻；所述电阻R6和所述电阻R7为定值电阻。
在一具体实现中，所述电容C6可以为陶瓷电容器、云母电容器、玻璃膜电容器、聚苯乙烯电容器。
在一具体实现中，所述电阻R8和所述电阻R9为定值电阻。
在本发明一实施例中，所述预控单元包括限温模块4、调节模块5和限时模块6；
所述信号处理单元1通过所述限温模块4与所述调节模块5连接，所述信号处理单元1将所述温度信号传输至所述限温模块4；所述限温模块4根据所述温度信号输出第一脉冲信号至所述调节模块5；所述调节模块5根据所述第一脉冲信号输出第二脉冲信号至所述限时模块6；其中，所述第二脉冲信号的占空比小于所述第一脉冲信号的占空比；
所述调节模块5通过所述限时模块6与所述控制单元3连接，所述限时模块6根据所述第二脉冲信号输出所述第一驱动脉冲信号至所述控制单元3。
作为一种示例，通过所述限温模块4对所述发热体8的温度进行监控，当所述发热体8的温度超过一定值时，所述限温模块4停止输出第一脉冲信号至所述调节模块5，所述预控单元停止工作；当所述限温模块4输出所述第一脉冲信号至所述调节模块5后，所述调节模块5降低所述第一脉冲信号的占空比，并输出至所述限时模块6，即将所述第二脉冲信号输送至所述限时模块6；在所述限时模块6接收到所述第二脉冲信号时，所述限时模块6将内部产生的第三脉冲信号与所述第二脉冲信号进行对比，并根据对比结果决定是否输出与所述第二脉冲信号占空比相同的第二驱动脉冲信号至所述控制单元3，所述控制单元3输出所述第二脉冲信号控制所述发热体8以较正常功率小的功率进行加热，即通过降低所述第二脉冲信号的占空比来降低所述发热体8是加热功率；可见，通过所述预控单元可以对所述发热体8以部分功率进行加热。
在本发明一实施例中，所述限温模块4包括电阻R11、电阻R22和三极管Q2；所述电阻R11的第一端与所述电阻R5的第二端连接，所述电阻R11的第二端与所述三极管Q2的基极连接，所述三极管Q2的集电极与所述电阻R22的第二端连接，所述电阻R22的第一端与所述调节模块5连接，所述三极管Q2的发射极接地。
作为一种示例，所述三极管Q2根据由所述信号处理单元1输入的温度信号的电压值决定是否导通与所述调整模块的连接，从而决定是否输出所述第一脉冲信号；其中，所述信号处理单元1输入的温度信号对应所述发热体J3的当前温度。
在一具体实现中，当采集所述发热体J3的温度值小于一定值时，所述三极管Q2处于截至状态，所述三极管Q2的集电极会根据采集的温度值变化而变化；根据晶体管导通特性，当采集的温度值低于0.7V时，所述三极管Q2的基极低于0.7V，所述三极管Q2的集电极输出高电平信号，即所述第一脉冲信号，当采集的温度值高于0.7V时，所述三极管Q2的基极高于0.7V，所述三极管Q2的集电极输出低电平信号；可见，当采集所述发热体J3的温度值小于一定值时，所述限温模块4将所述第一脉冲信号输出至所述调整模块。
在一具体实现中，所述电阻R11和所述电阻R22为定值电阻；所述三极管Q2为NPN三极管。
在本发明一实施例中，所述调节模块5包括电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C8、运算放大器U3B和第二电源VDD；所述电阻R13的第一端与所述第二电源VDD连接，所述电阻R13的第二端分别与所述运算放大器U3B的同相输入端和所述电阻R16的第一端连接，所述电阻R14的第一端连接于所述电阻R13的第二端和所述电阻R16的第一端之间，所述电阻R22的第二端分别与所述运算放大器U3B的反相输入端和所述电容C8的第二端连接，所述运算放大器U3B的输出端分别与所述电阻R15的第一端、所述电阻R16的第二端和所述限时模块6连接，所述电阻R15的第二端连接于所述运算放大器U3B的反相输入端和所述电阻R22的第二端之间，所述电容C8的第一端和所述电阻R14的第二端接地。
作为一种示例，在开机上电中电压通过所述电阻R13和所述电阻R14分压，所述电阻R14所分得电压供给所述运算放大器U3B的同相输入端，所述电容C8根据电容充电特性，在起始瞬间电压很低，所述运算放大器U3B的同相输入端电压大于所述运算放大器U3B的反相输入端电压，根据运放比较器特性，所述运算放大器U3B的输出端输出高电平信号，所述运算放大器U3B的输出端电压通过所述电阻R15快速对C8充电，形成第一个半周脉冲，所述运算放大器U3B的反相输入端电荷和所述电容C8电荷逐步升高，直至电压大于所述运算放大器U3B输出端的电压时，根据运放比较器特性，所述运算放大器U3B的输出端输出低电平信号，所述电容C8再通过所述电阻R15对所述运算放大器U3B的输出端放电，完成一个震荡周期，即根据所述第一脉冲信号产生第二脉冲信号；可见，所述电容C8和所述电阻R15可调整所述第一脉冲信号的脉冲占空比和脉冲频率，即F＝1/2πRC，以调整所述发热体J3的发热速率。
在一具体实现中，所述电阻R13、所述电阻R14、所述电阻R15和所述电阻R16为定值电阻。
在本发明一实施例中，所述限时模块6包括电阻R19、电容C9、电阻R17、电阻R18和运算放大器U2B；所述电阻R17的第一端与所述运算放大器U3B的输出端连接，所述运算放大器U2B的同相输入端分别与所述电阻R17的第二端和所述电阻R18的第一端连接，所述运算放大器U2B的反相输入端与所述电阻R19的第二端和所述电容C9的第二端连接，所述运算放大器U2B的输出端与所述钳位模块7连接，所述电阻R19的第一端与所述第二电源VDD连接，所述电阻R18的第二端和所述电容C9的第一端接地。
作为一种示例，所述第二电源VDD对所述电容C9进行充电，随着充电电荷的增加，所述时间信号的电压逐渐增大。
在一具体实现中，所述电阻R19为滑动电阻；通过调节所述电阻R19的阻值可以改变输入所述运算放大器U2B反相输入端的电压的最大值，以改变所述运算放大器U2B输出高低电平的时间，从而调整所述第二驱动脉冲信号输出的最大时间限制。
作为一种示例，在启动瞬间所述电阻R19对所述电容C9充电，所述电容C9产生第三脉冲信号输出至所述运算放大器U2B的反相输入端，当所述第三脉冲信号的电压小于输入所述运算放大器U2B的同相输入端的第二脉冲信号时，所述运算放大器U2B的输出端输出高电平信号，即所述第二驱动脉冲信号，当所述第三脉冲信号的电压小于输入所述运算放大器U2B的同相输入端的第二脉冲信号时，所述运算放大器U2B的输出端输出低电平信号，当接收到所述运算放大器U2B输出的低电平信号，所述限时模块6停止输出所述第二驱动脉冲信号。
在一具体实现中，所述电阻R17和所述电阻R18为定值电阻。
在本发明一实施例中，所述预控单元还包括钳位模块7，所述限时模块6通过所述钳位模块7与所述控制单元3连接，所述钳位模块7接收所述第一驱动脉冲信号，并对所述第一驱动脉冲信号进行放大并输出至所述控制单元3。
在本发明一实施例中，所述钳位模块7包括电阻R20、电阻R21、电容CX和三极管Q3；所述电阻R20的第一端与所述运算放大器U2B的输出端连接，所述三极管Q3的基极分别与所述电阻R20的第二端、所述电阻R21的第一端和所述电容CX的第二端连接，所述三极管Q3的集电极连接于所述电阻R9的第二端和所述控制单元3之间，所述电阻R21的第二端、所述电容CX的第一端和所述三极管Q3的发射极接地。
作为一种示例，当所述运算放大器U2B的输出端输出第一高电平信号时，该第一高电平信号经过所述电阻R20、所述电阻R21、所述电容CX被传输至所述三极管Q3的基极，根据所述三极管Q3晶体管特性，所述三极管Q3的集电极输出高电平信号，即将所述第二驱动脉冲信号的电位进行拉高，以放大所述第二驱动脉冲信号，并将所述第二驱动脉冲信号传输至所述控制单元3，具体工作过程参照所述三极管Q2。
在一具体实现中，所述电阻R20和所述电阻R21为定值电阻；所述三极管Q3为NPN三极管。
在本发明一实施例中，所述控制单元3包括电阻R10、电阻R12和场效应管Q1；所述电阻R10的第一端分别与所述电阻R9的第二端和所述三极管Q3的集电极连接，所述场效应管Q1的栅极分别与所述电阻R10的第二端连接，所述电阻R12的第一端连接于所述电阻R10的第二端和所述场效应管Q1的栅极之间，所述场效应管Q1的漏极与所述发热体8的2脚连接，所述发热体8的1脚与所述外部电源正极连接，所述外部电源包括电容C7，所述电容C7的第一端连接于所述发热体8的1脚和所述外部电源正极之间，所述电容C7、所述场效应管Q1的源极和所述电阻R12的第二端接地。
作为一种示例，当接收到所述第一驱动脉冲信号时，所述控制单元3控制所述发热体8进入第一加热状态，当仅接收到所述第二驱动脉冲信号时，所述控制单元3控制所述发热体8进入第二加热状态，当未接收到所述第二驱动脉冲信号时，所述控制单元3控制所述发热体8停止加热。
在一具体实现中，在启动阶段，当所述发热体8的温度小于所述预控单元所限制的最大温度时，所述控温单元不工作，所述预控单元控制所述发热体8以部分功率进行加热，使得在启动时所述发热体8的瞬间功率能够处于所述发热体8的安全功率范围内，保护所述发热体8及其电路；当所述发热体8的温度大于所述预控单元所限制的最大温度且小于所述限温单元2所限制的最大温度时，所述预控单元停止工作，所述限温单元2开始工作，以在所述发热体8工作时能够持续监控，保护所述发热体8及其电路；当所述发热体8的温度大于所述限温单元2所限制的最大温度时，所述预控单元停止工作，所述限温单元2停止工作，以使得所述发热体8的最大温度处于所述限温单元2的限制范围内，保护所述发热体8及其电路；
当接收到所述预控单元输出的第一驱动脉冲信号或所述限温单元2输出的第二驱动脉冲信号时，所述场效应管Q1的栅极与所述场效应管Q1的漏极导通，所述控制单元3对所述发热体J3进行加热；当未接收到所述预控单元输出的第一驱动脉冲信号或所述限温单元2输出的第二驱动脉冲信号时，所述控制单元3停止对所述发热体J3进行加热。
在一具体实现中，所述电阻R10和所述电阻R12为定值电阻；所述场效应管Q1为P沟道场效应管；所述电源VCC为供电电源，用于向所述发热体J3供电。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，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、物品或者终端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、物品或者终端设备所固有的要素。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、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种热敏控温器的启动保护电路，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (11)

1.一种热敏控温器的启动保护电路，所述电路应用于通过降低开机瞬态功率保护热敏控温器中的发热体，其特征在于，包括：预控单元、限温单元和控制单元；
所述发热体分别与外部电源正极和所述控制单元一端连接；其中，所述控制单元的另一端接地；
所述温度传感器分别与所述发热体、所述预控单元和所述限温单元连接，所述温度传感器根据所述发热体的温度生成温度信号，并将所述温度信号发送至所述预控单元和所述限温单元；
所述预控单元与所述控制单元连接，所述预控单元接收所述温度信号，并根据所述温度信号输出第一驱动脉冲信号至所述控制单元；
所述限温单元与所述控制单元连接，所述限温单元接收所述温度信号，并根据所述温度信号输出第二驱动脉冲信号至所述控制单元；
所述控制单元接收所述第一驱动脉冲信号或所述第二驱动脉冲信号，并根据所述第一驱动脉冲信号或所述第二驱动脉冲信号对所述发热体进行加热；
当接收到所述第一驱动脉冲信号时，所述控制单元控制所述发热体进入第一加热状态，当接收到所述第二驱动脉冲信号时，所述控制单元控制所述发热体进入第二加热状态，当未接收到第一驱动脉冲信号和所述第二驱动脉冲信号时，所述控制单元控制所述发热体停止加热；其中，所述第一加热状态的加热功率小于所述第二加热状态的加热功率。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括信号处理单元，所述温度传感器通过所述信号处理单元与所述预控单元和所述限温单元连接，所述温度传感器将所述温度信号传输至所述信号处理单元；所述信号处理单元将所述温度信号进行滤波和放大，并将滤波和放大后的所述温度信号传输所述预控单元和所述限温单元。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述预控单元包括限温模块、调节模块和限时模块；
所述信号处理单元通过所述限温模块与所述调节模块连接，所述信号处理单元将所述温度信号传输至所述限温模块；所述限温模块根据所述温度信号输出第一脉冲信号至所述调节模块；所述调节模块根据所述第一脉冲信号输出第二脉冲信号至所述限时模块；其中，所述第二脉冲信号的占空比小于所述第一脉冲信号的占空比；
所述调节模块通过所述限时模块与所述控制单元连接，所述限时模块根据所述第二脉冲信号输出所述第一驱动脉冲信号至所述控制单元。
4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述预控单元还包括钳位模块，所述限时模块通过所述钳位模块与所述控制单元连接，所述钳位模块接收所述第一驱动脉冲信号，并对所述第一驱动脉冲信号进行放大并输出至所述控制单元。
5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述信号处理单元包括电容C5、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻VR1、运算放大器U2A和第一电源VDD；所述温度传感器的2端分别与所述电容C5的第一端和所述电阻R1的第二端连接，所述电阻R1的第一端与所述电阻VR1的第一端连接，所述电阻VR1的第二端和活动端与所述第一电源VDD连接，所述电阻R2的第一端连接于所述电容C5的第一端和所述电阻R1的第二端之间，所述电阻R2的第二端与所述运算放大器U2A的同相输入端连接，所述运算放大器U2A的反相输入端分别与所述电阻R3的第一端和所述电阻R4的第一端连接，所述运算放大器U2A的输出端分别与所述电阻R5的第一端和所述电阻R4的第二端连接，所述电阻R5的第二端与所述第一比较模块连接，所述电容C5的第二端、所述电阻R3的第二端和所述温度传感器的1端接地。
6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述限温单元包括电阻R6、电阻R7、电阻VR2、电容C6、电阻R9、运算放大器U3A和电阻R8；所述电阻R6的第一端与所述第一电源VDD连接，所述电阻R6的第二端与所述电阻VR2的第一端连接，所述电阻VR2的第二端与所述电阻R7的第一端连接，所述运算放大器U3A的同相输入端分别与所述电阻VR2的活动端、所述电容C6的第二端和所述电阻R8的第一端连接，所述运算放大器U3A的反相输入端与所述电阻R5的第二端连接，所述运算放大器U3A的输出端分别与所述电阻R8的第二端和所述电阻R9的第一端连接，所述电阻R9的第二端与所述控制单元连接，所述电容C6的第一端和所述电阻R7的第二端接地。
7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述限温模块包括电阻R11、电阻R22和三极管Q2；所述电阻R11的第一端与所述电阻R5的第二端连接，所述电阻R11的第二端与所述三极管Q2的基极连接，所述三极管Q2的集电极与所述电阻R22的第二端连接，所述电阻R22的第一端与所述调节模块连接，所述三极管Q2的发射极接地。
8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述调节模块包括电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C8、运算放大器U3B和第二电源VDD；所述电阻R13的第一端与所述第二电源VDD连接，所述电阻R13的第二端分别与所述运算放大器U3B的同相输入端和所述电阻R16的第一端连接，所述电阻R14的第一端连接于所述电阻R13的第二端和所述电阻R16的第一端之间，所述电阻R22的第二端分别与所述运算放大器U3B的反相输入端和所述电容C8的第二端连接，所述运算放大器U3B的输出端分别与所述电阻R15的第一端、所述电阻R16的第二端和所述限时模块连接，所述电阻R15的第二端连接于所述运算放大器U3B的反相输入端和所述电阻R22的第二端之间，所述电容C8的第一端和所述电阻R14的第二端接地。
9.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，所述限时模块包括电阻R19、电容C9、电阻R17、电阻R18和运算放大器U2B；所述电阻R17的第一端与所述运算放大器U3B的输出端连接，所述运算放大器U2B的同相输入端分别与所述电阻R17的第二端和所述电阻R18的第一端连接，所述运算放大器U2B的反相输入端与所述电阻R19的第二端和所述电容C9的第二端连接，所述运算放大器U2B的输出端与所述钳位模块连接，所述电阻R19的第一端与所述第二电源VDD连接，所述电阻R18的第二端和所述电容C9的第一端接地。
10.根据权利要求9所述的电路，其特征在于，所述钳位模块包括电阻R20、电阻R21、电容CX和三极管Q3；所述电阻R20的第一端与所述运算放大器U2B的输出端连接，所述三极管Q3的基极分别与所述电阻R20的第二端、所述电阻R21的第一端和所述电容CX的第二端连接，所述三极管Q3的集电极连接于所述电阻R9的第二端和所述控制单元之间，所述电阻R21的第二端、所述电容CX的第一端和所述三极管Q3的发射极接地。
11.根据权利要求10所述的电路，其特征在于，所述控制单元包括电阻R10、电阻R12和场效应管Q1；所述电阻R10的第一端分别与所述电阻R9的第二端和所述三极管Q3的集电极连接，所述场效应管Q1的栅极分别与所述电阻R10的第二端连接，所述电阻R12的第一端连接于所述电阻R10的第二端和所述场效应管Q1的栅极之间，所述场效应管Q1的漏极与所述发热体的2脚连接，所述发热体的1脚与所述外部电源正极连接，所述外部电源包括电容C7，所述电容C7的第一端连接于所述发热体的1脚和所述外部电源正极之间，所述电容C7、所述场效应管Q1的源极和所述电阻R12的第二端接地。
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