CN113556832A - 安全供热电路及配置该电路的电热毯 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种安全供热电路，包括：PTC电热元件，其在通电时产生热量；第一开关元件，其耦接于所述PTC电热元件的接地回路中，被配置为基于开关控制信号接通或断开所述PTC电热元件的电源回路；第一电压采集电路，用于基于PTC电热元件的接地电流采样第一温度电压；NTC元件，其设于所述PTC电热元件和感应元件之间；感应元件，用于接收所述NTC元件传导的来自PTC电热元件的漏电流；第二电压采集电路，用于基于所述漏电流采样第二温度电压；以及控制器，被配置为将所述第一温度电压或第二温度电压与设定温度电压进行比较，并基于比较结果输出所述开关控制信号。本发明的安全供热电路能够精准控制加热温度并及时检测故障并切断电源，以确保使用者的安全。

Description

安全供热电路及配置该电路的电热毯

技术领域

本发明涉及电热保温设备，尤其是涉及一种安全供热电路及配置该电路的电热毯。

背景技术

电热毯是常见的家用电器，主要用于人们睡眠时提高被窝里的温度来达到取暖目的。它耗电量少、温度可调节、使用方便、使用广泛，已有100多年的历史。

但电热毯使用过程中如果维护不好有可能会发生漏电或起火现象，对使用者造成生命威胁。发生类似情况通常是由于电热丝温度控制不精准，或者关键元件如电热丝、开关元件或温度感应元件老化导致短路或断路，使电热毯局部温度过高，此时若不能及时检测故障并切断电源，极易引起火灾。

因此，本发明的发明人基于其多年的实践经验来努力解决这些问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种PTC+NTC控温模式的安全供热电路，并配置了关键元器件短路或断路侦测保护电路，能够精准控制加热温度并及时检测故障并切断电源，以确保使用者的生命、财产安全。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一个方面公开一种安全供热电路，包括：

PTC电热元件，其在通电时产生热量；

第一开关元件，其耦接于所述PTC电热元件的接地回路中，被配置为基于开关控制信号接通或断开所述PTC电热元件的电源回路；

第一电压采集电路，用于基于PTC电热元件的接地电流采样第一温度电压；

NTC元件，其设于所述PTC电热元件和感应元件之间；

感应元件，用于接收所述NTC元件传导的来自PTC电热元件的漏电流；

第二电压采集电路，用于基于所述漏电流采样第二温度电压；

以及控制器，被配置为将所述第一温度电压或第二温度电压与设定温度电压进行比较，并基于比较结果输出所述开关控制信号。

在一些实施例中，所述第一开关元件为可控硅元件，所述控制器输出持续的触发脉冲作为开关控制信号控制该可控硅元件接通。

在一些实施例中，所述第一电压采集电路包括耦接于第一开关元件和电源地之间的第一取样电阻，以及耦接该第一取样电阻的第一滤波电路，所述控制器的一个信号输入端耦接所述第一滤波电路接收采样信号。

在一些实施例中，所述第二电压采集电路包括耦接所述感应元件电流流出端的分压电路，以及耦接所述分压电路的第二滤波电路，所述控制器的一个信号输入端耦接所述第二滤波电路接收采样信号。

在一些实施例中，本发明的安全供热电路还包括档位调节电路，所述档位调节电路耦接所述控制器的一个信号输入端，用于产生档位调节信号，所述控制器还被配置为基于所述档位调节信号调节所述设定温度电压。

在一些实施例中，本发明的安全供热电路还包括显示电路，所述显示电路耦接所述控制器的至少一个信号输出端，被配置为基于控制器输出的显示控制信号显示当前设定档位。

在一些实施例中，本发明的安全供热电路还包括第三电压采集电路，其耦接于所述第一开关元件的电源端；所述控制器还被配置为检测第一开关元件断开时所述第三电压采集电路采集的断路电压，若所述断路电压为高电平，则判定PTC电热元件和第一开关元件状态正常，若所述断路电压为低电平，则判定PTC电热元件或第一开关元件故障。

在一些实施例中，所述控制器还被配置为当第一开关元件断开状态下检测到所述断路电压为低电平时，检测所述第一温度电压并与第一预设阈值进行比较，若所述第一温度电压小于第一预设阈值，则判定PTC电热元件故障，若所述第一温度电压大于第一预设阈值，则判定第一开关元件故障。

在一些实施例中，所述第三电压采集电路包括第一比较器，所述第一比较器的正向输入端经第三滤波电路及第一限流电路耦接第一开关元件的电源端，反向输入端用于接收参考电压，输出端耦接控制器的一个信号输入端。

在一些实施例中，本发明的安全供热电路还包括熔断保护电路，所述熔断保护电路包括耦接于电源端子和PTC电热元件之间的保险丝，以及耦接于保险丝电流流出端和电源地之间的第二开关元件，所述控制器还被配置为判定第一开关元件故障时，输出控制信号控制第二开关元件接通以熔断所述保险丝。

在一些实施例中，本发明的安全供热电路还包括感应元件检测电路，所述感应元件检测电路包括第二限流电路和第四电压采集电路；所述第二限流电路的电流流入端耦接电源端子，电流流出端耦接所述感应元件的电流流入端和所述第四电压采集电路的采样端；所述第四电压采集电路用于采样所述感应元件电流流入端的负载电压，所述控制器还被配置为接收所述负载电压并与第二预设阈值进行比较，当所述负载电压高于第二预设阈值时，断开所述第一开关元件。

在一些实施例中，所述第四电压采集电路包括第二比较器，所述第二比较器的正向输入端经第四滤波电路及第三限流电路耦接所述第二限流电路的电流流出端，反向输入端接地，输出端耦接控制器的一个信号输入端。

在一些实施例中，本发明的安全供热电路还包括电源电路，所述电源电路耦接外部电源为所述PTC电热元件提供交流电压，并配置有电压转换电路，所述电压转换电路被配置将所述交流电压转换为低压直流电源。

在一些实施例中，本发明的安全供热电路还包括电源电压侦测电路，所述电源电压侦测电路耦接于所述PTC电热元件的电源端和控制器的一个信号输入端之间，用于侦测PTC电热元件的电源端电压，所述控制器还被配置为基于所述电源电压侦测电路侦测的PTC电热元件的电源端电压，调节所述设定温度电压。

在一些实施例中，本发明的安全供热电路还包括过零检测电路，所述过零检测电路耦接于所述PTC电热元件的电源端和控制器的一个信号输入端之间，包括至少一个限流电阻和滤波电容，以及一个钳位开关二极管。

本发明的另一个方面还公开一种电热毯，包括：

毯子；

以及如上述第一个方面所述的安全供热电路，其中，所述PTC电热元件为排布于所述毯子内的具备PTC特性的电热丝。

在一些实施例中，所述PTC电热元件、NTC元件和感应元件一体式集成设置，其中，所述PTC电热元件为螺旋缠绕于一芯体上的电热丝，所述NTC元件为包覆所述电热丝的NTC材料层，所述感应元件为螺旋缠绕于所述NTC材料层上的感应线，并于外部设有包覆所述感应线的屏蔽层和绝缘层。

本发明的安全供热电路，采用了PTC+NTC控温模式，能够精准控制加热温度；同时进一步配置了关键元器件短路或断路侦测保护电路，能够在电热丝局部温度过高或关键元器件断路/短路时及时切断电源，防止火灾现象发生，以确保使用者的生命、财产安全。

附图说明

图1为本发明的安全供热电路一个示例性实施例的原理框图。

图2为本发明的安全供热电路一个示例性实施例的电路示意图。

图3为本发明的安全供热电路一个示例性实施例中控制器的引脚示意图。

图4为本发明的安全供热电路一个示例性实施例中显示电路和档位调节电路的示意图。

图5为本发明的安全供热电路另一个示例性实施例的原理框图。

图6为本发明的安全供热电路另一个示例性实施例的电路示意图。

图7为本发明的安全供热电路一个示例性实施例中电源电路的电路示意图。

图8为本发明的安全供热电路另一个示例性实施例的原理框图。

图9为本发明的安全供热电路另一个示例性实施例的电路示意图。

图10为本发明的配置安全供热电路的电热毯一个示例性实施例的示意图。

图11为本发明的配置安全供热电路的电热毯一个示例性实施例中PTC电热线、NTC层和温敏线一体式设置结构示意图。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述是为了说明本发明的一般原理而作出的，不应被认为是限制性的。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明的说明书和权利要求书中的“耦接”包含直接连接，也包含间接连接，如通过电传导媒介如导体的连接，其中该电传导媒介可含有寄生电感或寄生电容。还可包括在可实现相同或相似功能目的的基础上通过其他有源器件或无源器件的连接，如通过开关、跟随电路等电路或部件的连接。

图1示出了本发明一个示例性实施例的安全供热电路的原理框图。参照图1，一种安全供热电路，包括：PTC电热元件10，其在通电时产生热量；第一开关元件11，其耦接于PTC电热元件10的接地回路中，被配置为基于开关控制信号接通或断开PTC电热元件10的电源回路；第一电压采集电路12，其用于基于PTC电热元件10的接地电流采样第一温度电压；NTC元件13，其设于PTC电热元件10和感应元件14之间；感应元件14，用于接收NTC元件13传导的来自PTC电热元件10的漏电流；第二电压采集电路15，用于基于上述漏电流采样第二温度电压；以及控制器16，其被配置为将所述第一温度电压或第二温度电压与设定温度电压进行比较，并基于比较结果输出所述开关控制信号。

具体的，PTC电热元件10由具备PTC特性的电热材料制成，在通电后可产生热量，并可在温度变化时改变自身的电阻(温度越高，电阻值越大)。其一端耦接电源电路20，另一端经第一开关元件11耦接电源地17。从而，当第一开关元件11接通或打开时，PTC电热元件10通过电流并发热，当第一开关元件11断开或关闭时，PTC电热元件10中无电流通过，停止发热。NTC元件13由具备NTC特性的材料制成，其在温度升高时电阻变小，从而导致与之接触的PTC电热元件流入的漏电流变大。感应元件14由导电材料制成，其与NTC元件13接触，接收经PTC电热元件流入的漏电流。

参照图2，在一些实施例中，PTC电热元件10的第一接线端H1耦接电源电路以接收AC交流电压，第二接线端H4经第一开关元件(T1)接地。NTC元件13设置在PTC电热元件10和感应元件14之间，感应元件14用于接收NTC元件13传导的来自PTC电热元件10的漏电流。

参照图2，在一个示出性实施例中，第一开关元件为可控硅元件T1，其控制信号输入端经电阻R30和电容C18耦接控制器的一个信号输出端，用于接收开关控制信号S110。可选的，该开关控制信号S110为持续的触发脉冲，可控硅元件T1在接收到控制器输出的持续触发脉冲时接通，否则处于断开状态。

参照图2，在一个示出性实施例中，第一电压采集电路包括耦接于可控硅元件T1和电源地之间的并联的取样电阻R32、R33，以及耦接取样电阻R32、R33的第一滤波电路，该第一滤波电路包括电阻R1和电容C1。控制器的一个信号输入端耦接该第一滤波电路以接收采样信号S120。

参照图2，在一个示出性实施例中，第二电压采集电路包括耦接感应元件14电流流出端H2的分压电路，以及耦接该分压电路的第二滤波电路。其中，所述的分压电路由电阻R64和R16组成，第二滤波电路由电阻R15和电容C6组成。控制器的一个信号输入端耦接该第二滤波电路以接收采样信号S150。进一步的，为了保护控制器，该第二电压采集电路上还配置有钳位二极管D3。

在一些实施例中，控制器16可选为CPU、MCU或其它可编程器件。参照图3，在一个示出性实例中，控制器采用单片机(MCU)160，其具备多个信号输入/输出引脚(引脚1-16)，可通过信号输入引脚接收信号，并基于配置的程序通过相应的信号输出引脚输出信号。本示出性实例中，单片机(MCU)160的引脚2(PC0)用于输出开关控制信号S110，引脚10(PA6/AN5)和引脚11(PA5/AN4)分别用于接收采样信号S120和采样信号S150。后续的实施例中，将以同样的方式标识控制器接收或输出的信号。

参照图1，在一些实施例中，本发明的安全供热电路还包括档位调节电路18，该档位调节电路18耦接控制器16的一个信号输入端，用于产生档位调节信号，相应的控制器16还被配置为基于该档位调节信号调节设定温度电压。

参照图4，在一个示出性实例中，档位调节电路18包括一开关SW1及接地电阻R13。通过按动开关SW1，即可产生档位调节信号S180，从而控制器16可基于该档位调节信号S180调节设定温度电压。

参照图1，在一些实施例中，本发明的安全供热电路还包括显示电路19，该显示电路19耦接控制器16的至少一个信号输出端，被配置为基于控制器输出的显示控制信号显示当前设定档位。

参照图4，在一个示出性实例中，显示电路19包括发光二极管L1-L4，LED5，其接收来自控制器的显示控制信号S190-S192，进而通过不同的组合方式显示当前设定的档位。

下面结合上述示出性实施例对本实施例中的安全供热电路的工作原理作进一步说明：

开始工作时，控制器16向第一开关元件(可控硅元件T1)输出持续的触发脉冲使之接通，此时PTC电热元件10接通电源并加热。第一电压采集电路中的电阻R33、R32组成取样电阻，取样电压信号经由电阻R1和C1组成的第一滤波电路限流滤波后形成采样信号S120进入控制器。当温度升高时，PTC电热元件10阻值变大，从而导致第一电压采集电路的取样电压降低。当控制器检测到该取样电压低于当前配置档位对应的设定温度电压时，停止向第一开关元件(可控硅元件T1)输出触发脉冲，进而断开第一开关元件(可控硅元件T1)，停止加热。之后随着温度下降，PTC电热元件10的阻值会慢慢变小；当其阻值变小时，第一电压采集电路采集的取样电压升高。当控制器检测到取样电压高于当前配置档位对应的设定温度电压时，即向第一开关元件(可控硅元件T1)输出持续的触发脉冲使之导通，进而接通PTC电热元件10的电源回路，恢复加热。在加热进程中，两种过程交替进行，循环控制达到恒温的目的。

另一方面，当PTC电热元件10接通电源并加热时，流过其上的交流电压经NTC元件13形成漏电流进入感应元件14，进而由第二电压采集电路中的分压电路(电阻R64、R16)取样后经第二滤波电路(电阻R15，电容C6)滤波后形成采样信号S150进入控制器，从而采集得到NTC温度电压。当该NTC温度电压低于当前配置档位对应的设定温度电压时，控制器向第一开关元件(可控硅元件T1)输出持续的触发脉冲使之接通，此时PTC电热元件10保持接通电源并加热。当NTC元件感应到的整体温度或局部温度超过NTC保护设定值时，经NTC元件13进入感应元件14的漏电流变大，进而导致第二电压采集的电压信号(NTC温度电压)升高，当控制器检测到NTC温度电压高于当前配置档位对应的设定温度电压时，即停止向第一开关元件(可控硅元件T1)输出触发脉冲使之断开，进而断开PTC电热元件10的电源回路，停止加热。

基于上述原理，上述示出实施例中的安全供热电路即可实现加热温度的精准控制，同时能够避免发热线局部过热导致安全事故发生。

图5示出了本发明另一个示例性实施例的安全供热电路的原理框图。参照图5，一种安全供热电路，包括：PTC电热元件10，其在通电时产生热量；第一开关元件11，其耦接于PTC电热元件10的接地回路中，被配置为基于开关控制信号接通或断开PTC电热元件10的电源回路；第一电压采集电路12，其用于基于PTC电热元件10的接地电流采样第一温度电压；NTC元件13，其设于PTC电热元件10和感应元件14之间；感应元件14，用于接收NTC元件13传导的来自PTC电热元件10的漏电流；第二电压采集电路15，用于基于上述漏电流采样第二温度电压；控制器16，其被配置为将所述第一温度电压或第二温度电压与设定温度电压进行比较，并基于比较结果输出所述开关控制信号。以及第三电压采集电路21，其耦接于第一开关元件11的电源端；相应的，控制器16还被配置为检测第一开关元件11断开时第三电压采集电路21采集的断路电压，若该断路电压为高电平，则判定PTC电热元件10和第一开关元件11状态正常，若该断路电压为低电平，则判定PTC电热元件10或第一开关元件11故障。

作为进一步的改进方案，本示例性实施例中，控制器16还被配置为当第一开关元件11断开状态下检测到上述断路电压为低电平时，进一步检测第一电压采集电路15采样的第一温度电压并与第一预设阈值进行比较，若第一温度电压小于第一预设阈值，则判定PTC电热元件10故障(断路)，若第一温度电压大于第一预设阈值，则判定第一开关元件11故障(短路)。

参照图6，在一个示出性实施例中，第三电压采集电路包括第一比较器U3B，该第一比较器U3B的正向输入端经由电阻R40、电容C3和二极管D8组成的第三滤波电路及由电阻R27、R28组成的第一限流电路耦接第一开关元件(可控硅元件T1)的电源端，反向输入端耦接由电阻R4和R7组成的分压电路，用于接收参考电压，输出端耦接控制器的一个信号输入端，用于输出断路电压信号S210。第一电压采集电路和第二电压采集电路的示出实例与前述实施例中类似，在此不作具体说明。

下面结合上述示出性实施例对本实施例中的安全供热电路的工作原理作进一步说明：

当第一开关元件11断开时，控制器16检测第三电压采集电路21采集的断路电压(即第一比较器U3B的输出端输出的断路电压信号S210)，若该断路电压为高电平，则说明第一开关元件11正常断开，从而判定PTC电热元件10和第一开关元件11状态正常。若该断路电压为低电平，则可能是PTC电热元件10发生了断路，或者第一开关元件11发生了故障无法正常断开，从而判定PTC电热元件10或第一开关元件11发生了故障。

此时，控制器16进一步检测第一电压采集电路12采样的第一温度电压并与第一预设阈值进行比较，若第一温度电压小于第一预设阈值，则说明PTC电热元件10发生了断路，导致其接地端H4为低电平，从而判定PTC电热元件10故障(断路)；若第一温度电压大于第一预设阈值，则说明第一开关元件11发生了故障无法正常断开，通常为第一开关元件11失效短路，导致其接地端产生电压，从而判定第一开关元件11故障(短路)。所述的第一预设阈值可根据实际情况设定。

参照图1和图5，在一些实施例中，本发明的安全供热电路还包括电源电路20，其耦接外部电源为PTC电热元件10提供交流电压，并配置有电压转换电路，该电压转换电路被配置将交流电压转换为5V低压直流电源。

参照图7，在一个示出性实施例中，电源电路包括用于耦接外部电源的火线接线端子L和零线接线端子N，以及串接于火线接线端子L之后的保险丝F1，并于保险丝F1后设有由压敏电阻(突波接收器)ZNR1、滤波电容CX1及电阻RX1、RX1组成的保护电路，之后耦接PTC电热元件10为之供电。同时，还耦接有电压转换电路，其包括限流电阻R38、电容C16、稳压二极管ZD1、二极管D2及滤波电容C17、C7，之后经稳压芯片U2并经电容C26、C25滤波后产生稳定的5V低压直流电源。

参照图7，在一个示出性实施例中，上述电源电路还包括熔断保护电路，该熔断保护电路包括耦接于保险丝F1电流流出端和电源地之间的第二开关元件SCR1。

相应的，在一些实施例中，控制器16还被配置为当判定第一开关元件11故障时，输出控制信号S220控制第二开关元件SCR1接通，此时，火线接线端子L引入的交流电源经第二开关元件SCR1接地，从而熔断保险丝F1，以切断电源，起到保护效果。

参照图1，在一些实施例中，本发明的安全供热电路还包括电源电压侦测电路25。参照图7，在一个示出性实施例中，该电源电压侦测电路耦接于PTC电热元件10的电源端和控制器的一个信号输入端之间，包括耦接PTC电热元件10的电源端(保险丝F1电流流出端)的电阻R36，以及并联耦接电阻R36并接地的电阻R19、二极管D1和电容C4。该电源电压侦测电路用于采样生成电源电压侦测信号S250，从而控制器接收该电源电压侦测信号S250即可对PTC电热元件的电源端电压进行侦测，进而调节设定温度电压，以避免因电源电压波动对加热温度控制的影响。

参照图1，在一些实施例中，本发明的安全供热电路还包括过零检测电路24。参照图7，在一个示出性实施例中，该过零检测电路耦接于PTC电热元件10的电源端和控制器16的一个信号输入端之间，包括两个限流电阻R39、R22和滤波电容C9，以及一个钳位开关二极管D6。该过零检测电路输出采样信号S240到控制器16的一个信号输入端，从而控制器16可基于该采样信号S240检测电源的过零异常。

图8示出了本发明另一个示例性实施例的安全供热电路的原理框图。参照图8，一种安全供热电路，包括：PTC电热元件10，其在通电时产生热量；第一开关元件11，其耦接于PTC电热元件10的接地回路中，被配置为基于开关控制信号接通或断开PTC电热元件10的电源回路；第一电压采集电路12，其用于基于PTC电热元件10的接地电流采样第一温度电压；NTC元件13，其设于PTC电热元件10和感应元件14之间；感应元件14，用于接收NTC元件13传导的来自PTC电热元件10的漏电流；第二电压采集电路15，用于基于上述漏电流采样第二温度电压；控制器16，其被配置为将所述第一温度电压或第二温度电压与设定温度电压进行比较，并基于比较结果输出所述开关控制信号。以及感应元件检测电路，其包括第二限流电路22和第四电压采集电路23。其中，第二限流电路22的电流流入端耦接电源端子，电流流出端耦接感应元件14的电流流入端和第四电压采集电路22的采样端；第四电压采集电路22用于采样感应元件14电流流入端的负载电压。相应的，控制器16还被配置为接收该负载电压采样信号并与第二预设阈值进行比较，当负载电压高于第二预设阈值时，断开第一开关元件11。

参照图9，在一个示出性实施例中，第二限流电路22包括串联的限流电阻R21和R29，其一端耦接电源端子，另一端作为电流流出端耦接感应元件14的电流流入端。

参照图9，在一个示出性实施例中，第四电压采集电路包括第二比较器U3A，该第二比较器U3A的正向输入端经由电容C2、电阻R23及二极管D9组成的第四滤波电路及由电阻R37、R66组成的第三限流电路耦接第二限流电路的电流流出端，反向输入端经电阻R3接地，并经电阻R2耦接输出端，输出端耦接控制器的一个信号输入端，用于输出负载电压信号S230。另外，为了保护比较器和控制器芯片，该第四电压采集电路上还耦接有钳位二极管D4。

本示出性实施例中，第一电压采集电路和第二电压采集电路的示出实例与前述实施例中类似，在此不作具体说明。

下面结合上述示出性实施例对本实施例中的安全供热电路的工作原理作进一步说明：

感应元件14正常工作时，自第二限流电路导入的电流分成两路，一路经感应元件14的电流流入端H3流入感应元件14，并从电流流出端H2流出，进入由电阻R64、R16、R15及电容C6组成的第二电压采集电路；另一路进入上述的第四电压采集电路。此时，控制器接收的由第四电压采集电路采样的负载电压信号S230为一个较为稳定的电压值。当感应元件14因故障断开时，其电流流入端H3的电压将变高，进而使第四电压采集电路采样的负载电压发生相应变化，当控制器检测到该变化时，即可判定感应元件14发生了故障(断路)，从而断开第一开关元件(可控硅元件T1)，并通过显示电路发出告警信号。

图10示出了本发明另一个示例性实施例，为配置了上述一个或几个实施例中的安全供热电路的电热毯。该电热毯包括：

毯子1；以及如上述一个或几个实施例中示出的安全供热电路。其中，安全供热电路中的PTC电热元件为排布于毯子1中的PTC电热丝，NTC元件和感应元件与PTC电热丝并行设置，并通过导线4耦接控制盒3。控制器和第一开关元件，以及档位调节电路和显示电路等部分设置于控制盒3内，电源电路也集成于控制盒3内，并通过插头5取电。

参照图11，在一示出性实施例中，PTC电热丝，NTC元件和感应元件一体式集成设置。其中，PTC电热丝100螺旋缠绕于芯体101上，NTC元件为包覆于PTC电热丝100上的具备NTC特性的NTC材料层，感应元件为螺旋缠绕于NTC材料层上的导电线103。在导电线103外，还包覆有屏蔽层104，并于最外层设有绝缘层105。可选的，芯体101由PET制成，屏蔽层104为锡铜合金材料。PTC电热丝，NTC元件和感应元件的材料可根据实际需求选取。

需要说明的是，在一些实施例中，本发明所述的电热毯可以配置前述实施例中示出的某一种安全供热电路，也可以综合配置前述实施例中示出的几种安全供热电路，以实现更好的温控和保护目的，达到更好的安全性。鉴于几种安全供热电路的实现方式及其工作原理已在前述实施例中详细说明，故不作再次说明。

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。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (17)

1.一种安全供热电路，其特征在于，包括：

PTC电热元件，其在通电时产生热量；

第一开关元件，其耦接于所述PTC电热元件的接地回路中，被配置为基于开关控制信号接通或断开所述PTC电热元件的电源回路；

第一电压采集电路，用于基于PTC电热元件的接地电流采样第一温度电压；

NTC元件，其设于所述PTC电热元件和感应元件之间；

感应元件，用于接收所述NTC元件传导的来自PTC电热元件的漏电流；

第二电压采集电路，用于基于所述漏电流采样第二温度电压；

以及控制器，被配置为将所述第一温度电压或第二温度电压与设定温度电压进行比较，并基于比较结果输出所述开关控制信号。

2.如权利要求1所述的安全供热电路，其特征在于，所述第一开关元件为可控硅元件，所述控制器输出持续的触发脉冲作为开关控制信号控制该可控硅元件接通。

3.如权利要求1所述的安全供热电路，其特征在于，所述第一电压采集电路包括耦接于第一开关元件和电源地之间的第一取样电阻，以及耦接该第一取样电阻的第一滤波电路，所述控制器的一个信号输入端耦接所述第一滤波电路接收采样信号。

4.如权利要求1所述的安全供热电路，其特征在于，所述第二电压采集电路包括耦接所述感应元件电流流出端的分压电路，以及耦接所述分压电路的第二滤波电路，所述控制器的一个信号输入端耦接所述第二滤波电路接收采样信号。

5.如权利要求1所述的安全供热电路，其特征在于，还包括档位调节电路，所述档位调节电路耦接所述控制器的一个信号输入端，用于产生档位调节信号，所述控制器还被配置为基于所述档位调节信号调节所述设定温度电压。

6.如权利要求5所述的安全供热电路，其特征在于，还包括显示电路，所述显示电路耦接所述控制器的至少一个信号输出端，被配置为基于控制器输出的显示控制信号显示当前设定档位。

7.如权利要求1-6任一项所述的安全供热电路，其特征在于，还包括第三电压采集电路，其耦接于所述第一开关元件的电源端；所述控制器还被配置为检测第一开关元件断开时所述第三电压采集电路采集的断路电压，若所述断路电压为高电平，则判定PTC电热元件和第一开关元件状态正常，若所述断路电压为低电平，则判定PTC电热元件或第一开关元件故障。

8.如权利要求7所述的安全供热电路，其特征在于，所述控制器还被配置为当第一开关元件断开状态下检测到所述断路电压为低电平时，检测所述第一温度电压并与第一预设阈值进行比较，若所述第一温度电压小于第一预设阈值，则判定PTC电热元件故障，若所述第一温度电压大于第一预设阈值，则判定第一开关元件故障。

9.如权利要求7所述的安全供热电路，其特征在于，所述第三电压采集电路包括第一比较器，所述第一比较器的正向输入端经第三滤波电路及第一限流电路耦接第一开关元件的电源端，反向输入端用于接收参考电压，输出端耦接控制器的一个信号输入端。

10.如权利要求8所述的安全供热电路，其特征在于，还包括熔断保护电路，所述熔断保护电路包括耦接于电源端子和PTC电热元件之间的保险丝，以及耦接于保险丝电流流出端和电源地之间的第二开关元件，所述控制器还被配置为判定第一开关元件故障时，输出控制信号控制第二开关元件接通以熔断所述保险丝。

11.如权利要求1-6任一项所述的安全供热电路，其特征在于，还包括感应元件检测电路，所述感应元件检测电路包括第二限流电路和第四电压采集电路；所述第二限流电路的电流流入端耦接电源端子，电流流出端耦接所述感应元件的电流流入端和所述第四电压采集电路的采样端；所述第四电压采集电路用于采样所述感应元件电流流入端的负载电压，所述控制器还被配置为接收所述负载电压并与第二预设阈值进行比较，当所述负载电压高于第二预设阈值时，断开所述第一开关元件。

12.如权利要求11所述的安全供热电路，其特征在于，所述第四电压采集电路包括第二比较器，所述第二比较器的正向输入端经第四滤波电路及第三限流电路耦接所述第二限流电路的电流流出端，反向输入端接地，输出端耦接控制器的一个信号输入端。

13.如权利要求1-6任一项所述的安全供热电路，其特征在于，还包括电源电路，所述电源电路耦接外部电源为所述PTC电热元件提供交流电压，并配置有电压转换电路，所述电压转换电路被配置将所述交流电压转换为低压直流电源。

14.如权利要求13所述的安全供热电路，其特征在于，还包括电源电压侦测电路，所述电源电压侦测电路耦接于所述PTC电热元件的电源端和控制器的一个信号输入端之间，用于侦测PTC电热元件的电源端电压，所述控制器还被配置为基于所述电源电压侦测电路侦测的PTC电热元件的电源端电压，调节所述设定温度电压。

15.如权利要求13所述的安全供热电路，其特征在于，还包括过零检测电路，所述过零检测电路耦接于所述PTC电热元件的电源端和控制器的一个信号输入端之间，包括至少一个限流电阻和滤波电容，以及一个钳位开关二极管。

16.一种电热毯，其特征在于，包括：

毯子；

以及如权利要求1-15任一项所述的安全供热电路，其中，所述PTC电热元件为排布于所述毯子内的具备PTC特性的电热丝。

17.如权利要求16所述的电热毯，其特征在于，所述PTC电热元件、NTC元件和感应元件一体式集成设置，其中，所述PTC电热元件为螺旋缠绕于一芯体上的电热丝，所述NTC元件为包覆所述电热丝的NTC材料层，所述感应元件为螺旋缠绕于所述NTC材料层上的感应线，并于外部设有包覆所述感应线的屏蔽层和绝缘层。

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