CN113891507B - 一种直流电热控制电路及其工作过程 - Google Patents

Abstract

一种直流电热控制电路及其工作过程，属于直流电加热技术领域。它包括MCU控制模块及功能模块，所述MCU控制模块与所述功能模块之间通过两根导线连接实现直流电热、电热温度感应及电热温度调控功能。本发明能够实现微安级低功耗及过热自动控制断电，发热效率高、安全性好，且温度控制精度高；此外，本发明装置中，仅通过两根导线即实现了控制模块与功能模块的连接，电子元器件较少，可以实现电路接口的小巧化，使得应用本发明装置的电子产品具有穿戴舒适、携带方便的特点，而且该类电子产品发热效率高，相同容量电池使用时间更长。

Description

一种直流电热控制电路及其工作过程

技术领域

本发明属于直流电加热技术领域，具体涉及一种直流电热控制电路及其工作过程。

背景技术

现有技术中，直流电热电路想要同时实现发热供电、发热温度感应监测及发热温度控制功能，其需要的电路元器件较多，电路模块间连接的导线数量较多，整个电路中元器件接口众多，使得相应的电子产品结构复杂，不方便携带或者穿戴；同时产品的制造成本高、功耗高、调节精度差。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种安全性高、结构简单，能够通过两根导线即可连接控制模块与功能模块，同时实现发热供电、发热温度感应监测及发热温度控制功能的直流电热控制电路及其工作过程。

本发明提供如下技术方案：一种直流电热控制电路，包括MCU控制模块及功能模块，所述MCU控制模块与所述功能模块之间通过两根导线连接实现直流电热、电热温度感应及电热温度调控功能。

优选的，所述功能模块包括发热丝H、三极管Q1、PMOS管Q2、电阻R4、电阻R5、电阻R6及热敏电阻R7，所述发热丝H的一端、三极管Q1的2脚、电阻R4的一端均连接至热敏电阻R7的一端，所述PMOS管Q2的S脚、电阻R5的另一端及电阻R6的一端均连接至热敏电阻R7的另一端，所述发热丝H的另一端接PMOS管Q2的D脚，所述三极管Q1的3脚接电阻R5的一端后接入PMOS管Q2的G脚，所述电阻R4的另一端连接电阻R6的另一端后接入三极管Q1的1脚。

优选的，所述MCU控制模块包括微控制单元U8、电热驱动模组D、电阻R14及电阻R15，所述热敏电阻R7的一端通过导线A接入微控制单元U8的4脚后接地，所述热敏电阻R7的另一端通过导线B连接电阻R14的一端后接入电热驱动模组D的一端，电热驱动模组D的另一端接入微控制单元U8的2脚，所述电阻R14的另一端连接电阻R15的一端后接入微控制单元U8的1脚，所述电阻R15的另一端接入微控制单元U8的8脚后连接低压电源S。

优选的，所述MCU控制模块还包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、发光二极管D1、发光二极管D2、发光二极管D3及用于调节微控制单元U8内置温度参数的按键K1，电阻R1的一端与发光二极管D1的正极连接，发光二极管D1的负极与微控制单元U8的7脚连接，电阻R2的一端与发光二极管D2的正极连接，发光二极管D2的负极与微控制单元U8的6脚连接，电阻R3的一端与发光二极管D的正极连接，发光二极管D的负极与微控制单元U8的3脚连接，所述电阻R1的另一端、电阻R2的另一端、电阻R3的另一端均连接至微控制单元U8的8脚后与低压电源S连接；所述微控制单元U8的4脚、5脚分别连接按键K1的两端。

一种直流电热控制电路的工作过程，包括以下具体过程：

S1、微控制单元U8控制电热驱动模组D为发热丝H提供驱动电压，并通过所述电阻R4、电阻R6进行分压，使得三极管Q1的基级电压高于其导通电压，三极管Q1导通，使得PMOS管Q2的G极点位为0V，PMOS管Q2进入导通状态，发热丝H开始发热；

S2、微控制单元U8控制电热驱动模组D停止向发热丝H提供驱动电压，低压电源S将电压通过电阻R14及电阻R15传输到功能模块中，该电压通过电阻R4、电阻R6进行分压，三极管Q1的基极电压低于其导通电压，三极管Q1截止，此时，通过设置的电阻R5使得PMOS管Q2的G极电压与S极电压相同，PMOS管Q2进入截止状态，此时功能模块中，所述热敏电阻R7与所述电阻R4、电阻R6并联工作；

S3、微控制单元U8启动ADC检测步骤2中所述热敏电阻R7与所述电阻R4、电阻R6组成的并联电路的等效电阻值，从而获得发热丝H的温度值，将该温度值与微控制单元U8内置的上限温度参数对比，控制发热丝H供电电路的通断。

通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1）本发明中，电热驱动模组提供驱动电压，通过电阻R4、电阻R6的分压导通三极管，并利用设置的电阻R5导通PMOS管，即可对发热丝进行加热，设置的电阻R14、电阻R15对电路起到了限流、限压的作用，对微控制单元进行保护；

2）本发明中，在低压电源的驱动下，设置的热敏电阻R7与电阻R4、电阻R6并联工作，启动微控制单元的ADC检测，即可获得并联电路的等效电阻值，并通过发热丝发热温度与热敏电阻R7阻值的对应关系获得发热丝的温度值，进而结合微控制单元内置的上限温度值对发热丝发热的供电电路进行通断控制，实现电路的温度检测和控制；

3）本发明中，可以通过设置的按键K1对微控制单元内置的温度参数进行设计来调控发热丝的发热温度，满足不同的温度需求，实现无极调温；通过设置的发光二极管D1、发光二极管D2、发光二极管D3能够给与用户发热挡位或者温度指示；

4）本发明装置能够实现微安级低功耗及过热自动控制断电，发热效率高、安全性好，且温度控制精度高；此外，本发明装置中，仅通过两根导线即实现了控制模块与功能模块的连接，电子元器件较少，可以实现电路接口的小巧化，使得应用本发明装置的电子产品具有穿戴舒适、携带方便的特点，而且该类电子产品发热效率高，相同容量电池使用时间更长。

附图说明

图1为本发明的电路示意图。

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，以下结合说明书附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

实施例:

请参阅图1，一种直流电热控制电路, 包括MCU控制模块及功能模块，MCU控制模块与所述功能模块之间通过两根导线连接实现直流电热、电热温度感应及电热温度调控功能。

具体的，功能模块包括发热丝H、三极管Q1、PMOS管Q2、电阻R4、电阻R5、电阻R6及热敏电阻R7，发热丝H的一端、三极管Q1的2脚、电阻R4的一端均连接至热敏电阻R7的一端，PMOS管Q2的S脚、电阻R5的另一端及电阻R6的一端均连接至热敏电阻R7的另一端，发热丝H的另一端接PMOS管Q2的D脚，三极管Q1的3脚接电阻R5的一端后接入PMOS管Q2的G脚，电阻R4的另一端连接电阻R6的另一端后接入三极管Q1的1脚。

具体的，MCU控制模块包括微控制单元U8、电热驱动模组D、电阻R14及电阻R15，热敏电阻R7的一端通过导线A接入微控制单元U8的4脚后接地，热敏电阻R7的另一端通过导线B连接电阻R14的一端后接入电热驱动模组D的一端，电热驱动模组D的另一端接入微控制单元U8的2脚，电阻R14的另一端连接电阻R15的一端后接入微控制单元U8的1脚，电阻R15的另一端接入微控制单元U8的8脚后连接低压电源S。

具体的，MCU控制模块还包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、发光二极管D1、发光二极管D2、发光二极管D3及用于调节微控制单元U8内置温度参数的按键K1，电阻R1的一端与发光二极管D1的正极连接，发光二极管D1的负极与微控制单元U8的7脚连接，电阻R2的一端与发光二极管D2的正极连接，发光二极管D2的负极与微控制单元U8的6脚连接，电阻R3的一端与发光二极管D的正极连接，发光二极管D的负极与微控制单元U8的3脚连接，电阻R1的另一端、电阻R2的另一端、电阻R3的另一端均连接至微控制单元U8的8脚后与低压电源S连接；微控制单元U8的4脚、5脚分别连接按键K1的两端。

本实施例直流电热控制电路仅采用两个导线就可以将MCU控制模块与所述功能模块连接，并实现直流电热、电热温度感应及电热温度调控功能，应用本实施例直流电热控制电路的电子产品在设计时，可以方便的将功能模块放置在产品发热温度最均匀的位置，避免由于导线较多，无法将功能模块放置到合适位置，造成发热温度检测不准确；并通过ADC进行微秒级检测、无极调温，使温度检测精度可以控制在0.1摄氏度的精准范围内。

本实施例直流电热控制电路的工作过程如下：

S1、微控制单元U8控制电热驱动模组D为发热丝H提供不小于5V的驱动电压，驱动电压通过电阻R4、电阻R6进行分压，使得三极管Q1的基级电压高于其0.6V的导通电压，三极管Q1导通，使得PMOS管Q2的G极点位为0V，PMOS管Q2进入导通状态，发热丝H开始发热，同时电阻R14, 电阻R15起到限流,限压作用,保护微控制单元U8。

S2、微控制单元U8控制电热驱动模组D停止向发热丝H提供驱动电压，低压电源S将电压通过电阻R14及电阻R15传输到功能模块中，该电压通过电阻R4、电阻R6进行分压，三极管Q1的基极电压低于其0.6V的导通电压，三极管Q1截止，此时，通过设置的电阻R5使得PMOS管Q2的G极电压与S极电压相同，PMOS管Q2进入截止状态，根据戴维南等效电路，此时功能模块中，所述热敏电阻R7与所述电阻R4、电阻R6并联工作；电阻R4、电阻R6及热敏电阻R7组成的并联电路只有在MCU控制模需要检测发热丝H的温度时才工作,并且在100微秒左右完成温度检测,时间极短,采用高阻值PMOS管电流极低，能够实现微安级低功耗。

S3、微控制单元U8启动ADC检测步骤2中所述热敏电阻R7与所述电阻R4、电阻R6组成的并联电路的等效电阻值，从而获得发热丝H的温度值，将该温度值与微控制单元U8内置的上限温度参数对比，本实施例中，上限温度参数为60摄氏度，如果发热丝H的温度值超过60摄氏度, 微控制单元U8就自动切断发热丝供电,防止过热导致燃烧产生火灾的危险.用户也能够通过K1按键,不断切换微控制单元U8内置的温度参数来控制调整直流电热控制电路的温度使其达到用户所需要的温度值.并通过发光二极管 D1,D2,D3发光二级管给用户提供发热挡位或者温度指示。电阻R1、电阻R2及电阻R3为发光二极管限流电阻。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种直流电热控制电路，其特征在于：包括MCU控制模块及功能模块，所述MCU控制模块与所述功能模块之间通过两根导线连接实现直流电热、电热温度感应及电热温度调控功能；

所述功能模块包括发热丝H、三极管Q1、PMOS管Q2、电阻R4、电阻R5、电阻R6及热敏电阻R7，所述发热丝H的一端、三极管Q1的2脚、电阻R4的一端均连接至热敏电阻R7的一端，所述PMOS管Q2的S脚、电阻R5的另一端及电阻R6的一端均连接至热敏电阻R7的另一端，所述发热丝H的另一端接PMOS管Q2的D脚，所述三极管Q1的3脚接电阻R5的一端后接入PMOS管Q2的G脚，所述电阻R4的另一端连接电阻R6的另一端后接入三极管Q1的1脚；

所述MCU控制模块包括微控制单元U8、电热驱动模组D、电阻R14及电阻R15，所述热敏电阻R7的一端通过导线A接入微控制单元U8的4脚后接地，所述热敏电阻R7的另一端通过导线B连接电阻R14的一端后接入电热驱动模组D的一端，电热驱动模组D的另一端接入微控制单元U8的2脚，所述电阻R14的另一端连接电阻R15的一端后接入微控制单元U8的1脚，所述电阻R15的另一端接入微控制单元U8的8脚后连接低压电源S。

2.根据权利要求1所述的一种直流电热控制电路，其特征在于所述MCU控制模块还包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、发光二极管D1、发光二极管D2、发光二极管D3及用于调节微控制单元U8内置温度参数的按键K1，电阻R1的一端与发光二极管D1的正极连接，发光二极管D1的负极与微控制单元U8的7脚连接，电阻R2的一端与发光二极管D2的正极连接，发光二极管D2的负极与微控制单元U8的6脚连接，电阻R3的一端与发光二极管D的正极连接，发光二极管D的负极与微控制单元U8的3脚连接，所述电阻R1的另一端、电阻R2的另一端、电阻R3的另一端均连接至微控制单元U8的8脚后与低压电源S连接；所述微控制单元U8的4脚、5脚分别连接按键K1的两端。

3.根据权利要求2所述的一种直流电热控制电路的工作过程，其特征在于包括以下具体过程：

S1、微控制单元U8控制电热驱动模组D为发热丝H提供驱动电压，并通过所述电阻R4、电阻R6进行分压，使得三极管Q1的基级电压高于其导通电压，三极管Q1导通，使得PMOS管Q2的G极点位为0V，PMOS管Q2进入导通状态，发热丝H开始发热；

S2、微控制单元U8控制电热驱动模组D停止向发热丝H提供驱动电压，低压电源S将电压通过电阻R14及电阻R15传输到功能模块中，该电压通过电阻R4、电阻R6进行分压，三极管Q1的基极电压低于其导通电压，三极管Q1截止，此时，通过设置的电阻R5使得PMOS管Q2的G极电压与S极电压相同，PMOS管Q2进入截止状态，此时功能模块中，所述热敏电阻R7与所述电阻R4、电阻R6并联工作；

S3、微控制单元U8启动ADC检测步骤2中所述热敏电阻R7与所述电阻R4、电阻R6组成的并联电路的等效电阻值，从而获得发热丝H的温度值，将该温度值与微控制单元U8内置的上限温度参数对比，控制发热丝H供电电路的通断。