CN114123804A - 点检火电路、点检火装置及燃气装置 - Google Patents

点检火电路、点检火装置及燃气装置 Download PDF

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CN114123804A
CN114123804A CN202111371023.XA CN202111371023A CN114123804A CN 114123804 A CN114123804 A CN 114123804A CN 202111371023 A CN202111371023 A CN 202111371023A CN 114123804 A CN114123804 A CN 114123804A
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fire detection
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张瑞
曾森
刘书奇
蓝剑锋
汤亮
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Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
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Abstract

本申请涉及一种点检火电路、点检火装置及燃气装置。点检火电路包括用于点火的点火电路、用于检火的检火电路和用于提供工作电压的振荡电路，如此，将点火电路和检火电路设计为一体化电路，二者的工作电压均由振荡电路提供，从而在实际应用中可以有效减少点检火电路所占用的PCB板的面积；并且，由于实际应用中只需要设置一个控制器对振荡电路进行控制即可，因此可以减少控制器的成本。

Description

点检火电路、点检火装置及燃气装置
技术领域
本申请涉及燃气装置技术领域，尤其涉及一种点检火电路、点检火装置及燃气装置。
背景技术
随着燃气装置的快速发展和推广应用，燃气装置的市场需求已经愈来愈强。然而，现有燃气装置所运用的点火和检火装置，分别使用两套独立的点火电路和检火电路，不仅严重占用PCB板面积且会导致控制器成本较高。
发明内容
本申请提供一种点检火电路、点检火装置及燃气装置，以解决现有燃气装置中的相互独立的点火电路和检火电路需占用PCB板较大面积且会导致控制器成本较高的问题。
本申请的上述目的是通过以下技术方案实现的：
第一方面，本申请实施例提供一种点检火电路，其包括：振荡电路、点火电路和检火电路；
其中，所述振荡电路的信号输入端连接控制信号，电源输入端连接电源；所述振荡电路用于基于控制信号输出工作电压；
所述点火电路的第一端与所述振荡电路的第一输出端相连接，第二端与所述振荡电路的第二输出端相连接；所述点火电路用于，利用所述振荡电路输出的工作电压放电点火；
所述检火电路的第一端与所述振荡电路的第一输出端相连接，第二端用于检测火焰，第三端连接电源，第四端用于输出检测信号；所述检火电路用于，利用所述振荡电路输出的工作电压，根据火焰的有无输出不同的检测信号。
可选的，所述振荡电路包括并联谐振电路。
可选的，所述振荡电路包括第一开关元件和第二开关元件，所述振荡电路连接的控制信号用于控制所述第一开关元件和所述第二开关元件周期性的导通和关断，以使所述振荡电路振荡并输出工作电压。
可选的，所述第一开关元件和第二开关元件包括但不限于MOS管和三极管。
可选的，所述控制信号为控制电路输出的脉冲宽度调制信号。
可选的，所述振荡电路包括：变压器、第一电容、第一MOS管、第二MOS管、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻和第十二电阻；
其中，所述变压器的初级线圈的中间抽头为所述振荡电路的电源输入端，所述变压器的初级线圈的第一端与所述第一电容的第一端相连接，第二端与所述第一电容的第二端相连接；所述变压器的次级线圈的第一端为所述振荡电路的第一输出端，第二端为所述振荡电路的第二输出端且接地；
所述第一MOS管的漏极与所述第一电容的第一端相连接，源极与所述第十一电阻的第一端相连接，栅极与所述第八电阻的第一端相连接；
所述第十一电阻的第二端接地；
所述第八电阻的第二端为第一信号输入端，用于连接第一控制信号；
所述第十电阻的第一端与所述第八电阻的第一端相连接，第二端与所述第十一电阻的第一端相连接；
所述第二MOS管的漏极与所述第一电容的第二端相连接，源极与所述第十一电阻的第一端相连接，栅极与所述第九电阻的第一端相连接；
所述第九电阻的第二端为第二信号输入端，用于连接第二控制信号；
所述第十二电阻的第一端与所述第九电阻的第一端相连接，第二端与所述第十一电阻的第一端相连接。
可选的，所述点火电路包括：整流二极管、触发二极管、第七电阻、第五电容和高压包；
其中，所述整流二极管的正极与所述振荡电路的第一输出端相连接，负极与所述第五电容的第一端相连接；
所述第五电容的第二端与所述高压包的初级线圈的第一端相连接；
所述触发二极管的第一端与所述第五电容的第一端相连接，第二端与所述第五电容的第二端相连接；
所述第七电阻的第一端与所述第五电容的第一端相连接，第二端与所述第五电容的第二端相连接；
所述高压包的初级线圈的第二端接地，所述高压包的次级线圈连接高压放电针。
可选的，所述检火电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第二电容、第三电容和第四电容；
所述第三电容的第一端为所述检火电路的第一端，第二端与所述第四电阻的第二端相连接；
所述第四电阻的第一端与所述第二电容的第一端相连接；
所述第二电容的第二端接地；
所述第三电阻的第一端与所述第二电阻的第二端相连接，第二端与所述第二电容的第一端相连接；
所述第二电阻的第一端连接电源，第二端还与所述第一电阻的第一端以及所述第四电容的第一端相连接；所述第二电阻的第二端为所述检火电路的第四端，用于输出检测信号；
所述第一电阻的第二端以及所述第四电容的第二端均接地；
所述第五电阻的第一端接机壳，第二端接地；
所述第三电容的第二端还连接检火针，所述检火针与所述机壳间存在一设定空间，以检测所述设定空间内是否存在火焰。
第二方面，本申请实施例还提供一种点检火装置，其包括如第一方面任一项所述的点检火电路。
第三方面，本申请实施例还提供一种燃气装置，其包括如第二方面所述的点检火装置。
本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本申请的实施例提供的技术方案中，包括用于点火的点火电路、用于检火的检火电路和用于提供工作电压的振荡电路，如此，将点火电路和检火电路设计为一体化电路，二者的工作电压均由振荡电路提供，从而在实际应用中可以有效减少点检火电路所占用的PCB板的面积；并且，由于实际应用中只需要设置一个控制器对振荡电路进行控制即可，因此可以减少控制器的成本。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1为本申请实施例提供的一种点检火电路的原理示意图；
图2为本申请实施例提供的一种点检火电路的具体结构示意图；
图3为图2所示的点检火电路中的振荡电路的部分放大图；
图4为开关元件Q1和Q2在不同开断状态下的等效电路图；
图5为在有火焰时火焰处的等效电路图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
现有的燃气装置中，分别使用两套独立的点火电路和检火电路，也即是说，点火电路和检火电路均各自分别连接供电电路和控制器，如此，在实际应用中，点火电路和检火电路及其供电电路都需要占用PCB板的面积，并且，由于点火电路和检火电路均需要控制器进行控制，因此至少需要两个控制器。可见，现有的燃气装置中，相互独立的点火电路和检火电路需占用PCB板较大面积且会导致控制器成本较高。
为了解决上述问题，本申请提供一种一体化的点检火电路。以下通过实施例对具体方案进行详细说明。
实施例
参照图1，图1为本申请实施例提供的一种点检火电路的原理示意图。如图1所示，本实施例的点检火电路包括：振荡电路1、点火电路2和检火电路3；
其中，振荡电路1的信号输入端连接控制信号，电源输入端连接电源；振荡电路1用于基于控制信号输出工作电压；
点火电路2的第一端与振荡电路1的第一输出端相连接，第二端与振荡电路1的第二输出端相连接；点火电路2用于，利用振荡电路1输出的工作电压放电点火；
检火电路3的第一端与振荡电路1的第一输出端相连接，第二端用于检测火焰，第三端连接电源，第四端用于输出检测信号；检火电路3用于，利用振荡电路1输出的工作电压，根据火焰的有无输出不同的检测信号。
具体的，振荡电路1基于接收到的控制信号，将电源输入的直流电转化为交流电然后输出，以便后续的点火电路2和检火电路3使用。点火电路2用于实现放电点火，检火电路3则用于检测是否存在火焰。如此，将点火电路2和检火电路3设计为一体化电路，二者的工作电压均由振荡电路1提供，从而在实际应用中可以有效减少点检火电路3所占用的PCB板的面积；并且，由于实际应用中只需要设置一个控制器对振荡电路1进行控制(向振荡电路1输出控制信号)即可，因此可以减少控制器的成本。
在一个具体的实施例中，振荡电路1可以是并联谐振电路，也即其包含的电感和电容并联，且电容的大小恰恰使电路中的电压与电流同相位。
此外，一些实施例中，振荡电路1包括第一开关元件和第二开关元件，且振荡电路1连接的控制信号用于控制第一开关元件和第二开关元件周期性的导通和关断，以使振荡电路1振荡并输出工作电压。其中，第一开关元件和第二开关元件包括但不限于MOS管(场效应管)、三极管以及其他可满足开关功能的器件，可根据实际需要进行选择。也即，本实施例中，可通过控制第一开关元件和第二开关元件周期性的导通和关断，来实现对振荡电路1的振荡过程的控制。并且，当第一开关元件和第二开关元件周期性的导通和关断的频率不同时，振荡电路1输出的工作电压也会不同，从而能够在不改变电路的硬件结构的前提下，满足不同场景下的使用需求。
此外，一些实施例中，控制信号为控制电路输出的脉冲宽度调制(Pulse widthmodulation，PWM)信号。控制电路即上述的控制器及其附属电路，控制器芯片通过PWM引脚与振荡电路1的信号输入端相连接，从而向振荡电路1输出PWM信号作为控制信号，控制振荡电路1的工作状态。
为了使本申请的上述技术方案更容易理解，以下通过一个具体的电路结构示例进行举例说明。
参照图2，图2为本申请实施例提供的一种点检火电路的具体结构示意图。如图2所示，该实施例中，振荡电路1包括：变压器T1、第一电容C1、第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11和第十二电阻R12；
其中，变压器T1的初级线圈的中间抽头为振荡电路的电源输入端，变压器T1的初级线圈的第一端与第一电容C1的第一端相连接，第二端与第一电容C1的第二端相连接；变压器T1的次级线圈的第一端为振荡电路的第一输出端，第二端为振荡电路的第二输出端且接地；
第一MOS管Q1的漏极与第一电容C1的第一端相连接，源极与第十一电阻R11的第一端相连接，栅极与第八电阻R8的第一端相连接；
第十一电阻R11的第二端接地；
第八电阻R8的第二端为第一信号输入端，用于连接第一控制信号(即图2中的PWM0端，其连接至控制器芯片的PWM0引脚)；
第十电阻R10的第一端与第八电阻R8的第一端相连接，第二端与第十一电阻R11的第一端相连接；
第二MOS管Q2的漏极与第一电容C1的第二端相连接，源极与第十一电阻R11的第一端相连接，栅极与第九电阻R9的第一端相连接；
第九电阻R9的第二端为第二信号输入端，用于连接第二控制信号(即图2中的PWM1端，其连接至控制器芯片的PWM1引脚)；
第十二电阻R12的第一端与第九电阻R9的第一端相连接，第二端与第十一电阻R11的第一端相连接。
具体的，本实施例的上述振荡电路的工作原理如下：
首先，结合图3对变压器部分进行说明，其中图3为图2的部分放大图。由于变压器的初级线圈的抽头(下称原边抽头)为中间抽头，从而将变压器的初级线圈分为电感L1和电感L2两部分，且L1＝L2＝L(为了便于后续说明，假设电感L1和L2的电感值均为L)。又由于变压器的耦合系数可以近似看作为1，因此，原边抽头之间的互感值M＝L1＝L2＝L。电容C1和电感L1、L2构成并联谐振。
基于此，由于并联谐振的特点，当第一MOS管Q1截止，第二MOS管Q2导通时，可以把电感L1、L2与电容C1看作一个电流的回路，其中电容C1和电感L1串联后再与电感L2并联，其等效电路图如图4所示，能量在电感L1、L2与电容C1之间反复传输，形成谐振；而当第一MOS管Q1导通，第二MOS管Q2截止时，电感L1、L2与电容C1形成另一个电流的回路，其中电容C1和电感L2串联后再与电感L1并联(与图4类似，不再图示)，能量同样在回路中反复传输，形成谐振。其中，振荡的频率由第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的开断频率决定，而第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的开断频率由控制信号控制。
由谐振特性可知，当第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的控制频率恰好为谐振频率
Figure BDA0003362399690000081
时，振荡电压最大(式中C表示电容C1的值)。当控制频率小于或大于f时，振荡电压均变小。因此，可通过控制第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的开断频率实现对变压器初级线圈两端电压的调节，进而控制变压器次级线圈电压的大小(次级线圈的电压也即上述实施例的工作电压)。也即，振荡电路在输入不同的控制信号时，可输出不同的工作电压，以满足不同情况下的使用需求。
此外，如图2所示，该实施例中，点火电路包括：整流二极管D1、触发二极管D2、第七电阻R7、第五电容C5和高压包T2；
其中，整流二极管D1的正极与振荡电路的第一输出端相连接，负极与第五电容C5的第一端相连接；
第五电容C5的第二端与高压包T2的初级线圈的第一端相连接；
触发二极管D2的第一端与第五电容C5的第一端相连接，第二端与第五电容C5的第二端相连接；
第七电阻R7的第一端与第五电容C5的第一端相连接，第二端与第五电容C5的第二端相连接；
高压包T2的初级线圈的第二端接地，高压包T2的次级线圈连接高压放电针。
具体的，点火电路的工作原理如下：
整流二极管D1的正极与振荡电路的第一输出端相连接，从而电路通过变压器T1和整流二极管D1对第五电容C5充电，当第五电容C5两端电压达到触发二极管D2的电压时,第五电容C5、触发二极管D2和高压包T2构成放电回路，高压包T2连接的高压放电针产生瞬时高压进行放电点火。
并且，在上述振荡电路的基础上，通过控制MOS管Q1和Q2的开断频率即可控制第五电容C5的充电速度，进而控制触发二极管D2的导通时间，从而实现对点火频率的调控。
此外，如图2所示，该实施例中，检火电路包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4；
第三电容C3的第一端为检火电路的第一端(连接振荡电路的第一输出端)，第二端与第四电阻R4的第二端相连接；
第四电阻R4的第一端与第二电容C2的第一端相连接；
第二电容C2的第二端接地；
第三电阻R3的第一端与第二电阻R2的第二端相连接，第二端与第二电容C2的第一端相连接；
第二电阻R2的第一端连接电源，第二端还与第一电阻R1的第一端以及第四电容C4的第一端相连接；第二电阻R2的第二端为检火电路的第四端，用于输出检测信号(即图2中的IO_AD端，其连接至控制器芯片的IO_AD引脚)；
第一电阻R1的第二端以及第四电容C4的第二端均接地；
第五电阻R5的第一端接机壳(PE)，第二端连接第六电阻的第一端，第六电阻的第二端接地；
第三电容C3的第二端还连接检火针(例如，可如图2所示，在第三电容C3的第二端连接插片P1，通过插片P1连接检火针)，检火针与机壳间存在一设定空间，以检测设定空间内是否存在火焰。
具体的，检火电路的工作原理如下：
在无火焰时，变压器T1的次级线圈、第三电容C3、第四电阻R4和第二电容C2构成第一回路；变压器T1的次级线圈、第三电容C3、第四电阻R4、第三电阻R3和第四电容C4构成第二回路，其中，第三电容C3、第三电阻R3和第四电阻R4需要有较大阻抗，以使第四电容C4上只有很小的交流分量，从而IO_AD处的电压值(也即检火电路输出的检测信号)近似于由第二电阻R2和第一电阻R1组成的直流分压电路在第一电阻R1上的分压值，为正电压。
当有火焰时，振荡电路输出的正半周电流经变压器T1的次级线圈、第三电容C3、火焰、机壳PE、第五电阻R5和第六电阻构成第三回路(无火焰时，检火针与机壳PE之间为断路)。负半周期时，由于火焰的单向导电性(检火针与火焰和机壳形成的部分回路的等效电路如图5所示，其中，二极管表示火焰的单向导电性，电阻为火焰本身的电阻)，第三回路截止，因此振荡电路输出的电流只能经过第一回路与第二回路，由于第四电容C4上正负半周流过电流的不一致从形成上负下正(此处的“上”“下”是针对图2而言，也即“上”指的是C4的第一端，“下”指的是C4的第二端)的电压差，此时，IO_AD处检测到一个负压值。如此根据IO_AD处是否检测到负电压即可判断火焰的有无，也即，如果检测到负电压，则表示有火焰，而如果持续检测到正电压，则表示无火焰。
需要注意的是，图2中，第五电阻R5的第二端连接第六电阻R6后再接地(R5、R6串联)，但实际上，根据实际情况(比如考虑功率等因素)，可取消第六电阻R6，使第五电阻R5的第二端直接接地，区别仅在于总电阻值不同，其工作原理不变。
此外需要说明的是，图2所示电路中未详述其作用的各电阻均主要起到保护作用。
此外，应当理解的是，图2所示的振荡电路、点火电路和检火电路的具体电路结构仅是示例性的，实际应用中，可根据实际需要进行元器件的替换和调整(比如可将振荡电路中的开关元件替换为三极管，并适应性调整其余元件的连接关系)，只要能够实现其所需的功能即可。
上述的点检火电路，既可用于点火又可用于检火，并且，由于检火时所需的电压远小于点火电压，因此，在检火时可通过控制开关元件(也即Q1、Q2)的开断频率降低次级侧电压(也即振荡电路输出的工作电压)，且降低的具体值可根据实际需要进行调整，从而既可达到检火目的又降低不必要的耗能(而对于传统的检火电路，其检火电压一般为固定值，或需要多路输入电源才可改变检火电压，电路结构复杂)。
此外，在上述实施例的点检火电路的基础上，本申请实施例还提供一种点检火装置以及包含该点检火装置的燃气装置。将上述的点检火电路应用于点检火装置和燃气装置后，可实现相应的作用，得到相应的有益效果，即有效减少点检火电路所占用的PCB板的面积以及减少控制器的成本。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种点检火电路，其特征在于，包括：振荡电路、点火电路和检火电路；
其中，所述振荡电路的信号输入端连接控制信号，电源输入端连接电源；所述振荡电路用于基于控制信号输出工作电压；
所述点火电路的第一端与所述振荡电路的第一输出端相连接，第二端与所述振荡电路的第二输出端相连接；所述点火电路用于，利用所述振荡电路输出的工作电压放电点火；
所述检火电路的第一端与所述振荡电路的第一输出端相连接，第二端用于检测火焰，第三端连接电源，第四端用于输出检测信号；所述检火电路用于，利用所述振荡电路输出的工作电压，根据火焰的有无输出不同的检测信号。
2.根据权利要求1所述的点检火电路，其特征在于，所述振荡电路包括并联谐振电路。
3.根据权利要求1所述的点检火电路，其特征在于，所述振荡电路包括第一开关元件和第二开关元件，所述振荡电路连接的控制信号用于控制所述第一开关元件和所述第二开关元件周期性的导通和关断，以使所述振荡电路振荡并输出工作电压。
4.根据权利要求3所述的点检火电路，其特征在于，所述第一开关元件和第二开关元件包括但不限于MOS管和三极管。
5.根据权利要求1所述的点检火电路，其特征在于，所述控制信号为控制电路输出的脉冲宽度调制信号。
6.根据权利要求1所述的点检火电路，其特征在于，所述振荡电路包括：变压器、第一电容、第一MOS管、第二MOS管、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻和第十二电阻；
其中，所述变压器的初级线圈的中间抽头为所述振荡电路的电源输入端，所述变压器的初级线圈的第一端与所述第一电容的第一端相连接，第二端与所述第一电容的第二端相连接；所述变压器的次级线圈的第一端为所述振荡电路的第一输出端，第二端为所述振荡电路的第二输出端且接地；
所述第一MOS管的漏极与所述第一电容的第一端相连接，源极与所述第十一电阻的第一端相连接，栅极与所述第八电阻的第一端相连接；
所述第十一电阻的第二端接地；
所述第八电阻的第二端为第一信号输入端，用于连接第一控制信号；
所述第十电阻的第一端与所述第八电阻的第一端相连接，第二端与所述第十一电阻的第一端相连接；
所述第二MOS管的漏极与所述第一电容的第二端相连接，源极与所述第十一电阻的第一端相连接，栅极与所述第九电阻的第一端相连接；
所述第九电阻的第二端为第二信号输入端，用于连接第二控制信号；
所述第十二电阻的第一端与所述第九电阻的第一端相连接，第二端与所述第十一电阻的第一端相连接。
7.根据权利要求1所述的点检火电路，其特征在于，所述点火电路包括：整流二极管、触发二极管、第七电阻、第五电容和高压包；
其中，所述整流二极管的正极与所述振荡电路的第一输出端相连接，负极与所述第五电容的第一端相连接；
所述第五电容的第二端与所述高压包的初级线圈的第一端相连接；
所述触发二极管的第一端与所述第五电容的第一端相连接，第二端与所述第五电容的第二端相连接；
所述第七电阻的第一端与所述第五电容的第一端相连接，第二端与所述第五电容的第二端相连接；
所述高压包的初级线圈的第二端接地，所述高压包的次级线圈连接高压放电针。
8.根据权利要求1所述的点检火电路，其特征在于，所述检火电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第二电容、第三电容和第四电容；
所述第三电容的第一端为所述检火电路的第一端，第二端与所述第四电阻的第二端相连接；
所述第四电阻的第一端与所述第二电容的第一端相连接；
所述第二电容的第二端接地；
所述第三电阻的第一端与所述第二电阻的第二端相连接，第二端与所述第二电容的第一端相连接；
所述第二电阻的第一端连接电源，第二端还与所述第一电阻的第一端以及所述第四电容的第一端相连接；所述第二电阻的第二端为所述检火电路的第四端，用于输出检测信号；
所述第一电阻的第二端以及所述第四电容的第二端均接地；
所述第五电阻的第一端接机壳，第二端接地；
所述第三电容的第二端还连接检火针，所述检火针与所述机壳间存在一设定空间，以检测所述设定空间内是否存在火焰。
9.一种点检火装置，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的点检火电路。
10.一种燃气装置，其特征在于，包括如权利要求9所述的点检火装置。
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