CN117053227A - 一种数字式点火检火一体电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种数字式点火检火一体电路，包括：点火请求输入端、驱动控制模块、升压模块、点火电路、触发放电模块、检火电路及火焰状况输出端，驱动控制模块分别连接点火请求输入端和火焰状况输出端；驱动控制模块的输出端分别与升压模块的输入端、点火电路及检火电路电连接；升压模块的输出端分别与点火电路及检火电路电连接；点火电路将由升压模块充电和触发放电模块放电所引起的第一电压信号的变化反馈至驱动控制模块，检火电路将由升压模块充电和负载放电所引起的第二电压信号的变化反馈至驱动控制模块。本发明的点火和火焰检测效果好，安全性和可靠性高。

Description

一种数字式点火检火一体电路

技术领域

本发明涉及火焰检测技术领域，尤其涉及一种数字式点火检火一体电路。

背景技术

目前，火焰检测技术主要有三种，一是常见于工业锅炉应用的基于紫外光或红外光识别的光感应技术；二是常见于家用燃气灶应用的基于热电偶的热感应技术；三是常见于家用燃气热水器应用的基于离子电流识别的离子检火技术。一般而言，紫外光识别需要用到成本较高寿命较短的传感器，并且与红外光识别一样容易受环境光所影响，比如用于点燃可燃气体的电弧也会发出紫外光，所以一般不用于家用产品。而热感应技术由于残热的影响，反应时间超过10秒，只能用于安全性要求较低的产品上。近年来，也有不少集成灶和燃气灶品牌推出基于离子检火技术的产品，可见该技术在家用燃气具产品上的重要性。

现有的家用离子检火电路基本采用模拟电路方案，其核心是通过一个带反馈绕组的升压变压器，以自激振荡的方式产生频率20kHz以上的正半波为近似正弦波负半波为方波的交流输出，用于火焰检测。然而，上述的家用离子检火电路只能输出有火或无火信号，容易受模拟电路元件参数的精度所影响，火焰检测灵敏度一致性低，当结合家用脉冲点火电路时，由于检火与点火电路对电路参数需求的不一致，还容易导致检火功能失效，可靠性低，安全性差。

现有的工业用离子检火电路一般使用开关型稳压芯片（例如MC32063A）,构建Boost型升压转换电路以实现高电压的稳压输出，然后再将高电压通过耦合电容并经方波生成电路来产生50Hz或60Hz的交流方波输出，用于火焰检测。由于工业用离子检火电路产生的交流方波十分稳定，不存在家用离子检火电路检火灵敏度一致性低的问题，还可以把火焰信号转换为0到5V的模拟信号，用于火力指示或自适应控制。然而，上述的工业用检火电路元件多，电路复杂，成本高，可靠性低，而且交流方波的频率低，需要用到容量较大的耦合电容和滤波电容，成本高，占用的PCB空间大。

发明内容

针对以上相关技术的不足，本发明提出一种点火和火焰检测效果好，成本低，安全性和可靠性高的数字式点火检火一体电路。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种数字式点火检火一体电路，包括：点火请求输入端、驱动控制模块、升压模块、触发放电模块、点火电路、检火电路及火焰状况输出端，所述驱动控制模块分别连接所述点火请求输入端和所述火焰状况输出端；

所述驱动控制模块的输出端分别与所述升压模块的输入端、所述触发放电模块的输入端及所述检火电路电连接；所述触发放电模块的输出端连接所述点火电路的输入端，所述升压模块的输出端分别与所述点火电路及所述检火电路电连接，所述驱动控制模块输出第一脉冲信号至所述升压模块的输入端，所述驱动控制模块根据点火请求输出触发信号并通过所述触发放电模块输出至所述点火电路的输入端，所述点火电路将由所述升压模块充电和触发放电模块放电所引起的第一电压信号的变化反馈至所述驱动控制模块，所述检火电路将由所述升压模块充电和负载放电所引起的第二电压信号的变化反馈至所述驱动控制模块，所述驱动控制模块输出第二脉冲信号至所述检火电路的输入端，所述检火电路将由外部火焰所引起的火焰信号电压的变化反馈至所述驱动控制模块，所述驱动控制模块将根据所述火焰信号电压的大小，当前的系统状态以及故障自检的结果进行综合的逻辑判断后，从火焰状况输出端输出有火或无火的结果。

优选的，所述检火电路包括：高压稳压模块、第二电压采集模块、交流方波模块和信号整流模块；所述高压稳压模块的输入端连接至所述升压模块的输出端，所述高压稳压模块的第一输出端连接所述第二电压采集模块的输入端，所述第二电压采集模块的输出端连接至所述驱动控制模块，用于将所述第二电压采集模块采集的第二电压信号输出到所述驱动控制模块；所述高压稳压模块的第二输出端连接所述交流方波模块的输入端，所述交流方波模块的输入端连接至所述驱动控制模块，用于接收所述驱动控制模块输出的第二脉冲信号，所述交流方波模块的输出端连接所述信号整流模块的输入端，所述信号整流模块的输出端连接至所述驱动控制模块，用于通过所述信号整流模块输出的火焰信号反馈到所述驱动控制模块。

优选的，所述驱动控制模块内设有第一算法单元、第二算法单元、点火信号检测单元、故障自检单元和火焰信号处理单元，所述第一算法单元用于实时根据所述第一电压信号调整所述脉冲信号的占空比，所述第二算法单元用于实时根据所述第二电压信号调整所述脉冲信号的占空比；所述点火信号检测单元用于检测点火信号，所述故障自检单元用于实现升压自检，周期自检和火焰感应线接地自检；所述火焰信号处理单元用于处理所述火焰信号。

优选的，所述第二算法单元的工作频率为所述第一算法单元的工作频率的1/4倍。

优选的，所述数字式点火检火一体电路还包括供电控制模块，所述供电控制模块分别与所述驱动控制模块和所述升压模块电连接，所述供电控制模块用于接收所述驱动控制模块输出的驱动信号并为所述升压模块供电。

优选的，所述数字式点火检火一体电路还包括过流检测模块和自动断电模块，所述过流检测模块的输出端分别连接所述供电控制模块的输入端、所述自动断电模块的输入端及所述驱动控制模块的输入端，所述过流检测模块用于输出测试信号至所述驱动控制模块；所述自动断电模块与所述供电控制模块电连接，用于通过所述过流检测模块输出的测试信号实现自动断电。

优选的，所述数字式点火检火一体电路还包括降压稳压模块，所述降压稳压模块的输入端与电源电连接，所述降压稳压模块的输出端与所述驱动控制模块的供电输入端电连接，所述降压稳压模块用于对所述电源的电压进行降压后为所述驱动控制模块供电。

优选的，所述驱动控制模块为微控制器MCU，所述微控制器为自带8MHz或16MHz内部时钟的8位MCU。

与相关技术相比，本发明通过将所述驱动控制模块分别连接所述点火请求输入端和所述火焰状况输出端，方便连接外部设备实现效果不错的点火和火焰检测功能；本发明也可以作为一个功能模块嵌入到本地现有的控制系统中；由于驱动控制模块的输出端分别与所述升压模块的输入端、所述触发放电模块的输入端及所述检火电路电连接；所述触发放电模块的输出端连接所述点火电路的输入端，所述驱动控制模块输出第一脉冲信号至所述升压模块的输入端，所述点火电路将由所述升压模块充电和触发放电模块放电所引起的第一电压信号的变化反馈至所述驱动控制模块，所述检火电路将由所述升压模块充电和负载放电所引起的第二电压信号的变化反馈至所述驱动控制模块，所述驱动控制模块输出第二脉冲信号至所述检火电路的输入端，所述检火电路将由外部火焰所引起的火焰信号电压的变化反馈至所述驱动控制模块，所述驱动控制模块将根据所述火焰信号电压的大小，当前的系统状态以及故障自检的结果进行综合的逻辑判断后，从火焰状况输出端输出有火或无火的结果。这样采用数字化芯片控制技术确保了点火和检火性能的一致性，并且高性能的点火和检火配置使得应用面更广，当应用于全预混燃气壁挂炉产品时，基本实现了适应性，厂家无需上门调试；同时，本发明实现了升压模块的共用以及交流方波的高频化，有效地降低了元件成本和提高了电路的可靠性；并且，数字化芯片控制技术实现了软硬件故障自检，也进一步提高了产品的可靠性。

附图说明

下面结合附图详细说明本发明。通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述或其他方面的内容将变得更清楚和更容易理解。附图中：

图1为本发明数字式点火检火一体电路的模块图；

图2为本发明驱动控制模块的模块图；

图3为本发明故障自检单元的模块图；

图4为本发明检测到点火请求时的控制时序。

图中，1、驱动控制模块，11、第一算法单元，12、第二算法单元，13、点火信号检测单元，14、故障自检单元，141、升压自检，142、周期自检，143、火焰感应线接地自检，15、火焰信号处理单元；2、升压模块，3、点火电路，31、点火模块，32、第一电压采集模块，4、检火电路，41、高压稳压模块，42、第二电压采集模块，43、交流方波模块，44、信号整流模块，5、供电控制模块，6、自动断电模块，7、降压稳压模块，8、过流检测模块，9、触发放电模块。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。

在此记载的具体实施方式/实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案，都在本发明的保护范围之内。

如图1-4所示，本发明提供一种数字式点火检火一体电路，包括：点火请求输入端Igni、驱动控制模块1、升压模块2、点火电路3、触发放电模块9、检火电路4及火焰状况输出端，所述驱动控制模块1分别连接所述点火请求输入端和所述火焰状况输出端FSout。

所述驱动控制模块1的输出端分别与所述升压模块2的输入端、触发放电模块9及所述检火电路电连接；所述触发放电模块9的输出端连接所述点火电路3的输入端，所述升压模块2的输出端分别与所述点火电路3及所述检火电路4电连接，所述驱动控制模块1输出第一脉冲信号PWM1至所述升压模块2的输入端，所述驱动控制模块1根据点火请求输出触发信号并通过触发放电模块9输出至所述点火电路3的输入端，所述点火电路3将由所述升压模块2所引起的第一电压信号的变化反馈至所述驱动控制模块1；所述检火电路4将由所述升压模块2所引起的第二电压信号的变化反馈至所述驱动控制模块1，所述驱动控制模块1输出第二脉冲信号至所述检火电路4的输入端，所述检火电路4将由外部火焰所引起的火焰信号电压的变化反馈至所述驱动控制模块1，所述驱动控制模块1将根据所述火焰信号电压的大小，当前的系统状态以及故障自检的结果进行综合的逻辑判断后，从火焰状况输出端输出有火或无火的结果。

在本实施例中，所述驱动控制模块1内设有第一算法单元11、第二算法单元12、点火信号检测单元13、故障自检单元14和火焰信号处理单元15，所述第一算法单元11用于实时根据所述第一电压信号调整所述脉冲信号的占空比，所述第二算法单元12用于根据所述第二电压信号调整所述脉冲信号的占空比；所述点火信号检测单元13用于检测点火信号，所述故障自检单元14用于实现升压自检，周期自检和火焰感应线接地自检；所述火焰信号处理单元15用于根据所述火焰信号电压值，当前的系统状态以及所述故障自检的输出得出火焰是否存在的结果。

具体的，第一算法单元11使用高占空比，在系统上电期间和放电后对CBB电容执行快充，第二算法单元12使用低占空比，维持高压电解电容电压的稳定。两个算法会有切换过程，因为快充的时间很短，高压电解电容的容量较大，所以算法切换不会对稳压造成影响，注意电压稳定交流方波才稳定，检火才稳定。

具体的，点火请求无效期间，故障自检单元14会执行周期自检，确保火焰检测系统的可靠性，并且，还会识别感应线是否接地。当上位系统通过点火请求输入端Igni向驱动控制模块1下发点火请求且点火信号检测单元13识别到有效的点火请求后，驱动控制模块1通过输出Trig信号到触发放电模块9实现单次放电，接着，第一算法单元11根据第一电压采集模块32反馈的Volt1信号实时调整PWM1信号的占空比并输出到升压模块2，以对点火模块31的CBB电容进行快速充电，直到CBB电容被充电到第一预设电压值，接着，第二算法单元12根据第二电压采集模块42反馈的Volt2信号实时调整PWM1信号的占空比并输出到升压模块2，把高压稳压模块41的电解电容的电压稳定到第二预设电压值。在点火请求有效期间，每一个点火周期都会重复放电，快充，稳压这个过程，并且，故障自检单元14在每一个点火周期都会执行升压自检，确保点火系统的可靠性。无论是点火请求有效还是无效期间，驱动控制模块1都会输出PWM2信号到交流方波模块43，以产生用于火焰检测的交流方波信号，火焰信号处理单元15将根据信号整流模块44反馈的FSin信号，当前的系统状态，以及故障自检单元14的输出产生有火或无火的结果，并把这个结果通过火焰状况输出端FSout反馈到上位系统。因此，上位系统只需要两根通讯线就可以完成点火和火焰检测任务。另外，驱动控制模块1还可以通过火焰状况输出端FSout以数字通讯的方式向上位系统上传当前系统状态、故障代码等信息。这样采用数字化芯片控制技术确保了点火和检火性能的一致性，并且高性能的点火和检火配置使得应用面更广，当应用于全预混燃气壁挂炉产品时，基本实现了适应性，厂家无需上门调试；同时，本发明实现了升压模块2的共用以及交流方波的高频化，有效地降低了元件成本和提高了电路的可靠性；并且，数字化芯片控制技术实现了软硬件故障自检，也进一步提高了产品的可靠性。

其中，驱动控制模块1还具备升压型DC-DC电源控制芯片电路方案的自动稳压功能。这使得驱动控制模块1，升压模块2既可以与点火电路3组成数字式脉冲点火电路，又可以与检火电路4组成数字式火焰检测电路。

可选的，该数字式点火检火一体电路可以是上位系统的一个功能单元，也可以是单独的火焰传感器。通过驱动控制模块1根据检火电路4反馈回来的火焰信号电压值，当前的系统状态以及故障自检的结果进行综合的逻辑判断后，产生有火或无火的二选一的结果FSout，再输出给上位系统，实现火焰检测的功能。

本实施例中，故障自检单元14包含3个子模块，分别是升压自检141，周期自检142和火焰感应线接地自检143。其中，升压自检141用来配合点火功能，可实时监控升压模块2、点火电路3、检火电路4是否存在电路异常，比如元件失效，元件参数异常，一旦出现电路异常，并且故障持续，升压自检141会生成故障代码，并让驱动控制模块1退出点火模式；周期自检142用来配合检火功能，可周期监控检火电路4是否存在电路异常，比如元件失效，一旦出现电路异常，周期自检142会生成故障代码，并通过火焰状况输出端输出无火的结果，具体的，周期自检142会根据火焰信号电压值FSin来执行不同的自检策略，当FSin大于一定值，自检策略会把PWM2的占空比临时调整为100%，相当于停振，让交流方波模块43的耦合电容快速放电，自检策略在停振后会实时追踪FSin的变化，随着耦合电容的放电，FSin理应快速下降，当FSin下降到一定值，自检策略会恢复PWM2的占空比，相当于重新起振，如果停振期间FSin没有快速下降，检火电路4必然存在电路异常，相对地，当FSin小于一定值，自检策略会把PWM2的占空比临时调整为0%，相当于停振，让交流方波模块43的耦合电容快速充电，自检策略在停振后会实时追踪FSin的变化，随着耦合电容的充电，FSin理应快速上升，当FSin上升到一定值，自检策略会恢复PWM2的占空比，相当于重新起振，如果停振期间FSin没有快速上升，检火电路4必然存在电路异常；如果检火电路4一切正常，并且火焰信号电压值FSin大于一定值，火焰感应线接地自检143会被投入，并在周期自检142执行期间，PWM2占空比恢复后的一定时间内收集统计FSin数据，如果火焰感应线由于各种原因比如断线没有连上火焰感应针，且使得连接线裸露端碰到外壳，火焰感应线接地自检143将收集到比正常值大的异常数据，当异常数据大于一定值，火焰感应线接地自检143会生成故障代码，并通过火焰状况输出端输出无火的结果。

在本实施例中，所述点火电路3包括：点火模块31和第一电压采集模块32，所述点火模块31的第一输入端与所述升压模块2的输出端连接，所述点火模块31的第二输入端与所述触发放电模块9的输出端连接，所述触发放电模块9的输入端与所述驱动控制模块1的输出端连接，用于接收所述驱动控制模块1输出的触发信号Trig，所述点火模块31的输出端连接至所述第一电压采集模块32的输入端，所述第一电压采集模块32的输出端连接至所述驱动控制模块1，用于将所述第一电压采集模块32采集的第一电压信号Volt1输出到所述驱动控制模块1。

在本实施例中，所述检火电路4包括：高压稳压模块41、第二电压采集模块42、交流方波模块43和信号整流模块44；所述高压稳压模块41的输入端连接至所述升压模块2的输出端，所述高压稳压模块41的第一输出端连接所述第二电压采集模块42的输入端，所述第二电压采集模块42的输出端连接至所述驱动控制模块1，用于将所述第二电压采集模块42采集的第二电压信号输出到所述驱动控制模块1；所述高压稳压模块41的第二输出端连接所述交流方波模块43的输入端，所述交流方波模块43的输入端连接至所述驱动控制模块1，用于接收所述驱动控制模块1输出的第二脉冲信号，所述交流方波模块43的输出端连接所述信号整流模块44的输入端，所述信号整流模块44的输出端连接至所述驱动控制模块1，用于通过所述信号整流模块44输出的火焰信号反馈到所述驱动控制模块1。

具体的，通过驱动控制模块1输出触发信号到所述触发放电模块9控制所述点火模块31进行放电。在上位系统上电期间，驱动控制模块1输出PWM1信号至升压模块2上，通过升压模块2实现对点火模块31和高压稳压模块41进行充电，通过驱动控制模块1输出PWM2信号至交流方波模块43上，通过交流方波模块43以产生用于火焰检测的交流方波信号，信号整流模块44将反馈FSin信号至驱动控制模块1的火焰信号处理单元15上，火焰信号处理单元15综合当前的系统状态以及故障自检单元14的输出产生有火或无火的结果，并把这个结果通过火焰状况输出端FSout反馈到上位系统，从而实现检火和点火一同控制。

具体的，交流方波模块43由高压稳压模块41供电，并将驱动控制模块1输出的PWM2信号转化为高压交流方波信号，这个高压交流方波信号将通过火焰感应线和感应针输出，用于探测火焰，同时，高压交流方波信号也会输出到信号整流模块44，从而形成驱动控制模块1可以探测的火焰信号FSin信号。

在本实施例中，所述第二算法单元12的工作频率为所述第一算法单元11的工作频率的1/4倍。

在本实施例中，所述数字式点火检火一体电路还包括供电控制模块5，所述供电控制模块5分别与所述驱动控制模块1和所述升压模块2电连接，所述供电控制模块5用于接收所述驱动控制模块1输出的驱动信号并为所述升压模块2供电。

在本实施例中，所述数字式点火检火一体电路还包括过流检测模块8和自动断电模块6，所述过流检测模块8的输出端分别连接所述供电控制模块5的输入端、所述自动断电模块6的输入端及所述驱动控制模块1的输入端，所述过流检测模块8用于输出测试信号至所述驱动控制模块1。通过过流检测模块8检测输入电源通过的电流信号，并将电流信号发送到自动断电模块6上，当电流信号超过设定电流大小时，通过自动断电模块6将控制信号发送到供电模块5中用以实现自动断电，供电模块5控制效果好，整体电路安全性高。同时，为了提高升压模块2的转换效率，过流检测模块8的输入电源的电压越高越好。

在本实施例中，所述数字式点火检火一体电路还包括降压稳压模块7，所述降压稳压模块7的输入端与电源电连接，所述降压稳压模块7的输出端与所述驱动控制模块1的供电输入端电连接，所述降压稳压模块7用于对所述电源的电压进行降压后为所述驱动控制模块1供电。本发明可支持常见的12V和24V输入，还可以支持燃气具界常见的30V输入，输入不同只需微调驱动控制模块1内部的算法单元一即可。当系统没有单独的5V电源为驱动控制模块1供电时，可通过降压稳压模块7获得5V供电。

在本实施例中，所述驱动控制模块1为微控制器MCU，所述微控制器为8MHz或16MHz内部时钟的8位MCU。

本发明的工作原理如下：

上电后驱动控制模块1先让系统进入自检阶段，并通过其内部的ADC外设以31.25kHz以上的转换率对第一电压采集模块32输出的Volt1信号进行实时的采样转换，Volt1信号反映的是点火模块31内的CBB电容的电压，如果Volt1信号高于一定值，这意味着供电控制模块5可能出现异常，比如控制供电的场效应管出现短路，启动流程会被中断，反之，驱动控制模块1将输出有效的Power信号控制供电控制模块5接通供电输入。接通供电输入后，驱动控制模块1会继续检查Volt1信号，如果Volt1信号电压过低，这意味着供电控制模块5可能出现异常，比如控制供电的场效应管出现开路，如果Volt1信号电压过高，则意味着供电输入的电压过高，当Volt1信号电压不合理时启动流程会被中断，反之，驱动控制模块1将让系统进入快充阶段，并通过自带的PWM外设以31.25kHz以上的工作频率输出PWM1信号，PWM1信号会控制升压模块2向点火模块31和高压稳压模块41供电。其中，对点火模块31供电将提高其CBB电容的电压，对高压稳压模块41供电将提高其高压电解电容的电压，由于升压模块2是高频开关电路，并且受驱动控制模块1所控制，所以升压模块2每个工作周期提供的充电电流是受控的，电容电压每个工作周期提高多少也是受控的。在快充过程中CBB电容的电压将与高压电解电容的电压保持一致。

进入快充阶段后，驱动控制模块1内的第一算法单元11实时根据Volt1信号调整PWM1信号的占空比，确保在储能期间流过电感的峰值电流不超过额定使用条件的前提下，升压模块2以最快的速度把CBB电容充电到第一目标电压值，因为充电时间越短点火频率就可以做得越高。但为了防止高压稳压模块41内的高压电解电容被过充，在CBB电容电压接近第一目标电压值时，第一算法单元11会逐步降低PWM1信号的占空比，使得CBB电容电压平稳到达第一目标电压值。

进入快充阶段后，驱动控制模块1还会监控CBB电容的充电速度，因为点火模块31和高压稳压模块41的电容负载的总电容量是已知的，充电电流是受控的，所以将CBB电容充电到第一目标电压值所需的时间是可预知的。当充电速度出现异常，比如CBB电容因老化而容量衰减时充电速度会加快，输入电压过低时充电速度会减慢，此时，驱动控制模块1会进行系统提示，比如通过数码屏显示或通过通讯协议告知上位系统。另外，如果CBB电容电压长时间不增加，这意味着升压模块2出现异常，比如控制储能的开关管出现开路，启动流程会被中断，否则，当CBB电容被充到第一目标电压值后，驱动控制模块1会让系统转入稳压阶段。

进入稳压阶段后，驱动控制模块1内部的ADC外设会改变其输入通道，改为对第二电压采集模块42输出的Volt2信号进行实时的采样转换，Volt2反映的是高压稳压模块41内的高压电解电容的电压，驱动控制模块1内的第二算法单元12会根据Volt2信号实时调整PWM1信号的占空比，控制升压模块2对CBB电容和高压电解电容进行慢充，以确保高压电解电容的电压被稳定在第二目标电压值。本发明的第二目标电压值比第一目标电压值略高，可防止高压电解电容在快充阶段的末段被过充。该数字点火检火电路4的稳压精度主要受第二电压采集模块42的精度，驱动控制模块1内部ADC的转换精度以及其第二算法单元12的复杂程度和执行速度所影响，实测可以达到±0.5%。理论上，第二算法单元12的工作频率越高稳压精度会越好，不过因为低成本8位MCU同一时刻只能采集一个模拟量输入通道，而稳压阶段系统至少需要同时监控高压电解电容和火焰信号两个模拟量通道，加上切换模拟量通道有可能带来干扰，不适宜拿切换通道后的第一次转换结果用于算法处理。所以，系统会先连续采集两次火焰信号，再连续采集两次第二电压信号，以此循环，并且系统只使用第二次采集的第二电压信号用于稳压，所以第二算法单元的工作频率才被设定为第一算法单元的1/4。

当高压电解电容的电压被稳定到第二目标电压值以后，驱动控制模块1开始监测来自外部的加热请求，该加热请求可能是基于水流量传感器的开水信号，也可能是按键信号等等，此处统一用Igni信号代替，当Igni信号有效时，驱动控制模块1让系统转入放电阶段。首先，驱动控制模块1停止输出PWM1信号，不让升压模块2工作，接着通过输出无效的Power信号控制供电控制模块5切断供电输入，最后通过输出一定时长的Trig信号控制触发放电模块9对点火模块31的CBB电容进行放电，从而形成一个放电电弧。由于高压包初级绕组的存在，放电过程中CBB电容会被反复充放电，其电压有一个衰减振荡直到零伏的过程。待驱动控制模块1停止输出Trig信号后，驱动控制模块1内部的ADC外设会再次改变输入通道，改为对第一电压采集模块32输出的Volt1信号进行实时的采样转换，等到检测到CBB电容的电压持续低于一定值，驱动控制模块1将让系统转入自检阶段，当自检通过，驱动控制模块1会如前述先让系统进入快充阶段，再让系统进入稳压阶段，当下一个点火周期到来，比如5ms，且Igni信号依然有效时，系统会再次进入放电阶段，如此循环。优选的，采用200V的触发电压和200Hz的点火频率可满足绝大部分燃气壁挂炉的点火需求。同时，在放电期间供电控制模块5会切断供电输入，从而切断充电电流，此时高压电解电容的电容量越大，其电压的稳定时间就越长，当然，缩短放电时间也有利于电压的稳定，所以触发结束后驱动控制模块1会根据Volt1信号来尽早进入自检阶段。另外，与上电首次快充时升压模块2需要同时对点火模块31和高压稳压模块41供电不一样，稳压后进入快充时升压模块2只需对CBB电容进行快充，充电速度会快很多，相关的自检判据需要调整。如果由于各种异常导致放电后CBB电容电压没有在下一个点火周期到来前回到第一目标电压值，驱动控制模块1会让系统维持在快充阶段，避免影响放电高压，虽然这会降低点火频率。

当高压电解电容的电压被稳定到第二目标电压值以后，驱动控制模块1还会监测信号整流模块44输出的FSin信号，亦即火焰信号。本发明支持25M欧的检火灵敏度，大概相当于4uA级别的离子电流的识别。当然，驱动控制模块1可以把有火或无火的结果通过FSout信号输出到外部单元。高压稳压模块41的供电电压越高，信号整流模块44内的上拉电阻的阻值越大检火灵敏度就越高，但是，无谓地提高检火灵敏度很可能得不偿失。并且，检火灵敏度并非越高越好，如果想做自适应，需要对检火灵敏度做专门的配置才能让FSin信号在常用的燃烧负荷区间下落到可监控的区域。优选的，25M欧的检火灵敏度一是为了通用性，可满足绝大部分燃气壁挂炉燃烧系统的检火需求，二是为了降低元件成本。

为了降低元件成本和缩短周期自检所需要的时间，交流方波模块43的工作频率被大幅加快2kHz，这是通过驱动控制模块1输出的PWM2来控制的，但交流方波模块43所使用的廉价高压三极管由截止切换到导通状态时会有明显的延迟。所以PWM2信号的占空比不能为50%，本发明采用47%的占空比，也就是高电平时长比正常值缩短15us，以补偿高压三极管的导通延迟。高频的好处除了可以使用电容量更低的耦合电容和整流滤波电容，还能大幅加快周期自检的过程。该驱动控制模块1会以一定值为分界线，比如以2.5V，当FSin信号的电压高于此值时，系统进入周期自检后会让PWM2的占空比变为100%，相当于停振，这可以让耦合电容快速放电，然后系统会以32us为周期追踪FSin信号，当发现FSin信号的电压跌落到一定值以后，比如1.25V，系统会恢复PWM2的占空比到47%，相当于重新起振，此时FSin信号还会惯性下跌随后回升，系统会跟踪FSin的上升曲线，并以此判断是否存在火焰感应线接地的故障。如果停振期间FSin信号没有下跌，则电路或驱动控制模块1的ADC单元存在异常，系统会输出无火的结果。

当FSin信号的电压低于分界线时，系统进入周期自检后会让PWM2的占空比变为0%，也相当于停振，这可以让耦合电容快速充电，然后系统会追踪FSin信号，如果FSin信号在一定时间内上升一定的数值，比如0.3V，则检火电路4正常，系统会恢复PWM2的占空比到47%，否则电路或驱动控制模块1的ADC单元存在异常，系统会输出无火的结果。周期自检不通过时，驱动控制模块1会进行系统提示，比如通过数码屏显示或通过通讯协议告知上位系统。通过合理的时序流程，以及2kHz的交流方波频率，本发明的停振时间可缩短至10ms以内，FSin信号的恢复时间实测小于100ms，虽然停振会导致FSin振荡，在起振后的一定时间内飘高，但程序可以在振荡期放宽有火判据，所以总体而言本发明所采用的周期自检策略不会对正常检火产生多大的影响，反观传统数字检火电路4，由于所使用的耦合电容和整流滤波电容的容量值更大，为了有效分辨，所需的停振时间必然更长，而工频的交流方波频率也会减慢火焰信号的恢复时间，其周期自检占用的时间只会更长。

结合本发明所采用的点火和检火配置，点火和检火一体电路已经具备一定的适应性，厂家只需生产时调好烟气指标，就不用担心到用户家时无法点着火，无法检到火，少了大量的上门调试工作。另外一体方案通过驱动控制模块的第二算法单元节省DC-DC电源控制芯片，通过提高交流方波频率，在提高性能的同时也有效地控制了成本，不会比传统的模拟检火方案高多少，有利于本发明的推广。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何纂改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种数字式点火检火一体电路，其特征在于，包括：点火请求输入端、驱动控制模块、升压模块、点火电路、触发放电模块、检火电路及火焰状况输出端，所述驱动控制模块分别连接所述点火请求输入端和所述火焰状况输出端；

所述驱动控制模块的输出端分别与所述升压模块的输入端、所述触发放电模块的输入端及所述检火电路电连接；所述触发放电模块的输出端连接所述点火电路的输入端，所述升压模块的输出端分别与所述点火电路及所述检火电路电连接，所述驱动控制模块输出第一脉冲信号至所述升压模块的输入端，所述驱动控制模块根据点火请求输出触发信号并通过所述触发放电模块输出至所述点火电路的输入端，所述点火电路将由所述升压模块充电和所述触发放电模块放电所引起的第一电压信号的变化反馈至所述驱动控制模块，所述检火电路将由所述升压模块充电和负载放电所引起的第二电压信号的变化反馈至所述驱动控制模块，所述驱动控制模块输出第二脉冲信号至所述检火电路的输入端，所述检火电路将由外部火焰所引起的火焰信号电压的变化反馈至所述驱动控制模块，所述驱动控制模块将根据所述火焰信号电压的大小，当前的系统状态以及故障自检的结果进行综合的逻辑判断后，从火焰状况输出端输出有火或无火的结果。

2.如权利要求1所述的数字式点火检火一体电路，其特征在于，所述检火电路包括：高压稳压模块、第二电压采集模块、交流方波模块和信号整流模块；所述高压稳压模块的输入端连接至所述升压模块的输出端，所述高压稳压模块的第一输出端连接所述第二电压采集模块的输入端，所述第二电压采集模块的输出端连接至所述驱动控制模块，用于将所述第二电压采集模块采集的第二电压信号输出到所述驱动控制模块；所述高压稳压模块的第二输出端连接所述交流方波模块的输入端，所述交流方波模块的输入端连接至所述驱动控制模块，用于接收所述驱动控制模块输出的第二脉冲信号，所述交流方波模块的输出端连接所述信号整流模块的输入端，所述信号整流模块的输出端连接至所述驱动控制模块，用于通过所述信号整流模块输出的火焰信号反馈到所述驱动控制模块。

3.如权利要求2所述的数字式点火检火一体电路，其特征在于，所述驱动控制模块内设有第一算法单元、第二算法单元、点火信号检测单元、故障自检单元和火焰信号处理单元，所述第一算法单元用于实时根据所述第一电压信号调整所述脉冲信号的占空比，所述第二算法单元用于实时根据所述第二电压信号调整所述脉冲信号的占空比；所述点火信号检测单元用于检测点火信号，所述故障自检单元用于实现升压自检，周期自检和火焰感应线接地自检；所述火焰信号处理单元用于处理所述火焰信号。

4.如权利要求3所述的数字式点火检火一体电路，其特征在于，所述第二算法单元的工作频率为所述第一算法单元的工作频率的1/4倍。

5.如权利要求1所述的数字式点火检火一体电路，其特征在于，所述数字式点火检火一体电路还包括供电控制模块，所述供电控制模块分别与所述驱动控制模块和所述升压模块电连接，所述供电控制模块用于接收所述驱动控制模块输出的驱动信号并为所述升压模块供电。

6.如权利要求5所述的数字式点火检火一体电路，其特征在于，所述数字式点火检火一体电路还包括过流检测模块和自动断电模块，所述过流检测模块的输出端分别连接所述供电控制模块的输入端、所述自动断电模块的输入端及所述驱动控制模块的输入端，所述过流检测模块用于输出测试信号至所述驱动控制模块；所述自动断电模块与所述供电控制模块电连接，用于通过所述过流检测模块输出的测试信号实现自动断电。

7.如权利要求6所述的数字式点火检火一体电路，其特征在于，所述数字式点火检火一体电路还包括降压稳压模块，所述降压稳压模块的输入端与电源电连接，所述降压稳压模块的输出端与所述驱动控制模块的供电输入端电连接，所述降压稳压模块用于对所述电源的电压进行降压后为所述驱动控制模块供电。

8.如权利要求1所述的数字式点火检火一体电路，其特征在于，所述驱动控制模块为微控制器MCU，所述微控制器为自带8MHz或16MHz内部时钟的8位MCU。