CN201166434Y - 一种ptc电加热器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型适用于电子领域，尤其涉及一种PTC电加热器，其包括：多个PTC制热元件；接收驱动信号，控制所述PTC制热元件工作的开关单元；与所述开关单元连接，将占空比可变的方波信号转换为驱动信号，控制所述开关单元导通时间的驱动单元；与所述驱动单元连接，采集空调控制器输出的频率信号，将所述频率信号转换为占空比可变的方波信号的控制单元；以及对所述控制单元和驱动单元供电的电源。本实用新型将空调控制器输出的频率信号转换为占空比可变的方波信号，调节PTC制热元件的工作时间，实现了对温度的线性调节，从而便于为汽车提供合适的温度。

Description

一种PTC电加热器
技术领域
本实用新型属于电子领域，尤其涉及一种PTC电加热器、PTC电加热控制器、电动汽车空调及电动汽车。
背景技术
当前电动汽车的空调部分大多采用正温度系数(Positive TemperativeCoefficient，PTC)电加热器制热，每个PTC电加热器又采用多个PTC制热元件，PTC电加热器制热的温度是通过控制PTC制热元件工作的数量来调节的，PTC制热元件工作的数量越多，温度越高，而采用这种PTC电加热器固然可以分级调节温度，但不是线性调节，难以提供合适的温度。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种PTC电加热器，旨在解决现有的PTC电加热器不能够对温度进行线性调节，难以为汽车提供合适的温度的问题。
本实用新型是这样实现的，一种PTC电加热器，所述电加热器包括：
多个PTC制热元件；
接收驱动信号，控制所述PTC制热元件工作的开关单元；
与所述开关单元连接，将占空比可变的方波信号转换为驱动信号，控制所述开关单元导通时间的驱动单元；
与所述驱动单元连接，采集空调控制器输出的频率信号，将所述频率信号转换为占空比可变的方波信号的控制单元；以及
对所述控制单元和驱动单元供电的电源。
本实用新型的另一目的在于提供一种PTC电加热控制器，所述电加热控制器包括：
接收驱动信号，控制PTC制热元件工作的开关单元；
与所述开关单元连接，将占空比可变的方波信号转换为驱动信号，控制所述开关单元导通时间的驱动单元；
与所述驱动单元连接，采集空调控制器输出的频率信号，将所述频率信号转换为占空比可变的方波信号的控制单元；以及
对所述控制单元和驱动单元供电的电源。
本实用新型的另一目的在于提供一种含有上述PTC电加热器的电动汽车空调。
本实用新型的另一目的在于提供一种含有上述PTC电加热器的电动汽车。
本实用新型将空调控制器输出的频率信号转换为占空比可变的方波信号，调节PTC制热元件的工作时间，实现了对温度的线性调节，从而便于为汽车提供合适的温度。
附图说明
图1是本实用新型提供的PTC电加热器的结构图；
图2是本实用新型第一实施例提供的控制单元的结构图；
图3是本实用新型第一实施例提供的PTC电加热器的电路结构图；
图4是本实用新型第二实施例提供的控制单元的结构图；
图5是本实用新型第二实施例提供的PTC电加热器的电路结构图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。
在本实用新型中，将空调控制器输出的频率信号转换为占空比可变的方波信号，调节PTC制热元件的工作时间，可以对温度进行线性调节。
图1示出了本实用新型提供的PTC电加热器的结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型相关的部分。其中，控制单元11、驱动单元12、开关单元13和电源15组成PTC电加热器的控制器部分。
控制单元11采集空调控制器输出的频率信号，转换为占空比可变的方波信号，输出给驱动单元12，驱动单元12将方波信号转换为驱动信号，控制开关单元13的导通时间，从而调节PTC制热元件14的工作时间，实现温度的线性调节。电源15对控制单元11和驱动单元12供电，动力电池组16向电源15和PTC制热元件14输出电能。
作为本实用新型的一个实施例，开关单元13采用绝缘栅极型(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)功率管实现。
在本实用新型中，控制单元11可以采用模拟控制方式，也可以采用单片机控制方式。
图2示出了本实用新型第一实施例提供的控制单元的结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型相关的部分。
在该实施例中，控制单元11采用模拟控制方式，其中，频率转电压电路111将空调控制器输出的频率信号转换为电压信号，电压转方波电路112与频率转电压电路111连接，将电压信号转换为占空比可变的方波信号，输出给驱动单元12。
图3示出了本实用新型第一实施例提供的PTC电加热器的电路结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型相关的部分。
空调控制器输出的频率信号一般为100-300Hz，通过频率转电压芯片U1的IN+端进入频率转电压芯片U1，从频率转电压芯片U1的OUT端和BIAS端输出3-9V的电压信号，电压信号通过由电阻R1和R2构成的分压电路后从电压转方波芯片U2的IN-端进入电压转方波芯片U2，电容C2与电阻R5共同组成滤波电路，R6相当于上拉电阻。电压转方波芯片U2的VREF端通过由电阻R3和R4构成的分压电路与其IN+端相连，只要IN+端和IN-端的电压存在差值，电压转方波芯片U2的E1和E2端就会输出占空比可变的方波信号，IN+端的电压为固定值，IN-端电压信号的高低就决定了输出的方波信号的占空比大小，占空比大小从0-96％，E1和E2端通过电阻R7接地。
从E1和E2端输出的占空比可变的方波信号通过驱动芯片U3的VIN-端进入驱动芯片U3。驱动芯片U3的VIN+端接高电平，其VCC和VC接1 5V电压，其VEE和VEE接-5.1V电压，驱动芯片U3的VOUT端通过电阻R9接IGBT功率管的基极，IGBT功率管的集电极连接PTC制热元件P，发射极接地。当方波信号为高电平时，驱动芯片U3的VOUT端输出-5.1V电压，IGBT功率管不导通，PTC制热元件P未接通，无法工作；当方波信号为低电平时，驱动芯片U3的VOUT端输出15V电压，IGBT功率管导通，PTC制热元件P接通，开始工作。
图4示出了本实用新型第二实施例提供的控制单元的结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型相关的部分。
在该实施例中，控制单元11采用单片机控制方式，单片机接收频率信号或采取其他通信方式得到空调面板的控制需求，直接发出0-100％占空比可变的方波信号，控制IGBT的导通时间，可以更加节约成本，减少器件。
图5示出了本实用新型第二实施例提供的PTC电加热器的电路结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型相关的部分。
空调控制器输出的100-300Hz的频率信号通过单片机U4的CAP端进入单片机U4，从单片机U4的I/O端输出占空比可变的方波信号，占空比大小从0-100％。占空比可变的方波信号通过驱动芯片U3的VIN+端进入驱动芯片U3，驱动芯片U3的VIN-端接地，其VCC和VC接15V电压，其VEE和VEE接-5.1V电压，驱动芯片U3的VOUT端通过电阻R9接IGBT功率管的基极，IGBT功率管的集电极接PTC制热元件P，发射极接地。当方波信号为高电平时，驱动芯片U3的VOUT端输出15V电压，IGBT功率管导通，PTC制热元件P接通，开始工作；当方波信号为低电平时，驱动芯片U3的VOUT端输出-5.1V电压，IGBT功率管不导通，PTC制热元件P未接通，无法工作。
作为本实用新型的一个实施例，驱动芯片U3的DESAT端与IGBT功率管的集电极之间串接包括电阻R8和二极管D1的保护电路，因此DESAT端的电压减去电阻R8和二极管D1自身的压降就是IGBT功率管集电极的最低电压，若IGBT功率管集电极的电压低于此电压，例如当IGBT功率管损坏短路时，驱动芯片U3就能够通过DESAT端采集到该信号，立即停止输出，达到保护电路的作用。
本实用新型可以广泛应用于电动汽车空调，或者电动汽车中。
在上述实施例中，空调控制器输出的频率信号的频率越高，PTC制热元件工作的时间也就越长，温度就会升高。反之，空调控制器输出的频率信号的频率越低，PTC制热元件工作的时间也就越短，温度就会降低，空调控制器输出的频率信号的频率高低决定了PTC制热元件工作时间的长短，从而可以对温度进行线性调节，从而便于为汽车提供合适的温度。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1、一种PTC电加热器，其特征在于，所述电加热器包括：
多个PTC制热元件；
接收驱动信号，控制所述PTC制热元件工作的开关单元；
与所述开关单元连接，将占空比可变的方波信号转换为驱动信号，控制所述开关单元导通时间的驱动单元；
与所述驱动单元连接，采集空调控制器输出的频率信号，将所述频率信号转换为占空比可变的方波信号的控制单元；以及
对所述控制单元和驱动单元供电的电源。
2、如权利要求1所述的电加热器，其特征在于，所述控制单元包括：
将空调控制器输出的频率信号转换为电压信号的频率转电压电路；以及
与所述频率转电压电路连接，将电压信号转换为占空比可变的方波信号的电压转方波电路。
3、如权利要求1所述的电加热器，其特征在于，所述控制单元为一将空调控制器输出的频率信号转换为占空比可变的方波信号的单片机。
4、如权利要求1所述的电加热器，其特征在于，所述开关单元为IGBT功率管。
5、如权利要求4所述的电加热器，其特征在于，所述驱动单元进一步包括：
与所述IGBT功率管的集电极连接，由电阻和二极管组成的保护电路。
6、一种PTC电加热控制器，其特征在于，所述电加热控制器包括：
接收驱动信号，控制PTC制热元件工作的开关单元；
与所述开关单元连接，将占空比可变的方波信号转换为驱动信号，控制所述开关单元导通时间的驱动单元；
与所述驱动单元连接，采集空调控制器输出的频率信号，将所述频率信号转换为占空比可变的方波信号的控制单元；以及
对所述控制单元和驱动单元供电的电源。
7、如权利要求6所述的电加热控制器，其特征在于，所述控制单元包括：
将空调控制器输出的频率信号转换为电压信号的频率转电压电路；以及
与所述频率转电压电路连接，将电压信号转换为占空比可变的方波信号的电压转方波电路。
8、如权利要求6所述的电加热控制器，其特征在于，所述控制单元为一将空调控制器输出的频率信号转换为占空比可变的方波信号的单片机。
9、一种采用PTC电加热器实现的电动汽车空调，其特征在于，所述电动汽车空调采用的PTC电加热器为权利要求1所述的PTC电加热器。
10、一种采用PTC电加热器实现的电动汽车，其特征在于，所述电动汽车采用的PTC电加热器为权利要求1所述的PTC电加热器。
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