CN209356884U - 一种智能可控式电气安全局部隔离控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种智能可控式电气安全局部隔离控制电路，包括电源模块、可控式电源及信号局部隔离模块、负载驱动模块及MCU微控制器模块；各模块间采用电性连接方式。本实用新型提供的一种智能可控式电气安全局部隔离控制电路，利用可控式电源及信号局部隔离模块实现对《电气安全操作规程》中明确规定的部分功能电路进行单独局部有效的电气安全隔离，同时负载驱动模块中，采用可控硅作为负载驱动元件，有效地解决了传统采用全隔离式电气安全隔离方法存在的“对变压器耐压要求高、电路结构复杂以及因采用继电器作为负载驱动隔离元件进而大幅提升成产成本”的问题。本实用新型提供的技术方案具有智能及实时性良好、功耗低及鲁棒性高等优势。

Description

一种智能可控式电气安全局部隔离控制电路

技术领域

本实用新型涉及电气安全及电路隔离技术领域，特别涉及一种智能可控式电气安全局部隔离控制电路。

背景技术

在《电气安全操作规程》中明确规定人体与电气设备、家用电器设备或电力配电设备等进行直接接触式交互式操作时，需要对可能会造成后续设备损坏或对人体造成危害的部分功能电路进行电气安全隔离。传统的电气安全隔离方法多采用如图1-图5所示的利用变压器搭配光耦、继电器等隔离元件分别对电源线路及负载线路中每个功能电路进行分别隔离的全隔离式电气安全隔离方法，即实现电气线路中交流高电压、大电流与直流低电压、小电流以及模拟接地信号与数字接地信号间的有效隔离。传统的电气安全隔离包括对电源线路以及负载电气设备线路的安全隔离，具体实施过程如下：

1.如图1所示，在传统的电源线路中，总电源ACL及ACN输入的交流电压首先通过共模电感T2、整流桥BRIDGER1、若干电容以及电感元件对该交流电压进行降压、整流以及滤波操作，再利用AC-DC电源转换控制芯片U1、变压器T1及DC-DC转换控制芯片U2实现对交流高电压、大电流与直流低电压、小电流间的电气安全隔离。该中电源线路隔离方式存在“变压器承受压差大、功耗大、电源转换效率低以及对变压器耐压性要求高的问题”。

2.如图1、图2及图5所示，在传统的负载电气设备线路中，锅炉设备在使用时需要对锅炉内部的存水量进行实时的检测,即MCU微控制器模块通过锅炉水位检测引脚IO_pwm_judge向水位检测探针接口S-CE及S-GND电路的控制端发出水量检测指令，水位检测探针接口S-CE及S-GND与外部水位检测探针耦接，水位检测探针接口S-CE将外部水位探针的检测结果以高低电平的方式通过IO_pwm引脚该电平信息反馈至MCU微控制器模块中进行处理，MCU微控制器模块依据处理结果通过控制water_pump引脚使能/失能水泵驱动电路，以此实现对锅炉内是否进行补水的控制。由于锅炉外部壳体采用金属材料制成，为避免外部电磁或静电干扰信号通过探针进入到后续功能电路中，进而造成该部分功能电路的损坏，故《电气安全操作规程》中明确规定需要对该部分功能电路进行电气隔离，同时需要对水位检测探针接口S-GND进行接地处理。该部分电路中由于模拟电源与数字电源以及模拟地与数字地之间均没有进行有效的电气隔离，进而导致地线中由于存在公共阻抗，最终引发电路中各部分元件间相互干扰以及参考电位不一致的问题。

如图2、图3及图4所示，在传统的电气设备线路中，因电源线路中采用变压器T1对该部分电路进行电气隔离，故锅炉控制电路、熨斗控制电路及水箱控制电路等负载电气设备线路中必须要配合使用继电器或光电耦合器作为隔离驱动元件，进而实现对负载电气线路中各部分电路模块的驱动及安全隔离。该种隔离方式存在“电路结构复杂以、响应速度慢及因采用继电器或光耦作为负载驱动隔离元件进而大幅提升成产成本”的问题。

实用新型内容

为解决上述背景技术中提到的传统采用全隔离式电气安全隔离方法对《电气安全操作规程》中明确规定的部分功能电路进行电气安全隔离存在“对变压器耐压要求高、电路结构复杂以及因采用继电器或光耦作为负载驱动隔离元件进而大幅提升成产成本”的问题，本实用新型提供的一种智能可控式电气安全局部隔离控制电路，包括电源模块、可控式电源及信号局部隔离模块、负载驱动控制模块及MCU微控制器模块；其中，

所述电源模块分别与所述可控式电源及信号局部隔离模块、所述负载驱动控制模块及所述MCU微控制器模块；所述负载驱动控制模块与所述MCU微控制器模块的若干IO控制端口耦接；

所述可控式电源及信号局部隔离模块与所述负载驱动控制模块耦接；所述可控式电源及信号局部隔离模块包括电源转换隔离可控电路、锅炉水位隔离检测电路及信号传输隔离可控电路；所述锅炉水位隔离检测电路分别与所述电源转换隔离可控电路及信号传输隔离可控电路耦接。

进一步地，所述电源模块包括AC-DC转换模块及DC-DC转换模块；所述AC-DC转换模块包括控制芯片U1；所述控制芯片U1分别通过整流桥BRIDGE1及共模电感T2与总电源ACL及ACN耦接；所述控制芯片U1的输出电压为+12V；所述DC-DC转换模块包括控制芯片U2；所述控制芯片U1的输出端与所述控制芯片U2的输入端耦接；所述控制芯片U1的输出电压为+5V。

进一步地，所述电源转换隔离可控电路包括高频变压器T1；所述高频变压器T1的初级线圈分别与三极管Q5及控制芯片U1的输出端耦接；所述高频变压器T1的次级线圈的输出电压为+5VCC；所述三极管Q5通过电阻R34及电阻R35与所述MCU微控制器模块的对应IO控制端口耦接。

进一步地，所述锅炉水位隔离检测电路包括第一水位检测探针接口S-CE1及S-GND1；外部第一水位检测探针通过所述第一水位检测探针接口S-CE1、电阻R37、电阻R38及电容C6与控制芯片U3的若干IO控制端口耦接；所述第一水位检测探针接口S-GND1与地线耦接；所述信号传输隔离可控电路包括光电耦合器U5；所述光电耦合器U5通过电阻R36及电阻R39分别与控制芯片U3及所述MCU微控制模块的对应IO控制端口耦接。

进一步地，所述负载驱动控制模块包括锅炉控制模块；所述锅炉控制模块包括锅炉加热控制电路；所述锅炉加热控制电路包括继电器REL4；所述继电器REL4的线圈分别通过二极管D8、三极管Q4、电阻R29及电阻R25与MCU微控制模块的对应IO控制端口耦接；所述继电器REL4的触点分别与锅炉加热丝Hh及所述总电源ACL耦接。

进一步地，所述锅炉控制模块包括水泵驱动电路；所述水泵驱动电路包括水泵PUMP；所述水泵PUMP分别通过二极管D4、可控硅TR2、电阻R16及电阻R17与所述MCU微控制模块的对应IO控制端口耦接；所述水泵PUMP通过电容C3及电阻R18与地线耦接。

进一步地，所述负载驱动控制模块包括水箱控制模块；所述水箱控制模块包括电磁阀驱动电路及水箱水量检测电路；所述电磁阀驱动电路包括电磁阀EV；所述电磁阀EV分别通过可控硅TR1、电阻R23、电阻R24与所述MCU微控制模块的对应IO控制端口耦接；所述电磁阀EV通过电阻R20和电容C4与地线耦接；所述水箱水量检测电路包括第二水位检测探针插座W-CHECK；外部第二水位检测探针通过所述第二水位检测探针插座W-CHECK、电阻R27及电阻R26与所述MCU微控制模块的对应IO控制端口耦接。

进一步地，所述负载驱动控制模块包括熨斗控制模块；所述熨斗控制模块包括熨斗底盘加热电路；所述熨斗底盘加热电路包括继电器REL3；所述继电器REL3的线圈分别通过二极管D7、三极管Q3、电阻R21及电阻R24与所述MCU微控制模块的对应IO控制端口耦接；所述继电器REL3的触点分别与熨斗加热丝HL及所述总电源ACL耦接。

进一步地，所述熨斗控制模块包括蒸汽功能使能电路；所述蒸汽功能使能电路包括蒸汽开关STEAM；所述蒸汽开关STEAM通过电阻R30、电阻R13及电阻R12分别与所述MCU微控制器模块的对应IO控制端口及所述总电源ACL耦接。

进一步地，所述熨斗控制模块包括底盘温度采样电路；所述底盘温度采样电路包括温度传感器探针插座NTC；外部温度传感器通过所述温度传感器探针插座NTC、电阻R28及电容C7与所述MCU微控制器模块的对应IO控制端口耦接。

本实用新型提供的一种智能可控式电气安全局部隔离控制电路，通过与现有技术对比，本实用新型具备以下有益效果：

本实用新型提供的一种智能可控式电气安全局部隔离控制电路，包括电源模块、可控式电源及信号局部隔离模块、负载驱动控制模块及MCU微控制器模块；各模块间采用电性连接方式。利用可控式电源及信号局部隔离模块实现对《电气安全操作规程》中明确规定的部分功能电路进行局部隔离式单独供电以及信号传输，同时负载驱动模块中，采用可控硅作为负载驱动元件，有效地解决了采用全隔离式电气安全隔离方法对《电气安全操作规程》中明确规定的部分功能电路进行安全隔离存在的“对变压器耐压要求高、电路结构复杂以及因采用继电器作为负载驱动隔离元件进而大幅提升成产成本”的问题。本实用新型提供的技术方案相较于传统采用全隔离式电气安全隔离方式，更具有智能性、实时性及精确性的特点，同时还具有电路结构简单、功耗低、对变压器耐压性要求低、成本低以及鲁棒性高的优势，具有广泛的市场应用和发展前景。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为传统电气线路中对电源电路及《电气安全操作规程》中明确规定的部分功能电路电气隔离的电路原理图；

图2为传统电气线路中锅炉隔离控制模块电路原理图；

图3为传统电气线路中水箱隔离控制模块电路原理图；

图4为传统电气线路中熨斗隔离控制模块电路原理图；

图5为传统电气线路中MCU微控制模块电路原理图；

图6为本实用新型提供的一种智能可控式电气安全局部隔离控制电路原理框图；

图7为图6中电源模块中AC-DC转换模块及DC-DC转换模块电路原理图；

图8为图6中可控式电源及信号局部隔离模块电路原理图；

图9为图6中负载驱动控制模块中锅炉控制模块电路原理图；

图10为图6中负载驱动控制模块中水箱控制模块电路原理图；

图11为图6中负载驱动控制模块中熨斗控制模块电路原理图；

图12为图6中MCU微控制器模块电路原理图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图6所示，本实用新型提供的一种智能可控式电气安全局部隔离控制电路，包括电源模块、可控式电源及信号局部隔离模块、负载驱动控制模块及MCU微控制器模块；所述电源模块分别与所述可控式电源及信号局部隔离模块、所述负载驱动控制模块及所述MCU微控制器模块；所述负载驱动控制模块与所述MCU微控制器模块的若干IO控制端口耦接；所述可控式电源及信号局部隔离模块与所述负载驱动控制模块耦接；所述可控式电源及信号局部隔离模块包括电源转换隔离可控电路、锅炉水位隔离检测电路及信号传输隔离可控电路；所述锅炉水位隔离检测电路分别与所述电源转换隔离可控电路及信号传输隔离可控电路耦接。

具体实施时，如图6所示，本实用新型提供的一种智能可控式电气安全局部隔离控制电路，包括电源模块、可控式电源及信号局部隔离模块、负载驱动控制模块及MCU微控制器模块；各模块间采用电性连接方式。其中电源模块包括AC-DC转换模块及DC-DC转换模块；其中AC-DC转换模块及DC-DC转换模块将总电源输入的交流高电压通过降压、整流及滤波等操作分别转换成适合不同模块电路供电需求的直流低电压，同时也实现了对电源线路中交流高电压、大电流与直流低电压、小电流间的电压转换及电气安全隔离。

较佳地，本实用新型提供的技术方案中，利用可控式电源及信号局部隔离模块实现对《电气安全操作规程》中明确规定的部分功能电路进行局部隔离式单独供电以及信号传输，有效地解决了采用全隔离式电气安全隔离方法对《电气安全操作规程》中明确规定的部分功能电路进行安全隔离存在的“对变压器耐压要求高、电路结构复杂”的问题。

较佳地，本实用新型提供的技术方案中，采用单向或双向可控硅作为负载驱动控制模块中负载驱动元件，具有控制精度高、功耗低、响应速度快及电路结构简单的优势，有效地解决了传统采用继电器及光电耦合器作为负载驱动及电气隔离元件存在的“响应速度慢、电路结构复杂、控制精度低以及继电器在开合时会产生励磁涌流及生产成本高”的问题。整个电路装置采用MCU微控制器模块作为整个电路的控制核心，相较于现有技术的技术方案而言，装置的操作上更具有智能性、实时性及高精度性的特点，同时能够大幅降低电路复杂度以及对变压器耐压的需要度，具有成本低廉及经济实用性强等优势。

本实用新型提供的一种智能可控式电气安全局部隔离控制电路，通过与现有技术对比，本实用新型具备以下有益效果：

本实用新型提供的一种智能可控式电气安全局部隔离控制电路，包括电源模块、可控式电源及信号局部隔离模块、负载驱动控制模块及MCU微控制器模块；各模块间采用电性连接方式。利用可控式电源及信号局部隔离模块实现对《电气安全操作规程》中明确规定的部分功能电路进行局部隔离式单独供电以及信号传输，同时负载驱动模块中，采用可控硅作为负载驱动元件，有效地解决了采用全隔离式电气安全隔离方法对《电气安全操作规程》中明确规定的部分功能电路进行安全隔离存在的“对变压器耐压要求高、电路结构复杂以及因采用继电器作为负载驱动隔离元件进而大幅提升成产成本”的问题。本实用新型提供的技术方案相较于传统采用全隔离式电气安全隔离方式，更具有智能性、实时性及精确性的特点，同时还具有电路结构简单、功耗低、对变压器耐压性要求低、成本低以及鲁棒性高的优势，具有广泛的市场应用和发展前景。

优选地，所述电源模块包括AC-DC转换模块及DC-DC转换模块；所述AC-DC转换模块包括控制芯片U1；所述控制芯片U1分别通过整流桥BRIDGE1及共模电感T2与总电源ACL及ACN耦接；所述控制芯片U1的输出电压为+12V；所述DC-DC转换模块包括控制芯片U2；所述控制芯片U1的输出端与所述控制芯片U2的输入端耦接；所述控制芯片U1的输出电压为+5V。

具体实施时，如图6及7图所示，所述AC-DC转换模块包括控制芯片U1，所述控制芯片U1分别通过电阻R32、保险丝F1、压敏电阻TVR1、共模电感T2、整流桥BRIDGE1、电感L1、电阻R1、滤波电容E1及滤波电容E2与总电源ACL及ACN耦接；总电源ACL及ACN将交流电压输入至电路中，首先利用共模电感T2将电源中的共膜电磁干扰信号滤除，再利用整流桥BRIDGE1将交流电转换成直流电，同时利用电阻R1、滤波电容E1及滤波电容E2组成的RC滤波电路对整形后的直流电压进行滤波，最后利用AC-DC转换控制芯片U1进行电压转换，控制芯片U1的输出端通过电阻R5、电容C1、肖特基二极管ZD1、二极管D2、二极管D3以及电容EC3输出+12V直流电压为后续电路供电。此外，为避免电源线路中出现电涌电流或电涌电压瞬间增大进而造成电路损坏的情况，需要在总电源ACL及ACN的输入端耦接一只具有浪涌保护功能的压敏电阻TVR1。同时为避免电源线路中出现过流或过压的情况，需要在总电源ACL及ACN的输入端耦接一只保险丝F1。

较佳地，如图6及7图所示，所述DC-DC转换模块包括控制芯片U2；DC-DC电源转换控制芯片U2的输出入通过电阻R8、电阻R6与AC-DC转换模块的输出端耦接；DC-DC电源转换控制芯片U2将+12V直流电压进行电压转换，并输出+5V直流电压为后续电路供电。为降低电源脉动波纹系数提升高效平滑直流输出，需要在DC-DC电源转换控制芯片U2的输出端耦接一只滤波电容E4。

其中，电阻R32、电阻R1、电阻R5、电阻R6及电阻R8的规格分别为47Ω/2W、4.7KΩ、1.5Ω、2KΩ及22Ω。滤波电容E1、滤波电容E2、滤波电容E3及滤波电容E4的规格分别为1μF/400V、1μF/400V、220μF/35V及100μF/16V。电感L1的规格为1mH，共模电感T2的规格为UU9.8/20mH。控制芯片U1的型号为KP3110,控制芯片U2的型号为78L05/SOT89-3L。二极管D3的型号为ESIJ/SOD123，二极管D2的型号为IN4007/SOD123，肖特基二极管ZD1的规格为6.8V/SOD123。

优选地，所述电源转换隔离可控电路包括高频变压器T1；所述高频变压器T1的初级线圈分别与三极管Q5及控制芯片U1的输出端耦接；所述高频变压器T1的次级线圈的输出电压为+5VCC；所述三极管Q5通过电阻R34及电阻R35与所述MCU微控制器模块的对应IO控制端口耦接。

优选地，所述锅炉水位隔离检测电路包括第一水位检测探针接口S-CE1及S-GND1；外部第一水位检测探针通过所述第一水位检测探针接口S-CE1、电阻R37、电阻R38及电容C6与控制芯片U3的若干IO控制端口耦接；所述第一水位检测探针接口S-GND1与地线耦接；所述信号传输隔离可控电路包括光电耦合器U5；所述光电耦合器U5通过电阻R36及电阻R39分别与控制芯片U3及所述MCU微控制模块的对应IO控制端口耦接。

优选地，所述负载驱动控制模块包括锅炉控制模块；所述锅炉控制模块包括锅炉加热控制电路；所述锅炉加热控制电路包括继电器REL4；所述继电器REL4的线圈分别通过二极管D8、三极管Q4、电阻R29及电阻R25与MCU微控制模块的对应IO控制端口耦接；所述继电器REL4的触点分别与锅炉加热丝Hh及所述总电源ACL耦接。

优选地，所述锅炉控制模块包括水泵驱动电路；所述水泵驱动电路包括水泵PUMP；所述水泵PUMP分别通过二极管D4、可控硅TR2、电阻R16及电阻R17与所述MCU微控制模块的对应IO控制端口耦接；所述水泵PUMP通过电容C3及电阻R18与地线耦接。

如图6所示，本实用新型提供的一种智能可控式电气安全局部隔离控制电路，所述负载驱动控制模块中包括锅炉控制模块，锅炉设备在使用时需要对锅炉内部的存水量进行实时的检测,由于锅炉外部壳体采用金属材料制成，为避免操作人员对锅炉水位检测时因操作不当或无法对该部分功能电路进行有效的电气安全隔离，进而导致外部电磁或静电干扰通过检测探针进入到后续功能电路中，最终造成该部分功能电路的损坏，故《电气安全操作规程》中明确规定需要对该部分功能电路进行电气隔离。本实用新型提供的技术方案中采用信号传输及电源转换局部隔离模块对该部分电路进行局部隔离式单独供电及信号传输。

具体实施时，如图8所示，所述可控式电源及信号局部隔离模块包括电源转换隔离可控电路、锅炉水位隔离检测电路及信号传输隔离可控电路，其中电源转换隔离可控电路包括高频变压器T1，高频变压器T1的初级线圈分别通过二极管D9、电阻R41及电容C8与所述AC-DC转换隔离可控模块的输出端耦接；高频变压器T1的初级线圈分别通过三极管Q5、电阻R34及电阻R35与MCU微控制器模块的IO_pwm控制引脚耦接；高频变压器T1的次级线圈分别通过二极管D5、电阻R31、电阻R33、电容EC5及稳压管ZD3输出+5VCC的电压为锅炉水位隔离检测电路及信号传输隔离控制电路供电。

如图8及图12所示，MCU微控制器模块的通过向电源转换隔离控制引脚IO_pwm输出高低电平信号，实现对三极管Q5通断的控制，最终实现通过高频变压器T1进行DC-DC电压转换最终输出+5VCC直流电压，为后续锅炉水位隔离检测电路及信号传输隔离可控电路供电。此外，为避免高频变压器T1的初级线圈与次级线圈内部绕组间存在寄生电容产生50Hz的工频干扰信号对电路运行造成信号干扰，需要在高频变压器T1的初级线圈与次级线圈的地线间耦接瓷片电容CY1及CY2以用于滤除该工频干扰信号。

其中，如图8所示，电阻R41、电阻R34、电阻R35、电阻R31、电阻R33、电阻R36、电阻R39、电阻R37及电阻R38的规格分别为150KΩ、330Ω、10KΩ、1KΩ、1KΩ、1KΩ、10KΩ、15KΩ及1KΩ，电容C8、电容CY1、电容CY2、滤波电容EC5、电容C6的规格分别为2200PF/1KV、0.001μF、0.001μF、100μF/16V及0.1μF/50V。二极管D9及二极管D5的型号均为IN4007，肖特基二极管ZD3的规格为5.1V，三极管Q5的型号为2N5551，控制芯片U3的型号为JZ1508，光电耦合器U5的型号为EL817B/DIP4。

较佳地，本实用新型提供的技术方案中，用户在使用锅炉设备时需要对锅炉内部的存水量进行实时的检测，具体实施时，如图6、图8、图9及图12所示，锅炉水位隔离检测电路包括第一水位检测探针接口S-CE1及S-GND1；外部第一水位检测探针通过第一水位检测探针接口S-CE1、电阻R37、电阻R38及电容C6与控制芯片U3的若干IO控制端口耦接；所述第一水位检测探针接口S-GND1与地线耦接，即锅炉水位隔离检测电路中设有的锅炉水位检测控制芯片U3首先通过水位检测控制引脚TZ_IN向锅炉水位隔离检测电路中设有的第一水位检测探针接口S-CE1及S-GND1控制电路发出开始检测指令，若锅炉内部有水，则第一水位检测探针接口S-CE1及S-GND1控制电路处于导通状态，此时外部第一水位检测探针通过第一水位检测探针接口S-CE1向锅炉水位检测控制芯片U3的水位检测反馈引脚TZ_PWM传输一高电平信号，则锅炉水位检测控制芯片U3通过第一信号传输使能引脚TZ_OUT向光电耦合器U5的发射端传输一高电平信号，故光电耦合器U5处于失能状态，此时光电耦合器U5的输出端通过第二信号传输使能引脚TZ_SGN向MCU微控制器模块传输一高电平信号，故MCU微控制器模块向水泵控制使能引脚water_pump传输一低电平信号，故锅炉控制模块设有的水泵驱动电路处于失能状态，则不需要锅炉内部注水。

如图8、图9及图12所示，若锅炉内部处于缺水状态，则第一水位检测探针接口S-CE1及S-GND1控制电路处于断路状态，此时外部第一水位检测探针通过第一水位检测探针S-CE1接口向锅炉水位检测控制芯片U3的水位检测反馈引脚TZ_PWM传输一低电平信号，则锅炉水位检测控制芯片U3通过第一信号传输使能引脚TZ_OUT向光电耦合器U5的光发射端传输一低电平信号，故光电耦合器U5处于使能状态，光电耦合器U5的光输出端向MCU微控制器模块的第二信号传输使能引脚TZ_SGN输出一低电平信号，故MCU微控制器模块通过水泵控制使能引脚water_pump向锅炉控制模块设有的水泵驱动电路的控制端传输一高电平信号，故水泵驱动电路中的单向可控硅TR2处于导通状态，此时水箱存储的水通过水泵向锅炉内部注水。其中控制芯片U3及光电耦合器U5的均供电电源为+5VCC。

其中，如图9所示，电阻R16、电阻R17及电阻R18的规格分别为10KΩ、10KΩ及100Ω，电容C3的规格为560PF/1KV,二极管D4的型号为A7，单向可控硅TR2的型号为MCR100-8，第一水位检测探针接口S-CE1及S-GND1采用规格分别为UL3122/20AWG红色以及UL3122/20AWG蓝色的耐高温硅胶线替代。

较佳地，如图6、图9及图12所示，本实用新型提供的技术方案中锅炉控制模块设有锅炉加热控制电路，若用户需要利用锅炉向外部提供蒸汽或热量时，通过对锅炉加热控制电路中设有的继电器REL4的触点进行控制，进而实现对锅炉加热丝Hh通电或断电的控制。由于继电器REL4的线圈通过二极管D8、三极管Q4、电阻R25及电阻R29与MCU微控制器模块的锅炉加热控制引脚REL2耦接。当MCU微控制器模块的锅炉加热控制引脚REL2输出高电平时，三极管Q4导通，继电器REL4的线圈通电，继电器REL4的触点吸合，锅炉加热丝Hh通电工作，锅炉内部的水进行加热；若MCU微控制器模块的锅炉加热控制引脚REL2输出低电平时，三极管Q4截止，继电器REL4的线圈断电，继电器REL4的触点掉电断开，锅炉加热丝Hh断电，锅炉停止工作。继电器REL4的线圈的供电电压为+12V。锅炉的功率为1400W。

较佳地，如图9所示为避免继电器REL4在频繁的通断电过程中，其电流及电压的突变，进而导致电路中元件被烧毁的情况，需要在继电器REL4线圈的两端耦接一只飞轮二极管D8，飞轮二极管D8会将继电器REL4因频繁通断电产生的高电压在回路中以续流的方式消耗掉，从而有效避免线路中产生瞬间高压的情况，有效地保护电路中的元件工作在正常状态。

其中，如图9所示，电阻R29及电阻R25的规格分别为10KΩ及4.7KΩ，三级管Q4的型号为9014，继电器REL4的型号为307H-1AH-F-C/12VDC。

优选地，所述负载驱动控制模块包括水箱控制模块；所述水箱控制模块包括电磁阀驱动电路及水箱水量检测电路；所述电磁阀驱动电路包括电磁阀EV；所述电磁阀EV分别通过可控硅TR1、电阻R23、电阻R24与所述MCU微控制模块的对应IO控制端口耦接；所述电磁阀EV通过电阻R20和电容C4与地线耦接；所述水箱水量检测电路包括第二水位检测探针插座W-CHECK；外部第二水位检测探针通过所述第二水位检测探针插座W-CHECK、电阻R27及电阻R26与所述MCU微控制模块的对应IO控制端口耦接。

具体实施时，如图6及图10所示，本实用新型提供的技术方案中，所述负载驱动控制模块包括水箱控制模块，水箱用于存储本装置正常工作时所需的全部用水，水箱控制模块包括电磁阀驱动电路及水箱水量检测电路；其中电磁阀驱动电路中设有的电磁阀EV分别通过双向可控硅TR1、电阻R23、电阻R24与MCU微控制模块的电磁阀控制引脚IO_EV耦接。水箱水量检测电路种包括第二水位检测探针插座W-CHECK；外部第二水位检测探针通过第二水位检测探针插座W-CHECK、电阻R27及电阻R26与MCU微控制器模块的对应水箱水量检测引脚water耦接。若第二水位检测探针检测到水箱处于缺水状态时，会通过水箱水量检测引脚water向MCU微控制器模块传输一电平信号，MCU微控制器模块通过电磁阀控制引脚IO_EV向电磁阀驱动电路传输一高电平信号，此时电磁阀驱动电路设有的双向可控硅TR1导通，电磁阀EV处于开启状态，外部水管开始向水箱内注水。若第二水位检测探针检测到水箱处于满水状态时，通过水箱水量检测引脚water向MCU微控制器模块传输一电平信号，MCU微控制器模块通过电磁阀控制引脚IO_EV向电磁阀驱动电路传输一低电平信号，此时电磁阀驱动电路设有的双向可控硅TR1截止，此时电磁阀EV处于关闭状态，外部水管停止向水箱内注水。

其中，如图10所示，电阻R20、电阻R23、电阻R22、电阻R26及电阻R27的规格分别为100Ω、330Ω、10KΩ、10KΩ及10KΩ，双向可控硅TR1的型号为JST008/0.8A。

优选地，所述负载驱动控制模块包括熨斗控制模块；所述熨斗控制模块包括熨斗底盘加热电路；所述熨斗底盘加热电路包括继电器REL3；所述继电器REL3的线圈分别通过二极管D7、三极管Q3、电阻R21及电阻R24与所述MCU微控制模块的对应IO控制端口耦接；所述继电器REL3的触点分别与熨斗加热丝HL及所述总电源ACL耦接。

优选地，所述熨斗控制模块包括蒸汽功能使能电路；所述蒸汽功能使能电路包括蒸汽开关STEAM；所述蒸汽开关STEAM通过电阻R30、电阻R13及电阻R12分别与所述MCU微控制器模块的对应IO控制端口及所述总电源ACL耦接。

优选地，所述熨斗控制模块包括底盘温度采样电路；所述底盘温度采样电路包括温度传感器探针插座NTC；外部温度传感器通过所述温度传感器探针插座NTC、电阻R28及电容C7与所述MCU微控制器模块的对应IO控制端口耦接。

具体实施时，如图6、图8及图11所示，本实用新型提供的技术方案中，负载驱动控制模块中包括熨斗控制模块，熨斗控制模块中设有熨斗底盘加热电路，熨斗工作控制模块上电后，将其调节到某一对应档位后，熨斗底盘开始加热升温，通过对熨斗底盘加热电路中设有的继电器REL3的触点进行控制，进而实现对熨斗底盘加热电路中设有的熨斗加热丝HL通电或断电的控制。继电器REL3的线圈通过二极管D7、三极管Q3、电阻R21及电阻R24与MCU微控制器模块的底盘加热控制引脚REL1耦接。当MCU微控制器模块的底盘加热控制引脚REL1输出高电平时，三极管Q3导通，继电器REL3的线圈通电，继电器REL3的触点吸合，熨斗底盘加热丝HL通电工作，实现对熨斗底盘的加热；若MCU微控制器模块的底盘加热控制引脚REL1输出低电平时，三极管Q3截止，继电器REL3的线圈断电，继电器REL3的触点掉电断开，熨斗底盘加热丝HL断电，停止对底盘的加热。继电器REL3的线圈的供电电压为+12V。

较佳地，如图11及图12所示，为避免继电器REL3在频繁的通断电过程中，其电流及电压的突变，进而导致电路中元件被烧毁的情况，需要在继电器REL3线圈的两端耦接一只飞轮二极管D7，飞轮二极管D7会将继电器REL3因频繁通断电产生的高电压在回路中以续流的方式消耗掉，从而有效避免线路中产生瞬间高压的情况，有效地保护电路中的元件工作在正常状态。其中，熨斗控制模块包括蜂鸣器BELL1；所述蜂鸣器BELL1与MCU微控制器模块的蜂鸣器驱动引脚buzz耦接。

较佳地，如图11及图12所示，本实用新型提供的技术方案中熨斗控制模块中设有蒸汽功能使能电路，蒸汽开关STEAM通过电阻R12、电阻R13及电阻R30与MCU微控制器模块的蒸汽开关控制引脚steam_zero耦接。熨斗工作控制模块上电后，将其调节到某一对应档位后，熨斗底盘开始加热升温，当MCU微控制器模块的蒸汽开关控制引脚steam_zero检测到交流频率的脉冲信号，说明外部熨斗蒸汽开关STEAM已经按下，当MCU微控制器模块的蒸汽开关控制引脚steam_zero检测低电平信号，说明外部熨斗蒸汽开关已经弹开。

较佳地，由于现有的熨斗在使用时存在“由于熨斗内部温度传感器灵敏度较低，温度传导滞后，进而导致对底盘加热温幅过大以及熨斗使用蒸汽功能时，会导致底盘温度降低的同时还会带出水珠，无法实现正常熨烫衣物”的问题，如图11及图12所示，本实用新型提供的技术方案中，熨斗控制模块中设有底盘温度采样电路，外部温度传感器通过所述温度传感器探针插座NTC、电阻R28及电容C7与MCU微控制器模块的温度采集引脚NTC耦接，利用MCU微控制器模块通过软件编程的方式实现对熨斗底盘温幅的控制及熨斗使能蒸汽功能时底盘温度的控制。同时为确保NTC温度传感器正常工作需要对其施加+5V的供电电压。

其中，如图11所示，电阻R21、电阻R24、电阻R30、电阻R13、电阻R12及电阻R28的规格分别为10KΩ、4.7KΩ、100KΩ、470KΩ、470KΩ及4.7KΩ，电容C7的规格为0.1μf/50V，飞轮二极管D7的型号为IN4148继电器REL3的型号为307H-1AH-F-C/12VDC。

较佳地，如图12所示，MCU微控制器模块包括控制芯片U4；控制芯片U4的信号为HT66F004。MCU微控制器模块作为整个电路的控制核心，用于实现对电路中各个模块开启/关闭的控制。为降低交流脉动波纹系数提升高效平滑直流输出，需要在MCU控制器模块在电源处耦接一只滤波电容C5。电容C2的规格为0.1μF/50V。

较佳地，如图12所示，本实用新型提供的技术方案中设有排针插座，所述排针插座包括外部LED显示模块排针插座LED1以及锅炉控制模块排针插座WR；其中，外部LED显示模块排针插座LED1的若干控制引脚分别与MCU微控制器模块的控制引脚IO_L1、IO_L2、IO_COM2及IO_COM1耦接；锅炉控制模块排针插座WR的若干控制引脚分别与MCU微控制器模块的炉加热控制引脚REL2及水泵控制使能引脚water_pump耦接。锅炉控制模块排针插座WR的供电电源为+5V。

本实用新型提供的一种智能可控式电气安全局部隔离控制电路，负载驱动控制模块中采用单向或双向可控硅实现对负载设备的驱动控制，有效地解决了传统采用继电器或光电耦合器作为隔离驱动元件对负载电气线路进行隔离驱动时存在的“响应速度慢、控制精度低、继电器在开合时会产生励磁涌流及生产成本高”的问题。本实用新型提供的技术方案具有控制精度高、可靠性高以及成本低廉的优势。

尽管本文中较多的使用了诸如可控式电源及信号局部隔离模块、负载驱动控制模块、MCU微控制器模块、AC-DC转换隔离可控模块、信号传输及电源转换局部隔离模块、DC-DC转换隔离可控模块、电源转换隔离可控电路、锅炉水位隔离检测电路、信号传输隔离可控电路、锅炉控制模块、锅炉加热控制电路、水泵驱动电路、水箱控制模块、电磁阀驱动电路、水箱水量检测电路、熨斗控制模块、熨斗底盘加热电路、蒸汽功能使能电路及底盘温度采样电路等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种智能可控式电气安全局部隔离控制电路，其特征在于：包括电源模块、可控式电源及信号局部隔离模块、负载驱动控制模块及MCU微控制器模块；

所述电源模块分别与所述可控式电源及信号局部隔离模块、所述负载驱动控制模块及所述MCU微控制器模块；所述负载驱动控制模块与所述MCU微控制器模块的若干IO控制端口耦接；

所述可控式电源及信号局部隔离模块与所述负载驱动控制模块耦接；所述可控式电源及信号局部隔离模块包括电源转换隔离可控电路、锅炉水位隔离检测电路及信号传输隔离可控电路；所述锅炉水位隔离检测电路分别与所述电源转换隔离可控电路及信号传输隔离可控电路耦接。

2.根据权利要求1所述的一种智能可控式电气安全局部隔离控制电路，其特征在于：所述电源模块包括AC-DC转换模块及DC-DC转换模块；所述AC-DC转换模块包括控制芯片U1；所述控制芯片U1分别通过整流桥BRIDGE1及共模电感T2与总电源ACL及ACN耦接；所述控制芯片U1的输出电压为+12V；所述DC-DC转换模块包括控制芯片U2；所述控制芯片U1的输出端与所述控制芯片U2的输入端耦接；所述控制芯片U1的输出电压为+5V。

3.根据权利要求1所述的一种智能可控式电气安全局部隔离控制电路，其特征在于：所述电源转换隔离可控电路包括高频变压器T1；所述高频变压器T1的初级线圈分别与三极管Q5及控制芯片U1的输出端耦接；所述高频变压器T1的次级线圈的输出电压为+5VCC；所述三极管Q5通过电阻R34及电阻R35与所述MCU微控制器模块的对应IO控制端口耦接。

4.根据权利要求1所述的一种智能可控式电气安全局部隔离控制电路，其特征在于：所述锅炉水位隔离检测电路包括第一水位检测探针接口S-CE1及S-GND1；外部第一水位检测探针通过所述第一水位检测探针接口S-CE1、电阻R37、电阻R38及电容C6与控制芯片U3的若干IO控制端口耦接；所述第一水位检测探针接口S-GND1与地线耦接；所述信号传输隔离可控电路包括光电耦合器U5；所述光电耦合器U5通过电阻R36及电阻R39分别与控制芯片U3及所述MCU微控制模块的对应IO控制端口耦接。

5.根据权利要求2所述的一种智能可控式电气安全局部隔离控制电路，其特征在于：所述负载驱动控制模块包括锅炉控制模块；所述锅炉控制模块包括锅炉加热控制电路；所述锅炉加热控制电路包括继电器REL4；所述继电器REL4的线圈分别通过二极管D8、三极管Q4、电阻R29及电阻R25与MCU微控制模块的对应IO控制端口耦接；所述继电器REL4的触点分别与锅炉加热丝Hh及所述总电源ACL耦接。

6.根据权利要求5所述的一种智能可控式电气安全局部隔离控制电路，其特征在于：所述锅炉控制模块包括水泵驱动电路；所述水泵驱动电路包括水泵PUMP；所述水泵PUMP分别通过二极管D4、可控硅TR2、电阻R16及电阻R17与所述MCU微控制模块的对应IO控制端口耦接；所述水泵PUMP通过电容C3及电阻R18与地线耦接。

7.根据权利要求1所述的一种智能可控式电气安全局部隔离控制电路，其特征在于：所述负载驱动控制模块包括水箱控制模块；所述水箱控制模块包括电磁阀驱动电路及水箱水量检测电路；所述电磁阀驱动电路包括电磁阀EV；所述电磁阀EV分别通过可控硅TR1、电阻R23、电阻R24与所述MCU微控制模块的对应IO控制端口耦接；所述电磁阀EV通过电阻R20和电容C4与地线耦接；所述水箱水量检测电路包括第二水位检测探针插座W-CHECK；外部第二水位检测探针通过所述第二水位检测探针插座W-CHECK、电阻R27及电阻R26与所述MCU微控制模块的对应IO控制端口耦接。

8.根据权利要求2所述的一种智能可控式电气安全局部隔离控制电路，其特征在于：所述负载驱动控制模块包括熨斗控制模块；所述熨斗控制模块包括熨斗底盘加热电路；所述熨斗底盘加热电路包括继电器REL3；所述继电器REL3的线圈分别通过二极管D7、三极管Q3、电阻R21及电阻R24与所述MCU微控制模块的对应IO控制端口耦接；所述继电器REL3的触点分别与熨斗加热丝HL及所述总电源ACL耦接。

9.根据权利要求8所述的一种智能可控式电气安全局部隔离控制电路，其特征在于：所述熨斗控制模块包括蒸汽功能使能电路；所述蒸汽功能使能电路包括蒸汽开关STEAM；所述蒸汽开关STEAM通过电阻R30、电阻R13及电阻R12分别与所述MCU微控制器模块的对应IO控制端口及所述总电源ACL耦接。

10.根据权利要求9所述的一种智能可控式电气安全局部隔离控制电路，其特征在于：所述熨斗控制模块包括底盘温度采样电路；所述底盘温度采样电路包括温度传感器探针插座NTC；外部温度传感器通过所述温度传感器探针插座NTC、电阻R28及电容C7与所述MCU微控制器模块的对应IO控制端口耦接。