CN209448901U - 一种加热膜控制电路 - Google Patents

Abstract

本文公开了一种加热膜控制电路，包括：采样模块(10)、主控模块(20)、可控开关电路(30)和加热膜(40)；采样模块(10)与加热膜(40)和主控模块(20)相连，用于采集所述加热膜(40)的供电回路的电信号并将采集的电信号输出至主控模块(20)；主控模块(20)与可控开关电路(30)相连，用于根据采样模块(10)采集的电信号判断加热膜(40)是否断裂，根据判断结果向可控开关电路(30)输出控制信号；可控开关电路(30)与加热膜(40)相连，用于在控制信号的控制下导通或断开加热膜(40)的供电回路。本文的加热膜控制电路能够及时检测加热膜是否断裂，提高了加热膜供电电路的安全性。

Description

一种加热膜控制电路

技术领域

本实用新型涉及家用电器技术领域，尤其涉及的是一种加热膜控制电路。

背景技术

随着加热膜技术的发展，由碳基高分子形成的远红外加热膜逐渐被应用于可加热的家用电器设备(比如电磁红外炉、电水壶等)中。

相关技术中，对加热膜的加热控制一般采用开环控制的方式，采用功率器件作为开关元件，通过周期性通断开关，控制开关元件的导通和关断的占空比来调整输出电压以控制加热膜的功率。

加热膜长期使用可能出现断裂，在加热膜断裂时控制器还输出功率驱动信号，会导致加热膜漏电，造成安全隐患。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种加热膜控制电路，能够及时检测加热膜是否断裂，提高了加热膜供电电路的安全性。

本实用新型实施例提供一种加热膜控制电路，包括：采样模块(10)、主控模块(20)、可控开关电路(30)和加热膜(40)；

所述采样模块(10)与所述加热膜(40)和所述主控模块(20)相连，用于采集所述加热膜(40)的供电回路的电信号并将采集的电信号输出至所述主控模块(20)；

所述主控模块(20)与所述可控开关电路(30)相连，用于根据所述采样模块(10)采集的电信号判断所述加热膜(40)是否断裂，根据所述判断结果向所述可控开关电路(30)输出控制信号；

所述可控开关电路(30)与所述加热膜(40)相连，用于在控制信号的控制下导通或断开所述加热膜(40)的供电回路。

可选地，所述采样模块(10)包括电流采样模块(101)，所述电流采样模块(101)连接在所述加热膜(40)的供电回路上，且与所述主控模块(20)连接。

可选地，所述采样模块(10)包括电流采样模块(101)和第一电压采样模块(102)，所述电流采样模块(101)连接在所述加热膜(40)的供电回路上，且与所述主控模块(20)连接，所述第一电压采样模块(102)并联在所述加热膜(40)两端，且与所述主控模块(20)连接。

可选地，所述采样模块(10)包括采样电阻(103)和第二电压采样模块(104)；所述采样电阻(103)是具有已知固定电阻值的电阻，与所述加热膜(40)串联；所述第二电压采样模块(104)并联在所述采样电阻(103)两端，且与所述主控模块(20)连接。

可选地，所述电流采样模块(101)包括电流互感器(1011)和I/V转换模块(1012)，所述电流互感器(1011)的初级线圈串联在所述加热膜(40)的供电回路上；所述电流互感器(1011)的次级线圈的第一端连接所述I/V转换模块(1012)，另一端接地；所述I/V转换模块(1012)的输出端连接所述主控模块(20)。

可选地，所述第一电压采样模块102包括分压电路1021，所述分压电路1021用于将输入的第一电压通过分压电阻进行分压得到第二电压，将所述第二电压输出给所述主控模块20。

可选地，所述第二电压采样模块(104)包括：信号放大电路(1041)；所述信号放大电路(1041)，用于采集所述采样电阻(103)两端的电压信号并进行放大，将放大后的电压信号输出给主控模块(20)。

可选地，所述可控开关电路(30)包括第一受控开关(301)，所述第一受控开关(301)串联在所述加热膜(40)的供电回路中，所述第一受控开关(301)的控制端连接所述主控模块(20)的第一输出端；所述主控模块(20)，用于根据加热膜是否断裂在所述第一输出端输出控制信号。

可选地，所述加热膜(40)的供电回路中包括交流电源(50)和整流桥(60)，所述第一受控开关(301)串联在所述交流电源(50)和所述整流桥(60)之间；或者所述第一受控开关(301)串联在所述整流桥(60)和所述加热膜(40)之间。

可选地，所述加热膜控制电路还包括双向可控硅(302)，所述双向可控硅(302)串联在所述整流桥(60)和所述加热膜(40)之间，且与所述主控模块(20)连接。

与相关技术相比，本实用新型提供的一种加热膜控制电路，通过采样模块对加热膜的供电回路的电信号进行采集，主控模块根据所述电信号获知加热膜是否断裂并控制对所述加热膜的供电与断电，提高了加热膜供电电路的安全性。

附图说明

图1为本实用新型实施例的一种加热膜控制电路的示意图；

图2-a为本实用新型实施例的第一种采样模块的示意图；

图2-b为本实用新型实施例的第二种采样模块的示意图；

图2-c为本实用新型实施例的第三种采样模块的示意图；

图3为本实用新型示例1的一种加热膜控制电路的示意图(电流采样)；

图4为本实用新型示例2的一种加热膜控制电路的示意图(电压采样)；

图5为本实用新型示例3的一种加热膜控制电路的示意图(采样电阻采样)。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种加热膜控制电路，包括：采样模块10、主控模块20、可控开关电路30和加热膜40；

所述采样模块10与所述加热膜40和所述主控模块20相连，用于采集所述加热膜40的供电回路的电信号并将采集的电信号输出至所述主控模块20；

所述主控模块20与所述可控开关电路30相连，用于根据所述采样模块10采集的电信号判断所述加热膜40是否断裂，根据所述判断结果向所述可控开关电路30输出控制信号；

所述可控开关电路30与所述加热膜40相连，用于在控制信号的控制下导通或断开所述加热膜40的供电回路。

上述实施例通过采样模块对加热膜的供电回路的电信号进行采集，主控模块根据所述电信号获知加热膜是否断裂并控制对所述加热膜的供电与断电，提高了加热膜供电电路的安全性。

在一种实施方式中，如图2-a所示，所述采样模块10包括电流采样模块101，所述电流采样模块101连接在所述加热膜40的供电回路上，且与所述主控模块20连接。

其中，所述电流采样模块101包括电流互感器1011和I/V转换模块1012，所述电流互感器1011的初级线圈串联在所述加热膜40的供电回路上；所述电流互感器1011的次级线圈的第一端连接所述I/V转换模块1012，另一端接地；所述I/V转换模块1012的输出端连接所述主控模块20；

所述电流互感器1011，用于将大电流转换为小电流，也即，检测流经所述加热膜40的第一电流，将所述第一电流转换为第二电流，并输出给所述I/V转换模块1012；其中，所述第二电流的电流值小于第一电流的电流值；

所述I/V转换模块1012，用于将所述第二电流的电流信号转换为电压信号，将所述电压信号输出给主控模块20。

所述加热膜是电阻性负载，当加热膜断裂时，电阻值明显增大，流过加热膜的电流明显减小。上述实施例通过对流经加热膜的电流进行采样，可以判断出加热膜是否断裂。

在一种实施方式中，如图2-b所示，所述采样模块10包括电流采样模块101和第一电压采样模块102，所述电流采样模块101连接在所述加热膜40的供电回路上，且与所述主控模块20连接，所述第一电压采样模块102并联在所述加热膜40两端，且与所述主控模块20连接；

其中，所述第一电压采样模块102包括分压电路1021，所述分压电路1021用于将输入的第一电压通过分压电阻进行分压得到第二电压，将所述第二电压输出给所述主控模块20；

上述实施例通过对流经加热膜的电流以及加热膜两端的电压分别采样，可以计算出加热膜的阻抗大小，当加热膜断裂时，加热膜本身的阻抗增大。

在一种实施方式中，如图2-c所示，所述采样模块10包括采样电阻103和第二电压采样模块104；所述采样电阻103是具有已知固定电阻值的电阻，与所述加热膜40串联；所述第二电压采样模块104并联在所述采样电阻103两端，且与所述主控模块20连接。

其中，所述采样电阻103可以选取阻值小的电阻，以降低供电回路的损耗。

所述第二电压采样模块104包括：信号放大电路1041；所述信号放大电路1041，用于采集所述采样电阻两端的电压信号并进行放大，将放大后的电压信号输出给主控模块20；

所述信号放大电路1041可以采用运算放大器。

上述实施例在加热膜的一端串联固定阻值的采样电阻，通过测量采样电阻两端的电压，可以计算出流经采样电阻的电流值，该电流值也即流经加热膜的电流值，当加热膜断裂时，加热膜本身的阻抗增大，流经所述加热膜的电流明显变小。

在上述实施例中，所述主控模块是MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)，所述MCU内置A/D转换器用于电压采样。

在一种实施方式中，所述可控开关电路30包括第一受控开关301，所述第一受控开关301串联在所述加热膜40的供电回路中，所述第一受控开关301的控制端连接所述主控模块20的第一输出端；

所述主控模块20，用于根据加热膜是否断裂在所述第一输出端输出控制信号。

在一种实施方式中，所述加热膜40的供电回路中包括交流电源50和整流桥60，所述第一受控开关301串联在所述交流电源50和所述整流桥60之间；或者所述第一受控开关301串联在所述整流桥60和所述加热膜40之间。

上述实施例可以在检测到加热膜断裂时从交流电源端或直流电源端切断加热膜的供电回路。

在一种实施方式中，所述加热膜控制电路还包括双向可控硅302，所述双向可控硅302串联在所述整流桥60和所述加热膜40之间，且与所述主控模块20连接。

上述实施例采用双向可控硅作为开关元件，可以通过周期性通断开关来控制加热膜的功率。

下面通过示例1～示例3说明本申请的加热膜控制电路。

示例1

如图3所示，本示例提出一种加热膜控制电路，包括交流电源50，整流桥60，加热膜40，电流采样模块101，第一受控开关301，双向可控硅302，MCU模块20。其中，所述加热膜是电阻性负载，当加热膜断裂时，电阻值明显增大，流过加热膜的电流明显减小。本示例通过对流经加热膜的电流进行采样，可以判断出加热膜是否断裂。

所述电流采样模块101包括电流互感器1011和I/V转换模块1012，所述电流互感器1011的初级线圈串联在所述双向可控硅302与所述加热膜40之间；所述电流互感器1011的次级线圈的第一端连接所述I/V转换模块1012，另一端接地(未在附图3中画出)；所述I/V转换模块1012的输出端连接所述MCU模块20；

所述电流互感器1011，用于检测流经所述加热膜40的第一电流，将所述第一电流转换为第二电流，并输出给所述I/V转换模块1012；其中，所述第二电流的电流值小于第一电流的电流值；

所述I/V转换模块1012，用于将所述第二电流的电流信号转换为电压信号，将所述电压信号输出给MCU模块20；

所述MCU模块20，用于根据所述电流采样模块101输出的电压信号计算流经所述加热膜40的电流，当所述电流值小于或等于电流阈值时，判断所述加热膜断裂，通过所述第一输出端输出控制信号以控制所述第一受控开关301断开；当所述电流值大于电流阈值时，判断所述加热膜未断裂，通过所述第一输出端输出控制信号以控制所述第一受控开关301闭合。

所述第一受控开关301串联在所述交流电源50和所述整流桥60之间，其控制端与MCU模块的第一输出端连接，用于在MCU模块输出的第一控制信号的控制下导通或断开所述交流电源50输出的交流电源信号；

所述双向可控硅302串联在所述整流桥60与加热膜40之间，其控制端与MCU模块的第二输出端连接，用于在MCU模块输出的第二控制信号的控制下通过调节导通和断开的占空比调节加热膜40的功率。

示例2

如图4所示，本示例提出一种加热膜控制电路，包括交流电源50，整流桥60，加热膜40，电流采样模块101和电压采样模块102，第一受控开关301，双向可控硅302，MCU模块20。其中，所述加热膜是电阻性负载，当加热膜断裂时，电阻值明显增大。本示例通过对流经加热膜的电流和加热膜两端的电压进行采样，可以计算出加热膜的电阻，通过加热膜阻值的变化判断出加热膜是否断裂。

所述电流采样模块101包括电流互感器1011和I/V转换模块1012，所述电流互感器1011的初级线圈串联在所述双向可控硅302与所述加热膜40之间；所述电流互感器1011的次级线圈的第一端连接所述I/V转换模块1012，另一端接地(未在附图4中画出)；所述I/V转换模块1012的输出端连接所述MCU模块20；

所述电流互感器1011，用于检测流经所述加热膜40的第一电流，将所述第一电流转换为第二电流，并输出给所述I/V转换模块1012；其中，所述第二电流的电流值小于第一电流的电流值；

所述I/V转换模块1012，用于将所述第二电流的电流信号转换为电压信号，将所述电压信号输出给MCU模块20；

所述电压采样模块102与所述加热膜40并联，包括分压电路1021，所述分压电路1021用于将输入的第一电压通过分压电阻进行分压得到第二电压，将所述第二电压输出给所述MCU模块20；

其中，所述分压电路1021的内部(附图4中未示出)可以是两个串联的电阻R1和R2，电阻R1和电阻R2的连接点可以作为分压点，所述分压点作为所述分压电路的输出端，连接所述MCU模块20。

所述MCU模块20，用于根据所述电流采样模块101输出的电压信号计算流经所述加热膜40的电流值，根据所述电压采样模块102输出的电压信号计算所述加热膜两端的电压值，然后根据流经所述加热膜40的电流值和所述加热膜两端的电压值计算出所述加热膜的电阻值。当所述加热膜的电阻值大于或等于电阻阈值时，判断所述加热膜断裂，通过所述第一输出端输出控制信号以控制所述第一受控开关301断开；当所述加热膜的电阻值大于电阻阈值时，判断所述加热膜未断裂，通过所述第一输出端输出控制信号以控制所述第一受控开关301闭合。

所述第一受控开关301串联在所述交流电源50和所述整流桥60之间，其控制端与MCU模块的第一输出端连接，用于在MCU模块输出的第一控制信号的控制下导通或断开所述交流电源50输出的交流电源信号；

所述双向可控硅302串联在所述整流桥60与加热膜40之间，其控制端与MCU模块的第二输出端连接，用于在MCU模块输出的第二控制信号的控制下通过调节导通和断开的占空比调节加热膜40的功率。

示例3

如图5所示，本示例提出一种加热膜控制电路，包括交流电源50，整流桥60，加热膜40，采样电阻103和电压采样模块104，第一受控开关301，双向可控硅302，MCU模块20。其中，所述加热膜是电阻性负载，当加热膜断裂时，电阻值明显增大，流过加热膜的电流明显减小。本示例通过采集与加热膜串联的采样电阻的电压间接得到流经加热膜的电流，根据流经加热膜的电流的大小可以判断出加热膜是否断裂。

所述采样模块10包括采样电阻103和电压采样模块104；所述采样电阻103是具有已知固定电阻值的电阻，与所述加热膜40串联；所述电压采样模块104并联在所述采样电阻103两端，且与所述MCU模块20连接。

其中，所述采样电阻103可以选取阻值小的电阻，以降低供电回路的损耗。

所述电压采样模块104包括：信号放大电路1041；所述信号放大电路1041，用于采集所述采样电阻两端的电压信号并进行放大，将放大后的电压信号输出给MCU模块20；

所述信号放大电路1041可以采用运算放大器。

所述MCU模块20，用于根据所述电压采样模块104输出的电压信号计算流经所述采样电阻的电流值(所述采样电阻的阻值已知)，所述流经采样电阻的电流值也即流经所述加热膜的电流值，当所述电流值小于或等于电流阈值时，判断所述加热膜断裂，通过所述第一输出端输出控制信号以控制所述第一受控开关301断开；当所述电流值大于电流阈值时，判断所述加热膜未断裂，通过所述第一输出端输出控制信号以控制所述第一受控开关301闭合。

所述第一受控开关301串联在所述整流桥60和双向可控硅302之间，其控制端与MCU模块的第一输出端连接，用于在MCU模块输出的第一控制信号的控制下导通或断开所述整流桥整流后的直流信号；

所述双向可控硅302串联在所述第一受控开关301与加热膜40之间，其控制端与MCU模块的第二输出端连接，用于在MCU模块输出的第二控制信号的控制下通过调节导通和断开的占空比调节加热膜40的功率。

需要说明的是，本实用新型申请还可有其他多种实施例，在不背离本申请精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本申请作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本申请所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种加热膜控制电路，包括：采样模块(10)、主控模块(20)、可控开关电路(30)和加热膜(40)；

所述采样模块(10)与所述加热膜(40)和所述主控模块(20)相连，用于采集所述加热膜(40)的供电回路的电信号并将采集的电信号输出至所述主控模块(20)；

所述主控模块(20)与所述可控开关电路(30)相连，用于根据所述采样模块(10)采集的电信号判断所述加热膜(40)是否断裂，根据所述判断结果向所述可控开关电路(30)输出控制信号；

所述可控开关电路(30)与所述加热膜(40)相连，用于在控制信号的控制下导通或断开所述加热膜(40)的供电回路。

2.如权利要求1所述的加热膜控制电路，其特征在于：所述采样模块(10)包括电流采样模块(101)，所述电流采样模块(101)连接在所述加热膜(40)的供电回路上，且与所述主控模块(20)连接。

3.如权利要求2所述的加热膜控制电路，其特征在于：所述采样模块(10)还包括第一电压采样模块(102)，所述第一电压采样模块(102)并联在所述加热膜(40)两端，且与所述主控模块(20)连接。

4.如权利要求1所述的加热膜控制电路，其特征在于：所述采样模块(10)包括采样电阻(103)和第二电压采样模块(104)；所述采样电阻(103)是具有已知固定电阻值的电阻，与所述加热膜(40)串联；所述第二电压采样模块(104)并联在所述采样电阻(103)两端，且与所述主控模块(20)连接。

5.如权利要求2或3所述的加热膜控制电路，其特征在于：所述电流采样模块(101)包括电流互感器(1011)和I/V转换模块(1012)，所述电流互感器(1011)的初级线圈串联在所述加热膜(40)的供电回路上；所述电流互感器(1011)的次级线圈的第一端连接所述I/V转换模块(1012)，另一端接地；所述I/V转换模块(1012)的输出端连接所述主控模块(20)。

6.如权利要求3所述的加热膜控制电路，其特征在于：所述第一电压采样模块(102)包括分压电路(1021)，所述分压电路(1021)用于将输入的第一电压通过分压电阻进行分压得到第二电压，将所述第二电压输出给所述主控模块(20)。

7.如权利要求4所述的加热膜控制电路，其特征在于：

所述第二电压采样模块(104)包括：信号放大电路(1041)；所述信号放大电路(1041)，用于采集所述采样电阻(103)两端的电压信号并进行放大，将放大后的电压信号输出给主控模块(20)。

8.如权利要求1所述的加热膜控制电路，其特征在于：所述可控开关电路(30)包括第一受控开关(301)，所述第一受控开关(301)串联在所述加热膜(40)的供电回路中，所述第一受控开关(301)的控制端连接所述主控模块(20)的第一输出端；所述主控模块(20)，用于根据加热膜是否断裂在所述第一输出端输出控制信号。

9.如权利要求8所述的加热膜控制电路，其特征在于：

所述加热膜(40)的供电回路中包括交流电源(50)和整流桥(60)，所述第一受控开关(301)串联在所述交流电源(50)和所述整流桥(60)之间；或者所述第一受控开关(301)串联在所述整流桥(60)和所述加热膜(40)之间。

10.如权利要求9所述的加热膜控制电路，其特征在于：所述加热膜控制电路还包括双向可控硅(302)，所述双向可控硅(302)串联在所述整流桥(60)和所述加热膜(40)之间，且与所述主控模块(20)连接。