CN210560796U

CN210560796U - 一种电解装置

Info

Publication number: CN210560796U
Application number: CN201920905816.7U
Authority: CN
Inventors: 李晓浩; 王海; 李德平; 李晓飞
Original assignee: Shenzhen Facai Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Facai Technology Co ltd
Priority date: 2019-06-14
Filing date: 2019-06-14
Publication date: 2020-05-19
Anticipated expiration: 2029-06-14

Abstract

本实用新型公开了一种电解装置，包括电解槽、水箱、气路、控制电路及壳体，其中，所述控制电路包括电路板及封装于所述电路板上的限压控流电路；所述限压控流电路包括相互电连接的限压控流控制芯片及DC‑DC降压电路，所述限压控流控制芯片用于输出PWM信号以调整输出电压，还用于输出使能信号以驱动所述DC‑DC降压电路进行降压处理。本实用新型，体积小巧，结构简单，可通过限压控流电路有效控制输出电压，从而稳定地生成氢气。

Description

一种电解装置

技术领域

本实用新型涉及电解水领域，尤其涉及一种电解装置。

背景技术

目前，生成氢气的产品常用市电供电的开关电源控制，并使用恒压大电流电源或者恒流电源，不仅体积庞大，而且固定电压或电流驱动控制，无法满足电解装置生成氢气的稳定性。

电解装置是通过机械组装将正电极、离子膜及负电极三者精密接触，以形成良好的电解系统。但是，离子膜的生产工艺，会导致每一片离子膜的催化作用不统一；同时，生产组装工艺及相关配件精度限制，正电极、离子膜、负电极组装后的系统，不能形成统一接触结构，也会导致催化效果不同；因此，材料及结构会导致电解装置不能统一且稳定生成氢气。

因此，在固定额定功率输出的电源系统下，如何稳定地生成氢气已成为亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种结构简单的电解装置，可稳定地生成氢气。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种电解装置，包括电解槽、水箱、气路、控制电路及壳体，其中，所述控制电路包括电路板及封装于所述电路板上的限压控流电路；所述限压控流电路包括相互电连接的限压控流控制芯片及DC-DC降压电路，所述限压控流控制芯片用于输出PWM信号以调整输出电压，还用于输出使能信号以驱动所述DC-DC降压电路进行降压处理。

作为上述方案的改进，所述DC-DC降压电路包括第一MOS管、第二MOS管、功率电感及阻容器件。

作为上述方案的改进，所述限压控流控制芯片上设有ILIM1信号脚、ILIM2信号脚、SNS1N信号脚、SNS1P信号脚、SNS2N信号脚、SNS2P信号脚、SE信号脚及VPWM信号脚；所述ILIM1信号脚连接接地电阻，用于设置输入电流限流值；所述ILIM2信号脚连接接地电阻，用于设置输出电流限流值；所述SNS1N信号脚与SNS1P信号脚之间跨接采样电阻，用于检测输入电流；所述SNS2N信号脚与SNS2P信号脚之间跨接采样电阻，用于检测输出电流；所述SE信号脚用于输出使能信息以驱动输出；所述VPWM信号脚用于输出PWM信号以控制限压电压值。

作为上述方案的改进，所述电解装置还包括USB-C电源适配器，所述限压控流电路通过USB-C电源适配器连接外部电源。

作为上述方案的改进，所述USB-C电源适配器通过TYPE-C接口与限压控流电路电连接。

作为上述方案的改进，所述电解装置还包括封装于电路板上的散热风扇，所述散热风扇用于对限压控流电路进行散热处理。

作为上述方案的改进，所述壳体上设有用于检测温度的热敏电阻，所述热敏电阻与限压控流控制芯片电连接。

作为上述方案的改进，所述水箱内设有液位检测器，所述液位检测器用于监测水箱的最低水位及最高水位。

作为上述方案的改进，所述水箱内设有水质检测电路，所述水质检测电路用于实时监测水箱内水的溶解物杂质含量。

作为上述方案的改进，所述水质检测探针为TA1纯钛螺丝针。

实施本实用新型，具有如下有益效果：

本实用新型通过在电解装置内设置限压控流电路，可有效控制电流输出，避免上电瞬间电流较大，使得电解装置在固定额定功率输出的电源系统下，可稳定地生成氢气。

进一步，本实用新型通过在电路板上安装散热风扇，可降压电路部分散热，并实现产品腔内气流循环，达到整机散热效果，解决了电解装置手感温度高的问题。

本实用新型还通过热敏电阻反馈温度数据以调节PWM输出占空比，从而调节输出电压，进一步调节电解装置温度。

本实用新型还通过液位检测器监测水箱的最低水位及最高水位，保证电解装置的正常水位。

本实用新型还通过水质检测电路实时监测水箱内水的溶解物杂质含量，保证电解装置的正常运作。

附图说明

图1是本实用新型电解装置的结构示意图；

图2是本实用新型中限压控流电路的电路示意图。

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，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。

参见图1，图1显示了本实用新型电解装置的具体结构，其包括电解槽1、水箱2、气路3、控制电路4及壳体5。其中，所述控制电路4包括电路板及封装于所述电路板上的限压控流电路；所述限压控流电路包括相互电连接的限压控流控制芯片U1及DC-DC降压电路，所述限压控流控制芯片U1用于输出PWM信号以调整输出电压，还用于输出使能信号以驱动所述DC-DC降压电路进行降压处理。

当电解装置通电后，电源向限压控流电路输入电压为20V，电流为3.25A的直流电，限压控流电路通电并启动；此时，限压控流控制芯片U1输出40KHz占空比75％的方形波PWM信号以限定限压控流电路的输出电压为2.5V；同时，限压控流控制芯片U1输出低电平使能信号以驱动DC-DC降压电路工作，DC-DC降压电路启动以使限压控流电路的输出电压下降至2.5V，从而实现对负载的低压充电；负载完成充电后，限压控流控制芯片U1增加PWM信号的占空比，输出40KHz占空比100％的方形波PWM信号以调整限压控流电路输出电压为3.15V，电流为15A的直流电，此时负载通过恒定电流输出，保持负载驱动的稳定性。

需要说明的是，由于电解装置内的负载大部分呈现为容性负载，上电瞬间电流较大，因此，通过限压控流电路的进行限压，可有效控制电流输出，避免超过输出电源。

如图2所示，所述DC-DC降压电路包括第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、功率电感L1及阻容器件(如，D 3、D4、R1-R7、C1-C14)，电路稳定，转换效率高。

所述限压控流控制芯片U1上设有ILIM1信号脚、ILIM2信号脚、SNS1N信号脚、SNS1P信号脚、SNS2N信号脚、SNS2P信号脚、SE信号脚及VPWM信号脚；所述ILIM1信号脚连接接地电阻，用于设置输入电流限流值，实现过流保护功能；所述ILIM2信号脚连接接地电阻，用于设置输出电流限流值，实现控流恒流；所述SNS1N信号脚与SNS1P信号脚之间跨接采样电阻，用于检测输入电流；所述SNS2N信号脚与SNS2P信号脚之间跨接采样电阻，用于检测输出电流；所述SE信号脚用于输出使能信息以驱动输出，具体地，所述SE信号脚为低电平使能驱动输出；所述VPWM信号脚用于输出PWM信号以控制限压电压值。所述限压控流控制芯片U1优选为上海南芯半导体科技有限公司的SC8001芯片，但不以此为限制。

需要说明的是，通过DC-DC降压电路及限压控流控制芯片U1的相互配合，可将20V/3.25A的直流电调整为3.15V/15A的直流电，其中可变电压为0～3.15V。

进一步，本实用新型电解装置还包括USB-C电源适配器，所述限压控流电路通过USB-C电源适配器连接外部电源。所述USB-C电源适配器优选为小米或华为等品牌的USB-C电源适配器，功率为65W，但不以此为限制。

具体地，所述USB-C电源适配器通过TYPE-C接口与限压控流电路电连接。因此，本实用新型采用TYPE-C接口，通过PD协议选取所需输入电压，可使本实用新型电解装置通过弱电供电，安全性高。

当通过TYPE-C接口接通USB-C电源适配器供电后，电解装置执行功能动作。启动时，限压控流控制芯片U1通过VPWM信号脚，输出40KHz占空比75％的方形波信号限定输出电压，输出电压为2.5V；同时，限压控流控制芯片U1低电平使能CE信号脚，使能DC-DC降压电路驱动输出；负载充电几秒钟后，增加VPWM信号脚输出占空比，输出40KHz占空比100％的方形波信号限定输出电压，输出额定电压为3.15V，此时负载通过恒定电流输出，保持负载驱动的稳定性。具体地，所述限压控流控制芯片U1内置有计时器，当负载充电到达预设时间后，即可增加VPWM信号脚输出占空比。

进一步，所述电解装置还包括封装于电路板上的散热风扇6，所述散热风扇6用于对限压控流电路进行散热处理。通过散热风扇6可降压电路部分散热，并实现产品腔内气流循环，达到整机散热效果。优选地，所述散热风扇6优选为3010静音散热风扇6，体积小，噪音小。

所述壳体5上设有用于检测温度的热敏电阻，所述热敏电阻与限压控流控制芯片U1电连接。

工作过程中，限压控流控制芯片U1采集热敏电阻反馈的温度数据，并根据实际温度值控制PWM输出占空比，从而控制负载驱动，具体地，温度值与PWM输出占空比的关系如下表所示：

温度范围	占空比
		<55℃	95％-100％
55-60℃	90％
		60-65℃	80％
65-70℃	70％
		>70℃	65％
>80℃	0％

如上表所示，生产厂商可将温度值与PWM输出占空比的关系预先写入限压控流控制芯片U1中，并通过限压控流控制芯片U1内部的逻辑控制电路实现PWM输出占空比的灵活调节，从而避免电解装置温度过高。

另外，所述水箱2内还设有液位检测器，所述液位检测器用于监测水箱2的最低水位及最高水位。

所述水箱2内还设有水质检测电路，所述水质检测电路用于实时监测水箱2内水的溶解物杂质含量。所述水质检测探针为TA1纯钛螺丝针。

需要说明的是，电解槽1的组成部件离子膜，在催化电解过程中，如果有过多的矿物质离子在水中，会导致离子膜的空隙堵塞，导致离子膜影响催化效率并寿命缩短，因此，工作过程中，水质检测电路实时监测水箱2内水的溶解物杂质含量，如果水箱2内水的溶解物杂质含量过大，则电解装置停止工作并进行提示报警以通知用户进行处理。

由上可知，本实用新型通过在电解装置内设置限压控流电路，可有效控制电流输出，避免上电瞬间电流较大，使得电解装置在固定额定功率输出的电源系统下，可稳定地生成氢气。同时，本实用新型通过在电路板上安装散热风扇6，可降压电路部分散热，并实现产品腔内气流循环，达到整机散热效果，解决了电解装置手感温度高的问题。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种电解装置，其特征在于，包括电解槽、水箱、气路、控制电路及壳体，所述控制电路包括电路板及封装于所述电路板上的限压控流电路；

所述限压控流电路包括相互电连接的限压控流控制芯片及DC-DC降压电路，所述限压控流控制芯片用于输出PWM信号以调整输出电压，还用于输出使能信号以驱动所述DC-DC降压电路进行降压处理。

2.如权利要求1所述的电解装置，其特征在于，所述DC-DC降压电路包括第一MOS管、第二MOS管、功率电感及阻容器件。

3.如权利要求1所述的电解装置，其特征在于，所述限压控流控制芯片上设有ILIM1信号脚、ILIM2信号脚、SNS1N信号脚、SNS1P信号脚、SNS2N信号脚、SNS2P信号脚、SE信号脚及VPWM信号脚；

所述ILIM1信号脚连接接地电阻，用于设置输入电流限流值；

所述ILIM2信号脚连接接地电阻，用于设置输出电流限流值；

所述SNS1N信号脚与SNS1P信号脚之间跨接采样电阻，用于检测输入电流；

所述SNS2N信号脚与SNS2P信号脚之间跨接采样电阻，用于检测输出电流；

所述SE信号脚用于输出使能信息以驱动输出；

所述VPWM信号脚用于输出PWM信号以控制限压电压值。

4.如权利要求1所述的电解装置，其特征在于，还包括USB-C电源适配器，所述限压控流电路通过USB-C电源适配器连接外部电源。

5.如权利要求4所述的电解装置，其特征在于，所述USB-C电源适配器通过TYPE-C接口与限压控流电路电连接。

6.如权利要求1所述的电解装置，其特征在于，还包括封装于电路板上的散热风扇，所述散热风扇用于对限压控流电路进行散热处理。

7.如权利要求1所述的电解装置，其特征在于，所述壳体上设有用于检测温度的热敏电阻，所述热敏电阻与限压控流控制芯片电连接。

8.如权利要求1所述的电解装置，其特征在于，所述水箱内设有液位检测器，所述液位检测器用于监测水箱的最低水位及最高水位。

9.如权利要求1所述的电解装置，其特征在于，所述水箱内设有水质检测电路，所述水质检测电路用于实时监测水箱内水的溶解物杂质含量。

10.如权利要求9所述的电解装置，其特征在于，所述水质检测探针为TA1纯钛螺丝针。