CN212256121U - 一种用于ptc与ntc发热线的温度控制保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于PTC与NTC发热线的温度控制保护装置，包括装置壳体和设置在装置壳体内的控制电路，控制电路由交流输入模块、保护模块、EMC模块、直流稳压模块、同步模块、MCU控制模块、LED显示模块、按键操作模块、电压检测模块、电流检测模块、NTC检测模块、触发模块、加热模块和温度检测模块构成；本实用新型的有益效果是：1、有效避免可控硅击穿后，毯体温度过高，发热线熔化的风险。2、环境温度检测电路和毯体过温检测电路结合在一起。既可用于出厂时根据环境温度来校准PTC的控制参数，又可以用于根据毯体漏电保护电阻的温度来控制加热可控硅关断防止温度保险丝误熔断。增强了产品的控温精度和稳定性。

Description

一种用于PTC与NTC发热线的温度控制保护装置

技术领域

本实用新型涉及温度控制技术领域，具体是一种用于PTC与NTC发热线的温度控制保护装置。

背景技术

PTC材料是一种具有正温度系数的半导体电阻，超过居里温度时，其电阻值随着温度的升高而显著增大。

NTC材料是一种具有负温度系数的半导体电阻，超过居里温度时，其电阻值随着温度的升高而显著减小。

PTC/NTC发热线，则是在PVC绝缘层外壳内设置一层检测线、一层PTC加热线，并在检测线和PTC发热线之间填充一层NTC绝缘材料。现有的发热毯、电热毯、宠物垫、发热靴、按摩发热垫、人体局部发热产品，暖胎垫、餐盘加热垫及其它物品保温、加热系列产品中的发热元件经常采用PTC/NTC发热线。

但是，目前国内外的传统发热垫、电热毯等电热产品，采用普通发热线加热、温控器控温，其控温精度误差较大，恢复时间较长，温度平稳度不好，在不同的使用环境下发热效果相差明显，在环境温度很低的时候使用者会感觉不够热，舒适度不佳，且这些产品非正常使用时，无任何安全保护功能。而对于采用单纯PTC加热线或单纯PTC测温的温度控制产品在安全方面也不能对产品局部或单点过温、过热进行保护，非正常使用仍有安全隐患，产品失效可能对使用者产生危害。而另有一类电热产品，尽管采用PTC/NTC发热线，具有利用NTC特性对产品局部或单点过温过热进行保护的功能，通过判断NTC绝缘材料因局部高温形成较大漏电流在取样电阻R30上产生的压降是否达到主控芯片IC1的设定值的方式来决定是否关闭可控硅，实现保护目的。但如果可控硅击穿，则只能等到温度高到熔断发热线，利用很大的漏电流使电阻发热熔断温度保险丝才能实现保护目的。不足之处显而易见。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于PTC与NTC发热线的温度控制保护装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种用于PTC与NTC发热线的温度控制保护装置，包括装置壳体和设置在装置壳体内的控制电路，控制电路由交流输入模块、保护模块、EMC模块、直流稳压模块、同步模块、MCU控制模块、LED显示模块、按键操作模块、电压检测模块、电流检测模块、NTC检测模块、触发模块、加热模块和温度检测模块构成，交流输入模块通过保护模块连接EMC模块，保护模块包括短路保护模块和漏电保护模块，EMC模块分别给其他用电模块供电，MCU控制模块分别连接直流稳压模块、同步模块、LED显示模块、按键操作模块、电压检测模块、电流检测模块、NTC检测模块、触发模块和温度检测模块，触发模块还连接加热模块，加热模块还分别连接电流检测模块和NTC检测模块，漏电保护模块包括温度熔断器TF1、电阻R7、整流二极管D1、电阻R23、整流二极管D4，电阻R7一端接电流熔断器F1,另一端接整流二极管D1阴极，整流二极管D4阴极接温度熔断器TF1，电阻R23一端连接整流二极管D1阳极、电阻R23另一端接检测线，温度熔断器TF1在PCB上位于电阻R7和电阻R23之间，温度检测模块中的取样热敏电阻在PCB上紧贴温度熔断器TF1、电阻R7或电阻R23,所述加热模块由PTC/NTC发热线中的PTC加热线和一个无触点、小电流可控的双向可控硅TR2串联组成，所述PTC/NTC发热线包括一层检测线、一层PTC加热线和一层介于检测线和PTC加热线之间的NTC绝缘层，PTC加热线的一端通过熔断器F1接于交流市电的火线，PTC加热线的另一端接于双向可控硅TR2的主电极，双向可控硅TR2的主电极连接电流检测模块中取样电阻R30的一端，取样电阻R30的另一端连接温度熔断器TF1,双向可控硅TR2的门极接至触发电路中限流电阻R27的一端,漏电保护模块还包括双向可控硅TR1、触发电阻R6和抗干扰电阻R19，双向可控硅TR1的电极T2接在电阻R7的一端和整流二极管D1的阴极、TR1的电极T1接到温度熔断器TF1，触发电阻R6的一端与主控芯片的第14脚连接，触发电阻R6的另一端和双向可控硅TR1的门极相联，抗干扰电阻跨接于双向可控硅TR1的门极G与电极T1之间。

作为本实用新型的进一步技术方案：所述交流输入模块是一根带插头的电源线，插头端直接插入交流市电插座，另一端焊接于印刷线路板的火线端L、零线端N焊盘。

作为本实用新型的进一步技术方案：所述NTC及断线检测模块为一种电阻串联分压电路，包含PTC/NTC发热线的NTC绝缘层、检测线、分压电阻R21、分压电阻R22，分压电阻R21和分压电阻R22相串联并接温度熔断器TF1,零线端N，分压电阻R21的另一端连接主控芯片IC1的15脚和分压电阻R22的一端，分压电阻R22的另一端连接GND。

作为本实用新型的进一步技术方案：所述主控芯片模块包括主控芯片IC1，主控芯片IC1的第16脚连接GND；第1脚连接VCC；第2-6配置为LED显示驱动；第15脚配置为模拟输入口，连接NTC及断线检测信号；第10脚配置为模拟输入口，连接电流检测信号；第13脚配置为模拟输入口，连接操作按键；第9脚配置为推挽输出口，连接可控硅TR2触发电路；第14脚配置为推挽输出口，连接保护可控硅TR1的触发电路；第8脚配置为模拟输入口，接收电压检测信号；第7脚配置为输入口，连接同步信号；第12脚配置为模拟输入口，接收温度检测信号。

作为本实用新型的进一步技术方案：所述显示模块由LED显示电路构成，操作模块为4个轻触按键，串联分压后接主控芯片IC1的第13脚，另一端接GND。

作为本实用新型的进一步技术方案：所述EMC模块包括压敏电阻VR1、X电容C1和第一电阻R9构成的并联支路，并联后的一端与电流熔断器F1的输出端相连接，并联后的另一端与交流输入模块的温度熔断器TF1另一端相连接。

作为本实用新型的进一步技术方案：所述直流稳压模块包括电阻R2，电阻R2的一端连EMC模块的一端，电阻R2的另一端连接降压电容C2的一端，降压电容C2的另一端连接整流二极管D3的阳极和整流二极管D2的阴极，整流二极管D2的阳极连接温度熔断器另一端，整流二极管D3的阴极连接稳压二极管ZD2的阴极、电解电容C8的正极、瓷片电容C9的一端、电阻R24的一端，稳压二极管ZD2的阳极、电解电容C8的负极、瓷片电容C9的另一端、电阻R24的另一端连接温度熔断器另一端。

作为本实用新型的进一步技术方案：所述同步模块由取样和整形电路组成，取样电路包括电阻R5和稳压管ZD1的阴极，主控芯片内部钳位二极管，同步模块中电阻R5的一端连接电流熔断器F1的输出端，电阻R5另一端连接稳压管ZD1的阴极和主控芯片IC1的7脚，稳压管ZD1的阳极连接直流稳压模块的GND端。

作为本实用新型的进一步技术方案：所述触发模块采用电阻限流、电容耦合的方式传输触发脉冲至双向可控硅，第一耦合电容C11一端连接主控芯片IC1的第9脚，另一端接限流电阻R27一端，限流电阻R27的另一端连接双向可控硅TR2的门极，抗干扰电阻R26跨接于双向可控硅TR2的门极与主电极之间。

作为本实用新型的进一步技术方案：所述电流检测模块为包括取样电阻R30和隔离电阻R25，取样电阻R30的一端和隔离电阻R25的一端连接加热模块中双向可控硅TR2的主电极，取样电阻R30另一端连接温度熔断器TF1，隔离电阻R25的另一端连接主控芯片IC1的第10脚，所述温度检测模块为包括取样热敏电阻NTC1和分压电阻R20、滤波电容C7，取样热敏电阻NTC1的一端接VCC、另一端接分压电阻R20的一端，分压电阻R20的另一端接GND,滤波电容C7和R20并联。取样热敏电阻NTC1另一端和分压电阻R20的一端连接主控芯片IC1的第12脚。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：1、有效避免可控硅击穿后，毯体温度过高，发热线熔化的风险。2、单个可控硅控制加热，控制板温升低。3、主动保护电路巧妙地和漏电保护电路结合在一起，精简了元件，便于在控制板上实施。并且主动保护电路的可控硅TR1导通后，R7接入市电交流回路，能更快发热熔断TF1,保护更快速。4、环境温度检测电路和毯体过温检测电路结合在一起。既可用于出厂时根据环境温度来校准PTC的控制参数，又可以用于根据毯体漏电保护电阻的温度来控制加热可控硅关断防止温度保险丝误熔断。增强了产品的控温精度和稳定性。

附图说明

图1是本实用新型的电路方框图。

图2为电路原理图。

图3为同步及触发波形示意图。

图4为NTC及断线检测示意图。

图5为漏电保护示意图。

图6为主可控硅击穿保护示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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做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。

请参阅图1-6，实施例1：一种用于PTC与NTC发热线的温度控制保护装置，包括装置壳体和设置在装置壳体内的控制电路，控制电路由交流输入模块、保护模块、EMC模块、直流稳压模块、同步模块、MCU控制模块、LED显示模块、按键操作模块、电压检测模块、电流检测模块、NTC检测模块、触发模块、加热模块和温度检测模块构成，交流输入模块通过保护模块连接EMC模块，保护模块包括短路保护模块和漏电保护模块，EMC模块分别给其他用电模块供电，MCU控制模块分别连接直流稳压模块、同步模块、LED显示模块、按键操作模块、电压检测模块、电流检测模块、NTC检测模块、触发模块和温度检测模块，触发模块还连接加热模块，加热模块还分别连接电流检测模块和NTC检测模块，漏电保护模块包括温度熔断器TF1、电阻R7、整流二极管D1、电阻R23、整流二极管D4，电阻R7一端接电流熔断器F1,另一端接整流二极管D1阴极，整流二极管D4阴极接温度熔断器TF1，电阻R23一端连接整流二极管D1阳极、电阻R23另一端接检测线，温度熔断器TF1在PCB上位于电阻R7和电阻R23之间，温度检测模块中的取样热敏电阻在PCB上紧贴温度熔断器TF1、电阻R7或电阻R23,所述加热模块由PTC/NTC发热线中的PTC加热线和一个无触点、小电流可控的双向可控硅TR2串联组成，所述PTC/NTC发热线包括一层检测线、一层PTC加热线和一层介于检测线和PTC加热线之间的NTC绝缘层，PTC加热线的一端通过熔断器F1接于交流市电的火线，PTC加热线的另一端接于双向可控硅TR2的主电极，双向可控硅TR2的主电极连接电流检测模块中取样电阻R30的一端，取样电阻R30的另一端连接温度熔断器TF1,双向可控硅TR2的门极接至触发电路中限流电阻R27的一端,漏电保护模块还包括双向可控硅TR1、触发电阻R6和抗干扰电阻R19，双向可控硅TR1的电极T2接在电阻R7的一端和整流二极管D1的阴极、TR1的电极T1接到温度熔断器TF1，触发电阻R6的一端与主控芯片的第14脚连接，触发电阻R6的另一端和双向可控硅TR1的门极相联，抗干扰电阻跨接于双向可控硅TR1的门极G与电极T1之间。

交流输入模块是一根带插头的电源线，插头端直接插入交流市电插座，另一端焊接于印刷线路板的火线端L、零线端N焊盘，作用是给温度控制及保护装置供电。

短路保护模块由电流熔断器F1组成，电流熔断器F1的一端连接于火线端L，电流熔断器F1的输出端连接EMC模块的一端。短路保护模块的作用是当温度控制及保护装置的电路中出现异常大电流时迅速熔断，防止高温乃至火灾或爆炸事故的发生，从而确保产品安全。

温度控制及保护装置所需的交流电源通过交流输入模块的电源线引入，经过接于火线端L的熔断器F1后，交由EMC模块进行装置抗扰能力的提升、装置骚扰度的降低和交流电源浪涌电压的抑制等处理，使交流电源质量变得纯净，再供直流稳压模块、同步模块5、主控芯片模块、电压检测模块、NTC及断线检测模块、温度检测模块和加热模块使用。

EMC模块由压敏电阻VR1、X电容C1、电阻R9并联构成，并联后的一端连接于电流熔断器F1的另一端，并联后的另一端连接于温度熔断器的另一端。X电容C1和电阻R9的作用是既要提高装置自身的抗干扰能力以达到安规认证的要求，又要降低装置对电网的骚扰度以达到安规认证的要求，压敏电阻VR1的作用是抑制交流电源的浪涌电压对该PTC/NTC发热线的温度控制及保护装置的冲击。

直流稳压模块为阻容降压、整流、稳压、滤波的电路结构，作用是将交流市电转换成稳定的5V直流电源，给同步模块、主控芯片模块、显示模块等低压电路供电。电阻R2的一端连EMC模块的一端，电阻R2的另一端连接降压电容C2的一端，降压电容C2的另一端连接整流二极管D3的阳极和整流二极管D2的阴极，整流二极管D2的阳极连接温度熔断器另一端，整流二极管D3的阴极连接稳压二极管ZD2的阴极、电解电容C9的正极、瓷片电容C9的一端、电阻R24的一端，稳压二极管ZD2的阳极、电解电容C8的负极、瓷片电容C9的另一端、电阻R24的另一端连接温度熔断器另一端。交流电源负半周期间，电能经过温度熔断器TF1、整流二极管D2、降压电容C2、电阻R2、熔断器F1回到火线端L，将正半周期间降压电容C2的储存电能放掉。交流电源正半周期间，电能经过火线端L、电流熔断器F1、电阻R2、降压电容C2、整流二极管D3、稳压二极管ZD2、电解电容C8、瓷片电容C9、电阻R24、温度熔断器TF1回到零线端N，给降压电容C2充电的同时，在稳压二极管ZD2、电解电容C8、瓷片电容C9、电阻R24并联的两端得到稳定的5V直流电源，极性为与温度熔断器相连的一端为GND，与电解电容C8正极相连的一端为VCC。

同步模块由取样和整形电路组成，取样电路包括电阻R5和稳压二极管ZD1，主控芯片内部钳位二极管，作用是将交流电源的正弦波电压转换成与之相位相同、电压幅值最大VCC+0.3V的同步信号，供主控芯片IC1使用。同步模块中电阻R5的一端连接电流熔断器F1的输出端，电阻R5另一端连接稳压二极管ZD1的阴极和主控芯片IC1的7脚，稳压二极管阴极连接直流稳压模块的GND端。正半周时，交流电源的正弦波电压经火线端L、电流熔断器F1、电阻R5接至主控芯片IC1的第7脚始终为高电平。负半周时，交流电源的正弦波电压经零线端N、温度熔断器TF1、IC1内部钳位二极管、电阻R5、熔断器F1、火线端L，主控芯片IC1的第7脚始终为低电平，如图4所示。

主控芯片模块为PTC/NTC发热线的温度控制及保护装置的核心所在，主控芯片IC1是一款SOP16封装、4K*16BitsFLASHROM、12*12BitsADC、8M/4M内振、3个内部+2个外部中断源、8级堆栈、内置WDT定时器的高性价比的微控制器。主控芯片IC1的引脚配置如下：第16脚连接GND；第1脚连接VCC；第2-6配置为LED显示驱动；第15脚配置为模拟输入口，连接NTC及断线检测信号；第10脚配置为模拟输入口，连接电流检测信号；第13脚配置为模拟输入口，连接操作按键；第9脚配置为推挽输出口，连接可控硅TR1触发电路；第14脚配置为推挽输出口，连接保护可控硅TR2的触发电路；第8脚配置为模拟输入口，接收电压检测信号；第7脚配置为输入口，连接同步信号；第12脚配置为模拟输入口，接收温度检测信号。

显示模块由LED显示电路构成。LED显示档位值、定时时间、故障显示。

操作模块为4个轻触按键，串联分压后接主控芯片IC1的第13脚，另一端接GND。作用是将按压与释放的按键操作转换为分别对应主控芯片IC1的13脚上的不同电压信号，供主控芯片IC1检测。温度控制及保护装置的工作状态只能由轻触按键设定，根据不同轻触按键的操作，可以设定装置的待机状态、定时时间、及1--6档工作状态。

电压检测模块为分压电阻R4和分压电阻R3串联的分压电路，分压电阻R4一端连接电流熔断器F1的输出端，分压电阻R4的另一端和分压电阻R5的一端以及主控芯片IC1的第8脚连接，分压电阻R5的另一端连接GND，作用是从熔断器F1输出端与GND端之间获取交流电源，将幅值很高的交流电压以线性关系降低为幅值5V以内的交流电压，供给主控芯片IC1的第8脚，进行模拟与数字转换，转换后的电压采样值作为温度判断的依据之一。

电流检测模块为一种小阻值电阻取样电路，包括取样电阻R30和隔离电阻R25。取样电阻R30的一端和隔离电阻R25的一端连接加热模块中双向可控硅TR2的主电极，取样电阻R30另一端连接温度熔断器TF1，隔离电阻R25的另一端连接主控芯片IC1的第10脚。电流检测模块的作用是在加热模块中的双向可控硅TR2开通后，交流电源将在火线端L、熔断器F1、PTC加热线、双向可控硅TR2、取样电阻R30、温度熔断器、零线端N的回路中产生加热电流Ih，此加热电流Ih流过取样电阻R30，即得到一个对应的电压，大小等于Ih与取样电阻R30阻值的乘积，此电压经隔离电阻R25供给主控芯片IC1的第10脚，进行模拟与数字信号转换，转换后电流采样值作为温度判断的依据之二。

NTC及断线检测模块为一种电阻串联分压电路，包含分压电阻R21、PTC/NTC发热线的NTC绝缘层、检测线、分压电阻R22。分压电阻R21和分压电阻R22相串联并接温度熔断器TF1,零线端N。分压电阻R21的另一端连接主控芯片IC1的15脚和分压电阻R22的一端，分压电阻R22的另一端连接GND。

NTC及断线检测模块的作用是生成断线检测信号和NTC检测信号，通过主控芯片IC1的15脚，供主控芯片IC1的模拟与数字信号转换器采集。

本实施例中，NTC及断线检测模块的工作原理是，在交流电源的正半周，关断加热模块的双向可控硅TR2，交流电源首先将在火线端L、熔断器F1、分压电阻R21、分压电阻R22、零线端N的回路中产生一个恒定的断线检测电流Ib，如图4所示，除非该回路断线开路，其次在火线端L、熔断器F1、PTC加热线、NTC绝缘层、检测线、分压电阻R21、分压电阻R22、零线端N的回路中产生一个随发热线温度变化而同向变化的NTC检测电流In。恒定的断线检测电流Ib和随发热线温度变化而同向变化的NTC检测电流In共同作用，在分压电阻R22上将产生电压降，通过主控芯片IC1的第15脚，进入主控芯片IC1的模拟与数字转换器转换，转换后的数据称为断线及NTC采样值，作为断线保护和发热主体局部过热的判断依据。当该回路断线开路时，在分压电阻R22上产生的电压降会低于主控芯片IC1内程序中固化的断线保护判断基准值，主控芯片IC1将关断加热模块的双向可控硅TR2，同时LED显示故障，避免发热主体非正常发热，从而确保产品安全。当该回路未断线开路且发热线温度较低时，NTC检测电流In极小，只有断线检测电流Ib在分压电阻R22上产生电压降，此电压降会高于主控芯片IC1内程序中固化的断线保护判断基准值，但低于主控芯片IC1内程序中固化的发热主体局部过热的判断基准值，断线保护功能和发热主体局部过热保护功能均不起作用，整个装置将按设定档位正常工作。当该回路未断线开路且发热线局部温度过热时，NTC检测电流In较大，此时断线检测电流Ib和随发热线温度变化而同向变化的NTC检测电流In共同作用，在分压电阻R22上产生的电压降既高于主控芯片IC1内程序中固化的断线保护判断基准值，又高于主控芯片IC1内程序中固化的发热主体局部过热的判断基准值，断线保护功能不起作用，但发热主体局部过热保护功能生效，主控芯片IC1将关断加热模块的双向可控硅TR2，避免发热主体非正常发热，从而确保产品安全。

触发模块采用电阻限流、电容耦合的方式传输触发脉冲至双向可控硅，第一耦合电容C11一端连接主控芯片IC1的第9脚，另一端接限流电阻R27一端，限流电阻R27的另一端连接双向可控硅TR2的门极，抗干扰电阻R26跨接于双向可控硅TR2的门极与主电极之间。触发模块简单可靠，一方面抗干扰电阻可防止双向可控硅TR2的误触发，另外，即使主控芯片IC1失效或其触发脉冲输出口损坏，一直保持高电平或低电平，都会因电容的隔直通交作用被第一耦合电容C11所隔断，双向可控硅TR2得不到触发脉冲电流而无法导通，避免发热主体非正常发热，从而确保产品安全。

加热模块由PTC/NTC发热线中的PTC加热线和一个无触点、小电流可控的功率开关元件串联组成，所述PTC/NTC发热线包括一层检测线、一层PTC加热线和一层介于检测线和PTC加热线之间的NTC绝缘层，PTC加热线的一端通过熔断器F1接于交流市电的火线，PTC加热线的另一端接于双向可控硅TR2的第二主电极，双向可控硅TR2的第一主电极连接电流检测模块中取样电阻R30的一端，取样电阻R30的另一端连接温度熔断器TF1,双向可控硅TR2的门极接至触发电路中限流电阻R27的另一端。

加热模块的作用是在交流电源过零点且接受触发脉冲后，功率开关元件导通，PTC加热线两端得到交流电源而产生热量，而没有触发脉冲时，功率开关元件关断，PTC加热线两端得不到交流电源而停止加热。

主控芯片模块由直流稳压模块输出的+5V供电，完成初始化后，即循环运行用户程序的主程序。

主控芯片模块的主控芯片IC1在运行用户程序的主程序过程中，通过第13脚接收操作模块的按键信号，根据按键指令输出档位指示信号，点亮对应的LCD和背光显示。

主控芯片模块中主控芯片IC1在运行用户程序的主程序过程中，通过第7脚还接收同步模块的同步信号。一旦该同步信号出现从“0”到“1”的上升沿或从“1”到“0”的下降沿，主控芯片IC1立即根据该装置目前的工作状态和检测的实时温度，控制加热模块中双向可控硅TR2的开通与关断，同时启动对应交流电源过零点至波峰点的4.167mS或5mS的定时子程序，为下次温度检测或NTC及断线检测做准备。

主控芯片模块的主控芯片IC1在运行用户程序的主程序过程中，一旦上述已启动的对应交流电源过零点至波峰点的4.167mS或5mS的定时子程序执行完毕，立即对当前通过第8脚和第10脚接收的电压检测模块的电压信号和电流检测模块的电流信号进行采集和模拟与数字转换，转换完成后，将电压数据除以电流数据，根据欧姆定律算出对应PTC发热线的当前阻值，也就对应PTC发热线的当前实时温度，此结果即参与对加热模块中双向可控硅TR2的开通与关断的控制。

对应PTC发热线的当前阻值越大，说明当前温度越高，一旦高于档位设定的阻值时，主控芯片IC1会关断双向可控硅TR2，断开发热线的供电电源。延时一段时间后，重新接通发热线的供电电源，再次检测PTC发热线的阻值，重新判断PTC发热线的阻值是否降低到档位设定的阻值范围内，是则说明温度降低了，需要加热。如果PTC发热线的阻值仍然高于档位设定的阻值，则继续断开发热线的供电电源。如此循环检测、判断和控制，即可达到温度自动精确控制的目的。

主控芯片模块的主控芯片IC1在运行用户程序的主程序过程中，通过第15脚还接收NTC及断线检测模块的NTC及断线检测信号。一旦上述已启动的对应交流电源过零点至波峰点的4.167mS或5mS的定时子程序执行完毕，立即对当前通过15脚接收的NTC及断线检测模块的NTC及断线检测信号进行采集和模拟与数字转换，依据模拟与数字转换的结果，判断发热主体当前状态是正常状态，还是断线状态、或发热主体局部过热状态，进而分别执行正常加热或停热功能、断线保护功能和发热主体局部过热保护功能。

漏电保护模块包括温度熔断器、电阻R7和整流二极管D1串联、电阻23和整流二极管D4串联。电阻R7一端接电流熔断器F1另一端接整流二极管D1阴极，整流二极管D4阴极接温度熔断器TF1阳极接电阻R23一端，整流二极管D1阳极、电阻R23另一端接检测线，温度熔断器TF1在PCB上位于电阻R7和电阻R23之间。当毯体漏电后大电流会流过R7、R23, R7、R23会发热并熔断夹在中间的温度熔断器TF1,起到保护作用。漏电保护模块还包括双向可控硅TR1、触发电阻R6和抗干扰电阻R19，双向可控硅TR1的电极T2接在电阻R7的另一端和整流二极管D1的阴极、TR1的电极T1接到温度熔断器TF1，触发电阻R6的一端与主控芯片的第14脚连接，触发电阻R6的另一端和双向可控硅的门极相联，抗干扰电阻跨接于双向可控硅TR1的门极G与电极T1之间。电流检测模块检测到控制加热的主可控硅TR2击穿后单片机第14脚触发导通可控硅TR1，使AC(N)通过温度熔断器TF1、可控硅TR2的T1-T2极、漏电（过温）保护模块中的电阻R7、电流熔断器F1和AC(L)形成回路，电阻R7快速发热熔断温度熔断器TF1。TF1在PCB板上位于R23、R7中间，三个元件平行紧密接触，并涂有导热硅脂。这种漏电（过温）保护模块结合了主可控硅击穿保护，具有结构简单可靠、智能判断并提前保护的优点。

图4-图6为本设计的检测与保护示意图，截取自图2电路中的局部放大，因此部分缺失内容可以参照图2，并不影响本领域技术人员对技术方案的理解。

实施例2，在实施例1的基础上，温度检测模块为包括取样热敏电阻NTC1和分压电阻R20、滤波电容C7，取样热敏电阻NTC1的一端接VCC、另一端接分压电阻R20的一端，分压电阻R20的另一端接GND,滤波电容C7和R20并联。取样热敏电阻NTC1另一端和分压电阻R20的一端连接主控芯片IC1的第12脚。进行模拟与数字信号转换，转换后温度采样值作为出厂校准PTC控制参数的依据，也作为工作时毯体过热保护的依据。出厂前通过特定按键操作，进入校准模式，单片机IC1通过第12脚的采样电压计算出环境温度，并短时间开通TR2通过第10脚和第8脚的采样电压计算出PTC的实际阻值，将实际阻值和对应温度下的理论阻值相比较，就可以得到温度控制的校正参数，从而减少PTC线、电子元件的误差对温度控制的影响。取样热敏电阻NTC1在PCB上紧贴R7、R23、温度熔断器TF1,当毯体局部过热后R7、R23发热温度升高，如果单片机第15脚未能及时检测到NTC传导过来的电压，那么当单片机第15脚检测到热敏电阻NTC1传导过来的电压高于设定值后，判断为毯体过温关断TR2,从而避免TF1熔断，提高了控制器的稳定性。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种用于PTC与NTC发热线的温度控制保护装置，包括装置壳体和设置在装置壳体内的控制电路，控制电路由交流输入模块、保护模块、EMC模块、直流稳压模块、同步模块、MCU控制模块、LED显示模块、按键操作模块、电压检测模块、电流检测模块、NTC检测模块、触发模块、加热模块和温度检测模块构成，交流输入模块通过保护模块连接EMC模块，保护模块包括短路保护模块和漏电保护模块，EMC模块分别给其他用电模块供电，MCU控制模块分别连接直流稳压模块、同步模块、LED显示模块、按键操作模块、电压检测模块、电流检测模块、NTC检测模块、触发模块和温度检测模块，触发模块还连接加热模块，加热模块还分别连接电流检测模块和NTC检测模块，漏电保护模块包括温度熔断器TF1、电阻R7、整流二极管D1、电阻R23、整流二极管D4，电阻R7一端接电流熔断器F1,另一端接整流二极管D1阴极，整流二极管D4阴极接温度熔断器TF1，电阻R23一端连接整流二极管D4阳极、电阻R23另一端接检测线，温度熔断器TF1在PCB上位于电阻R7和电阻R23之间，温度检测模块中的取样热敏电阻在PCB上紧贴温度熔断器TF1、电阻R7或电阻R23,其特征在于，所述加热模块由PTC/NTC发热线中的PTC加热线和一个无触点、小电流可控的双向可控硅TR2串联组成，所述PTC/NTC发热线包括一层检测线、一层PTC加热线和一层介于检测线和PTC加热线之间的NTC绝缘层，PTC加热线的一端通过熔断器F1接于交流市电的火线，PTC加热线的另一端接于双向可控硅TR2的主电极，双向可控硅TR2的主电极连接电流检测模块中取样电阻R30的一端，取样电阻R30的另一端连接温度熔断器TF1,双向可控硅TR2的门极接至触发电路中限流电阻R27的一端,漏电保护模块还包括双向可控硅TR1、触发电阻R6和抗干扰电阻R19，双向可控硅TR1的电极T2接在电阻R7的一端和整流二极管D1的阴极、TR1的电极T1接到温度熔断器TF1，触发电阻R6的一端与主控芯片的第14脚连接，触发电阻R6的另一端和双向可控硅TR1的门极相联，抗干扰电阻跨接于双向可控硅TR1的门极G与电极T1之间。

2.根据权利要求1所述的一种用于PTC与NTC发热线的温度控制保护装置，其特征在于，所述交流输入模块是一根带插头的电源线，插头端直接插入交流市电插座，另一端焊接于印刷线路板的火线端L、零线端N焊盘。

3.根据权利要求2所述的一种用于PTC与NTC发热线的温度控制保护装置，其特征在于，所述NTC及断线检测模块为一种电阻串联分压电路，包含PTC/NTC发热线的NTC绝缘层、检测线、分压电阻R21、分压电阻R22，分压电阻R21和分压电阻R22相串联并接温度熔断器TF1,零线端N，分压电阻R21的另一端连接主控芯片IC1的15脚和分压电阻R22的一端，分压电阻R22的另一端连接GND。

4.根据权利要求3所述的一种用于PTC与NTC发热线的温度控制保护装置，其特征在于，所述主控芯片模块包括主控芯片IC1，主控芯片IC1的第16脚连接GND；第1脚连接VCC；第2-6配置为LED显示驱动；第15脚配置为模拟输入口，连接NTC及断线检测信号；第10脚配置为模拟输入口，连接电流检测信号；第13脚配置为模拟输入口，连接操作按键；第9脚配置为推挽输出口，连接可控硅TR2触发电路；第14脚配置为推挽输出口，连接保护可控硅TR1的触发电路；第8脚配置为模拟输入口，接收电压检测信号；第7脚配置为输入口，连接同步信号；第12脚配置为模拟输入口，接收温度检测信号。

5.根据权利要求4所述的一种用于PTC与NTC发热线的温度控制保护装置，其特征在于，所述显示模块由LED显示电路构成，操作模块为4个轻触按键，串联分压后接主控芯片IC1的第13脚，另一端接GND。

6.根据权利要求5所述的一种用于PTC与NTC发热线的温度控制保护装置，其特征在于，所述EMC模块包括压敏电阻VR1、X电容C1和第一电阻R9构成的并联支路，并联后的一端与电流熔断器F1的输出端相连接，并联后的另一端与交流输入模块的温度熔断器TF1另一端相连接。

7.根据权利要求6所述的一种用于PTC与NTC发热线的温度控制保护装置，其特征在于，所述直流稳压模块包括电阻R2，电阻R2的一端连EMC模块的一端，电阻R2的另一端连接降压电容C2的一端，降压电容C2的另一端连接整流二极管D3的阳极和整流二极管D2的阴极，整流二极管D2的阳极连接温度熔断器另一端，整流二极管D3的阴极连接稳压二极管ZD2的阴极、电解电容C8的正极、瓷片电容C9的一端、电阻R24的一端，稳压二极管ZD2的阳极、电解电容C8的负极、瓷片电容C9的另一端、电阻R24的另一端连接温度熔断器另一端。

8.根据权利要求1-7任一所述的一种用于PTC与NTC发热线的温度控制保护装置，其特征在于，所述同步模块由取样和整形电路组成，取样电路包括电阻R5和稳压管ZD1的阴极，主控芯片内部钳位二极管，同步模块中电阻R5的一端连接电流熔断器F1的输出端，电阻R5另一端连接稳压管ZD1的阴极和主控芯片IC1的7脚，稳压管ZD1的阳极连接直流稳压模块的GND端。

9.根据权利要求8所述的一种用于PTC与NTC发热线的温度控制保护装置，其特征在于，所述触发模块采用电阻限流、电容耦合的方式传输触发脉冲至双向可控硅，第一耦合电容C11一端连接主控芯片IC1的第9脚，另一端接限流电阻R27一端，限流电阻R27的另一端连接双向可控硅TR2的门极，抗干扰电阻R26跨接于双向可控硅TR2的门极与主电极之间。

10.根据权利要求9所述的一种用于PTC与NTC发热线的温度控制保护装置，其特征在于，所述电流检测模块为包括取样电阻R30和隔离电阻R25，取样电阻R30的一端和隔离电阻R25的一端连接加热模块中双向可控硅TR2的主电极，取样电阻R30另一端连接温度熔断器TF1，隔离电阻R25的另一端连接主控芯片IC1的第10脚，所述温度检测模块为包括取样热敏电阻NTC1和分压电阻R20、滤波电容C7，取样热敏电阻NTC1的一端接VCC、另一端接分压电阻R20的一端，分压电阻R20的另一端接GND,滤波电容C7和R20并联，取样热敏电阻NTC1另一端和分压电阻R20的一端连接主控芯片IC1的第12脚。

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