CN214011821U

CN214011821U - 一种电加热热水袋的控制电路

Info

Publication number: CN214011821U
Application number: CN202120424434.XU
Authority: CN
Inventors: 杜来; 雷美珍
Original assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Current assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date: 2021-02-26
Filing date: 2021-02-26
Publication date: 2021-08-20
Anticipated expiration: 2031-02-26

Abstract

本实用新型涉及一种电加热热水袋的控制电路，该电路主要由电源、整流滤波电路、直流可调降压电路、可调PWM波产生电路、数字开关电路、加热电路、温度检测电路、报警电路组成；该电路可由家庭电源供电，通过SG3525芯片生成PWM波供给MOC3053芯片，通过其中的光控双向可控硅来实现光电隔离确保安全性；温度检测电路能在热水袋温度到达给定值时输出一个信号，使继电器断开来切断电源，并能使报警电路中的蜂鸣器响起提醒及时断电。本实用新型安全性能高，能实现电气隔离和闭环控制，适用于高安全性能的热水袋。

Description

一种电加热热水袋的控制电路

技术领域

本实用新型涉及一种电加热热水袋的控制电路。

背景技术

电加热热水袋是冬季人们普遍用于手部取暖的一种产品，因其可以长时间保温以及循环加热使用深受老百姓的喜爱。但有些电加热热水袋的安全性能还欠佳，时有发生热水袋爆炸烫伤人的恶性事件，因此，提高电加热热水袋控制电路的设计安全性十分必要。

目前多数电加热热水袋的加热控制电路多为开环控制，缺少反馈提醒告知使用者及时断电，并且加热控制电路也缺少必要的电气隔离设计，这会导致意外发生时出现漏电造成更大的伤害威胁。发明人针对此情况对现有控制电路结构进行了改进设计，令其具有报警提醒和电气隔离功能，提升了电加热热水袋控制电路的使用安全性能，本案由此而生。

实用新型内容

本实用新型公开一种电加热热水袋的控制电路，具体采用如下技术方案来实现：

一种电加热热水袋的控制电路，包括电源、整流滤波电路、直流可调降压电路、可调PWM波产生电路、数字开关电路、加热电路、温度检测电路、报警电路；电源一端连接市电，电源另一端连接整流滤波电路，整流滤波电路输出端连接直流可调降压电路输入端，直流可调降压电路输出端输出两种电压值，输出电压较高的一端分别给可调PWM波产生电路和温度检测电路供电，输出电压较低的一端分别给数字开关电路和报警电路供电；可调PWM波产生电路输出PWM波控制加热电路工作，加热电路通过光电耦合器控制加热电路中发热丝的电流流过时间；数字开关电路与加热电路连接，温度检测电路的输出端分别连接数字开关电路和报警电路。

进一步，所述直流可调降压电路分为两个电路结构相同的分支降压电路，一个分支降压电路输出12V直流电，另一个分支降压电路输出5V直流电。

进一步，所述分支降压电路包括线性稳压芯片、电阻R1、可变电阻RW1、电容C2和C3、电感L2以及稳压管D5，调节可变电阻阻值来调节输出电压。

进一步，所述线性稳压芯片采用LM2596型号芯片，线性稳压芯片的IN脚连接整流滤波电路的输出端，电容C2与线性稳压芯片的IN脚连接后接地；电阻R1一端与线性稳压芯片的FB脚相连，电阻R1另一端接地；可变电阻RW1一端与线性稳压芯片的FB脚相连，另一端与输出端相连；电感L2一端与线性稳压芯片的OUT脚相连，另一端作为输出端；电容C3并联在输出端，稳压管D5并联在线性稳压芯片的OUT脚与地之间；线性稳压芯片的GND脚与ON/OFF脚均接地。

进一步，所述可调PWM波产生电路包括芯片SG3525、电阻R2-R5、可变电阻RW2、二极管D6、电容C4，芯片SG3525的VCC及VC脚连接输出12V的分支降压电路，电阻R2一端与芯片SG3525的VREF脚相连，令一端与可变电阻RW2相连，可变电阻RW2另一端与电阻R3串联后接地；电阻R4一端与芯片SG3525的CMPEN、IN+、IN-脚相连，另一端与可变电阻RW2的滑片相连；芯片SG3525的GND脚与地相连；电容C4一端与芯片SG3525的SS脚相连，另一端接地；电阻R5一端与芯片SG3525的SD脚相连，另一端接地；芯片SG3525的OUTB脚与二极管D6相连，二极管D6另一端作为PWM的输出端。

进一步，所述加热电路包括电阻R6、光电耦合器MOC3063和发热丝，电阻R6一端连接二极管D6的阴极，另一端与光电耦合器1脚相连，光电耦合器2脚接地，光电耦合器6脚与电源输出端相连，光电耦合器4脚与发热丝相连。

进一步，所述数字开关电路包括二极管D7、继电器、NPN型三极管、电阻R9，继电器一端连接输出5V的分支降压电路，继电器另一端与三极管的集电极相连；电阻R9一端连接温度检测电路的输出端，另一端与三极管基极相连，三极管的发射极与地相连；继电器的开关一端与发热丝相连，开关另一端与电源输出端相连。

进一步，所述温度检测电路包括热敏电阻、电阻R7和R8、运算放大器、双向稳压二极管D6，热敏电阻一端连接输出12V的分支降压电路，另一端与运算放大器的“-”端相连，运算放大器的“+”端也连接输出12V的分支降压电路；电阻R7一端与运算放大器输出端相连，另一端与电阻R9相连；电阻R8一端与运算放大器“+”输入端相连，另一端与电阻R7相连；双向稳压二极管D6一端接地，另一端分别连接电阻R7和R8。

进一步，所述报警电路包括芯片CD4011、电感L1、电容C5、蜂鸣器，芯片CD4011的1脚与温度检测电路输出端相连，芯片CD4011的2脚与4脚相连，芯片CD4011的5脚与3脚相连，芯片CD4011的6脚与输出5V的分支降压电路相连，蜂鸣器与芯片CD4011的3、4脚相连，电容C5和电感L1均与蜂鸣器并联，芯片CD4011的7脚接地，CD4011的14脚与输出5V的分支降压电路相连。

本实用新型所设计的电加热热水袋控制电路安全性能高，使用可靠，可实现电气隔离和闭环控制，且具有断电告警提醒功能，适用于高安全性能的电加热热水袋使用，提高了热水袋使用的安全性。

附图说明

图1为本实用新型控制电路的原理框图；

图2为实施例中控制电路的具体电路图。

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。

本实施例公开一种电加热热水袋的控制电路，如图1和图2所示，整个控制电路主要包括电源、整流滤波电路、直流可调降压电路、可调PWM波产生电路、数字开关电路、加热电路、温度检测电路、报警电路。其中，电源一端连接市电，电源经变压器降压后输出端连接整流滤波电路输入端。整流滤波电路由二极管D1、D2、D3、D4构成的整流桥以及电容C1组成，整流桥将电源输入的交流电转化为直流电，电容C1进行滤波输出稳定的直流电。整流滤波电路的输出端连接直流可调降压电路的输入端。

直流可调降压电路分为两个电路结构相同的分支降压电路，一个分支降压电路输出12V直流电，另一个分支降压电路输出5V直流电。每个分支降压电路均由LM2596线性稳压芯片、电阻R1、可变电阻RW1、电容C2和C3、电感L2以及稳压管D5构成，通过调节可变电阻RW1的阻值来调节输出电压大小。输出12V电压的分支降压电路分别给可调PWM波产生电路和温度检测电路供电，输出5V电压的分支降压电路分别给数字开关电路和报警电路供电。LM2596线性稳压芯片的IN脚连接整流滤波电路的输出端，电容C2与线性稳压芯片的IN脚连接后接地；电阻R1一端与线性稳压芯片的FB脚相连，电阻R1另一端接地；可变电阻RW1一端与线性稳压芯片的FB脚相连，另一端与输出端相连；电感L2一端与线性稳压芯片的OUT脚相连，另一端作为输出端；电容C3并联在输出端，稳压管D5并联在线性稳压芯片的OUT脚与地之间；线性稳压芯片的GND脚与ON/OFF脚均接地。

可调PWM波产生电路包括芯片SG3525、电阻R2-R5、可变电阻RW2、二极管D6、电容C4，芯片SG3525的VCC及VC脚连接输出12V的分支降压电路，电阻R2一端与芯片SG3525的VREF脚相连，令一端与可变电阻RW2相连，可变电阻RW2另一端与电阻R3串联后接地；电阻R4一端与芯片SG3525的CMPEN、IN+、IN-脚相连，另一端与可变电阻RW2的滑片相连；芯片SG3525的GND脚与地相连；电容C4一端与芯片SG3525的SS脚相连，另一端接地；电阻R5一端与芯片SG3525的SD脚相连，另一端接地；芯片SG3525的OUTB脚与二极管D6相连，二极管D6另一端作为PWM的输出端，通过调节可变电阻RW2的阻值可以调节输出PWM波的占空比，可调PWM波产生电路输出PWM波控制加热电路工作。

加热电路包括电阻R6、光电耦合器MOC3063和发热丝，电阻R6一端连接二极管D6的阴极，另一端与光电耦合器1脚相连，光电耦合器2脚接地，光电耦合器6脚与电源输出端相连，光电耦合器4脚与发热丝相连。加热电路采用MOC3063芯片，该芯片中包括一个光控双向可控硅，通过改变PWM信号的占空比，就能改变MOC3063芯片中发光二极管的亮灭时间，进而控制电流流过发热丝的时间，根据发热丝功率和热水袋比热容可以计算出要使热水袋达到设定温度所需要的PWM波占空比。

数字开关电路包括二极管D7、继电器、NPN型三极管、电阻R9，继电器一端连接输出5V的分支降压电路，继电器另一端与三极管的集电极相连；电阻R9一端连接温度检测电路的输出端，另一端与三极管基极相连，三极管的发射极与地相连；继电器的开关一端与发热丝相连，开关另一端与电源输出端相连。在电路正常工作时，三极管的基极电压高于发射极电压，三极管导通，继电器运作使继电器开关闭合，当温度达到设定值时基极电压低于发射极电压，三极管截止，继电器停止工作使开关断开来切断电源。

温度检测电路包括热敏电阻、电阻R7和R8、运算放大器、双向稳压二极管D6，热敏电阻一端连接输出12V的分支降压电路，另一端与运算放大器的“-”端相连，运算放大器的“+”端也连接输出12V的分支降压电路；电阻R7一端与运算放大器输出端相连，另一端与电阻R9相连；电阻R8一端与运算放大器“+”输入端相连，另一端与电阻R7相连；双向稳压二极管D6一端接地，另一端分别连接电阻R7和R8。温度检测电路中的热敏电阻能随着温度的升高而增大阻值，进而减小运算放大器的“-”端输入电压，当输入电压减小达到阈值时电路输出产生由正到负跳变，并且由于该电路采用滞回比较器，电压有一定的滞回空间，可以避免电压波动带来的影响。

报警电路包括芯片CD4011、电感L1、电容C5、蜂鸣器，芯片CD4011的1脚与温度检测电路输出端相连，芯片CD4011的2脚与4脚相连，芯片CD4011的5脚与3脚相连，芯片CD4011的6脚与输出5V的分支降压电路相连，蜂鸣器与芯片CD4011的3、4脚相连，电容C5和电感L1均与蜂鸣器并联，芯片CD4011的7脚接地，CD4011的14脚与输出5V的分支降压电路相连。报警电路采用CD4011芯片构成一个RS锁存器，电路正常工作时1、6两脚均为高电平，此时输出相同，蜂鸣器不工作；当达到设定温度时，1脚电压跳变为负，锁存器输出改变，蜂鸣器开始报警。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种电加热热水袋的控制电路，其特征在于：包括电源、整流滤波电路、直流可调降压电路、可调PWM波产生电路、数字开关电路、加热电路、温度检测电路、报警电路；电源一端连接市电，电源另一端连接整流滤波电路，整流滤波电路输出端连接直流可调降压电路输入端，直流可调降压电路输出端输出两种电压值，输出电压较高的一端分别给可调PWM波产生电路和温度检测电路供电，输出电压较低的一端分别给数字开关电路和报警电路供电；可调PWM波产生电路输出PWM波控制加热电路工作，加热电路通过光电耦合器控制加热电路中发热丝的电流流过时间；数字开关电路与加热电路连接，温度检测电路的输出端分别连接数字开关电路和报警电路。

2.根据权利要求1所述的一种电加热热水袋的控制电路，其特征在于：所述直流可调降压电路分为两个电路结构相同的分支降压电路，一个分支降压电路输出12V直流电，另一个分支降压电路输出5V直流电。

3.根据权利要求2所述的一种电加热热水袋的控制电路，其特征在于：所述分支降压电路包括线性稳压芯片、电阻R1、可变电阻RW1、电容C2和C3、电感L2以及稳压管D5，调节可变电阻阻值来调节输出电压。

4.根据权利要求3所述的一种电加热热水袋的控制电路，其特征在于：所述线性稳压芯片采用LM2596型号芯片，线性稳压芯片的IN脚连接整流滤波电路的输出端，电容C2与线性稳压芯片的IN脚连接后接地；电阻R1一端与线性稳压芯片的FB脚相连，电阻R1另一端接地；可变电阻RW1一端与线性稳压芯片的FB脚相连，另一端与输出端相连；电感L2一端与线性稳压芯片的OUT脚相连，另一端作为输出端；电容C3并联在输出端，稳压管D5并联在线性稳压芯片的OUT脚与地之间；线性稳压芯片的GND脚与ON/OFF脚均接地。

5.根据权利要求2所述的一种电加热热水袋的控制电路，其特征在于：所述可调PWM波产生电路包括芯片SG3525、电阻R2-R5、可变电阻RW2、二极管D6、电容C4，芯片SG3525的VCC及VC脚连接输出12V的分支降压电路，电阻R2一端与芯片SG3525的VREF脚相连，令一端与可变电阻RW2相连，可变电阻RW2另一端与电阻R3串联后接地；电阻R4一端与芯片SG3525的CMPEN、IN+、IN-脚相连，另一端与可变电阻RW2的滑片相连；芯片SG3525的GND脚与地相连；电容C4一端与芯片SG3525的SS脚相连，另一端接地；电阻R5一端与芯片SG3525的SD脚相连，另一端接地；芯片SG3525的OUTB脚与二极管D6相连，二极管D6另一端作为PWM的输出端。

6.根据权利要求5所述的一种电加热热水袋的控制电路，其特征在于：所述加热电路包括电阻R6、光电耦合器MOC3063和发热丝，电阻R6一端连接二极管D6的阴极，另一端与光电耦合器1脚相连，光电耦合器2脚接地，光电耦合器6脚与电源输出端相连，光电耦合器4脚与发热丝相连。

7.根据权利要求6所述的一种电加热热水袋的控制电路，其特征在于：所述数字开关电路包括二极管D7、继电器、NPN型三极管、电阻R9，继电器一端连接输出5V的分支降压电路，继电器另一端与三极管的集电极相连；电阻R9一端连接温度检测电路的输出端，另一端与三极管基极相连，三极管的发射极与地相连；继电器的开关一端与发热丝相连，开关另一端与电源输出端相连。

8.根据权利要求7所述的一种电加热热水袋的控制电路，其特征在于：所述温度检测电路包括热敏电阻、电阻R7和R8、运算放大器、双向稳压二极管D6，热敏电阻一端连接输出12V的分支降压电路，另一端与运算放大器的“-”端相连，运算放大器的“+”端也连接输出12V的分支降压电路；电阻R7一端与运算放大器输出端相连，另一端与电阻R9相连；电阻R8一端与运算放大器“+”输入端相连，另一端与电阻R7相连；双向稳压二极管D6一端接地，另一端分别连接电阻R7和R8。

9.根据权利要求8所述的一种电加热热水袋的控制电路，其特征在于：所述报警电路包括芯片CD4011、电感L1、电容C5、蜂鸣器，芯片CD4011的1脚与温度检测电路输出端相连，芯片CD4011的2脚与4脚相连，芯片CD4011的5脚与3脚相连，芯片CD4011的6脚与输出5V的分支降压电路相连，蜂鸣器与芯片CD4011的3、4脚相连，电容C5和电感L1均与蜂鸣器并联，芯片CD4011的7脚接地，CD4011的14脚与输出5V的分支降压电路相连。