CN215808654U - 一种可调灵敏度的低功耗火焰离子检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可调灵敏度的低功耗火焰离子检测电路，包括CPU、开关管Q1、变压器T1、高压电路、开关电路和离子电流检测电路，CPU产生PWM脉冲调制信号到开关管Q1，开关管Q1与变压器T1输入端连接，所述变压器T1的输出端一路经过二极管D1连接电容C1，所述电容C1一端连接高压电路，一端连接开关电路；所述变压器T1的输出端另一路经电容C2耦合至电阻网络。本实用新型的火焰检测激励信号无延时产生，减小了火焰检测时间，降低了功耗，延长了电池使用时间。

Description

一种可调灵敏度的低功耗火焰离子检测电路

技术领域

本实用新型涉及灶具相关技术领域，尤其涉及一种可调灵敏度的低功耗火焰离子检测电路。

背景技术

燃气灶具采用火焰离子检测进行熄火保护，而灶具多采用电池供电，现有的火焰离子电路采用变压器升压同时提供点火中压和火焰检测激励信号产生电路，检测激励信号电压较高，而电池电压为两节干电池，这样火焰检测激励信号需要的功耗较大，一般为几十毫安，采用间歇检测的方式，虽燃平均电流减小，对于电池使用仍然较大。其次，由于激励信号为电池供电，电池的电压随使用时间降低导至激励信号幅度变小，从而火焰检测的灵敏度降低，导至低电池电压下易误检测，容易出现熄火问题。

实用新型内容

为克服现有技术的缺点，本实用新型目的在于提供一种可调灵敏度的低功耗火焰离子检测电路。

一种可调灵敏度的低功耗火焰离子检测电路，包括CPU、开关管Q1、变压器T1、高压电路、开关电路和离子电流检测电路，CPU产生PWM脉冲调制信号到开关管Q1，开关管Q1与变压器T1输入端连接，所述变压器T1的输出端一路经过二极管D1连接电容C1，所述电容C1一端连接高压电路，一端连接开关电路；所述变压器T1的输出端另一路经电容C2耦合至电阻网络。

作为一种优选方式的，所述CPU、开关管Q1、变压器T1、二极管D1、电容C1、开关电路和高压电路构成高压点火回路，所述高压电路包括变压器T2和开关管U2，所述变压器T2的输入端连接开关管U2，输出端连接点火电极；电容C1升压，开关管U2导通，电容C1连接变压器T2的输入端，所述变压器T2的输出端产生高压。

作为一种优选方式的，所述开关电路包括开关管U1和二极管D2，变压器T1升压，在变压器T2的输出端产生反激式开关升压，所述开关管U1导通，所述二极管D2整流后对电容C1充电。

作为一种优选方式的，还包括电容C3，所述电容C3一端连接公共端，另一端连接电阻网络。

作为一种优选方式的，所述离子电流检测电路包括电容C2、电容C3、电阻网络以及CPU。

作为一种优选方式的，所述电阻网络包括电阻R1、R2和R3，所述R3连接火焰电极。

作为一种优选方式的，所述开关管Q1、变压器T1和二极管D1构成反激开关升压电路，导通开关管Q1，电源流过变压器T1的初级给T1励磁；断开开关管Q1，变压器T1产生反电动势，所述二极管D1给电容C1充电。

基于上述的一种可调灵敏度的低功耗火焰离子检测电路，CPU产生PWM脉冲调制信号到开关管Q1的控制端，在变压器T1的初级产生开关信号，变压器T1升压，在变压器T2输出端产生反激式开关升压，整流二极管D2向电容C1充电，当电容C1达到预定电压时，U2导通，电容C1对变压器T2的初级放电，变压器T2的次级产生高压，通过点火电极放电，从而点燃燃气。本实用新型通过判别离子电流，从而判别火焰状态是否存在，进而产生熄火保护。

附图说明

图1为本实用新型实施例的火焰离子检测的电路示意图；

图2为本实用新型实施例的点火阶段的流程示意图；

图3为本实用新型实施例的燃烧阶段的流程示意图；

具体实施方式

下面结合实施例并对照附图对本实用新型作进一步详细说明。

当火焰检测电机接触到火焰时，即产生一流经燃烧器接地回路的微弱火焰离子电流，该信号经放大处理后通过继电器输出触点的转换来对外部设备进行控制。通过离子电流判别火焰状态是否存在，进而产生熄火保护。在本实施例中，CPU、开关管Q1、变压器T1、二极管D1、电容C1、开关管U1、电容C2、电容C3、电阻R1、电阻R2及电阻R3构成离子电流检测电路，产生火焰检测激励信号。本实施例中的电路与传统电路相比，火焰检测激励信号能够无延时产生，减小了火焰检测时间，同时降低了功耗，延长了电池使用时间。

一种可调灵敏度的低功耗火焰离子检测电路，参考图1，包括CPU、开关管Q1、变压器T1、高压电路、开关电路和离子电流检测电路，CPU产生PWM脉冲调制信号到开关管Q1，开关管Q1与变压器T1输入端连接，所述变压器T1的输出端一路经过二极管D1连接电容C1，所述电容C1一端连接高压电路，一端连接开关电路；所述变压器T1的输出端另一路经电容C2耦合至电阻网络；所述离子电流检测电路包括电容C2、电容C3、电阻网络以及CPU。

在第一实施例中，参考图1至图3，开关管Q1、变压器T1、整流二极管D1构成反激开关升压电路，开关管Q1导通，电源流过变压器T1的初级，给变压器T1励磁；断开开关管Q1，变压器T1产生反电动势，通过整流二极管D1给储能C1充电；其中，开关管Q1可以为三极开关管或MOS开关管，在本实施例中优选为MOS管；

当C1接近100V时，检测电容C3电压，判别是否点着火；若没有点着火，继续给电容C1充电，当电容C1到达150V，判别是否到达点火电压，通过次级抽头检测点火电压，到达点火电压后，停止PWM脉冲调制信号输出，控制开关管U2导通，此时，开关管U1因无电流而自动关断，二极管D2导通，C1通过高压变压器T2的初级放电，并在点火电极产生空气火花放电，以点燃燃气。其中，开关管U1和开关管U2优选为可控硅开关管。

在第二实施例中，参考图1至图3，点着火后，定时器设置定时时间，定时开启PWM单元，PWM单元根据电池电压设定脉宽，以维持激励电压的恒定，此时的PWM激励脉宽小于点火时的脉宽；

关闭开关管U1和开关管U2，禁止对电容C1充电。在对储能电容C1充电将使激励信号在充电过程中，升幅缓慢，且能量储存在电容C1上，电容C1在非检测其间泄露，增加了功耗，而开关管U1关闭使激励信号即刻达到预值。

当电池电压降低时，通过调整PWM脉宽，可以恒定激励信号电压幅度，保证低电池电压下的火焰检测灵敏度。

参考图1，所述CPU、开关管Q1、变压器T1、二极管D1、电容C1、开关电路和高压电路构成高压点火回路，所述高压电路包括变压器T2和开关管U2，所述变压器T2的输入端连接开关管U2，输出端连接点火电极；电容C1升压，开关管U2导通，电容C1连接变压器T2的输入端，所述变压器T2的输出端产生高压；所述开关电路包括开关管U1和二极管D2，变压器T1升压，在变压器T2的输出端产生反激式开关升压，所述开关管U1导通，所述二极管D2整流后对电容C1充电。

所述CPU产生PWM脉冲调制信号到开关管Q1，在变压器T1的初级产生开关信号，通过变压器T1升压，在变压器T2输出端产生反激式开关升压，通过二极管D2整流并对C1充电，此时U1导通。当C1达到预定电压时，U2导通，C1对T2初级放电，在变压器T2次级产生万伏以上高压，通过点火电极放电，从而点燃燃气。

还包括电容C3，所述电容C3一端连接公共端，另一端连接电阻网络。电容C3的电压与离子电流成一定比例，离子电流越大，C3的负电压越低。而激励信号的幅度越高，离子电流越大，则感应电路越敏感。

所述电阻网络包括电阻R1、R2和R3，所述R3连接火焰电极。电阻R3连接火焰检测电极包括三种情况，一、无火焰，这时检测电极到地之间为开路。R3无电流流过，C3电压为R1、R2充电电压，因为正负能量相等，所以C3上的电压为0。

二、有火焰，这时火焰电极到地之间因离子电流的单向性等效为二极管。即激励信号正半周通过R3分流，负半周为开路或小电流。这样在C3上正负充电产生的电压为负电压。

三、火焰电极到地之间存在短路或漏电，当短路或漏电比较大时，分流大，电容C3上的电压负压较小。

通过电容C2偶合，在电阻R1、R2、R3、电容C3上产生充放电电流，火焰时产生时，在电容C3上产生负压；该负压可以通过偏置电路，并做为比较器的输入，从比较器的输出来判断放大电容C3负压是否低于阈值，从而判断是否产生火焰；或通过放大器放大电容C3电压，并A/D采集判断。

一种可调灵敏度的低功耗火焰离子检测电路的方法，参考图2和图3，所述检测方法应用于点火器工作的点火阶段和燃烧阶段，包括以下步骤：

定时启动PWM单元，同时控制开关管U1的通断；本电路控制开关管U1的通断，当产生火焰检测激励信号，变压器T1电压在储能电容C1上无充电回路，火焰激励信号可以无延时达到预设幅度。

判断是否有火焰产生，此时的火焰包括点火时的火焰和燃烧起来的火焰状态；若无火焰产生，则进入保护状态。

在一实施例中，所述检测方法应用于点火阶段时，电路原理如上述的第一实施例所述，具体包括以下步骤：步骤1、启用PWM单元，定时器开始计时，控制开关管U1导通；控制U1开关导通，产生火焰检测激励信号时，变压器T1电压在电容C1上无充电回路，火焰激励信号可以无延时达到预设幅度。

步骤2、第一阶段定时器计时停止，判断电容C3的电压是否低于阈值，若是，则点火成功，进入燃烧阶段；CPU控制PWM产生，以时间窗口、即第一阶段计时检测火焰是否产生，避开点火火花放电对火焰检测的干扰，提高点火检测的可靠性。

步骤3、否则检测电容C1的电压，控制开关管U2点火；此时，开关管U1因无电流自动关断，二极管D2导通，电容C1通过高压变压器T2初级放电，并在点火电极产生空气火花放电，以点燃燃气。

步骤4、若第二阶段计时时间到，进入步骤5，或返回第一步；若步骤3执行失败则进入步骤5，完成熄火保护，或者返回第一步重新点火。

步骤5、若点火再次失败，进入保护状态。

在另一实施例中，所述检测方法应用于燃烧阶段时，电路原理如上述的第二实施例所述，参考图3，具体包括以下步骤：步骤1、定时开启PWM单元，断开开关管U1；变压器T1产生升压，工作电流较大，工作时间越长则功耗越大，U1的存在极大的减小了信号产生的时间，降低了功耗，开关管U1关闭使激励信号即刻达到预值。

步骤2、判断电容C3的电压是否低于阈值，若是，则判别火焰产生，维持燃烧状态；否则判断无火焰产生，进入熄火保护；检测电容C3与比较器的输出，通过比较器电路可以设定阈值使无火焰和漏电情况下比较器不翻转，在有火焰状态下比较器翻转，根据比较器的输出判断是否有火焰的产生。当有火焰时在电容C3上产生负压时，该负压可以通过偏置电路，并做为比较器的输入，从比较器的输出判断C3负压是否低于阈值，从而判断是否产生火焰，也可通过放大器放大C3电压，并A/D采集判断。

步骤3、若燃烧正常，则进入低功耗模式，定时结束回到第一步。火焰检测激励信号无延时产生，减少了火焰检测时间，降低了功耗。

电池电压降低时，调整PWM的脉宽至恒定激励信号电压幅度。PWM脉宽由电池电压计算获得，以产生恒定幅度激励信号，当电池电压降低时，通过调整PWM脉宽，可以恒定激励信号电压幅度，保证低电池电压下的火焰检测灵敏度。在本实施例中，点火器的工作电流设定为5-10mA，则激励信号平均电流减小1.5mA。

以上是对本实用新型一种可调灵敏度的低功耗火焰离子检测电路进行的阐述，用于帮助理解本实用新型，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，任何未背离本实用新型原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可调灵敏度的低功耗火焰离子检测电路，其特征在于，包括CPU、开关管Q1、变压器T1、高压电路、开关电路和离子电流检测电路，CPU产生PWM脉冲调制信号到开关管Q1，开关管Q1与变压器T1输入端连接，所述变压器T1的输出端一路经过二极管D1连接电容C1，所述电容C1一端连接高压电路，一端连接开关电路；所述变压器T1的输出端另一路经电容C2耦合至电阻网络。

2.根据权利要求1所述的可调灵敏度的低功耗火焰离子检测电路，其特征在于，所述CPU、开关管Q1、变压器T1、二极管D1、电容C1、开关电路和高压电路构成高压点火回路，所述高压电路包括变压器T2和开关管U2，所述变压器T2的输入端连接开关管U2，输出端连接点火电极；电容C1升压，开关管U2导通，电容C1连接变压器T2的输入端，所述变压器T2的输出端产生高压。

3.根据权利要求1所述的可调灵敏度的低功耗火焰离子检测电路，其特征在于，所述开关电路包括开关管U1和二极管D2，变压器T1升压，在变压器T2的输出端产生反激式开关升压，所述开关管U1导通，所述二极管D2整流后对电容C1充电。

4.根据权利要求1所述的可调灵敏度的低功耗火焰离子检测电路，其特征在于，还包括电容C3，所述电容C3一端连接公共端，另一端连接电阻网络。

5.根据权利要求1所述的可调灵敏度的低功耗火焰离子检测电路，其特征在于，所述离子电流检测电路包括电容C2、电容C3、电阻网络以及CPU。

6.根据权利要求1至5任一所述的可调灵敏度的低功耗火焰离子检测电路，其特征在于，所述电阻网络包括电阻R1、R2和R3，所述R3连接火焰电极。

7.根据权利要求1所述的可调灵敏度的低功耗火焰离子检测电路，其特征在于，所述开关管Q1、变压器T1和二极管D1构成反激开关升压电路，导通开关管Q1，电源流过变压器T1的初级给T1励磁；断开开关管Q1，变压器T1产生反电动势，所述二极管D1给电容C1充电。

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