CN216650011U

CN216650011U - 一种恒流发热电路、电路板以及电器装置

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Publication number: CN216650011U
Application number: CN202122460938.XU
Authority: CN
Inventors: 邓勇辉
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-10-12
Filing date: 2021-10-12
Publication date: 2022-05-31
Anticipated expiration: 2031-10-12

Abstract

本实用新型属于电路技术领域，尤其涉及一种恒流发热电路、电路板以及电器装置，恒流发热电路包括控制单元、恒流单元、发热单元以及采样单元，所述控制单元向所述恒流单元输出控制信号；所述恒流单元根据所述控制信号输出恒定电流到所述发热单元，以使所述发热单元工作；所述采样单元采集所述发热单元的实时电流并将所述实时电流反馈到所述恒流单元，以使所述恒流单元调整所述恒定电流；其中，所述发热单元包括多个依次连接的第一二极管。第一二极管可满足高压大功率长时间发热工作，其结温可达到150℃以上，发热效果极佳，且第一二极管的寿命长，可靠性高，一致性佳，长期使用性能不衰减，能够保证极好的使用效果。

Description

一种恒流发热电路、电路板以及电器装置

技术领域

本实用新型属于电路技术领域，尤其涉及一种恒流发热电路、电路板以及电器装置。

背景技术

随着科技的发展，发热装置广泛应用于各大领域。现有的发热装置有采用电路方式来实现，而传统的发热电路常常采用电压驱动电阻类负载作为发热源的方式，例如采用电热丝、PTC、发热薄膜等作为发热源的电压驱动发热方式，但是，这种工作方式发热功率与工作电压的平方成正比，调整电压的方式不容易实现精确调整功率，而在新能源车上高压大功率发热调整功率会导致产生EMC干扰并且功率调整难于控制；发热负载随着温升阻抗变化很大，因此发热源无法在大功率环境下长时间工作，而且电阻类型发热源寿命低、可靠性差、大功率发热一致性不佳；上述不足之处严重限制了发热电路的发展及应用。

实用新型内容

本实用新型提供一种恒流发热电路，旨在解决现有发热电路采用的电压驱动发热源方式下无法在高压大功率下精确调整发热功率、大功率调整时产生EMC干扰以及电阻类发热源寿命低、可靠性差、大功率发热一致性不佳的技术问题。

本实用新型是这样实现的，提供一种恒流发热电路，包括控制单元、恒流单元、发热单元以及采样单元，

所述控制单元向所述恒流单元输出控制信号；

所述恒流单元根据所述控制信号输出恒定电流到所述发热单元，以使所述发热单元工作；

所述采样单元采集所述发热单元的实时电流并将所述实时电流反馈到所述恒流单元，以使所述恒流单元调整所述恒定电流；

其中，所述发热单元包括多个依次连接的第一二极管。

更进一步地，所述恒流单元包括第一恒流芯片和第一限流电阻，所述恒流单元还包括三极管或者第一MOS管，所述第一限流电阻一端连接所述第一恒流芯片，所述第一限流电阻另一端连接所述三极管或者所述第一MOS管。

更进一步地，所述采样单元包括第一采样电阻、第二采样电阻、第三采样电阻以及第一保护电阻，所述第一采样电阻、所述第二采样电阻和所述第三采样电阻并联形成第一采样电阻组，所述第一采样电阻组分别连接所述第一保护电阻和所述三极管或者所述第一MOS管。

更进一步地，所述恒流单元包括第二恒流芯片、信号电阻、稳定电阻、第二限流电阻、第二MOS管、第二二极管、储能电感、第一电容和第二电容，所述第二恒流芯片分别连接所述信号电阻和所述第二限流电阻，所述第二限流电阻还连接所述稳定电阻和所述第二MOS管，所述第二MOS管还连接所述第二二极管和所述储能电感，所述储能电感还连接所述第一电容和所述第二电容。

更进一步地，所述采样单元包括第四采样电阻、第五采样电阻、第六采样电阻以及第七采样电阻，所述第四采样电阻、所述第五采样电阻、所述第六采样电阻和所述第七采样电阻并联形成第二采样电阻组。

更进一步地，所述控制单元包括控制芯片、第一匹配电阻和第二匹配电阻，所述第一匹配电阻分别连接所述控制芯片、所述第二匹配电阻和所述恒流单元。

更进一步地，所述恒流发热电路还包括电源单元，所述电源单元为所述控制单元、所述恒流单元、所述发热单元以及所述采样单元供电。

更进一步地，所述电源单元包括第三电容，所述第三电容连接外部电源。

本实用新型还提供一种电路板，包括如上所述的恒流发热电路。

本实用新型还提供一种电器装置，包括如上所述的电路板。

本实用新型的有益效果在于，恒流发热电路包括控制单元、恒流单元、发热单元以及采样单元，控制单元向恒流单元输出控制信号，恒流单元根据控制信号输出恒定电流到发热单元，以使发热单元工作，采样单元采集发热单元的实时电流并将实时电流反馈到恒流单元，以使恒流单元调整恒定电流；其中，发热单元包括多个依次连接的第一二极管。第一二极管可满足高压大功率长时间发热工作，其结温可达到150℃以上，发热效果极佳，且第一二极管的寿命长，可靠性高，一致性佳，长期使用性能不衰减，能够保证极好的使用效果。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的恒流发热电路的结构框图；

图2是本实用新型实施例提供的线性电源恒流方式的电路图；

图3是本实用新型实施例提供的开关电源恒流方式的电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供的恒流发热电路包括控制单元100、恒流单元200、发热单元300以及采样单元400，控制单元100向恒流单元200输出控制信号，恒流单元200根据控制信号输出恒定电流到发热单元300，以使发热单元300工作，采样单元400采集发热单元300的实时电流并将实时电流反馈到恒流单元200，以使恒流单元200输出恒定电流；其中，发热单元300包括多个依次连接的第一二极管。第一二极管可满足高压大功率长时间发热工作，其结温可达到150℃以上，发热效果极佳，且第一二极管的寿命长，可靠性高，一致性佳，长期使用性能不衰减，能够保证极好的使用效果。

实施例一

参考图1，本实施例一提供一种恒流发热电路，包括控制单元100、恒流单元200、发热单元300以及采样单元400，

所述控制单元100向所述恒流单元200输出控制信号；

所述恒流单元200根据所述控制信号输出恒定电流到所述发热单元300，以使所述发热单元300工作；

所述采样单元400采集所述发热单元300的实时电流并将所述实时电流反馈到所述恒流单元200，以使所述恒流单元200调整所述恒定电流；

其中，所述发热单元300包括多个依次连接的第一二极管。

第一二极管可如图2、图3所示，共设有七个，当然，在其它实施例中，根据恒流发热电路所需达到的发热功率，第一二极管也可以设为其它数量级。或者，通过选择第一二极管的封装、电流、耐压、压降等参数值，使得第一二极管能够满足恒流发热电路所需达到的发热功率。其中，第一二极管可采用串联或者并联方式实现相互连接。

在本实施例中，控制单元100接收外部信号，并将外部信号转换为控制信号，再向恒流单元200输出控制信号，恒流单元200根据控制信号输出恒定电流到发热单元300，以使发热单元300做发热工作。在发热单元300做发热工作的过程中，采样单元400采集发热单元300的实时电流，并将采集的实时电流反馈到恒流单元200，恒流单元200调整输出的恒定电流，使得发热单元300调整发出热量，如此整个电路进入稳定的工作状态。

具体来说，当控制单元100接收到信号变化的时候，依据信号变化将控制信号输出到恒流单元200，恒流单元200根据控制信号产生所需的恒定电流，并将恒定电流输出到发热单元300的第一二极管。第一二极管的电压在工作状态时变化很小，在恒定电流输出到第一二极管时，第一二极管的发热功率为：发热功率＝恒定电流*第一二极管压降(即P＝I*U)。根据上述可知，通过调整恒定电流的大小，即可调整第一二极管的发热功率，从而调整第一二极管产生的热量。

随着科技的发展，在半导体器件的应用中，为了将半导体器件发出的热量导出以让其工作的更加稳定，封装行业做了大量的研究及改进，使得半导体器件可在大功率环境下长时间工作。而第一二极管作为半导体器件，则可在高压大功率长时间发热工作，其结温可达到150℃以上，发热效果极佳，且第一二极管的寿命长，可靠性高，一致性佳，长期使用性能不衰减。第一二极管的耐压可以达到1200V以上，可以在新能源车上应用高压发热。因此，将第一二极管作为恒流发热电路的发热源，能够保证极好的使用效果，以极大程度促进发热电路的发展及应用。

实施例二

参考图2，在实施例一的基础上，本实施例二的恒流发热电路采用线性电源恒流方式。

其中，所述恒流单元200包括第一恒流芯片U1、第一限流电阻R4以及第一MOS管Q1，所述第一限流电阻R4一端连接所述第一恒流芯片U1，所述第一限流电阻R4另一端连接所述第一MOS管Q1。第一MOS管Q1为恒流调整管，通过调整栅极的电压来调整流经DS之间的电流，达到向发热单元300输出恒定电流的目的。第一恒流芯片U1起恒流控制作用，第一限流电阻R4为恒流第一MOS管Q1的保护电阻，第一MOS管Q1可采用三极管替代。

其中，所述采样单元400包括第一采样电阻R6、第二采样电阻R7、第三采样电阻R8以及第一保护电阻R5，所述第一采样电阻R6、所述第二采样电阻R7和所述第三采样电阻R8并联形成第一采样电阻组，所述第一采样电阻组分别连接所述第一保护电阻R5和所述三极管或者所述第一MOS管Q1。在第一采样电阻R6、第二采样电阻R7和第三采样电阻R8的作用下，完成对发热单元300的第一二极管的采样工作，再经过第一保护电阻R5将采样的实时电流传输到第一恒流芯片U1。第一保护电阻R5可对第一恒流芯片U1起保护作用，避免采样的实时电流的尖峰对第一恒流芯片U1造成损坏。

其中，所述控制单元100包括控制芯片、第一匹配电阻R1和第二匹配电阻R2，所述第一匹配电阻R1分别连接所述控制芯片、所述第二匹配电阻R2和所述恒流单元200。第一匹配电阻R1和第二匹配电阻R2可其匹配阻抗作用，控制芯片通过输入信号进行设定，并通过PWM信号调节方式输出控制信号。

其中，所述恒流发热电路还包括电源单元500，所述电源单元500为所述控制单元100、所述恒流单元200、所述发热单元300以及所述采样单元400供电。所述电源单元500包括第三电容C1，所述第三电容C1连接外部电源。电源输出的电压经过第三电容C1后，电压变得更加稳定，再为控制单元100、恒流单元200、发热单元300以及采样单元400供电。

进一步地，所述恒流单元200还包括第一电阻R3、第三二极管D8、第四二极管ZD1和第四电容C2，通过第一电阻R3、第三二极管D8、第四二极管ZD1和第四电容C2的作用，从电源单元500取电供给第一恒流芯片U1。

实施例三

参考图3，在实施例一的基础上，本实施例三的恒流发热电路采用开关电源恒流方式。

其中，所述恒流单元200包括第二恒流芯片U2、信号电阻R15、稳定电阻R14、第二限流电阻R13、第二MOS管Q2、第二二极管D16、储能电感L1、第一电容C3和第二电容C4，所述第二恒流芯片U2分别连接所述信号电阻R15和所述第二限流电阻R13，所述第二限流电阻R13还连接所述稳定电阻R14和所述第二MOS管Q2，所述第二MOS管Q2还连接所述第二二极管D16和所述储能电感L1，所述储能电感L1还连接所述第一电容C3和所述第二电容C4。信号电阻R15提供一个电平信号到第二恒流芯片U2的3脚，第二恒流芯片U2根据3脚的电压信号控制恒定电流的大小。稳定电阻R14用于稳定第二MOS管Q2的电阻。第二MOS管Q2、第二二极管D16和储能电感L1组成降压恒流电路(即Buck模式)，第二二极管D16为续流二极管，在开关处于关闭状态时，将储能电感L1的电能持续流经采样单元400和发热单元300的第一二极管，使得第一二极管的电流维持在一个连续恒定的值。第一电容C3和第二电容C4将输出的电压滤波变成更加平滑的电压，再将平滑的电压输出给发热单元300的第一二极管。第二恒流芯片U2的输出脚为5脚，通过第二限流电阻R13后送到第二MOS管Q2的栅极，使得第二MOS管Q2处于开关工作状态。

其中，所述采样单元400包括第四采样电阻R9、第五采样电阻R10、第六采样电阻R11以及第七采样电阻R12，所述第四采样电阻R9、所述第五采样电阻R10、所述第六采样电阻R11和所述第七采样电阻R12并联形成第二采样电阻组。在第四采样电阻R9、第五采样电阻R10、第六采样电阻R11和第七采样电阻R12的作用下，完成对发热单元300的第一二极管的采样工作，再将采样的实时电流传输到第二恒流芯片U2。

其中，所述控制单元100包括控制芯片、第一匹配电阻R16和第二匹配电阻R17，所述第一匹配电阻R16分别连接所述控制芯片、所述第二匹配电阻R17和所述恒流单元200。第一匹配电阻R16和第二匹配电阻R17可其匹配阻抗作用，控制芯片通过输入信号进行设定，并通过模拟电平调节方式输出控制信号。

其中，所述恒流发热电路还包括电源单元500，所述电源单元500为所述控制单元100、所述恒流单元200、所述发热单元300以及所述采样单元400供电。所述电源单元500包括第三电容C7，所述第三电容C7连接外部电源。电源输出的电压经过第三电容C7后，电压变得更加稳定，再为控制单元100、恒流单元200、发热单元300以及采样单元400供电。

进一步地，所述恒流单元200还包括第五电容C5和第六电容C6，第五电容C5连接第二恒流芯片U2，第六电容C6设在电源单元500和第二恒流芯片U2之间。第五电容C5和第六电容C6对第二恒流芯片U2起到稳定作用。

实施例四

本实施例四提供一种电路板，包括如实施例一至实施例三所述的恒流发热电路。恒流发热电路包括控制单元100、恒流单元200、发热单元300以及采样单元400，控制单元100向恒流单元200输出控制信号，恒流单元200根据控制信号输出恒定电流到发热单元300，以使发热单元300工作，采样单元400采集发热单元300的实时电流并将实时电流反馈到控制单元100，以使控制单元100调整控制信号；其中，发热单元300包括多个依次连接的第一二极管。第一二极管可满足高压大功率长时间发热工作，其结温可达到150℃以上，发热效果极佳，且第一二极管的寿命长，可靠性高，一致性佳，长期使用性能不衰减，能够保证极好的使用效果。

实施例五

本实施例五提供一种电器装置，包括如实施例四所述的电路板。电路板包括恒流发热单元300，恒流发热电路包括控制单元100、恒流单元200、发热单元300以及采样单元400，控制单元100向恒流单元200输出控制信号，恒流单元200根据控制信号输出恒定电流到发热单元300，以使发热单元300工作，采样单元400采集发热单元300的实时电流并将实时电流反馈到控制单元100，以使控制单元100调整控制信号；其中，发热单元300包括多个依次连接的第一二极管。第一二极管可满足高压大功率长时间发热工作，其结温可达到150℃以上，发热效果极佳，且第一二极管的寿命长，可靠性高，一致性佳，长期使用性能不衰减，能够保证极好的使用效果。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种恒流发热电路，其特征在于，包括控制单元、恒流单元、发热单元以及采样单元，

所述控制单元向所述恒流单元输出控制信号；

其中，所述发热单元包括多个依次连接的第一二极管。

2.根据权利要求1所述的恒流发热电路，其特征在于，所述恒流单元包括第一恒流芯片和第一限流电阻，所述恒流单元还包括三极管或者第一MOS管，所述第一限流电阻一端连接所述第一恒流芯片，所述第一限流电阻另一端连接所述三极管或者所述第一MOS管。

3.根据权利要求2所述的恒流发热电路，其特征在于，所述采样单元包括第一采样电阻、第二采样电阻、第三采样电阻以及第一保护电阻，所述第一采样电阻、所述第二采样电阻和所述第三采样电阻并联形成第一采样电阻组，所述第一采样电阻组分别连接所述第一保护电阻和所述三极管或者所述第一MOS管。

4.根据权利要求1所述的恒流发热电路，其特征在于，所述恒流单元包括第二恒流芯片、信号电阻、稳定电阻、第二限流电阻、第二MOS管、第二二极管、储能电感、第一电容和第二电容，所述第二恒流芯片分别连接所述信号电阻和所述第二限流电阻，所述第二限流电阻还连接所述稳定电阻和所述第二MOS管，所述第二MOS管还连接所述第二二极管和所述储能电感，所述储能电感还连接所述第一电容和所述第二电容。

5.根据权利要求4所述的恒流发热电路，其特征在于，所述采样单元包括第四采样电阻、第五采样电阻、第六采样电阻以及第七采样电阻，所述第四采样电阻、所述第五采样电阻、所述第六采样电阻和所述第七采样电阻并联形成第二采样电阻组。

6.根据权利要求3或5所述的恒流发热电路，其特征在于，所述控制单元包括控制芯片、第一匹配电阻和第二匹配电阻，所述第一匹配电阻分别连接所述控制芯片、所述第二匹配电阻和所述恒流单元。

7.根据权利要求6所述的恒流发热电路，其特征在于，所述恒流发热电路还包括电源单元，所述电源单元为所述控制单元、所述恒流单元、所述发热单元以及所述采样单元供电。

8.根据权利要求7所述的恒流发热电路，其特征在于，所述电源单元包括第三电容，所述第三电容连接外部电源。

9.一种电路板，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的恒流发热电路。

10.一种电器装置，其特征在于，包括如权利要求9所述的电路板。