CN216820106U - 一种电加热器的恒功率控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种电加热器的恒功率控制系统，包括第一模块至第六模块和微控单元；第一模块包括三极管和可控硅，实现功率恒定；第二模块包块发热管，可控硅的阴极与发热管的一端连接，发热管把电能转换为热能；第三模块包括压敏电阻、电容和二极管，压敏电阻和电容并联，二极管的阴极作为第四模块的输入端；第四模块检测第三模块的电压值,第四模块与所述微控单元连接，将电压值反馈给所述微控单元；微控单元根据电压的高低进行可控硅导通系数的调节；发热管的一端用于将电流输出给第五模块，第五模块的电流输出给所述微控单元，微控单元将电流值与设定值对比，从而调节可控硅的导通数。利用双重信号检测，保证发热丝电阻在全电压范围内实现恒功率。

Description

一种电加热器的恒功率控制系统

技术领域

本实用新型涉及家用电器技术领域，尤其涉及一种电加热器的恒功率控制系统。

背景技术

电加热器是指利用电能达到加热效果的电器，按加热方式的种类来区分，可分为三大类：电磁加热、红外线加热和电阻加热。电阻加热利用电流通过电热体放出热量来加热坯料的加热方法。常见的电阻丝加热，陶瓷加热器，以及电阻圈加热，石英管加热，原理上都属于电阻式加热。

目前电阻式电加热器在由高压(220-240VAC)转低压(100-120V)或者低压转高压的时候，由于功率问题，需要更换加热盘的发热电阻，通过改变电阻阻值来实现功率恒定。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种电加热器的恒功率控制系统，用于解决现有技术中电阻式电加热器在高低压转换时，需更换发热电阻来实现恒功率的问题。为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本实用新型提出一种电加热器的恒功率控制系统，包括第一模块至第二模块、第三模块、第四模块、第五模块、第六模块和微控单元；

所述第一模块包括三极管和可控硅，所述三极管的基极与所述微控单元的输出管脚连接，所述微控单元控制所述三极管的导通和截止状态，所述三极管作为无触点开关，所述可控硅的控制极与所述三极管的集电极连接，通过调整所述可控硅导通系数，实现功率恒定；

所述第二模块包块发热管，所述可控硅的阴极与所述发热管的一端连接，所述发热管把电能转换为热能；

所述第三模块包括压敏电阻、电容和二极管，所述压敏电阻和所述电容并联，所述二极管的阴极作为第四模块的输入端；

所述第四模块包括电阻R6、电阻R7、电阻R8和电阻R15，所述电阻R6、电阻R7和电阻R8串联后与电阻R15并联，所述第四模块检测第三模块的电压值,所述第四模块与所述微控单元连接，将电压值反馈给所述微控单元；所述微控单元根据电压的高低进行可控硅导通系数的调节；

所述第五模块包括电阻R11和电阻R12,所述电阻R11和所述电阻R12并联后，一端分别与发热管和微控单元连接，另一端与零线连接；所述发热管的一端用于将电流输出给所述第五模块，所述第五模块的电流输出给所述微控单元，所述微控单元将电流值与设定值对比，从而调节可控硅的导通数。

所述第六模块包括开关芯片和变压器，所述二极管的阴极作为第六模块的输入端，所述变压器的主线圈一端与输入端连接，另一端与开关芯片的开关控制脚连接；所述变压器的副线圈一端与所述开关芯片的电压反馈脚相连。

优选地，所述第一模块包括两个电阻R19、电阻R20和电容C5，所述电阻 R20和所述电容C5串联；所述两个电阻R19串联再与所述三极管并联。

优选地，所述第三模块包括信号源和熔断器，所述信号源一端与所述熔断器串联，另一端与零线相连。

优选地，所述第四模块包括二极管D5、电容EC6和电阻R9，所述二极管 D5的阴极接+5V，使微控单元检测处的电压低于+5V，阳极分别与电阻R8和电阻R9连接，所述电容EC6和所述电阻R9并联，具有滤波的作用，所述电容的负极接地线。

优选地，所述第五模块包括电阻R17和电容C1,所述电容C1一端与电阻R17 连接，另一端接地线，所述电容C1与电阻R17组成电容，具有滤波的作用。

优选地，所述第六模块包括电阻R4、电阻R10和电容C3；所述电阻R10和所述电容C3并联，所述电阻R4一端与副线圈连接，另一端分别与反馈脚和电阻R10连接。

优选地，所述三极管的发射极接入+5V的电压。

优选地，所述微控单元为MCU芯片。

优选地，所述可控硅的阴极接火线。

优选地，所述第六模块的GND管脚与地线连接。

实施本实用新型实施例，将具有如下有益效果：

本实用新型提供一种电加热器的恒功率控制系统，利用双重信号检测方案，保证发热丝电阻在全电压范围内实现恒功率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

其中：

图1是本实用新型实施例中电加热器的恒功率控制系统的原理框图；

图2是本实用新型实施例中电加热器的恒功率控制系统的电路原理图。

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作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。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B为例”，包括A方案，或B方案，或A 和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

下面结合附图具体说明根据本实用新型的具体实施方式。

实施例一

参加图1，该图为本实施例提供的一种电加热器的恒功率控制系统的原理框图。

一种电加热器的恒功率控制系统，包括第一模块至第二模块、第三模块、第四模块、第五模块、第六模块和微控单元；

所述第一模块包括三极管1和可控硅2，所述三极管1的基极与所述微控单元的输出管脚连接，所述微控单元控制所述三极管1的导通和截止状态，所述三极管1作为无触点开关，所述可控硅2的控制极与所述三极管1的集电极连接，通过调整所述可控硅2导通系数，实现功率恒定；

所述第二模块包块发热管3，所述可控硅2的阴极与所述发热管3的一端连接，所述发热管3把电能转换为热能；

所述第三模块包括压敏电阻R13、电容C6和二极管D1，所述压敏电阻R13 和所述电容C6并联，所述二极管D1的阴极作为第四模块的输入端；

所述第四模块包括电阻R6、电阻R7、电阻R8和电阻R15，所述电阻R6、电阻R7和电阻R8串联后与电阻R15并联，所述第四模块检测第三模块的电压值，所述第四模块与所述微控单元连接，将电压值反馈给所述微控单元；所述微控单元根据电压的高低进行可控硅2导通系数的调节；

所述第五模块包括电阻R11和电阻R12,所述电阻R11和所述电阻R12并联后，一端分别与发热管3和微控单元连接，另一端与零线连接；所述发热管3的一端用于将电流输出给所述第五模块，所述第五模块的电流输出给所述微控单元，所述微控单元将电流值与设定值对比，从而调节可控硅2的导通数。

所述第六模块包括开关芯片4和变压器T1，所述二极管D1的阴极作为第六模块的输入端，所述变压器T1的主线圈一端与输入端连接，另一端与开关芯片 4的开关控制脚连接；所述变压器T1的副线圈一端与所述开关芯片4的电压反馈脚相连。

下面介绍本实施例提供的一种电加热器的恒功率控制系统的工作原理：

第一模块用于控制第二模块的功率，使第二模块保持恒功率；

第二模块用于发热；

第三模块用于对交流信号源进行滤波；

第四模块用于对第三模块的输出电压进行采样；

第五模块用于对第二模块的输出电流进行采样；

第六模块用于为第三模块和第四模块进行电流的通断。

微控单元根据第二模块输出的电压值和电流值，对第一模块进行控制，第一模块根据微控单元输出的电平信号，对第二模块进行恒功率控制。利用双重信号检测方案，保证发热管在全电压范围内实现恒功率。

需要说明的是，微控单元收到第四模块采样的电压和第五模块采样的电流，能够获取发热管当前的电压和电流，与预设值相比，从而进行恒功率的调控。微控单元收到第四模块的电压V2和第五模块采样的电流I1。在设计的时候按最低电压V1设计，此时满足产品功率值P1，此时发热管3电阻的阻值R1＝V1*V1/P1；当交流电压升高的时候，发热管3的功率会随之增加，此时为保证恒定功率，利用第四模块检测当前电压V2，此时功率P2＝V2*V2*P1/(V1*V1)，为达到恒定功率P1，此时将可控硅2导通系数f调整至f＝V1*V1/(V2*V2)；此时第五模块检测同步工作，检测此时电流值是否与设定匹配，电流值i＝V2/R1,如果检测电流i与V2/R1偏差小，则此时调整f值，使其检测到的电流值i与当前检测到的电压值 V2与R1的比值相等。如果检测到的电压值V2和电流值i的比值与发热管3电阻的阻值相差过大，说明第五模块检测有故障，此时不再加热以起到保护作用。

实施例二

基于以上实施例，本实施例给出电加热器的恒功率控制系统的一种具体实现方式。参见图2，该图为本实施例提供的一种电加热器的恒功率控制系统的电路原理图。

一种电加热器的恒功率控制系统，包括第一模块至第六模块和微控单元。

首先介绍第一模块的具体实现方式。

第一模块包括三极管1、可控硅2、三个电阻R19、电阻R20和电容C5，电阻R20和电容C5串联；两个电阻R19串联再与三极管1并联。

需要说明的是，电阻R20和电容C5具有抗干扰的作用；电阻R19为上拉电阻。

优选地，可控硅2的阴极接火线，三极管1的发射极接入+5V的电压。

由此可见，本实施例中提供的恒功率控制系统，是通过微控单元输出的高低电平对三极管1进行导通和截止控制。当微控单元输出低电平时，三极管1导通。微控单元输出高电平时，三极管1截止。电阻R19为上拉电阻，防止通电瞬间误触发。可控硅2通过控制导通时间，来控制发热管3功率恒定。当电压升高，可控硅2导通时间为100％，需要降低加热功率时，需要下调可控硅2导通系数，可控硅2导通时间下降，导通时间低于100％，实现发热管3功率恒定。

下面介绍第二模块的具体实现方式。

第二模块包括发热管3，发热管3一端与可控硅2的阴极连接。

需要说明的是，发热管3的发热量受可控硅2的控制。

下面介绍第三模块的具体实现方式。

第三模块包括压敏电阻R13、电容C6、二极管D1、信号源AC和熔断器FU，信号源AC一端与熔断器FU串联，另一端与零线相连。

需要说明的是，压敏电阻R13和电容C6组成滤波电路。

下面介绍第四模块的具体实现方式。

第四模块包括电阻R6～电阻R9、电阻R15、二极管D5和电容EC6，二极管 D5的阴极接+5V，使微控单元检测处的电压低于+5V，阳极分别与电阻R8和电阻R9连接，电容EC6和电阻R9并联，具有滤波的作用，电容EC6的负极接地线。二极管D5具有钳位的作用。电阻R6～电阻R8串联，进行分压。电阻R9 和电容EC6对交流电进行滤波，输出直流，微控单元接收第四模块输出的电压，进行检测，从而输出信号，对产品进行恒功率控制。具体地，微控单元为MCU 芯片。

下面介绍第五模块的具体实现方式。

第五模块包括电阻R11、电阻R12、电阻R17和电容C1,所述电容C1一端与电阻R17连接，另一端接地线，所述电容C1与电阻R17组成阻容，具有滤波的作用。第五模块输出直流，微控单元接收到第五模块输出的电流值，对发热管3 的电流进行实时监控。

下面介绍第六模块的具体实现方式。

第六模块包括开关芯片4、变压器T1、电阻R4、电阻R10和电容C3；电阻 R10和电容C3并联，电阻R4一端与副线圈连接，另一端分别与反馈脚和电阻 R10连接。第六模块的GND管脚与地线连接。

需要说明的是，开关电源芯片主要用来控制第三模块和第四模块电路的通断。

以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种电加热器的恒功率控制系统，其特征在于，包括第一模块至、第二模块、第三模块、第四模块、第五模块、第六模块和微控单元；

所述第一模块包括三极管和可控硅，所述三极管的基极与所述微控单元的输出管脚连接，所述微控单元控制所述三极管的导通和截止状态，所述三极管作为无触点开关，所述可控硅的控制极与所述三极管的集电极连接，通过调整所述可控硅导通系数，实现功率恒定；

所述第二模块包块发热管，所述可控硅的阴极与所述发热管的一端连接，所述发热管把电能转换为热能；

所述第三模块包括压敏电阻、电容和二极管，所述压敏电阻和所述电容并联，所述二极管的阴极作为第四模块的输入端；

所述第四模块包括电阻R6、电阻R7、电阻R8和电阻R15，所述电阻R6、电阻R7和电阻R8串联后与电阻R15并联，所述第四模块检测第三模块的电压值,所述第四模块与所述微控单元连接，将电压值反馈给所述微控单元；所述微控单元根据电压的高低进行可控硅导通系数的调节；

所述第五模块包括电阻R11和电阻R12,所述电阻R11和所述电阻R12并联后，一端分别与发热管和微控单元连接，另一端与零线连接；所述发热管的一端用于将电流输出给所述第五模块，所述第五模块的电流输出给所述微控单元，所述微控单元将电流值与设定值对比，从而调节可控硅的导通数；

所述第六模块包括开关芯片和变压器，所述二极管的阴极作为第六模块的输入端，所述变压器的主线圈一端与输入端连接，另一端与开关芯片的开关控制脚连接；所述变压器的副线圈一端与所述开关芯片的电压反馈脚相连。

2.如权利要求1所述的一种电加热器的恒功率控制系统，其特征在于，所述第一模块包括两个电阻R19、电阻R20和电容C5，所述电阻R20和所述电容C5串联；所述两个电阻R19串联再与所述三极管并联。

3.如权利要求1所述的一种电加热器的恒功率控制系统，其特征在于，所述第三模块包括信号源和熔断器，所述信号源一端与所述熔断器串联，另一端与零线相连。

4.如权利要求1所述的一种电加热器的恒功率控制系统，其特征在于，所述第四模块包括二极管D5、电容EC6和电阻R9，所述二极管D5的阴极接+5V，使微控单元检测处的电压低于+5V，阳极分别与电阻R8和电阻R9连接，所述电容EC6和所述电阻R9并联，具有滤波的作用，所述电容EC6的负极接地线。

5.如权利要求1所述的一种电加热器的恒功率控制系统，其特征在于，所述第五模块包括电阻R17和电容C1,所述电容C1一端与电阻R17连接，另一端接地线，所述电容C1与电阻R17组成电容，具有滤波的作用。

6.如权利要求1所述的一种电加热器的恒功率控制系统，其特征在于，所述第六模块包括电阻R4、电阻R10和电容C3；所述电阻R10和所述电容C3并联，所述电阻R4一端与副线圈连接，另一端分别与反馈脚和电阻R10连接。

7.如权利要求1所述的一种电加热器的恒功率控制系统，其特征在于，所述三极管的发射极接入+5V的电压。

8.如权利要求1所述的一种电加热器的恒功率控制系统，其特征在于，所述微控单元为MCU芯片。

9.如权利要求1所述的一种电加热器的恒功率控制系统，其特征在于，所述可控硅的阴极接火线。

10.如权利要求1所述的一种电加热器的恒功率控制系统，其特征在于，所述第六模块的GND管脚与地线连接。

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