CN217236116U - 电源保护系统及热水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电源保护系统及热水器，该电源保护系统包括电源开关模块、开关驱动模块、主控模块、驱动控制模块和监控模块。电源开关模块用于分别与电源和热水器的电磁阀连接。开关驱动模块与电源开关模块连接，以驱动电源开关模块的导通状态。主控模块与开关驱动模块连接，以控制开关驱动模块导通或断开。驱动控制模块与开关驱动模块连接，以控制开关驱动模块断开。监控模块，分别与主控模块和驱动控制模块连接，以根据对主控模块监控到的异常情况控制驱动控制模块工作，因此能够在主控模块发生异常时及时断开电磁阀与电源的连接，实现了多级串联冗余保护，提高了断开电磁阀电源的可靠性。

Description

电源保护系统及热水器

技术领域

本实用新型涉及热水器技术领域，特别涉及一种电源保护系统及热水器。

背景技术

现有的燃气热水器主要是利用单独的控制器对电磁阀的电源通断进行控制，当控制器出现异常失效或者程序跑飞的情况时，无法确保及时断开所有电磁阀的电源，因此容易导致燃气泄漏，造成危险。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种电源保护系统及热水器，能够在控制器失效时提高断开电磁阀电源的可靠性。

根据本实用新型的第一方面实施例的一种电源保护系统，包括：

电源开关模块，用于分别与电源和热水器的电磁阀连接；

开关驱动模块，与所述电源开关模块连接以驱动所述电源开关模块的导通状态；

主控模块，与所述开关驱动模块连接以控制所述开关驱动模块导通或断开；

驱动控制模块，与所述开关驱动模块连接以控制所述开关驱动模块断开；

监控模块，分别与所述主控模块和所述驱动控制模块连接以根据对所述主控模块监控到的异常情况控制所述驱动控制模块工作。

根据本实用新型实施例的一种电源保护系统，至少具有如下有益效果：

在本实用新型实施例中，当主控模块正常工作时，主控模块可以通过控制开关驱动模块的运行状态，驱动电源开关模块导通或断开，实现对电磁阀与电源之间的通断控制。而当主控模块发生异常时，还可以由监控模块根据主控模块的异常情况控制驱动控制模块工作，使得驱动控制模块控制开关驱动模块断开，进而断开电源开关模块，因此能够在主控模块发生异常时及时断开电磁阀与电源的连接，实现了多级串联冗余保护，提高了断开电磁阀电源的可靠性。

根据本实用新型的一些实施例，所述开关驱动模块包括隔直单元和驱动单元，所述隔直单元的输入端分别与所述主控模块和所述监控模块连接，所述隔直单元的输出端与所述驱动单元连接，所述驱动单元与所述电源开关模块连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述开关驱动模块还包括充能单元，所述隔直单元的输出端通过所述充能单元与所述驱动单元连接，所述充能单元用于为所述驱动单元提供驱动电流。

根据本实用新型的一些实施例，所述驱动单元为三极管Q2，所述充能单元包括电容C7、电阻R6和电阻R7，所述电容C7的第一端连接于所述隔直单元的输出端，且所述电容C7的第一端通过所述电阻R6与所述三极管Q2的第一端连接，所述三极管Q2的第二端连接于所述电源开关模块，所述三极管Q2的第三端接地，所述电容C7的第二端与所述三极管Q2的第三端连接，所述电阻R7的两端分别连接于所述三极管Q2的第一端和所述三极管Q2的第三端。

根据本实用新型的一些实施例，所述开关驱动模块还包括第一单向导通单元和第二单向导通单元，所述第一单向导通单元的正极连接于所述隔直单元的输出端，所述第一单向导通单元的负极连接于所述电容C7的第一端，所述第二单向导通单元的正极连接于所述电容C7的第二端，所述第二单向导通单元的负极连接于所述隔直单元的输出端。

根据本实用新型的一些实施例，还包括火焰检测模块，所述火焰检测模块用于检测所述热水器的燃烧器的火焰状态；所述主控模块与所述火焰检测模块连接，所述监控模块与所述火焰检测模块连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述电源开关模块包括场效应管Q1、电容C5、电阻R3和电阻R4，所述电容C5与所述电阻R3并联连接以形成并联支路，所述场效应管Q1的第一端与所述并联支路的一端连接，且所述场效应管Q1的第一端通过所述电阻R4与所述开关驱动模块连接，所述场效应管Q1的第二端分别与所述电源和所述并联支路的另一端连接，所述场效应管Q1的第三端用于与所述电磁阀连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述监控模块包括供电端和第一控制端，所述驱动控制模块包括三极管Q3、电阻R9、电阻R10和电阻R11，所述供电端通过所述电阻R9与所述三极管Q3的第一端连接，所述控制端通过所述电阻R10与所述三极管Q3的第一端连接，所述三极管Q3的第二端与所述开关驱动模块连接，所述三极管Q3的第三端接地，所述电阻R11的两端分别连接于所述三极管Q3的第一端和所述三极管Q3的第三端。

根据本实用新型的一些实施例，所述监控模块包括输入端，所述主控模块包括第二控制端和输出端，所述第二控制端与所述开关驱动模块连接，所述输出端通过电阻R8与所述输入端连接。

根据本实用新型的第二方面实施例的一种热水器，包括如本实用新型的第一方面实施例所述的一种电源保护系统。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例公开的一种电源保护系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例公开的一种电源保护系统的电路原理示意图。

附图标记：

电源开关模块100、开关驱动模块200、隔直单元210、驱动单元220、充能单元230、第一单向导通单元240、第二单向导通单元250、主控模块300、驱动控制模块400、监控模块500和火焰检测模块600。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型实施例提供一种电路保护系统，可应用于热水器。其中，热水器设有燃烧器、电磁阀和输气管路，电磁阀与输气管路连接。在热水器的工作过程中，当电磁阀通电开启，输气管路的燃气会通过电磁阀进入到燃烧器内燃烧；当电磁阀断电关闭，则电磁阀停止为燃烧器提供燃气。为了便于理解热水器的加热功能，本实用新型实施例仅描述了设有燃烧器、电磁阀和输气管路的热水器，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件，可以替代的实施更多或者更少的组件。

下面对本申请实施例公开的一种电路保护系统进行具体说明。

如图1-2所示，根据本实用新型实施例的电路保护系统，包括电源开关模块100、开关驱动模块200、主控模块300、驱动控制模块400和监控模块500。电源开关模块100用于分别与电源和热水器的电磁阀(如图2中电磁阀的输入端Pout)连接。开关驱动模块200与电源开关模块100连接，以驱动电源开关模块100的导通状态。主控模块300与开关驱动模块200连接，以控制开关驱动模块200导通或断开。驱动控制模块400与开关驱动模块200连接，以控制开关驱动模块200断开。监控模块500，分别与主控模块300和驱动控制模块400连接，以根据对主控模块300监控到的异常情况控制驱动控制模块400工作。

其中，电源开关模块100可以采用场效应管或三级管等具备开关功能的电子器件，对此不做具体限定。当电源开关模块100导通时，电磁阀与电源接通，则电磁阀上电后开启，从而为燃烧器提供燃气；当电源开关模块100断开时，电磁阀未与电源接通，则电磁阀断电关闭，停止为燃烧器提供燃气。

其中，主控模块300和监控模块500均可以由中央处理器(central processingunit，CPU)或者微控制单元(micro controller unit，MCU)等处理芯片及其外围电路构成，不做具体限定。

可以理解，当主控模块300正常工作时，主控模块300可以通过控制开关驱动模块200的运行状态，驱动电源开关模块100导通或断开，实现对电磁阀与电源之间的通断控制。而当主控模块300发生异常时，还可以由监控模块500根据主控模块300的异常情况控制驱动控制模块400工作，使得驱动控制模块400控制开关驱动模块200断开，进而断开电源开关模块100，因此能够在主控模块300发生异常时及时断开电磁阀与电源的连接，实现了多级串联冗余保护，提高了断开电磁阀电源的可靠性，有效地避免了发生燃气泄漏的风险。

参照图2所示，在本实用新型的一些实施例中，开关驱动模块200包括隔直单元210和驱动单元220，隔直单元210的输入端分别与主控模块300和监控模块500连接，隔直单元210的输出端与驱动单元220连接，驱动单元220与电源开关模块100连接。其中，隔直单元210用于隔断直流信号且通过交流信号，其具体可以由电容等电子器件及其外围电路构成。实际应用中，当热水器正常工作时，一方面，主控模块300可以输出指定频率的脉冲方波信号，使得脉冲方波信号通过隔直单元210后进入驱动单元220，使得驱动单元220运行。另一方面，主控模块300也可以输出高电平信号或低电平信号，此时，隔直单元210因隔断直流信号而断开，驱动单元220亦无法导通，故电源开关模块100也会断开，这样既能够通过主控模块300实现对电源开关模块100的通断控制，又能够避免主控模块300在失效情况下产生的静态信号对电源开关模块100的导通状态造成影响，提高了系统鲁棒性。

进一步的，在本实用新型的一些实施例中，开关驱动模块200还可以包括充能单元230，隔直单元210的输出端通过充能单元230与驱动单元220连接，充能单元230用于为驱动单元220提供驱动电流。其中，充能单元230可以由电容器等具备充放电效果的电子器件及其外围电路构成。也就是说，当主控模块300输出的脉冲方波信号通过隔直单元210进入充能单元230，可以为充能单元230充电，进而由充能单元230为驱动单元220提供驱动电流。当隔直单元210隔断直流信号时，充能单元230和驱动单元220均无法导通。

可选的，驱动单元220为三极管Q2，充能单元230包括电容C7、电阻R6和电阻R7，电容C7的第一端连接于隔直单元210的输出端，且电容C7的第一端通过电阻R6与三极管Q2的第一端连接，三极管Q2的第二端连接于电源开关模块100，三极管Q2的第三端接地，电容C7的第二端与三极管Q2的第三端连接，电阻R7的两端分别连接于三极管Q2的第一端和三极管Q2的第三端。可见，采用上述充能电路驱动三极管Q2工作，能够起到安全泄放作用。

具体的，三极管Q2可以采用NPN型三极管，则三极管Q2的第一端为三极管Q2的基极，三极管Q2的第二端为三极管Q2的集电极，三极管Q2的第三端为三极管Q2的发射极。当充能单元230通过三极管Q2的第一端为三极管Q2提供第一驱动电流时，三极管Q2导通，从而控制通过三极管Q2的第二端向电源开关模块100输入的第二驱动电流，实现电流、电压信号放大和驱动负载功能。

再进一步的，在本实用新型的一些实施例中，开关驱动模块200还可以包括第一单向导通单元240和第二单向导通单元250，第一单向导通单元240的正极连接于隔直单元210的输出端，第一单向导通单元240的负极连接于电容C7的第一端，第二单向导通单元250的正极连接于电容C7的第二端，第二单向导通单元250的负极连接于隔直单元210的输出端。其中，第一单向导通单元240和第二单向导通单元250均可以采用二极管等具备单向导通作用的电子器件，不做具体限定。可以理解，主控模块300输出的脉冲方波信号依次通过隔直单元210和第一单向导通单元240进入电容C7，以为电容C7充电。而在电容C7放电时，放电电流无法通过第一单向导通单元240和第二单向导通单元250传回隔直单元210，起到较好的电路保护作用。

参照图2所示，在本实用新型的一些实施例中，该电源保护系统还可以包括火焰检测模块600，火焰检测模块600可以设于热水器的燃烧器处，用于检测燃烧器的火焰状态。火焰检测模块600具体可以采用火焰传感器等用于感应火焰信号的传感器件，基于此，主控模块300和监控模块500均与火焰检测模块600连接，从而根据火焰信号精准识别燃烧器是否已经点火或者是否已经熄火。比如，在图2中，火焰检测模块600的输出端Po分别与主控模块300的IO8端和监控模块500的IO8端连接。如果主控模块300未检测到火焰信号，则主控模块300可以通过控制开关驱动模块200断开电源开关模块100；或者，如果监控模块500未检测到火焰信号，则监控模块500通过控制驱动控制模块400工作断开开关驱动模块200，进而间接断开电源开关模块100，这样仍能够在主控模块300失效时确保关闭电磁阀的电源，改善热水器的使用安全。

参照图2所示，在本实用新型的一些实施例中，电源开关模块100可以包括场效应管Q1、电容C5、电阻R3和电阻R4，电容C5与电阻R3并联连接以形成并联支路，场效应管Q1的第一端与并联支路的一端连接，且场效应管Q1的第一端通过电阻R4与开关驱动模块200连接，场效应管Q1的第二端分别与电源和并联支路的另一端连接，场效应管Q1的第三端用于与电磁阀连接。具体的，场效应管Q1可以采用P沟道型场效应管，则场效应管Q1的第一端为场效应管Q1的栅极，场效应管Q1的第二端为场效应管Q1的漏极，场效应管Q1的第三端为场效应管Q1的源极。基于此，当开关驱动模块200向并联支路输入第二驱动电流时，可以为并联支路中的电容C5充能，故电容C5两端产生电压差，以驱动场效应管Q1导通，实现对电磁阀与电源之间的通断控制。

参照图2所示，在本实用新型的一些实施例中，监控模块500可以包括供电端和第一控制端，驱动控制模块400包括三极管Q3、电阻R9、电阻R10和电阻R11。监控模块500的供电端通过电阻R9与三极管Q3的第一端连接，监控模块500的控制端通过电阻R10与三极管Q3的第一端连接，三极管Q3的第二端与开关驱动模块200连接，三极管Q3的第三端接地，电阻R11的两端分别连接于三极管Q3的第一端和三极管Q3的第三端。实际应用中，当监控模块500通过第一控制端输出低电平信号时，三极管Q3截止，也即驱动控制模块400未运行，此时仅由主控模块300对电源开关模块100进行通断控制。当监控模块500通过第一控制端输出高电平信号时，三极管Q3导通，则驱动控制模块400运行以使得开关驱动模块200断开(比如图2所示的隔直单元210断开)，可见，此时由监控模块500控制电源开关模块100断开，从而保护整个系统处于安全关闭状态。

参照图2所示，在本实用新型的一些实施例中，监控模块500包括输入端，主控模块300包括第二控制端和输出端。其中，主控模块300的第二控制端与开关驱动模块200连接，主控模块300的输出端通过电阻R8与监控模块500的输入端连接。可见，主控模块300通过第二控制端向开关驱动模块200发送控制信号，同时还可以通过输出端向监控模块500发送输出信号。可以理解，当热水器处于不同状态或主控模块300发生异常时，主控模块300会生成不同频率的输出信号，而监控模块500可以通过检测输出信号的频率判断热水器是否正常工作以及主控模块300是否发生异常。比如，当热水器处于正常燃烧状态时，主控模块300生成频率为20Hz的输出信号，而当热水器处于非正常燃烧状态时，主控模块300生成频率为40Hz的输出信号。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨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权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种电源保护系统，其特征在于，包括：

电源开关模块，用于分别与电源和热水器的电磁阀连接；

开关驱动模块，与所述电源开关模块连接以驱动所述电源开关模块的导通状态；

主控模块，与所述开关驱动模块连接以控制所述开关驱动模块导通或断开；

驱动控制模块，与所述开关驱动模块连接以控制所述开关驱动模块断开；

监控模块，分别与所述主控模块和所述驱动控制模块连接以根据对所述主控模块监控到的异常情况控制所述驱动控制模块工作。

2.根据权利要求1所述的电源保护系统，其特征在于，所述开关驱动模块包括隔直单元和驱动单元，所述隔直单元的输入端分别与所述主控模块和所述监控模块连接，所述隔直单元的输出端与所述驱动单元连接，所述驱动单元与所述电源开关模块连接。

3.根据权利要求2所述的电源保护系统，其特征在于，所述开关驱动模块还包括充能单元，所述隔直单元的输出端通过所述充能单元与所述驱动单元连接，所述充能单元用于为所述驱动单元提供驱动电流。

4.根据权利要求3所述的电源保护系统，其特征在于，所述驱动单元为三极管Q2，所述充能单元包括电容C7、电阻R6和电阻R7，所述电容C7的第一端连接于所述隔直单元的输出端，且所述电容C7的第一端通过所述电阻R6与所述三极管Q2的第一端连接，所述三极管Q2的第二端连接于所述电源开关模块，所述三极管Q2的第三端接地，所述电容C7的第二端与所述三极管Q2的第三端连接，所述电阻R7的两端分别连接于所述三极管Q2的第一端和所述三极管Q2的第三端。

5.根据权利要求4所述的电源保护系统，其特征在于，所述开关驱动模块还包括第一单向导通单元和第二单向导通单元，所述第一单向导通单元的正极连接于所述隔直单元的输出端，所述第一单向导通单元的负极连接于所述电容C7的第一端，所述第二单向导通单元的正极连接于所述电容C7的第二端，所述第二单向导通单元的负极连接于所述隔直单元的输出端。

6.根据权利要求1至5任一项所述的电源保护系统，其特征在于，还包括火焰检测模块，所述火焰检测模块用于检测所述热水器的燃烧器的火焰状态；所述主控模块与所述火焰检测模块连接，所述监控模块与所述火焰检测模块连接。

7.根据权利要求1至5任一项所述的电源保护系统，其特征在于，所述电源开关模块包括场效应管Q1、电容C5、电阻R3和电阻R4，所述电容C5与所述电阻R3并联连接以形成并联支路，所述场效应管Q1的第一端与所述并联支路的一端连接，且所述场效应管Q1的第一端通过所述电阻R4与所述开关驱动模块连接，所述场效应管Q1的第二端分别与所述电源和所述并联支路的另一端连接，所述场效应管Q1的第三端用于与所述电磁阀连接。

8.根据权利要求1至5任一项所述的电源保护系统，其特征在于，所述监控模块包括供电端和第一控制端，所述驱动控制模块包括三极管Q3、电阻R9、电阻R10和电阻R11，所述供电端通过所述电阻R9与所述三极管Q3的第一端连接，所述控制端通过所述电阻R10与所述三极管Q3的第一端连接，所述三极管Q3的第二端与所述开关驱动模块连接，所述三极管Q3的第三端接地，所述电阻R11的两端分别连接于所述三极管Q3的第一端和所述三极管Q3的第三端。

9.根据权利要求1至5任一项所述的电源保护系统，其特征在于，所述监控模块包括输入端，所述主控模块包括第二控制端和输出端，所述第二控制端与所述开关驱动模块连接，所述输出端通过电阻R8与所述输入端连接。

10.一种热水器，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的电源保护系统。

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