TWI454873B - 二個發熱裝置之控溫電路 - Google Patents

Description

二個發熱裝置之控溫電路

本發明係有關一種控溫電路，尤指一種能以簡單的元件以分別控制二個諸如電熱毯、熱敷墊等發熱裝置者。

諸如熱敷墊之類的發熱裝置在目前市面上已被廣泛的使用，而讓加熱線在加熱到使用者所設定的溫度之後自動中斷，則可讓發熱裝置保持在預定的加熱範圍內，以提供諸如熱敷之類的功能，並確保使用安全。

為了有效達到控溫的效果，美國第5,861,610號專利案係以正溫度係數(Positive Temperature Coefficient,PTC)元件做為感測線，以感測溫度的變化，並同時搭配加熱線以進行控溫加熱。上述技術在美國第6,300,597號、第6,310,322號及第6768086號專利案中已同時被揭露。

而美國第7,180,037號專利案則揭示了另一種PTC元件或NTC元件的應用例，其與前述各習用技術的最大不同處在於：感測AC功率信號的零交叉(zero crossing)所響應產生的零交叉信號，同時感測PTC元件或NTC元件因溫度所導致電阻變化而產生的相移AC功率信號的零交叉所響應產生的零交叉信號，並藉由量測二個零交叉信號的相移時間，並在相移時間加大而達到控制器預定之相移時間點後，由控制器輸出控制信號以控制電路的導通或斷路，達到定溫加熱的效果。

藉由上述各種控溫方式，確實可以達到控溫的效果。然而，上述控溫方式僅能針對一個發熱裝置內的加熱線進行加熱，而當對於二個發熱裝置內的加熱線分別進行加熱時，則會產生以下問題：

1.　由於需要二組控溫線路才能分別對二個加熱線進行加熱，將會增加生產製造的成本。

2.　若以一個開關同時控制二個加熱線時，僅能對二個加熱線進行同時加溫或同時停止加溫，而無法分別控制二個發熱裝置內的加熱線。

3.　當以一個開關同時控制二個加熱線，且二個發熱裝置被分別放置在不同位置，而造成二個不同的感測線感測到不同的溫度時，控制器將會以最高溫度進行控溫，如此一來，當一個加熱線已達到預設溫度而中止繼續加熱時，將會同時中斷加熱另一個尚未達到預設溫度的加熱線，而無法讓二個發熱裝置同時發揮熱敷的功能，並造成使用時的不便。

有鑑於此，為了改善上述缺點，使控溫電路能分別控制二個發熱裝置，且可節省製造成本，創作人積多年的經驗及不斷的研發改進，遂有本創作之產生。

本創作之主要目的在提供一種二個發熱裝置之控溫電路，藉由以交流電的正半週及負半週分別對二個發熱裝置內的加熱線分別加熱，並以感測線分別感測，使二個加熱線的加熱溫度分別達到預設值時，以控制器分別控制使分別中止加熱的結構，俾能讓二個發熱裝置皆能達到熱敷的效果，且讓使用者依需要而同時或分別使用二個發熱裝置。

本創作之次要目的在提供一種二個發熱裝置之控溫電路，藉由以一個雙向閘流體及數個二極體的配置，以分別控制二個發熱裝置內的加熱線的結構，俾能有效簡化元件，以節省製造成本。

為達上述發明之目的，本創作所設的二個發熱裝置係包括第一發熱裝置及第二發熱裝置，第一發熱裝置內設有第一加熱線及第一感測線，第二發熱裝置內設有第二加熱線及第二感測線，第一、第二加熱線並聯，第一、第二感測線並聯，且第一、第二加熱線的第一端與第一、第二感測線的第一端同時連接交流電源的一個極性，而二個發熱裝置的控溫電路係包括一雙向閘流體(TRIAC)、一控制器、一電容及四個二極體。其中，雙向閘流體的第一端連接第一、第二加熱線的第二端，雙向閘流體的第二端連接交流電源的另一個極性；該控制器連接第一、第二感測線的第二端，控制器與第一、第二感測線的第二端之間設有第一節點，且該控制器包括一觸發電路，觸發電路連接雙向閘流體的閘極，供控制開關以使交流電呈二個半波或一個半波方式導通；該電容係耦合第一節點；該第一二極體的第一端連接第一感測線的第一端；該第二二極體的第一端連接第二感測線的第一端，且第二二極體的第一端與第一二極體的第一端的極性相反；該第三二極體的第二端連接第一加熱線的第二端；該第四二極體的第二端連接第二加熱線的第二端，且第四二極體的第二端與第三二極體的第二端的極性相反。

實施時，該第一感測線係為正溫度係數(Positive Temperature Coefficient,PTC)元件或負溫度係數(Negative Temperature Coefficient,NTC)其中之一種。

實施時，該第二加熱線的第一端與交流電源的一個極性之間設有第二節點、第三節點及第四節點，第一二極體的第二端耦合第二節點，第一加熱線的第一端耦合第三節點，第二二極體的第二端耦合第四節點，而第二感測線的第二端與第一節點之間設有第六節點，該第一感測線的第二端耦合第六節點。

實施時，該第四二極體與雙向閘流體之間設有第五節點，第三二極體的第一端耦合第五節點。

為便於對本發明能有更深入的瞭解，茲詳述於後：

請參閱第1圖所示，係為本發明二個發熱裝置之控溫電路1之較佳實施例，其中，該二個發熱裝置包括一第一發熱裝置2及一第二發熱裝置3，第一、第二發熱裝置(2、3)較隹係為二個相連的熱敷墊。第一發熱裝置3內設有並聯的第一加熱線4及第一感測線5，第二發熱裝置3內設有並聯的第二加熱線6及第二感測線7，第一加熱線4與第二加熱線6係以並聯狀態連接在同一加熱電路上，第一感測線5與第二感測線7係以並聯狀態連接在同一感測電路上，且第一感測線5及第二感測線7分別為正溫度係數(Positive Temperature Coefficient,PTC)導線，所述之第一感測線5及第二感測線7亦可為負溫度係數(Negative Temperature Coefficient,NTC)導線，藉以在受熱而使溫度上升時，讓電阻相對變大或變小。另，第一、第二加熱線(4、6)的第一端(41、61)與第一、第二感測線(5、7)的第一端(51、71)同時連接交流電源9的一個極性，且該第二加熱線6的第一端61與交流電源9的一個極性之間依序設有第二節點P2、第三節點P3及第四節點P4。

而該控溫電路係包括一第一二極體D1、一第二二極體D2、一第三二極體D3、一第四二極體D4、一雙向閘流體(TRIAC)8、一控制器81以及一電容C。

該第一二極體D1的第二端12係為負極，該第二端12耦合第二節點P2，第一二極體D1的第一端11係為正極，該第一端11連接第一感測線5的第一端51。該第二二極體D2的第二端22係為正極，該第二端22耦合第四節點P4，第二二極體D2的第一端21係為負極，該第一端21連接第二感測線7的第一端71。該第四二極體D4的第二端44係為負極，該第二端44連接第二加熱線6的第二端62，第四二極體D4的第一端43係為正極，該第一端43連接雙向閘流體8的第一端陽極，該第四二極體D4的第一端43與雙向閘流體8的第一端陽極之間設有一第五節點P5，該雙向閘流體8的第二端陽極連接交流電源9的另一個極性。而該第一加熱線4的第一端41係耦合第三節點P3，第一加熱線4的第二端42連接第三二極體D3的第二端32，該第二端32係為正極，第三二極體D3的第一端31係為負極，該第一端31耦合第五節點P5。

該控制器81係連接第二感測線7的第二端72，控制器81與第二感測線7的第二端72之間設有第六節點P6及第一節點P1，第一感測線5的第二端52耦合第六節點P6，而該電容C係耦合第一節點P1，以與第一、第二感測線(5、7)形成電阻-電容(RC)電路。另，該控制器81包括一觸發電路82，該觸發電路82連接雙向閘流體8的閘極。

藉此，如第2圖所示，在一般正常加熱時，控制器81係發出一定間隔之訊號以控制觸發電路82，再以觸發電路82間斷性觸發雙向閘流體8，使交流電以二個半波狀態通過第一二極體D1及第二二極體D2，而由於第一二極體D1、第二二極體D2的反向配置及第三二極體D3、第四二極體D4的反向配置，即可讓交流電的正半週通過第一感測線5及第二加熱線6，交流電的負半週通過第一加熱線4及第二感測線7，讓第一、第二加熱線(4、6)進行加熱。

當第一、第二加熱線(4、6)的溫度分別上升，而使第一、第二感測線(5、7)的溫度分別上升時，由於第一、第二感測線(5、7)與電容C所形成的RC電路，即會形成如第3圖所示之相移，其中，當第一、第二感測線(5、7)的溫度相同時，其所分別產生的正半週與負半週的相移量相同，當第一、第二感測線(5、7)的溫度不同時，正半週與負半週的相移量不相同，而由於正半週與負半週的相移量不相同，即可分別得知第一、第二加熱線(4、6)的溫度。

當第一加熱線4的溫度上升，而讓控制器81依據第一節點P1所測到的相移量達到預設值時，控制器81即會控制雙向閘流體8，使不能觸發負半週，如此一來，即可讓第一加熱線4停止加熱。而當第二加熱線6的溫度上升，而讓控制器81依據第一節點P1所測到的相移量達到預設值時，控制器81即會控制雙向閘流體8，使不能觸發正半週，以停止第二加熱線6繼續加熱。

因此，本發明具有以下之優點：

1、本發明能控制交流電的正半週及負半週分別呈導通或中斷狀態，以分別控制二個加熱線的加熱溫度，因此，可讓使用者依實際需要而同時或分別使用二個發熱裝置，相當具有彈性。

2、本發明能以一個雙向閘流體分別控制二個發熱裝置內的加熱線的加熱溫度，因此，可以有效簡化元件，以節省製造成本

綜上所述，依上文所揭示之內容，本創作確可達到發明之預期目的，提供一種不僅能分別控制二個發熱裝置，以方便使用，且能使元件的組成簡單，以節省生產製造成本的二個發熱裝置之控溫電路，極具產業上利用之價值，爰依法提出發明專利申請。

1．．．二個發熱裝置之控溫電路

11、21、31、41、43、51、61、71．．．第一端

12、22、32、42、44、52、62、72．．．第二端

2．．．第一發熱裝置

3．．．第二發熱裝置

4．．．第一加熱線

5．．．第一感測線

6．．．第二加熱線

7．．．第二感測線

8．．．雙向閘流體

81．．．控制器

82．．．觸發電路

9．．．交流電源

P1．．．第一節點

P2．．．第二節點

P3．．．第三節點

P4．．．第四節點

P5．．．第五節點

P6．．．第六節點

D1．．．第一二極體

D2．．．第二二極體

D3．．．第三二極體

D4．．．第四二極體

C．．．電容

第1圖係為本發明之較佳實施例之電路方塊示意圖。

第2圖係為本發明之較佳實施例在導電時之電路方塊示意圖。

第3圖係為本發明之較佳實施例在正半週與負半週的相移量產生變化時之示意圖。

1．．．二個發熱裝置之控溫電路

11、21、31、41、43、51、61、71．．．第一端

12、22、32、42、44、52、62、72．．．第二端

2．．．第一發熱裝置

3．．．第二發熱裝置

4．．．第一加熱線

5．．．第一感測線

6．．．第二加熱線

7．．．第二感測線

8．．．雙向閘流體

81．．．控制器

82．．．觸發電路

9．．．交流電源

P1．．．第一節點

P2．．．第二節點

P3．．．第三節點

P4．．．第四節點

P5．．．第五節點

P6．．．第六節點

D1．．．第一二極體

D2．．．第二二極體

D3．．．第三二極體

D4．．．第四二極體

C．．．電容

Claims (5)

1. 一種二個發熱裝置之控溫電路，該二個發熱裝置包括一第一發熱裝置及一第二發熱裝置，該第一發熱裝置內設有一第一加熱線及一第一感測線，該第二發熱裝置內設有一第二加熱線及一第二感測線，第一加熱線與第二加熱線並聯，第一感測線與第二感測線並聯，且第一、第二加熱線的第一端與第一、第二感測線的第一端同時連接交流電源的一個極性，而該控溫電路係包括：一雙向閘流體(TRIAC)，其第一端連接第一、第二加熱線的第二端，雙向閘流體的第二端連接交流電源的另一個極性；一控制器，係連接第一、第二感測線的第二端，該控制器與第一、第二感測線的第二端之間設有一第一節點，且該控制器係包括一觸發電路，該觸發電路連接雙向閘流體的閘極，供控制雙向閘流體以使交流電呈二個半波或一個半波方式導通；一電容，係耦合第一節點；一第一二極體，其第一端連接第一感測線的第一端；一第二二極體，其第一端連接第二感測線的第一端，且該第二二極體的第一端與該第一二極體的第一端的極性相反；一第三二極體，其第二端連接第一加熱線的第二端；以及一第四二極體，其第二端連接第二加熱線的第二端，且該第四二極體的第二端與第三二極體的第二端的極性相反。
2. 如申請專利範圍第1項所述之二個發熱裝置之控溫電路，其中，該第一感測線係為正溫度係數(Positive Temperature Coefficient,PTC)元件或負溫度係數(Negative Temperature Coefficient,NTC)其中之一種。
3. 如申請專利範圍第1項所述之二個發熱裝置之控溫電路，其中，該第一二極體的第一端係為正極，該第二二極體的第一端係為負極；該第三二極體的第二端係為正極，該第四二極體的第二端係為負極。
4. 如申請專利範圍第1、2或3項所述之二個發熱裝置之控溫電路，其中，該第二加熱線的第一端與交流電源的一個極性之間設有一第二節點、一第三節點及一第四節點，該第一二極體的第二端耦合第二節點，該第一加熱線的第一端耦合第三節點，該第二二極體的第二端耦合第四節點，而第二感測線的第二端與第一節點之間設有一第六節點，該第一感測線的第二端耦合第六節點。
5. 如申請專利範圍第4項所述之二個發熱裝置之控溫電路，其中，該第四二極體與雙向閘流體之間設有一第五節點，該第三二極體的第一端耦合第五節點。