CN210270579U - 一种新型的加热丝保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型的加热丝保护电路，其包括有一加热丝、一第一继电器、一第二继电器、一电压检测电路、一MCU和一达林顿反相器，所述第一继电器用以控制所述加热丝的第一端与交流火线之间的通断；所述第二继电器用以控制所述加热丝的第二端与交流零线之间的通断；所述电压检测电路，该电压检测电路用以检测所述加热丝的第二端的电压并输出一电压信号；所述MCU接收所述电压信号并分别输出第一控制信号和第二控制信号；所述达林顿反相器接收所述第一控制信号并根据所述第一控制信号控制所述第一继电器的开闭，所述达林顿反相器接收所述第二控制信号并根据所述第二控制信号控制所述第二继电器的开闭。

Description

一种新型的加热丝保护电路

技术领域

本实用新型涉及电加热技术领域，尤其涉及一种新型的加热丝保护电路。

背景技术

随着经济发展，家用电器越来越多地融合了前沿科技，为衣食住行提供便利，电加热技术也以各种创新方式得到广泛应用,其中采用电阻式加热丝加热的方式更是遍及家电领域的各个角落。

电阻式加热丝加热的方式加热速率快，温度高，电热转换效率高，但是加热速率快，温度高，电热转换效率高的同时，往往也决定了该方案本身需要的通过的电流大，承受的温度高，这就给***的稳定性带来隐患。目前家电领域上采用的加热丝驱动方案一般采用单继电器控制，且鉴于成本考量一般设计者都未采取有效的保护电路，因此，现有的加热丝驱动方案存在如下几个方面的缺陷：

1.加热丝功率比较大时电流大，发热严重，有时继电器衔铁发热严重，当***需要迅速断开时有一定的延时甚至无法有效的断开，不安全。

2.目前的加热丝驱动方式都采用开环控制，即MCU无法判断加热器是否真正断开，如果继电器损坏一直导通会导致事故，另一方面MCU也无法判断加热丝是否导通，有可能加热丝断开了但***还是正常对驱动进行控制。

3.加热丝由于固有的设计，外壳跟大地相连，爬电间隙不大，而欧美很多国家要求高标准的防浪涌能力，因此，很多加热丝无法通过4KV的浪涌测试。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种新型的加热丝保护电路，可以实现闭环控制和失效保护，同时还具有很高的防浪涌能力。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下所述的技术方案：

一种新型的加热丝保护电路，其包括有一加热丝、一第一继电器、一第二继电器、一电压检测电路、一MCU和一达林顿反相器，所述第一继电器用以控制所述加热丝的第一端与交流火线之间的通断；所述第二继电器用以控制所述加热丝的第二端与交流零线之间的通断；所述电压检测电路，该电压检测电路用以检测所述加热丝的第二端的电压并输出一电压信号；所述MCU接收所述电压信号并分别输出第一控制信号和第二控制信号；所述达林顿反相器接收所述第一控制信号并根据所述第一控制信号控制所述第一继电器的开闭，所述达林顿反相器接收所述第二控制信号并根据所述第二控制信号控制所述第二继电器的开闭。

本实用新型的有益技术效果在于：上述新型的加热丝保护电路，采用两个继电器对加热丝进行串行控制，同时通过电压检测电路加热丝的一端进行反馈检测，MCU根据检测结果判定加热丝是否在线正常工作、判定继电器是否短路失效以及判定驱动是否故障等等，实现了继电器和驱动的闭环监测，能进行实时的闭环控制和失效保护，防止加热控制失效发生事故，大大提高了***的稳定性。此外，本电路采用双继电器控制，当加热丝不需要工作时，加热丝同时与火线和零线断开连接，使得加热丝本体不带电，这样在遭遇浪涌时具有高的抗电级别，能大大提高雷击下的安规安全性能，具有很高的防浪涌能力。

附图说明

图1为本实用新型的新型的加热丝保护电路的电路原理图。

具体实施方式

为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解本实用新型的目的、技术方案和优点，以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步的阐述。

如图1所示，在本实用新型一个实施例中，新型的加热丝保护电路包括有一加热丝R1、一第一继电器RL1、一第二继电器RL2、一电压检测电路10、一MCU U2和一达林顿反相器U1，所述第一继电器RL1用以控制所述加热丝R1的第一端与交流火线(ACL)之间的通断；所述第二继电器RL2用以控制所述加热丝R1的第二端与交流零线(ACN)之间的通断；所述电压检测电路10用以检测所述加热丝R1的第二端(B点处)的电压并输出一电压信号；所述MCUU2接收所述电压信号并分别输出第一控制信号和第二控制信号；所述达林顿反相器U1接收所述第一控制信号并根据所述第一控制信号控制所述第一继电器RL1的开闭，所述达林顿反相器U1接收所述第二控制信号并根据所述第二控制信号控制所述第二继电器RL2的开闭。

所述MCU U2采用型号为SN8F570212S SOP16的单片机，所述达林顿反相器U1采用型号为ULN2001DS的达林顿IC，所述达林顿反相器U1的第一输入端(第2脚)与所述MCU U2的第2脚连接，所述达林顿反相器U1的第一输出端Heat-L(第7脚)与所述第一继电器RL1的电感线圈的第一端连接，所述第一继电器RL1的电感线圈的第二端与+12V直流电源连接；所述达林顿反相器U1的第二输入端(第1脚)与所述MCU U2的第3脚连接，所述达林顿反相器U1的第二输出端Heat-R(第8脚)与所述第二继电器RL2的电感线圈的第一端连接，所述第二继电器RL2的电感线圈的第二端与+12V直流电源连接。所述MCU U2的第2脚和第3脚分别为MCU的控制脚，分别输出第一控制信号和第二控制信号对应控制第一继电器RL1和第二继电器RL2的通断，当第一继电器RL1和第二继电器RL2同时闭合有效时加热丝R1才正常通电工作。

所述新型的加热丝保护电路还包括有二极管D1和二极管D2，二极管D1的阳极与所述第一继电器RL1的电感线圈的第一端连接，二极管D2的阳极与所述第二继电器RL2的电感线圈的第一端连接，二极管D1和二极管D2的阴极均与直流电源连接。在电路中增加与继电器反向并联的二极管，二极管与继电器的电感线圈形成回路，继电器的电感线圈产生的高电动势在回路以续电流方式消耗，从而起到保护电路中的元件不被损坏。

所述电压检测电路10包括有电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C1、电容C2和三极管Q1，所述电阻R2的第一端与所述加热丝R1的第二端连接，电阻R2的第二端分别与电阻R3的第一端、电阻R4的第一端连接，电阻R3的第二端分别与电阻R4的第二端、电阻R5的第一端及电阻R6的第一端连接，电阻R5的第二端分别与电阻R6的第二端、电阻R7的第一端、电容C1的第一端连接及三极管Q1的基极连接，电阻R7的第二端、电容C1的第二端及三极管Q1的发射极均接地，三极管Q1的集电极通过电阻R8后与直流电源连接，三极管Q1的集电极通过电阻R8后与MCU U2的检测脚Haet-FB(第15脚)连接，所述电容C2连接于所述三极管Q1的集电极与发射极之间。

本实施例的新型的加热丝保护电路工作过程如下：

当需要打开加热丝时，MCU U2根据其内置程序指令首先于第2脚使能输出高电平，该高电平经达林顿反相器U1反相处理后由所述达林顿反相器U1的第一输出端Heat-L(第7脚)输出一低电平，使所述第一继电器RL1通电闭合，ACL上的电流通过第一继电器RL1流进加热丝R1，加热丝R1的第二端(B点处)有交流电通过，电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电阻R7组成分压电路，电阻R7分压并通过电容C1滤波，当电阻R7分压超过三极管Q1门电压上限时，三极管Q1导通，MCU会在检测脚Haet-FB(第15脚)检测到低电平，因为B点处是交流正弦电压，所以MCU会在Haet-FB检测到规则的方波，表明第一继电器RL1控制正常，加热丝R1在线。随后MCU U2的第3脚使能输出高电平，该高电平经达林顿反相器U1反相处理后由所述达林顿反相器U1的第二输出端Heat-R(第8脚)输出一低电平，使所述第二继电器RL2通电闭合，加热丝R2第二端(B点处)与ACN连通形组成回路，因为本实施例的新型的加热丝保护电路是非隔离电路，GND是浮在ACN上的，属于同一网络，所以三极管Q1无法导通，MCUU2在Haet-FB检测到恒定的高电平。

当需要断开加热丝时，MCU U2根据其内置程序指令首先于第3脚使能输出低电平给所述达林顿反相器U1，以断开第二继电器RL2，若第二继电器RL2正常断开，MCU会在Haet-FB检测到规则的方波；若Haet-FB依然保持恒定的高电平则证明第二继电器RL2控制失效，***需要进入保护，MCU U2通过软件复位或者其他触发方式开启电路的失效保护，同时通过SCL、SDA通讯给其他模块，表明加热丝电路故障。当检测到方波后，MCU U2根据其内置程序指令首先于第2脚使能输出低电平给所述达林顿反相器U1，以断开第一继电器RL1，若第一继电器RL1正常断开，加热丝R1完全处于开路状态，MCU会在Haet-FB检测到恒定的高电平，表明第一继电器RL1正常断开；若Haet-FB依然保持则证明第一继电器RL1控制失效，***需要进入保护，MCU U2通过软件复位或者其他触发方式开启电路的失效保护，同时通过SCL、SDA通讯给其他模块，表明加热丝电路故障。

本实施例的新型的加热丝保护电路，采用两个继电器对加热丝进行串行控制，同时通过电压检测电路于加热丝的一端进行反馈检测，MCU根据触发的波形判定加热丝是否在线正常工作、判定继电器是否短路失效以及判定驱动是否故障等等，实现了继电器和驱动的闭环监测，能进行实时的闭环控制和失效保护，防止加热控制失效而发生事故，大大提高了***的稳定性。此外，本电路采用双继电器控制，当加热丝不需要工作时，加热丝同时与ACL和ACN断开连接，使得加热丝本体就不带电，这样在遭遇浪涌时具有高的抗电级别，能大大提高雷击下的安规安全性能，具有很高的防浪涌能力。本实施例的新型的加热丝保护电路，***控制简单，成本低下，具有很强的应用性和经济价值。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，而非对本实用新型做任何形式上的限制。本领域的技术人员可在上述实施例的基础上施以各种等同的更改和改进，凡在权利要求范围内所做的等同变化或修饰，均应落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种新型的加热丝保护电路，其特征在于，所述新型的加热丝保护电路包括有：

一加热丝；

一第一继电器，该第一继电器用以控制所述加热丝的第一端与交流火线之间的通断；

一第二继电器，该第二继电器用以控制所述加热丝的第二端与交流零线之间的通断；

一电压检测电路，该电压检测电路用以检测所述加热丝的第二端的电压并输出一电压信号；

一MCU，该MCU接收所述电压信号并分别输出第一控制信号和第二控制信号；

一达林顿反相器，所述达林顿反相器接收所述第一控制信号并根据所述第一控制信号控制所述第一继电器的开闭，所述达林顿反相器接收所述第二控制信号并根据所述第二控制信号控制所述第二继电器的开闭。

2.如权利要求1所述的新型的加热丝保护电路，其特征在于，所述达林顿反相器为型号为ULN2001DS的达林顿IC，所述达林顿反相器的第一输入端、第二输入端与所述MCU连接，所述达林顿反相器的第一输出端与所述第一继电器的电感线圈的第一端连接，所述第一继电器的电感线圈的第二端与直流电源连接；所述达林顿反相器的第二输出端与所述第二继电器的电感线圈的第一端连接，所述第二继电器的电感线圈的第二端与直流电源连接。

3.如权利要求2所述的新型的加热丝保护电路，其特征在于，所述加热丝保护电路还包括有二极管D1和二极管D2，二极管D1的阳极与所述第一继电器的电感线圈的第一端连接，二极管D2的阳极与所述第二继电器的电感线圈的第一端连接，二极管D1和二极管D2的阴极均与直流电源连接。

4.如权利要求1所述的新型的加热丝保护电路，其特征在于，所述电压检测电路包括有电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C1、电容C2和三极管Q1，所述电阻R2的第一端与所述加热丝的第二端连接，电阻R2的第二端分别与电阻R3的第一端、电阻R4的第一端连接，电阻R3的第二端分别与电阻R4的第二端、电阻R5的第一端及电阻R6的第一端连接，电阻R5的第二端分别与电阻R6的第二端、电阻R7的第一端、电容C1的第一端连接及三极管Q1的基极连接，电阻R7的第二端、电容C1的第二端及三极管Q1的发射极均接地，三极管Q1的集电极通过电阻R8后与直流电源连接，三极管Q1的集电极通过电阻R8后与MCU连接，所述电容C2连接于所述三极管Q1的集电极与发射极之间。

5.如权利要求1-4任一所述的新型的加热丝保护电路，其特征在于，所述MCU采用型号为SN8F570212S SOP16的单片机。

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