CN213521270U - 一种交流电发热芯短路检测保护电路 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种交流电发热芯短路检测保护电路，包括发热芯、加热装置、短路检测装置以及控制装置，所述短路检测装置与发热芯相耦接、用于检测发热芯是否短路并输出检测信号，所述控制装置与短路检测装置相耦接、用于接收检测信号并输出控制信号，所述加热装置用于接收控制信号以接通发热芯的加热供电回路或断开发热芯的加热供电回路。本申请具有能避免受到发热芯的功率差异影响，及时针对发热芯短路的情况进行保护，提高检测灵敏度的效果。

Description

一种交流电发热芯短路检测保护电路

技术领域

本申请涉及短路检测保护的领域，尤其是涉及一种交流电发热芯短路检测保护电路。

背景技术

目前，电烙铁、热风枪等是电子制作和电器维修的必备工具，主要用途是焊接元件及导线，加热热缩管等。随着工业的发展，电烙铁、热风枪的使用也越来越广泛，对其安全性能有更高的要求。

电烙铁、热风枪等一般采用交流电供电，在使用过程中其内部的发热芯会持续发热，需要设置发热芯短路保护电路以检测发热芯的工作状态。现有的发热芯短路保护电路通常采用电流型检测保护电路，通过设置专用的交流电电流检测装置来检测发热芯的实时电流，进而判断发热芯的工作状态。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在有以下缺陷：电流检测易受发热芯的功率差异影响，从而导致检测结果产生差异性，使得保护电路误动作。

实用新型内容

为了避免受到发热芯的功率差异影响，及时针对发热芯短路的情况进行保护，提高检测灵敏度，本申请提供了一种交流电发热芯短路检测保护电路。

本申请提供的一种交流电发热芯短路检测保护电路采用如下的技术方案：

一种交流电发热芯短路检测保护电路，包括发热芯、加热装置、短路检测装置以及控制装置，所述短路检测装置与发热芯相耦接、用于检测发热芯是否短路并输出检测信号，所述控制装置与短路检测装置相耦接、用于接收检测信号并输出控制信号，所述加热装置用于接收控制信号以接通发热芯的加热供电回路或断开发热芯的加热供电回路。

通过采用上述技术方案：通过短路检测装置能及时检测到发热芯是否短路，一旦发热芯短路，短路检测装置输出检测信号至控制装置，控制装置接收后，输出控制信号至加热装置，加热装置立刻断开对发热芯的供电，通过此方式，便能及时针对发热芯短路的情况进行保护，及时断开对发热芯的供电。

可选的，所述短路检测装置包括整流驱动组件以及光电耦合组件，所述整流驱动组件与加热装置相耦接、用于接收对发热芯供电的交流电信号并输出驱动信号，所述光电耦合组件与整流驱动组件相耦接、用于接收整流驱动组件输出的驱动信号并输出检测信号。

通过采用上述技术方案：通过整流驱动组件与光电耦合组件的相互配合，在正常工作时，能有效利用对发热芯供电的交流电信号，使得整流驱动组件驱动光电耦合组件输出周期性的方波信号，以此产生与交流电频率、周期相同的检测信号，针对此，便于控制装置识别、并判断发热芯处于正常工作状态，同时不易受到发热芯的功率差异影响，提高了检测灵敏度。

可选的，所述光电耦合组件包括光电耦合器U1以及第二电阻R2，所述光电耦合器U1输入端与整流驱动组件相耦接、用于接收整流驱动组件输出的驱动信号以使自身通断，所述光电耦合器U1的第一输出端与第二电阻R2相耦接，所述第二电阻R2另一端上耦接有第一电源，所述第二电阻R2与光电耦合器U1的第一输出端的连接点连接于控制装置的输入端。

通过采用上述技术方案：当发热芯两端短路时，整流驱动组件输出的电压会不足以使光电耦合器U1导通，此时，第一电源的输出电压全部输出至第二电阻R2上，控制装置的输入端持续接收到高电平信号，对比控制装置此前稳定接收到的方波信号，则可知在持续接收到高电平信号时，发热芯加热异常，此时，通过控制装置输出关断的控制信号即可断开发热芯的加热供电回路。通过此方式，增加了动作的灵敏度，也能更加智能化，延长发热芯的使用寿命。

可选的，所述加热装置包括供电电源、第一电阻R1以及开关组件，所述第一电阻R1一端连接于供电电源的第一输出端AC-L、另一端与发热芯相耦接，所述发热芯的另一端与开关组件相耦接，所述开关组件的另一端连接于供电电源的第二输出端AC-N。

通过采用上述技术方案：第一电阻R1为功率电阻，起到保护作用，当发热芯模拟短路时，此时开关组件未断开，交流电压基本加在R1上，以此避免交流电火线、零线之间短接，提高电路的安全性。

可选的，所述开关组件包括加热控制开关U2与驱动器，所述加热控制开关U2一端与发热芯相耦接，另一端与供电电源第二输出端AC-N连接，所述驱动器连接于加热控制开关U2、用于接收控制信号并控制加热控制开关U2通断。

通过采用上述技术方案：通过驱动器接收控制信号并驱动加热控制开关U2开合，驱动器带有隔离杂波信号的功能，能有效减少杂波信号等对加热控制开关U2的影响，提高加热控制开关U2动作的可靠性；加热控制开关U2采用双向可控硅，双向可控硅反应极快，能在微秒级内开通、关断且无触点运行，通断时无火花、噪音产生，同时成本低廉。

可选的，所述控制装置包括控制组件以及电源组件，所述控制组件用于接收检测信号并输出控制信号，所述电源组件与控制组件相耦接、用于对控制组件进行供电。

通过采用上述技术方案：通过控制组件能稳定的接收检测信号并输出控制信号，简化了短路保护电路的整体结构，降低了生产成本。

可选的，所述发热芯两端设置有短路测试点。

通过采用上述技术方案：当电路组装完成后，可通过短路检测点进行模拟短路调试，以此检测电路功能是否正常，提高电路性能的可靠性。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

通过短路检测装置能及时检测到发热芯是否短路，一旦发热芯短路，短路检测装置输出检测信号至控制装置，控制装置接收后，输出控制信号至加热装置，加热装置立刻断开对发热芯的供电，通过此方式，便能及时针对发热芯短路的情况进行保护，及时断开对发热芯的供电；

通过整流驱动组件与光电耦合组件的相互配合，在正常工作时，能有效利用对发热芯供电的交流电信号，使得整流驱动组件驱动光电耦合组件输出周期性的方波信号，以此产生与交流电频率、周期相同的检测信号，针对此，便于控制装置识别、并判断发热芯处于正常工作状态，同时不易受到发热芯的功率差异影响，提高了检测灵敏度；

当发热芯两端短路时，整流驱动组件输出的电压会不足以使光电耦合器U1导通，此时，第一电源的输出电压全部输出至第二电阻R2上，控制装置的输入端持续接收到高电平信号，对比控制装置此前稳定接收到的方波信号，则可知在持续接收到高电平信号时，发热芯加热异常，此时，通过控制装置输出关断的控制信号即可断开发热芯的加热供电回路。通过此方式，增加了动作的灵敏度，也能更加智能化，延长发热芯的使用寿命。

附图说明

图1是本申请实施例中的电路原理图。

附图标记说明：1、加热装置；11、驱动器；2、短路检测装置；21、整流驱动组件；22、光电耦合组件；221、第一电源；3、控制装置；31、控制组件；32、电源组件；4、短路测试点；5、发热芯。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1及实施例，对本申请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用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例公开一种交流电发热芯短路检测保护电路。

参照图1，一种交流电发热芯短路检测保护电路，用于对发热芯5进行检测保护，一旦发热芯5发生短路，立刻断开对发热芯5的供电，其包括发热芯5、加热装置1、短路检测装置2以及控制装置3，短路检测装置2与发热芯5相耦接、用于检测发热芯5是否短路并输出检测信号，控制装置3与短路检测装置2相耦接、用于接收检测信号并输出控制信号，加热装置1用于接收控制信号以接通发热芯5的加热供电回路或断开发热芯5的加热供电回路。

参照图1，加热装置1包括供电电源、第一电阻R1以及开关组件，第一电阻R1一端连接于供电电源的火线输出端AC-L，另一端与发热芯5相耦接，发热芯5的另一端与开关组件相耦接，开关组件的另一端连接于供电电源的零线输出端AC-N。第一电阻R1为功率电阻，起到保护作用，当发热芯5模拟短路时，此时开关组件未断开，交流电压基本加在第一电阻R1上，以此避免交流电火线、零线之间短接，提高电路的安全性。

参照图1，开关组件包括加热控制开关U2与驱动器11，在本实施例中，加热控制开关U2采用双向可控硅，双向可控硅反应极快，能在微秒级内开通、关断且无触点运行，通断时无火花、噪音产生，同时成本低廉。加热控制开关U2的1脚与供电电源的零线AC-N相耦接，2脚与发热芯5相耦接，3脚与驱动器11相耦接。驱动器11采用可控硅隔离驱动器，可控硅隔离驱动器带有隔离杂波信号的功能，能有效减少杂波信号等对加热控制开关U2的影响。

参照图1，短路检测装置2包括整流驱动组件21以及光电耦合组件22，整流驱动组件21与发热芯5相耦接、用于接收对发热芯5供电的交流电信号并输出驱动信号，光电耦合组件22与整流驱动组21相耦接、用于接收整流驱动组件21输出的驱动信号并输出检测信号。

参照图1，整流驱动组件21包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三电阻R3以及第五电阻R5，第三电阻R3与第五电阻R5串联后并联在发热芯5上，第一二极管D1与第二二极管D2的阳极分别连接在发热芯5两端，阴极耦接于光电耦合组件22。

光电耦合组件22包括光电耦合器U1以及第二电阻R2，光电耦合器U1型号为PC817，第一二极管D1与第二二极管D2的阴极连接点连接在光电耦合器U1的1脚，光电耦合器U1的2脚连接于第三电阻R3和第五电阻R5的连接节点，光电耦合器U1的3脚接地，4脚连接于第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端上耦接有第一电源221，第一电源221采用5V直流电源。

参照图1，控制装置3包括控制组件31以及电源组件32，控制组件31用于接收检测信号并输出控制信号，电源组件32用于对控制组件31进行供电。控制组件31为单片机U3，型号为STC89C52，供电组件为5V直流电源，电源组件32与控制组件31相耦接。单片机U3的输入端IO2连接于光电耦合器U1的4脚与第二电阻R2的连接节点，单片机U3的输出端IO1与驱动器11相耦接，单片机U3能稳定的接收检测信号并输出控制信号，简化了短路保护电路的整体结构，降低了生产成本。

参照图1，为了便于进行模拟短路调试，在发热芯5两端设置有短路检测点4，当电路组装完成后，可通过短路检测点4进行模拟短路调试，以此检测电路功能是否正常，提高电路性能的可靠性。

本申请实施例一种交流电发热芯短路检测保护电路的实施原理为：正常工作时，加热控制开关U2打开，第一二极管D1、第二二极管D2分别从交流电的正负半周整流，并驱动光电耦合器U1轮流打开。当光电耦合器U1打开时，光电耦合器U1会拉低第二电阻R2连接在光电耦合器U1的4脚的电压，此时在单片机U3的输入端IO2会接收到与交流电频率、周期相同的方波信号。

当短路测试点4发生短路或发热芯5发生短路时，供电电源的交流电压基本输出至第一电阻R1上，发热芯5的电压变小，通过第一二极管D1、第二二极管D2的电压不足以使光电耦合器U1导通。此时，第一电源221的输出电压全部输出至第二电阻R2上，单片机U3的输入端IO2持续接收到高电平信号，对比此前稳定接收到的方波信号，则可知在持续接收到高电平信号时，发热芯5加热异常。此时，单片机U3的输出端IO1输出关断的控制信号至驱动器11，即可断开加热控制开关U2，停止对发热芯5的供电，完成保护动作。通过此方式，能避免受到发热芯5的功率差异影响，增加了动作的灵敏度，同时单片机U3能稳定的接收检测信号并输出控制信号，简化了短路保护电路的整体结构，降低了生产成本。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (7)

1.一种交流电发热芯短路检测保护电路，包括发热芯（5），其特征在于：还包括加热装置（1）、短路检测装置（2）以及控制装置（3），所述短路检测装置（2）与发热芯（5）相耦接、用于检测发热芯（5）是否短路并输出检测信号，所述控制装置（3）与短路检测装置（2）相耦接、用于接收检测信号并输出控制信号，所述加热装置（1）用于接收控制信号以接通发热芯（5）的加热供电回路或断开发热芯（5）的加热供电回路。

2.根据权利要求1所述的一种交流电发热芯短路检测保护电路，其特征在于：所述短路检测装置（2）包括整流驱动组件（21）以及光电耦合组件（22），所述整流驱动组件（21）与加热装置（1）相耦接、用于接收对发热芯（5）供电的交流电信号并输出驱动信号，所述光电耦合组件（22）与整流驱动组件（21）相耦接、用于接收整流驱动组件（21）输出的驱动信号并输出检测信号。

3.根据权利要求2所述的一种交流电发热芯短路检测保护电路，其特征在于：所述光电耦合组件（22）包括光电耦合器U1以及第二电阻R2，所述光电耦合器U1输入端与整流驱动组件（21）相耦接、用于接收整流驱动组件（21）输出的驱动信号以使自身通断，所述光电耦合器U1的第一输出端与第二电阻R2相耦接，所述第二电阻R2另一端上耦接有第一电源（221），所述第二电阻R2与光电耦合器U1的第一输出端的连接点连接于控制装置（3）的输入端。

4.根据权利要求1所述的一种交流电发热芯短路检测保护电路，其特征在于：所述加热装置（1）包括供电电源、第一电阻R1以及开关组件，所述第一电阻R1一端连接于供电电源的第一输出端AC-L、另一端与发热芯（5）相耦接，所述发热芯（5）的另一端与开关组件相耦接，所述开关组件的另一端连接于供电电源的第二输出端AC-N。

5.根据权利要求4所述的一种交流电发热芯短路检测保护电路，其特征在于：所述开关组件包括加热控制开关U2与驱动器（11），所述加热控制开关U2一端与发热芯（5）相耦接，另一端与供电电源第二输出端AC-N连接，所述驱动器（11）连接于加热控制开关U2、用于接收控制信号并控制加热控制开关U2通断。

6.根据权利要求1所述的一种交流电发热芯短路检测保护电路，其特征在于：所述控制装置（3）包括控制组件（31）以及电源组件（32），所述控制组件（31）用于接收检测信号并输出控制信号，所述电源组件（32）与控制组件（31）相耦接、用于对控制组件（31）进行供电。

7.根据权利要求1所述的一种交流电发热芯短路检测保护电路，其特征在于：所述发热芯（5）两端设置有短路测试点（4）。

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