可控導通量有源電發熱體及電熱風發生裝置的製作方法
2023-09-21 19:05:30 1
專利名稱：可控導通量有源電發熱體及電熱風發生裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種可控導通量有源電發熱體及由其構成的電熱風發生裝置，屬於電致發熱技術應用領域。
背景技術：
廣泛應用於電動汽車等領域的電除霜器及其他熱風發生裝置的核心部件通常採用無源電發熱體，無源電發熱體一般採用電熱絲、正溫度係數電熱陶瓷PTC或者其他電致發熱材料。採用無源電發熱體的電熱風發生裝置如圖I所示，包括具有風道結構的殼體I、風扇2、無源電發熱體及其散熱翅片4、功率調節單元3和用於功率設定的輸入裝置5。輸入裝置5與功率調節單元3連接，它們設置在殼體I的外部。電力通過功率調節單元3電氣
連接無源電發熱體，無源電發熱體及其散熱翅片4設置在風道I內部。風扇2設置在風道入口處，將吸入的空氣加壓並吹到無源電發熱體及其散熱翅片4上，無源電發熱體通過機械連接散熱翅片改善空氣加熱效果，風道出口形成熱風。但是，無源電發熱體存在以下缺陷第一，重量較大，不利於汽車應用；第二，無源電發熱體的電氣連接、金屬散熱翅片機械連接加工難度大、可靠性較差；第三，無源電發熱體需要配置功率調節單元以調節其發熱量，功率調節單元一般採用功率電子電路的形式並獨立位於風道外部，其缺點為電路複雜，安裝體積、散熱等問題均較難解決。
實用新型內容針對上述不足，本實用新型提供了一種可控導通量有源電發熱體及由其構成的電熱風發生裝置，以解決重量大、體積大、加工難度大和可靠性差以及電發熱效率低的問題。為解決上述問題，本實用新型提供了一種可控導通量有源電發熱體，其特徵是，包括採樣電路單元、導通量計算電路單元和有源電致發熱部件，所述採樣電路單元分別與有源電致發熱部件和導通量計算電路單元相連接，所述導通量計算電路單元與有源電致發熱部件相連接，導通量計算電路單元還連接有用於設定發熱功率的輸入裝置；其中，電流採樣電路單元採樣有源電致發熱部件的工作電流，並變換為功率信號後送至導通量計算電路單元，導通量計算電路單元將採樣功率信號與通過輸入裝置設定的功率信號進行比較並形成導通量信號，同時將形成的導通量信號發送給有源電致發熱部件來調節其發熱功率。進一步地，所述有源電致發熱部件包括可控功率半導體元件。進一步地,所述可控功率半導體元件包括功率場效應管或門控電晶體。本實用新型還提供了一種電熱風發生裝置，包括具有風道結構的殼體和風扇，所述風扇設置在殼體的風道入口處，其特徵是，還包括設置在殼體風道內部的可控導通量有源電發熱體，所述可控導通量有源電發熱體進一步包括採樣電路單元、導通量計算電路單元和有源電致發熱部件，所述採樣電路單元分別與有源電致發熱部件和導通量計算電路單元相連接，所述導通量計算電路單元與有源電致發熱部件相連接，導通量計算電路單元還連接有用於設定發熱功率的輸入裝置；其中，電流採樣電路單元採樣有源電致發熱部件的工作電流，並變換為功率信號後送至導通量計算電路單元，導通量計算電路單元將採樣功率信號與通過輸入裝置設定的功率信號進行比較並形成導通量信號，同時將形成的導通量信號發送給有源電致發熱部件來調節其發熱功率。進一步地，所述有源電致發熱部件包括可控功率半導體元件。進一步地，所述可控功率半導體元件包括功率場效應管或門控電晶體。所述可控導通量有源電發熱體的工作原理電流採樣電路單元採樣有源電致發熱部件的工作電流，並變換為功率信號後送至導通量計算電路單元，導通量計算電路單元將採樣功率信號與通過輸入裝置設定的功率信號進行比較並形成導通量信號，同時將形成的導通量信號發送給有源電致發熱部件來調節其發熱功率。當功率設定值大於功率採樣信號時，控制導通量減小；當功率設定值信號大於採樣信號時，控制導通量增大；即通過控制有源電致發熱部件的導通量來調節其發熱功率恆定。本實用新型的有益效果是採用上述結構後，可控導通量有源電發熱體由於基於 可控功率半導體器件，具有重量輕，體積小等優點，同時電氣連接方便可靠；採用可控導通量有源電發熱體發生熱風，來取代笨重的無源電發熱體及其配套的功率調節器，由於其系統內部件之間不存在電力功率的傳遞和連接，輸入裝置設定信號直接控制可控導通量有源電發熱體的導通量，無需配置功率調節單元，不僅更加簡單、節能、可靠，而且節省材料、體積小、重量輕，更便於生產，更適於電動汽車等領域的應用。
圖I是基於無源電發熱體的傳統電熱風機的組成示意圖；圖2是本實用新型的結構示意圖；圖3是本實用新型所述可控導通量有源電發熱體的組成框圖；圖4是本實用新型所述可控導通量有源電發熱體的電路原理圖；其中，I具有風道結構的殼體、11風道入口、12風道出口、2風扇、3功率調節單元、4無源電發熱體、5輸入裝置、6可控導通量有源電發熱體、61採樣電路單元、62導通量計算電路單元、63有源電致發熱部件。
具體實施方式
如圖2和圖3所示，一種電熱風發生裝置，包括具有風道結構的殼體I和風扇2和設置在殼體風道內部的可控導通量有源電發熱體6，所述風扇2設置在殼體的風道入口 11處。所述可控導通量有源電發熱體6進一步包括採樣電路單元61、導通量計算電路單元62和有源電致發熱部件63，所述採樣電路單元61分別與有源電致發熱部件63和導通量計算電路單元62相連接，所述導通量計算電路單元62與有源電致發熱部件63相連接，導通量計算電路單元62還連接有用於設定發熱功率的輸入裝置5，所述輸入裝置5設置在殼體I的外部；其中，電流採樣電路單元61採樣有源電致發熱部件63的工作電流，並變換為功率信號後送至導通量計算電路單元62，導通量計算電路單元62將採樣功率信號與通過輸入裝置5設定的功率信號進行比較並形成導通量信號，同時將形成的導通量信號發送給有源電致發熱部件63來調節其發熱功率。所述有源電致發熱部件包括功率場效應管或門控電晶體等可控功率半導體元件。[0019]圖4是本實用新型所述可控導通量有源電發熱體的電路原理圖。該可控導通量有源電發熱體6包括導通量計算電路單元62、有源電致發熱部件63和採樣電路單元61，如圖4所示，有源電致發熱部件63採用可控功率半導體功率場效應管Q1、Q2、Q3和Q4並聯並連接至外部電力母線。電源電壓恆定條件下採用恆流功率控制。運算放大器U5為核心構成導通量計算電路單元62，由輸入裝置5產生功率設定模擬電壓信號並送至運算放大器U5的同相輸入端;U5的反相輸入端的信號為迴路總電流的採樣信號，該信號為電阻R8、R11、R14和R17電壓疊加之和。運算放大器U5的計算輸出通過驅動電阻R6、R9、R12和R15分別驅動控制功率場效應管Ql、Q2、Q3和Q4。其具體工作原理如下外部電力母線電壓穩定，當功率設定信號送至U5的同相輸入端，電阻R8、R11、R14和R17的採樣電壓送至U5反向輸入端。當負載電流增大時，電阻R7、RIO、R13和R16上的取樣電壓增大，也即是U5反相輸入端電壓增大，U5輸出變低，功率場效應管Q1、Q2、Q3和Q4 的柵極電壓減小、內阻增大，工作電流減小，可控導通量發熱體發熱功率減小。當負載電流減小時，電阻R8、R11、R14和R17上的取樣電壓減小。也即是U5反相輸入端電壓減小，U5輸出變高，功率場效應管Ql、Q2、Q3和Q4的柵極電壓增大、內阻增小，工作電流增大，可控導通量發熱體發熱功率增大。上述控制過程中功率場效應管等效於有源可變電阻，利用可控功率半導體這一特性產生熱量，適合基於其構成熱風裝置的溫度，例如40-70攝氏度。在實際應用中，應用於電動汽車等領域的電除霜器及其他熱風發生裝置通常採用多個本實用新型所述電熱風發生裝置或者由多個本實用新型所述電熱風發生裝置組成的電熱風發生裝置機組。
權利要求1.一種可控導通量有源電發熱體，其特徵是，包括採樣電路單元、導通量計算電路單元和有源電致發熱部件，所述採樣電路單元分別與有源電致發熱部件和導通量計算電路單元相連接，所述導通量計算電路單元與有源電致發熱部件相連接，導通量計算電路單元還連接有用於設定發熱功率的輸入裝置；其中，電流採樣電路單元採樣有源電致發熱部件的工作電流，並變換為功率信號後送至導通量計算電路單元，導通量計算電路單元將採樣功率信號與通過輸入裝置設定的功率信號進行比較並形成導通量信號，同時將形成的導通量信號發送給有源電致發熱部件來調節其發熱功率。
2.根據權利要求I所述的一種可控導通量有源電發熱體，其特徵是，所述有源電致發熱部件包括可控功率半導體元件。
3.根據權利要求2所述的一種可控導通量有源電發熱體，其特徵是，所述可控功率半導體元件包括功率場效應管或門控電晶體。
4.一種電熱風發生裝置,包括具有風道結構的殼體和風扇，所述風扇設置在殼體的風道入口處，其特徵是，還包括設置在殼體風道內部的可控導通量有源電發熱體，所述可控導通量有源電發熱體進一步包括採樣電路單元、導通量計算電路單元和有源電致發熱部件，所述採樣電路單元分別與有源電致發熱部件和導通量計算電路單元相連接，所述導通量計算電路單元與有源電致發熱部件相連接，導通量計算電路單元還連接有用於設定發熱功率的輸入裝置；其中，電流採樣電路單元採樣有源電致發熱部件的工作電流，並變換為功率信號後送至導通量計算電路單元，導通量計算電路單元將採樣功率信號與通過輸入裝置設定的功率信號進行比較並形成導通量信號，同時將形成的導通量信號發送給有源電致發熱部件來調節其發熱功率。
5.根據權利要求4所述的一種電熱風發生裝置，其特徵是，所述有源電致發熱部件包括可控功率半導體元件。
6.根據權利要求5所述的一種電熱風發生裝置，其特徵是，所述可控功率半導體元件包括功率場效應管或門控電晶體。
專利摘要一種可控導通量有源電發熱體及電熱風發生裝置，屬於電致加熱技術領域，所述可控導通量有源電發熱體包括採樣電路單元、導通量計算電路單元和有源電致發熱部件，所述採樣電路單元分別與有源電致發熱部件和導通量計算電路單元相連接，所述導通量計算電路單元與有源電致發熱部件相連接，導通量計算電路單元還連接有用於設定發熱功率的輸入裝置。本實用新型採用可控導通量有源電發熱體發生熱風，由於其系統內部件之間不存在電力功率的傳遞和連接，輸入裝置設定信號直接控制可控導通量有源電發熱體的導通量，無需配置功率調節單元，不僅更加簡單、節能、可靠，而且節省材料、體積小、重量輕，更便於生產，更適於電動汽車等領域的應用。
文檔編號F24H3/04GK202488775SQ20122007642
公開日2012年10月10日 申請日期2012年3月2日 優先權日2012年3月2日
發明者孫軍, 李澎, 李緒紅 申請人:濟南威度電子科技有限公司