電器設備和用於其的PTC電加熱器控制電路的製作方法

2023-10-17 17:18:39

本發明涉及電器設備技術領域，特別涉及一種用於電器設備的PTC電加熱器控制電路和一種電器設備。

背景技術：

在電器設備中，PTC(Positive Temperature Coefficient，正溫度係數)電加熱器是常用的一種功能負載，可由輸入到電器設備的供電電源如220V交流電源進行供電，主要作用是為電器設備如美容產品提供熱能，可以實現水霧加熱，蒸汽加熱等功能。因為美容產品的體積一般較小，其電路板尺寸也很小，繼電器體積很難滿足其要求，並且成本偏高，所以美容產品基本採用SCR(Silicon Controlled Rectifier，可控矽整流器)作為驅動PTC電加熱器的器件。

目前，採用SCR驅動PTC電加熱器的控制電路可包括：可控矽驅動電路、溫度保護開關檢測電路、過零檢測電路和MCU(Single Chip Microcomputer，單片機)控制晶片。該控制電路目前存在的問題主要有：(1)溫度保護開關檢測電路是由MCU控制晶片進行控制，在實際使用的過程中，MCU控制晶片受到幹擾後，會產生誤檢，導致PTC電加熱器錯誤的打開或者關閉；(2)從MCU控制晶片檢測出PTC電加熱器的溫度達到極限值，直到控制溫度保護開關檢測電路關閉溫度保護開關，這之間會產生一個時間延遲，存在一定的安全隱患；(3)可控矽驅動電路、溫度保護開關檢測電路和過零檢測電路各需要一個MCU控制晶片的MCU的驅動口，佔用過多的MCU資源。

技術實現要素：

本發明旨在至少在一定程度上解決上述技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在於提出一種用於電器設備的PTC電加熱器控制電路，能夠快速且可靠地實現對PTC電加熱器的控制，能夠有效地避免安全隱患，並且通過連接較少的控制模塊的控制埠，能夠減少資源的佔用。

本發明的第二個目的在於提出一種電器設備。

為達到上述目的，本發明第一方面實施例提出了一種用於電器設備的PTC電加熱器控制電路，包括：可控矽驅動電路，所述可控矽驅動電路包括第一通電端、第二通電端和驅動控制端；溫度保護開關，所述溫度保護開關的一端與輸入到電器設備的供電電源的一端相連，所述溫度保護開關的另一端與所述可控矽驅動電路的第一通電端相連，且所述溫度保護開關的另一端與所述第一通電端之間具有第一節點，其中，所述溫度保護開關處於常閉合狀態，並在PTC電加熱器的加熱溫度超過預設溫度閾值時斷開以進行溫度保護；過零檢測電路，所述過零檢測電路包括過零信號輸入端和過零信號檢測端，所述過零信號輸入端與所述第一節點相連，所述過零檢測電路用於對所述供電電源的過零信號進行檢測；控制模塊，所述控制模塊分別與所述可控矽驅動電路的驅動控制端和所述過零檢測電路的過零信號檢測端相連，所述控制模塊用於通過所述過零信號檢測端檢測所述過零檢測電路是否檢測到所述過零信號，並在所述過零檢測電路檢測到所述過零信號時，判斷所述溫度保護開關處於閉合狀態，以及在所述電器設備需要開啟所述PTC電加熱器時，通過所述驅動控制端輸出驅動信號以控制所述可控矽驅動電路的第一通電端與第二通電端導通，以使所述供電電源給所述PTC電加熱器供電。

根據本發明實施例的用於電器設備的PTC電加熱器控制電路，通過過零檢測電路對供電電源的過零信號進行檢測，在過零檢測電路檢測到過零信號時，通過控制模塊判斷常處於閉合狀態的溫度保護開關處於閉合狀態，在PTC電加熱器的加熱溫度超過預設溫度閾值時斷開溫度保護開關以進行溫度保護，以及在電器設備需要開啟PTC電加熱器時，通過控制模塊的驅動控制端輸出驅動信號以控制可控矽驅動電路的第一通電端與第二通電端導通，以使供電電源給PTC電加熱器供電。該電路能夠快速且可靠地實現對PTC電加熱器的控制，能夠有效地避免安全隱患，並通過連接較少的控制模塊的控制埠，能夠減少資源的佔用。

另外，根據本發明上述實施例提出的用於電器設備的PTC電加熱器控制電路還可以具有如下附加的技術特徵：

根據本發明的一個實施例，所述控制模塊還用於在判斷所述溫度保護開關處於閉合狀態後，根據所述電器設備的功能負載的開啟需求控制所述功能負載開啟。

根據本發明的一個實施例，所述控制模塊還用於在所述過零檢測電路未檢測到所述過零信號時，判斷所述溫度保護開關處於斷開狀態，並直接控制所述功能負載關閉。

根據本發明的一個實施例，所述可控矽驅動電路包括驅動信號放大單元和可控矽單元。

根據本發明的一個實施例，所述驅動信號放大單元包括：第一電阻，所述第一電阻的一端作為所述可控矽驅動電路的驅動控制端；第一三極體，所述第一三極體的基極與所述第一電阻的另一端相連，且所述第一三極體的發射極接地；第二電阻，所述第二電阻並聯在所述第一三極體的基極和發射極之間；第三電阻，所述第三電阻的一端與所述第一三極體的集電極相連，所述第三電阻的另一端作為所述驅動信號放大單元的信號放大輸出端。

根據本發明的一個實施例，所述可控矽單元包括：第一發光二極體，所述第一發光二極體的陰極與所述驅動信號放大單元的信號放大輸出端相連，所述第一發光二極體的陽極連接到第一直流電源；第一可控矽和第二可控矽，其中，所述第一可控矽和所述第一發光二極體構成第一光耦，所述第一可控矽的第一主電極與所述第二可控矽的第三主電極相連，所述第一可控矽的第二主電極與所述第二可控矽的控制極相連，所述第二可控矽的第三主電極和所述第二可控矽的第四主電極分別作為所述第一通電端和所述第二通電端。

根據本發明的一個實施例，所述過零檢測電路包括：第一二極體，所述第一二極體的陽極端作為所述過零信號輸入端；第四電阻，所述第四電阻的一端與所述第一二極體的陰極相連；第二光耦，所述第二光耦包括第二發光二極體和第一光敏三極體，其中，所述第二發光二極體的陽極和陰極分別作為所述第二光耦的第一輸入端和第二輸入端，所述第一光敏三極體的集電極和發射極分別作為所述第二光耦的第一輸出端和第二輸出端，其中，所述第二光耦的第二輸入端與輸入到所述電器設備所述供電電源的另一端相連；第五電阻和第二二極體，所述第五電阻和所述第二二極體並聯連接在所述第二光耦的第一輸入端和第二輸入端之間；第六電阻，所述第六電阻的一端與所述第二光耦的第一輸出端相連，所述第六電阻的另一端連接到第一直流電源；第七電阻，所述第七電阻的一端與所述第二光耦的第一輸出端相連，所述第七電阻的另一端作為所述過零信號檢測端；第一電容，所述第一電容的一端與所述第七電阻的另一端相連，所述第一電容的另一端與所述第二光耦的第二輸出端相連，且所述第一電容的另一端接地。

根據本發明的一個實施例，所述電器設備為蒸臉器，所述功能負載包括負離子發生器和/或霧化器。

為達到上述目的，本發明第二方面實施例提出了一種電器設備，包括上述的用於電器設備的PTC電加熱器控制電路。

根據本發明實施例的電器設備，採用上述的用於電器設備的PTC電加熱器控制電路，能夠快速且可靠地實現對PTC電加熱器的控制，能夠有效地避免安全隱患，並且通過連接較少的控制模塊的控制埠，能夠較少資源的佔用。

附圖說明

圖1是根據本發明實施例的用於電器設備的PTC電加熱器控制電路的結構示意圖；

圖2是根據本發明一個實施例的用於電器設備的PTC電加熱器控制電路的控制方法的流程圖；以及

圖3是根據本發明實施例的電器設備的方框示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

下面結合附圖來描述本發明實施例的電器設備和用於其的PTC電加熱器控制電路。

圖1是根據本發明實施例的用於電器設備的PTC電加熱器控制電路的結構示意圖。

需要說明的是，在本發明實施例中，用於電器設備的PTC電加熱器控制電路可應用於美容產品如蒸臉器等具有加熱功能的電器設備中。

如圖1所示，本發明實施例的用於PTC電加熱器控制電路，包括：可控矽驅動電路10、溫度保護開關20、過零檢測電路30和控制模塊40。

其中，可控矽驅動電路10可包括第一通電端ACN、第二通電端ACL和驅動控制端SCR_DRIVE。溫度保護開關20的一端與輸入到電器設備的供電電源的一端ACN1相連，溫度保護開關20的另一端與可控矽驅動電路10的第一通電端ACN相連，且溫度保護開關20的另一端與第一通電端ACN之間具有第一節點J1，其中，溫度保護開關20處於常閉合狀態，並在PTC電加熱器的加熱溫度超過預設溫度閾值時斷開以進行溫度保護。過零檢測電路30可包括過零信號輸入端和過零信號檢測端ZERO_DRIVE，過零信號輸入端與第一節點J1相連，過零檢測電路30用於對供電電源的過零信號進行檢測。控制模塊40分別與可控矽驅動電路10的驅動控制端SCR_DRIVE和過零檢測電路30的過零信號檢測端ZERO_DRIVE相連，控制模塊40用於通過過零信號檢測端ZERO_DRIVE檢測過零檢測電路30是否檢測到過零信號，並在過零檢測電路30檢測到過零信號時，判斷溫度保護開關20處於閉合狀態，以及在電器設備需要開啟PTC電加熱器時，通過可控矽驅動電路10的驅動控制端SCR_DRIVE輸出驅動信號以控制可控矽驅動電路10的第一通電端ACN與第二通電端ACL導通，以使供電電源給PTC電加熱器供電。

也就是說，在本發明的實施例中，通過PTC電加熱器控制電路的控制模塊40的兩個控制埠，分別與可控矽驅動電路10的驅動控制端SCR_DRIVE和過零檢測電路30的過零信號檢測端ZERO_DRIVE相連，並將溫度保護開關20與可控矽驅動電路10相連，相對來說可以佔用較少的控制模塊40的控制埠。

在本發明的一個實施例中，通過可控矽驅動電路10的驅動控制端SCR_DRIVE輸出驅動信號，可控制第一通電端ACN與第二通電端ACL導通，以使供電電源如220V交流電源給PTC電加熱器供電。在PTC電加熱器的加熱溫度未超過預設溫度閾值時，溫度保護開關20處於常閉合狀態，在PTC電加熱器的加熱溫度超過預設溫度閾值時，斷開溫度保護開關20以進行溫度保護，其中，溫度保護開關20可以為外設的溫控開關，預設溫度閾值可根據實際情況進行標定，具體這裡不做限制。在溫度保護開關20處於斷開狀態時，一方面，可使PTC電加熱器的供電電源處於斷開狀態，從而能夠有效地防止PTC電加熱器的溫度過高對電器設備造成損傷，能夠避免安全隱患，另一方面，還使得過零檢測電路30的迴路處於斷開轉態，通過過零檢測電路30的過零信號檢測端ZERO_DRIVE不能夠檢測到供電電源的過零信號。因此，在過零檢測電路30檢測到過零信號時，主控模塊40可判斷溫度保護開關20處於閉合狀態，在過零檢測電路30未檢測到過零信號時，主控模塊40可判斷溫度保護開關20處於斷開狀態。

在本發明的一個實施例中，控制模塊40還可用於在判斷溫度保護開關20處於閉合狀態後，根據電器設備的功能負載的開啟需求控制功能負載開啟，其中，電器設備可為蒸臉器，功能負載可包括負離子發生器和/或霧化器。

具體地，在過零檢測電路30的過零信號檢測端ZERO_DRIVE檢測到過零信號時，控制模塊40可判斷溫度保護開關20處於閉合狀態，然後控制模塊40可進一步判斷是否需要開啟PTC電加熱器，如果是，則開啟PTC電加熱器。在溫度保護開關20處於閉合狀態時，還可通過控制模塊40判斷是否需要開啟功能負載，如果是，則根據電器設備的功能負載的開啟需求進行控制功能負載的開啟。

在本發明的一個實施例中，控制模塊40還可用於在過零檢測電路30的過零信號檢測端ZERO_DRIVE未檢測到過零信號時，判斷溫度保護開關20處於斷開狀態，並直接控制功能負載關閉。

在本發明的一個實施例中，如圖1所示，可控矽驅動電路10可包括驅動信號放大單元11和可控矽單元12。

具體地，在本發明的一個實施例中，如圖1所示，驅動信號放大單元11可包括：第一電阻R1、第一三極體Q1、第二電阻R2和第三電阻R3。第一電阻R1的一端作為可控矽驅動電路10的驅動控制端SCR_DRIVE；第一三極體Q1的基極與第一電阻R1的另一端相連，且第一三極體Q1的發射極接地GND；第二電阻R2並聯在第一三極體Q1的基極和發射極之間；第三電阻R3的一端與第一三極體Q1的集電極相連，第三電阻R3的另一端作為驅動信號放大單元11的信號放大輸出端。驅動信號放大單元11可對驅動信號進行放大。

具體地，在本發明的一個實施例中，如圖1所示，可控矽單元12可包括：第一發光二極體LED1、第一可控矽SCR1和第二可控矽SCR2。第一發光二極體LED1的陰極與驅動信號放大單元11的信號放大輸出端相連，第一發光二極體LED1的陽極連接到第一直流電源VDD；第一可控矽SCR1和第一發光二極體LED1構成第一光耦OC1，第一可控矽SCR1的第一主電極與第二可控矽SCR2的第三主電極相連，第一可控矽SCR1的第二主電極與第二可控矽SCR2的控制極相連，第二可控矽SCR2的第三主電極和第二可控矽SCR2的第四主電極分別作為第一通電端ACN和第二通電端ACL。

具體地，第一發光二極體LED1可在接收到放大後的驅動信號時發出光線，第一可控矽SCR1在接收第一發光二極體LED1發出的光線後就會產生光電流，使得第一可控矽SCR1的第一主電極和第二主電極導通，第二可控矽SCR2的第三主電極和第四主電極也導通，這樣使得第二可控矽SCR2的控制極得到觸發，第一可控矽SCR1和第二可控矽SCR2均導通，則可控制可控矽驅動電路10的第一通電端ACN與第二通電端ACL導通，使供電電源給PTC電加熱器供電。

在本發明的一個實施例中，如圖1所示，過零檢測電路30包括：第一二極體D1、第四電阻R4、第二光耦OC2、第五電阻R5、第二二極體D2、第六電阻R6、第七電阻R7和第一電容C1。其中，第一二極體D1的陽極端作為過零信號輸入端；第四電阻R4的一端與第一二極體D1的陰極相連；第二光耦OC2包括第二發光二極體LED2和第一光敏三極體VT1，第二發光二極體LED2的陽極和陰極分別作為第二光耦OC2的第一輸入端和第二輸入端，第一光敏三極體VT1的集電極和發射極分別作為第二光耦OC2的第一輸出端和第二輸出端，第二光耦OC2的第二輸入端與輸入到電器設備供電電源的另一端ACL1相連；第五電阻R5和第二二極體D2並聯連接在第二光耦OC2的第一輸入端和第二輸入端之間；第六電阻R6的一端與第二光耦OC2的第一輸出端相連，第六電阻R6的另一端連接到第一直流電源VDD；第七電阻R7的一端與第二光耦OC2的第一輸出端相連，第七電阻R7的另一端作為過零信號檢測端ZERO_DRIVE；第一電容C1的一端與第七電阻R7的另一端相連，第一電容C1的另一端與第二光耦OC2的第二輸出端相連，且第一電容C1的另一端接地GND。

具體地，在溫度保護開關20處於閉合狀態時，電器設備供電電源處於供電狀態，第一二極體D1導通，第二發光二極體LED2在接通電器設備供電電源後發出光線，第一光敏三極體VT1在接收到第二發光二極體LED2發出的光線後導通，通過過零檢測電路30的過零信號檢測端ZERO_DRIVE檢測到過零信號，即過零檢測電路30的迴路處於閉合狀態。在PTC電加熱器的加熱溫度超過預設溫度閾值時，斷開溫度保護開關20，使得電器設備供電電源處於斷電狀態，第二發光二極體LED2在斷開電器設備的供電電源後不能夠發出光線，第一光敏三極體VT1也就不能夠導通，通過過零檢測電路30的過零信號檢測端ZERO_DRIVE不能夠檢測到過零信號，即過零檢測電路30的迴路處於斷開狀態。

圖2是根據本發明一個實施例的用於電器設備的PTC電加熱器控制方法的流程圖，如圖2所示，該方法具體可包括以下步驟：

S101，初始化。

S102，通過MCU控制晶片檢測過零檢測電路的過零信號檢測端是否有過零信號。如果是，執行步驟S103；如果否，執行步驟S104。

S103，通過MCU控制晶片判斷是否需要開啟PTC電加熱器。如果是，執行步驟S105；如果否，執行步驟S106。

S104，關閉功能負載，並返回步驟S102。

S105，開啟PTC電加熱器。

S106，通過MCU控制晶片判斷是否需要開啟功能負載。如果是，執行步驟S107；如果否，返回步驟S104。

S107，開啟功能負載，並返回步驟S102。

綜上所述，根據本發明實施例的用於電器設備的PTC電加熱器控制電路，通過過零檢測電路對供電電源的過零信號進行檢測，在過零檢測電路檢測到過零信號時，通過控制模塊判斷常處於閉合狀態的溫度保護開關處於閉合狀態，在PTC電加熱器的加熱溫度超過預設溫度閾值時斷開溫度保護開關以進行溫度保護，以及在電器設備需要開啟PTC電加熱器時，通過控制模塊的驅動控制端輸出驅動信號以控制可控矽驅動電路的第一通電端與第二通電端導通，以使供電電源給PTC電加熱器供電。該電路能夠快速且可靠地實現對PTC電加熱器的控制，能夠有效地避免安全隱患，並且通過連接較少的控制模塊的控制埠，能夠減少資源的佔用。

基於上述實施例，本發明實施例還提出了一種電器設備1000。

圖3是根據本發明實施例的電器設備的方框示意圖。如圖3所示，本發明實施例的電器設備1000包括上述的用於電器設備的PTC電加熱器控制電路100。

需要說明的是，本發明實施例的電器設備100中未披露的細節，請參考本發明實施例的用於電器設備的PTC電加熱器控制電路100中所披露的細節，具體這裡不再詳述。

根據本發明實施例的電器設備，採用上述的用於電器設備的PTC電加熱器控制電路，能夠快速且可靠地實現對PTC電加熱器的控制，能夠有效地避免安全隱患，並且通過連接較少的控制模塊的控制埠，能夠減少資源的佔用。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「長度」、「寬度」、「厚度」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」、「內」、「外」、「順時針」、「逆時針」、「軸向」、「徑向」、「周向」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。在本發明的描述中，「多個」的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」、「固定」等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特徵在第二特徵「上」或「下」可以是第一和第二特徵直接接觸，或第一和第二特徵通過中間媒介間接接觸。而且，第一特徵在第二特徵「之上」、「上方」和「上面」可是第一特徵在第二特徵正上方或斜上方，或僅僅表示第一特徵水平高度高於第二特徵。第一特徵在第二特徵「之下」、「下方」和「下面」可以是第一特徵在第二特徵正下方或斜下方，或僅僅表示第一特徵水平高度小於第二特徵。

在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特徵進行結合和組合。

儘管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。