正温度系数发热元件的快速升温控制电路装置及控制方法制造方法及图纸

一种涉及电加热器控制电路及其控制方法，尤指一种主要适用于快速升温控制集成电路或模块电路的正温度系数发热元件的快速升温控制电路装置及控制方法。该装置由集成电路和模块电路组成一整体的控制电路结构，在控制电路比较器Ｕ１的负电压输入端连接温度选择开关Ｋｓ的单刀端；在可控硅元件ＳＣＲ与温度选择开关Ｋｓ之间设置温度设定选择器模块等；该方法通过功率检测及开关控制过程，来提高发热元件的设定温度；主要解决如何进行功率检测及开关控制过程等有关技术问题。本发明专利技术的优点是：既可提高发热元件的设定温度，又能根据实际加热功率来重新调整设定温度，使温控产品的工作面的温度迅速的达到目标温度的电路装置；该方法使得温控产品的工作表面温度既可以尽快升温，又能同时使过冲最小等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电加热器控制电路及其控制方法，尤指一种主要适用于快速升温控制集成电路或模块电路的。
技术介绍
目前，具有正温度系数发热元件是用电阻合金制造的发热元件，如金属陶瓷发热体、金属发热丝等等。由于正温度系数发热元件(以下简称发热元件)具有正温度系数特性，随着温度的升高电阻也会不断变大，因此发热元件同时又可作为恒温控制电路的测温元件。如图1所示，温控产品的机械结构基本相似。以一款卷发器为例，图1是其截面图；其中1.手柄2.导热体其作用是把发热元件的热量传导至温控产品工作面；3.温控产品工作面为用户使用部分；4.发热元件为发热体，发热和测温的元件；5.控制电路完成发热元件的加热控制功能。如图2所示，为传统恒温控制电路。其中L和N为交流电源(110V或220V)连接端子，SCR是可控硅元件，H是发热元件，K1是温度采样开关，VCC是直流电源，U1是比较器，SYNC是可控硅触发过零同步电路，RA是温度采样电阻，R1和R2是温度设定电阻。在交流电源正半周期，可控硅SCR可以导通使发热元件H加热。加热时，开关K1必须断开，以便阻断交流电源的高压进入比较器U1。温度采样在可控硅SCR非导通期间进行。R1和R2组成分压网络产生设定温度TSO+所对应的参考电压。温度采样时，闭合开关K1，RA和发热元件H上的分压值作为采样信号送到比较器U1。比较器将采样信号与参考电压进行比较，比较结果经过同步电路SYNC产生同步触发信号C去控制SCR导通或截止，从而控制实际加热的导通率(即加热功率)，使发热元件本身维持在恒定温度TSO+。如图3所示，为传统温控产品加热过程中各部分温度及功率曲线，其中Line 1发热元件的温度曲线；Line 2温控产品工作面的温度曲线；Line 3温控产品加热功率的曲线；图3显示传统电路的是一开始加热便把发热元件温度设定在TSO+，恒温控制电路会以全功率加热(SCR 100％加热导通率，图中标记为％100P)。当检测到发热元件温度达到TSO+时，控制电路会通过调低加热功率(或加热导通率)，使得发热元件维持在恒定温度TSO+。温控产品的测温是利用发热元件本身电阻的变化，而非工作面温度，因而发热元件到达设定温度TSO+时，温控产品工作面的温度不能同时达到目标温度TSO。发热元件继续向温控产品工作面传热，一段时间后，工作面升到目标温度TSO，此时控制电路仍然继续维持发热元件保持温度TSO+，这样工作面温度不会继续上升，此时升温过程自动结束，系统进入保温状态。保温状态时，加热的功率(或加热导通率)等于工作面的热量散失的功率，工作面保持稳定恒温度TSO。图3显示在保温状态时，由于工作面有热量散失，内部发热元件的温度TSO+会略高于工作面温度TSO。由于传统电路的TSO+与TSO差别不大，造成传导热量的速度也比较慢，因此缺点是工作面升温过程是十分漫长的。
技术实现思路
为了克服上述不足之处，本专利技术的主要目的旨在提供一种快速升温控制电路及其控制方法，通过功率检测及开关控制过程等方法，既可提高发热元件的设定温度，又能根据实际加热功率去控制设定开关重新调整设定温度，使温控产品的工作面的温度迅速的达到目标温度的。本专利技术要解决的技术问题是主要解决如何在快速升温控制电路中增加温度设定选择器，增加由VCC在R1、R2和R3分压产生的较高设定温度TSH所对应的参考电压，同时还要增加一个单刀双掷型温度设定开关Ks的电路设计及电路原理问题；要解决如何进行功率检测及开关控制过程问题；要解决温控产品的工作表面温度既可以尽快升温，又能同时使过冲最小等有关技术问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是该装置由发热元件、可控硅元件、比较器、开关及同步电路等部件组成，由集成电路和模块电路组成一整体的控制电路结构，在控制电路比较器U1的负电压输入端连接温度选择开关Ks的单刀端；在可控硅元件SCR与温度选择开关Ks之间设置温度设定选择器模块，在电源VCC与地之间通过电阻分压设置对应的参考电压。所述的正温度系数发热元件的快速升温控制电路装置的控制电路的交流电源L端子连接可控硅元件SCR的正端，交流电源N端子同时连接发热元件H的一端及电阻R3的另一端后再接地；发热元件H的另一端同时连接可控硅元件SCR的负端及采样开关K1的一端，可控硅元件SCR的输出信号经由发热元件H后接地；直流电源端子VCC同时连接电阻RA的的一端及电阻R1的一端；电阻R1的另一端同时连接电阻R2的一端及温度选择开关Ks的一号掷端；电阻R2的另一端同时连接电阻R3的一端及温度选择开关Ks的二号掷端，电阻R3的另一端接地；由VCC在R1、R2和R3分压产生正常设定温度TSO+和较高设定温度TSH所对应的参考电压，且TSH温度高于TSO+温度；比较器U1的正电压输入端同时连接采样开关K1的另一端及电阻RA的的另一端；比较器U1的负电压输入端连接温度选择开关Ks的单刀端，比较器U1的输出端连接可控硅触发过零同步电路SYNC的输入端；可控硅触发过零同步电路SYNC的输出端同时连接控硅元件SCR的控制端及温度设定选择器的输入端，温度设定选择器的输出端连接温度选择开关Ks的控制端。所述的正温度系数发热元件的快速升温控制电路装置的温度选择开关Ks或为单刀双掷开关或为单刀多掷开关。所述的正温度系数发热元件的快速升温控制电路装置的可控硅元件SCR在非导通期间，为温度采样开关K1闭合的温度采样期间。所述的正温度系数发热元件的快速升温控制电路装置的比较器U1的负电压输入端与正电压输入端为互换端。一种正温度系数发热元件的快速升温控制电路的控制方法，该方法通过功率检测及开关控制过程，加热开始的时候，提高发热元件的设定温度，继而根据实际加热功率去控制设定开关来重新调整设定温度，达到温控产品的工作面的温度迅速为目标温度，该方法具体工作步骤是步骤1.温度设定选择器温度设定选择器通过输入信号C进行工作，可控硅触发过零同步电路SYNC产生一次触发信号，为单向可控硅元件SCR(30)的导通信号；步骤2.检测加热功率温度设定选择器模块根据检测到的实际加热功率去控制温度选择开关Ks；当检测到的加热功率大于全功率的一切换比率点时，选择设定温度TSH，当检测到功率小于另一切换比率点时，选择正常设定温度TSO+；步骤3.保持温度及快速传导热量刚开始加热时，温度设定选择器控制温度选择开关Ks，发热元件工作在设定温度TSH，控制电路刚开始会以全功率加热；当发热元件温度到达设定温度TSH时，恒温控制电路会通过调节加热功率保持该温度；温度设定选择器继续维持温度选择开关Ks保持在设定温度档TSH，此时发热元件快速向温控产品工作面传导热量；步骤4.设定温度切换随着工作面温度的上升，实际加热功率会逐步减小，当温度设定选择器检测到功率下降到全功率的一切换比率点时，温度设定选择器控制温度选择开关Ks把设定温度切换到正常设定温度TSO+；步骤5.选择切换功率点适当选择切换功率点，在工作面的温度上升到75％目标温度TSO到125％目标温度TSO范围内的一温度点时进行切换；切换到正常设定温度TSO+后，可控硅元件SCR会自动立即截止并停止加热；待发热元件降低到正常设定温度TSO+，控制电路会自动控制SCR恢复加热，并保持发热元件维持正常本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正温度系数发热元件的快速升温控制电路装置，该装置有发热元件、可控硅元件、比较器、开关及同步电路，其特征在于：由集成电路和模块电路组成一整体的控制电路结构，在控制电路比较器Ｕ１的负电压输入端连接温度选择开关Ｋｓ的单刀端；在可控硅元件ＳＣＲ（３０）与温度选择开关Ｋｓ之间设置温度设定选择器（１０）模块，在电源ＶＣＣ与地之间通过电阻分压设置对应的参考电压。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宋群，谢芳，徐琦，黄则予，
申请(专利权)人：百利通电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]