恒温机热水器专用驱动控制集成电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了恒温机热水器专用驱动控制集成电路，涉及电路结构。包括第一集成电路（100）、第二集成电路（200）和微控制器（001），微控制器（001）输出端分别连接第一集成电路（100）和第二集成电路（200）的输入端；所述第一集成电路（100）包括第一驱动电路（110）、第二驱动电路（120）和三极管（PNP1）。所述第二集成电路（200）包括比较器（210）、驱动电路（220）和三极管（NPN1）。本实用新型解决了目前市场上的开关阀与比例阀驱动电路均采用分离器件设计。采用分离器件设计时存在器件个数多，焊接点多，PCB板空间大等缺点，器件焊点很多加工不良率也较高的问题。
【专利说明】恒温机热水器专用驱动控制集成电路
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及电路结构，具体涉及恒温机热水器专用驱动控制集成电路结构。【背景技术】
[0002]恒温机热水器以恒温恒压、操作安装使用方便等优势越来越被市场接受。如图1所示，恒温机热水器通过控制开关阀与比例阀的导通/关断来控制水、燃气的导通/关断。为了实现开关阀与比例阀的导通/关断，由微控制器发出控制信号，通过驱动电路控制开关阀与比例阀的导通/关断。微控制器本身不能直接驱动开关阀与比例阀，也无法抑制开关阀与比例阀导通/关断产生的电压尖峰，所以在微控制器与开关阀、比例阀之间需连接驱动电路，该驱动电路接收微控制器的信号，通过该驱动电路实现开关阀与比例阀的导通/关断。目前市场上的开关阀与比例阀驱动电路均采用分离器件设计。采用分离器件设计时存在器件个数多，焊接点多，PCB板空间大等缺点，器件焊点很多加工不良率也较高。
实用新型内容
[0003]本实用新型提供恒温机热水器专用驱动控制集成电路，本实用新型解决了目前市场上的开关阀与比例阀驱动电路均采用分离器件设计。采用分离器件设计时存在器件个数多，焊接点多，PCB板空间大等缺点，器件焊点很多加工不良率也较高的问题。
[0004]本实用新型提出了一种集成电路设计技术，该集成电路能满足恒温机热水器中驱动电路要求，所设计的集成电路芯片封装在两个DIP8 (或S0P8)的塑料封装中，大大降低了电路控制板的成本以及电路板加工复杂度。
[0005]为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案:恒温机热水器专用驱动控制集成电路，包括第一集成电路100、第二集成电路200和微控制器001，微控制器001输出端分别连接第一集成电路100和第二集成电路200的输入端；
[0006]所述第一集成电路(100)包括第一驱动电路(110)、第二驱动电路(120)和三极管(PNP1 )，第一集成电路(100)的两个输入、输出端接口分别连接第一驱动电路(110)和第二驱动电路(120)的输入、输出端；第一驱动电路(110)的输出端与地线之间连接电阻(R1)，第一驱动电路(110)的输出端连接二极管(Dl)的负极，二极管的正极连接电阻(R3)，电阻(R3)连接三极管(PNPl)的基极，三极管的发射极和集电极分别连接第一集成电路(100)的控制电源端VCC、一个输出端接口，三极管的发射极和基极之间并联电阻(R4);第二驱动电路(120)输出端连接二极管(D2)正极和电阻(R2)，二极管(Dl)和二极管(D2)并联后连接第一集成电路(100) —个输出端接口 ；电阻(R2)接地；
[0007]所述第二集成电路(200)包括比较器(210)、驱动电路(220)和三极管(NPNl);匕匕较器(210)两个初始电压端和正极工作电压端分别连接第二集成电路(200)的输入端接口，比较器(210)正极工作电压端与输出端之间并联电阻(R6)，比较器(210)输出端与三极管(NPNl)基极之间连接电阻(R6 )，三极管(NPNl)发射极接地，三极管(NPNl)集电极连接第二集成电路(200)的输出端接口 ；比较器(210)的负极工作电压端接地；驱动电路(220)输出端并联连接第二集成电路(200 )的输出端、二极管负极和电阻(R7 );电阻(R7 )接地，二极管正极连接第二集成电路(200)的一个输出端接口 ；驱动电路(220)的输入端连接第二集成电路(200 )的输入端接口。
[0008]本实用新型采用集成电路方案，通过该集成电路驱动恒温机热水器中开关阀与比例阀的导通/关断。通过对原分离器件的高度集成，减少外围元器件数，减小PCB线路板尺寸，降低系统设计成本以及加工不良率。为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是:1、设计包含两路开关阀驱动电路以及故障检测电路的芯片，将该芯片封装在S0P8/DIP8封装中；2、设计包含I路开关阀驱动，以及I路比例阀驱动芯片封装在S0P8/DIP8封装中；3、这两颗电路共可驱动3路开关阀、I路比例阀以及故障检测，具体应用时可根据应用需要选择只驱动3路以下开关、I路比例阀以及故障检测；4、这两颗集成电路形成尺寸极小的恒温机热水器专用驱动控制集成电路，用该集成电路替代原有的分离元件方案，能减少系统成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是本实用新型总体结构示意图；
[0010]注:(1)图中R12至R19为电阻，Cl至C5为电容，D5至D8为二极管，TIP42C为功率PNP管，001为微控制器，100、200为本实用新型技术方案设计的第一、第二集成电路，300为比例阀，400、500、600为开关阀；(2)、本实用新型技术方案包含3路开关阀驱动、故障检测电路以及比例阀驱动电路；(3)、根据实际应用需求，也可设计成3路以下开关阀驱动、故障检测电路以及比例阀驱动电路的形式；
[0011]图2是本实用新型第一集成电路100的结构示意图；
[0012]注:图中Rl至R4为电阻，D1、D2为二极管，PNPl为三极管；(2)、图中110、120为第一、第二驱动电路；
[0013]图3是本实用新型第二集成电路200的结构示意图；
[0014]注:(1)图中R5至R7为电阻，D3为二极管，NPNl为三极管；(2)、图中210为比较器，220为驱动电路，它是典型的达林顿管驱动形式；
[0015]图4是本实用新型开关阀驱动电路的结构示意图；
[0016]注:图中R8至Rll为电阻，D4为二极管，NPN2.NPN3为三极管。
【具体实施方式】
[0017]下面用最佳的实施例对本实用新型做详细的说明。
[0018]如图1-4所示，恒温机热水器专用驱动控制集成电路，包括第一集成电路100、第二集成电路200和微控制器001，微控制器001输出端分别连接第一集成电路100和第二集成电路200的输入端；
[0019]所述第一集成电路(100)包括第一驱动电路(110)、第二驱动电路(120)和三极管(PNPI)，第一集成电路(100 )的两个输入、输出端接口分别连接第一驱动电路(110 )和第二驱动电路(120)的输入、输出端；第一驱动电路(110)的输出端与地线之间连接电阻(R1)，第一驱动电路(110)的输出端连接二极管(Dl)的负极，二极管的正极连接电阻(R3)，电阻(R3)连接三极管(PNPl)的基极，三极管的发射极和集电极分别连接第一集成电路(100)的控制电源端VCC、一个输出端接口，三极管的发射极和基极之间并联电阻(R4);第二驱动电路(120)输出端连接二极管(D2)正极和电阻(R2)，二极管(Dl)和二极管(D2)并联后连接第一集成电路(100) —个输出端接口 ；电阻(R2)接地；
[0020]所述第二集成电路(200)包括比较器(210)、驱动电路(220)和三极管(NPNl);匕匕较器(210)两个初始电压端和正极工作电压端分别连接第二集成电路(200)的输入端接口，比较器(210)正极工作电压端与输出端之间并联电阻(R6)，比较器(210)输出端与三极管(NPNl)基极之间连接电阻(R6 )，三极管(NPNl)发射极接地，三极管(NPNl)集电极连接第二集成电路(200)的输出端接口 ；比较器(210)的负极工作电压端接地；驱动电路(220)输出端并联连接第二集成电路(200 )的输出端、二极管负极和电阻(R7 );电阻(R7 )接地，二极管正极连接第二集成电路(200)的一个输出端接口 ；驱动电路(220)的输入端连接第二集成电路(200 )的输入端接口。
[0021]恒温机驱动控制集成电路功能描述:恒温机热水器驱动控制集成电路共包含两颗集成电路，分别为第一集成电路100、第二集成电路200。这两颗集成电路结构及功能描述如下:
[0022]第一集成电路100:(1)包含两路开关阀驱动电路(110、120)以及故障检测电路；(2)、第一驱动电路110为开关阀驱动电路，开关阀驱动电路内部线路结构见图4。开关阀驱动电路输入端CN1_IN经过电容Cl接微控制器。当微控制器输出直流低电平或者直流高电平时，由于电容Cl的隔离作用CN1_IN维持低电平，开关阀驱动电路输出为三态，开关阀500不导通；当微控制器输出方波信号(例如频率为500Hz，占空比为50%的方波信号)时，方波信号经过电容Cl使CN1_IN端维持高电平，开关阀驱动电路输出为低电平，开关阀500导通；(3)、第二驱动电路120为开关阀驱动电路，开关阀驱动电路内部线路结构见图4。开关阀驱动电路输入端CN2_IN经过电容C2接微控制器。当微控制器输出直流低电平或者直流高电平时，由于电容C2的 隔离作用CN2_IN维持低电平，开关阀驱动电路输出为三态，开关阀600不导通；当微控制器输出方波信号(例如频率为500Hz，占空比为50%的方波信号)时，方波信号经过电容C2使CN2_IN端维持高电平，开关阀驱动电路输出为低电平，开关阀600导通；(4)、故障检测电路由电阻1?1、1?2、1?3、1?4，二极管01、02以及PNPl管构成。
[0023]当开关阀驱动电路110、120存在故障导致输出信号0附_0^'或者0吧_0^'相对地短路时，则此时CN1_0UT或者CN2_0UT为低电平，经过二极管Dl、D2将CNX_DETECT信号拉低，PNPl管导通，输出信号CNX_0UT为高电平，表明电路存在异常；当开关阀驱动电路中有一路存在(开关阀500或者开关阀600)未连接状态时，输出信号CN1_0UT或者CN2_0UT将会被电阻Rl、R2拉至低电平，经过二极管Dl、D2将CNX_DETECT信号拉低，PNPl管导通，输出信号CNX_0UT为高电平，表明电路存在异常；相反，当电路工作正常，并且不存在开关阀未连接状态时，输出信号CNX_0UT为低电平，表明电路工作正常；输出信号CNX_0UT接微控制器，微控制器根据CNX_0UT将发出相应控制信号，保证系统安全工作。
[0024]第二集成电路200:(1)、包含一路开关阀驱动电路以及一路比例阀驱动电路；
(2)、驱动电路220为开关阀驱动电路，开关阀驱动电路内部线路结构见图4。开关阀驱动电路输入端CN3_IN经过电容C3接微控制器。当微控制器输出直流低电平或者直流高电平时，由于电容C3的隔离作用CN3_IN维持低电平，开关阀驱动电路输出为三态，开关阀400不导通；当微控制器输出方波信号(例如频率为500Hz，占空比为50%的方波信号)时，方波信号经过电容C3使CN3_IN端维持高电平，开关阀驱动电路输出为低电平，开关阀400导通；(3)、第二集成电路200集成电路的CNX_DETECT端口与100集成电路的CNX_DETECT端口相连，100集成电路中的故障检测电路实现对第二集成电路200中开关阀驱动的故障检测;(4)、比例阀驱动电路由比较器210、R5、R6、三极管NPNl以及外接的R12-R17、C4、C5、D5、TIP42C (功率PNP管)构成。微控制器发出方波控制信号，经过R16、R17、C5的滤波形成锯齿波信号，并与比较器210的正向输入端PWM_IN相连。初始状态比较器210的反向输入端PWM_FK为低电平，则比较器210输出高电平，驱动三极管NPNl导通，PWM_OUT端拉低，TIP42C导通，比例阀300有电流流过，比例阀导通。
[0025]电阻R15对流经比例阀300的电流进行采样，并经过R14、C4的滤波形成直流电平接比较器210的反向输入端PWM_FK，该直流电平与比较器正向输入端PWM_IN的锯齿波进行比较，比较器210输出方波信号进一步驱动比例阀300工作，并形成稳定的反馈系统。
[0026]调节微控制器发出方波信号的占空比，占空比变大，PWM_IN端锯齿波平均电平变高，比较器210输出方波信号占空比变大，流经比例阀300的平均电流变大。相反，微控制器发出的方波信号的占空比变小，PWM_IN端锯齿波平均电平变低，比较器210输出方波信号占空比变小，流经比例阀300的平均电流变小。故可通过调节微控制器方波信号的占空比可精确调节流经比例阀300的电流。
[0027]110,120,220这三个开关阀驱动电路内部线路相同，110、120、220开关阀驱动电路功能描述:(图4为线路图).当输入电平为低电平时，由于电阻R8、R9、R10、R11的作用，NPN管处于关断状态，电路没有到地的通路，CNl (2、3)_0UT端输出为高电平，连接至该输出的开关阀处于关断状态；当输入电平CNl (2、3)_IN大于2个BE电压后，2个NPN管导通，形成经典的达林顿驱动结构，CNl (2、3)_0UT点电压降低，驱动开关阀导通。二极管Dl起到改善器件抗静电能力的作用。
[0028]恒温机热水器专用驱动控制集成电路具体应用线路图见图1。
[0029]最后应说明的是:显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。
【权利要求】
1.恒温机热水器专用驱动控制集成电路，其特征在于，包括第一集成电路(100)、第二集成电路(200)和微控制器(001)，微控制器(001)输出端分别连接第一集成电路(100)和第二集成电路(200)的输入端； 所述第一集成电路(100)包括第一驱动电路(110)、第二驱动电路(120)和三极管(PNPI)，第一集成电路(100 )的两个输入、输出端接口分别连接第一驱动电路(110 )和第二驱动电路(120)的输入、输出端；第一驱动电路(110)的输出端与地线之间连接电阻(R1)，第一驱动电路(110)的输出端连接二极管(Dl)的负极，二极管的正极连接电阻(R3)，电阻(R3)连接三极管(PNPl)的基极，三极管的发射极和集电极分别连接第一集成电路(100)的控制电源端VCC、一个输出端接口，三极管的发射极和基极之间并联电阻(R4);第二驱动电路(120)输出端连接二极管(D2)正极和电阻(R2)，二极管(Dl)和二极管(D2)并联后连接第一集成电路(100) —个输出端接口 ；电阻(R2)接地； 所述第二集成电路(200 )包括比较器(210 )、驱动电路(220 )和三极管(NPNl);比较器(210)两个初始电压端和正极工作电压端分别连接第二集成电路(200)的输入端接口，t匕较器(210)正极工作电压端与输出端之间并联电阻(R6)，比较器(210)输出端与三极管(NPN1)基极之间连接电阻(R6)，三极管(NPNl)发射极接地，三极管(NPN1)集电极连接第二集成电路(200)的输出端接口 ；比较器(210)的负极工作电压端接地；驱动电路(220)输出端并联连接第二集成电路(200)的输出端、二极管负极和电阻(R7);电阻(R7)接地，二极管正极连接第二集成电路(200)的一个输出端接口 ；驱动电路(220)的输入端连接第二集成电路(200)的输入端接口。
【文档编号】G05B19/04GK203561846SQ201320655439
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年10月23日 优先权日:2013年10月23日
【发明者】潘军, 冉建桥, 王敬 申请人:重庆中科芯亿达电子有限公司