一种电热毯安全供热电路的制作方法

1.本实用新型涉及电热保温设备，尤其是涉及一种电热毯安全供热电路。


背景技术：

2.电热毯是常见的家用电器，主要用于人们睡眠时提高被窝里的温度来达到取暖目的。它耗电量少、温度可调节、使用方便、使用广泛，已有100多年的历史。
3.现阶段市场上电热毯控温方式有3种，包括占空比调节功率控温模式；ptc发热线感测温度控温模式；ptc+ntc发热线双层控温保护模式。其中，ptc+ntc发热线双层控温保护模式相对于其它方式具有控温准确，安全性高等优点。但在长时间使用后，存在感应线断开导致温控失效的问题，容易产生局部过热引发火灾风险。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种采用ptc+ntc控温模式并配置了感应线断路侦测功能的电热毯安全供热电路，能够精准控制加热温度并检测感应线故障，以确保使用者的生命、财产安全。
5.为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.一种电热毯安全供热电路，其特征在于，包括：
7.ptc电热元件，在通电时产生热量；
8.第一开关元件，被配置为基于开关控制信号接通或断开所述ptc电热元件的电源回路；
9.ntc元件，其设于所述ptc电热元件和感应元件之间；
10.感应元件，用于接收所述ntc元件传导的来自ptc电热元件的漏电流；
11.第一限流电路，其耦接于电源端子和所述感应元件的电流流入端之间；
12.第一电压采集电路，用于采样所述感应元件电流流出端的电压；
13.第二电压采集电路，用于采样所述感应元件电流流入端的电压；
14.以及控制器，被配置为根据所述第一电压采集电路或第二电压采集电路采集的电压信号基于预设逻辑输出所述开关控制信号。
15.在一些实施例中，所述第一开关元件为可控硅元件，所述控制器输出持续的触发脉冲作为开关控制信号控制该可控硅元件接通。
16.在一些实施例中，所述第一电压采集电路包括耦接所述感应元件电流流出端的分压电路，以及耦接所述分压电路的第一滤波电路，所述控制器的一个信号输入端耦接所述第一滤波电路接收采样信号。
17.在一些实施例中，所述第二电压采集电路包括一比较器，所述比较器的正向输入端经第二滤波电路及第二限流电路耦接所述第一限流电路的电流流出端，反向输入端接地，输出端耦接控制器的一个信号输入端。
18.在一些实施例中，本实用新型的电热毯安全供热电路还包括电源电路，所述电源
电路耦接外部电源为所述ptc电热元件提供交流电压，并配置有电压转换电路，所述电压转换电路被配置将所述交流电压转换为低压直流电源。
19.在一些实施例中，所述ptc电热元件为排布于电热毯内的具备ptc特性的电热丝，所述ntc元件和感应元件与ptc电热元件一体式集成设置。
20.在一些实施例中，所述ptc电热元件螺旋缠绕于一芯体上，所述ntc元件为包覆所述电热丝的ntc材料层，所述感应元件为螺旋缠绕于所述ntc材料层上的感应线，并于外部设有包覆所述感应线的屏蔽层和绝缘层。
21.本实用新型的电热毯安全供热电路，采用了ptc+ntc控温模式，能够精准控制加热温度；同时进一步配置了关键元器件(感应线)断路侦测电路，能够及时检测到关键元器件(感应线)断路故障进而及时切断电源，防止火灾现象发生，以确保使用者的生命、财产安全。
附图说明
22.图1为本实用新型的电热毯安全供热电路一个示例性实施例的原理框图。
23.图2为本实用新型的电热毯安全供热电路一个示例性实施例的电路示意图。
24.图3为本实用新型的电热毯安全供热电路一个示例性实施例中控制器的引脚示意图。
25.图4为本实用新型的电热毯安全供热电路一个示例性实施例中电源电路的电路示意图。
26.图5为配置本实用新型的电热毯安全供热电路的电热毯的示意图。
27.图6为本实用新型的电热毯安全供热电路一个示例性实施例中ptc电热线、ntc层和温敏线一体式设置结构示意图。
具体实施方式
28.为了进一步理解本实用新型，下面结合实施例对本实用新型优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述是为了说明本实用新型的一般原理而作出的，不应被认为是限制性的。
29.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
30.本实用新型的说明书和权利要求书中的“耦接”包含直接连接，也包含间接连接，如通过电传导媒介如导体的连接，其中该电传导媒介可含有寄生电感或寄生电容。还可包括在可实现相同或相似功能目的的基础上通过其他有源器件或无源器件的连接，如通过开关、跟随电路等电路或部件的连接。
31.图1示出了本实用新型一个示例性实施例的电热毯安全供热电路的原理框图。参
照图1，一种电热毯安全供热电路，包括：ptc电热元件10，其耦接电源电路19，在通电时产生热量；第一开关元件11，其耦接于ptc电热元件10的接地回路中，被配置为基于开关控制信号接通或断开ptc电热元件10的电源回路；ntc元件13，其设于ptc电热元件10和感应元件14之间；感应元件14，用于接收ntc元件13传导的来自ptc电热元件10的漏电流；第一限流电路17，其耦接于电源电路19中的电源端子和感应元件14的电流流入端之间；第一电压采集电路15，用于采样感应元件14电流流出端的电压；第二电压采集电路18，用于采样感应元件14电流流入端的电压；以及控制器16，被配置为根据第一电压采集电路15或第二电压采集电路18采集的电压信号基于预设逻辑输出开关控制信号控制第一开关元件11的通/断。
32.具体的，ptc电热元件10由具备ptc特性的电热材料制成，在通电后可产生热量，并可在温度变化时改变自身的电阻(温度越高，电阻值越大)。其一端耦接电源电路19，另一端经第一开关元件11耦接电源地12。从而，当第一开关元件11接通或打开时，ptc电热元件10通过电流并发热，当第一开关元件11断开或关闭时，ptc电热元件10中无电流通过，停止发热。ntc元件13由具备ntc特性的材料制成，其在温度升高时电阻变小，从而导致与之接触的ptc电热元件流入的漏电流变大。感应元件14由导电材料制成，其与ntc元件13接触，接收经ptc电热元件流入的漏电流。
33.参照图2，在一些实施例中，ptc电热元件10的第一接线端h1耦接电源电路以接收ac120v交流电压，第二接线端h4经第一开关元件(t1)接地。ntc元件13设置在ptc电热元件10和感应元件14之间，感应元件14用于接收ntc元件13传导的来自ptc电热元件10的漏电流。
34.参照图2，在一个示出性实施例中，第一开关元件为可控硅元件t1，其控制信号输入端经电阻r30和电容c18耦接控制器的一个信号输出端，用于接收开关控制信号s110。可选的，该开关控制信号s110为持续的触发脉冲，可控硅元件t1在接收到控制器输出的持续触发脉冲时接通，否则处于断开状态。
35.参照图2，在一个示出性实施例中，第一限流电路17包括串联的限流电阻r21和r29，其一端耦接电源端子(hot)，另一端作为电流流出端耦接感应元件14的电流流入端。
36.参照图2，在一个示出性实施例中，第一电压采集电路15包括耦接感应元件14电流流出端h2的分压电路，以及耦接该分压电路的第一滤波电路。其中，所述的分压电路由电阻r64和r16组成，第一滤波电路由电阻r15和电容c6组成。控制器的一个信号输入端耦接该第一滤波电路以接收采样信号s150。进一步的，为了保护控制器，该第一电压采集电路上还配置有钳位二极管d3。
37.参照图2，在一个示出性实施例中，第二电压采集电路18包括比较器u3a，比较器u3a的正向输入端经由电容c2、电阻r23及二极管d9组成的第二滤波电路及由电阻r37、r66组成的第二限流电路耦接第一限流电路的电流流出端，反向输入端经电阻r3接地，并经电阻r2耦接输出端，输出端耦接控制器的一个信号输入端，用于输出负载电压信号s180。另外，为了保护比较器和控制器芯片，该第二电压采集电路上还耦接有钳位二极管d4。
38.在一些实施例中，控制器16可选为cpu、mcu或其它可编程器件。参照图3，在一个示出性实例中，控制器采用单片机(mcu)160，其具备多个信号输入/输出引脚(引脚1-16)，可通过信号输入引脚接收信号，并基于配置的程序通过相应的信号输出引脚输出信号。本示出性实例中，单片机(mcu)160的引脚2(pc0)用于输出开关控制信号s110，引脚11(pa5/an4)
和引脚13(pb2/an2)分别用于接收采样电压信号s150和采样信号s180。其余引脚的用途在此不作具体说明。
39.下面结合上述示出性实施例对本实施例中的电热毯安全供热电路的工作原理作进一步说明：
40.开始工作时，控制器16向第一开关元件(可控硅元件t1)输出持续的触发脉冲使之接通，此时ptc电热元件10接通电源并加热。由于基于ptc的加热温度控制技术已为本领域技术人员所熟知，故此不作具体说明。本示出性实施例中基于ntc元件的控制原理为：当ptc电热元件10接通电源并加热时，流过其上的交流电压经ntc元件13形成漏电流进入感应元件14，进而由第一电压采集电路中的分压电路(电阻r64、r16)取样后经第二滤波电路(电阻r15，电容c6)滤波后形成采样信号s150进入控制器，从而采集得到ntc温度电压。当该ntc温度电压低于当前配置档位对应的设定温度电压时，控制器向第一开关元件(可控硅元件t1)输出持续的触发脉冲使之接通，此时ptc电热元件10保持接通电源并加热。当ntc元件感应到的整体温度或局部温度超过ntc保护设定值时，经ntc元件13进入感应元件14的漏电流变大，进而导致第一电压采集的电压信号(ntc温度电压)升高，当控制器检测到ntc温度电压高于当前配置档位对应的设定温度电压时，即停止向第一开关元件(可控硅元件t1)输出触发脉冲使之断开，进而断开ptc电热元件10的电源回路，停止加热。
41.另一方面，感应元件14正常工作时，自第一限流电路导入的电流分成两路，一路经感应元件14的电流流入端h3流入感应元件14，并从电流流出端h2流出，进入由电阻r64、r16、r15及电容c6组成的第一电压采集电路；另一路进入第二电压采集电路。此时，控制器接收的由第二电压采集电路采样的负载电压信号s180为一个较为稳定的电压值。当感应元件14因故障断开时，其电流流入端h3的电压将变高，进而使第二电压采集电路采样的负载电压发生相应变化，当控制器检测到该变化时，即可判定感应元件14发生了故障(断路)，从而断开第一开关元件(可控硅元件t1)，并发出告警信号。
42.参照图4，在一些实施例中，电源电路19包括用于耦接外部电源的火线接线端子l和零线接线端子n，以及串接于火线接线端子l之后的保险丝f1，并于保险丝f1后设有由压敏电阻(突波接收器)znr1、滤波电容cx1及电阻rx1、rx1组成的保护电路，之后耦接ptc电热元件10为之供电。同时，还耦接有电压转换电路，其包括限流电阻r38、电容c16、稳压二极管zd1、二极管d2及滤波电容c17、c7，之后经稳压芯片u2并经电容c26、c25滤波后产生稳定的5v低压直流电源。
43.图5示出了本实用新型另一个示例性实施例，为配置了上述实施例中的电热毯安全供热电路的电热毯。其中，前述实施例中的电热毯安全供热电路中的ptc电热元件为排布于毯子1中的ptc电热丝，ntc元件和感应元件与ptc电热丝并行设置，并通过导线4耦接控制盒3。控制器和第一开关元件，各限流和电压采集电路，以及电源电路集成于控制盒3内，并通过插头5取电。
44.参照图6，在一示出性实施例中，ptc电热丝，ntc元件和感应元件一体式集成设置。其中，ptc电热丝100螺旋缠绕于芯体101上，ntc元件为包覆于ptc电热丝100上的具备ntc特性的ntc材料层，感应元件为螺旋缠绕于ntc材料层上的导电线103。在导电线103外，还包覆有屏蔽层104，并于最外层设有绝缘层105。可选的，芯体101由pet制成，屏蔽层104为锡铜合金材料。ptc电热丝，ntc元件和感应元件的材料可根据实际需求选取。
45.以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。