专利名称：发热体温度控制电路及发热装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子电工技术领域，特别涉及一种发热体温度控制电路及发热装置。
背景技术：
电阻式发热装置通常包括发热体和控制电路，控制电路又包括温度传感器，用以 感应发热体的温度，并将感应到的温度轮换为电信号，经放大后提供给信号处理器或温度 控制电路，然后将该电信号转换为控制信号，进而达到控制发热体温度的目的。由于普通温度传感器灵敏度较低，且易受环境的干扰和前置放大电路的影响而发 生温度漂移，因此实际测得的发热体的温度并不准确。而精密的温度传感器价格昂贵，抗干 扰性差，不适合用作发热装置的温度传感器，以免增加过多的成本。
实用新型内容本实用新型的主要目的在于提供一种发热体温度控制电路及发热装置，以解决温 度漂移和测量不准确的问题。本实用新型提供一种发热体温度控制电路，连接于交流电源，包括过零信号发生电路，产生过零脉冲信号；温度控制电路，根据发热体的阻值输出控制信号，以及发热电路，所述过零信号发生电路与温度控制电路连接，并将产生的过零脉冲信 号输出给温度控制电路；所述温度控制电路包括一比较器，所述发热电路包括一可控硅，该 可控硅输入端与一交流电源连接，另一端与所述发热体连接；所述比较器的正相输入端与 过零信号发生电路的输出端连接，反相输入端通过一二极管分别与所述可控硅的控制端及 发热体连接。优选地，所述过零信号发生电路包括第一三极管、第二三极管、第三三极管和第 四三极管，所述第四三极管的基极与交流电源的零线连接，发射极与第三三极管的基极连 接，集电极分别与第三三极管的集电极和第一三极管的基极连接；所述第三三极管的基极 与所述交流电源的相线连接，发射极接地，集电极通过一二极管与所述交流电源的相线连 接；所述第一三极管的发射极接地，集电极与第二三极管的基极连接；所述第二三极管的 集电极与第三三极管的集电极连接，发射极与所述温度控制电路连接并输出过零脉冲信 号。优选地，所述比较器的正相输入端通过一可变电阻接地，以调节该正相输入端的 参考电压，反相输入端通过第一电阻接地，输出端通过一开关接地。优选地，所述比较器的反相输入端通过另一二极管与所述过零信号发生电路的输 出端连接。优选地，所述过零信号发生电路还设有滤波电路，该滤波电路的输入端与所述交 流电源连接，输出端与所述第二三极管的集电极连接。
3[0013]优选地，所述过零信号发生电路还并联有一稳压电路，该稳压电路包括稳压二极管。优选地，所述发热体的阻值与温度呈线性关系。优选地，所述发热体为陶瓷发热体。本实用新型还提供一种发热装置，包括发热体，所述发热体的阻值与温度呈线性 关系，还包括发热体温度控制电路，所述发热体温度控制电路进一步包括过零信号发生电路，以产生过零脉冲信号；温度控制电路，根据发热体的阻值输出 控制信号，以及发热电路，所述过零信号发生电路与温度控制电路连接，并将产生的过零脉 冲信号输出给温度控制电路；所述温度控制电路包括一比较器，所述发热电路包括一可控 硅，该可控硅输入端与一交流电源连接，另一端与所述发热体连接；所述比较器的正相输入 端与过零信号发生电路的输出端连接，反相输入端通过一二极管分别与所述可控硅的控制 端及发热体连接。采用本实用新型的发热体温度控制电路，可实现无软件的全硬件控制电路，所有 电路中仅包括若干个三极管、二极管以及一个可控硅和一个比较器，利用发热体的阻值与 温度呈线性关系的特性，根据发热体的阻值即得到发热体的温度指数。此外，本实用新型由 于是在零电压时测量发热体的阻值，没有电流电压信号的干扰，故测量结果较为准确。因而 其具有结构简单、温度控制准确和成本低廉等优点。
图1是本实用新型的一个实施例中发热体温度控制电路方框图；图2是本实用新型的一个实施例中发热体温度控制电路的结构示意图；图3是本实用新型的一个实施例中过零信号的波形图。本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
图1是本实用新型的一个实施例中发热体温度控制电路方框图。参照图1，本实施例的发热体温度控制电路包括过零信号发生电路1、温度控制电 路2和发热电路3，过零信号发生电路1与交流电源连接，用于产生过零脉冲信号；温度控 制电路2与过零信号发生电路1连接，接收并处理过零脉冲信号；发热电路3与交流电源连 接，包括可控硅和发热体，可控硅的输入端与交流电源连接，输出端与发热体连接，控制端 与温度控制电路2连接，由温度控制电路2控制可控硅的导通或截止。本实施例的发热休温度控制电路采用纯硬件方式控制发热体的温度，避免了采用 温度传感器，从而提高了控制的准确度，简化了电路结构，降低了生产成本。图2是本实用新型的一个实施例中发热体温度控制电路的结构示意图；图3是图2所示实施例中过零信号的波形图。参照图2，过零信号发生电路包括第一三极管TR1、第二三极管TR2、第三三极管 TR3和第四三极管TR4，TR4的基极与交流电源的零线连接，发射极与TR3的基极连接，集电 极分别与TR3的集电极和TRl的基极连接；TR3的基极与交流电源的相线连接，发射极接 地，集电极通过二极管D2与交流电源的相线连接；TRl的基极并联一电容Cl，发射极接地，
4集电极与TR2的基极连接；TR2的集电极与TR3的集电极连接，发射极与温度控制电路连接 并输出过零信号。结合图3，上述过零信号发生电路的原理是在电压正半周期内，电流经电阻R2加载到TR3的基极，此时TR3导通，由于TR3的 集电极与TRl的基极连接，因此TRl的基极处于低电位，TRl截止，从而TR2截止，过零信号 发生电路无输出电压。在电压负半周期内，TR4的基极为高电平，TR4导通，由于TRl的基极与TR4的发射 极连接，故TRl截止，从而TR2截止。当电压处于过零的时刻，TR3、TR4均截止，此时电容Cl放电，TRl的基极处于高电 平，TRl导通，从而TR2导通，过零信号发生电路输出过零脉冲信号signalK见图2)。为便过零信号稳定工作，本实施例在过零信号前增设稳压电路以便为其提供稳定 的工作电压。该稳压电路包括一与交流电源并联的稳压二极管Zl和二极管D1。电容Cl和 电阻Rl还可组成一个滤波电路，使过零脉冲信号signall的脉冲宽度恒定，便于后续信号 的准确处理。温度控制电路与过零信号发生电路中TR2的发射极连接，接收TR2输出的过零脉 冲信号。再参照图3，温度控制电路包括一比较器Ul，该比较器Ul为电压比较器，其正相输 入端5与TR2的发射极连接，并通过电位器VRl和R13接地；反相输入端6则通过一二极 管D3与TR2的发射极连接，并通过电阻RlO接地，且在二极管D3与TR2的发射极之间通过 一二极管D4与发热体HEATER连接；比较器Ul的输出端7与可控硅SCRl的控制端连接。 发热电路包括可控硅SCRl和发热体HEATER，SCRl的输入端与交流电源连接，输出端与发热 体HEATER连接，控制端通过二极管D6与交流电源连接。上述温度控制电路和发热电路的原理是比较器Ul的正相输入端5与过零信号发生电路的输出端连接，并通过VRl和R13 接地，当调节VRl的阻值时，可调节比较器Ul的正相输入端5的电位值。反相输入端6通 过R6、R10和发热体HEATER分压，并通过二极管D6连接至过零信号发生电路的输出端。当 发热休HEATER温度较低时，其阻值较小，通过D4使反相输入端6的电压较低，此时比较器 Ul输出高电平至可控硅SCRl的控制端，触发可控硅SCRl导通，发热体HEATER接通电源加 热；当发热体HEATER加热到较高温度时，由于其阻值与温度呈线性关系，因而其阻值增大， 使反相输入端6的电压升高，当超过VRl和R13所设定的参考电压时，比较器Ul输出低电
平至可控硅SCRl的控制端，触发可控硅SCRl截止，发热体HEATER则停止加热，......如
此反复，使发热体HEATER温度保持在一定的范围之内，从而达到控制温度的目的。本实施例的比较器只在电压过零时刻才工作，可控硅SCRl在电源电压处于负半 周期时保持截止状态，通过以上分析，发热体HEATER只在电源电压处于正半周期内工作， 因此，比较器Ul在每一个周期内检测一次发热体HEATER的温度，其触发信号Signal2(见 图2)为断续的脉冲信号(如图3所示)。上述二极管D4的作用是，在可控硅SCRl截止时可起到分压检测的作用，而在可控 硅SCRl导通时，则起着隔离保护的作用，阻止交流电源电压加载到比较器Ul的反相输入端 6造成控制失败。在实际应用过程中，二极管D3还可起到消除比较器Ul产生的温度漂移现象，进而提高控制的准确性和可靠性。比较器Ul的输出端7还通过一开关SWl接地，当开关SWl断开时，输出端7无论输 出高电平还是低电平，可控硅SCRl的控制端均为低电平，呈截止状态，因而发热体HEATER 与交流电源始终保持断开。另外，本实用新型的发热装置包括以上所述的发热体温度控制电路，其发热体采 用阻值/温度呈线性关系的材料制成，如陶瓷发热体等，因而更容易控制，采用的本实用新 型的温度控制电路也能准确地控制发热体的温度。综上所述，本实用新型的发热体温度控制电路和发热装置因仅采用二极管、三极 管、比较器和可控硅等元件组成，无需进行复杂的信号采集和处理，也无需采用价格昂贵的 芯片和温度传感器，因而具有结构简单，控制准确可靠和生产成本低廉等优点。以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制其专利范围，凡是利用本 实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，直接或间接运用在其他相关的技术领 域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
权利要求一种发热体温度控制电路，连接于交流电源，其特征在于，包括过零信号发生电路，产生过零脉冲信号；温度控制电路，根据发热体的阻值输出控制信号，以及发热电路，所述过零信号发生电路与温度控制电路连接，并将产生的过零脉冲信号输出给温度控制电路；所述温度控制电路包括一比较器，所述发热电路包括一可控硅，该可控硅输入端与一交流电源连接，另一端与所述发热体连接；所述比较器的正相输入端与过零信号发生电路的输出端连接，反相输入端通过一二极管分别与所述可控硅的控制端及发热体连接。
2.如权利要求1所述的发热体温度控制电路，其特征在于，所述过零信号发生电路包 括第一三极管、第二三极管、第三三极管和第四三极管，所述第四三极管的基极与交流电 源的零线连接，发射极与第三三极管的基极连接，集电极分别与第三三极管的集电极和第 一三极管的基极连接；所述第三三极管的基极与所述交流电源的相线连接，发射极接地，集 电极通过一二极管与所述交流电源的相线连接；所述第一三极管的发射极接地，集电极与 第二三极管的基极连接；所述第二三极管的集电极与第三三极管的集电极连接，发射极与 所述温度控制电路连接并输出过零脉冲信号。
3.如权利要求1所述的发热体温度控制电路，其特征在于，所述比较器的正相输入端 通过一可变电阻接地，以调节该正相输入端的参考电压，反相输入端通过第一电阻接地，输 出端通过一开关接地。
4.如权利要求1所述的发热体温度控制电路，其特征在于，所述比较器的反相输入端 通过另一二极管与所述过零信号发生电路的输出端连接。
5.如权利要求2所述的发热体温度控制电路，其特征在于，所述过零信号发生电路还 设有滤波电路，该滤波电路的输入端与所述交流电源连接，输出端与所述第二三极管的集 电极连接。
6.如权利要求1所述的发热体温度控制电路，其特征在于，所述过零信号发生电路还 并联有一稳压电路，该稳压电路包括稳压二极管。
7.如权利要求1中任一项所述的发热体温度控制电路，其特征在于，所述发热体的阻 值与温度呈线性关系。
8.如权利要求7所述的发热体温度控制电路，其特征在于，所述发热体为陶瓷发热体。
9.一种发热装置，包括发热体，所述发热体的阻值与温度呈线性关系，其特征在于，还 包括发热体温度控制电路，所述发热体温度控制电路进一步包括过零信号发生电路，以产生过零脉冲信号；温度控制电路，根据发热体的阻值输出控制信号，以及发热电路，所述过零信号发生电 路与温度控制电路连接，并将产生的过零脉冲信号输出给温度控制电路；所述温度控制电 路包括一比较器，所述发热电路包括一可控硅，该可控硅输入端与一交流电源连接，另一端 与所述发热体连接；所述比较器的正相输入端与过零信号发生电路的输出端连接，反相输 入端通过一二极管分别与所述可控硅的控制端及发热体连接。
10.如权利要求9所述的发热装置，其特征在于，所述发热体温度控制电路为权利2至 8中任一项中所述的发热体温度控制电路。
专利摘要本实用新型公开了一种发热体温度控制电路，其连接于交流电源，包括过零信号发生电路，产生过零脉冲信号；温度控制电路，根据发热体的阻值输出控制信号，以及发热电路中。所述过零信号发生电路与温度控制电路连接，并将产生的过零脉冲信号输入到温度控制电路中。所述比较器的正相输入端与过零信号发生电路的输出端连接，反相输入端通过一二极管分别与所述可控硅的控制端及发热体连接。本实用新型利用纯硬件电路对发热体的温度进行控制，具有结构简单，控制准确可靠和生产成本低廉等优点。
文档编号H05B3/02GK201751883SQ201020258410
公开日2011年2月23日 申请日期2010年7月13日 优先权日2010年7月13日
发明者姜毅, 陈卫兵, 首召兵 申请人:深圳和而泰智能控制股份有限公司