一种节能预热器电路的制作方法

本实用新型涉及一种电力机车领域，尤其涉及一种节能预热器电路。

背景技术：

目前铁路电力机车、和谐机车、客车车厢及其他需要加热保暖的场合，在北方严寒地区，除空调系统外，需要辅助取暖设备，大部分采用的是电加热方式的电暖器，但既有的电暖器存在热效率不高，电暖器产生的热量集中，无法快速地提升车厢的温度，且故障多、易引发火灾等问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种使车厢升温快、热效率高、工作稳定可靠的节能预热器电路。

为了实现以上目的，本实用新型采用这样一种节能预热器电路，包括供电模块、风扇、温控开关、电热带，所述供电模块的输入端、电热带的输入端、温控开关的输入端分别连接外部电源，供电模块的输出端连接风扇的电源输入端，温控开关的探头设置在电热带上，温控开关的触点设置在电热带连接外部电源的回路上，风扇的出风方向正对电热带，所述供电模块包括降压单元、整流单元、滤波稳压单元、隔离单元、电压保持单元，所述降压单元的输入端连接外部电源，降压单元的输出端连接整流单元的输入端，整流单元的输出端连接滤波稳压单元的输入端，滤波稳压单元的输出端连接隔离单元的输入端，滤波稳压单元的输出端连接电压保持单元的输入端，电压保持单元的输出端连接风扇的电源输入端。

上述节能预热器电路通电工作时，温控开关的探头检测电热带的温度较低时，温控开关的触点闭合，电热带升温发热，温控开关的探头检测电热带的温度过高时，温控开关的触点断开，电热带停止升温发热，如此往复，预热器能将温度控制在合理范围内且更节能，风扇能将电热带产生的热量扩散出来，使得预热器的热效率高，而且供电模块能输出独立的供电电源，保证风扇供电的可靠性，避免电热带温度过高引发安全事故。

本实用进一步设置为降压单元包括熔断器FU1、电容C3、变压器L2、压敏电阻RV1，整流单元包括整流桥D1，滤波稳压单元包括电阻R16、电阻R18、热敏电阻NTC1、电容C13、电容C14、二极管D3、稳压二极管D5，所述熔断器FU1与电容C3串联，熔断器FU1的一端和电容C3的一端连接外部电源，变压器L2原边的两端分别连接电容C3的两端，变压器L2副边的两端分别连接压敏电阻RV1的两端，整流桥D1的输入端分别连接压敏电阻RV1的两端，热敏电阻NTC1和电容C14串联，电容C14的一端和热敏电阻NTC1的一端分别连接到整流桥D1的输出端，电阻R18、电阻R16、二极管D3依次串联，电阻R18的一端连接热敏电阻NTC1的一端，二极管D3的正极接地，电阻R18的另一端分别连接电容C13的一端和稳压二极管D5的负极，电容C14的一端分别连接电容C13的另一端、稳压二极管D5的正极和地，稳压二极管D5的两端输出稳定的直流电压。

上述通过降压、整流、滤波、稳压输出直流电压，热敏电阻NTC1在供电模块接通时起到较好的限流作用，也能降低电路的电力消耗。

本实用进一步设置为隔离单元包括脉宽调制芯片U2、电阻R4、电阻R8、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R20、电容C1、电容C4、电容C5、电容C7、电容C8、电容C9、二极管D2、MOS管U5、变压器T1，所述电容C4和电阻R14串联，电容C4的一端连接脉宽调制芯片U2的第1引脚，电阻R14的一端分别连接脉宽调制芯片U2的第2引脚和稳压二极管D5的正极，电容C7、电阻R4、电阻R12依次串联，电容C7的一端分别连接脉宽调制芯片U2的第3引脚和电容C5的一端，脉宽调制芯片U2的第4引脚分别连接电容C5的另一端、电容C8的一端、电阻R15的一端，电阻R15的另一端连接脉宽调制芯片U2的第8引脚，电容C7的另一端分别连接稳压二极管D5的正极和电容C8的另一端，电阻R12的一端连接电容C5的一端，电阻R12的另一端分别连接MOS管U5的源极和电阻R20的一端，电阻R20的另一端分别连接MOS管U5的栅极和电阻R13的一端，电阻R13的另一端连接脉宽调制芯片U2的第6引脚，MOS管U5的漏极连接电阻R8的一端，电容C9并联在电阻R8的两端，电阻R8的另一端连接二极管D2的正极，脉宽调制芯片U2的第5引脚接地，脉宽调制芯片U2的第7引脚连接稳压二极管D5的负极，电容C1的一端连接脉宽调制芯片U2的第8引脚，电容C1的另一端接地，二极管D2的负极和电阻R8的一端分别连接至变压器T1原边的一端，稳压二极管D5的正极和二极管D3的正极分别连接至变压器T1原边的另一端，变压器T1副边输出隔离后的直流电压。

上述隔离单元通过脉宽调制芯片U2来驱动MOS管U5来控制高频变压器T1原边绕组的通断，实现变压器T1的输出电压与电网的隔离，提高供电模块的稳定性。

本实用进一步设置为电压保持单元包括电阻R1、电阻R2、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R9、电阻R11、变阻器RP1、电容C2、电容C11、电容C12、电容C15、二极管D4、发光二极管LED1、晶闸管U3、光耦U1、电感L1，所述二极管D4的正极连接变压器T1副边的一端，电容C15的一端连接变压器T1副边的另一端，电容C15的另一端接地，电容C11、发光二极管LED1、电阻R7、电阻R6依次串联，电阻R9和电容12串联，二极管D4的负极分别连接电感L1的一端、电容C11的一端、电阻R9的一端、电阻R11的一端，电阻R2和变阻器RP1串联，晶闸管U3的阳极分别连接电容C15的一端、电容C11的另一端、电阻R9的另一端、电阻R2的一端，晶闸管U3的阴极分别连接变阻器RP1的一端、电阻R6的一端、电容C2的一端，电容C2的另一端分别连接晶闸管U3的门极、光耦U1的负极、电阻R5的一端，电阻R6的另一端分别连接电容C12的一端和电感L1的另一端，电阻R11的另一端分别连接电阻R5的另一端和光耦U1的正极，光耦U1的集电极连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接电阻R15的另一端，光耦U1的发射极接地，所述电感L1的另一端与电容C15的一端输出24V的供电电压至风扇的电源输入端。

上述电压保持单元输出隔离后稳定的24V直流电压给风扇，使风扇保持对电热带进行吹风，提高预热器工作的稳定性。

本实用进一步设置为脉宽调制芯片U2是一种电流控制型脉宽调制芯片，脉宽调制芯片U2的型号为UC3842BN。

上述型号为UC3842BN的电流控制型脉宽调制芯片性能优良，其管脚少、外围电路简单，能直接驱动MOS管。

本实用进一步设置为外部电源为110V直流电压或220V交流电压。

上述节能预热器电路可用于外部电源为110V直流电压或220V交流电压的电力机车。

附图说明

图1是本实用新型实施例电路原理示意图。

图2是本实用新型实施例供电模块原理方框图。

图3是本实用新型实施例供电模块电路原理图。

图4是本实用新型实施例供电模块电路原理图。

图5是本实用新型实施例供电模块电路原理图。

具体实施方式

如图1、2所示，本实用新型是一种节能预热器电路，包括供电模块、风扇、温控开关、电热带，所述供电模块的输入端、电热带的输入端、温控开关的输入端分别连接外部电源，供电模块的输出端连接风扇的电源输入端，温控开关的探头设置在电热带上，温控开关的触点设置在电热带连接外部电源的回路上，风扇的出风方向正对电热带，外部电源为110V直流电压或220V交流电压，

所述供电模块包括降压单元、整流单元、滤波稳压单元、隔离单元、电压保持单元，所述降压单元的输入端连接外部电源，降压单元的输出端连接整流单元的输入端，整流单元的输出端连接滤波稳压单元的输入端，滤波稳压单元的输出端连接隔离单元的输入端，滤波稳压单元的输出端连接电压保持单元的输入端，电压保持单元的输出端连接风扇的电源输入端。

如图3所示，降压单元包括熔断器FU1、电容C3、变压器L2、压敏电阻RV1，整流单元包括整流桥D1，滤波稳压单元包括电阻R16、电阻R18、热敏电阻NTC1、电容C13、电容C14、二极管D3、稳压二极管D5，所述熔断器FU1与电容C3串联，熔断器FU1的一端和电容C3的一端连接外部电源，变压器L2原边的两端分别连接电容C3的两端，变压器L2副边的两端分别连接压敏电阻RV1的两端，整流桥D1的输入端分别连接压敏电阻RV1的两端，热敏电阻NTC1和电容C14串联，电容C14的一端和热敏电阻NTC1的一端分别连接到整流桥D1的输出端，电阻R18、电阻R16、二极管D3依次串联，电阻R18的一端连接热敏电阻NTC1的一端，二极管D3的正极接地，电阻R18的另一端分别连接电容C13的一端和稳压二极管D5的负极，电容C14的一端分别连接电容C13的另一端、稳压二极管D5的正极和地，稳压二极管D5的两端输出稳定的直流电压。

如图3和4所示，隔离单元包括脉宽调制芯片U2、电阻R4、电阻R8、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R20、电容C1、电容C4、电容C5、电容C7、电容C8、电容C9、二极管D2、MOS管U5、变压器T1，脉宽调制芯片U2是一种电流控制型脉宽调制芯片，脉宽调制芯片U2的型号为UC3842BN，所述电容C4和电阻R14串联，电容C4的一端连接脉宽调制芯片U2的第1引脚，电阻R14的一端分别连接脉宽调制芯片U2的第2引脚和稳压二极管D5的正极，电容C7、电阻R4、电阻R12依次串联，电容C7的一端分别连接脉宽调制芯片U2的第3引脚和电容C5的一端，脉宽调制芯片U2的第4引脚分别连接电容C5的另一端、电容C8的一端、电阻R15的一端，电阻R15的另一端连接脉宽调制芯片U2的第8引脚，电容C7的另一端分别连接稳压二极管D5的正极和电容C8的另一端，电阻R12的一端连接电容C5的一端，电阻R12的另一端分别连接MOS管U5的源极和电阻R20的一端，电阻R20的另一端分别连接MOS管U5的栅极和电阻R13的一端，电阻R13的另一端连接脉宽调制芯片U2的第6引脚，MOS管U5的漏极连接电阻R8的一端，电容C9并联在电阻R8的两端，电阻R8的另一端连接二极管D2的正极，脉宽调制芯片U2的第5引脚接地，脉宽调制芯片U2的第7引脚连接稳压二极管D5的负极，电容C1的一端连接脉宽调制芯片U2的第8引脚，电容C1的另一端接地，二极管D2的负极和电阻R8的一端分别连接至变压器T1原边的一端，稳压二极管D5的正极和二极管D3的正极分别连接至变压器T1原边的另一端，变压器T1副边输出隔离后的直流电压。

如图5所示，电压保持单元包括电阻R1、电阻R2、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R9、电阻R11、变阻器RP1、电容C2、电容C11、电容C12、电容C15、二极管D4、发光二极管LED1、晶闸管U3、光耦U1、电感L1，所述二极管D4的正极连接变压器T1副边的一端，电容C15的一端连接变压器T1副边的另一端，电容C15的另一端接地，电容C11、发光二极管LED1、电阻R7、电阻R6依次串联，电阻R9和电容12串联，二极管D4的负极分别连接电感L1的一端、电容C11的一端、电阻R9的一端、电阻R11的一端，电阻R2和变阻器RP1串联，晶闸管U3的阳极分别连接电容C15的一端、电容C11的另一端、电阻R9的另一端、电阻R2的一端，晶闸管U3的阴极分别连接变阻器RP1的一端、电阻R6的一端、电容C2的一端，电容C2的另一端分别连接晶闸管U3的门极、光耦U1的负极、电阻R5的一端，电阻R6的另一端分别连接电容C12的一端和电感L1的另一端，电阻R11的另一端分别连接电阻R5的另一端和光耦U1的正极，光耦U1的集电极连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接电阻R15的另一端，光耦U1的发射极接地，所述电感L1的另一端与电容C15的一端输出24V的供电电压至风扇的电源输入端。

根据以上实施例，节能预热器电路的实际工作原理为：电路通电时，风扇工作，

若温控开关的探头检测电热带的温度低于70℃时，温控开关的触点闭合，电热带升温发热；

若温控开关的探头检测电热带的温度高于135℃时，温控开关的触点断开，电热带停止升温发热；

如此往复，预热器能将温度控制在合理范围内且更节能，风扇能将电热带产生的热量扩散出来，使得预热器的热效率高。

供电模块将外部电源依次经过降压单元、整流单元、滤波稳压单元、隔离单元、电压保持单元，能输出隔离后的24V直流电压供给风扇，保证风扇工作的可靠性，避免电热带温度过高引发安全事故。