本发明涉及打火机技术领域，特别涉及一种电弧点火枪的点火电路及控制方法。
背景技术：
电弧打火机由于具有无需时常加注液态燃料，使用、贮存及运输更加安全，经久耐用且更加环保的特点，正越来越广泛地被人们接受，市场前景越来越广。电弧打火机包括外壳和设置其中的电子点火电路，现有的一些点火电路结构复杂，有的并不具备高强火点火功能，并不能很好地满足实际使用需要。
技术实现要素：
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、性能稳定、能够产生强火和小火2种点火模式的、使用安全的电弧点火枪的点火电路及控制方法。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种电弧点火枪的点火电路及控制方法，电弧点火枪的点火电路包括：第一开关、第二开关、mcu控制单元、电弧输出控制电路、电弧输出高压包和电源；所述mcu控制单元根据所述第一开关或第二开关开启/闭合的工作状态向所述电弧输出控制电路发出高频脉冲信号，控制所述电弧输出控制电路断开/导通；所述电弧输出控制电路控制所述电弧输出高压包的初级线圈产生高频振荡，使所述电弧输出高压包的次级线圈产生6～8kv的高压进行放电；所述电源为所述mcu控制单元和所述电弧输出高压包供电；所述第一开关闭合后，向所述mcu控制单元发送强火点火信号，所述mcu控制单元输出占空比为60～80％的高频脉冲信号，所述电弧输出控制电路控制所述电弧输出高压包产生球状电弧进行放电；所述第二开关闭合后，向所述mcu控制单元发送小火点火信号，所述mcu控制单元输出占空比为55～70％的高频脉冲信号，所述电弧输出控制电路控制所述电弧输出高压包产生线状电弧进行放电。本技术方案中电弧点火枪的点火电路能够产生强火和小火2种点火模式，能够满足人们的实际使用需要。
进一步的，点火电路还包括usb端口以及与所述usb端口连接的充电控制电路，所述电源为锂电池；所述充电控制电路包括lth7充电芯片，所述lth7充电芯片的vcc端连接所述usb端口的vcc端，所述lth7充电芯片的bat端连接所述电源的正极。
lth7(型号：pl4054)是一款完整的单节锂离子电池采用恒定电流/恒定电压线性充电器。pl4054可以适usb电源和适配器电源工作由于采用了内部pmosfet架构，加上防倒充电路，所以不需要外部检测电阻器隔离二极管。热反馈可对充电电流进行调节，以便在大功率作或高环境温度条件下芯片温度加以限制。充电电压固定于4.2v，而充电电流可通过一个电阻器进行外部设置当充电电流在达到最终浮充电压之后降至设定值1/10时，pl4054将自动终止充电循环当输入电压(交流适配器或usb电源)被拿掉时，pl4054自动进入一个低电流态，将电池漏电流降至2ua以下。也可将pl4054置于停机式，以而将供电电流降45ua。pl4054的其他特点包括充电电流监控器、欠压闭锁、自动再充电和一个用于示充电结束和输入电压接入的状态引脚。
进一步的，所述lth7充电芯片的prog端通过第一电阻连接所述电源的负极，所述lth7充电芯片通过所述第一电阻的阻值不同来控制不同的电源。
进一步的，所述电弧输出控制电路包括mos场效应管、第一三极管和第二三极管，所述mcu控制单元的p3引脚通过第二电阻分别连接所述第一三极管和所述第二三极管的基极，所述第一三极管和所述第二三极管的发射极分别通过第三电阻连接所述mos场效应管的栅极，所述第一三极管的集电极连接所述电源的正极；所述mos场效应管的漏极连接所述电弧输出高压包的初级线圈，所述mos场效应管的源极接地。
进一步的，所述第一开关一端连接所述mcu控制单元的p6引脚，另一端接地；所述第二开关一端连接所述mcu控制单元的p2引脚，另一端接地。所述mcu处理器输出一个频率为15k～21khz，占空比为55～80％的脉冲信号给所述mos场效应管，强火点火状态下输出的占空比为60～80％，小火点火状态下输出的占空比为55～70％。
进一步的，所述mcu控制单元连接有指示电路，所述指示电路包括发光二极管le和第四电阻，所述mcu控制单元的p1引脚连接所述发光二极管le的正极，所述发光二极管le的负极通过所述第四电阻连接所述mcu控制单元的p4引脚；所述电源的电压下降到3.4v时，所述mcu控制单元控制所述发光二极管le闪烁，提示电压不足；所述电源的电压下降到3.2v时，所述mcu控制单元停止输出脉冲信号，同时所述发光二极管le闪烁，保护所述电源。
进一步的，所述电弧输出高压包的初级线圈的电感量为5～30uh，线径为0.3～0.8mm，次级线圈的电感量为500～700mh，线径为0.03～0.07mm，所述次级线圈为5～10槽分槽绕制，初级线圈和次级线圈为隔离绕制，所述电弧输出高压包的有效截面积为12～40mm2。
进一步的，点火电路还包括第一二极管、第二二极管、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第一电容、第二电容和第三电容；所述第二二极管的正极连接所述电源的正极，负极通过电感连接所述mcu控制单元的p1引脚，所述电感起到滤波的作用；所述第一二极管的正极连接所述usb端口的vcc端，负极通过所述第五电阻连接所述mcu控制单元的p5引脚，所述第六电阻一端连接所述第五电阻，另一端接地；所述第三电容和所述第一电容并联，所述第一电容一端连接所述mcu控制单元的p1引脚，另一端接地；所述第七电阻与所述第八电阻串联，所述第七电阻一端连接所述电感，所述第八电阻一端接地；所述第二电容一端连接所述第二二极管的负极，另一端接地。
进一步的，本技术方案还包括一种电弧点火枪的控制方法，包括如下步骤：根据所述电弧点火枪的电弧输出高压包的工作状态，判断是否需要关闭所述电弧点火枪的球状电弧放电；当需要关闭球状电弧放电时，所述电弧点火枪的mcu控制单元停止输出高频脉冲信号至所述电弧点火枪的电弧输出控制电路，使所述电弧输出高压包停止放电。
进一步的，所述判断是否需要关闭球状电弧放电的过程包括：在所述电弧点火枪的第一开关闭合后，判断所述电弧点火枪的电弧输出高压包的持续放电时间是否达到第一阈值，如果是，则需要关闭球状电弧放电。在本技术方案中，第一阈值设定为10s。
进一步的，电弧输出高压包的持续放电时间达到第一阈值，关闭球状电弧放电后，可通过闭合所述第一开关，再次使所述电弧输出高压包产生球状电弧放电。
进一步的，所述判断是否需要关闭球状电弧放电的过程还包括：判断所述电弧输出高压包在1min内的累计工作时间是否达到第二阈值，如果是，则关闭球状电弧放电，且需持续关闭时间达到预先设定时间后，才能再次工作。在本技术方案中，第二阈值设定为40s，预先设定时间为20s，通过设置第一阈值、第二阈值和预先设定时间，能够对电弧点火枪起到有效的保护作用，防止出现过热烧毁电路板的情况发生。
(三)有益效果
本发明电弧点火枪的点火电路具有强火和小火两种点火模式，强火时mcu控制单元输出高占空比的高频脉冲信号，使电弧输出高压包输出球状电弧；小火时mcu控制单元输出低占空比的高频脉冲信号，使电弧输出高压包输出输出线状电弧；在强火点火状态下，电弧输出高压包在1min之内的放电总时间超过预设的第二阈值后，mcu控制单元会停止输出高频脉冲信号，停止输出时间达到预定时间后才能重新进行强火点火，对整个电路起到保护作用，提高电弧点火枪的使用寿命。
附图说明
图1为本发明电弧点火枪的点火电路的方框示意图；
图2为本发明电弧点火枪的点火电路的电路示意图；
其中：k1为第一开关、k2为第二开关、u1为mcu控制单元、b1为电弧输出高压包、bt1为电源、cn1为usb端口、u2为lth7充电芯片、v1为mos场效应管、r8为第一电阻、r5为第二电阻、r11为第三电阻、r9为第四电阻、r2为第五电阻、r4为第六电阻、r6为第七电阻、r7为第八电阻、led2为发光二极管、d1为第一二极管、d2为第二二极管、c2为第一电容、c8为第二电容、c9为第三电容、q2为第一三极管、q3为第二三极管。
具体实施方式
参阅图1和图2，本发明提供一种电弧点火枪的点火电路及控制方法，电弧点火枪的点火电路包括：第一开关k1、第二开关k2、mcu控制单元u1、电弧输出控制电路、电弧输出高压包b1和电源bt1；mcu控制单元u1根据第一开关k1或第二开关k2开启/闭合的工作状态向电弧输出控制电路发出高频脉冲信号，控制电弧输出控制电路断开/导通；电弧输出控制电路控制电弧输出高压包b1的初级线圈产生高频振荡，使电弧输出高压包b1的次级线圈产生6～8kv的高压进行放电；电源bt1为mcu控制单元u1和电弧输出高压包b1供电；第一开关k1闭合后，向mcu控制单元u1发送强火点火信号，mcu控制单元u1输出占空比为60～80％的高频脉冲信号，电弧输出控制电路控制电弧输出高压包b1产生球状电弧进行放电；第二开关k2闭合后，向mcu控制单元u1发送小火点火信号，mcu控制单元u1输出占空比为55～70％的高频脉冲信号，电弧输出控制电路控制电弧输出高压包b1产生线状电弧进行放电。
参阅图2，点火电路还包括usb端口cn1以及与usb端口cn1连接的充电控制电路，电源bt1为锂电池；充电控制电路包括lth7充电芯片u2，lth7充电芯片u2的vcc端连接usb端口cn1的vcc端，lth7充电芯片u2的bat端连接电源bt1的正极。
lth7(型号：pl4054)是一款完整的单节锂离子电池采用恒定电流/恒定电压线性充电器。pl4054可以适usb电源和适配器电源工作由于采用了内部pmosfet架构，加上防倒充电路，所以不需要外部检测电阻器隔离二极管。热反馈可对充电电流进行调节，以便在大功率作或高环境温度条件下芯片温度加以限制。充电电压固定于4.2v，而充电电流可通过一个电阻器进行外部设置当充电电流在达到最终浮充电压之后降至设定值1/10时，pl4054将自动终止充电循环当输入电压(交流适配器或usb电源)被拿掉时，pl4054自动进入一个低电流态，将电池漏电流降至2ua以下。也可将pl4054置于停机式，以而将供电电流降45ua。pl4054的其他特点包括充电电流监控器、欠压闭锁、自动再充电和一个用于示充电结束和输入电压接入的状态引脚。
参阅图2，lth7充电芯片u2的prog端通过第一电阻r8连接电源bt1的负极，lth7充电芯片u2通过第一电阻r8的阻值不同来控制不同的电源bt1。电弧输出控制电路包括mos场效应管v1、第一三极管q2和第二三极管q3，mcu控制单元u1的p3引脚通过第二电阻r5分别连接第一三极管q2和第二三极管q3的基极，第一三极管q2和第二三极管q3的发射极分别通过第三电阻r11连接mos场效应管v1的栅极，第一三极管q2的集电极连接电源bt1的正极；mos场效应管v1的漏极连接电弧输出高压包b1的初级线圈，mos场效应管v1的源极接地。第一开关k1一端连接mcu控制单元u1的p6引脚，另一端接地；第二开关k2一端连接mcu控制单元u1的p2引脚，另一端接地。mcu处理器输出一个频率为15k～21khz，占空比为55～80％的脉冲信号给mos场效应管，强火点火状态下输出的占空比为60～80％，小火点火状态下输出的占空比为55～70％。
参阅图2，mcu控制单元u1连接有指示电路，指示电路包括发光二极管led2和第四电阻r9，mcu控制单元u1的p1引脚连接发光二极管led2的正极，发光二极管led2的负极通过第四电阻r9连接mcu控制单元u1的p4引脚；电源bt1的电压下降到3.4v时，mcu控制单元u1控制发光二极管led2闪烁，提示电压不足；电源bt1的电压下降到3.2v时，mcu控制单元u1停止输出脉冲信号，同时发光二极管led2闪烁，保护电源bt1。
其中，电弧输出高压包b1的初级线圈的电感量为5～30uh，线径为0.3～0.8mm，次级线圈的电感量为500～700mh，线径为0.03～0.07mm，次级线圈为5～10槽分槽绕制，初级线圈和次级线圈为隔离绕制，电弧输出高压包b1的有效截面积为12～40mm2。
参阅图2，点火电路还包括第一二极管d1、第二二极管d2、第五电阻r2、第六电阻r4、第七电阻r6、第八电阻r7、第一电容c2、第二电容c8和第三电容c9；第二二极管d2的正极连接电源bt1的正极，负极通过电感l1连接mcu控制单元u1的p1引脚；第一二极管d1的正极连接usb端口cn1的vcc端，负极通过第五电阻r2连接mcu控制单元u1的p5引脚，第六电阻r4一端连接第五电阻r2，另一端接地；第三电容c9和第一电容c2并联，第一电容c2一端连接mcu控制单元u1的p1引脚，另一端接地；第七电阻r6与第八电阻r7串联，第七电阻r6一端连接电感l1，第八电阻r7一端接地；第二电容c8一端连接第二二极管d2的负极，另一端接地。
本实施例还包括一种电弧点火枪的控制方法，包括如下步骤：根据电弧点火枪的电弧输出高压包的工作状态，判断是否需要关闭电弧点火枪的球状电弧放电(即强火点火放电)；当需要关闭球状电弧放电时，电弧点火枪的mcu控制单元停止输出高频脉冲信号(占空比为60～80％)至电弧点火枪的电弧输出控制电路，使电弧输出高压包停止放电。
其中，判断是否需要关闭球状电弧放电的过程包括：在电弧点火枪的第一开关闭合后，判断电弧点火枪的电弧输出高压包的持续放电时间是否达到第一阈值，如果是，则需要关闭球状电弧放电。在本技术方案中，第一阈值设定为10s。
关闭球状电弧放电后，可通过闭合第一开关，再次使电弧输出高压包产生球状电弧放电。
判断是否需要关闭球状电弧放电的过程还包括：判断电弧输出高压包在1min内的累计工作时间是否达到第二阈值，如果是，则关闭球状电弧放电，且需持续关闭时间达到预先设定时间后，才能再次工作；在此预先设定时间内，小火点火不受影响，电弧点火枪的第二开关闭合后，电弧点火枪的mcu控制单元输出占空比为55～70％的高频脉冲信号至电电弧输出控制电路，控制电弧输出高压包产生线状电弧进行放电。
在本实施例中，第二阈值设定为40s，预先设定时间为20s，通过设置第一阈值、第二阈值和预先设定时间，能够对电弧点火枪起到有效的保护作用，防止出现过热烧毁电路板的情况发生。
本实施例电弧点火枪的点火电路具有强火和小火两种点火模式，强火时mcu控制单元输出高占空比的高频脉冲信号，使电弧输出高压包输出球状电弧；小火时mcu控制单元输出低占空比的高频脉冲信号，使电弧输出高压包输出输出线状电弧；在强火点火状态下，电弧输出高压包在1min之内的放电总时间超过预设的第二阈值后，mcu控制单元会停止输出高频脉冲信号，停止输出时间达到预定时间后才能重新进行强火点火，对整个电路起到保护作用，提高电弧点火枪的使用寿命。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。