具有热控制电路诊断的个人消费产品及其方法与流程

本公开提供了一种具有电驱动能量发射元件的个人消费产品。

背景技术：

具有电驱动加热特征部的产品是普遍的。这样的产品可以在汽车、家庭、以及办公室中找到。许多这样的加热器要求它们快速达到请求或预设目标温度但不会明显超过温度。尤其是对于个人消费产品，通常期望加热装置是安全的。

目前利用各种方法试图实现必要的安全性和性能水平。例如，许多厨房用具、诸如水壶、烹饪板、熨斗、以及咖啡机等使用热熔丝或断路器。由于它们的尺寸相对较大，热熔丝或断路器通常用于足够尺寸的产品中以容纳这些电气部件而不会降低产品的期望形状因子。

提高加热装置安全性的另一种方法是使用控制电路进行温度调节，其中控制电路使用来自温度传感器的输入。然而，在控制电路和/或温度传感器发生故障的情况下，加热元件可能不期望地经历过度加热。提高加热装置安全性的又另一种方法是通过使用具有有时称为“ptc”的正温度特性的自限制加热元件来控制所产生的热量，这些自限制加热元件的电阻随着温度的升高而增加。因此，ptc在某个温度下是自限制的，因为当由恒定电压源(例如，电池)驱动时，温度稳定在某个值，因为所供应的功率(p＝v²/r)随着温度升高而降低直到它与耗散功率平衡为止。例如，该技术可以用于加热后的汽车后视镜、某些整发器、以及其它家用电器。然而，即使基于ptc的装置是自限制的，它们也可能不期望地花费相对长的时间段来达到稳态温度，因为当ptc元件接近稳态温度时向ptc元件提供的功率减慢。

因此，提供一种具有解决这些问题中的一个或多个问题的加热特征部的产品将是有利的。实际上，提供一种在期望的时间段内提供足够的加热水平，同时保持其使用所期望的形状因子的个人消费产品将是有利的。提供一种具有防止过热的电路的个人消费产品也是有利的。提供诊断例程以测试个人消费产品的硬件和软件的操作将是更有利的。

技术实现要素：

在一个实施方案中，本公开通过个人消费产品满足上述需求，该个人消费产品包括电源、包括多个端口的第一控制单元、以及与电源选择性电通信的能量发射元件。多个传感器被定位成感测能量发射元件的温度。多个传感器中的每一个与第一控制单元的相应端口电通信。个人消费产品还包括多个开关元件，这些开关元件能够在导通状态与非导通状态之间切换以将能量发射元件与电源电隔离。第一控制单元用于执行诊断例程，该诊断例程包括测试多个开关元件中的每一个在导通状态与非导通状态之间的切换功能和测试多个传感器中的每一个的温度感测功能中的一项或多项。

附图说明

通过参考以下结合附图所作的对本公开的非限制性实施方案的描述，本公开的上述和其它特征和优点以及获得它们的方式将变得更加显而易见，并且本公开自身将更好地被理解，其中：

图1描绘了具有加热元件的示例性个人消费产品；

图2描绘了图1中所示的加热元件的分解视图；

图3是描绘具有与电源选择性电通信的能量发射元件的示例性个人消费产品的框图；

图4是用于示例性个人消费产品的电路示意图；

图5是图4的电路示意图的一部分，示意地描绘了对第一开关元件的隔离以及端口与接地之间没有电气短路的测试；

图6是图4的电路示意图的一部分，示意地描绘了对第二开关元件的隔离以及第一开关元件和端口与电路的连接的测试；

图7-8是图4的电路示意图的部分，示意地描绘了对单稳态多谐振荡器的测试；

图9是图4的电路示意图的一部分，示意地描绘了在操作条件下对第一热传感器和第二热传感器与控制单元的连接以及第一热传感器和第二热传感器的准确电阻的测试；

图10是图4的电路示意图的一部分，示意地描绘了对测量电路的连接的测试；

图11是图4的电路示意图的一部分，示意地描绘了对在各个端口之间以及在端口与高电源电压vcc之间没有电气短路的测试以及对第二热传感器的合理温度测量的测试；

图12是图4的电路示意图的一部分，示意地描绘了对在各个端口之间以及在端口与高电源电压vcc之间没有电气短路的测试以及对第一热传感器的合理温度测量的测试；

图13是图4的电路示意图的一部分，示意地描绘了对在各个端口之间的电路中没有任何电气短路到接地的测试；

图14是图4的电路示意图的一部分，示意地描绘了对分别在端口p8与p5或p3与p5之间的电路中没有任何电气短路到接地的测试；

图15是图4的电路示意图的一部分，示意地描绘了对在各个端口之间的电路中没有任何电气短路到高电源电压的测试；

图16-18描绘了图9-15中描绘的测试的示例性另选方案；以及

图19是另一个示例性个人消费产品的电路示意图。

除非另有定义，否则本文所使用的所有技术和科学术语均具有与本发明所属领域的一般技术人员所通常理解的含义相同的含义。虽然在本发明的实施或测试中可使用类似于或等同于本文所述的那些的方法和材料，但下文描述了合适的方法和材料。本文提及的所有出版物、专利申请、专利和其它参考文献均全文以引用方式并入。如发生矛盾，以本说明书及其所包括的定义为准。此外，材料、方法以及示例仅为说明性的而不旨在进行限制。

通过以下具体实施方式和权利要求，本发明的其它特征和优点将显而易见。

具体实施方式

本公开提供了具有由一个或多个热控制电路控制的能量发射元件的个人消费产品。现在将描述本公开的各种非限制性实施方案以提供对个人消费产品的功能、设计以及操作的原理的全面理解。这些非限制性实施方案的一个或多个示例示出于附图中。本领域的普通技术人员将会理解，本文所描述的以及附图所示出的方法为非限制性示例实施方案，并且本公开的各种非限制性实施方案的范围完全由权利要求书限定。结合一个非限制性实施方案所说明或所述的特征可以与其它非限制性实施方案的特征相组合。此类修改和变型旨在被包括在本公开的范围内。

现在参考图1，描绘了根据本公开的一个非限制性实施方案的具有加热元件的示例性个人消费产品100。虽然个人消费产品100被描绘为湿式剃须刀，但是这种描绘仅用于说明目的。个人消费产品的其它示例可以包括但不限于脱毛器或其它理发和/或脱毛家用装置、牙刷、激光脱毛装置等。此外，虽然描绘了加热元件110，但是在其它实施方案中，个人消费产品可以附加地或另选地包括其它类型的能量发射元件。示例性能量发射元件可以包括发光二极管(led)、激光器、振动或振荡部件等。

在某些实施方案中，个人消费产品100可以包括被安装到柄部102的剃须刀刀片架104。剃须刀刀片架104可以被固定地或可枢转地安装到柄部102，这取决于总体期望成本和性能。剃须刀刀片架104可以永久地附接或可拆卸地安装到柄部102。剃须刀刀片架104可以具有壳体108，该壳体上安装有一个或多个刀片106。柄部102可以保持向加热元件110供电的电源(未示出)。根据本公开的许多个人消费产品可以是电池驱动的，其中一些个人消费产品使用可再充电电池，该可再充电电池可以在个人消费产品不使用时进行再充电。

加热元件110可以包括金属，诸如铝或钢。在某些实施方案中，加热元件110可以是金属皮层板和承载导电轨的陶瓷棒的复合物，其中传感器和连接端子是控制电路的一部分，以便将加热元件110经由柔性导电带112电连接到一个或多个热控制电路(即，初级电路和冗余电路)。如下面更详细描述的，一个或多个热控制电路可以基于对某些事件诸如过温事件的检测来调节通过加热元件110的电流。将电源的电能变换为加热元件110的热能可以通过印刷在陶瓷基板表面上的电阻层、诸如使用厚膜技术来促进。加热元件110可以包括皮肤接触表面118，该皮肤接触表面在剃刮行程期间向消费者的皮肤递送热用于改进剃刮体验。加热元件110可以安装到剃须刀刀片架104或安装到柄部102的一部分。对于另选地或附加地利用不同类型的能量发射元件的实施方案，可以使用其它技术将电源的电能变换为热能，其中这种热能是例如光生副产物或机械振动副产物。在任何情况下，本文描述的热控制电路可以冗余地检测过度加热事件并且响应地将能量发射元件与电源隔离以允许能量发射元件冷却。

参考图2，示出了图1中描绘的加热元件110的一个可能实施方案的分解视图。加热元件110可以具有与皮肤接触表面118相对的底表面134(图1)。周边壁136可以定义底表面134。一个或多个支腿138可以从周边壁136、横向于底表面134以及远离该底表面延伸。例如，图2说明了从周边壁136延伸的四个支腿138。支腿138可以促进在组装程序期间定位和固定加热元件110。绝缘构件140可以定位在周边壁136内。在某些实施方案中，绝缘构件140可以包括陶瓷或具有高热导率和/或极好电绝缘体属性的其它材料。绝缘构件140可以具有面向加热元件的底表面134的第一表面(未示出)和与第一表面相对的第二表面144。周边壁136可以帮助容纳和定位绝缘构件140。在某些实施方案中，绝缘构件140可以通过本领域技术人员通常已知的各种粘结技术而被固定到底表面134。应当理解，周边壁136可以为连续的或分段的(例如，多个支腿或穹形齿)。

绝缘构件140的第二表面144可以包括围绕绝缘构件140的周边延伸的加热轨146。第一电路轨148也可以大致上沿第二表面144的周边延伸。在某些实施方案中，第一电路轨148可以定位在由加热轨146定义的边界内部。第一电路轨148可以与加热轨146间隔开。第一电路轨148可以包括位于绝缘构件140的第二表面144的相对侧向端部上(例如，在左侧和右侧上)的一对热传感器150和152。在某些实施方案中，热传感器150和152可以为ntc型热传感器(负温度系数)。第一电路轨148以及热传感器150和152可以是第一热控制电路的部件，用于检测第一电路轨148的过度加热事件。

绝缘构件140的第二表面144可以进一步包括第二电路轨158，其可以与加热轨146和第一电路轨148间隔开。第二电路轨158可以包括位于绝缘构件140的第二表面144的相对侧向端部上(例如，在左侧和右侧上)的一对热传感器160和162。在某些实施方案中，热传感器160和162可以为ntc型热传感器。第二电路轨158以及热传感器160和162可以是第二热控制电路的部件，用于冗余地检测过度加热事件。热传感器150和152可以独立地将与加热元件110的温度有关的信号输出到第一控制单元，而热传感器160和162可以独立地将与加热元件110的温度有关的信号输出到第二控制单元。输出信号可以是热传感器的电阻的形式，该电阻相对于温度而变化。

虽然图2描绘了使用位于加热元件110的相对侧向端部处的四个传感器150、152、160、以及162，但是本公开不限于此。例如，在某些实施方案中，第一电路轨148可以包括单个传感器，并且第二电路轨158可以包括单个传感器，其中每个传感器通常位于绝缘构件140的第二表面144的中心。在这样的布置中，第二电路轨158的传感器可以被认为是第一电路轨148的传感器的冗余。根据某些实施方式，由于沿加热元件110的有限热传导，传感器150、152、160、以及162定位在加热元件110的相对的侧向端部处。因此，位于加热元件110中间的单个传感器将不一定在沿加热元件110的某些点处、诸如在侧向端部处提供温度信息。

图3是描绘具有与电源330选择性电通信的能量发射元件316的个人消费产品300的框图。在某些实施方案中，诸如对于湿式剃须刀，电源可以是电池，其可以在典型剃刮的持续时间内递送高达6瓦特的功率并且容纳足够的能量以允许多次剃刮。一个示例性电源是可再充电电池，诸如标称电压为3.6v并且容量为680mah的锂离子电池。在这样的实施方案中，能量发射元件316的电阻可以是约2.5欧姆。其它类型的个人消费产品可以利用不同类型的电源，而其它类型的能量发射元件可以具有不同的电阻水平。

第一热传感器350被定位成感测能量发射元件316的温度。第一热传感器350与第一控制单元370电通信。对于湿式剃须刀，第一控制单元370可以位于柄部102(图1)内并且经由柔性导电带112(图1)连接到第一热传感器350。第一开关元件372与第一控制单元370电通信。第一热传感器350、第一控制单元370、以及第一开关元件372可以包括第一热控制电路，其用于监测能量发射元件316的感测温度并且检测过热事件。第一开关元件372可以由第一控制单元370在导通状态与非导通状态之间切换(即，从闭合状态切换到断开状态)。当第一开关元件372处于非导通状态时，能量发射元件316与电源330电隔离，使得电流不被递送到能量发射元件316，或者电流供应以其它方式降低。当能量发射元件316的第一感测温度超过第一热阈值时，第一控制单元370将第一开关元件372切换到非导通状态。取决于第一控制单元370和第一开关元件372的操作，可以利用用于降低能量发射元件316的温度的各种控制技术。例如，在一些实施方案中，第一开关元件372在导通状态与非导通状态之间的切换功能利用脉宽调制(pwm)控制方案。在一些实施方案中，当超过第一热阈值时，第一开关元件372在切换到导通状态之前切换到非导通状态达预定时间段。因此，当检测到过热事件(即，超过第一热阈值)时，递送到能量发射元件316的功率减小以允许能量发射元件316冷却。

可以使用多种技术中的任一种来设定或选择第一热阈值。在某些实施方案中，在制造期间为个人消费产品300预设第一热阈值，使得第一热阈值是不可调整的。在其它实施方案中，用户可以调整第一热阈值。例如，用户可以与用户输入装置390交互以选择多个热阈值之一，或者以其它方式调整第一控制单元370的热阈值。用户输入装置390可以变化，但是在一些实施方案中，用户输入装置390包括交互式元件，诸如按钮、拨号盘、开关、小键盘、滑块等，以允许用户与第一控制单元370交互。在这方面，可以向用户呈现一组预设(即，诸如“低和高”，或者“低、中、以及高”)，或者用户能够在最低温度值与最高温度值之间递增地调整第一热阈值。

第二热传感器360被定位成也感测能量发射元件316的温度。在所说明的实施方案中，第二热传感器360与第一控制单元370电通信，该第一控制单元被配置为向第二控制单元380提供信令。在其它实施方案中，第二热传感器360可以与第二控制单元380直接电通信。例如，第二控制单元380可以包括一个或多个电压比较器，其被配置为基于第二热传感器360的输出来控制第二开关元件382。在这样的配置中，第二控制单元380可以独立于第一控制单元370并且是第一控制单元的冗余。

对于湿式剃须刀，第二控制单元380可以位于柄部102(图1)内并且经由柔性导电带112(图1)连接到第二热传感器360。第二开关元件382可以通过第二控制单元380基于由第二控制单元380从第一控制单元370接收的信号在导通状态与非导通状态之间切换。第二热传感器360、第二控制单元380、以及第二开关元件382可以包括第二热控制电路，其类似于第一热控制电路用于针对过热事件监测能量发射元件316的感测温度。当从第一控制单元370接收到信号时，第二控制单元380可以将第二开关元件382保持在导通状态达预定时间段。因此，第二控制单元380可以用作可再触发定时器，一旦该可再触发定时器从第一控制单元370接收到致动信号，它就将第二开关元件382保持在闭合位置达预定时间段。在该时间段期间，假设第一开关元件372也是导通的，则能量发射元件316将保持与电源330电通信。如果第二控制单元380在预定时间段期间没有从第一控制单元370接收到信号，则第二控制单元380将第二开关元件382转变到非导通状态(即，断开开关)，由此将能量发射元件316与电源330电隔离并且允许能量发射元件316冷却。

第二热控制电路通常可以是第一热控制电路的冗余或备用，使得如果第一热控制电路或第二热控制电路的部件不能操作，则第一热控制电路或第二热控制电路中的另一个继续监测过热事件，并且在发生过热事件时采取措施。可以独立地设定第一热阈值和第二热阈值。在一些实施方案中，热阈值设定在大致上相同的温度，而在其它实施方案中，一个热阈值设定为高于另一个热阈值的水平。对于利用用户输入装置390并且具有针对第一热阈值的预设最大温度值的实施方案，可以将第二热阈值设定为高于最大温度值。

图4示出了另一个示例性个人消费产品的电路示意图400，其类似于图3中所示的框图。如所描绘，多个热传感器和多个开关元件用于提供冗余，但是控制单元不是冗余的。更具体地，第二热传感器460对于第一热传感器450是冗余的，并且第二开关元件482对于第一开关元件472是冗余的。基于感测温度改变其电阻的第一热传感器450结合精密电阻器r2将电压供应到第一控制单元470的测量端口p3，该电压表示感测温度，其中精密电阻器r2将电阻变化转换为可以由第一控制单元470处理的电压变化。第一控制单元470可以取决于测量端口p3处的电压确定是否已经达到阈值温度而经由致动端口p9选择性地在导通状态与非导通状态之间切换第一开关元件472。通过该热控制电路，能量发射元件416通常可以保持在恒定温度。除了该温度控制功能之外，第一控制单元470还可以管理个人消费产品的其它操作，诸如点亮led432和434以及监测电源开关436的位置等其它操作。

在所说明的电路原理图400中，单稳态多谐振荡器480(有时称为单触发多谐振荡器)用作第二控制单元，其用于控制第二开关元件482的操作状态。由于第一控制单元470中控制相应的第一开关元件472和第二开关元件482的软件程序在操作上不同，可以实现某些程序冗余，因为一个程序出现故障可能不会直接导致另一个程序出现故障。单稳态多谐振荡器480从第一控制单元470的致动端口p1接收控制信号(即，触发)。单稳态多谐振荡器480产生用于控制第二开关元件482的输出，该第二开关元件是所说明的配置中的p-mosfet晶体管。当单稳态多谐振荡器480的输出信号为低时，第二开关元件482闭合(即，处于导通状态)，从而允许电流流过能量发射元件416。在单稳态多谐振荡器480的输入上接收到输入信号之后，单稳态多谐振荡器480的输出接通一段定义时间。该输入信号由第一控制单元470经由致动端口p1周期性地提供。单稳态多谐振荡器480的输出信号的持续时间由包括电阻器r3和电容器c1的定时电路来定义。单稳态多谐振荡器480的输出信号的持续时间可以略长于由第一控制单元470的致动端口p1产生的触发信号的周期。因此，只要第一控制单元470正确地起作用并且产生具有期望频率的触发信号，单稳态多谐振荡器480的输出就会保持为低以将第二开关元件482保持在导通状态。如果第一控制单元470未能及时产生触发信号(即，响应于由第二热传感器460和精密电阻器r1提供的端口p8处的增加的电压输入或者由于任何其它程序或功能，诸如当第一控制单元470的程序挂起时)，则单稳态多谐振荡器480将提供将第二开关元件482切换为断开(即，非导通)状态以将能量发射元件416与电源隔离的输出。

利用电路示意图400的个人消费产品或具有能量发射元件416的其它合适的控制电路的安全操作状态可以通过切断能量发射元件416来实现。通常，在全加热功率下达到临界温度或其它阈值温度所需的最短时间指定了车载安全/诊断措施的最大响应时间。下面描述了软件支持的硬件诊断测试，其试图通过自我监测和合理性测试来检测异常操作条件以努力防止不期望的操作条件。本文描述的诊断测试可以循环地并且在时间关键的基础上执行。因而，可以在能量发射元件416达到临界温度之前检测到任何问题。通常，第一控制单元470产生信号，并且将通过第一控制单元470的adc返回测量获得的模拟值与期望值进行比较。如果测量值在定义区域之外，则可以暂停个人消费产品的操作，或者可以采取其它行动。为了避免在测试程序期间的不期望的操作条件，可以选择测试序列使得任何先前的测试都要确保后续测试的条件。

为了执行本文所述的个人消费产品诊断，并且如电路示意图400所示，个人消费产品的电路可以具有某些特性。第一热传感器450和第二热传感器460可以连接到第一控制单元470的测量端口，分别示为端口p3和p8。第一开关元件472或第二开关元件482中的至少一个与能量发射元件416串联连接在电源电压与接地(gnd)之间。第一开关元件472或第二开关元件482之一布置在能量发射元件416与电源电压和接地之间，并且测量端口连接到电流开关元件416与该电流开关元件之间(布置在能量发射元件416与高或低电源电压之间)的能量发射元件416的电路，示为端口p17。第一控制单元470的测量端口包括模数转换器(adc)端口，以用于测量电路示意图400中的测量点、第一热传感器450和/或第二热传感器460处的电压。第一控制单元470可以适于在各种adc端口处执行诊断测量以测试第一开关元件472和第二开关元件482的切换功能，以测试第一热传感器450和第二热传感器460的温度测量值的合理性，和/或以取决于第一开关元件472和第二开关元件482的开关状态测试电路的完整性。此外，第一控制单元470的adc端口(即，模拟端口或模拟输入)可以适于将施加到端口的模拟电压(和/或电流)转换为数字值。相应的模数转换器(adc)可以集成到第一控制单元470中(如所说明)或者由连接到第一控制单元470的端口的单独电子部件提供。第一控制单元470的adc端口和/或其它端口可以经由内部(弱)上拉或下拉电阻器通过安装在第一控制单元470上的软件程序代码以可执行方式被上拉到控制单元高电压(以下也称为high)或者下拉到控制单元低电压(以下也称为low)，以执行例如诊断测量(也称为弱上拉端口或弱下拉端口)。虽然本文描述的诊断例程适用于图4中描绘的电路，但是应当明白的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可以在可以在其它个人消费产品中利用的其它类型的电路上执行其它诊断例程。

同样，可以在第一控制单元470处提供另外的测量端口或其它端口以用于接通和切断信号，诸如高或低控制单元电压，或者用于接通和切断触发信号以触发单稳态多谐振荡器480以用作“安全停止(deadman)开关”。控制单元高或低电压(high,low)可以用于利用所提供的传感器元件来执行测量。在一些配置中，测量端口可以通过软件配置为adc端口(模拟端口或模拟输入)、用于为控制单元供应低电压low的接地端口(数字输出或低电平的推挽级)、用于为控制单元提供高压high的电压端口(数字输出或具有高电平的推挽级)、弱上拉端口和/或弱下拉端口。该方法可以允许在诊断测量和更灵活的诊断测量期间灵活地调整控制单元端口，由此增强关于电路完整性的信息(包括切换和/或温度测量功能和/或部件)。通常，控制单元的这些可配置端口也可以称为通用输入/输出(gpio)端口。控制单元端口还可以包括用于切换第一开关元件472和第二开关元件482的开关端口(数字输入/输出)。

根据本公开，通过使用不同的诊断测量，可以执行电路和电路部件的某些测试以用于独立于其正常功能来测试电路和/或部件。可以周期性地和/或在某些可检测事件上执行这种诊断测量，诸如接通和/或切断个人消费产品。为了提供高冗余度和增强的诊断测量可能性，第一开关元件472和第二开关元件482中的至少一个可以与能量发射元件416串联连接在加热器电路中，使得第一开关元件472和第二开关元件482中的另一个布置在能量发射元件416与gnd之间。对于具有两个以上开关元件的电路，所有开关元件都可以与能量发射元件416串联连接并且彼此连接。根据一些配置，控制单元的一个测量端口连接到电流开关元件中的每一个之间的电路。利用这种布置，可以通过诊断测量来测试每个开关元件的开关功能，如下面更详细地描述的。

第一控制单元470的测量端口可以连接到能量发射元件416与第一开关元件472或第二开关元件482之间的电路中的测量点，该第二开关元件连接在能量发射元件416与高电源电压(high)之间。为了执行一种可能类型的诊断测量，第一控制单元470可以适于断开第一开关元件472和第二开关元件482中的每一个。在这种状态下，没有电流流到能量发射元件416。然后，第一控制单元470可以在测量点处执行电压测量并且将测量结果与至少一个期望值进行比较，如下面详细描述的。这可能特别有用于连接到电路的测量adc端口针对这些测量在内部上拉或下拉以便检测不需要的开路。对于在电路中串联设置的两个开关之间具有另外的测量点的配置，可以在评估能量发射元件416与布置在能量发射元件416与高电源电压vcc之间的开关元件之间的测量点之前评估所有或有用的测量点选择。

在一些配置中，作为另选和/或连续诊断步骤，第一控制单元470可以适于诸如通过从连接到低电源电压gnd的第一开关元件472或第二开关元件482开始在第一开关元件472或第二开关元件482之一闭合之后闭合其中的另一个，以测量能量发射元件416与连接到高电源电压的开关元件之间的测量点和/或能量发射元件416的电路中的其它测量点处的电压。可以将测量结果与至少一个期望值进行比较，如下面详细描述的。

根据一种配置，当闭合与能量发射元件416串联连接的第一开关元件472或第二开关元件482(或其它开关元件)中的最后一个时，第一开关元件472或第二开关元件482(或其它其它开关元件)中的最后一个在随着电流流过能量发射元件416而在短暂的测量时间段之后断开，并且加热能量发射元件416。通过限制测量时间段并且在时间段期满时重新断开第一开关元件472或第二开关元件482(或其它开关元件)中的最后一个，可以防止能量发射元件416过热。例如，可以基于没有超过能量发射元件416的温度阈值来定义短暂的测量时间段。该温度阈值可以通过第一热传感器450和第二热传感器460的测量来确定，或者可以基于计算或测量的电流以及能量发射元件416中的已知加热效应在理论上确定。然而，即使在相对较短暂的测量时间段内，也可以将测量结果与至少一个期望值进行比较，如下面详细描述的。

在使用单稳态多谐振荡器480的配置中，可以通过将触发脉冲施加到单稳态多谐振荡器480来测试单稳态多谐振荡器480。可以在测试第一开关元件472或第二开关元件482之后执行这种测试。因此，当施加触发脉冲时，电流流过能量发射元件416，然后当在测试期间未施加后续触发脉冲时停止。能量发射元件416和单稳态多谐振荡器480的安全停止功能可以一起测试。

根据本公开的诊断测量可以通过第一控制单元470识别电路部件、特别是包含能量发射元件416的子电路、第一开关元件472和第二开关元件482以及第一热传感器450和第二热传感器460的缺陷行为以基于软件的方式来实现。为此目的，信号由第一控制单元470用软件产生，并且所得到的模拟值由其adc端口(例如，p3、p7、以及p17)测量。将测量值与一个或多个期望值或值范围进行比较。如果检测到一个故障(即，测量值超出期望值范围)，则可以(例如，通过切断第一开关元件472或第二开关元件482中的一个或两个)切断能量发射元件416作为预防措施。当按顺序运行多个诊断测试时，可以选择顺序使得先前的诊断测量确保后续测试的安全条件。通常，执行关于电流开关元件的功能的测量并且在随后的步骤中执行关于热传感器的功能的测量可能是有利的。

关于图5-18呈现了诊断测量的有利顺序的示例。本领域技术人员将明白的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可以改变所提出的诊断测量的顺序和内容以使测量适于实施方案的某些特定要求。此外，可以省略某些描述的测量或者可以使用其它类型的测量。

仍然参考图4，第一控制单元470的端口被示为具有附加信息，诸如箭头和标签。指向第一控制单元470内部的箭头描述了输入端口，而指向第一控制单元470外部的箭头描述了输出端口。端口中的描述指示端口功能如下：

“high”：例如通过将端口连接到高电源电压vcc，控制单元输出高电压high。高电压信号不一定等于由电源定义的高电源电压vcc，反而可以是例如低至高电源电压vcc的约90％的高电压信号；

“high-z”：与任何电位隔离(即，使端口管脚电气浮动连接到任何电位)的端口；

“adc”：用于电压测量的模数转换器输入；

“low”：例如通过将端口连接到gnd，微处理器输出低电压low。低电压信号不一定等于由电源定义的0伏特，反而可以是例如高至高电源电压vcc的约10％的低电压信号；

“vref”：精确参考电压的输入，例如高电源电压vcc；

“trigger”：周期性触发信号的输出；

“reset”：用于可再触发单稳态元件的复位信号的输出，如果复位信号有效，则第二开关元件482断开(切断)；以及

“heater”：用于切断和接通第一开关元件472的输出，其可以控制加热器或其它能量发射元件。

经由高阻抗内部(弱)上拉电阻r4(图5)上拉至电源电压(vcc)的adc端口被指示为通过第一控制单元470内部的内部弱上拉电阻器r4连接的电源电压(vcc)。

在图5-18中，描述了例如诊断例程的示例性诊断测量，其中示出了电路示意图400的相关部分。测量的内容和顺序仅仅是一组示例性诊断测量的优选示例。然而，在不脱离本公开的范围的情况下，可以改变诊断测量的顺序和范围。通常，本文所述的诊断测量用于检测或测试以下任何一项或多项：由湿度或不良焊接点引起的电气短路、电路的不同另选方案、电路中不同位置的故障、以及以下示例中描述的其它方面。关于图5-18中示意地描绘的诊断测量，电路图中的粗线指示电路的受测试区域。穿过开关元件的粗线指示相应的开关闭合。在部件附近示出的闪光灯示意地指示该测试识别该部件是否具有电气短路。

现在参考图5，能量发射元件416与接地(gnd)隔离。adc端口p17应当收集与经由内部(弱)上拉电阻器r4施加的电源电压vcc对应的高信号。这是对第一开关元件472(例如，nmos晶体管)的隔离以及adc端口p17与gnd之间没有电气短路的测试。

现在参考图6，能量发射元件416连接到gnd。adc端口p17应当收集与gnd对应的低电平信号。这是对第二开关元件482的隔离以及第一开关元件472和adc端口p17与电路的连接的测试。

现在参考图7，说明了具有单稳态多谐振荡器480的电路的示例性测试。第一开关元件472处于导通状态。如图7中的粗线所指示，即使通过端口p1施加触发信号，端口p2上的有效复位信号也应当使单稳态多谐振荡器480立即断开第二开关元件482。adc端口p17收集与gnd对应的低电平信号。如果在adc端口17处收集到更高的信号，则指示单稳态多谐振荡器480有故障。在该测试期间，测试端口p2与单稳态多谐振荡器480的连接和安全电路的复位信号。

现在参考图8，由于端口p2上具有无效复位信号并且第一开关元件472处于导通状态，adc端口p17应当在施加触发信号之后收集与vcc对应的高电平信号一段时间，该时间由单稳态多谐振荡器480的时间常数确定。在经过预定义时间之后，应当检测与gnd对应的低电平信号。这是对第二开关元件482和能量发射元件416在单稳态多谐振荡器480的时间常数内的连接、流过能量发射元件416的电流以及第一开关元件472的功能操作的测试。

现在参考图9，adc端口p3和p8应当分别收集与由内部(弱)上拉电阻器r5和r6以及第一热传感器450和第二热传感器460组成的分压器对应的信号值。这是对第一热传感器450和第二热传感器460分别与端口p5(gnd)和adc端口p3和p8的连接、以及第一热传感器450和第二热传感器460(例如，ntc元件)在操作条件下(例如，环境温度)的准确电阻的测试。在该测试期间，第一开关元件472断开，并且第二开关元件482断开。

现在参考图10，adc端口p3和p8应当分别收集与由内部(弱)上拉电阻器r5和r6以及半桥电阻器r2和r1组成的分压器对应的信号值。这是对测量电路、诸如半桥电阻器r2和r1的连接的测试。在该测试期间，第一开关元件472断开，并且第二开关元件482断开。

现在参考图11，示出了以测量模式起作用的第二热传感器460。adc端口p8应当收集与实际温度对应的信号值。adc端口p3应当收集与控制单元低电压low对应的低电平信号。这是对adc端口p3和p8之间以及端口p3与高电源电压vcc之间没有电气短路的测试。该测试还检查第二热传感器460的合理温度测量。在该测试期间，第一开关元件472断开，而第二开关元件482闭合。

现在参考图12，除了涉及测试第一热传感器450的功能之外，所描绘的测试类似于图11中描绘的测试。第一热传感器450以测量模式起作用。adc端口p3应当收集与实际温度对应的信号值。adc端口p8应当收集与控制单元低电压low对应的低电平信号。这是对adc端口p3与p8之间以及端口p8与高电源电压vcc之间没有电气短路的测试。该测试还检查第一热传感器450的合理温度测量。如果逐个执行测量，则在该测试期间端口p8中的温度测量值和在图11中所描绘的测试期间端口p8中的温度测量值应当彼此对应。该对应关系还指示热传感器450和460彼此之间的充分热耦合。在该测试期间，第一开关元件472断开，而第二开关元件482闭合。

现在参考图13，在该测试期间，adc端口p3和p8应当收集与控制单元高电压high对应的高电平信号值。这分别是对端口p7与p8或p4与p3之间的电路中没有任何电气短路到接地的测试。在该测试期间，第一开关元件472闭合，而第二开关元件482断开。

现在参考图14，adc端口p3和p8应当收集与微处理器高电压high对应的高电平信号值。这分别是对端口p8与p5或p3与p5之间的电路中没有任何电气短路到接地的测试。在该测试期间，第一开关元件472闭合，而第二开关元件482断开。

现在参考图15，adc端口p3和p8应当收集与微控制器低电压low对应的低电平信号值。这分别是对端口p8与p5或p3与p5之间的电路中没有任何电气短路到高电源电压vcc的测试。在该测试期间，第一开关元件472断开，而第二开关元件482闭合。

现在参考图16-18，描绘了图9-15中描绘的测试的示例性另选方案。因而，在测试期间收集的信息是类似的(即，关于没有任何电气短路和连接)并且利用较少的测量。然而，可能需要附加的控制端口软件配置。

关于图16，经软件配置的adc端口p7、p4以及p5应当分别收集与由内部(弱)上拉电阻器r7、r8、r9以及第一热传感器450和第二热传感器460或半桥电阻器r2、r1组成的分压器对应的信号值。所收集的值应当在(值的)预定义范围中，对应于r2/r8、r1/r9、ntc1/r7以及ntc2/r7的比率，并且不应当超过相应的阈值。在该测试期间，第一开关元件472断开，并且第二开关元件482断开。

现在参考图17，经软件配置的adc端口p7、p4以及p5应当收集与控制单元低电压low对应的低电平信号值。这是对图17中所示的温度测量电路中的所有连接没有任何电气短路到高电源电压vcc(通过闭合第二开关元件482递送到能量发射元件416)的测试。在该测试期间，第一开关元件472断开，而第二开关元件482闭合。

现在参考图18，经软件配置的adc端口p7、p4以及p5应当收集与电源电压vcc对应的高电平信号值。这是对图18中所示的温度测量电路中的所有连接没有任何电气短路到接地(通过闭合第一开关元件472连接到能量发射元件416)的测试。在该测试期间，第一开关元件472闭合，而第二开关元件482断开。

虽然图4-18示意地描绘了包括单稳态多谐振荡器480的个人消费产品的电路400，但是应当明白的是，与上面呈现的那些类似的诊断测试可以用于具有不同部件的其它个人消费产品电路。例如，代替利用单稳态多谐振荡器480的是，一些个人消费产品可以利用一个或多个电压比较器作为下面在图19中所说明的第二热控制单元。通过使用上述软件循环测试，可以检测到各种类型的错误，这些错误不一定直接导致危险状况，而是识别冗余故障控制电路的潜在问题。另外，在测试周期期间可以检测到明显的错误和固有错误，诸如微控制器卡住故障、adc硬件故障、加热器故障、电池故障等。

现在参考图19，示出了示例性个人消费产品、诸如湿式剃须刀的电路示意图500。电路原理图500包括第一(即，初级)热控制电路和第二(即，冗余)热控制电路。能量发射元件516通过第一开关元件572(示为p-mosfet晶体管t1)和第二开关元件582(示为n-mosfet晶体管t2)中的每一个与电源530选择性电通信。第一开关元件572由第一控制单元570控制，而第二开关元件582由第二控制单元控制，该第二控制单元示为电压比较器580。因为第一开关元件572、能量发射元件516、以及第二开关元件582是串联布置，所以如果第一开关元件572或第二开关元件582中的任一个被置于非导通状态，则能量发射元件516与电源530电隔离。

第一热传感器550和第二热传感器560各自位于能量发射元件516附近，并且各自分别是第一热控制电路和第二热控制电路的部件。当第一热传感器550的电阻随温度改变时，第一热传感器550将输入馈送到第一控制单元570的测量端口p2，该输入表示感测温度。精密电阻器r1用于将该电阻变化转换为电压变化，该电压变化可以由第一控制单元570处理以监测过度加热事件。

第一控制单元570可以取决于是否已经达到阈值温度、基于端口p2处的输入电压而经由致动端口p8选择性地在导通状态与非导通状态之间切换第一开关元件572。通过该热控制电路，能量发射元件516通常可以保持在恒定温度。除了该温度控制功能之外，第一控制单元570还可以诸如通过点亮led532和534、监测电源开关536的位置、以及控制电源开关538(例如，示为mosfet晶体管t3)管理个人消费产品的其它操作，该电源开关为例如冗余热控制电路供电。当电源开关536被按下时，第一控制单元570通过将端口p1拉到接地而将电源开关538切换到导通状态，从而向第二热电路(即，电压比较器580)供电。如果第一控制单元570错误地使电源开关538处于“断开”位置，则第二开关元件582也将断开并因此阻止电流流过能量发射元件516。此外，即使电源开关538部分接通，诸如以具有较高漏极-源极电阻的线性模式工作，第二热电路也将正常工作，因为反相输入与非发明输入之间的电压差(如下面更详细描述的)不取决于电源电压。

当第二热传感器560的电阻随温度改变时，第二热传感器560将信号馈送到第二控制单元，示为电压比较器580，该信号表示感测温度。电阻器r3和r4被布置为分压器并且被选择为将输入电压置于电压比较器的非反相输入(+)处，该输入电压定义温度阈值。第二热传感器560和电阻器r5也被布置为分压器以向电压比较器580的反相输入(-)提供对应于传感器温度的输入电压。随着能量发射元件516的温度上升但仍然低于温度阈值，呈现给电压比较器580的反相输入(-)的电压低于电压比较器580的非反相(+)输入处的电压。因此，电压比较器580的输出电压大致上等于vbat电压电平，从而将第二开关元件582设定为导通状态，使得电流可以流过能量发射元件516，假设第一开关元件572也处于导通状态。当温度升高以将第二热传感器560的温度充分升高到温度阈值以上时，由于第二热传感器560的电阻降低，电压比较器580的输出将从高变为低，这导致第二开关元件582断开。然后，加热元件516将与电源530隔离，从而允许其冷却。第二热传感器560也将冷却并且增加其电阻。一旦其电阻达到某个水平，电压比较器580的输出将从低变为高，这导致第二开关元件582的闭合并且使加热元件516恢复与电源530的电通信。

可以通过测量电源530的电压(即，电池电压)来测试或监测加热元件516的适当功能。例如，当加热元件516被激活时，由于电源530的内阻，引起电源530的电压的可检测的下降。因此，可以采用诊断例程来测试电路的各种部件，而无需附加的硬件。下面描述示例性诊断例程。

首先，可以测试第一开关元件572的短路。在该测试期间，第一开关元件572断开，而电源开关538闭合。在这种状态下，控制单元570确定电源530的电压是否如同第一开关元件572正常操作所预期的那样恒定。如果第一开关元件572具有短路，则将检测到电压降，其向控制单元570指示第一开关元件572未正确操作。接下来，可以测试第二开关元件582的短路。在该测试期间，第一开关元件572闭合，而电源开关538断开。在这种状态下，控制单元570确定电源530的电压是否如同第二开关元件582正常操作所预期的那样恒定。如果第二开关元件582具有短路，则将检测到电压降，其向控制单元570指示第二开关元件582未正确操作。

还可以测试电压比较器580的功能。在该测试期间，电源开关538闭合并且第一开关元件572闭合。在这种状态下，控制单元570检查电源530的电压降(即，由于电压比较器580导致第二开关元件582闭合)，然后检查在达到期望温度后的电压上升(即，由于电压比较器580导致第二开关元件582断开)。通过在达到期望温度的时间点检查第一热传感器550和第二热传感器560的电阻，也可以验证第一热传感器550和第二热传感器560在公差范围内。

实施例

a.一种个人消费产品，其包括：

a.电源；

b.第一控制单元，其包括多个端口；

c.能量发射元件，其与所述电源选择性电通信；

d.多个传感器，其被定位成用于感测所述能量发射元件的温度，所述多个传感器中的每一个与所述第一控制单元的相应端口电通信；

e.多个开关元件，所述开关元件中的每一个能够在导通状态与非导通状态之间切换以使所述能量发射元件与所述电源电隔离；

f.其中所述第一控制单元用于执行诊断例程，所述诊断例程包括以下一项或多项：

i.测试所述多个开关元件中的每一个在所述导通状态与所述非导通状态之间的切换功能；以及

ii.测试所述多个传感器中的每一个的温度感测功能。

b.根据段落a所述的个人消费产品，其中测试所述多个开关元件中的每一个在所述导通状态与所述非导通状态之间的所述切换功能并且测试所述多个传感器中的每一个的所述温度感测功能包括测量所述多个端口之一处的至少一个电压电平。

c.根据段落a-b中任一项所述的个人消费产品，其中测试所述多个开关元件中的每一个在所述导通状态与所述非导通状态之间的所述切换功能并且测试所述多个传感器中的每一个的所述温度感测功能包括将所述多个端口中的至少一个拉到控制单元高电压并且测量所述多个端口中的所述至少一个中的另一个端口处的电压。

d.根据段落a-c中任一项所述的个人消费产品，其中测试所述多个开关元件中的每一个在所述导通状态与所述非导通状态之间的所述切换功能并且测试所述多个传感器中的每一个的所述温度感测功能包括将所述多个端口中的至少一个拉到控制单元高电压并且测量所述多个端口中的所述至少一个中的另一个端口处的电压。

e.根据段落a-d中任一项所述的个人消费产品，其中测试所述多个开关元件中的每一个在所述导通状态与所述非导通状态之间的所述切换功能并且测试所述多个传感器中的每一个的所述温度感测功能包括所述至少一个测量电压与预期电压电平。

f.根据段落a-e中任一项所述的个人消费产品，其还包括第二控制单元，其中所述第二控制单元用于将所述多个开关元件中的至少一个在导通状态与非导通状态之间切换。

g.根据段落f所述的个人消费产品，其中所述第二控制单元是单稳态多谐振荡器。

h.根据段落f所述的个人消费产品，其中所述诊断例程包括将触发脉冲施加到所述单稳态多谐振荡器。

i.根据段落g所述的个人消费产品，其中所述第二控制单元是电压比较器。

j.根据段落a-e中任一项所述的个人消费产品，其中所述能量发射元件是加热元件，所述加热元件在与所述电源选择性电通信时的一段时间内加热到阈值温度。

k.根据段落j所述的个人消费产品，其中所述诊断例程在所述时间段结束之前结束。

l.根据段落a-k中任一项的个人消费产品，其中所述能量发射元件是发光二极管、加热元件以及激光器元件中的任一个。

m.根据段落a-l中任一项所述的个人消费产品，其中测试所述多个开关元件中的每一个在所述导通状态与所述非导通状态之间的所述切换功能并且测试所述多个传感器中的每一个的所述温度感测功能包括以下至少一项：

i.将所述多个开关元件中的每一个切换到导通状态；

ii.将所述多个开关元件中的每一个切换到非导通状态；以及

iii.将所述多个开关元件的第一子集切换到导通状态，并且将所述多个开关元件的第二子集切换到非导通状态。

n.根据段落a-m中任一项所述的个人消费产品，其还包括第一热控制电路和第二热控制电路，其中所述第一热控制电路包括所述多个开关元件中的至少一个和所述多个传感器中的至少一个，并且所述第二热控制电路包括所述多个开关元件中的至少一个不同的开关元件和所述多个传感器中的至少一个不同的传感器。

o.根据段落n所述的个人消费产品，其中所述诊断例程按顺序测试所述第一热控制电路的所述操作和所述第二热控制电路的所述操作。

p.根据段落a-o中任一项所述的个人消费产品，其中在执行诊断例程之后，所述第一控制单元基于所述诊断例程的结果来确定所述能量发射元件是否与所述电源选择性电通信。

q.根据段落a-p中任一项所述的个人消费产品，其中所述诊断例程用于确认没有电气短路到电路接地。

本文所公开的量纲和值不应理解为严格限于所引用的精确数值。相反，除非另外指明，否则每个此类量纲旨在表示所述值以及围绕该值的功能上等同的范围。例如，公开为“40mm”的量纲旨在表示“约40mm”。

除非明确排除或以其它方式限制，本文中引用的每一篇文献，包括任何交叉引用或相关专利或专利申请以及本申请对其要求优先权或其有益效果的任何专利申请或专利，均据此全文以引用方式并入本文。对任何文献的引用不是对其作为与本发明的任何所公开或本文受权利要求书保护的现有技术的认可，或不是对其自身或与任何一个或多个参考文献的组合提出、建议或公开任何此类发明的认可。此外，当本发明中术语的任何含义或定义与以引用方式并入的文献中相同术语的任何含义或定义矛盾时，应当服从在本发明中赋予该术语的含义或定义。

虽然已举例说明和描述了本发明的具体实施方案，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的实质和范围的情况下可作出多个其它变化和修改。因此，本文旨在于所附权利要求中涵盖属于本发明范围内的所有此类变化和修改。