一种用于PTC加热器上温控器运放输入端的电路结构的制作方法

一种用于ptc加热器上温控器运放输入端的电路结构
技术领域
1.本实用新型涉及温控器技术领域，尤其涉及一种用于ptc加热器上温控器运放输入端的电路结构。


背景技术：

2.现有国内知名车企上汽大通ev31项目suv电动车市场上，代替传统发动机给电池加热的是一款ptc(positive temperature coefficient，正温度系数)加热器，而涉及的温控器为ptc加热器的一部分，通过感知ptc周围芯体表面的温度(模拟电池周围环境温度)来控制ptc加热器的开启与停止。
3.然而，现有批量件产品由于其输入端的电压存在异常波动且频繁导致温控器内部元件损坏现象，高温情况下(≥85℃)温控器不断开ptc一直处于工作状态，电池长时间处于高温状态对其寿命有一定损坏，安全性风险较高。同时温控器不工作后进行分析电路也比较复杂，耗费时间较长。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种用于ptc加热器上温控器运放输入端的电路结构，至少解决了现有技术中的部分问题。
5.本实用新型是这样实现的：
6.本实用新型提供一种用于ptc加热器上温控器运放输入端的电路结构，包括电源电路、钳位稳压电路、分压电路、分档测试电路、电压比较器、开关三极管、电压输出电路，电源电路的输出端与钳位稳压电路的输入端电连接，分压电路的输入端和分档测试电路的输入端均与钳位稳压电路的输出端电连接，分压电路的输出端与电压比较器的正向输入端电连接，分档测试电路的输出端与电压比较器的负向输入端电连接，电压比较器的输出端通过开关三极管与电压输出电路的输入端电连接，电压输出电路输出端与电磁继电器电连接。
7.作为优选，用于ptc加热器上温控器运放输入端的电路结构还包括用于防自激振荡的电容c5，电容c5并联在电压比较器的反馈支路上。
8.作为优选，钳位稳压电路包括整流二极管d1、限流电阻r8、稳压二极管zd1以及滤波电解电容c2，电源电路的输出端依次串联整流二极管d1、限流电阻r8后与稳压二极管zd1的输入端电连接，滤波电解电容c2与稳压二极管zd1并联。
9.作为优选，分压电路包括第一分压电阻r1和第二分压电阻r2，第一分压电阻r1与第二分压电阻r2串联，第一分压电阻r1与第二分压电阻r2之间的公共端通过限流电阻r5电连接电压比较器的正向输入端，第一分压电阻r1的输入端与稳压二极管zd1的输入端电连接。
10.作为优选，分档测试电路包括可调电阻r9、固定电阻r3和温度传感器rt，可调电阻r9和固定电阻r3之间的公共端通过限流电阻r4电连接电压比较器的负向输入端。
11.作为优选，电源电路电压为12v，钳位稳压电路电压为7.5v。
12.作为优选，电压比较器采用lm2904dr芯片。
13.本实用新型具有以下有益效果：
14.本实用新型将测试电路中的可变电阻的r9和温度传感器rt进行串联，根据温度传感器rt在不同温度点(80℃和85℃)阻值的不同来控制电压比较器负向输入端电压值的不同，最终使电压比较器输出是高电平还是低电平，最终控制ptc加热器是给电池继续加热还是停止加热状态。当输入端产生异常电平波动时通过防自激振荡电路可以有效避免开关三极管坏，也可以通过测量电压比较器输入端正、负向电压值判断出哪部分元器件出现失效。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
16.图1为本实用新型实施例提供的用于ptc加热器上温控器运放输入端的电路结构框图；
17.图2为本实用新型实施例提供的用于ptc加热器上温控器运放输入端的电路结构图；
18.图3为本实用新型实施例提供的图2电路在外界温度低于80℃时的等效电路图；
19.图4为本实用新型实施例提供的图2电路在外界温度大于85℃时的等效电路图。
具体实施方式
20.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.如图1-图4，本实用新型实施例提供一种用于ptc加热器上温控器运放输入端的电路结构，包括电源电路1、钳位稳压电路2、分压电路3、分档测试电路4、电压比较器5(图中的lm2904dr芯片)、开关三极管6(图中的bd882hy)、电压输出电路7，
22.电源电路1的输出端与钳位稳压电路2的输入端电连接，用于为温控器提供工作电压；
23.分压电路3的输入端和分档测试电路4的输入端均与钳位稳压电路2的输出端电连接，钳位稳压电路2用于对电源电压进行改变，并对分压电路和测试电路输出稳定电压；
24.分压电路3的输出端与电压比较器5的正向输入端电连接，分压电路3用于对钳位稳压电路输出的电压进行分压，并将进行分压后的电压输出给比较器正向输入端；
25.分档测试电路4的输出端与电压比较器5的负向输入端电连接，温度不同rt阻值不一样，最终导致电压比较器负向输入端电压不同；
26.电容c5并联在电压比较器5的反馈支路上，形成防自激振荡电路，使得输出反馈回输入端信号的相位与输入信号相位的差尽量在135
°
以下，防止电源异常电压产生不同频率
的交流电与元件产生共振，最终使元件损坏；
27.电压比较器5的输出端通过开关三极管6与电压输出电路7的输入端电连接，电压输出电路7输出端与电磁继电器电连接，电压比较器5根据正负向输入端大小，使开关三极管输出对应的高低电平；开关三极管6根据电压比较器输出端输出的高低电平，对输出电路进行开关控制；电压输出电路7据开关三极管的导通与断开，控制电磁继电器的开关。
28.钳位稳压电路2包括整流二极管d1(1n4007)、限流电阻r8、稳压二极管zd1以及滤波电解电容c2，电源电路1的输出端依次串联整流二极管d1、限流电阻r8后与稳压二极管zd1的输入端电连接，滤波电解电容c2与稳压二极管zd1并联。
29.分压电路3包括第一分压电阻r1和第二分压电阻r2，第一分压电阻r1与第二分压电阻r2串联，第一分压电阻r1与第二分压电阻r2之间的公共端通过限流电阻r5电连接电压比较器5的正向输入端，第一分压电阻r1的输入端与稳压二极管zd1的输入端电连接。
30.分档测试电路4包括可调电阻r9、固定电阻r3和温度传感器rt，可调电阻r9和固定电阻r3之间的公共端通过限流电阻r4电连接电压比较器5的负向输入端。温度传感器rt在温度点80℃时的阻值为12.315kω，温度点85℃时的阻值范围为10.450kω。
31.当温控器断开时(外界温度为85℃)电压比较器负向输入端电压按此公式u＝r3/(r3+rt+r9)*7.5v，约为4.77v左右；当温控器吸合时(外界温度为80℃)电压比较器负向输入端电压按此公式u＝r3/(r3+rt+r9)*7.5v，约为4.50v。
32.当温控器断开时(外界温度为85℃)电压比较器正向输入端电压按此公式u＝r2||r6/(r2||r6+r1)*7.5v，约为4.49v左右，其中r2||r6表示r2与r6并联，替代值为r2||r6＝r2*r6/(r2+r6)；当温控器吸合时(外界温度为80℃)电压比较器正向输入端电压按此公式u＝(7.5*r2*r6+6*r1*r2)/(r2*r6+r1*r2+r1*r6)，约为4.77v左右。
33.本实施例公开了一种用于ptc加热器上温控器运放输入端的电路结构，如图1，包括电源电路1、钳位稳压电路2、分压电路3、分档测试电路4、电压比较器5(图中的lm2904dr芯片)、开关三极管6(图中的bd882hy)、电压输出电路7。
34.电源电路1，输出端与钳位稳压电路2连接，用于为温控器提供工作电压；在本实施例中，电源电路电压优选12v。
35.钳位稳压电路2，输入端与电源电路1连接，输出端分别与分压电路3和分档测试电路4连接；用于对电源电压进行改变，并对分压电路3和分档测试电路4输出稳定电压。
36.具体的，钳位稳压电路2包括整流二极管d1，限流电阻r8，稳压二极管zd1以及滤波电解电容c2，整流二极管d1与限流电阻r8连接，限流电阻r8与稳压二极管zd1串联，滤波电解电容c2与稳压二极管zd1并联。在一些优选实施例中，限流电阻r8阻值为680ω，滤波电解电容c2的容值为33uf；电源接入整流二极管d1，整流二极管d1将交流电转换成直流电。整流二极管d1连接限流电阻r8，限流电阻r8防止输入电流过大。限流电阻r8与稳压二极管zd1串联实现电压的钳位，当负载电流减小时，限流电阻r8两端电压降便下降，稳压电路的输出电压上升，即稳压二极管zd1的反向电压上升，稳压二极管zd1的电流上升，稳压二极管zd1的电流通过限流电阻r8，限流电阻r8的管压降便上升，输出电压下降，结果稳压电路的输出电压保持不变，实现稳压效果。滤波电解电容c2与稳压二极管zd1并联起滤波作用，在本实施例中，钳位稳压电路2的电压为7.5v。在本实施例中，稳压二极管zd1的精度为2％。
37.分压电路3，输入端与钳位稳压电路2连接，输出端与电压比较器5正向输入端连
接，用于对钳位稳压电路2输出的电压进行分压，并将进行分压后的电压输出给电压比较器5的正向输入端。
38.在一些优选实施例中，分压电路3包括第一分压电阻r1和第二分压电阻r2，第一分压电阻r1阻值为17.4kω，第二分压电阻r2阻值为29.4kω。稳压二极管zd1的负极连接第一分压电阻r1，钳位稳压电路2为分压电路3提供稳定电压。第一分压电阻r1连接第二分压电阻r2，第二分压电阻r2接地，第一分压电阻r1、第二分压电阻r2串联实现分压功能。第一分压电阻r1与第二分压电阻r2之间的公共端连接限流电阻r5的一端，限流电阻r5的另一端连接基准电压正向输入端(lm2904dr的正向输入端)，第二分压电阻r2两端电压作为基准电压。
39.分档测试电路4，输入端与钳位稳压电路2连接，输出端与电压比较器5(图中的lm2904dr)负向输入端连接，用于根据不同温度点对应的阻值对钳位稳压电路2输出分压进行分压匹配，并将进行分压后的电压输出给电压比较器5(图中的lm2904dr)的负向输入端。
40.在一些优选实施例中，分档测试电路4包括固定电阻r3、可调电阻r9和温度传感器rt，固定电阻r3和可调电阻r9之间的公共端连接限流电阻r4，限流电阻r4另一端连接基准电压负向输入端(lm2904dr的负向输入端)。
41.电压比较器5，正向输入端与分压电路3连接，负向输入端与分档测试电路4连接，根据正负向输入端大小，向开关三极管6输出对应的高低电平。
42.具体的，当外界温度低于80℃时，温度传感器rt阻值相对较大，导致基准电压负向输入端电压小于基准电压正向输入端电压，lm2904dr最终输出高电平使开关三极管bd882hy导通；此时电压比较器lm2904dr正向输入端电压类似图3中的电路，通过电路叠加原理算出：电压比较器正向输入端电压按此公式为u＝(7.5*r2*r6+6*r1*r2)/(r2*r6+r1*r2+r1*r6)，约为4.77v左右，其中电压比较器输出电压为6v左右，虽然输入比较器电压有7.5v，但输出会有一个1.5v的损耗。
43.当外界温度大于85℃时，温度传感器rt阻值较小，导致基准电压负向输入端电压大于基准电压正向输入端电压，lm2904dr最终输出低电平使三极管截止断开。此时电压比较器正向输入端电压类似图4中的电路，通过电路算出电压比较器正向输入端电压按此公式为u＝r2||r6/(r2||r6+r1)*7.5v，约为4.49v左右，电压比较器5正向输入端与分压电路3连接，负向输入端与分档测试电路4连接，根据正负向输入端大小，向开关三极管6输出对应的高低电平。
44.开关三极管6，输入端与电压比较器5输出端连接，输出端与电压输出电路7连接，根据电压比较器5输出端输出的高低电平，对电压输出电路7进行开关控制。
45.电压输出电路7，输入端与开关三极管6连接，输出端与电磁继电器连接，根据开关三极管6的导通与断开，控制电磁继电器的开关。
46.本实施例提供一种用于ptc加热器上温控器运放输入端的电路结构，基于该电路结构，利用公式算出的理论值与实测值是否存在差异，便于排查电路元器件故障，减少分析时效，同时也防止输入自激振动对元器件的损坏。
47.分档测试电路4用于根据不同温度条件下温度传感器阻值不同对钳位稳压电路输出进行分压，并将进行分压后的电压输出给比较器负向输入端。
48.防自激振荡电路包含电容c5和电压比较器lm2904dr，电容c5并联在电压比较器
lm2904dr输出端与限流电阻r5一端。
49.防自激振荡电路在电压比较器5反馈支路上并联电容c5，使得输出反馈回输入端信号的相位与输入信号相位的差尽量在135
°
以下，防止输入异常电压产生不同频率的交流电与元件产生共振，最终使元件损坏。
50.分压电路包括第一分压电阻r1、第二分压电阻r2、限流电阻r5和滤波电容c3，第一分压电阻r1与第二分压电阻r2串联，第一分压电阻r1与第二分压电阻r2之间的公共端与限流电阻r5连接，限流电阻r5另一端连接基准电压正向输入端，滤波电容c3一端与限流电阻r5连接，另一端与稳压电路输入端连接。
51.分档测试电路包括固定电阻r3、可调电阻r9和温度传感器rt，限流电阻r4和滤波电容c4，固定电阻r3和可调电阻r9之间的公共端与限流电阻r4连接，限流电阻r4另一端连接基准电压负向输入端，滤波电容c4一端与限流电阻r4连接，另一端与稳压电路输入端连接。
52.当温控器断开时(外界温度为85℃)电压比较器正向输入端电压按此公式u＝r2||r6/(r2||r6+r1)*7.5v，约为4.49v左右，其中r2||r6表示r2与r6并联，其替代值为r2||r6＝r2*r6/(r2+r6)，电压比较器负向输入端电压按此公式u＝r3/(r3+rt+r9)*7.5v，约为4.77v左右；当温控器吸合时(外界温度为80℃)电压比较器正向输入端电压按此公式u＝(7.5*r2*r6+6*r1*r2)/(r2*r6+r1*r2+r1*r6)，约为4.77v左右，电压比较器负向输入端电压按此公式u＝r3/(r3+rt+r9)*7.5v，约为4.50v左右。
53.在本实施例中，电源电路电压为12v，钳位稳压电路电压为7.5v，电压比较器采用lm2904dr芯片。
54.本实用新型将测试电路中的可变电阻的r9和温度传感器rt进行串联，根据温度传感器rt在不同温度点(80℃和85℃)阻值的不同来控制电压比较器5负向输入端电压值的不同，最终使电压比较器输出是高电平还是低电平，最终控制ptc加热器是给电池继续加热还是停止加热状态。当输入端产生异常电平波动时通过防自激振荡电路可以有效避免开关三极管6损坏，也可以通过测量电压比较器输入端正、负向电压值判断出哪部分元器件出现失效。
55.防自激振荡电路，在电压比较器反馈支路上并联一电容c5实现超前相位补偿。
56.基于本实用新型提供的电路结构，可计算温控器吸合和断开条件下运算放大器正、负向输入端的电压，便于排查电路元器件故障，减少分析时效，同时也防止输入自激振动对元器件的损坏。
57.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。