一种交流负载双路并联开关控制电路的制作方法

本发明属于开关控制电路，尤其涉及一种交流负载双路并联开关控制电路。

背景技术：

1、传统电热器具温控驱动电路主要分为三类，一类仅采用继电器单独驱动发热负载，继电器导通损耗低、成本低、可承载大功率，但仅能实现通断式控制，无法连续调节输出功率，温控精度差，难以满足精细控温使用需求；另一类仅采用可控硅单独驱动发热负载，可结合过零信号实现丢波控制或周期控制实现精细控温，在驱动小功率负载时很有优势，但发热负载较大且空间有限不能加大散热片时不能长时间大功率工作；还有一类采用继电器与可控硅并联的驱动电路（与本专利所述电路相同（图4）），但其在大功率加热时仅采用继电器单独驱动发热负载，在精细控温时仅采用可控硅单独驱动发热负载，由于继电器无法通过过零信号精确控制，通断过程易产生电弧、电磁干扰，电路运行稳定性、安规性能较差。虽能同时兼顾大功率加热、高精度控温、小型化空间布局与低成本生产的产品设计要求，但无法解决电弧造成的继电器寿命短，系统稳定性较差的问题。

技术实现思路

1、鉴于上述提及的问题，结合本发明的第一方面，本发明实施例提供一种交流负载双路并联开关控制电路，包括市电输入线路、交流负载、继电器开关支路、可控硅开关支路；

2、所述市电输入线路包含火线、零线，所述零线（市电一端）直接连接交流负载一端；

3、所述火线（市电另一端）分出两路并联支路，两路并联支路输出端汇合后统一连接交流负载另一端；

4、所述两路并联支路分别为继电器开关支路、可控硅开关支路，所述继电器开关支路与可控硅开关支路输入端共接火线、输出端共接交流负载，且双向均可导通，不分零火，形成双通道并联供电通路；

5、主控模块分别输出独立控制信号驱动继电器开关支路、可控硅开关支路，可单独导通继电器开关支路、单独导通可控硅开关支路或两路同步导通；

6、所述可控硅开关支路接入过零检测信号，用于可控硅过零触发通断。

7、优选的，所述交流负载为温控壶发热盘，所述火线并联输出端设置out-h端子，发热盘接于out-h端子与零线之间；

8、火线与out-h端子之间并联压敏电阻，构成回路浪涌过压保护。

9、优选的，所述继电器开关支路包含继电器rly1、第一驱动三极管q4、续流二极管d5、限流电阻r19、下拉电阻r20；

10、继电器rly1线圈一端接+5v电源，线圈另一端接q4集电极；

11、续流二极管d5并联在继电器线圈两端，二极管阴极接+5v、阳极接q4集电极；

12、q4基极经r19接入主控信号端rly-h，q4基极与发射极之间并联r20，q4发射极接地；

13、继电器主回路触点一端接火线，另一端接out-h端子。

14、优选的，所述可控硅开关支路包含双向可控硅q5、第二驱动三极管q6、门极限流电阻r21、分压电阻r23、泄放电阻r22；

15、双向可控硅q5的t1端接火线、t2端接out-h端子，门极g经r21接q6集电极；

16、q6基极经r23接入主控信号端scr-h，q6集电极与发射极之间并联r22，q6发射极接地。

17、优选的，电路工作模式包括大功率加热模式、精细控温模式；

18、大功率加热模式下主控输出rly-h高电平或主控输出rly-h低电平以控制继电器开或关之前率先控制可控硅在零火线电压为零时导通，直到继电器完成开或关的动作后关闭；

19、精细控温模式下可控硅单独驱动发热负载，主控可结合过零信号实现丢波控制或周期控制实现精细控温；

20、优选的，还包括市电前端处理电路，所述市电前端处理电路与继电器、可控硅并联驱动电路共用同一市电火线、零线输入；

21、所述市电前端处理电路包括市电输入防护滤波单元、过零检测电路单元、整流缓冲单元、ob2222mcpa开关电源主控变换单元、负压输出稳压单元。

22、优选的，所述市电输入防护滤波单元包含保险丝fuse、压敏电阻vdr1、x电容cx1、泄放电阻r1/r2、共模电感ll1、x电容cx2、y电容cy1/cy2；

23、零线串联保险丝fuse，火线与零线之间并联vdr1、cx1，cx1两端并联对称泄放电阻r1、r2；

24、火线、零线接入共模电感ll1，共模电感输出com1、com2，com1与com2之间并联cx2，com1、com2分别通过y电容cy1、cy2接保护地pe。

25、优选的，所述过零检测电路单元输入端取自com2节点，包含分压电阻r9、r10、r11、三极管q1、上拉电阻r13、限流电阻r14、滤波电容c4、rc吸收回路r12与c3；

26、r9、r10、r11串联分压后接q1集电极，q1发射极接+5v，q1基极经r14引出过零信号输出端zeo，zeo并联c4接地；

27、r13接于+5v与q1基极之间，r12与c3并联在q1集电极、发射极之间；

28、zeo输出同步市电的过零脉冲信号，输送至主控模块用于可控硅过零触发。

29、优选的，所述整流缓冲单元包括功率电阻r3、串联整流二极管d1、d2、滤波电解电容ec1、泄放电阻r4；

30、com1线路串联r3后接入同向串联的d1、d2，d1、d2输出端并联ec1，ec1两端并联r4。

31、优选的，所述ob2222mcpa开关电源主控变换单元包含电感l1、电源芯片u1、启动电阻r5/r6、电流采样电阻r7、稳压二极管d3；

32、整流后直流经l1接入u1高压供电引脚，r5、r6串联接高压侧与u1启动引脚之间；

33、u1电流采样引脚cs串联r7至功率地，u1功率地引脚并联d3至高压输入节点；

34、所述负压输出稳压单元包含储能电感l2、整流二极管d4、滤波电容c1、电解电容ec4、薄膜电容c2、反馈分压电阻rj1、rj2、调节电阻r8；

35、l2一端接d4阳极，d4阴极输出负压，l2与d4连接节点并联c1接地；负压输出端并联ec4、c2；

36、rj1一端接负压输出端、rj2一端接+5v基准，rj1与rj2连接中点反馈至u1反馈引脚fb，r8并联于rj2两端调节反馈分压比例；

37、所述负压输出稳压单元输出负压电源，为主控、继电器驱动三极管、可控硅驱动三极管提供工作电源；

38、可控硅开关支路（和继电器支路）可互换设置于零线与交流负载之间，火线直接常通连接交流负载另一端，实现同等双通道并联开关控制功能。（取决于电源方案，如图3所示的ac-dc电源方案采取的是buck-boost(升降压)拓扑做负压，所以可控硅开关支路和继电器支路置于火线与交流负载之间）

39、基于以上方面，采用继电器与双向可控硅并联双通道驱动结构，大功率升温阶段主要启用继电器支路，依托继电器触点导通压降小、稳态发热低的特性过大电流，又在继电器触点吸合或释放的时间段短暂启用可控硅承受电流，以消除这两个时间段产生的电弧和电磁干扰；精细控温阶段单独启用可控硅支路，配合前端过零检测电路输出的同步脉冲实现过零软开关完成功率连续微调，大幅提升温控精度。

40、本发明配套集成一体化市电前端处理电路，整合输入过流、浪涌过压、emi滤波防护功能，提升整机电路安规与抗干扰能力；前端电路同步输出市电过零信号与稳定负压工作电源，一套市电输入同时为可控硅提供触发时序、为主控及各路驱动三极管提供供电，省去独立电源与单独过零采集模块，简化整机线路布局，降低电路元器件数量，在满足大功率加热、精细控温、小型化装配需求的前提下，进一步优化整机生产成本与电路运行可靠性。