一种家用加热设备的电路板以及家用加热设备的制作方法

1.本发明涉及一种家用加热设备及其电路板。


背景技术：

2.家用设备通过输入市电进行加热，为了更好的控制加热温度，必须考虑市电电压波动的影响，现有技术中通过加入互感器进行电压检测，但是互感器的体积较大，会造成产品的体积偏大；也有直接采用电阻分压的方案，但是容易造成用户触电。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种结构简单，避免触电的检测电路以及家用加热设备。
4.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种家用设备的检测电路，所述检测电路包括市电电压检测单元，所述市电电压检测单元包括整流电路、限流电路、光电耦合器、采样电路以及滤波电路，市电通过市电输入端输入所述市电电压检测单元，所述整流电路和所述限流电路位于所述市电输入端和所述光电耦合器之间，所述采样电路和所述滤波电路位于所述光电耦合器的下游，一检测电压通过与所述滤波电路连接的电压检测端输出。
5.本发明还公开了一种家用加热设备，一种家用加热设备，包括电路板，所述电路板具有以上所述的检测电路，所述家用加热设备包括马桶加热器、即热式饮水机、便携式饮水机、即热式恒温水龙头，通过市电输入能够为所述家用加热设备供电，所述市电输入端和所述家用加热设备的功率器件之间具有电开关器件，一mcu集成于所述电路板，所述mcu根据的所述检测电压发出功率控制信号控制所述电器开关的通断。
6.本技术的家用加热设备的检测电路，利用整流电路、限流电路、光电耦合器、限流电路、采样电路以及滤波电路，输入的市电通过所述整流电路和所述限流电路与所述光耦隔离电路电连接，电压检测端位于光耦隔离电路的下游，且检测电压通过电压检测端输出，实现市电电压的检测，电路简单，成本低，体积小巧，并且能够利用光电耦合器实现强弱电分开，避免了检测电压时的高压触电危险；另外，家用加热设备与输入的市电连接的控制能够通过市电的电压的变化进行调整，有利于保证加热设备的功率，即保证加热设备提供所需的温度的稳定性。
附图说明
7.图1是家用加热设备的第一种系统连接框图；
8.图2是家用加热设备的第二种系统连接框图；
9.图3是图1中检测电路的电路示意框图；
10.图4是图2中检测电路的电路示意框图；
11.图5是检测电路的第一种实施方式电路连接示意图；
12.图6是检测电路的第二种实施方式电路连接示意图；
13.图7是检测电路的第三种实施方式电路连接示意图；
14.图8是检测电路的第四种实施方式电路连接示意图；
15.图9是检测电路的第五种实施方式电路连接示意图；
16.图10是检测电路的第六种实施方式电路连接示意图；
17.图11是检测电路的第七种实施方式电路连接示意图；
18.图12是检测电路的第八种实施方式电路连接示意图；
19.图13是检测电路的第九种实施方式电路连接示意图；
20.图14是检测电路的第十种实施方式电路连接示意图；
21.图15是市电电压波形示意图；
22.图16是检测电路的经过二极管整流电路后的电压波形示意图；
23.图17是检测电路的经过整流桥整流电路后的电压波形示意图；
24.图18是电压检测端的电压波形示意图。
具体实施方式
25.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：
26.随着家用设备智能化，家用设备趋近于智能控制，其中家用加热设备是家用设备中重要的一个部分，家用加热设备可以为马桶加热器、即热式饮水机、便携式饮水机、即热式恒温水龙头，家用加热设备的智能控制主要为温度的控制，家用设备通过输入市电进行加热，当市电电压波动的时候，会导致电功率产生更大的波动，无法实现稳定的温度控制，为了实现更好的温控效果，需要检测市电电压，获取实际的市电电压，可以比较准确的获取加热元件的实际发热功率，根据实际发热功率通过调整加热设备的功率器件可以实现预期的温度控制效果。
27.参见图1至图2，家用加热设备，包括电路板，所述电路板集成有检测电路，检测电路包括市电电压检测单元，市电输入市电电压检测单元，同时市电至少能够为该家用加热设备的功率元件供电，输入的市电和家用加热设备的功率器件之间具有电开关器件，一mcu集成于电路板，该mcu根据的检测电压发出功率控制信号控制电器开关的通断。这样获取实际的市电电压，可以比较准确的获取加热元件的实际发热功率，根据实际发热功率通过调整加热设备的功率器件可以实现预期的温度控制效果。其中mcu也可以为智能控制模块。
28.结合图3和图4，市电电压检测单元包括整流电路、限流电路、光电耦合器、采样电路以及滤波电路，市电通过市电输入端输入市电检测单元，整流电路和限流电路位于市电输入端和光电耦合器之间，采样电路和滤波电路位于光电耦合器的下游，一检测电压通过与滤波电路的连接的电压检测端输出。图3和图4的主要区别在于：图3中，整流电路位于限流电路的上游，图4中整流电路位于限流电路下游。电压检测电路不使用互感器，使得电路体积较小，另外，使用光电耦合器可以避免用户在电压检测时的触电危险。具体的电路连接图，参见图5-图14。
29.参见图5，本实施例中，市电电压检测单元包括整流电路、限流电路、光电耦合器、采样电路以及滤波电路，采样电路和滤波电路位于光电耦合器的下游，一检测电压通过与滤波电路的连接的电压检测端out1输出；该电压检测端out1与mcu连接，使得检测电压可以输入mcu。
30.其中，整流电路为二极管d6，以后为了描述方便讲该二极管命名为第一二极管。限流电路包括限流电阻r35，市电输入端包括市电火线输入端l和市电零线输入端n，市电火线输入端的通过二极管d6与限流电阻r35电连接，限流电阻r35的输出端与光电耦合器ic4的第一端1电连接，市电零线输入端的与光电耦合器ic4的第二端2电连接。采样电路包括采样电阻r44，光电耦合器的第三端3与采样电阻r44的一端电连接，采样电阻r44的另一端接地，光电耦合器的第四端4与一电压源vcc电连接，滤波电路的一端与光电耦合器的第三端3电连接，滤波电路的另一端接地。本实施例中，光电耦合器ic4包括发光二极管以及光敏三极管，发光二极管包括光电耦合器的第一端和第二端，光敏三极管包括光电耦合器的第三端和所述第四端，其中第一端为所述发光二极管的正极，第二端为发光二极管的负极，第三端为光敏三极管的发射极，第四端为光敏三极管的集电极；限流电阻r35的输出端与发光二极管的正极连接，发光二极管的负极与市电输入端的负极n连接，光敏三极管的集电极与电压源vcc电连接，光敏三极管的发射极与采样电阻r44的一端电连接，采样电阻r44的另一端接地。其中光电耦合器ic4的前端的电流为第一电流i1，即经过限流电阻r35的电流为第一电流，光电耦合器ic4的后端的电流为第二电流i2，即经过采样电阻r44的电流为第二电流，第二电流与第一电流呈正比。采样电阻r44对应的电压为第二电压，第二电压的的波峰电压为u2。
31.本实施例中，整流电路包括第一二极管d6，第一二极管d6位于市电输入端的正极h与限流电阻r35之间；通过第一二极管d6的半波整流，可以获得市电的半波整流信号，如图16所示；相对于输入的市电电压，市电电压的波形图为正弦波，峰值为u1，如图15所示，经过第一二极管后，整流的电压波形位于x轴的上方，即只有正向电压，整流电压的峰值为u
d
，u
d
＝u
1-u
压降
，u
压降
为第一二极管d6产生的压降。经过第一二极管d6后，电路的电流为第一电流i1，i1＝(u
1-u
压降
)/r
35
，光电耦合器第三端的电流为第二电流i2，第二电流与第一电流呈正比。电流的大小根据实际需求选择适合规格的光电耦合器。
32.图6为检测电路的第二种实施方式的电路连接图，与第一种实施方式相比，检测电路还包括零点检测电路，零点检测检测电路包括整流电路、限流电路以及光电耦合器，零点检测电路还包括零点检测端out2，第二电阻r31和第二电容c21，第二电阻r31的一端与光电耦合器ic4的第三端连接，第二电阻r31的另一端与第二电容c21的一端连接，第二电容c21的另一端接地，零点检测端out2与第二电阻r31的另一端连接，零点检测端out2与mcu连接，使得mcu可以获取电流零点。一般调整功率器件包括控制过零通断，该控制需要获取电流零点，可以减少谐波干扰；这样零点检测电路和电压检测电路可以公用部分电器元件以及电路，使得电路连接简单，电元器件较少，成本较低，不使用互感器，使得电路体积较小，使用光电耦合器避免用户在电压检测时的触电危险。
33.图7检测电路的第三种实施方式的电路连接图，第一种实施方式相比，整流电路包括整流桥bd1，整流桥bd1包括四个二极管，在相邻的二极管之间具有一个连接端，其中两个连接端与所述市电输入端的正负极连接，另外一个连接端与限流电阻r35连接，再一个连接端与光电耦合器的第二端连接。该实施方式通过整流桥，可以获得市电的全波整流信号，如图7所示；相对于输入的市电电压，市电电压的波形图为正弦波，峰值为u1，整流的电压波形位于x轴的上方，即只有正向电压，整流电压的峰值为u
d
，其周期为原来的一半；u
d
＝u
1-u
压降
，u
压降
为整流桥bd1产生的压降。经过整流桥后，电路的电流为第一电流i1，i1＝(u
1-u
压降
)/r
35
，
光电耦合器第三端的电流为第二电流i2，第二电流与第一电流呈正比。电流的大小根据实际需求选择适合规格的光电耦合器。
34.图8为检测电路的第四种实施方式的电路连接图，与第三种实施方式相比，检测电路还包括零点检测电路，零点检测电路包括零点检测端out2，第二电阻r31和第二电容c21，第二电阻r31的一端与光电耦合器ic4的第三端连接，第二电阻r31的另一端与第二电容c21的一端连接，第二电容c21的另一端接地，零点检测端out2与第二电阻r31的另一端连接，零点检测端out2与mcu连接，使得mcu可以获取电流零点。一般调整功率器件包括控制过零通断，该控制需要获取电流零点，可以减少谐波干扰；这样零点检测电路和电压检测电路可以公用部分电器元件以及电路，使得电路连接简单，电元器件较少，成本较低，不使用互感器，使得电路体积较小，使用光电耦合器避免用户在电压检测时的触电危险。
35.图9是检测电路的第五种实施方式电路连接示意图；与第二种实施方式相比，光电耦合器的第三端3接地，采样电阻r44电连接于光电耦合器的第四端4与一电压源vcc之间，滤波电路的一端与所述光电耦合器的第四端电连接，滤波电路的另一端接地；电压检测端out1位于滤波电路的下游；检测电路还包括零点检测电路，零点检测电路的输入端与光电耦合器的第四端4连接。当然也可以不包括零点检测电路。
36.图10是检测电路的第六种实施方式电路连接示意图；与第二种实施方式相比，整流电路为第一二极管d6，限流电路包括限流电阻r35，市电火线输入端通过第一二极管d6与光电耦合器的第一端1电连接，市电零线输入端的通过限流电阻r35与所述光电耦合器的第二端1电连接。
37.图11是检测电路的第七种实施方式电路连接示意图；与第二种实施方式相比，整流电路为第一二极管d6，限流电路包括限流电阻r35，市电正极的输入端与光电耦合器的第一端1电连接，市电零线输入端通过第一二极管d6和限流电阻r35与光电耦合器的第二端2电连接。
38.图12是检测电路的第八种实施方式电路连接示意图；与第二种实施方式相比，整流电路为第一二极管d6，限流电路包括限流电阻r35，市电火线输入端通过限流电阻r35与光电耦合器的第一端1电连接，市电零线输入端的通过第一二极管d6与光电耦合器的第二端1电连接。
39.图13是检测电路的第九种实施方式电路连接示意图；与第六种实施方式相比，光电耦合器的第三端3接地，采样电阻r44电连接于光电耦合器的第四端4与一电压源vcc之间，滤波电路的一端与所述光电耦合器的第四端电连接，滤波电路的另一端接地；电压检测端out1位于滤波电路的下游；检测电路还包括零点检测电路，零点检测电路的输入端与光电耦合器的第四端4连接。当然也可以不包括零点检测电路。
40.图14是检测电路的第十种实施方式电路连接示意图；与第四种实施方式相比，电耦合器的第三端3接地，采样电阻r44电连接于光电耦合器的第四端4与一电压源vcc之间，滤波电路的一端与所述光电耦合器的第四端电连接，滤波电路的另一端接地；电压检测端out1位于滤波电路的下游；检测电路还包括零点检测电路，零点检测电路的输入端与光电耦合器的第四端4连接。当然也可以不包括零点检测电路。
41.在以上实施方式中，滤波电路包括第一电阻r41和第一电容c26，第一电阻r41的一端与光电耦合器ic4的第三端连接，第一电阻r41的另一端与电压检测端out1连接，第一电
容c26的一端与第一电阻r41的另一端连接，第一电容c26的另一端接地。通过滤波电路，在电压检测端out1输出的电压为第三电压u3，第三电压的波形如图8所示。
42.在以上实施方式中，检测电路还可以包括第二二极管d7，第二二极管位于市电输入端和光电耦合器之间，由于光电耦合器的发光二极管耐方向电压值较低，为了方式发光二极管被击穿，设置第二二极管d7。
43.在以上实施方式中，市电电压峰值为第一电压u1，采样电阻r44对应的电压的峰值为第二电压u2，电压检测端out1获得的电压为第三电压u3，第一电压与第三电压满足以下关系：u1＝a1u3 b1，第一电压与第二电压满足以下关系：u1＝a2u2 b2，其中a1与a2不同，并且为常数，b1与b2不同，并且为常数。这样只要得到第三电压，就能够确定是电压的峰值，可以比较准确的获取加热元件的实际发热功率，根据实际发热功率通过调整功率器件可以实现预期的温度控制效果。
44.需要说明的是：以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。