[發(fā)明專利]電熱器及其裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210032562.5
• 申請(qǐng)日: 2012-02-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102685937A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: H·P·伊茨科恩;C·沃特
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 博格華納貝魯系統(tǒng)有限公司
• 主分類號(hào): H05B3/02
• 分類號(hào): H05B3/02;B60H1/22
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 譚志強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種車用電熱器。該類型電熱器從德國(guó)專利DE197?33?045?C1可以知曉。

背景技術(shù)

該已知電熱器具有多個(gè)并聯(lián)支路，每條支路都含有用作發(fā)熱元件的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，該晶體管串聯(lián)至串聯(lián)電阻器（series?resistor）。通過(guò)改變?cè)摉艠O上存在的電壓無(wú)級(jí)控制該場(chǎng)效應(yīng)晶體管的熱輸出。可連續(xù)操作該已知電熱器，由此避免循環(huán)操作問(wèn)題和EMC（電磁兼容）問(wèn)題。然而，不利的是需要相對(duì)較多數(shù)目的昂貴的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，特別是用于具有較大熱輸出的電熱器，以及電路不極化（not?polarized）。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出的問(wèn)題是舉例說(shuō)明克服這些缺點(diǎn)的方法。

具有如權(quán)利要求的特征的電熱器解決了該問(wèn)題。本發(fā)明有利的改進(jìn)作為從屬權(quán)利要求的主題。

根據(jù)本發(fā)明，場(chǎng)效應(yīng)晶體管與作為電流感應(yīng)電阻器的陶瓷PTC電阻器串聯(lián)，該電阻器與該場(chǎng)效應(yīng)晶體管安裝于共用散熱片上。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

?-?將本發(fā)明的電熱器熱輸出應(yīng)用于部分為該場(chǎng)效應(yīng)晶體管和部分為該陶瓷PTC電阻器的支路。由此，每條支路可產(chǎn)生更大的熱輸出。有利的是，該P(yáng)TC電阻器熱輸出占總輸出的比例越大，由控制電壓設(shè)定的功率要求就越高。當(dāng)輸出高時(shí)，具體地，減輕了支路的場(chǎng)效應(yīng)晶體管負(fù)荷，由此可通過(guò)本發(fā)明的電熱器釋放更大的熱輸出，而不會(huì)因功率半導(dǎo)體器件導(dǎo)致更高的成本；

因?yàn)樵揚(yáng)TC電阻器的溫度電流限制，該電路本質(zhì)上是安全的，即使存在誤極化（mispolarization）或全合金功率半導(dǎo)體器件；

因?yàn)橹返脑搱?chǎng)效應(yīng)晶體管和該P(yáng)TC電阻器安裝在共用散熱片器上，產(chǎn)生最佳熱偶合。因此，該P(yáng)TC電阻器可有效地保護(hù)該場(chǎng)效應(yīng)晶體管防止熱過(guò)載，由此可省去附加的溫度監(jiān)控；

因?yàn)樵撦敵隹刹捎脽o(wú)級(jí)方式調(diào)節(jié)，所以可連續(xù)操作該電熱器。因?yàn)樵搱?chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極（gate）上存在的電壓，可將源極（source）與漏極（drain）之間的該場(chǎng)效應(yīng)晶體管電阻設(shè)定至需要值，由此無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)該電流密度。因此該車輛電氣系統(tǒng)的負(fù)載基本上低于采用脈沖方式操作的車用電熱器內(nèi)的負(fù)載，且不會(huì)發(fā)生電磁兼容問(wèn)題。

優(yōu)選地，P通道場(chǎng)效應(yīng)晶體管，具體地，P通道MOSFET（金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管）用于本發(fā)明的電熱器。有利地，該P(yáng)通道場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極連接器的冷卻表面可連接和該場(chǎng)效應(yīng)晶體管串聯(lián)的陶瓷PTC電阻器相同的電勢(shì)。隨后可采用導(dǎo)電方式使用例如接線夾將該場(chǎng)效應(yīng)晶體管的冷卻表面和該P(yáng)TC電阻器都連接至金屬制散熱片上。采用該方式，可使用簡(jiǎn)單工具獲得很好的熱偶合和熱分散。

在本發(fā)明的電熱器中，PTC電阻器最好用作電流感應(yīng)電阻器。隨后可用其測(cè)得的電流將該場(chǎng)效應(yīng)晶體管的熱輸出調(diào)節(jié)至設(shè)定值。電流可通過(guò)該P(yáng)TC電阻器與該場(chǎng)效應(yīng)晶體管之間的分接電壓測(cè)得。該電壓可用作調(diào)節(jié)功率的反饋信號(hào)。優(yōu)選地，用作功率調(diào)節(jié)的控制電路包括運(yùn)算放大器，該運(yùn)算放大器的輸出連接至該場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極。該熱輸出的設(shè)定值隨后通過(guò)該運(yùn)算放大器的輸入端上的控制電壓指定。該場(chǎng)效應(yīng)晶體管與該P(yáng)TC元件之間的分接電壓優(yōu)選提供給該運(yùn)算放大器的另一個(gè)輸入。

本發(fā)明還涉及根據(jù)本發(fā)明電熱器的裝置。根據(jù)本發(fā)明的裝置包含P通道場(chǎng)效應(yīng)晶體管，散熱片和陶瓷PTC電阻器，其中該場(chǎng)效應(yīng)晶體管和該P(yáng)TC電阻器連接至該散熱片上，優(yōu)選焊接于其上。

附圖說(shuō)明

參照附圖，使用實(shí)施方案解釋本發(fā)明的其它細(xì)節(jié)與優(yōu)點(diǎn)。如下：

圖1　包括支路和相聯(lián)控制回路的電熱器；

圖2　包含場(chǎng)效應(yīng)晶體管，散熱片和PTC電阻器的裝置的示意圖；和

圖3　本發(fā)明裝置的另一實(shí)施方案的示意圖。

具體實(shí)施方式

圖1給出了電熱器的電路圖。該電熱器包含作為加熱元件的場(chǎng)效應(yīng)晶體管M1和基于例如鈦酸鋇的陶瓷PTC電阻器R1。該場(chǎng)效應(yīng)晶體管M1和與其串聯(lián)的陶瓷PTC電阻器R1形成支路，使用控制回路1調(diào)節(jié)該支路的輸出。為增加最大可能熱輸出，可添加另外的包括控制回路的具有相同設(shè)計(jì)的支路。可并聯(lián)任意數(shù)量的這樣的支路。

該控制回路1主要包含運(yùn)算放大器X3。該支路的熱輸出由控制電壓Ue指定，該電壓作用于運(yùn)算放大器X3的輸入端，優(yōu)選作用于其正相輸入端。該場(chǎng)效應(yīng)晶體管M1和該P(yáng)TC電阻器之間的分接電壓作用于該運(yùn)算放大器的另一個(gè)輸入端。在圖1中，該運(yùn)算放大器X3的輸入端因此連接至該場(chǎng)效應(yīng)晶體管M1與該P(yáng)TC電阻器R1之間的該支路。通過(guò)該運(yùn)算放大器X3的相關(guān)輸入端的上游相聯(lián)電阻器R8，可使該電容器C1去耦，由此抵消振蕩。