[發明專利]一種有關雙向可控硅控制金屬陶瓷發熱體的電路及方法

有效

• 申請號: 201410141392.3
• 申請日: 2014-04-10
• 公開（公告）號: CN103987137A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 陳佳建;徐琦
• 申請（專利權）人: 上海復亞微電子有限公司
• 主分類號: H05B1/02
• 分類號: H05B1/02;H03K17/56
• 代理公司: 上海三方專利事務所 31127
• 代理人: 吳干權;單大義

[技術領域]

本發明創造涉及電學和可控硅技術領域，具體來說是一種有關雙向可控硅控制金屬陶瓷發熱體的電路及方法。

[背景技術]

MCH是指將金屬鎢或者是鉬錳漿料印刷在陶瓷流延坯體上，經過熱壓疊層，然后在1600℃氫氣氛保護下，陶瓷和金屬共同燒結而成的陶瓷發熱體，具有耐腐蝕、耐高溫、壽命長、高效節能、溫度均勻、導熱性能良好、熱補償速度快等優點，而且不含鉛、鎘、汞、六價鉻、多溴聯苯、多溴二苯醚等有害物質，符合歐盟RoHS等環保要求。MCH（金屬陶瓷發熱體）發熱體已廣泛應用于小家電產品中，這種發熱體最大的特點是其電阻值具有正溫度系數特性，并且線性度很好，可利用這一特性去測定工作面溫度，這樣MCH發熱體在加溫產品中既可用作發熱體又可用作溫度傳感器，不僅使得系統的電路及整機的安裝得到簡化，而且由于不存在溫度傳感器的安裝位置不當的問題，產品的安全性也得到很大的提高。

中國專利號200810038919.4公開了一種正溫度系數發熱元件溫度控制電路，在此單向可控硅控制MCH發熱體的電路中，在外加交流電的正半周，開關k1閉合，開關k2打開，控制電路給出觸發信號1觸發SCR，發熱體在這半周內被加熱；在外加交流電的負半周，開關k1打開，SCR不再觸發，開關k2閉合，控制電路在2給出一個直流電壓，通過采樣電阻RS和發熱體電阻RH的分壓，一個電壓信號在3被采樣。這種方法采用單向可控硅來控制，在外加交流電的正半周進行加熱，而負半周進行測溫，對于一些需要快速加溫的產品，就不得不減小MCH的電阻值來加大功率，如此則增加了測溫難度，增加了系統功耗，所以，只有通過全波加熱才能在不減小電阻值的前提下增加功率。

目前已有的中國專利號為200910194722.4的發明專利公開了一種用雙向可控硅控制MCH發熱體的電路經過推理以及實際測試，其電路中的雙向無法正常觸發，無法正常工作。

[發明內容]

本發明創造的目的是為了克服上述缺陷，根據電路設計原理和雙向可控硅應用技術知識，將集成電路或單片機控制系統中的出發信號加載到可控硅的控制極，為減少觸發電路的干擾提供一種結構新穎的雙向可控硅控制MCH發熱體的控制電路及方法。

為了實現上述目的，設計一種有關雙向可控硅控制金屬陶瓷發熱體的電路，包括U1專用控溫集成電路KC-0.5、80C51、LM3911或具有信號采集、計算、輸出和穩壓及控鍵輸入、顯示輸出的集成電路，雙向可控硅、陶瓷金屬發熱體、電阻電容元件，該電路由專用控溫控制集成電路U1、雙向可控硅Q1、陶瓷金屬發熱體R5，采樣電阻、負電源供電電路，交流時鐘和交流電壓采樣電路連接組成，集成電路U1的GND端接地并抽頭一端連接交流電零線，集成電路U1的PTC熱敏電阻信號線與電阻R1一端相連，并抽頭一線與雙向可控硅Q1的T2端子相連，電阻R1另一端與地線GND端相連，集成電路U1的信號啟動端GATE連接電阻R2一端，電阻R2另一端連接雙向可控硅Q1的控制極G，雙向可控硅Q1的T1端子與陶瓷金屬發熱體R5一端相連，集成電路U1的時鐘信號線CLK端與電阻R3一端相連，并抽頭兩線分別與電阻R4、電容C1一端相連，電阻R4、電容C1另一端接地，集成電路U1的負電壓供電信號線VEE端連接電阻R6一端，并抽頭兩線分別與電容C2、電容C3一端相連，電容C2和C3另一端接地，電阻R6另一端連接二極管D1的正極，二極管D1的負極連接交流電火線，并抽頭兩線分別連接陶瓷金屬發熱體R5和電阻R3的另一端，所述的電阻阻值R1為0.1Ω，R2為100Ω，R3為1M，R4為8.2K，R6為20K-2W，電容C3為47uF/10V。

采樣電阻為R1，根據電阻R1上面的電壓得出陶瓷金屬發熱體R5中的電流。

交流時鐘和交流采樣電路由電阻R3、電容C1、電阻R4組成，把信號輸入給集成電路U1的CLK端供U1計算使用。

負電壓供電電路路由二極管D1、電阻R6、電容C2和C3構成，負責提供一個負5伏的電源供給集成電路U1的VEE端，集成電路U1內設有并聯穩壓電路；在有不同附加功能的電路中，R6和C3的數值會做出相應的調整。

可控硅控制極限流電阻為R2，用于調整可控硅的觸發電流，從適應不同型號的可控硅。

集成短路U1的輸出端設有LED或者LCD顯示電路、按鍵或其他根據設計需要的外圍電路。