一种电加热方法及电加热驱动电路与流程

本发明涉及电加热领域，特别涉及一种利用电流流过良导体产生热量的电加热方法以及电加热驱动电路。

背景技术：

本领域的技术人员都知道，在在具有一定的电阻的导体如电阻丝两端加上合适的电压，将会消耗电能产生热量，公式j＝i²rt＝（u²/r）t。表示热量j与加到发热体如电阻丝两端的电压u的平方成正比，与加电时间t成正比与电阻丝电阻r成反比，或者热量j与流过发热体如电阻丝内的电流i的平方成正比，与发热体的电阻r成正比，与加电时间t成正比。实践中，如电熨斗、电子烟的雾化器、美容美发过程中对头发加热使头发卷曲的加热剪，都是采用一根电热丝（也称电阻丝具有一定的电阻r），在电阻丝两端加上一个电源（电压为u），使电热丝发热，然后利用传热装置，如电熨斗就是先将电阻丝做绝缘处理（如在电阻丝外包一层绝缘漆）以后，通过良导热体如铝板将热量传导出来对衣物等需要烫熨的对象进行烫熨。加热剪对头发加热时也是先对电热丝进行绝缘处理后，然后利用良导热的金属剪刀体将热量导入到头发丝上，而电子烟雾化器中的发热体虽然根据应用环境一般不对电热丝做绝缘处理，可以直接对沾到电阻丝上的烟油加热雾化，但是裸露的电阻丝做电子烟的发热体很多时候不能满足电子烟用户对多样化的发热体的需要，为此，需要将电热丝采用良导热体如金属包裹起来，通过金属导热对金属表面的烟油进行加热雾化。

总之，目前的发热装置，不论何种目的，发热的方法都是先对具有一定电阻的发热体加电，发热体加电发热，然后利用良导热体如金属将发热体的热量导入到要加热的物料中。这样在加热中不但要有加电发热的发热体，还需要有将热量从发热体导入到物料的导热体，导热过程中有能量损失，因此，发热效率有待提高。

技术实现要素：

本发明针目前加热方法中，先对具有一定电阻的发热体加电，发热体发热，然后利用良导热体将热量传导到加热的物料上，发热效率有待提高。提供一种直接对良导热体加电的电热方法及电加热驱动电路。

本发明为实现其目的所采用的技术方案是：一种电发热方法，该方法中采用良导体做发热体；包括以下步骤：

步骤1、将电源转换成高频振荡电信号的步骤；

步骤2、将高频振荡电信号加到隔离变压器的原边的步骤；

步骤3、在隔离变压器幅边接入良导体的发热体，幅边线圈匝数远少于原边线圈匝数。

本发明中通过对电源转换成高频信号后，由隔离变压器的副边线圈输出，产生极小的电源内阻，实现电源对良导体供电，使良导体本身加热，直接将热量传导到加热的物料上，热效率提高。

进一步的，上述的发热方法中：还包括对良导体做发热体时，检测实时温度的步骤：该步骤中，通过检测发热体对振荡电路相互作用的谐振频率来确定其实时温度。

进一步的，上述的发热方法中：包括：

s1、事先记录发热体的温度与谐振频率的关系表的步骤；

s2、实时检测发热体对振荡电路相互作用的谐振频率的步骤；

s3、比较的步骤，该步骤中，从关系表中找到步骤s2中检测的发热体的实时频率对应的温度即为发热体实时温度。

进一步的，上述的发热方法中：所述的步骤s2中实时检测发热体的谐振频率包括：

步骤s201、起振，给隔离变压器的原边输入能量，使变压器与发热体一起振荡，然后停止输入能量，使一起振荡的变压器与发热体进入阻尼振荡阶段；

步骤202、检测，该步骤中对阻尼振荡阶段的振荡信号进行检测，获得阻尼振荡的频率，即为发热体的谐振频率。

本发明还提供一种电加热驱动电路，包括电源；还包括将电源转换成高频振荡电信号的装置，隔离变压器，良导体的发热体；所述的将电源转换成高频振荡电信号的装置输出的高频振荡电信号加入到所述的隔离变压器原边线圈两端，所述的隔离变压器的副边线圈匝数远小于原边线圈匝数，所述的隔离变压器的副边线圈所述的良导体的发热体的两端。

本发明的电加热驱动电路可以实现电源的等效内阻相当小，直接给良导体的发热体加电。

进一步的，上述的电加热驱动电路中：将电源转换成高频振荡电信号的装置包括pwm信号产生器、隔离变压器的原边线圈、开关管q1、开关管q2；电源的一极分别经过开关管q1、开关管q2接隔离变压器的原边线圈的两端，隔离变压器的原边线圈中间抽头接电源的另一极；还包括利用pwm信号产生器输出的高频pwm信号驱动所述的开关管q1和开关管q2分别导通的开关驱动器。

进一步的，上述的电加热驱动电路中：还包括谐振频率检测电路，所述的谐振频率检测电路包括起振电路和阻尼振荡取样电路；所述的起振电路包括所述的电源，开关管q1和开关管q2之中的任一，所述的开关驱动器控制开关管q1和开关管q2之中的任一导通，在隔离变压器的原边线圈中形成一个尖脉冲信号；所述的阻尼振荡取样电路包括设置在离变压器的原边线圈的任一一端与地之间的一个电容、一枚二极管、一枚三极管；所述的离变压器的原边线圈一端接电容的一端，电容的另一端接二极管的n极，二极管的p极接地；三极管的基极接电容与二极管相连的公共端，发射极接地，集电极形成阻尼振荡取样电路的取样信号。

进一步的，上述的电加热驱动电路中：还包括检测良导体的发热体的环路的等效电阻的等效电阻检测电路，所述的等效电阻检测电路包括设置在开关管q1或者开关管q2的d极与地之间的电阻r6对电阻r6两端的电压差进行放大的运算放大器ic4，所述的运算放大器的输出信号表示发热体的环路的等效电阻。

下面结合具体实施例对本发明作较为详细的描述。

附图说明

图1是本发明实施例1电加热驱动电路原理图。

图2是本发明实施例1中隔离变压器与良导体的发热体示意图（一）。

图3是本发明实施例1中隔离变压器与良导体的发热体示意图（二）。

具体实施方式

本实施例是一种对良导体如铝板4加电，使如图2和图3所示的铝板上有电流流过而发热，形成一种良导体的发热体（器），这种发热体可以作为电熨斗的加热底板等。

本实施例中，为了将电源加到良导体的两端，需要经过如下步骤：

首先，将电源输出变换成高频振荡，这个步骤可以将电源输出端的任一一端加到一个线圈的两端，从线圈中间引出线与电源的另一端相连形成两个回路，然后在每个回路中各设置一个可控开关，可控开关一般是使用两个mos管，开关管q1和开关管q2，两个开关轮流闭合，使线圈中的电流方向也发生变化，形成高频电流振荡，在线圈周围周期性将形成方向高频变化的磁场，变化频率一般在几khz到上mhz，这是通过开关闭合打开的频率决定的，因此，可以采用一个几khz到上mhz的pwm信号控制这两个开关。

其次，将高频振荡电信号加到隔离变压器的原边，也就是以上面的线圈作为隔离变压器的原边线圈，或者说将上面的线圈缠绕在一个环形的铁芯1上，形成变压器的原边线圈2，由于原边线圈中的电流交互流过，在铁芯1中流过的磁通量大小和方向都会变化。

最后，在铁芯1上再线绕半个线圈3，半个线圈3分别与铝板4相连，为了使电流从铝板4中更多的地方流过，本实施例中，铝板4虽然是一整块铝板4但靠近一侧具有一个小缺口，这个小缺口中穿过铁芯1，从小缺口开始，这一截，铝板4上有一小截裂缝，防止电流一到铝板上后，马上就从一个连接点流到另一个连接点，而是电流从小缺口的一边流入到铝板上，从铝板4的这一端流到另一端，然后由另一端裂缝以外的地方流到小缺口另外一边的半个线圈3上形成回路。由于铝板4的电阻较小，虽然，线圈作为变压器原边线圈可以有数百匝，这里，一小截导线形成的半个线圈3与铝板4的缺口组成一个围绕铁芯1形成变压器的副边线圈，它只有一个，其实在其它实施例中，也可以有多个，只要副边线圈匝数远小于原边线圈即可。

本实施例中，为了对良导体的加热体如铝板或者铁板等加热的温度进行有效的控制，需要对加热体本身的温度进行检测，一般对发热体的温度进行检测可以通过检测其电阻来获得温度数据，因为我们都知道，导体的温度与导体的电阻相关，一般是温度越来越高，电阻也越来越大，当温度降低到一个特定的值时，电阻就会为零，此时就是超导体。这样，对于一般的发热体，只要知道它的电阻，根据其已知的电阻与温度曲线就可以获得温度的高低了。而对于本实施例中的良导体的发热体，由于良导体本身的电阻就非常小，虽然电阻与温度的曲线也是已知的，但这么小的电阻也是不容易测量的，因此，可以通过测量其对振荡电路相互作用的谐振频率来确定其温度，事实上，导体的对振荡电路相互作用的谐振频率也与温度相关，事先也可以对良导体的发热体进行实验，绘制其对振荡电路相互作用的谐振频率与温度的相关曲线或者对应表格，这样，可以通过测量其谐振频率，然后查表或者曲线获得其温度。

谐振频率可以按照下面的步骤测量：

首先起振，给隔离变压器的原边输入能量，使变压器与发热体一起振荡，然后停止输入能量，使一起振荡的变压器与发热体进入阻尼振荡阶段；

然后检测，该步骤中对阻尼振荡阶段的振荡信号进行检测，获得阻尼振荡的频率，即为发热体的谐振频率。

本实施例中，为了对良导体加电，因此，需要一个特别小内阻的电源，本实施例中，这个电加热驱动电路如图1所示：

电源的一极b＋，也就是阳极，实践中阴极也是一样，接线圈l1（它也是变压器的原边线圈）的中间，线圈l1的一端接mos管q1（开关管q1）的s极，开关管q1的d极接地，也就是电源的阴极b－，线圈l1的一另端接mos管q2（开关管q2）的s极，开关管q2的d极接地，也就是电源的阴极b－，只有开关闭合时才形成回路，本实施例中的开关管q1和开关管q2的栅极是由一块原来用于驱动逆变开关的芯片ic3实现，这块芯片ic3输入一个特定的pwm信号，在其两个驱动引脚中，当pwm是高电平时，drvh信号有效驱动开关管q2导通，在线圈中形成向上流的电流；当在pwm的低电平时，drvl信号有效，驱动开关管q1导通，在线圈中形成向下流的电流；在pwm信号的控制下，线圈中向上和向下的电流交替出现，在变压器的铁芯内形成交变的电磁场，这样，变压器的副边就会形成感应电流，由于作为发热体的良导体如铝板本身的电阻非常小，感应电流将非常大，这样，良导体的发热体将会有较大的发热功率。

如图1所示，如果采用电源的阴极接线圈l的中间，同样也可以实现，只是将两个开关管q1和开关管q2反接就可以了，也就是开关管的d极接电源的阳极，s极接线圈的一端，这样在线圈中的振荡电流延迟半个周期。

本实施例的电加热驱动电路中：还包括对振荡电路相互作用的谐振频率检测电路，谐振频率检测电路包括起振电路和阻尼振荡取样电路；起振电路包括电源，开关管q1和开关管q2之中的任一，开关驱动器控制开关管q1和开关管q2之中的任一导通，在隔离变压器的原边线圈中形成一个尖脉冲信号；阻尼振荡取样电路包括设置在离变压器的原边线圈的任一一端与地之间的一个电容、一枚二极管、一枚三极管，形成振荡电路；良导体的发热体与这个振荡电路相互作用的谐振频率就能反映发热器的温度，离变压器的原边线圈一端接电容的一端，电容的另一端接二极管的n极，二极管的p极接地；三极管的基极接电容与二极管相连的公共端，发射极接地，集电极形成阻尼振荡取样电路的取样信号。通过对处样信号的处理，变可以获得谐振频率，继而通过查事先确定的曲线或者表格得到发热体的温度。

另外，本实施例中，如图1所示，还包括检测良导体的发热体的环路的等效电阻的等效电阻检测电路，等效电阻检测电路包括设置在开关管q1或者开关管q2的d极与地之间的电阻r6对电阻r6两端的电压差进行放大的运算放大器ic4，运算放大器的输出信号表示发热体的环路的等效电阻。实际上，是由于电阻r6的电阻很小，采用一个运算放大器将电阻r6两端的电压放大以后才好处理，利用计算机从ci处获得信号进行ad转换，然后根据具体实验的温度－等效电阻曲线或者表格，确定发热体的温度。