一种安全电路及燃气热水器的制作方法

本发明涉及燃气热水器技术领域，尤其涉及一种安全电路及燃气热水器。

背景技术：

现有的燃气热水器中的控制电路主要是通过控制器的引脚直接控制三极管的导通或关闭来控制燃气热水器的电磁阀驱动单元，进而实现燃气热水器的燃气电磁阀的开关。

燃气热水器的正常工作需要结合软件控制，然而，在实际运用过程中，却存在以下问题，即一旦软件出现故障，此时控制器的引脚的状态将不确定，如可能是高电平也可能是低电平，进而导致三极管的输出要么为低电平要么为高电平，即处于不确定状态，最终使得燃气电磁阀的开关状态处于不确定状态，这样会带来一定的安全隐患。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种安全电路及燃气热水器，通过该安全电路可以很好地解决在出现软件故障时始终保持燃气电磁阀的关闭状态等。

本发明提供一种安全电路，包括：驱动管、电容、第一电阻和第二电阻，所述驱动管的第一端连接所述电容的一端，所述电容的另一端作为信号输入端用于连接控制器；

所述驱动管的第二端连接所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端用于连接电源，所述第二端作为信号输出端用于连接电磁阀驱动单元；

所述驱动管的第三端接地，所述第二电阻的两端分别连接所述驱动管的第一端和第三端。

进一步地，在上述的安全电路中，还包括：第三电阻，所述第三电阻的一端作为所述信号输入端，另一端连接所述电容的所述另一端。

进一步地，在上述的安全电路中，还包括：第四电阻，所述第四电阻位于所述第一电阻和所述驱动管的第二端之间，所述第四电阻与所述第一电阻之间的电位点作为所述信号输出端。

进一步地，在上述的安全电路中，还包括：第五电阻，所述第五电阻的一端连接所述驱动管的第一端，另一端分别连接所述第二电阻的一端和所述电容的所述一端。

进一步地，在上述的安全电路中，还包括：保护管，所述保护管并联连接于所述第二电阻的两端。

进一步地，在上述的安全电路中，还包括：电磁阀驱动单元，所述电磁阀驱动单元的第一端连接所述信号输出端，第二端连接所述电源，第三端用于连接电磁阀。

进一步地，在上述的安全电路中，所述信号输入端输入的信号为正弦波、矩形波或占空比可调的脉宽调制信号。

进一步地，在上述的安全电路中，所述驱动管为三极管或mos管。

进一步地，在上述的安全电路中，所述保护管为稳压管或二极管。

本发明的另一实施例提供一种燃气热水器，包括依次连接的控制器、安全电路、电磁阀驱动单元和燃气电磁阀，其中，所述安全电路采用上述的安全电路。

本发明的实施例具有如下优点：

通过在驱动管的控制端前增加用于通交阻直的电容，并利用交变信号控制驱动管的状态，这样当热水器的软件控制逻辑发生故障时，可保证燃气电磁阀驱动的确定状态及关闭状态，从而可提高燃气热水器的安全性及可靠性等。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显和易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例的安全电路的第一种结构示意图；

图2示出了本发明实施例的安全电路的第一种应用示意图；

图3示出了本发明实施例的安全电路的第二种结构示意图；

图4示出了本发明实施例的安全电路的第二种应用示意图；

图5示出了本发明实施例的安全电路在燃气热水器正常情况下的波形；

图6a和图6b分别示出了本发明实施例的安全电路在燃气热水器异常情况下的两种波形。

主要元件符号说明：

100-安全电路；q1-驱动管；c1-电容；r1-第一电阻；r2-第二电阻；

r3-第三电阻；r4-第四电阻；r5-第五电阻；d1-二极管。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在模板的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

请参照图1，本实施例提出一种安全电路100，可应用于燃气热水器中，通过设置该安全电路100可有效地解决当热水器的软件控制逻辑发生故障时，有效保证燃气电磁阀驱动的确定状态及电磁阀的关闭状态等，从而提高了热水器的安全性及可靠性等。下面对该安全电路100进行详细描述。

如图1所示，该安全电路100包括驱动管q1、电容c1、第一电阻r1和第二电阻r2，其中，该驱动管q1的第一端连接电容c1的一端，该电容c1的另一端作为信号输入端用于连接控制器。该驱动管q1的第二端连接该第一电阻r1的一端，而该第一电阻r1的另一端用于连接电源。其中，该驱动管q1的第二端作为信号输出端，用于连接电磁阀驱动单元；该驱动管q1的第三端接地，其中，该第二电阻r2的两端分别连接驱动管q1的第一端和第三端。可以理解，该第一电阻r1和第二电阻r2均起到限流作用。

本实施例中，该信号输入端输入的信号可包括但不限于为正弦波、锯齿波或矩形波等，其中，方波为一种特殊的矩形波；三角波为一种特殊的锯齿波。当然，该输入的控制信号也可以是占空比可调的脉宽调制信号(即pwm信号)等。可以理解，该输入的信号为除直流电之外的交变信号，即能够通过电容c1后对驱动管q1进行控制。

该驱动管q1用于对控制器输入的信号增加驱动能力并转换成用于控制电磁阀驱单元的控制信号。示范性地，该驱动管q1可包括但不限于为三极管、mos管等器件，其中，三极管又分为npn型三极管和pnp型三极管；mos管又分为p沟道mos管和n沟通mos管。

进一步地，如图1所示，该安全电路100还包括第三电阻r3，该第三电阻r3的一端作为所述的信号输入端，另一端连接电容c1的所述另一端。可以理解，该第三电阻r3位于控制器与驱动管q1之间，主要起分压作用，当然，若是输入信号的电压过大，第三电阻r3也可以起到保护驱动管q1的作用。

例如，如图2所示，当该驱动管q1为npn型三极管时，则该驱动管q1的第一端、第二端和第三端将分别对应于该npn型三极管的基极、集电极和发射极。于是，该npn型三极管的基极依次连接电容c1和第三电阻r3，该第三电阻r3的所述另一端将作为信号输入端；该npn型三极管的集电极将作为信号输出端，即输出用于控制电磁阀驱动单元的信号；而其发射极则接地。

进一步可选地，如图3所示，该安全电路100还包括第四电阻r4，该第四电阻r4位于第一电阻r1和驱动管q1的第二端之间，其中，该第四电阻r4与该第一电阻r1之间的任意电位点将作为信号输出端，即用于控制电磁阀驱动单元的控制信号将从该第四电阻r4和第一电阻r1之间输出。可以理解，该第四电阻r4主要起分压作用，当驱动管q1导通时，由于该第四电阻r4的分压作用，可使电磁阀驱动单元更加可靠地打开或关断等。

可选地，该安全电路100还包括第五电阻r5，该第五电阻r5的一端连接该驱动管q1的第一端，该第五电阻r5的另一端分别连接该第二电阻r2的一端和该电容c1的所述一端。可以理解，该第五电阻r5起限流、保护作用，可防止控制器输入的电压信号过大或出现瞬间尖峰电压时损坏该驱动管q1。

可选地，该安全电路100还包括保护管，该保护管反向并联连接于该第二电阻r2的两端，也可理解为该保护管反向设于驱动管q1的第一端和第三端。优选地，该保护管可为稳压管或二极管等。例如，如图4所示，该保护管为反向设置的二极管d1。

可以理解，通过设置该反向的保护管可以使该驱动管q1的第一端和第三端两端的电压为一个稳定的电压值，即起到限幅作用，这样可防止当输入的信号过大时防止驱动管q1被击穿损坏等。

可选地，如图3所示，该安全电路100还包括电磁阀驱动单元，其中，该电磁阀驱动单元的第一端连接所述信号输出端，即第一端同时连接第一电阻r1和第四电阻r4；该电磁阀驱动单元的第二端连接电源，而该电磁阀驱动单元的第三端则用于连接电磁阀。本实施例中，该电磁阀驱动单元用于驱动控制热水器中的燃气电磁阀。示范性地，该电磁阀驱动单元主要包括三极管或mos管等构成的驱动电路，其中，三极管又分为npn型三极管和pnp型三极管；mos管又分为p沟道mos管和n沟通mos管。

例如，如图4所示，若该电磁阀驱动单元为p沟道mos管q2，则有该电磁阀驱动单元的第一端、第二端和第三端分别对应于该p沟道mos管q2的栅极、源极和漏极。于是，栅极与信号输出端连接，用于接收输出的控制信号；源极与电源连接，用于提供所需的工作电压；漏极与燃气电磁阀连接，用于根据控制信号执行打开或关闭操作。

作为一种可选的方案，如图3所示，该安全电路100还包括控制器，该控制器的控制引脚连接该电容c1的所述另一端。当然，若该安全电路100包括第三电阻r3，则该控制器的控制引脚将连接至该第三电阻r3的所述另一端。示范性地，该控制器可为不同类型的单片机或微控制芯片等等。

下面对该安全电路100在燃气热水器中的工作原理进行说明。

当燃气热水器正常工作时，控制器将输入交变信号，由于电容c1具有通交流特性，故该交变信号可以通过并对驱动管q1进行导通或关闭控制，使得电磁阀驱动单元驱动打开或关闭燃气电磁阀，从而达到正常控制过程。

而当燃气热水器的软件出现故障时，此时控制器的控制引脚将处于电平不确定状态，可能是低电平也可能是高电平，由于电容c1具有阻直流特性，故该高电平或者低电平将无法通过，此时驱动管q1将保持关闭状态，进而电磁阀驱动单元将无法驱动燃气电磁阀打开，从而可保证了在故障情况下的燃气热水器的可靠性及安全性等。

示范性地，基于图2的安全电路100，图5、图6a和图6b分别示出了热水器在正常情况下和在出现故障时该安全电路100中各测试点的波形图。

当热水器的软件控制逻辑正常时，如图5所示，可检测到信号输入端输出的pwm波形a，其电压幅值为5v，占空比为60％。波形b为电容c1的靠近驱动管q1的那一端的波形。可以看到，该pwm信号可通过该电容c1并输入到驱动管q1的第一端中。波形c为经过驱动管q1输出的控制信号的波形，即为驱动管q1的第二端的输出波形。可以看到，用于控制电磁阀驱动单元的波形c与波形a同频反向。

而当热水器的软件控制逻辑异常时，如图6a所示，当检测到信号输入端输出高电平信号时，其电压幅值为5v，波形b为电容c1的靠近驱动管q1的那一端的波形。可以看到，为电流的高电平无法通过电容c1，此时波形b将始终为低电平；相应地，驱动管q1的第二端的波形c将持续输出高电平。

如图6b所示，当检测到信号输入端输出低电平信号时，其电压幅值为0v，电容c1的靠近驱动管q1的那一端的波形b将始终检测到低电平；相应地，驱动管q1的第二端的波形c将持续输出高电平。

本实施例提出的安全电路应用于热水器，可有效地解决当热水器的软件控制逻辑发生故障时，有效使燃气电磁阀驱动始终处于一个确定的电平状态并保证燃气电磁阀的关闭状态等，这样可提高燃气热水器的可靠性及安全性等。

实施例2

请参照图1，本实施例提出一种燃气热水器，包括安全电路，该安全电路用于控制燃气热水器中的燃气电磁阀的打开或关闭状态。其中，该安全电路可采用上述实施例1中的安全电路100。

示范性地，该安全电路100包括驱动管q1、电容c1、第一电阻r1和第二电阻r2，所述驱动管q1的第一端连接所述电容c1的一端，所述电容c1的另一端作为信号输入端用于连接控制器；所述驱动管q1的第二端连接所述第一电阻r1的一端，所述第一电阻r1的另一端用于连接电源，所述第二端作为信号输出端用于连接电磁阀驱动单元；所述驱动管q1的第三端接地，所述第二电阻r2的两端分别连接所述驱动管q1的第一端和第三端。

可以理解，本实施例的燃气热水器中的安全电路对应于上述实施例1中的安全电路，上述实施例1中的可选项同样适用于本实施例，故在此不再详述。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。