自适应检火电压产生电路及检火设备的制作方法

1.本技术涉及电器设备技术领域，特别是涉及一种自适应检火电压产生电路及检火设备。


背景技术：

2.检火电路广泛地使用在燃气系统中，火焰检测电路的原理是由检火电压产生电路产生一个交变的高压电压信号，当存在火焰时，由于火焰离子具有单向导通的特性将有电流产生，该电流在检测元件上产生一个电压。没有火焰时，回路不完整，不产生电流，检测元件上不会产生电压。使用检测电路去检测在检测元件上是否存在电压就可以判断是否有火焰。
3.传统的检火电压产生电路是采用统一的参数进行设计，很难保证检火电压产生电路都能产生较高的检火电压。另外，由于使用环境和使用时间的不同，器件本身的特性也会发生一定的变化，可能会导致检火电压产生电路产生的检火电压变低。传统的检火电压产生电路存在使用可靠性低的缺点。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对传统的检火电压产生电路检测可靠性低的问题，提供一种自适应检火电压产生电路及检火设备，能达到有效提高检测可靠性的效果。
5.一种自适应检火电压产生电路，包括电压调整电路、电压输出电路、反馈信号处理电路和控制器，所述电压调整电路连接所述控制器和所述电压输出电路，所述反馈信号处理电路连接所述控制器和所述电压输出电路，所述电压输出电路用于连接检火装置；
6.所述反馈信号处理电路用于对所述电压输出电路的输出电压进行检测，得到采样电压发送至所述控制器，所述控制器用于根据所述采样电压调节所述电压调整电路输送至所述电压输出电路的电压，以使所述电压输出电路的输出电压在预设范围内。
7.在其中一个实施例中，所述电压调整电路包括升压拓扑模块和降压拓扑模块，所述升压拓扑模块连接所述控制器和所述电压输出电路，所述降压拓扑模块连接所述控制器和所述电压输出电路。
8.在其中一个实施例中，所述升压拓扑模块包括电感lu1、二极管du1和开关管qu1，所述开关管qu1的控制端连接所述控制器，所述开关管qu1的第一端连接所述二极管du1的阳极，所述开关管qu1的第二端接地，所述二极管du1的阴极连接所述电压输出电路，所述电感lu1的一端连接所述二极管du1的阳极，所述电感lu1的另一端连接电源端。
9.在其中一个实施例中，所述电压调整电路还包括开关管qu3和电阻rc3，所述开关管qu3的控制端通过所述电阻rc3连接所述控制器，所述开关管qu3的第一端连接电源端，所述开关管qu3的第二端通过所述电感lu1连接所述二极管du1的阳极。
10.在其中一个实施例中，所述降压拓扑模块包括开关管qu2、二极管du2和电感lu2，所述开关管qu2的控制端连接所述控制器，所述开关管qu2的第一端连接电源端，所述开关
管qu2的第二端连接所述二极管du2的阴极和所述电感lu2的一端，所述电感lu2的另一端连接所述二极管du1的阴极，所述二极管du2的阳极接地。
11.在其中一个实施例中，所述电压调整电路还包括电阻r6和电阻r7，所述电阻r6和所述电阻r7串联且公共端连接所述控制器，所述电阻r6的另一端连接所述二极管du1的阴极，所述电阻r7的另一端接地。
12.在其中一个实施例中，所述电压调整电路还包括电容c2，所述电容c2的一端连接所述二极管du1的阴极，所述电容c2的另一端接地。
13.在其中一个实施例中，所述电压输出电路包括电阻r1、开关管q1和变压器t1,所述变压器t1包括初级绕组、辅助绕组和次级绕组，所述初级绕组的一端连接所述电压调整电路，所述初级绕组的另一端连接所述开关管q1的第一端，所述辅助绕组的一端通过所述电阻r1连接所述电压调整电路，所述辅助绕组的另一端连接所述开关管q1的控制端，所述次级绕组连接所述检火装置，所述开关管q1的第一端连接所述反馈信号处理电路，所述开关管q1的第二端接地。
14.在其中一个实施例中，所述反馈信号处理电路包括二极管d1、电容c1、电阻r4和电阻r5，所述电阻r4和所述电阻r5串联且公共端连接所述控制器，所述电阻r4的另一端连接所述二极管d1的阴极，所述电阻r5的另一端接地，所述二极管d1的阳极连接所述电压输出电路，所述电容c1的一端连接所述二极管d1的阴极，所述电容c1的另一端接地。
15.一种检火设备，包括上述的自适应检火电压产生电路。
16.上述自适应检火电压产生电路及检火设备，通过反馈信号处理电路对电压输出电路的输出电压进行检测，得到采样电压发送至控制器，控制器根据采样电压调节电压调整电路输送至电压输出电路的电压，以使电压输出电路的输出电压在预设范围内，从而确保提供给检火装置的检火电压的稳定，提高了使用可靠性。
附图说明
17.图1为一实施例中自适应检火电压产生电路的结构原理图。
具体实施方式
18.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
19.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技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术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，不是旨在于限制本技术。
20.可以理解，空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其
它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
21.需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
22.在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语包括相关所列项目的任何及所有组合。
23.在一个实施例中，提供了一种自适应检火电压产生电路，适用于燃气系统中提供检火电压进行火焰检测。如图1所示，自适应检火电压产生电路100包括电压调整电路110、电压输出电路120、反馈信号处理电路130和控制器，电压调整电路110连接控制器和电压输出电路120，反馈信号处理电路130连接控制器和电压输出电路120，电压输出电路120用于连接检火装置。反馈信号处理电路130用于对电压输出电路120的输出电压进行检测，得到采样电压发送至控制器，控制器用于根据采样电压调节电压调整电路110输送至电压输出电路120的电压，以使电压输出电路120的输出电压在预设范围内。
24.其中，控制器具体可采用主控芯片。预设范围的具体取值并不唯一，可根据实际需求调整。通过电压调整电路110对接入的外部电源进行处理，将处理后的电压输送至电压输出电路120，由电压输出电路120产生检火电压并输出给检火装置。反馈信号处理电路130对电压输出电路120的输出电压进行采样检测，生成相应的采样电压发送至主控芯片，主控芯片根据采样电压控制电压调整电路110对输出的电压幅值进行调节，以使电压输出电路120的输出电压在预设范围内。例如，当电压输出电路120的输出电压超过预设范围的上限值时，主控芯片可控制电压调整电路110降低输送电压的幅值；当电压输出电路120的输出电压低于预设范围的下限值时，主控芯片可控制电压调整电路110升高输送电压的幅值，从而调整电压输出电路120的输出电压。
25.在一个实施例中，电压调整电路110包括升压拓扑模块112和降压拓扑模块114，升压拓扑模块112连接控制器和电压输出电路120，降压拓扑模块114连接控制器和电压输出电路120。具体地，在电压输出电路120的输出电压过低时，主控芯片发送pwm(pulse width modulation，脉冲宽度调制)信号至升压拓扑模块112，利用升压拓扑模块112提高输送至电压输出电路120的电压的幅值；当电压输出电路120的输出电压过高时，主控芯片发送pwm信号至降压拓扑模块114，利用降压拓扑模块114降低输送至电压输出电路120的电压的幅值。
26.可以理解，在其他实施例中，电压调整电路110也可以是只包括升压拓扑模块112或降压拓扑模块114。若电压调整电路110只包括升压拓扑模块112，则主控芯片在电压输出电路120的输出电压过低时，利用升压拓扑模块112提高输送至电压输出电路120的电压的幅值。若电压调整电路110只包括降压拓扑模块114，则主控芯片在电压输出电路120的输出电压过高时，利用降压拓扑模块114降低输送至电压输出电路120的电压的幅值。
27.上述自适应检火电压产生电路100，通过反馈信号处理电路130对电压输出电路120的输出电压进行检测，得到采样电压发送至控制器，控制器根据采样电压调节电压调整电路110输送至电压输出电路120的电压，以使电压输出电路120的输出电压在预设范围内，
从而确保提供给检火装置的检火电压的稳定，提高了使用可靠性。
28.升压拓扑模块112的具体结构并不唯一，在一个实施例中，如图1所示，升压拓扑模块112包括电感lu1、二极管du1和开关管qu1，开关管qu1的控制端连接控制器，开关管qu1的第一端连接二极管du1的阳极，开关管qu1的第二端接地，二极管du1的阴极连接电压输出电路120，电感lu1的一端连接二极管du1的阳极，电感lu1的另一端连接电源端。其中，电感lu1具体为储能电感，二极管du1具体为续流二极管。开关管qu1可以是三极管或mos管，本实施例中，开关管qu1为npn型三极管，基极作为控制端，集电极作为第一端，发射极作为第二端。
29.进一步地，在一个实施例中，电压调整电路110还包括开关管qu3和电阻rc3，开关管qu3的控制端通过电阻rc3连接控制器，开关管qu3的第一端连接电源端，开关管qu3的第二端通过电感lu1连接二极管du1的阳极。其中，开关管qu3同样可以是采用三极管或mos管，本实施例中，开关管qu3为pnp型三极管，基极作为控制端，发射极作为第一端，集电极作为第二端。
30.同样的，降压拓扑模块114的具体结构也并不唯一，在一个实施例中，继续参照图1，降压拓扑模块114包括开关管qu2、二极管du2和电感lu2，开关管qu2的控制端连接控制器，开关管qu2的第一端连接电源端，开关管qu2的第二端连接二极管du2的阴极和电感lu2的一端，电感lu2的另一端连接二极管du1的阴极，二极管du2的阳极接地。其中，电感lu2具体为储能电感，二极管du2具体为续流二极管。开关管qu2也可以是采用三极管或mos管，本实施例中，开关管qu2为pnp型三极管，基极作为控制端，发射极作为第一端，集电极作为第二端。
31.此外，电压调整电路110还可包括电阻rc1和电阻rc2，开关管qu1的控制端通过电阻rc1连接控制器，开关管qu2的控制端通过电阻rc2连接控制器。
32.在一个实施例中，电压调整电路110还包括电阻r6和电阻r7，电阻r6和电阻r7串联且公共端连接控制器，电阻r6的另一端连接二极管du1的阴极，电阻r7的另一端接地。
33.进一步地，在一个实施例中，电压调整电路110还包括电容c2，电容c2的一端连接二极管du1的阴极，电容c2的另一端接地。
34.具体地，主控芯片的pwm1端口通过电阻rc1连接开关管qu1的控制端，主控芯片的i/o端口通过电阻rc3连接开关管qu3的控制端，主控芯片的pwm2端口通过电阻rc2连接开关管qu2的控制端，主控芯片的a/d1端口连接电阻r6和电阻r7的公共端，主控芯片的a/d2端口连接反馈信号处理电路130。
35.升压拓扑模块112受主控芯片的i/o端口和pwm1端口控制，降压拓扑模块114受主控芯片的pwm2端口控制。当需要调高电压时，i/o端口置为有效电平(本实施例中，i/o端口有效电平为低电平，无效电平为高电平)，pwm2端口置为无效电平(本实施例中，pwm2端口无效电平为高电平)，然后pwm1端口输出pwm信号，即可输出一个高于电源电压的电压值，通过电阻r6和电阻r7可以采样该电压，根据采样的结果调整pwm1端口的pwm信号可使输出电压稳定；当需要调低电压时，i/o端口置为无效电平，pwm1端口置为无效电平(本实施例中，pwm1端口无效电平为低电平)，然后pwm2端口输出pwm信号，即可输出一个低于电源电压的电压值，根据电阻r6和电阻r7的反馈结果调整pwm2端口的pwm信号可使输出电压稳定。
36.电压输出电路120的具体结构也不是唯一的，在一个实施例中，如图1所示，电压输出电路120包括电阻r1、开关管q1和变压器t1,变压器t1包括初级绕组n1、辅助绕组n2和次
级绕组n3，其中，初级绕组n1和次级绕组n3位于相对两侧，辅助绕组n2与初级绕组n1位于同一侧。初级绕组n1的一端连接电压调整电路110，初级绕组n1的另一端连接开关管q1的第一端，辅助绕组n2的一端通过电阻r1连接电压调整电路110，辅助绕组n2的另一端连接开关管q1的控制端，次级绕组n3连接检火装置，开关管q1的第一端连接反馈信号处理电路130，开关管q1的第二端接地。
37.具体地，初级绕组n1和电阻r1均连接电压调整电路110中二极管du1的阴极。开关管q1也可以采用三极管或mos管，本实施例中，开关管q1为npn型三极管，基极作为控制端，集电极作为第一端，发射极作为第二端。检火装置具体包括电阻r2、电阻r3和检测电路。次级绕组n3一端连接电阻r2，另一端连接电阻r3的一端，电阻r3的另一端连接被测设备的机壳，检测电路连接电阻r3的两端。通过电压输出电路120输出检火电压，由检测电路根据检测元件(即电阻r3)两端是否存在电压来判断是否有火焰。具体地，电压输出电路120在次级绕组n3产生一个交变的高压电压信号，当存在火焰时，由于火焰离子具有单向导通的特性，将有电流产生，由次级绕组n3的一端流经限流电阻r2、火焰、机壳、检测元件返回到次级绕组n3的另一端，该电流在检测元件上产生一个电压。没有火焰时，回路不完整，不产生电流，检测元件上不会产生电压。使用检测电路去检测在检测元件上是否存在电压就可以判断是否有火焰。
38.在一个实施例中，如图1所示，反馈信号处理电路130包括二极管d1、电容c1、电阻r4和电阻r5，电阻r4和电阻r5串联且公共端连接控制器，电阻r4的另一端连接二极管d1的阴极，电阻r5的另一端接地，二极管d1的阳极连接电压输出电路120，电容c1的一端连接二极管d1的阴极，电容c1的另一端接地。其中，电阻r4和电阻r5的公共端连接主控芯片的a/d2端口，二极管d1的阳极连接电压输出电路120中开关管q1的第一端。
39.具体地，次级绕组n3的输出电压与初级绕组n1的输出电压成绕比关系。初级绕组n1的输出电压越高，次级绕组n3的输出电压就越高，即自适应检火电压产生电路产生的检火电压越高。开关管q1的第一端电压等于电源电压减去初级绕组n1的输出电压。因此，由开关管q1的第一端的电压可以反映出次级绕组n3的输出电压。
40.反馈信号处理电路130从开关管q1的第一端取反馈信号，通过二极管d1整流和电容c1滤波，将开关管q1第一端的交变电压整成直流电压，该直流电压与开关管q1第一端取的反馈信号的大小成正相关。之后经过电阻r4和电阻r5分压，将该直流电压降到合适主控芯片的a/d2端口采样的电压再输入到主控芯片，主控芯片的a/d2端口的采样电压与整流后的直流电压成比。因此，a/d2端口采样电压可以反映出开关管q1的第一端电压。进而，a/d2端口采样电压可以反映出次级绕组n3的输出电压。
41.在一个实施例中，还提供了一种检火设备，包括上述的自适应检火电压产生电路100。此外，检火设备还可包括检火装置。其中，检火装置包括电阻r2、电阻r3和检测电路。次级绕组n3一端连接电阻r2，另一端连接电阻r3的一端，电阻r3的另一端连接被测设备的机壳，检测电路连接电阻r3的两端。
42.上述检火设备，通过反馈信号处理电路130对电压输出电路120的输出电压进行检测，得到采样电压发送至控制器，控制器根据采样电压调节电压调整电路110输送至电压输出电路120的电压，以使电压输出电路120的输出电压在预设范围内，从而确保提供给检火装置的检火电压的稳定，提高了使用可靠性。
43.为便于更好地理解上述自适应检火电压产生电路及检火设备，下面结合具体实施例进行详细解释说明。
44.对于检火电压产生电路，如果产生的检火电压较高，在检测元件上产生的电压就会较大，则该电压更易于检测电路检测。但是，由于元器件特性的离散性，传统的检火电压产生电路是采用统一的参数进行设计，很难保证能产生较高的检火电压。另外，由于使用环境和使用时间的不同，器件本身的特性也会发生一定的变化，可能会导致检火电压产生电路产生的检火电压变低。基于此，本技术提供了一种带反馈的基于电压调整的检火电压产生电路，可以克服电路中元器件特性的离散性，和随使用环境和时间的不同元器件特性的变化。
45.如图1所示，带反馈的基于电压调整的自适应检火电压产生电路，电压调整电路110的输出接入到电源处，从开关管q1的第一端取反馈信号，输入到反馈信号处理电路130中，之后从反馈信号处理电路130取信号输入至主控芯片的a/d2端口进行采样。为便于理解，以下以开关管qu1、开关管qu2、开关管qu3和开关管q1均采用三极管为例进行说明。
46.具体地，电压调整电路110的结构如下：
47.三极管qu3的发射极接电源，三极管qu3的集电极接储能电感lu1的一端，储能电感lu1的另一端接续流二极管du1的阴极，并与三极管qu1的集电极相连，续流二极管du1的阴极与输出(电解)电容c2的一端(正极)相连，输出(电解)电容c2的另一端(负极)与电源地相连，三极管qu1的发射极与电源地相连，三极管qu3的基极与电阻rc3一端相连，rc3另一端与主控芯片的i/o口相连。
48.三极管qu1的基极与电阻rc1一端相连，电阻rc1另一端与主控芯片的pwm口pwm1相连。三极管qu2的发射极与电源相连，三极管qu2的集电极与储能电感lu2的一端相连，并与续流二极管du2的阴极相连，储能电感lu2的另一端与输出(电解)电容c2的一端(正极)相连，续流二极管du2的阳极与电源地相连。三极管qu2的基极与电阻rc2一端相连，电阻rc2另一端与主控芯片的pwm口pwm2相连。从输出(电解)电容c2与续流二极管du1相连的一端取出反馈信号，接电阻r6的一端，电阻r6另一端接电阻r7一端，电阻r7另一端接电源地。从电阻r6与电阻r7的连接点取出信号输入到主控芯片的a/d1端口。
49.电压输出电路120的结构如下：
50.电阻r1一端接续流二极管du1的阴极，另一端接变压器t1辅助绕组n2的一端，辅助绕组n2的另一端接三极管q1的基极。变压器t1初级绕组n1一端接续流二极管du1的阴极，另一端接三极管q1集电极，三极管q1的发射极接地。
51.反馈信号处理电路130的结构如下：
52.从三极管q1的集电极取反馈信号，接到二极管d1的阳极，二极管d1的阴极接(电解)电容c1的一端(正极)，(电解)电容c1的另一端(负极)接电源地；电阻r4一端接(电解)电容c1与二极管d1相连的一端，电阻r4另一端接电阻r5的一端，电阻r5的另一端接电源地；从电阻r4与电阻r5的连接点取出信号输入到主控芯片的a/d2端口。
53.其中，电压调整电路110由一个升压拓扑和一个降压拓扑组成，升压拓扑受主控芯片i/o端口和主控芯片pwm口pwm1控制，降压拓扑受主控芯片pwm口pwm2控制；当需要调高电压时，i/o端口置为有效电平(本例中该i/o口有效电平为低电平，无效电平为高电平)，pwm口pwm2置为无效电平(本例中pwm2口无效电平为高电平)，然后pwm口pwm1输出pwm信号，即
可输出一个高于电源电压的电压值，通过电阻r6和电阻r7可以采样该电压，根据采样的结果调整pwm1的pwm信号可使输出电压稳定；当需要调低电压时，i/o端口置为无效电平，pwm1口置为无效电平(本例中pwm1口无效电平为低电平)，然后pwm口pwm2输出pwm信号，即可输出一个低于电源电压的电压值，根据反馈结果调整pwm2的pwm信号可使输出电压稳定。
54.反馈信号处理电路130从三极管q1的集电极取反馈信号，通过二极管d1整流和电容c1滤波，将三极管q1集电极的交变电压整成直流电压，再经过电阻r4和电阻r5分压，将该直流电压降到合适主控芯片a/d2端口采样的电压再输入到主控芯片。
55.检火产生电路在变压器t1次级绕组n3产生一个交变的高压电压信号，如果存在火焰，则在检测元件上产生电压；如果不存在火焰，则检测元件上不产生电压；检测电路通过检测检测元件上是否存在电压判断是否存在火焰。
56.可以理解，次级绕组n3的输出电压与初级绕组n1的输出电压成绕比关系，初级绕组n1的输出电压越高，次级绕组n3的输出电压就越高，即检火电压产生电路产生的检火电压越高。三极管q1的集电极电压等于电源电压减去初级绕组n1的输出电压。综上所述，由三极管q1的集电极的电压可以反映出次级绕组n3的输出电压。
57.反馈信号处理电路从三极管q1的集电极取反馈信号，通过二极管d1整流和电容c1滤波，将三极管q1集电极的交变电压整成直流电压，该直流电压与三极管q1的集电极取反馈信号的大小成正相关。之后，经过电阻r4和电阻r5分压，将该直流电压降到合适主控芯片a/d2端口采样的电压再输入到主控芯片，主控芯片a/d2端口采样电压与整流后的直流电压成比。综上所述，a/d2端口采样电压可以反映出三极管q1的集电极电压。
58.由上可知，a/d2端口采样电压可以反映出次级绕组n3的输出电压。
59.初级绕组n1两端的电压与接入次级绕组n1与电阻r1交点处的电压成正相关，当该电压较高时，初级绕组n1的输出电压就较高；该电压较低时，初级绕组n1的电压就较低。通过控制升压拓扑，可以输出一个高于或等于电源电压的电压值；通过控制降压拓扑，可以输出一个低于或等于电源电压的电压值，即使用电压调整电路110可以使输出电压在电源电压上下可调。
60.通过设定一个检火电压的上限(检火电压过高有可能损坏器件，从电路稳定性来说并不是检火电压越高越好的)，设定一个检火电压的下限，实时从a/d2端口采样反馈信号处理电路130的电压，并运算得到对应的检火电压，如果算得检火电压高于上限，则通过控制降压拓扑降低电压，从而降低检火电压。如果算得检火电压低于下限，则通过控制升压拓扑升高电压，从而增大检火电压。使用以上策略，即可将电路输出的检火电压控制在合理的范围内。
61.上述带反馈的基于电压调整的检火电压产生电路，克服了电路中元器件特性的离散性，保证检火电压产生电路都能产生较高的检火电压。该电路还克服了电路中元器件特性随使用环境和时间的不同的变化，使检火电压产生电路能一直产生较高的检火电压。
62.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
63.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来
说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。