一种带输出反馈的发热元件的控制电路及热水壶的制作方法

本发明涉及热水壶，具体的涉及一种带输出反馈的发热元件的控制电路及热水壶。

背景技术：

1、热水壶普遍采用发热元件对壶内水体进行电加热。然而，由于各国输入电源和频率的差异，热水壶往往不具备全球通用性。为解决这一问题，当前市场上的热水壶设计了一种机制：通过在电源输入端增设电阻来检测输入电压和过零信号，进而调控可控硅的导通与关断周期，以达到调整功率的目的。尽管这种方法能够实现基本功能，但其存在显著缺陷，并可能引发一系列问题。

2、具体而言，该方案未在输出端配置检测电路，不能实时监测并反馈输出的有功功率、电压值及有效电流值等关键参数，无法实现闭环控制，导致控制端设定的输出波形、功率、电流值等与实际输出值之间存在偏差，有时甚至完全不符。尤其是在电网遭受干扰或可控硅因发热等因素导致性能变化时，微处理单元可能错误地调整可控硅的通断以调节功率，而输出端又无即时反馈机制纠正这一错误。此类情况不仅严重影响热水壶的加热效果，还可能因长时间异常工作而导致发热管、电路板乃至外壳等部件过热损坏，更严重者，可能引发火灾等安全隐患。这些事故在市场上并不罕见，凸显了现有方案在稳定性和安全性方面的不足。因此，对热水壶的控制电路进行优化升级，特别是在输出端增加监测与反馈机制，显得尤为重要。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中热水壶控制电路由于输出端无即时反馈机制，存在无法实现闭环控制的问题，本发明提供一种带输出反馈的发热元件的控制电路及热水壶。

2、本发明技术方案如下所述：

3、第一方面，本发明提供一种带输出反馈的发热元件的控制电路，包括开关电源电路、微控制器、输入电压检测电路、输出电流检测电路、输入过零信号检测电路、输出过零信号检测电路、可控硅功率输出电路及发热元件；

4、所述开关电源电路，用于将输入电源的交流输入电压转化为直流输出电压；

5、所述输入电压检测电路，用于实时检测输入电源的电压，并输出到所述微控制器，所述微控制器在输入电源变化或电压波动时控制所述可控硅功率输出电路调节输出功率；

6、输出电流检测电路，用于实时检测工作电流，并输出到所述输入电压检测电路计算出有功功率，所述输入电压检测电路进而将计算出的有功功率输出到所述微控制器，所述微控制器根据当前反馈的有功功率来调整所述可控硅功率输出电路的输出功率；

7、所述输入过零信号检测电路，用于实时检测输入电源的输入过零信号，并输出到所述微控制器；

8、所述输出过零信号检测电路，用于实时检测电源输出后的输出过零信号，并输出到所述微控制器；

9、所述可控硅功率输出电路，用于根据微控制器的控制指令调节输出功率大小。

10、作为本发明的一个优选方案，所述输入电压检测电路包括电阻r24、电阻r25、电阻r26、电阻r27、电阻r28、电阻r29、电阻r30、电容c2、计量芯片u3，所述电阻r24的一端与所述输入电源的火线端连接，所述电阻r24的另一端经过所述电阻r25、所述电阻r26、所述电阻r27、所述电阻r28、所述电阻r29后分别所述电阻r30的一端、所述电容c2的一端和所述计量芯片u3的第4脚连接，所述电阻r30的另一端和所述电容c2的另一端均接地，所述计量芯片u3的第6、7、8脚均与所述微控制器连接。

11、作为本发明的一个优选方案，所述输出电流检测电路包括采样电阻r3、电阻r6、电阻r9、电容c5、电容c6、电容c9、电解电容ec1，所述采样电阻r3的输入端分别与所述电阻r6的一端和所述可控硅功率输出电路的输出端连接，所述采样电阻r3的输出端分别与所述电阻r9的一端、所述输出过零信号检测电路的一端和所述发热元件的一端连接，所述电阻r6的另一端分别与所述电容c5的一端和所述计量芯片u3的第2脚连接，所述电阻r9的另一端分别与所述电容c9的一端和所述计量芯片u3的第3脚连接，所述电容c5的另一端分别与所述电容c9的另一端、所述电容c6的一端和所述电解电容ec1的负极连接，所述电容c6的另一端分别与所述电解电容ec1的正极、所述计量芯片u3的第1脚和电源电压连接。

12、作为本发明的一个优选方案，所述输入过零信号检测电路包括电阻r11、电阻r16、二极管d3、二极管d4，所述电阻r11的一端与所述输入电源的火线端连接，所述电阻r11的另一端经过所述电阻r16后分别与所述二极管d3的负极、所述二极管d4的正极和所述微控制器连接，所述二极管d3的正极接地，所述二极管d4的负极与电源电压连接。

13、作为本发明的一个优选方案，所述输出过零信号检测电路包括电阻r36、电阻r37、电阻r38、电阻r39、二极管d8、二极管d9，所述电阻r36的一端分别与所述电阻r38的一端和所述输出电流检测电路的输出端连接，所述电阻r36的另一端经过所述电阻r37后分别与所述二极管d8的正极、所述二极管d9的负极和所述微控制器连接，所述二极管d8的负极与电源电压连接，所述二极管d9的正极接地，所述电阻r38的另一端经过所述电阻r39后与所述输入电源的火线端连接。

14、作为本发明的一个优选方案，所述可控硅功率输出电路包括双向可控硅q3、电容c8、电阻r34、电阻r35、电阻r40，所述双向可控硅q3的第一端分别与所述电容c8的一端、所述电阻r40的一端和所述开关电源电路的输出端连接，所述双向可控硅q3的第二端经过所述电阻r34后分别与所述电阻r40的另一端和所述微控制器连接，所述双向可控硅q3的第二端分别与所述电阻r35的一端和所述输出电流检测电路的输入端连接，所述电容c8的另一端与所述电阻r35的另一端连接。

15、作为本发明的一个优选方案，所述开关电源电路包括压敏电阻mov1、电感l2、电解电容ec3、电解电容ec4和开关电源芯片u1，所述压敏电阻mov1的一端、所述电解电容ec3的负极、所述电解电容ec4的负极、所述开关电源芯片u1的第1、2、3、4脚均与所述输入电源的零线端连接，所述压敏电阻mov1的另一端、所述电感l2的一端、所述电解电容ec4的正极均与所述输入电源的火线端连接，所述电感l2的另一端分别与所述电解电容ec3的正极和所述开关电源芯片u1的第5、6、7、8脚连接。

16、作为本发明的一个优选方案，还包括测温电路，所述测温电路与所述微控制器连接。

17、作为本发明的一个优选方案，所述测温电路包括用于检测可控硅温度的热敏电阻r10和用于检测热水壶水温的热敏电阻r13，所述热敏电阻r10和所述热敏电阻r13均与所述微控制器连接。

18、第二方面，本发明提供一种热水壶，包括壶体，所述壶体上设置有如上述任一方案所述的带输出反馈的发热元件的控制电路。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

20、1、本发明提供的一种带输出反馈的发热元件的控制电路，能够在全球电网的宽电压、不同频率的输入电压下，根据输出有功功率、输出电流、输入电压等反馈，实时动态调整每次输出，确认发热元件在恒定的功率下安全稳定高效地运行，防止安全问题，满足设备性能需求；

21、2、通过设置输入电压检测电路、输出电流检测电路、输入过零信号检测电路、输出过零信号检测电路、测温电路，实现了同时监测电网输入电压、有效输出有功功率、有效输出电流值、输入输出过零信号、可控硅温度及水温，可以检测并提示输入电源和可控硅功率输出电路是否存在故障，并及时关闭，从而避免烧毁及其发生火灾等可能的安全问题；

22、3、通过采用双过零电路(输入过零信号检测电路、输出过零信号检测电路)，可以精准检测当次触发的输出结果。