專利名稱：基于正溫度系數(shù)器件的功率擴展電加熱方法和裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及電加熱技術(shù)，更具體地說，涉及一種適用于電烙鐵芯等場合的可實現(xiàn)正溫度系數(shù)器件功率擴展的電加熱方法和裝置。
背景技術(shù)：
正溫度系統(tǒng)(PTC)材料，如PTC陶瓷發(fā)熱體，已越來越多地應用于電加熱器產(chǎn)品中，例如，可以應用在電烙鐵等電加熱產(chǎn)品中，在這些現(xiàn)有的使用PTC陶瓷發(fā)熱體作為電加熱源的產(chǎn)品中，使PTC陶瓷發(fā)熱體發(fā)熱并進行溫度控制的傳統(tǒng)做法是采用恒壓加熱法，即提供給PTC陶瓷發(fā)熱體一個恒定的電壓，由于PTC陶瓷發(fā)熱體的電阻值R會隨著溫度T的變化而變化，其變化曲線如圖2所示出。可以看到，在室溫狀態(tài)下，PTC陶瓷發(fā)熱體的電阻較?。浑S著溫度的升高，由于正溫度系數(shù)關(guān)系，PTC陶瓷發(fā)熱體的電阻也逐漸變大。具體而言，當一個恒定的電壓U加在PTC陶瓷發(fā)熱體兩端，在開始發(fā)熱的瞬間，PTC陶瓷發(fā)熱體處于環(huán)境室溫狀態(tài)下，電阻值R較小，流過PTC陶瓷發(fā)熱體的電流I＝U/R，其輸入功率為p＝U2/R。隨著PTC陶瓷發(fā)熱體溫度升高，電阻值R也增大，這樣，PTC陶瓷發(fā)熱體在高溫下的輸入功率總是小于在室溫下的輸入功率，而且，溫度越高，功率越小。在高溫下增大或擴展功率輸出，就必須提高其工作電壓U，但提高電壓后，低溫下流過PTC陶瓷發(fā)熱體的電流密度過大而可能導致縮短PTC陶瓷發(fā)熱體的使用壽命；而在低溫下減小輸入電流I，降低工作電壓U，在高溫下的輸入功率就無法滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種基于正溫度系數(shù)器件的功率擴展電加熱方法和裝置，能夠克服現(xiàn)有技術(shù)上述不足，使PTC陶瓷發(fā)熱體在高溫使用中的實際功率得以有效擴展，保證PTC陶瓷發(fā)熱體足夠的輸出功率的同時，不影響PTC陶瓷發(fā)熱體的使用壽命。
本發(fā)明上述技術(shù)問題這樣解決，構(gòu)造一種基于正溫度系數(shù)器件的功率擴展電加熱方法，其特征在于，在正溫度系數(shù)器件上施加一個其電壓大小正比于所述正溫度系數(shù)器件電阻變化的工作電壓，使流過正溫度系數(shù)器件的電流基本保持不變，其中，工作電壓處于所述正溫度系數(shù)器件允許電壓范圍內(nèi)。
在按照本發(fā)明的基于正溫度系數(shù)器件的功率擴展電加熱方法中，所述在正溫度系數(shù)器件上施加一個其電壓大小正比于所述正溫度系數(shù)器件電阻變化的工作電壓，包括以下步驟1)施加起始電壓使所述正溫度系數(shù)器件上電工作；2)反復執(zhí)行步驟3)和4)直到結(jié)束發(fā)熱3)檢測所述正溫度系數(shù)器件工作電流，如果工作電流超過預定數(shù)值，則減小施加到正溫度系數(shù)器件上的電壓；4)檢測所述正溫度系數(shù)器件工作電流，如果工作電流小于預定數(shù)值，則增大施加到正溫度系數(shù)器件上的電壓；其中，所述起始電壓是使所述正溫度系數(shù)器件安全工作于環(huán)境溫度下的工作電壓，所述預定數(shù)值可以是該正溫度系數(shù)器件額定工作電流或與其關(guān)聯(lián)的數(shù)值。
按照本發(fā)明提供的基于正溫度系數(shù)器件的功率擴展電加熱裝置，包括正溫度系數(shù)器件2、給正溫度系數(shù)器件2提供驅(qū)動電壓的電壓調(diào)節(jié)器1、連接在電壓調(diào)節(jié)器1與正溫度系數(shù)器件2之間的電流傳感器4，以及根據(jù)所述電流傳感器4控制所述電壓調(diào)節(jié)器2的采樣放大電路5，使得電流傳感器4檢測到大于預定數(shù)值的工作電流時，通過采樣放大電路5減小電壓調(diào)節(jié)器1的輸出電壓，檢測到小于預定數(shù)值的工作電流時，通過采樣放大電路5增大電壓調(diào)節(jié)器1的輸出電壓。
實施按照本發(fā)明提供基于正溫度系數(shù)器件的功率擴展電加熱方法和裝置，相對于現(xiàn)有技術(shù)，改變了PTC陶瓷發(fā)熱體的工作電壓，同時限制PTC陶瓷發(fā)熱體的最大工作電流，使其在低溫時降低工作電壓，從而將最大輸入電流I限制在安全區(qū)內(nèi)。當溫度升高時，提高其工作電壓，加大其輸入功率，保證PTC陶瓷發(fā)熱體能夠快速加溫。這樣，就能夠做到，既能在低溫狀態(tài)下保護PTC陶瓷發(fā)熱體，提高其使用壽命，又能保證在高溫狀態(tài)下快速加溫。本發(fā)明的上述方法和裝置可以應用到電烙鐵等電熱產(chǎn)品中，保證高溫下的足夠功率的同時，避免在非工作的低溫狀態(tài)下PTC加熱元件的過載。


圖1是本發(fā)明的PTC陶瓷發(fā)熱體溫度控制裝置的原理示意圖；圖2是PTC陶瓷發(fā)熱體溫度與電阻值之間關(guān)系示意圖；圖3是利用本發(fā)明PTC陶瓷發(fā)熱體溫度控制方法和裝置后的溫度-電壓關(guān)系示意圖。
具體實施例方式
作為本發(fā)明一種基于正溫度系數(shù)(PTC)發(fā)熱器件的功率擴展電加熱方法的一種實施方式，可以是這樣的在開始工作或保持待機狀態(tài)時，施加一個預先設置好的起始電壓(可以低于其工作電壓)使PTC陶瓷發(fā)熱體上電工作，該起始電壓可以保證PTC陶瓷發(fā)熱體工作在限定電流的安全狀態(tài)下；在開始工作后，通過電流傳感器檢測PTC陶瓷發(fā)熱體工作電流，如果工作電流大于規(guī)定的數(shù)值(該數(shù)值可以是額定電流)，則減小PTC陶瓷發(fā)熱體工作電壓；如果工作電流小于規(guī)定的數(shù)值，則增大PTC陶瓷發(fā)熱體工作電壓(一定范圍內(nèi)可以大于其工作電壓)，從而保證PTC陶瓷發(fā)熱體的工作在恒定工作電流。
如圖1，在按照本發(fā)明提供的PTC陶瓷發(fā)熱體溫度控制裝置的實施例中，包括PTC陶瓷發(fā)熱體2、給PTC陶瓷發(fā)熱體1提供驅(qū)動電壓的電壓調(diào)節(jié)器1、連接在電壓調(diào)節(jié)器1與PTC陶瓷發(fā)熱體2之間的電流傳感器4和以及連接在電流傳感器4與電壓調(diào)節(jié)器1控制端之間的采樣放大電路5，其中，電壓調(diào)節(jié)器1的兩個輸入端分別接輸入電壓，電壓調(diào)節(jié)器1的第一輸出端直接連接PTC陶瓷發(fā)熱體2的一個端子，電壓調(diào)節(jié)器1的第二輸出端通過電流傳感器4連接PTC陶瓷發(fā)熱體2的另一個端子。電壓調(diào)節(jié)器1的輸出電壓可以在0-30V之間，在PTC陶瓷發(fā)熱體2的另一個端子與電流傳感器4連接點與電壓調(diào)節(jié)器1控制端之間，連接有采樣放大電路5。工作時，電壓調(diào)節(jié)器1的輸出電壓經(jīng)過電流傳感器4供給PTC陶瓷發(fā)熱體，即將一定電壓范圍的輸出電壓加到PTC陶瓷發(fā)熱體的兩端，電流傳感器將電流信號經(jīng)采樣放大電路5放大后反饋給電壓調(diào)節(jié)器1，例如，當電流達到4.17A時，如果電流繼續(xù)上升，則電壓調(diào)節(jié)器開始調(diào)節(jié)輸出電壓，使輸出電壓維持至12。5V的同時，將電流的最大值限制在4.17A。這時，由于溫度上升，PTC陶瓷發(fā)熱體2的電阻值R隨著溫度的提高而增大，電壓調(diào)節(jié)器的輸出電壓也同時增高，最后維持在30V，其變化曲線如圖3所示。這樣，既可在高溫工作時擴展PTC陶瓷發(fā)熱體的熱功率，提供快速的溫度變化能力，又能在低溫下，施加較低電壓從而保證PTC陶瓷發(fā)熱體有較大的使用壽命。
權(quán)利要求
1.一種基于正溫度系數(shù)器件的功率擴展電加熱方法，其特征在于，在正溫度系數(shù)器件上施加一個其電壓大小正比于所述陶瓷發(fā)熱體阻值的工作電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于正溫度系數(shù)器件的功率擴展電加熱方法，其特征在于，所述在正溫度系數(shù)器件上施加一個其電壓大小正比于所述正溫度系數(shù)器件阻值的工作電壓，包括施加起始電壓使所述正溫度系數(shù)器件上電工作，并反復執(zhí)行以下步驟檢測所述正溫度系數(shù)器件工作電流，如果工作電流超過預定數(shù)值，則增大施加到正溫度系數(shù)器件上的電壓；如果工作電流小于預定數(shù)值，則減小施加到正溫度系數(shù)器件上的電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于正溫度系數(shù)器件的功率擴展電加熱方法，其特征在于，所述起始電壓是使所述正溫度系數(shù)器件安全工作于環(huán)境溫度下的工作電壓。
4.一種基于正溫度系數(shù)器件的功率擴展電加熱裝置，包括正溫度系數(shù)器件(2)、給正溫度系數(shù)器件(2)提供驅(qū)動電壓的電壓調(diào)節(jié)器(1)，其特征在于，還包括連接在電壓調(diào)節(jié)器(1)與正溫度系數(shù)器件(2)之間的電流傳感器(4)，以及根據(jù)所述電流傳感器(4)控制所述電壓調(diào)節(jié)器(2)的采樣放大電路(5)，使得電流傳感器(4)檢測到大于預定數(shù)值的工作電流時，通過采樣放大電路(5)減小電壓調(diào)節(jié)器(1)的輸出電壓，檢測到小于預定數(shù)值的工作電流時，通過采樣放大電路(5)增大電壓調(diào)節(jié)器(1)的輸出電壓。
全文摘要
一種基于正溫度系數(shù)器件的功率擴展電加熱方法和裝置，在PTC陶瓷發(fā)熱體上施加一個其電壓大小正比于所述PTC陶瓷發(fā)熱體電阻變化的工作電壓并使其工作電流保持基本恒定的水平。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，使PTC陶瓷發(fā)熱體的工作電壓隨電阻變化而改變，同時限制PTC陶瓷發(fā)熱體的最大工作電流，使其在低溫時降低工作電壓，從而將最大輸入電流I限制在安全區(qū)內(nèi)。當溫度升高時，提高其工作電壓，擴展其功率，從而做到，既可在低溫狀態(tài)下保護PTC陶瓷發(fā)熱體，提高其使用壽命，又能在高溫狀態(tài)下快速加溫。
文檔編號H05B3/12GK1838840SQ200510033809
公開日2006年9月27日 申請日期2005年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月23日
發(fā)明者劉曉剛 申請人:深圳斯貝克動力電子有限公司