燃气热水器工作原理分析

1、电路分析燃气热水器工作原理分析姓名 温峰 班级11电气工程2班学号 111102108 燃气热水器工作原理分析(万家乐JSQ20-18JP)简介燃气热水器又称燃气热水炉，它是指以燃气作为燃料，通过燃烧加热方式将热量传递到流经热交换器的冷水中以达到制备热水的目的的一种燃气用具。随着人们生活水平的提高，家用热水器的应用越来越普及。在太阳能热水器、电热水器和燃气热水器构成的热水器市场中，快速燃气热水器因其热效率高、出热水快、水量大、可连续使用、体积小、安装方便等优势尤其受欢迎。JSQ20-18JP型燃气热水器，其控制电路由两片双电压比较器LM393(只用了其中的三个比较器)为核心组成。LM39是双电

2、压比较器集成电路。具有工作电源电压范围宽，单电源、双电源均可工作， 消耗电流小, 输入失调电压小等明显优势。主要应用于限幅器， 图一简单的模/数转换器、延时发生器、宽频压控振荡器、MOS时钟计时器、多频振荡器和高电平数字逻辑门电路。393能直接连接TTL和CMOS；当用双电源供电时，能兼容MOS逻辑电路这是低功耗的393相对于标准比较器的独特优势。LM393管脚排列图解（顶视）如下图图二主要电路原理分析 A加热系统电路工作原理该热水器控制电路由点火定时、振荡电源控制、振荡、点火指示、脉冲高压产生、火焰检测、主电磁气阀启动控制及维持等单元电路组成，其组成框图如图四所示，电路原理图如图三所示。 图

3、三1.点火时间定时控制电路图四该电路主要由IC1-1等组成。合上S2，再打开进、出水阀后，足够的水压(要求>0.03MPa)通过水/气联动阀内滑动顶杆使s1闭合，控制电路得电开始工作。R1、R2分压后为IC1-1同相输入端(3)脚提供1.5V基准参考电压。由于电容C1两端电压不能突变，因此在刚接通电源的一段时间内，IC1-1反相输入端(2)脚电压高于(3)脚电压，比较器(1)脚输出低电平(接近0V)，其作用有二：一是使开关管VT2正偏导通，接通振荡电路电源，同时LED点亮，作点火时间指示(C2是滤波电容);二是使VD5导通，并控制VT4饱和，电磁阀YV的副绕组L2通过4mA5mA的维持电

4、流。由于此电流过小，并不能开启电磁阀。随着C1两端电压的升高，约10s后，IC1-1(2)脚电压低于(3)脚电压，其(1)脚跳变为高电平(约等于电源电压3v)，VT2截止，振荡电路失电停振，点火过程结束，同时LED熄灭。当IC1-1(1)脚输出高电平时，VD5也截止，但此时VT4的导通已由火焰控制电路IC2-1控制，所以L2中的维持电流不会中断。2.振荡及脉冲高压产生电路VT3、T1等元件组成电感反馈式振荡电路，偏置电阻R10、R11确定VT3的直流工作点，即振荡强弱，VD2是保护二极管。T1次级(5)-(7)绕组输出的高压经VD8半波整流后，通过触发变压器T2初级为C4充电，同时经限流电阻R

5、12为触发电容C3充电。当C4两端电压约升至200V时，C3两端电压使双向二极管VD3导通，并触发单向可控硅VS导通，c4经VS、T2初级迅速放电，T2次级感应出约12kV的脉冲高压，通过点火针对地(机壳)放电，引燃小火(俗称常明火)，完成一次放电点火过程。随后C3、C4又被充电，进行新一轮放电，放电频率由R12、C3的时间常数决定。3.火焰检测电路该电路由IC2-1及外围元件组成。IC2-1接成零电平检测器，其反相输入端(6)脚被R16设置为0V。电源电压先经限流电阻R18后由VD4钳位为0.7V，再由R17、R14、R13分压，为同相输入端(5)脚提供一个很微小的正电压，则(7)脚输出高电

6、平，VD6截止。一旦燃气被点燃，检测针(热电偶)感测到高温，火焰离子电流使IC2-1(5)脚电压变为负电压(约-0.3V)，(7)脚输出翻转为低电平，VD6导通，VT4也处于导通状态，保持电磁阀YV的副绕组L2中维持电流不中断。4.电磁阀启动控制电路该电路由IC1-2、VT5、VT6等元件组成。IC1-2及其外围元件组成定时器，其外围元件及参数与IC1-1基本一样，只是定时电容C5(10F)取得小些，使电磁阀YV主启动绕组L1的通电时间为2s左右。驱动管VT5、VT6并联，以增加驱动电流(约400mA470mA)。接通电源后，L1便通电启动，启动后由VT4为L2提供维持电流。在电磁阀启动过程中

7、，正偏压经R4使VT1导通，将vT2基极电位拉低，保证在此期间振荡和点火不停顿，防止在IC1-1工作失常后燃烧室聚积燃气而引起爆燃。B保温系统电路工作原理该系统以一个8位单片机为控制核心，比普通强排热水器增加了燃气比例调节阀、出水温度检测传感器和带速度反馈的交流调速电机，通过单片机对出水温度和风机转速实行闭环控制即工作时，单片机根据用户设定的出水温度和出水温度传感器的实际测量值进行PID运算，调节电磁的比例阀的工作电流，从而控制热水器的耗气量，达到控制出水温度的目的：为了保证热水器的燃烧工况，单片机在控制出水温度的同时，根据耗气量的大小，调节双向可控硅的触发信号，改变风机转速，使送风量与燃气耗

8、气量相匹配，进而实现最佳燃烧工况。其原理图如图五。图五1. 点火器及控制电路点火器由AC220V交流电接驱动，其中N1为自触发可控硅，放电电压为DC130V。每当储能电路c1两端的电压达到DC130VHJ,，N1自动导通，c1中的电能通过N1和高压包T1的初级绕组，得到释放，并在T1的次级产生一个大约1216kV的点火火压，该点火电压加在热水器的点火电极上产生点火火花，从而完成给热水器点火的功能。控制电路由单片机、三极管Q1和继电器CJ1组成。需要点火时主控板中的单片机驱动三极管Q1接通继电器Cl1。原理图如图六。图六2开关阀、比例阀控制电路 图七图七是开关阀、比例阀控制电路。燃气开关阀由单片

9、机控制信号、点火信号、火焰反馈信号及延时电路区同控制，只有当以上四个信号有效时开关阀才能打开。工作时由于采用脉冲驱动方式，使得驱动电路的功率开关管工作更为可靠，同时节省电力、降低了功率元件温升。燃气比例阀驱动电路同样由单片机控制，控制输出为PWM波，其占空比的大小，是单片机根据设定出水温度和实测出水温度之差，再经PID运算后确定的，从图中可以看到，单片机通过输出PWM波控制比例阀的平均电流也即控制比例阀的开度，对热水器的火力进行无级调节，从而实现热水器出水温度的自动恒定。3风机驱动调整电路 图八风极采用双向可控硅驱动调速电路。风机电机工作电压为AC220V，如右图所示电路，通过调节双向可控硅的

10、导通角就可以改变电机的工作电压，实现风机调速。风机的工作速度由比例阀的开度决定，即风机控制信号MPWM波与比例阀控制信号VPWM波有一 定的比例关系，当某一时刻的VPWM波确定后，单片机根据软件中设定好的计算方式，计算出此刻的MPWM波，再根据速度反馈信号，测到的过零信号输出MPWM波去控制风机的转速，实现风机的无级调速功能。4火焰检测反馈电路如图九所示，I1，为电源变压器的一组绕组，输出的电压为AC110V，该绕组的一端通过R1接到热水器的火焰检测探针上，热水 图九器熄火时，该绕组呈开路状态，场效应管M1的栅极G点电位由于R3的作用呈正电位，场效应管处在导通状态，漏极D点接近零，单片机火焰信

11、号输入端为低电平。当火焰探针严重漏电或火焰探针与机体短路时，绕组I1的交流电压通过R1、C1构成回路，因电容c1对交流电短路，场效应管M1的栅极G点电位由于R3的作用呈正电位，场效应管M1导通，单片机火焰信号输入端同样为低电平。当热水器的燃烧器着火时，因为火焰具有单向导电性，I1绕组上的交流电压，通过火焰整流后产生的离子电流给c1充电，在c1上形成下正上负的充电电压，使得加到场效应管的栅极G处的电位变成负电位，选择稳压管z1的稳压值大于场效应管的夹断电压，当栅极G点电压大于场效应管M1的夹断电压时，场效应管M1处于断开状态，漏极D处的电位接近工作电压Vcc，单片机火焰信号输入端为高电平。这样单片机通过检测火焰信号输入端电平的高低，就可得知火焰的有无。由于采用了交流火焰检测方法，提高了火焰检测的准确性，防止了控制误动作的发生。5.出水温度检测电路该电路由分压电阻R1、滤波电容c1和热敏电阻Rt组成(如图十所示)。其温度工作范围一202 105,精度±02，反应速度t08秒。它通过电阻电压的转换，将热敏电阻Rt上的模拟电压送给AD转换口，由AD转换口将其转换成数字信号，作为热水器的出水温度信号，供单片机运算、控制及显示出水温度。 图十6过零检测电路图中所示电路中的Vb为电路板中输出的过零全波信号，经R1、R2分压后。