恒溫機(jī)熱水器專用驅(qū)動控制集成電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了恒溫機(jī)熱水器專用驅(qū)動控制集成電路，涉及電路結(jié)構(gòu)。包括第一集成電路（100）、第二集成電路（200）和微控制器（001），微控制器（001）輸出端分別連接第一集成電路（100）和第二集成電路（200）的輸入端；所述第一集成電路（100）包括第一驅(qū)動電路（110）、第二驅(qū)動電路（120）和三極管（PNP1）。所述第二集成電路（200）包括比較器（210）、驅(qū)動電路（220）和三極管（NPN1）。本實(shí)用新型解決了目前市場上的開關(guān)閥與比例閥驅(qū)動電路均采用分離器件設(shè)計(jì)。采用分離器件設(shè)計(jì)時(shí)存在器件個(gè)數(shù)多，焊接點(diǎn)多，PCB板空間大等缺點(diǎn)，器件焊點(diǎn)很多加工不良率也較高的問題。
【專利說明】恒溫機(jī)熱水器專用驅(qū)動控制集成電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及電路結(jié)構(gòu)，具體涉及恒溫機(jī)熱水器專用驅(qū)動控制集成電路結(jié)構(gòu)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]恒溫機(jī)熱水器以恒溫恒壓、操作安裝使用方便等優(yōu)勢越來越被市場接受。如圖1所示，恒溫機(jī)熱水器通過控制開關(guān)閥與比例閥的導(dǎo)通/關(guān)斷來控制水、燃?xì)獾膶?dǎo)通/關(guān)斷。為了實(shí)現(xiàn)開關(guān)閥與比例閥的導(dǎo)通/關(guān)斷，由微控制器發(fā)出控制信號，通過驅(qū)動電路控制開關(guān)閥與比例閥的導(dǎo)通/關(guān)斷。微控制器本身不能直接驅(qū)動開關(guān)閥與比例閥，也無法抑制開關(guān)閥與比例閥導(dǎo)通/關(guān)斷產(chǎn)生的電壓尖峰，所以在微控制器與開關(guān)閥、比例閥之間需連接驅(qū)動電路，該驅(qū)動電路接收微控制器的信號，通過該驅(qū)動電路實(shí)現(xiàn)開關(guān)閥與比例閥的導(dǎo)通/關(guān)斷。目前市場上的開關(guān)閥與比例閥驅(qū)動電路均采用分離器件設(shè)計(jì)。采用分離器件設(shè)計(jì)時(shí)存在器件個(gè)數(shù)多，焊接點(diǎn)多，PCB板空間大等缺點(diǎn)，器件焊點(diǎn)很多加工不良率也較高。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型提供恒溫機(jī)熱水器專用驅(qū)動控制集成電路，本實(shí)用新型解決了目前市場上的開關(guān)閥與比例閥驅(qū)動電路均采用分離器件設(shè)計(jì)。采用分離器件設(shè)計(jì)時(shí)存在器件個(gè)數(shù)多，焊接點(diǎn)多，PCB板空間大等缺點(diǎn)，器件焊點(diǎn)很多加工不良率也較高的問題。
[0004]本實(shí)用新型提出了一種集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)，該集成電路能滿足恒溫機(jī)熱水器中驅(qū)動電路要求，所設(shè)計(jì)的集成電路芯片封裝在兩個(gè)DIP8 (或S0P8)的塑料封裝中，大大降低了電路控制板的成本以及電路板加工復(fù)雜度。
[0005]為解決上述問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:恒溫機(jī)熱水器專用驅(qū)動控制集成電路，包括第一集成電路100、第二集成電路200和微控制器001，微控制器001輸出端分別連接第一集成電路100和第二集成電路200的輸入端；
[0006]所述第一集成電路(100)包括第一驅(qū)動電路(110)、第二驅(qū)動電路(120)和三極管(PNP1 )，第一集成電路(100)的兩個(gè)輸入、輸出端接口分別連接第一驅(qū)動電路(110)和第二驅(qū)動電路(120)的輸入、輸出端；第一驅(qū)動電路(110)的輸出端與地線之間連接電阻(R1)，第一驅(qū)動電路(110)的輸出端連接二極管(Dl)的負(fù)極，二極管的正極連接電阻(R3)，電阻(R3)連接三極管(PNPl)的基極，三極管的發(fā)射極和集電極分別連接第一集成電路(100)的控制電源端VCC、一個(gè)輸出端接口，三極管的發(fā)射極和基極之間并聯(lián)電阻(R4);第二驅(qū)動電路(120)輸出端連接二極管(D2)正極和電阻(R2)，二極管(Dl)和二極管(D2)并聯(lián)后連接第一集成電路(100) —個(gè)輸出端接口 ；電阻(R2)接地；
[0007]所述第二集成電路(200)包括比較器(210)、驅(qū)動電路(220)和三極管(NPNl);匕匕較器(210)兩個(gè)初始電壓端和正極工作電壓端分別連接第二集成電路(200)的輸入端接口，比較器(210)正極工作電壓端與輸出端之間并聯(lián)電阻(R6)，比較器(210)輸出端與三極管(NPNl)基極之間連接電阻(R6 )，三極管(NPNl)發(fā)射極接地，三極管(NPNl)集電極連接第二集成電路(200)的輸出端接口 ；比較器(210)的負(fù)極工作電壓端接地；驅(qū)動電路(220)輸出端并聯(lián)連接第二集成電路(200 )的輸出端、二極管負(fù)極和電阻(R7 );電阻(R7 )接地，二極管正極連接第二集成電路(200)的一個(gè)輸出端接口 ；驅(qū)動電路(220)的輸入端連接第二集成電路(200 )的輸入端接口。
[0008]本實(shí)用新型采用集成電路方案，通過該集成電路驅(qū)動恒溫機(jī)熱水器中開關(guān)閥與比例閥的導(dǎo)通/關(guān)斷。通過對原分離器件的高度集成，減少外圍元器件數(shù)，減小PCB線路板尺寸，降低系統(tǒng)設(shè)計(jì)成本以及加工不良率。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:1、設(shè)計(jì)包含兩路開關(guān)閥驅(qū)動電路以及故障檢測電路的芯片，將該芯片封裝在S0P8/DIP8封裝中；2、設(shè)計(jì)包含I路開關(guān)閥驅(qū)動，以及I路比例閥驅(qū)動芯片封裝在S0P8/DIP8封裝中；3、這兩顆電路共可驅(qū)動3路開關(guān)閥、I路比例閥以及故障檢測，具體應(yīng)用時(shí)可根據(jù)應(yīng)用需要選擇只驅(qū)動3路以下開關(guān)、I路比例閥以及故障檢測；4、這兩顆集成電路形成尺寸極小的恒溫機(jī)熱水器專用驅(qū)動控制集成電路，用該集成電路替代原有的分離元件方案，能減少系統(tǒng)成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本實(shí)用新型總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]注:(1)圖中R12至R19為電阻，Cl至C5為電容，D5至D8為二極管，TIP42C為功率PNP管，001為微控制器，100、200為本實(shí)用新型技術(shù)方案設(shè)計(jì)的第一、第二集成電路，300為比例閥，400、500、600為開關(guān)閥；(2)、本實(shí)用新型技術(shù)方案包含3路開關(guān)閥驅(qū)動、故障檢測電路以及比例閥驅(qū)動電路；(3)、根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求，也可設(shè)計(jì)成3路以下開關(guān)閥驅(qū)動、故障檢測電路以及比例閥驅(qū)動電路的形式；
[0011]圖2是本實(shí)用新型第一集成電路100的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]注:圖中Rl至R4為電阻，D1、D2為二極管，PNPl為三極管；(2)、圖中110、120為第一、第二驅(qū)動電路；
[0013]圖3是本實(shí)用新型第二集成電路200的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]注:(1)圖中R5至R7為電阻，D3為二極管，NPNl為三極管；(2)、圖中210為比較器，220為驅(qū)動電路，它是典型的達(dá)林頓管驅(qū)動形式；
[0015]圖4是本實(shí)用新型開關(guān)閥驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]注:圖中R8至Rll為電阻，D4為二極管，NPN2.NPN3為三極管。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面用最佳的實(shí)施例對本實(shí)用新型做詳細(xì)的說明。
[0018]如圖1-4所示，恒溫機(jī)熱水器專用驅(qū)動控制集成電路，包括第一集成電路100、第二集成電路200和微控制器001，微控制器001輸出端分別連接第一集成電路100和第二集成電路200的輸入端；
[0019]所述第一集成電路(100)包括第一驅(qū)動電路(110)、第二驅(qū)動電路(120)和三極管(PNPI)，第一集成電路(100 )的兩個(gè)輸入、輸出端接口分別連接第一驅(qū)動電路(110 )和第二驅(qū)動電路(120)的輸入、輸出端；第一驅(qū)動電路(110)的輸出端與地線之間連接電阻(R1)，第一驅(qū)動電路(110)的輸出端連接二極管(Dl)的負(fù)極，二極管的正極連接電阻(R3)，電阻(R3)連接三極管(PNPl)的基極，三極管的發(fā)射極和集電極分別連接第一集成電路(100)的控制電源端VCC、一個(gè)輸出端接口，三極管的發(fā)射極和基極之間并聯(lián)電阻(R4);第二驅(qū)動電路(120)輸出端連接二極管(D2)正極和電阻(R2)，二極管(Dl)和二極管(D2)并聯(lián)后連接第一集成電路(100) —個(gè)輸出端接口 ；電阻(R2)接地；
[0020]所述第二集成電路(200)包括比較器(210)、驅(qū)動電路(220)和三極管(NPNl);匕匕較器(210)兩個(gè)初始電壓端和正極工作電壓端分別連接第二集成電路(200)的輸入端接口，比較器(210)正極工作電壓端與輸出端之間并聯(lián)電阻(R6)，比較器(210)輸出端與三極管(NPNl)基極之間連接電阻(R6 )，三極管(NPNl)發(fā)射極接地，三極管(NPNl)集電極連接第二集成電路(200)的輸出端接口 ；比較器(210)的負(fù)極工作電壓端接地；驅(qū)動電路(220)輸出端并聯(lián)連接第二集成電路(200 )的輸出端、二極管負(fù)極和電阻(R7 );電阻(R7 )接地，二極管正極連接第二集成電路(200)的一個(gè)輸出端接口 ；驅(qū)動電路(220)的輸入端連接第二集成電路(200 )的輸入端接口。
[0021]恒溫機(jī)驅(qū)動控制集成電路功能描述:恒溫機(jī)熱水器驅(qū)動控制集成電路共包含兩顆集成電路，分別為第一集成電路100、第二集成電路200。這兩顆集成電路結(jié)構(gòu)及功能描述如下:
[0022]第一集成電路100:(1)包含兩路開關(guān)閥驅(qū)動電路(110、120)以及故障檢測電路；(2)、第一驅(qū)動電路110為開關(guān)閥驅(qū)動電路，開關(guān)閥驅(qū)動電路內(nèi)部線路結(jié)構(gòu)見圖4。開關(guān)閥驅(qū)動電路輸入端CN1_IN經(jīng)過電容Cl接微控制器。當(dāng)微控制器輸出直流低電平或者直流高電平時(shí)，由于電容Cl的隔離作用CN1_IN維持低電平，開關(guān)閥驅(qū)動電路輸出為三態(tài)，開關(guān)閥500不導(dǎo)通；當(dāng)微控制器輸出方波信號(例如頻率為500Hz，占空比為50%的方波信號)時(shí)，方波信號經(jīng)過電容Cl使CN1_IN端維持高電平，開關(guān)閥驅(qū)動電路輸出為低電平，開關(guān)閥500導(dǎo)通；(3)、第二驅(qū)動電路120為開關(guān)閥驅(qū)動電路，開關(guān)閥驅(qū)動電路內(nèi)部線路結(jié)構(gòu)見圖4。開關(guān)閥驅(qū)動電路輸入端CN2_IN經(jīng)過電容C2接微控制器。當(dāng)微控制器輸出直流低電平或者直流高電平時(shí)，由于電容C2的 隔離作用CN2_IN維持低電平，開關(guān)閥驅(qū)動電路輸出為三態(tài)，開關(guān)閥600不導(dǎo)通；當(dāng)微控制器輸出方波信號(例如頻率為500Hz，占空比為50%的方波信號)時(shí)，方波信號經(jīng)過電容C2使CN2_IN端維持高電平，開關(guān)閥驅(qū)動電路輸出為低電平，開關(guān)閥600導(dǎo)通；(4)、故障檢測電路由電阻1?1、1?2、1?3、1?4，二極管01、02以及PNPl管構(gòu)成。
[0023]當(dāng)開關(guān)閥驅(qū)動電路110、120存在故障導(dǎo)致輸出信號0附_0^'或者0吧_0^'相對地短路時(shí)，則此時(shí)CN1_0UT或者CN2_0UT為低電平，經(jīng)過二極管Dl、D2將CNX_DETECT信號拉低，PNPl管導(dǎo)通，輸出信號CNX_0UT為高電平，表明電路存在異常；當(dāng)開關(guān)閥驅(qū)動電路中有一路存在(開關(guān)閥500或者開關(guān)閥600)未連接狀態(tài)時(shí)，輸出信號CN1_0UT或者CN2_0UT將會被電阻Rl、R2拉至低電平，經(jīng)過二極管Dl、D2將CNX_DETECT信號拉低，PNPl管導(dǎo)通，輸出信號CNX_0UT為高電平，表明電路存在異常；相反，當(dāng)電路工作正常，并且不存在開關(guān)閥未連接狀態(tài)時(shí)，輸出信號CNX_0UT為低電平，表明電路工作正常；輸出信號CNX_0UT接微控制器，微控制器根據(jù)CNX_0UT將發(fā)出相應(yīng)控制信號，保證系統(tǒng)安全工作。
[0024]第二集成電路200:(1)、包含一路開關(guān)閥驅(qū)動電路以及一路比例閥驅(qū)動電路；
(2)、驅(qū)動電路220為開關(guān)閥驅(qū)動電路，開關(guān)閥驅(qū)動電路內(nèi)部線路結(jié)構(gòu)見圖4。開關(guān)閥驅(qū)動電路輸入端CN3_IN經(jīng)過電容C3接微控制器。當(dāng)微控制器輸出直流低電平或者直流高電平時(shí)，由于電容C3的隔離作用CN3_IN維持低電平，開關(guān)閥驅(qū)動電路輸出為三態(tài)，開關(guān)閥400不導(dǎo)通；當(dāng)微控制器輸出方波信號(例如頻率為500Hz，占空比為50%的方波信號)時(shí)，方波信號經(jīng)過電容C3使CN3_IN端維持高電平，開關(guān)閥驅(qū)動電路輸出為低電平，開關(guān)閥400導(dǎo)通；(3)、第二集成電路200集成電路的CNX_DETECT端口與100集成電路的CNX_DETECT端口相連，100集成電路中的故障檢測電路實(shí)現(xiàn)對第二集成電路200中開關(guān)閥驅(qū)動的故障檢測;(4)、比例閥驅(qū)動電路由比較器210、R5、R6、三極管NPNl以及外接的R12-R17、C4、C5、D5、TIP42C (功率PNP管)構(gòu)成。微控制器發(fā)出方波控制信號，經(jīng)過R16、R17、C5的濾波形成鋸齒波信號，并與比較器210的正向輸入端PWM_IN相連。初始狀態(tài)比較器210的反向輸入端PWM_FK為低電平，則比較器210輸出高電平，驅(qū)動三極管NPNl導(dǎo)通，PWM_OUT端拉低，TIP42C導(dǎo)通，比例閥300有電流流過，比例閥導(dǎo)通。
[0025]電阻R15對流經(jīng)比例閥300的電流進(jìn)行采樣，并經(jīng)過R14、C4的濾波形成直流電平接比較器210的反向輸入端PWM_FK，該直流電平與比較器正向輸入端PWM_IN的鋸齒波進(jìn)行比較，比較器210輸出方波信號進(jìn)一步驅(qū)動比例閥300工作，并形成穩(wěn)定的反饋系統(tǒng)。
[0026]調(diào)節(jié)微控制器發(fā)出方波信號的占空比，占空比變大，PWM_IN端鋸齒波平均電平變高，比較器210輸出方波信號占空比變大，流經(jīng)比例閥300的平均電流變大。相反，微控制器發(fā)出的方波信號的占空比變小，PWM_IN端鋸齒波平均電平變低，比較器210輸出方波信號占空比變小，流經(jīng)比例閥300的平均電流變小。故可通過調(diào)節(jié)微控制器方波信號的占空比可精確調(diào)節(jié)流經(jīng)比例閥300的電流。
[0027]110,120,220這三個(gè)開關(guān)閥驅(qū)動電路內(nèi)部線路相同，110、120、220開關(guān)閥驅(qū)動電路功能描述:(圖4為線路圖).當(dāng)輸入電平為低電平時(shí)，由于電阻R8、R9、R10、R11的作用，NPN管處于關(guān)斷狀態(tài)，電路沒有到地的通路，CNl (2、3)_0UT端輸出為高電平，連接至該輸出的開關(guān)閥處于關(guān)斷狀態(tài)；當(dāng)輸入電平CNl (2、3)_IN大于2個(gè)BE電壓后，2個(gè)NPN管導(dǎo)通，形成經(jīng)典的達(dá)林頓驅(qū)動結(jié)構(gòu)，CNl (2、3)_0UT點(diǎn)電壓降低，驅(qū)動開關(guān)閥導(dǎo)通。二極管Dl起到改善器件抗靜電能力的作用。
[0028]恒溫機(jī)熱水器專用驅(qū)動控制集成電路具體應(yīng)用線路圖見圖1。
[0029]最后應(yīng)說明的是:顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非對實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.恒溫機(jī)熱水器專用驅(qū)動控制集成電路，其特征在于，包括第一集成電路(100)、第二集成電路(200)和微控制器(001)，微控制器(001)輸出端分別連接第一集成電路(100)和第二集成電路(200)的輸入端； 所述第一集成電路(100)包括第一驅(qū)動電路(110)、第二驅(qū)動電路(120)和三極管(PNPI)，第一集成電路(100 )的兩個(gè)輸入、輸出端接口分別連接第一驅(qū)動電路(110 )和第二驅(qū)動電路(120)的輸入、輸出端；第一驅(qū)動電路(110)的輸出端與地線之間連接電阻(R1)，第一驅(qū)動電路(110)的輸出端連接二極管(Dl)的負(fù)極，二極管的正極連接電阻(R3)，電阻(R3)連接三極管(PNPl)的基極，三極管的發(fā)射極和集電極分別連接第一集成電路(100)的控制電源端VCC、一個(gè)輸出端接口，三極管的發(fā)射極和基極之間并聯(lián)電阻(R4);第二驅(qū)動電路(120)輸出端連接二極管(D2)正極和電阻(R2)，二極管(Dl)和二極管(D2)并聯(lián)后連接第一集成電路(100) —個(gè)輸出端接口 ；電阻(R2)接地； 所述第二集成電路(200 )包括比較器(210 )、驅(qū)動電路(220 )和三極管(NPNl);比較器(210)兩個(gè)初始電壓端和正極工作電壓端分別連接第二集成電路(200)的輸入端接口，t匕較器(210)正極工作電壓端與輸出端之間并聯(lián)電阻(R6)，比較器(210)輸出端與三極管(NPN1)基極之間連接電阻(R6)，三極管(NPNl)發(fā)射極接地，三極管(NPN1)集電極連接第二集成電路(200)的輸出端接口 ；比較器(210)的負(fù)極工作電壓端接地；驅(qū)動電路(220)輸出端并聯(lián)連接第二集成電路(200)的輸出端、二極管負(fù)極和電阻(R7);電阻(R7)接地，二極管正極連接第二集成電路(200)的一個(gè)輸出端接口 ；驅(qū)動電路(220)的輸入端連接第二集成電路(200)的輸入端接口。
【文檔編號】G05B19/04GK203561846SQ201320655439
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月23日
【發(fā)明者】潘軍, 冉建橋, 王敬 申請人:重慶中科芯億達(dá)電子有限公司