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NTC恒温控制电路方案

NTC恒温控制电路方案

点击数:7527 次   录入时间:03-04 11:36:41   整理:http://www.55dianzi.com   温度控制电路

  最初的控温系统一般采用NTC测量发热体上的温度,然后由MCU或专用ASIC检测NTC的阻值并控制可控硅输出。这些电路结构复杂,成本较高(NTC+MCU),因此很快就被淘汰,目前比较先进的方案是利用MCH发热头内部发热元件的电阻随温度升高而变化的特性,直接测量发热元件的电阻值来测量温度,从而直接控制其稳定温度。其特性近似PTC特性,但是元件的居里点不同。例如:某一款常温电阻33Ω的发热头,在120℃时电阻约上升至47Ω,而当温度达到250℃时电阻约上升至61Ω。
  
  在控制电路中,比较典型的分离元件方案是采用CD4017+LM358或者单独一片LM358或LM2903,如下图所示。

控制电路


  
  市电AC200V经R14A/R14B降压、D2D3稳压后,由D4、C3整流滤波输出24V左右的直流电压,供后面使用。Q4、Q5及其附属电路组成交流电过零检测电路,用于驱动Q3在每次交流电过零时输出约100μS的脉冲,控制Q2向由LM2903组成的主控电路提供约100μs的脉冲式供电oUIA的正输入端配合两个电阻链用于设定温度点.其中,SVR1、SVR2分别用于设定最高、最低温度。VRI令UIA的正输入端电压在两个极限之间无级可调,从而线性地调整设定温度。因发热头与R15、R14经D7串联,当发热头温度上升时,经D7正端电压升高,该电压由D8输入IC的两个反向输入端,由UIA判断该电压是否上升超过VR1的设定点,从而控制是否向U1B的正极提供比较脉冲,用于驱动UIB比较器从而控制SCR1单向可控硅的导通与否,达到稳定温度的目的。
  
  该电路成本较低,但结构较复杂,电路各部分之间互相影响,控温效果一般,特别是当控温电路失灵,例如任何一个可调电阻开路的时候,电路的输出将令SCR持续导通,发热头的温度剧烈升高,甚至可能超过500℃,因而烧毁发热头甚至发生危险。
  
  PT8A33Ox是一系列最新设计的国产集成电路,完全改进了上述电路的弊端,该IC采用了脉冲方式触发可控硅,触发能力强,耗电极微,且外围电路非常简洁。在IC内部采用了许多特殊措施,以确保在IC无动作或失效时此引脚被可靠拉低,关闭可控硅,这样就不致引起安全问题。
  
  该IC典型应用电路如下图所示。所以该电路可以直接工作在ACIIOV~240V的电压范围内,由D2、R1、C1、C2组成的半波整流电阻降压电路为IC和附属电路提供约5V的供电。LED1、LED2用于指示工作状态。由R3、R4组成交流电过零检测电路,用于给IC提供过零触发讯号,同时用于检测电路是处于AC11OV供电还是AC220V供电,以便IC内部切换不同的加热控制速率。例如对于阻值较小的发热头,在11OV的环境下开机时,采用全火力加热,而采用220V供电时,则采用3/8或1/4火力加热,以保护加热头和系统不致因升温太快而损坏。

PT8A33Ox典型应用电路


  
  该IC测温的原理如下:VR1用于调整设定温度,发热头电阻Rl3与VR1左半边组成惠司登电桥的一臂,VR1的右半边和Rl2组成另一臂,这一条通路的平衡检测由(2)脚输入内部比较器一端,IC内部提供另外两臂并在内部输入比较器另一端。在测温期间(由IC控制使得在加温停止期间测温),由VB引脚输出接近VCC的电压供电给电桥,由内部高精度比较器检测电桥的平衡情况,从而判断温度及其误差幅度,经内部近似PID运算后控制(8)脚输出脉冲触发讯号(过零触发)控制可控硅的导通,从而精确控制系统的温度。刚上电或者OFF时,整个系统处于待机状态,由轻触开关SW1控制开/关系统加温功能。
  
  该方案的特点在于IC内部采用了近似PID控制算法,而不像一般的系统采用ON/OFF控制。众所周知,目前在工程实际中,应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制,简称PID控制,又称PID调节。简单的说,对于温控系统而言.ON/OFF控制是在检测到温度下降到设定下限时开启发热头加温,而在温度上升达到设定上限后停止加温。因此其温度总是在设定点附近上下摆动。而PID控制器的输出不仅与温度偏移量(输入误差信号)成比例关系(比例控制),还同时与温度偏移量的变化速度(微分)和温度偏移量的时间累积(积分)成正比关系,这样系统就能够提前启动误差抑制动作,所以对有较大热惯性或滞后的发热头,此控制器能显着改善系统在调节过程中的动态特性。




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