電熱水器控制電路的設計

葛豐亮 杜鑫

（中國家用電器研究院 北京 100176）

1 引言

即熱式電熱水器是將直接浸在水中的電熱元件(或將管內通水、管外通電的新型電熱元件)快速加熱，使流經電熱元件之冷水瞬間加熱至適當溫度，以供人們淋浴或廚用，稱之即熱式電熱水器。由于冷水瞬間加熱所需功率較大，安全性能要求高.故本電熱水器控制電路的設計需考慮漏電保護、超溫控制、停水斷電等有戈人身安全和設備保護方面的諸多因素。現就其控制電路原理分析如下。

2 系統介紹

即熱式電熱水器整機原理框圖如圖l所示。它由主電路（即開關器件）、發熱器件、驅動電路、輔助電源、漏電保護電路、單片機電路、顯示電路及輸入端口等組成。

本控制電路的主電路選用855AWP-1A-C2 12V（30A 250V）繼電器作為開關器件來控制發熱器件的通電（加熱）與否，根據單片機發出的相應控制信號實現對發熱器件的加熱功率以及水溫進行控制。

驅動電路核心器件采用高壓大電流達林頓晶體管陣列電路ULN2003A來驅動繼電器。ULN2003是高壓大電流達林頓晶體管陣列系列產品，具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負載能力強等特點，適應于各類要求高速大功率驅動的系統。ULN2003A由7組達林頓晶體管陣列和相應的電阻網絡以及鉗位二極管網絡構成，具有同時驅動7組負載的能力，為單片雙極型大功率高速集成電路。

單片機的軟件設計要解決好溫度信號的模數轉換、水溫控制和開關器件開關信號的編程控制。

輔助電源部分為一開關電源模塊，用以為單片機以及驅動電路等弱電部分提供合適的直流電。該電路以電源管理芯片Viper22A為核心IC，并輔助以78L05，產生供單片機使用的穩定可靠的+5V直流電和供ULN2003A使用的+12V直流電。電路如圖2所示：

輸入端口：為方便用戶使用，采用兩個旋轉式電位器，分別作為水溫和加熱時間的輸入端口。電位器輸出端連接到單片機的兩個AD端口，單片機通過判斷該兩個端口的電壓值來判斷用戶設定的水溫值和加熱時間。操作十分簡單。

顯示：采用4位數碼管作為顯示，其中低兩位用來顯示設定的加熱時間，高兩位用來顯示設定的水溫。

漏電保護：采用漏電保護專用芯片UTC54123配合感應線圈來實現漏電保護功能。

3 電路特點

即熱式電熱水器的問世，為大小家庭、酒樓、別墅、賓館、等提供丁理想的配套設施，其控制電路的主要特點如下：

(1)安全可靠：靈敏的漏電保護電路，有效防止觸電危險，確保實用者的人身安全。(2)水溫控制精確并連續可調：電子調溫控制電路可使電熱水器溫度連續可調，單片機根據設定水溫當前水溫，輸出合理的控制信號，控制加熱，實現精準的水溫控制。(3)操作簡單：簡潔，方便的輸入端口可以方便用戶根據自己的需要，只需旋轉溫度調節旋鈕，用戶就可在溫度調節范圍內，任意設置水溫；旋轉加熱時間旋鈕，即可設定加熱時間。(4)快速方便：該電熱水器加熱功率大，最大可達12KW，一開即熱，不需要等待，省時方便。

4 結論

本控制電路設計具有結構簡單.安全可靠，經濟實用的特點。經過實際測試，完全實現了預期的設計目標。

[1]柴 鈺 單片機原理及應用.西安電子科技大學出版社.2009

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[4]吳健 AVR單片機實用C語言程序設計與典型實例 中國電力出版社 2008