贮水式电热水器特征电路简介

(二)贮水式电热水器特征电路简介

1.电热水器电源电路

电热水器电源电路一般由电源变压器、整流桥堆、滤波电容器和三端稳压块等组成,现以比德斯全自动贮水式电热水器为例,介绍其原理如下:

如图1-99所示,接通电源后,市电经电源变压器T降压后,在二次侧输出三组交流电压(8V、11V、16V)。其中8V交流电压经VD1~VD4整流,C1、C2滤波后得到约12V直流电压,再经三端稳压器IC1(7805)稳压后得到+5V直流电压,除供给部分控制电路、发光二极管指示灯电路等相关电路外,还经二极管VD5给充电电池GB充电;16V电压经整流全桥B1整流,C5、C6滤波,稳压管VD10稳压后得到+12V直流电压,给漏电保护电路IC2(M54123)供电;11V电压经整流全桥B2整流,C7滤波后得到+15V直流电压,给三个继电器RLY1~RLY3的工作绕组供电。

图示

图1-99 电源电路相关截图

充电电池GB的作用是:在停电后12h内保证电脑芯片所保存的数据不被丢失。继电器RLY1、RLY3线圈两端并接二极管VD6、VD7,主要起保护作用,防止继电器断电瞬间产生自感电动势击穿损坏晶体管VT1、VT2。

2.电热水器加热电路

加热电路主要由电加热管、加热控制继电器和功率开关等组成,现以比德斯全自动贮水式电热水器为例,介绍其原理如下:

如图1-100所示,加热电路由电加热管EH、加热控制继电器RLY1~RLY3常开触点K1-1、K2-1、K3-1等组成。通电后,在正常状态下,微处理器IC3(GMS81504T)的⑯⑯⑯脚输出负脉冲信号,经C16、R21耦合至控制管VT5基极,使之饱和导通,集电极输出电压经电阻R23、R24降压后使VT1导通,继电器RLY1、RLY2得电吸合,常开接点K1-1、K2-1闭合接通为电加热管EH通电加热做好准备。当按下遥控器的开/关键或主电路板上的开/关键S5时,IC3的⑯⑯⑮脚输出高电平,经电阻R7加至晶体管VT2的基极,并使之饱和导通,继电器RLY3吸合使常开触点K3-1闭合,此时220V市电经K1-1、K2-1、K3-1加至电加热管EH两端,电加热管通电加热,使水箱中水温升高。

图示

图1-100 加热电路相关截图

如果电热水器发生超温和干烧等故障时,IC3的⑯⑯⑯脚无负脉冲输出为高电平,VT5截止,VT1的基极电压为零,VT1截止,RLY1、RLY2释放,K1-1、K2-1切断220V电源,电加热器停止加热,起到自动保护作用。

3.电热水器控制电路

控制电路是以微控制器作为核心,由外接复位电路、振荡电路、温控电路和指示灯电路等组成(其框图见图1-101)。现以比德斯全自动贮水式电热水器为例,介绍其原理如下:

图示

图1-101 控制电路框图

振荡电路、复位电路:如图1-102所示,以微处理器IC3(GMS81504T)为核心,IC3的⑱、⑲脚外接晶振B1和电容C17、C19组成振荡电路,为微处理器IC3提供稳定的4MHz振荡频率;IC3的⑰脚外接VT6、R25、C21等组成复位电路,刚开机时,+5V电压经C21、R25加至VT6基极,使其导通,⑰脚为低电平(0V),随着对C21的充电,使VT6基极电位降低而截止,⑰脚变为高电平(4.38V),完成复位,微处理器IC3开始执行设定程序。

图示

图1-102 控制电路相关截图(https://www.daowen.com)

温控电路:温度传感器RT通过CN2插头TEMP端接在IC3的⑨、⑩脚上,IC3的⑨脚接电源VDD,传感器随着其感受温度的变化,变成电压变化输给微处理器IC3的⑩脚进行自动温控。使用中如发生超温或不能温控时,温度传感器拾取的异常信号均会导致微处理器IC3发出指令,自动断开加热电源,起到保护作用。同时发出声、光报警信号,显示屏也会显示相应故障类型代码。

指示灯电路:由发光二极管(LED)作“保温”、“加热”指示灯,依次接在IC3的(27)、(28)脚上。加热指示灯为红色,保温指示灯为黄色。当热水器内胆中水温达到设定值时,自动进入保温工作状态。(27)脚输出低电平,保温(绿色)指示灯LED1亮。热水器在加热工作状态时,(28)脚输出低电平,加热(红色)指示灯LED2亮。

蜂鸣器电路:IC3的⑭脚用来控制蜂鸣器电路。在正常状态下,⑭脚输出高电平,蜂鸣器不工作;当出现故障时,⑭脚输出低电平,蜂鸣器鸣叫报警。

参数输入:IC3的⑤~⑧、⑪脚接控制轻触开关S1~S5,用于选择设置、调整及确认相关参数。开关S1对应接⑤脚为“减”键,每按动一下,被置数据减1;S2对应接⑥脚为“加”键,每按动一下,被置数据加1;S4对应接⑧脚为“定时”键,按动S4可改变设定时间和退出时间;S5对应接⑪脚为“开/关”键,用于控制热水器工作状态。另外使用遥控器也可发出相关指令,遥控器指令被接收端(REM)接收后,通过IC3内部电路处理,发出指令控制热水器工作。IC3的(22)~(26)、⑬脚输出显示信号至显示驱动集成电路IC4,并从IC4的(21)~(38)脚输出至液晶显示屏相关各脚,显示相关信息。

4.电热水器漏电保护电路

漏电保护电路由电流互感器、漏电芯片及其外围元器件组成。现以比德斯全自动贮水式电热水器为例,介绍其原理如下:

如图1-103所示,CT为零序电流互感器,AC220V市电引入线从零序电流互感器中穿过,它相当于电流互感器的一次绕组。在热水器正常工作状态下,零序电流互感器CT一次绕组中电流矢量和为零,二次绕组不会感应出电流,漏电保护电路不动作。当热水器发生漏电时,CT一次绕组中原电流矢量和不再为零,二次侧产生感应电流。该感应电流信号加至漏电控制电路IC2(M54123)的①、②脚,IC2的⑦脚输出高电平,晶体管VT3导通,VT1截止,RLY1、RLY2释放K1-1、K2-1断开,切断EH电源停止加热。同时⑦脚输出高电平还经电阻R5、R8至IC3的⑯⑯⑯脚,经IC3内部处理后由⑯⑯⑭脚输出低电平,蜂鸣器发出报警,显示屏显示故障代码。此时微处理器处于保护模式(关机状态),只有漏电故障排除后,方可重新起动开机。

5.电热水器防干烧电路

防干烧电路的作用:当水箱内胆里水太少时,如果一直加热,可能会导致危险,为了防止干烧,故热水器设计了此保护电路,可实现当水位低于2/6时断电,使电加热管不加热。

现以鲁斌电热水器为例,介绍防干烧电路工作原理如下:

如图1-104所示,防干烧电路由核心器件电压比较器IC2(LM339)及其外围元器件组成。当水位低于2/6位置时,IC1(NC14069)的④脚(反相输入端)输出低电平,使IC2的⑤脚(同相输入端)也为低电平(IC1的④脚与IC2的⑤脚相连),IC2的④脚和⑤脚进行比较,因为④脚电压高于⑤脚电压,使得IC2的②脚输出低电平,从而使晶

图示

图1-103 漏电保护电路相关截图

图示

图1-104 防干烧电路相关截图

体管VT(9013)不工作,继电器K1的线圈无电压,此时其常开触点K1-1、K1-2断开,电加热管EH不加热。当水位高于2/6位置时,IC1的④脚变为高电平,IC2的②脚输出高电平,此高电平经降压电阻R25使晶体管VT(9013)导通,继电器K1线圈得电、触点吸合,电加热管EH加热。

1)电加热管的导通和关断,能否接入AC220V电源,取决于电压比较器IC2的①、②脚的输出电压(因为IC2的①、②脚是与逻辑关系,所以要求①、②脚同时为高电平后,电加热管才能加热)。

2)机械式电热水器防干烧保护是靠温控器;电子式电热水器防干烧保护是靠热敏电阻和电路板控制。