燃氣電子控制器電路圖（一）

一款自吸閥安全型燃氣爐具脈沖控制器（如附圖所示，其中K1、K2分別為左、右爐開關。本文以左爐為例介紹）。本控制器功能齊全，電路典型，市場占有率較大，可作為維修人員維修其他自吸閥安全型爐具脈沖控制器的參考。

1．電磁閥啟動電路原理

在圖中，當開關K1閉合后，C19通過R29和V10基極充電，V10導通，V11飽和，啟動線圈L1得電，電磁閥吸合，燃氣通過電磁閥到達爐頭。當C19充電約0．5秒后，C19負端電壓小于0．5V，V10、V11截止，電磁閥吸合過程結束。

2．點火電路工作原理

（1）當K1閉合時，由于左爐火焰探針（A點）檢測不到火焰，加上比較器IC1-A有上拉電阻R5的偏置作用，IC1—A的第⑨腳為高電平，IC1-A第14腳輸出也為高電平，C4繹過R10開始充電。開始充電時IC1-B第④腳電壓高過IC1-B第⑤腳電壓，Ic1—B第②腳輸出為低電平，振蕩管V2基極得電起振，線圈T1次級感應的交流電壓經過D8半波整流對C8充電，可控硅V4觸發極電流經過D9、R14、V3的c—e極，使得V4導通。C8通過GYB1初級和V4放電。同時在GYB1次級感應一個高于12kV的高壓脈沖。由于V7基極無電流，V7截止，V5沒有觸發電流，V5截止，GYB2初級沒有電流通路，GYB2次級無感應高壓脈沖。

（2）當C4充電約8秒后，IC1-B第④腳電壓小于IC1—B第⑤腳電壓，LM339第②腳輸出為高電壓，V1、V3截止，T1次級無感應電壓，停止點火。

（3）在脈沖有放電高壓時，V12基極通過R32、D6得電而飽和，維持線圈L2得電而維持電磁閥開通。如果脈沖控制器在點火時間（8秒）內，火焰探針檢測不到火焰（即點不看火），Ic1—B第②腳輸出為高電壓，V12沒有工作電流而截止。維持線圈L2沒有電流，電磁閥關閉，煤氣不能通過電磁閥到達爐頭。

3．火焰檢測電路工作原理

（1）煤氣燃燒時，火焰可在探針上產生一個負電勢（對地），此負電勢可以旁路掉R3、C1流過來的正電流，此負電勢大小與探針溫度（即火的大小）成正比。

（2）在點火時間（8秒）內，探針檢測到火焰時，R3、C1流過的正電流被旁路到地。IC1-A第⑨腳為負電壓（對地約-200mV）。IC1-A第14腳輸出為低電平，D4鎖住C4正極電壓值為0．5V，IC1—B第④腳為低電平，IC1-B第②腳輸出為高電平，D7、V2截止，點火停止；D6、V12截止。R24通過V15向V2基極提供一小電流，T1和V2組成的振蕩電路小幅起振（平均振蕩電流8mA），以保持火焰檢刪電路所需的交流信號。同時因為IC1-B第14腳輸出為低電平，故V8截止，V9、V12飽和，維持線圈L2得電，電磁閥維持住，燃氣可通過電磁閥到達爐頭。整機正常工作。

4．意外熄火保護功能

當爐具正常工作發生意外熄火故障時，探針檢測不到火焰，C1、R3流過的正電流不能被旁路到地，由于有偏置電阻R5的作用，IC1-A第⑨腳為高電平，IC1—A第14腳輸出為高電平，C14開始充電，LM339第②腳輸出為低電平，脈沖控制器進行第二次點火。在二次點火時間內，V12飽和，維持線圈L2得電，電磁閥仍維持。若在二次點火完畢探針仍檢刪不到火焰，IC1—A第14腳輸出仍為高電平，IC1-B第④腳為低電壓，LM339第②腳輸出為高電平，脈沖控制器點火完畢。V8飽和，V9、D6、V12截止，維持線圈L2因無電流，電磁閥關閉。燃氣不能到達爐頭。

5．意外熄火報警電路

當K1已經閉合，電磁閥維持線圈L2無電流時，V13截止，V14飽和，蜂鳴器F1得電而發出報警聲。提示用戶燃氣灶具已經意外熄火。［Page］

6．自鎖功能

當K1閉合，在火焰探針（A）檢測不到火焰信號時，IC1-A第⑨腳和第14腳為高電平。V6基極經R7、D4、R9得電而飽和。若在此時K2閉合，由于V6鎖住IC1-A第⑥腳電壓為零，IC1-D第①腳為高電壓。V2、V7、V12均截止。K2控制的電路不工作。

7．附注

1）LM339為四電壓比較器；2）點火頻率調整電阻：R14；3）點火電流調整電阻：R25；4）點火時間調整電阻：R10（K1左爐）；R21（K2右爐）；5）電磁閥吸合時間調整電阻：R29；6）產品檢測標準，額定工作電壓：DC3V；工作電壓范圍：DC2．1～3.3V；點火頻率：8～15Hz／s（DC3V）≥3Hz／s（DC2．1V）；點火時間：7—10s；點火電流≤150mA；點火高壓：≥12kV；點火距離：≥4mm；點火火花顏色（形狀）：彎火弧形（藍白色）；電磁閥吸合時間：0．25s～0．75s；使用次數：≥50000次；反饋電阻：≥3．3M。

燃氣電子控制器電路圖（二）

由于能源的稀缺，如何使燃料資源利用更高效、更合理，已成為備受關注的民生大事。同時，燃氣安全隱患問題也亟待解決。隨著技術的進步，相關研究人員逐漸將控制理論應用于燃燒過程控制領域中。目前，西方發達國家燃燒控制技術發展比較成熟，但產品成本較高;我國燃燒控制技術相對落后，生產燃燒器以及燃燒控制設備沒有明確的質量安全標準，故歐盟燃燒控制安全標準的引入具有重大意義。

1、設計規范

本設計符合EN298：2003安全標準規范。該標準規定了鼓風或非鼓風燃氣燃燒器和燃氣用具的自動燃燒控制系統、程序控制裝置和與之相連接的火焰檢測裝置結構、功能、測試方法和標志要求。

2、關鍵技術

2.1、光電耦合器隔離高低壓技術

光電耦合器是一種把發光源、受光器及信號處理電路封裝在同一密閉殼體內的器件，其內部結構如圖1所示。工作時輸入的電信號驅動發光二極管，使其發出一定波長的光，被光探測器接收，產生光電流，經進一步放大后，將電信號直接輸出，即實了“電→光→電”的轉換及輸出。把光作為信號傳輸媒介，輸入端和輸出端在電氣特性上絕緣，這樣就實現了“電隔離”。

2.2、基于STC單片機ID的芯片加密技術

如果解密后的結果和EEPROM中的編碼相匹配，則進入正常循環;否則，使程序跑飛的同時清空所有EEPROM。此外，考慮到若加密驗證程序只放在主程序的開始執行，則有被專業破解人員直接跳過加密驗證程序的可能，故系統設計時采用周期性加密驗證方式，提高系統保密性。

2.3、基于雙MCU的FailSafe技術

FailSafe技術要求在緊急狀況下可以立即切斷所有的危險輸出以防發生事故，即實現“故障導向安全”，也可稱作“失效安全”。燃氣控制器使用的特殊性決定了該系統對安全性要求比較高，本設計在采用冗余技術的前提下實現了FailSafe。冗余技術又稱為儲備技術，其核心理念是利用系統并聯模型來提高系統可靠性，一般分為工作冗余和后備冗余。本設計中采用前者，即多單元平均負擔工作，工作能力有一定冗余。

系統工作過程中，電磁閥對火焰的控制是影響安全的重要因素。當電磁閥打開時即有燃氣釋放，若沒有火焰存在是十分危險的，故需確保在沒有火焰時電磁閥處于關閉狀態。

如表1所列，設計使用兩個MCU對電磁閥和火焰的狀態進行檢測和控制。在認為兩個MCU同時出現故障的可能性非常低的前提下，當有一個MCU或相關器件出現故障時，會在另一個MCU的控制下關閉電磁閥，并切斷所有的危險輸出，如燃氣釋放。假設每個MCU及相關部件出現故障的幾率是1%，雙MCU控制時出現故障的幾率僅為0.01%，即通過雙MCU控制實現了FailSafe。

3、系統設計

功能設計要求略——編者注。

3.1、系統工作流程

燃氣控制器的系統運行流程如圖2所示，虛線框內的各模塊是控制器中實際包含的模塊，而左側矩形框內表示該控制器所要檢測和控制的外圍設備及相關電路。

圖中編號與燃燒控制系統工作流程相對應：

①系統運行過程中，外圍輸入信號通過接口電路被控制系統的輸入模塊接收;

②經過輸入模塊處理后的信號被中央處理模塊所接收;

③中央處理模塊中的兩個MCU對輸入信號進行分析和處理;

④通過故障處理模塊對系統運行故障進行檢測和處理，并將處理結果反饋給中央處理模塊;

⑤中央處理模塊將分析和處理后的信號傳輸給輸出控制模塊;

⑥輸出控制模塊將低壓控制信號通過繼電器來控制高壓信號，最后通過接口電路對外圍設備運行進行自動化控制。

在以上各模塊工作的過程中，均由電源管理模塊提供適當電壓。