PT8A351X系列智能電熨斗控制器的應(yīng)用設(shè)計(jì)

百利通(Pericom)電子公司研發(fā)的智能安全電熨斗控制器系列PT8A351XPE芯片，利用位置傳感器來(lái)感知電熨斗的狀態(tài)(水平、豎放或熨燙)，當(dāng)超過(guò)預(yù)定時(shí)間時(shí)，采用直觀聲光方式給予指示并同時(shí)斷電，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能和安全保護(hù)。這款針對(duì)智能安全電熨斗而設(shè)計(jì)的控制器還具有快速測(cè)試模式，可有效縮短制造廠商的測(cè)試時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。

PT8A351XPE芯片的主要特性如下：低功耗；內(nèi)置穩(wěn)壓器；工頻高精度定時(shí)器：精度為1%；電熨斗靜止水平放置時(shí)，30秒鐘后停止工作；電熨斗靜止垂直放置時(shí)，8/10/15分鐘后停止工作；LED和蜂鳴器共同指示工作狀態(tài)；快速檢測(cè)模式；外圍元件少。

表1：產(chǎn)品型號(hào)對(duì)照表

圖1：引腳圖

表1為產(chǎn)品型號(hào)對(duì)照表。圖1為引腳圖。表2給出了引腳說(shuō)明。

表2：引腳說(shuō)明

PT8A351XPE芯片是一款專(zhuān)用電熨斗處理器，利用該芯片能實(shí)現(xiàn)以下功能：

1. 當(dāng)電熨斗水平放置超過(guò)30秒，將斷開(kāi)繼電器，停止加熱，以免將布料燙壞或造成火災(zāi)，從而實(shí)現(xiàn)安全節(jié)電功能；
2. 當(dāng)電熨斗豎直放置超過(guò)8分/10分/15分(不同型號(hào)的產(chǎn)品不一樣)，即認(rèn)為客戶不再使用電熨斗，停止加熱，實(shí)現(xiàn)安全節(jié)電功能；
3. 當(dāng)電熨斗正常熨燙時(shí)，傳感器能夠感知該狀態(tài)，不停止加熱；
4. 當(dāng)電熨斗從豎直放置轉(zhuǎn)為水平或相反時(shí)，內(nèi)部定時(shí)重新計(jì)時(shí)。

該芯片由以下幾部分組成：內(nèi)置并聯(lián)穩(wěn)壓器、傳感器信號(hào)處理、系統(tǒng)振蕩器、30秒鐘/8分鐘/10分鐘/15分鐘定時(shí)器、邏輯控制電路、上電復(fù)位電路和輸出驅(qū)動(dòng)模塊等。

1．上電復(fù)位電路

由于需要很多邏輯處理，所以芯片內(nèi)部設(shè)計(jì)了很多寄存器。上電復(fù)位電路要保證芯片在上電時(shí)，內(nèi)部邏輯電路可靠復(fù)位。

2．系統(tǒng)振蕩器

這款智能電熨斗設(shè)計(jì)的突出特點(diǎn)在于它成功地簡(jiǎn)化了繼電器的驅(qū)動(dòng)，外圍元件非常少，而且尺寸也很小。這一切都得益于內(nèi)部系統(tǒng)振蕩器。該系統(tǒng)振蕩器專(zhuān)門(mén)用來(lái)實(shí)現(xiàn)繼電器的高頻脈沖驅(qū)動(dòng)，內(nèi)置的RC振蕩器產(chǎn)生一個(gè)約128kHz的振蕩信號(hào)，經(jīng)4分頻后作為繼電器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，占空比為25％。

3．傳感器信號(hào)處理

智能安全電熨斗系統(tǒng)的關(guān)鍵任務(wù)是正確檢測(cè)電熨斗的各種狀態(tài)，包括水平靜止、豎放靜止及來(lái)回熨燙等狀態(tài)。從而采取相應(yīng)的定時(shí)來(lái)保證電熨斗始終處于安全狀態(tài)。因此，芯片必須精確的檢測(cè)和處理不同位置的信號(hào)以及排除傳感器抖動(dòng)產(chǎn)生的干擾。該芯片充分考慮在熨燙動(dòng)作和傳感器的配合，采用數(shù)字濾波器實(shí)現(xiàn)精確的信號(hào)處理，既保證高的靈敏度又避免干擾造成誤動(dòng)作。在實(shí)際應(yīng)用中，傳感器必須按照特定的要求進(jìn)行安裝(如滿足傾斜度的要求)。

4．邏輯控制電路

邏輯控制電路綜合處理傳感器的信息、定時(shí)信號(hào)和繼電器的驅(qū)動(dòng)。它利用128kHz的振蕩信號(hào)、交流50/60Hz信號(hào)、傳感器信號(hào)來(lái)啟動(dòng)關(guān)閉定時(shí)器，并產(chǎn)生各種驅(qū)動(dòng)信號(hào)，包括RELAY 和DISC。定時(shí)結(jié)束后，LED將以1Hz的頻率閃爍，同時(shí)蜂鳴器將以4Hz的頻率產(chǎn)生6次每次0.5s的蜂鳴音，或者連續(xù)發(fā)出蜂鳴音。RELAY信號(hào)控制外部繼電器從而控制電熨斗的加熱。

圖2：智能安全電熨斗控制器系列PT8A351XPE芯片的功能方框圖

5．定時(shí)器

定時(shí)器采樣交流信號(hào)，以50/60Hz的工頻信號(hào)為時(shí)鐘源，因此對(duì)于50/60Hz的工頻采用不同的芯片來(lái)支持。模塊根據(jù)電熨斗的位置產(chǎn)生不同的時(shí)鐘信號(hào)。使用工頻信號(hào)可獲得精確的定時(shí)(30秒/8分/10分/15分)。如前所述，電熨斗處于水平位置超過(guò)30秒將停止加熱，在垂直位置則超過(guò)8分/10分/15分便停止加熱。

6．蜂鳴器和LED

設(shè)備的工作狀態(tài)一般都需要給出聲光指示，此款電熨斗控制器也不例外。定時(shí)結(jié)束后，蜂鳴器將以4Hz的頻率產(chǎn)生6次每次0.5s的蜂鳴音或者連續(xù)發(fā)出蜂鳴音。LED管腳輸出脈沖信號(hào)，外部LED將以1Hz 的頻率閃爍。在定時(shí)過(guò)程中，也就是繼電器吸合加熱時(shí)，LED管腳輸出為高阻狀態(tài)，外部LED常亮。

任何電子系統(tǒng)都離不開(kāi)生產(chǎn)測(cè)試。由于系統(tǒng)需要十幾分鐘的定時(shí)時(shí)間，為方便生產(chǎn)測(cè)試，PT8A351X芯片內(nèi)部設(shè)計(jì)了快速測(cè)試模式，只要將芯片的第5腳測(cè)試腳接地，無(wú)需改變工頻就能使得原本需要8分/10分/15分種的測(cè)試時(shí)間縮短為10秒和12秒，大大提高了生產(chǎn)效率。

圖3 PT8A351X芯片在智能電熨斗中的應(yīng)用電路圖。在元件選型上，應(yīng)該選用24V的繼電器，線圈直流電阻應(yīng)為1.6kΩ。傳感器可以用滾珠接觸型或者紅外對(duì)管的非接觸式傳感器。電容C1必須是100V高壓電容。Q1、Q2采用高壓三極管，從性價(jià)比考慮這里用選用2N5551。

圖3：PT8A351X芯片在智能電熨斗中的應(yīng)用電路圖

下面以240V輸入電壓為例進(jìn)行討論。240V交流電壓通過(guò)R1、R2(27kΩ)限流、D1整流和C1濾波后形成大約70V的直流電壓，然后通過(guò)R4給芯片PT8A351X供電。由于芯片的耗電非常低，所以這里電阻R4采用100 kΩ。因?yàn)樾酒瑑?nèi)置穩(wěn)壓器，所以電容C2上的電壓為5V左右，C3主要用來(lái)濾除高頻干擾。

R6、R7、C4組成工頻采樣信號(hào)發(fā)生電路，在芯片的第7腳形成工頻方波，用作為計(jì)時(shí)時(shí)鐘源。C4用來(lái)濾除高頻干擾。R5配合傳感器來(lái)設(shè)置合適的電平，R5可以在傳感器觸點(diǎn)不接觸時(shí)提供高電平。當(dāng)電熨斗水平放置時(shí)，傳感器的觸點(diǎn)斷開(kāi)，芯片的SW腳輸入高電平。當(dāng)電熨斗垂直放置時(shí)，傳感器的觸點(diǎn)閉合，芯片的SW腳輸入低電平。當(dāng)電熨斗往復(fù)熨燙時(shí)，傳感器的觸點(diǎn)反復(fù)接觸，芯片的SW腳輸入電平不停的變化，從而不斷復(fù)位內(nèi)部定時(shí)。

PT8A351X系列智能電熨斗控制器還有一個(gè)重要功能，即脈沖驅(qū)動(dòng)繼電器。繼電器可以看作一個(gè)大電感和電阻串連，電感有很強(qiáng)的儲(chǔ)能功能，本芯片采用先強(qiáng)行注入一定能量，然后用脈沖來(lái)維持其中的能量，這樣就能做到系統(tǒng)只需消耗很小的電流就能驅(qū)動(dòng)繼電器，對(duì)傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式是一個(gè)極大的改進(jìn)。芯片的第2腳和第1腳分階段輸出約32KHz的高頻脈沖，2腳用來(lái)維持繼電器的吸合，當(dāng)定時(shí)到了，2腳釋放輸出低電平，1腳輸出高頻脈沖，從R1、R2來(lái)的電流就由R3來(lái)瀉放，這樣電容C1上的電壓維持在70V左右。

在小家電產(chǎn)品功能與安全并重已成為趨勢(shì)的今天，PT8A351X系列智能電熨斗控制器只需很少的外圍電路，即能在節(jié)約成本的前提下，使現(xiàn)有普通電熨斗升級(jí)為智能安全型電熨斗。