CN116723593A - 通过pd协议自适配电压实现厚膜发热盘多功率加热方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了通过PD协议自适配电压实现厚膜发热盘多功率加热方法，属于发热盘技术领域。本发明包括发热盘、PCB板，发热盘上设有电阻丝，电阻丝两端分别设有L、N接入点，靠近N处设有A‑接入点，靠近L处设有B+、C+接入点，PCB板上设有MCU、主供电模块、副供电模块及与MCU电性连接的附加电路模块，副供电模块设有USBPD控制器。本发明将现有厚膜发热盘的电阻丝分成多段并接入不同供电模块，同时采用AC100‑240V主供电模块以及带有USBPD控制器的副供电模块，实现家用220V供电、多种充电头供电以及各类充电宝供电方式，实现对厚膜发热盘的多种功率加热方法，使得采用该技术方案的电水壶、电咖啡壶、热水杯体积更小、可摆脱AC100‑240V供电限制，实现多场合加热。

Description

通过PD协议自适配电压实现厚膜发热盘多功率加热方法

技术领域

本发明属于发热盘技术领域，尤其涉及通过PD协议自适配电压实现厚膜发热盘多功率加热方法。

背景技术

厚膜发热盘是一种厚膜发热器件，广泛应用于电水壶、电咖啡壶、电热水器等需要加热部件的电器当中，厚膜发热器具有导热性能佳、散热面积大和安全性能高的特点，深受用户的喜爱。目前厚膜发热器的供电包括AC100-240V供电、三相供电、DC12-24V，同一个产品只能在单种电压使用环境中进行使用，适用范围窄。为此，中国发明专利2018104405804公开一种多电压适用厚膜发热盘，如图1所示，其方案是在同一厚膜发热盘上设置直流接入发热和交流接入发热的发热层结构，实现单一发热产品可以接入直流或交流的电源，但是其发热功率不可调，无法适配市面上多种充电器。目前智能产品特别是手机的普及，几乎人手一台，同时造成充电器泛滥，为了充分利于充电器、充电宝，方便用户随时随地对电热杯进行加热，解决现有电热杯、热水壶中的厚膜发热盘供电方式的问题，提出一种通过PD协议自适配电压实现厚膜发热盘多功率加热方法。

发明内容

本发明的目的在于提供通过PD协议自适配电压实现厚膜发热盘多功率加热方法，旨在解决所述背景技术中现有电热杯、热水壶的厚膜发热盘供电方式过少、同一个产品只能在单种电压使用环境的问题。为实现所述目的，本发明采用的技术方案是：通过PD协议自适配电压实现厚膜发热盘多功率加热方法，包括发热盘、PCB板，发热盘上设有电阻丝，电阻丝两端分别设有L、N接入点，靠近N处设有A-接入点，靠近L处设有B+、C+接入点，A-、B+、C+与PCB板电性连接，PCB板上设有MCU、主供电模块、副供电模块及与MCU电性连接的附加电路模块，副供电模块设有USBPD控制器，加热方法包括以下步骤：

S1：判断主供电模块、副供电模块是否供电，若主供电模块供电则发热盘的电阻丝L、N接入点通电加热，否则发热盘的A-、B+、C+接入点采用副供电模块；

S2:USBPD控制器判断副供电模块输入接口连接状态，若支持20V/5A，则执行S3，否则执行S4；

S3：USBPD控制器挑选20/5A协议，并等待协议握手完成后将当下PDIC资讯发送给MCU，然后执行S5；

S4：USBPD控制器挑选最大瓦数协议并等待协议握手完成后将当下PDIC资讯发送给MCU，然后执行S5；

S5：MCU接收到PDIC封包并发送MOS管需求给PDIC，对应的MOS管开放，电阻丝开始加热。

该技术方案与现有的供电方式相比，支持更多的供电方案，包括AC100-240V供电、市面上多种充电器、充电宝供电，发热功率可调，实现快速加热、正常加热、保温模式等，使得采用该技术方案的电水壶、电咖啡壶、热水杯体积更小、可摆脱AC100-240V供电限制，实现多场合加热。

进一步的，主供电模块的输入端的电压包括AC100-240V，输入端与220Vto12V隔离电源连接，220Vto12V隔离电源与MCU电性连接，主供电模块的输入端通过220V供电，实现高功率快速加热。

对前述方案的进一步描述，副供电模块的输入接口为TYPE-C接口，USBPD控制器支持type-C协议、USBPD2.0、3.0规范以及PPS要求，还支持包括苹果模式、三星模式、DCP、HVDCP、FCP、SCP、AFC、VooC等主流快充协议，使得多种充电器、充电宝均可为厚膜发热盘供电。

其中MOS管包括第一MOS管、第二MOS管，第一MOS管管控20V以下输入，给A-到B+的电阻丝通断电；第二MOS管管控15V以下输入，给A-到C+的电阻丝通断电。

进一步的，厚膜发热盘上设有温控器保护，温控器与MCU电性连接，温控器根据不同的输入功率进行监控。

进一步的，电阻丝A-到B+段的电阻为4Ω，电阻丝A-到C+段的电阻为6Ω，电阻丝N到L段的电阻为160Ω。4Ω、6Ω电阻丝组成双电阻低电安全电压对应厚膜发热盘加热，保证用户用电安全。附加电路模块包括显示屏、指示灯、电压监控、蜂鸣器、触摸按键、光耦等，保证厚膜发热盘使用可视化、安全化以及智能化。

与现有技术相比，本发明将现有厚膜发热盘的电阻丝分成多段并接入不同供电模块，同时采用AC100-240V主供电模块以及带有USBPD控制器的副供电模块，实现家用220V供电、多种充电头供电以及各类充电宝供电方式，带有USBPD控制器的副供电模块支持的快充协议包括低压大电流、高压低电流以及动态调整，实现对厚膜发热盘的多种功率加热方法，使得采用该技术方案的电水壶、电咖啡壶、热水杯体积更小、可摆脱AC100-240V供电限制，实现多场合加热，并且采用低功率加热保证用户用电安全。

附图说明

图1为中国发明专利2018104405804提供的示意图；

图2为本发明实施例提供的厚膜发热盘电阻丝示意图；

图3为本发明实施例提供的电路原理框图；

图4为本发明实施例提供的流程图；

图5为本发明实施例提供的副供电模块支持的供电协议；

图6为本发明实施例提供的电压档位输出表。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解得更加透彻全面。

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案做进一步详细地说明。

请查阅图2-6所示，本发明提供通过一种PD协议自适配电压实现厚膜发热盘多功率加热方法，包括发热盘、PCB板，发热盘上设有电阻丝，电阻丝两端分别设有L、N接入点，靠近N处设有A-接入点，靠近L处设有B+、C+接入点，A-、B+、C+与PCB板电性连接。如图2所示，电阻丝A-到B+段的电阻为4Ω，电阻丝A-到C+段的电阻为6Ω，电阻丝N到L段的电阻为160Ω。PCB板上设有MCU、主供电模块、副供电模块及与MCU电性连接的附加电路模块，副供电模块设有USBPD控制器。主供电模块的输入端的电压为220V，主供电模块的输入端与220Vto12V隔离电源连接将电压降压并整流到12V直流电，12V直流电接入MCU，主供电模块的输入端通过220V供电，实现高功率快速加热，加热功率可达300W。副供电模块的输入接口为TYPE-C接口，USBPD控制器支持type-C协议、USBPD2.0、3.0规范以及PPS要求，还支持包括苹果模式、三星模式、DCP、HVDCP、FCP、SCP、AFC、VooC等主流快充协议，如图6所示，使得多种充电器、充电宝均可为厚膜发热盘供电。厚膜发热盘上设有温控器保护，温控器与MCU电性连接，温控器根据不同的输入功率进行监控。

为了对本发明的公开内容理解得更加透彻全面，下面结合加热方法步骤进一步讲解其原理。

请参阅图3、4：

S1：判断主供电模块、副供电模块是否供电，若主供电模块供电则发热盘的电阻丝L、N接入点通电加热实现300W高功率加热，否则发热盘的A-、B+、C+接入点采用副供电模块，进行可变功率加热；

S2:USBPD控制器判断副供电模块输入接口连接状态，若支持20V/5A，则执行S3，否则执行S4；

S3：USBPD控制器挑选20/5A协议，并等待协议握手完成后将当下PDIC资讯发送给MCU，然后执行S5；

S4：USBPD控制器挑选最大瓦数协议并等待协议握手完成后将当下PDIC资讯发送给MCU，然后执行S5；

S5：MCU接收到PDIC封包并发送MOS管需求给PDIC，对应的MOS管开放，其中MOS管包括第一MOS管、第二MOS管，第一MOS管管控20V以下输入，给A-到B+的电阻丝通断电；第二MOS管管控15V以下输入，给A-到C+的电阻丝通断电。当保护模块正常工作后电阻丝开始加热，其他附加电路模块保证厚膜发热盘工作可视化、安全化以及智能化。

综上所述，本发明将现有厚膜发热盘的电阻丝分成多段并接入不同供电模块，同时采用AC100-240V主供电模块以及带有USBPD控制器的副供电模块，实现家用220V供电、多种充电头供电以及各类充电宝供电方式，带有USBPD控制器的副供电模块支持的快充协议包括低压大电流、高压低电流以及动态调整，实现对厚膜发热盘的多种功率加热方法，使得采用该技术方案的电水壶、电咖啡壶、热水杯体积更小、可摆脱AC100-240V供电限制，实现多场合加热，并且采用低功率加热保证用户用电安全。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (7)

1.通过PD协议自适配电压实现厚膜发热盘多功率加热方法，包括发热盘、PCB板，其特征在于：所述发热盘上设有电阻丝，所述电阻丝两端分别设有L、N接入点，靠近N处设有A-接入点，靠近L处设有B+、C+接入点，所述A-、B+、C+与PCB板电性连接，所述PCB板上设有MCU、主供电模块、副供电模块及与MCU电性连接的附加电路模块，所述副供电模块设有USBPD控制器，加热方法包括以下步骤：

S1：判断主供电模块、副供电模块是否供电，若主供电模块供电则发热盘的电阻丝L、N接入点通电加热，否则发热盘的A-、B+、C+接入点采用副供电模块；

S2:USBPD控制器判断副供电模块输入接口连接状态，若支持20V/5A，则执行S3，否则执行S4；

S3：USBPD控制器挑选20/5A协议，并等待协议握手完成后将当下PDIC资讯发送给MCU，然后执行S5；

S4：USBPD控制器挑选最大瓦数协议并等待协议握手完成后将当下PDIC资讯发送给MCU，然后执行S5；

S5：MCU接收到PDIC封包并发送MOS管需求给PDIC，对应的MOS管开放，电阻丝开始加热。

2.根据权利要求1所述的通过PD协议自适配电压实现厚膜发热盘多功率加热方法，其特征在于：所述主供电模块的输入端的电压包括AC100-240V，输入端与220Vto12V隔离电源连接，220Vto12V隔离电源与MCU电性连接。

3.根据权利要求1所述的通过PD协议自适配电压实现厚膜发热盘多功率加热方法，其特征在于：所述副供电模块的输入接口为TYPE-C接口，所述USBPD控制器支持type-C协议、USBPD2.0、3.0规范以及PPS要求，还支持包括苹果模式、三星模式、DCP、HVDCP、FCP、SCP、AFC、VooC主流快充协议。

4.根据权利要求1所述的通过PD协议自适配电压实现厚膜发热盘多功率加热方法，其特征在于：所述MOS管包括第一MOS管、第二MOS管，所述第一MOS管管控20V以下输入，给A-到B+的电阻丝通断电；所述第二MOS管管控15V以下输入，给A-到C+的电阻丝通断电。

5.根据权利要求1所述的通过PD协议自适配电压实现厚膜发热盘多功率加热方法，其特征在于：厚膜发热盘上设有温控器保护，所述温控器与MCU电性连接。

6.根据权利要求1所述的通过PD协议自适配电压实现厚膜发热盘多功率加热方法，其特征在于：所述电阻丝A-到B+段的电阻为4Ω，电阻丝A-到C+段的电阻为6Ω，电阻丝N到L段的电阻为160Ω。

7.根据权利要求1～6任意一项所述的通过PD协议自适配电压实现厚膜发热盘多功率加热方法，其特征在于：附加电路模块包括显示屏、指示灯、电压监控、蜂鸣器、触摸按键、光耦。