用于电磁屏蔽的三线温度检测和控制电路.pdf

本发明涉及用于电磁屏蔽的三线温度检测和控制电路，其能够检测三线NTC加热电缆中的NTC热敏电阻的温度阻抗变化，并且能够利用检测到的温度阻抗变化控制温度。在将该三线温度检测和控制电路与加热电缆(10)连接的情况下使用该电路。在该电路中，温度信号电压供应调节单元(100)控制温度信号电压的供应。温度检测单元(300)将第一导线与第二导线之间和/或第一导线与第三导线之间输出的温度信号电压与基准电压进行比较，并且输出温度控制信号。触发耦合发生单元(200)生成触发信号，并且控制触发操作。受控整流器(30)连接到该触发耦合发生单元。

1、  一种用于电磁屏蔽的三线温度检测和控制电路，该电路在与加热电缆连接的情况下使用，在所述加热电缆中设置有三个导线，在该三个导线之间设置有至少一个NTC热敏电阻，并且在所述加热电缆的三个导线当中，第一导线被用作检测导线，并且第二导线和第三导线在其端部彼此连接，使得加热电流通过所述第二导线流入时，该加热电流能够掉头而通过所述第三导线流出，所述三线温度检测和控制电路包括：
温度信号电压供应调节单元，其用于控制温度信号电压的供应；
温度检测单元，其用于将所述第一导线与所述第二导线之间和/或所述第一导线与所述第三导线之间输出的温度信号电压与基准电压进行比较，并且输出温度控制信号；
触发耦合发生单元，其用于产生触发信号且控制触发操作；和
连接到所述触发耦合发生单元的受控整流器，其中
所述受控整流器的阴极连接到电源，
所述第二导线和所述第三导线中的其中一方的第一端连接到所述电源，并且另一方的第一端连接到所述受控整流器的阳极，并且
所述温度检测单元对所述第一导线与所述第二导线之间的阻抗值变化和所述第一导线与所述第三导线之间的阻抗值变化中的至少一个阻抗值变化进行感测，并且检测与加热温度成正比的电温度信号。

2、  一种用于电磁屏蔽的三线温度检测和控制电路，该电路在与加热电缆连接的情况下使用，在所述加热电缆中设置有三个导线，在该三个导线之间设置有至少一个NTC热敏电阻，并且在所述加热电缆的三个导线当中，第一导线被用作检测导线，并且第二导线和第三导线在其端部彼此连接，使得加热电流通过所述第二导线流入时，该加热电流能够掉头而通过所述第三导线流出，所述三线温度检测和控制电路包括：
温度信号电压供应调节单元，其用于控制温度信号电压的供应；
温度检测单元，其用于将所述第一导线与所述第二导线之间和/或所述第一导线与所述第三导线之间输出的温度信号电压与基准电压进行比较，并且输出温度控制信号；
触发耦合发生单元，其用于生成触发信号且控制触发操作；和
连接到所述触发耦合发生单元的受控整流器，其中
所述受控整流器的阳极连接到电源，
所述第二导线和所述第三导线中的其中一方的第一端连接到所述电源，并且另一方的第一端连接到所述受控整流器的阴极，并且
所述温度检测单元对所述第一导线与第二导线之间的阻抗值变化和所述第一导线与所述第三导线之间的阻抗值变化中的至少一个阻抗值变化进行感测，并且检测与加热温度成正比的电温度信号。

3、  一种用于电磁屏蔽的三线温度检测和控制电路，该电路在与加热电缆连接的情况下使用，其中在所述加热电缆中设置有三个导线，在该三个导线之间设置有至少一个NTC热敏电阻，并且在所述加热电缆的三个导线当中，第一导线被用作检测导线，并且第二导线和第三导线在其端部彼此连接，使得当加热电流通过所述第二导线流入时，该加热电流能够掉头而通过所述第三导线流出，所述第三导线与所述第二导线彼此绝缘，所述三线温度检测和控制电路包括：
温度信号电压供应调节单元，其用于控制温度信号电压的供应；
温度检测单元，其用于将所述第一导线与所述第二导线之间和/或所述第一导线与所述第三导线之间输出的温度信号电压与基准电压进行比较，并且输出温度控制信号；
触发耦合发生单元，其用于产生触发信号且控制触发操作；和
连接到所述触发耦合发生单元的受控整流器，其中
所述受控整流器的阴极连接到电源，
所述第二导线和所述第三导线中的其中一方的第一端连接到所述电源，并且另一方的第一端连接到所述受控整流器的阳极，并且
所述温度检测单元对所述第一导线与所述第二导线之间的阻抗值变化进行感测，并且检测与加热温度成正比的电温度信号。

4、  一种用于电磁屏蔽的三线温度检测和控制电路，该电路在与加热电缆连接的情况下使用，其中在所述加热电缆中设置有三个导线，在该三个导线之间设置有至少一个NTC热敏电阻，并且在所述加热电缆的三个导线当中，第一导线被用作检测导线，并且第二导线和第三导线在其端部彼此连接，使得当加热电流通过所述第二导线流入时，该加热电流能够掉头而通过所述第三导线流出，所述第三导线与所述第二导线互相绝缘，所述三线温度检测和控制电路包括：
温度信号电压供应调节单元，其用于控制温度信号电压的供应；
温度检测单元，其用于将所述第一导线与所述第二导线之间和/或所述第一导线与所述第三导线之间输出的温度信号电压与基准电压进行比较，并且输出温度控制信号；
触发耦合发生单元，其用于生成触发信号且控制触发操作；和
连接到所述触发耦合发生单元的受控整流器，其中
所述受控整流器的阳极连接到电源，
所述第二导线和所述第三导线中的其中一方的第一端连接到所述电源，并且另一方的第一端连接到所述受控整流器的阴极，并且
所述温度检测单元对所述第一导线与所述第二导线之间的阻抗值变化进行感测，并且检测与加热温度成正比的电温度信号。

5、  根据权利要求1到4中任何一项所述的三线温度检测和控制电路，其中：
所述第二导线和所述第三导线被配置成使得所述第二导线和所述第三导线中的其中一方的第一端连接到单向整流器，并且
加热电流通过所述单向整流器流入所述第二导线，掉头后通过所述第三导线流出。

6、  根据权利要求1到4中任何一项所述的三线温度检测和控制电路，其中：所述第一导线和所述第三导线中的其中一方用于屏蔽。

7、  根据权利要求6所述的三线温度检测和控制电路，其中：用于屏蔽的导线形成为薄膜状，并且相对于另外两个导线位于外侧。

8、  根据权利要求1到4中任何一项所述的三线温度检测和控制电路，其中：所述第一导线用于屏蔽，并且仅仅用于屏蔽的第一导线的第一端被连接到所述电源。

9、  根据权利要求1到4中任何一项所述的三线温度检测和控制电路，其中：
所述触发耦合发生单元包括放电触发电阻器、充电量控制电阻器和电容器，
所述放电触发电阻器被配置成在所述电容器放电时打开所述受控整流器，并且
所述充电量控制电阻器被配置成控制所述电容器的充电量。

10、  根据权利要求1到4中任何一项所述的三线温度检测和控制电路，其中：
所述触发耦合发生单元包括放电触发电阻、充电量控制电阻器、电容器、晶体管和充电/放电电容器，
所述充电/放电电容器连接于所述第一导线与所述第二导线之间，
所述晶体管连接于所述充电/放电电容器与所述放电触发电阻器之间，
所述放电触发电阻器被配置成在所述电容器放电时打开所述受控整流器，并且
所述充电量控制电阻器被配置成对所述电容器的充电量进行控制。

11、  根据权利要求1或2所述的三线温度检测和控制电路，其中：所述温度检测单元包括用于连接于所述第一导线与所述第二导线之间或者所述第一导线与所述第三导线之间的匹配电阻器。

12、  根据权利要求3或4所述的三线温度检测和控制电路，其中：
所述温度检测单元包括用于连接于所述第一导线与所述第二导线之间的匹配电阻器。

13、  根据权利要求1到4中任何一项所述的三线温度检测和控制电路，其中：所述温度检测单元包括连接到所述第一导线的恒压二极管。

14、  根据权利要求13所述的三线温度检测和控制电路，其中：所述温度检测单元还包括连接于所述第一导线与所述恒压二极管之间的整流二极管。

15、  根据权利要求1到4中任何一项所述的三线温度检测和控制电路，其中：所述温度检测单元包括连接到所述第一导线的整流二极管。

16、  根据权利要求1或2所述的三线温度检测和控制电路，其中：所述温度检测单元包括用于连接于所述第一导线与所述第二导线之间或者连接于所述第一导线与所述第三导线之间的光耦合器。

17、  根据权利要求3或4所述的三线温度检测和控制电路，其中：所述温度检测单元包括用于连接于所述第一导线与所述第二导线之间的光耦合器。

18、  根据权利要求1到4中任何一项所述的三线温度检测和控制电路，该三线温度检测和控制电路还包括脉冲宽度调节发生电路单元，其用于在将信号电压施加给所述温度检测单元时，以预设的时间分割方式调节和控制脉冲宽度，
其中所述触发耦合发生单元从所述脉冲宽度调节发生电路单元接收信号，从而使得加热电流能够流过。

19、  根据权利要求1到4中任何一项所述的三线温度检测和控制电路，该三线温度检测和控制电路还包括：
脉冲宽度调节发生电路单元，其用于在将信号电压施加给所述温度检测单元时，以预设的时间分割方式调节和控制脉冲宽度；和
开关单元，其用于从所述脉冲宽度调节发生电路单元接收信号，并且使得加热电流能够流过。

20、  根据权利要求1到4中任何一项所述的三线温度检测和控制电路，其中：所述温度信号电压供应调节单元包括相互串联的可变电阻器和固定电阻器。

21、  根据权利要求10所述的三线温度检测和控制电路，其中：
所述触发耦合发生单元包括连接到所述晶体管的过流限制电阻器，并且
所述过流限制电阻器被配置成调节所述充电/放电电容器的放电时间。

22、  根据权利要求9所述的三线温度检测和控制电路，其中所述触发耦合发生单元包括：
充电电流限制电阻器；和
受控整流装置，
其中所述充电电流限制电阻器连接于所述放电触发电阻器和所述电容器的公共节点与所述受控整流装置的阳极之间。

23、  根据权利要求11所述的三线温度检测和控制电路，其中：所述触发耦合发生单元包括：
充电电流限制电阻；和
受控整流装置，
其中：所述晶体管具有基极和连接到所述温度检测单元的发射极，并且所述充电电流限制电阻器连接于所述放电触发电阻器和所述电容器的公共节点与所述受控整流装置的阳极之间。

24、  根据权利要求1到4中任何一项所述的三线温度检测和控制电路，该三线温度检测和控制电路还包括脉冲宽度调节发生电路单元，其用于在将信号电压施加给所述温度检测单元时，以预设的时间分割方式调节和控制脉冲宽度，
其中所述脉冲宽度调节发生电路单元被配置成通过体积电阻器调节脉冲宽度，从而在调节所述体积电阻器时控制加热功率。

25、  根据权利要求1到4中任何一项所述的三线温度检测和控制电路，该三线温度检测和控制电路还包括脉冲宽度调节发生电路单元，其用于在将信号电压施加给所述温度检测单元时，以预设的时间分割方式调节和控制脉冲宽度，
其中所述脉冲宽度调节发生电路单元包括微计算机控制单元，其用于根据预设计数器的分割状态分割电力同步频率而控制脉冲宽度，并且
所述微计算机控制单元通过分割所述电力同步频率来调节脉冲的生成和该脉冲的宽度，并且所述微计算机控制单元被配置成固定高温侧的温度，并且通过脉冲宽度控制振荡电路进行脉冲宽度控制来自动调节低温侧的温度。

26、  根据权利要求25所述的三线温度检测和控制电路，其中：所述脉冲宽度调节发生电路单元包括用于绝缘的光耦合器，并且所述脉冲宽度调节发生电路单元被配置成通过所述光耦合器读取温度信号电压，或者被配置成触发所述受控整流器的栅极。

27、  根据权利要求26所述的三线温度检测和控制电路，其中：所述光耦合器以过零电压方式工作。

用于电磁屏蔽的三线温度检测和控制电路
技术领域
本发明大体上涉及用于床上用品的加热电缆的无电磁波的温度控制电路和方法，其能够在用于电热床上用品(比如电热毯、电热地板或电热敷装置)或者取暖器的加热电缆中不引起电磁波泄漏的情况下进行加热和温度检测，更具体地说，涉及一种温度检测和控制电路，其能够检测三线NTC加热电缆中的NTC热敏电阻的温度阻抗变化，并且能够利用检测到的温度阻抗变化来控制温度。
背景技术
床周围的条件，比如温度和湿度，是促进人安睡的重要因素。在典型家庭中，常常使用电加热床上用品(比如电热毯、电热地板或者电热敷装置)或者取暖器来将床维持在适当温度。这种电加热床上用品或者取暖器包括加热电缆，该加热电缆在被供电时产生热量。因此必须提供温度控制器，用于感测加热电缆周围的温度并且根据感测到的温度来控制供电。
传统加热电缆、用于对加热电缆进行加热的温度控制器和温度控制方法必须使用单独的温度传感器来进行温度检测。此外，单独提供用于防止温度过高的温度接触开关或者双金属电触点，从而进行温度控制，并且控制温度的过度升高。因为这种传统方案使用单独的温度传感器和双金属，因此难以将这种方案与隔断电场和磁场的方法结合起来使用。结果，存在的问题是，单独的屏蔽部件、其它部件和用于隔断电场和磁场的制造过程的数量增加。
因此，目前迫切需要一种温度控制方法和温度控制装置，该温度控制方法和温度控制装置能够在不使用单独的双金属电触点的情况下容易地检测并且控制温度。
作为本申请的在先专利的韩国专利申请10-2007-122457中公开的发明在2008年2月26日得到授权，并且本申请旨在通过向该在先专利的内容中添加从属权利要求5-8而实施或限定该在先专利。在本申请中添加的说明旨在添加对上述权利要求和已有权利要求的理论的说明。
发明内容
技术问题
因此，考虑到现有技术中出现的以上问题而做出本发明，并且本发明的一个目的是提供一种温度检测和控制电路，在该温度检测和控制电路中，在使用三个加热导线的情况下，取代单独设置的温度传感器，而将NTC热敏电阻树脂插入到三个加热导线之间，从而在不将加热导线与温度传感器分离的情况下同时执行温度检测和加热。
本发明的另一个目的是提供一种温度检测和控制电路，该温度检测和控制电路使用三个导线中的两个导线执行加热，从而使加热电流能够反向流动，因此抵消并且阻隔了磁场，并且该温度检测和控制电路使得三个导线中的其余一个导线能够通过与两个加热导线之间的相互作用而基于NTC热敏电阻检测温度电压，因此能够执行局部温度检测和整体温度检测，并且能够防止温度过度升高。
技术方案
根据本发明的一方面，为了实现上述目的，提供一种用于电磁屏蔽的三线温度检测和控制电路，该电路在与加热电缆连接的情况下进行使用，在所述加热电缆中设置有三个导线，在该三个导线之间设置有至少一个NTC热敏电阻，并且在所述加热电缆的三个导线当中，第一导线被用作检测导线，并且第二导线和第三导线在其端部彼此连接，使得当加热电流通过所述第二导线流入时，所述加热电流能够掉头而通过所述第三导线流出，所述三线温度检测和控制电路包括：温度信号电压供应调节单元，其用于控制温度信号电压的供应；温度检测单元，其用于将所述第一导线与所述第二导线之间、和/或所述第一导线与所述第三导线之间输出的温度信号电压与基准电压进行比较，并且输出温度控制信号；触发耦合发生单元，其用于产生触发信号并且控制触发操作；和连接到所述触发耦合发生单元的受控整流器，其中所述受控整流器的阴极连接到电源，所述第二导线和所述第三导线中的其中一方的第一端连接到所述电源，并且另一方的第一端连接到所述受控整流器的阳极，并且其中所述温度检测单元对所述第一导线与所述第二导线之间的阻抗值变化和所述第一导线与所述第三导线之间的阻抗值变化中的至少一个阻抗值变化进行感测，并检测与加热温度成正比的电温度信号。
根据本发明的另一方面，为了实现上述目的，提供一种用于电磁屏蔽的三线温度检测和控制电路，该电路在与加热电缆连接的情况下进行使用，其中在所述加热电缆中设置有三个导线，在该三个导线之间设置有至少一个NTC热敏电阻，并且在所述加热电缆的三个导线当中，第一导线被用作检测导线，并且第二导线和第三导线在其端部彼此连接，使得当加热电流通过所述第二导线流入时，该加热电流能够掉头而通过所述第三导线流出，所述三线温度检测和控制电路包括：温度信号电压供应调节单元，其用于控制温度信号电压的供应；温度检测单元，其用于将所述第一导线与所述第二导线之间和/或所述第一导线与所述第三导线之间输出的温度信号电压与基准电压进行比较，并且输出温度控制信号；触发耦合发生单元，其用于生成触发信号并且控制触发操作；和连接到所述触发耦合发生单元的受控整流器，其中所述受控整流器的阳极连接到电源，所述第二导线和所述第三导线中的其中一方的第一端连接到所述电源，并且另一方的第一端连接到所述受控整流器的阴极，并且其中所述温度检测单元对所述第一导线与所述第二导线之间的阻抗值变化和所述第一导线与所述第三导线之间的阻抗值变化中的至少一个阻抗值变化进行感测，并检测与加热温度成正比的电温度信号。
根据本发明的又一方面，为了实现上述目的，提供一种用于电磁屏蔽的三线温度检测和控制电路，该电路在与加热电缆连接的情况下进行使用，其中在所述加热电缆中设置有三个导线，在该三个导线之间设置有至少一个NTC热敏电阻，并且在所述加热电缆的三个导线当中，第一导线被用作检测导线，并且第二导线和第三导线在其端部彼此连接，使得当加热电流通过所述第二导线流入时，该加热电流能够掉头而通过所述第三导线流出，所述第三导线与所述第二导线彼此绝缘，所述三线温度检测和控制电路包括：温度信号电压供应调节单元，其用于控制温度信号电压的供应；温度检测单元，其用于将所述第一导线与所述第二导线之间和/或所述第一导线与所述第三导线之间输出的温度信号电压与基准电压进行比较，并且输出温度控制信号；触发耦合发生单元，其用于产生触发信号并且控制触发操作；和连接到所述触发耦合发生单元的受控整流器，其中所述受控整流器的阴极连接到电源，所述第二导线和所述第三导线中的其中一方的第一端连接到所述电源，并且另一方的第一端连接到所述受控整流器的阳极，并且其中所述温度检测单元对第一导线与所述第二导线之间的阻抗值变化进行感测，并检测与加热温度成正比的电温度信号。
根据本发明的又一方面，为了实现上述目的，提供一种用于电磁屏蔽的三线温度检测和控制电路，该电路在与加热电缆连接的情况下进行使用，其中在所述加热电缆中设置有三个导线，在该三个导线之间设置有至少一个NTC热敏电阻，并且在所述加热电缆的三个导线当中，第一导线用作检测导线，并且第二导线和第三导线在其端部彼此连接，使得当加热电流通过所述第二导线流入时，该加热电流能够掉头而通过所述第三导线流出，所述第三导线与所述第二导线彼此绝缘，所述三线温度检测和控制电路包括：温度信号电压供应调节单元，其用于控制温度信号电压的供应；温度检测单元，其用于将所述第一导线与所述第二导线之间和/或所述第一导线与所述第三导线之间输出的温度信号电压与基准电压进行比较，并且输出温度控制信号；触发耦合发生单元，其用于生成触发信号并且控制触发操作；和连接到所述触发耦合发生单元的受控整流器，其中所述受控整流器的阳极连接到电源，所述第二导线和所述第三导线中的其中一方的第一端连接到所述电源，并且另一方的第一端连接到所述受控整流器的阴极，并且其中所述温度检测单元对所述第一导线与所述第二导线之间的阻抗值变化进行感测，并检测与加热温度成正比的电温度信号。
优选地，所述第二导线和所述第三导线被配置成使得所述第二导线和所述第三导线中的其中一方的第一端连接到单向整流器，并且加热电流通过所述单向整流器流入所述第二导线，掉头后通过所述第三导线流出。
优选地，所述第一导线和所述第三导线中的其中一方用于屏蔽。
优选地，所述用于屏蔽的导线形成为薄膜状，并且相对于其余的两个导线位于外侧。
优选地，所述第一导线用于屏蔽，并且仅仅用于屏蔽的所述第一导线的第一端被连接到所述电源。
优选地，所述触发耦合发生单元包括放电触发电阻器、充电量控制电阻器和电容器，所述放电触发电阻器被配置成在所述电容器放电时打开所述受控整流器，并且所述充电量控制电阻器被配置成控制所述电容器的充电量。
优选地，所述触发耦合发生单元包括放电触发电阻器、充电量控制电阻器、电容器、晶体管和充电/放电电容器，所述充电/放电电容器连接于所述第一导线与所述第二导线之间，所述晶体管连接于所述充电/放电电容器与所述放电触发电阻器之间，并且所述放电触发电阻器被配置成在所述电容器放电时打开所述受控整流器，并且所述充电量控制电阻器被配置成控制所述电容器的充电量。
优选地，所述温度检测单元包括用于连接于所述第一导线与所述第二导线之间或者连接于所述第一导线与所述第三导线之间的匹配电阻器。
优选地，所述温度检测单元包括用于连接于所述第一导线与所述第二导线之间的匹配电阻器。
优选地，所述温度检测单元包括连接到所述第一导线的恒压二极管。
优选地，所述温度检测单元还包括连接于所述第一导线与所述恒压二极管之间的整流二极管。
优选地，所述温度检测单元包括连接到所述第一导线的整流二极管。
优选地，所述温度检测单元包括用于连接于所述第一导线与所述第二导线之间或者连接于所述第一导线与所述第三导线之间的光耦合器。
优选地，所述温度检测单元包括用于连接于所述第一导线与所述第二导线之间的光耦合器。
优选地，所述三线温度检测和控制电路还包括脉冲宽度调节发生电路单元，其用于在将信号电压施加给所述温度检测单元时，以预设的时间分割方式调节和控制脉冲宽度，其中所述触发耦合发生单元从所述脉冲宽度调节发生电路单元接收信号，从而使得加热电流能够流过。
优选地，所述三线温度检测和控制电路还包括：脉冲宽度调节发生电路单元，其用于在将信号电压施加给所述温度检测单元时，以预设的时间分割方式调节和控制脉冲宽度；和开关单元，其用于从所述脉冲宽度调节发生电路单元接收信号，并且使得加热电流能够流过。
优选地，所述温度信号电压供应调节单元包括相互串联的可变电阻器和固定电阻器。
优选地，所述触发耦合发生单元包括连接到所述晶体管的过流限制电阻器，并且所述过流限制电阻器被配置成调节所述充电/放电电容器的放电时间。
优选地，所述触发耦合发生单元包括充电电流限制电阻器；和受控整流装置，其中所述充电电流限制电阻器连接于所述放电触发电阻器和所述电容器的公共节点与所述受控整流装置的阳极之间。
优选地，所述触发耦合发生单元包括：充电电流限制电阻器；和受控整流装置，其中所述晶体管具有基极和连接到所述温度检测单元的发射极，并且所述充电电流限制电阻器连接于所述放电触发电阻和所述电容器的公共节点与所述受控整流装置的阳极之间。
优选地，所述三线温度检测和控制电路还包括脉冲宽度调节发生电路单元，其用于在将信号电压施加给所述温度检测单元时，以预设的时间分割方式调节和控制脉冲宽度，其中所述脉冲宽度调节发生电路单元被配置成通过体积电阻器来调节脉冲宽度，从而在调节体积电阻器时控制加热功率。
优选地，所述三线温度检测和控制电路还包括脉冲宽度调节发生电路单元，其用于在将信号电压施加给所述温度检测单元时，以预设的时间分割方式调节和控制脉冲宽度，其中所述脉冲宽度调节发生电路单元包括微计算机控制单元，其用于根据预设计数器的分割状态分割电力同步频率而控制脉冲宽度，并且所述微计算机控制单元通过分割所述电力同步频率来调节脉冲的生成和该脉冲的宽度，并且所述微计算机控制单元被配置成固定高温侧的温度，并且通过脉冲宽度控制振荡电路进行脉冲宽度控制来自动调节低温侧的温度。
优选地，所述脉冲宽度调节发生电路单元包括用于绝缘的光耦合器，并且该脉冲宽度调节发生电路单元被配置成通过该光耦合器来读取温度信号电压，或者被配置成触发所述受控整流器的栅极。
优选地，所述光耦合器以过零电压(zero voltage crossing)方式工作。
有益效果
因此本发明的有益效果在于，采用交流电源电压，利用简化的三线加热电缆结构来控制温度并且防止温度过度升高，而不需要单独使用温度传感器和用于防止温度过度升高的装置。
此外，本发明的优点在于，因为不需要使用单独的温度传感器和双金属来防止电热床上用品等的温度过度升高，可以容易地阻隔电磁环境污染，即，电磁波，并且简化本发明的结构并利于其制造，因此能够降低制造成本，并且可以减少次品的发生率。
附图说明
图1为示出了根据本发明一个实施方式的温度检测和控制电路的结构的图；
图2为示出了根据本发明另一个实施方式的温度检测和控制电路的结构的图；
图3A到3F为示出了在本发明中使用的三线加热电缆的各种实施方式的图；
图4A到4F为示出了图3A到3F中的加热电缆的各截面的图；
图5A到5D为示出了三个导线中的工作情况的图；
图6为示出了当温度检测电流在流动时的电路的图；
图7为示出了与图6的结构对应的另一个实施方式的图；
图8为示出了与图6的结构对应的又一个实施方式的图；
图9为示出了与图6的结构对应的又一个实施方式的图；
图10为示出了与图6的结构对应的又一个实施方式的图；
图11到15为示出了与图6到10的结构对应的其它实施方式的图；
图16为示出了当加热电流在流动时的电路的图；
图17为示出了当加热电流在流动时的另一个电路的图；
图18为详细示出了图1的结构的图；
图19为示出了与图18的结构对应的另一个实施方式的图；
图20和21为示出了对应于图18和图19的结构的其他实施方式的图；
图22为示出了仅在一个方向连接第一导线的实施方式的图；
图23为示出了图18的电路的工作情况的波形图；
图24为示出了图18的电路反相构成的实施方式的图；
图25为示出了与图24的结构对应的另一个实施方式的图；
图26为示出了图24的电路的工作情况的波形图；
图27为示出了与图1的结构对应的另一个实施方式的图；
图28为示出了与图27的结构对应的另一个实施方式的图；
图29为示出了图27的电路反相构成的实施方式的图；
图30为示出了与图28的结构对应的另一个实施方式的图；
图31为示出了根据本发明又一个实施方式的温度检测和控制电路的图；
图32为详细示出了图31的结构的图；
图33为示出了图32的电路在高温侧的工作情况的波形图；
图34为示出了图32的电路在低温侧的工作情况的波形图；
图35为示出了根据本发明又一个实施方式的使用光耦合器的温度检测和控制电路的图。
具体实施方式
此后将参考附图详细描述本发明的实施方式。
图1为示出了根据本发明一个实施方式的温度检测和控制电路的结构的图。参考图1，熔断器(未示出)和电源开关(未示出)都连接到电源上，并且温度信号电压供应调节单元100和触发耦合发生单元200并联地与电源连接。
受控整流器30连接在触发耦合发生单元200与第一导线11的第一端之间。主要利用可控硅整流器(SCR：Silicon Controlled Rectifier)来实现受控整流器30，并且触发耦合发生单元200连接到SCR的栅极。
在加热电缆10的中心部位设置有第一、第二和第三导线11、12和13，并且可以将负温度系数(NTC：Negative Temperature Coefficient)热敏电阻(塑料尼龙NTC温度传感器)14设置在第一导线11与第二导线12之间，和第一导线11与第三导线13之间。也可以将NTC热敏电阻14设置在第二导线12与第三导线13之间，或者第二导线12与第三导线13之间可以绝缘。
当第二导线12或者第三导线13局部过热时，或者当相关NTC热敏电阻14被破坏而第一导线11与第二导线12或者第三导线13之间短路时，电阻随着温度的升高而减小的NTC热敏电阻达到预定温度控制点。结果，NTC热敏电阻14的阻抗迅速减小，因此电压被NTC热敏电阻14阻隔而掉头，因此信号电压不会到达温度检测单元，或者到达温度检测单元但是已被衰减。在这种情况下，受控整流器(SCR)30关闭，不会产生触发信号，因此停止了加热电流的供应。
在导线外侧形成涂层和屏蔽层。根据情况，可以增加或者去掉屏蔽层或者涂层。第二导线12和第三导线13被配置成使得第二导线12和第三导线13的第二端彼此相连接，并且当信号进入第二导线12时，信号掉头而通过第三导线13流出，或者使信号反向流动。
第一导线11和第二导线12的第一端或者第一导线11和第三导线13的第一端连接到温度检测单元300。在附图中，温度检测单元300示出为连接到第二导线12。温度检测单元300包括NTC热敏电阻，或者连接到NTC热敏电阻，并且其内包括作为温度检测电阻器或者作为栅偏置电阻的电阻器310。
温度检测单元300与加热电缆10的NTC热敏电阻14一起检测第一导线11与第二导线12之间的温度信号，或者同时检测第一导线11与第二导线12之间的温度信号和第一导线11与第三导线13之间的温度信号。温度检测单元300连接到触发耦合发生单元200，并且配置成将检测到的温度信号发送给触发耦合发生单元200。通过如下方式执行温度信号检测和输出方法的操作：当将交流电源电压通过电阻器110和可变电阻器120与加热电缆10的第一导线11串联连接起来时，温度信号交流电流通过电阻器110、可变电阻器120、并联连接的第一导线11与第二导线12之间的NTC1热敏电阻和第一导线11与第三导线13之间的NTC2热敏电阻流动到作为加热导线的第二导线和第三导线。
此时，当第二和第三导线被加热时，第一导线11与第二导线12之间的NTC1热敏电阻和第一导线11与第三导线13之间的NTC2热敏电阻的交流阻抗减小。流过NTC1和NTC2热敏电阻的温度信号交流电流值成比例减小，因此与电流值类似，第一导线与第二导线之间的交流电压值和第一导线与第三导线之间的交流电压值也成比例减小。因此，通过在第一导线11与第二导线12之间或者在第一导线11与第三导线13之间选择而输出温度信号电压。以在NTC1热敏电阻和NTC2热敏电阻并联连接时获得的值的形式输出该输出温度信号值。
在这种情况下，当对应于总长度的整个加热电缆10的任意部分局部过热时，即当该部分温度过度升高时，与输出温度信号值同时出现温度信号电压的过渡升高。结果，同时输出加热电缆10的平均温度变化值和加热电缆10的过度升高的温度值。因此，当利用温度值控制加热电缆10的功耗时，可以实现运行了防止温度过度升高的装置的温度控制器，进而具有不需要用于防止温度过度升高的单独的温度传感器或双金属的优点。
温度检测单元300是用于检测温度信号电压供应调节单元100产生的温度信号电压，并且将温度信号电压与基准电压进行比较的部件。在温度检测的正(+)半周期期间，温度检测单元300将检测到的温度信号电压与基准电压进行比较，并且当温度信号电压高于基准电压时，打开触发耦合发生单元200的SCR(图18中的420)。当SCR 420被打开时，电流通过触发耦合发生单元200的充电量控制电阻器230，并且对电容器220充电，并且通过充电电流限制电阻器410的电阻值确定电容器220的充电电势。
受控整流器30还可以如同沿正向一样沿反向连接。所附权利要求1和3指示出沿正向连接受控整流器30时的连接关系，而所附权利要求2和4指出了沿反向连接受控整流器30时的连接关系。这种连接关系可选择性地应用，且与反向连接有关的具体实施方式在图24、25、29、30和35中示出。
图2为示出了根据本发明另一个实施方式的温度检测和控制电路结构的图。参考图2，可以实现权利要求1和4的结构，如该实施方式中的情形。即，触发耦合发生单元200和受控整流器30可以沿着与温度信号电压供应调节单元100相同的方向设置在电源侧。
图1和图2的电路之间的区别表明了在第一或者第三导线用作屏蔽线时的电场屏蔽率。当如图1所示实现该结构时，电场屏蔽率很低，而当如图2所示方式实现结构时，可以提高电场屏蔽率。比如，当在图1的电路结构中将第三导线13用作屏蔽线时，难以彻底阻隔电场。当加热电缆的长度较短时，屏蔽率非常高，相反，当加热电缆的长度增长时，加热电流流过第三导线13的两端，因此出现了电压V＝I×R×1.4(交流峰值)(与用作屏蔽线的第三导线13的加热电流及内阻成正比)，因此屏蔽率会减小到50％以下。
在图2的电路结构的情况下，当第一导线11接地并且作为屏蔽线使用时，流过第一导线11的电流仅仅为温度检测电流，该温度检测电流减小到1mA以下。结果，第一导线11的两端之间的电势大约为0V，并且忽略温度检测电流，因此能够百分之百彻底阻隔电场。
也就是说，如图1和图2所示，当将电路构成为具有差别时，电场屏蔽效率可以根据加热电流能否流过屏蔽线而有所不同。当然尽管具有这种差别，两个电路的功能操作，比如温度检测、加热操作和加热顺序相同。
同时，电容器220起到的作用是使得短路电流流过电源熔断器，并且使得在控制整流单元30短路时能够切断电源熔断器。单向整流器20a执行与掉头整流二极管相同的操作，并且是用于将加热电流和温度检测电流分开的有向二极管。只有加热电流可以通过单向整流器20a流过第二和第三导线。
此外，可以将第一导线11或者第三导线13用作屏蔽线。在图1的结构中，可以将第三导线13用作屏蔽线，而在图2结构的情况下，可以将第一导线11用作屏蔽线。在图2中，当第三导线13用作屏蔽线时，能够进行无磁场加热操作，但是不能阻挡电场。当在图2中，将第二导线12用作屏蔽线时，可以获得与图1结构相同的电场屏蔽率。将参考以下附图详细描述将任何一个导线用作屏蔽线的详细示例。
图3A到3F为示出了在本发明中使用的三线加热电缆各种实施方式的图，而图4A到4F为示出了图3A到3F的加热电缆的各自截面的图。参考图3和图4，图3A和图4A示出了这样的加热电缆，其中第一导线11缠绕在由合成树脂制成的芯线11a上，NTC热敏电阻14缠绕在第一导线11的外周上，而第二导线12和第三导线13并行缠绕在NTC热敏电阻14的外周上，因此第二导线12和第三导线13彼此不接触。在这种情况下，第二导线12与第三导线13隔开，并且只有NTC热敏电阻14与第二导线12和第三导线13两者接触。根据这种情况，如权利要求3和4所限定的，可以对第二导线12或者第三导线13进行涂敷并使其绝缘。稍后将参考图27到30详细描述这一点。
NTC热敏电阻14设置在第一导线11与第二导线12和第三导线13之间，与各导线接触。参考其截面，第一导线11、第二导线12和第三导线13围绕NTC热敏电阻14设置成三角形结构。原则上讲，NTC热敏电阻也连接在第二导线12与第三导线13之间，但优选地可以根据情况设置绝缘体15，从而防止第二导线12和第三导线13相互短路。
图3A和图4A示出了这样一个实施方式，其中合成树脂制成的芯线11a设置在中心，第一导线11螺旋缠绕在芯线11a上，NTC热敏电阻14缠绕在第一导线11的外周上，而第二导线12和第三导线13螺旋缠绕在NTC热敏电阻14的外周上，并且第二导线12和第三导线13彼此隔开预定间隔。在现有技术中，没有充分开发出导线缠绕技术，因此难以将两个导线设置在同一层上，同时使各导线能够彼此隔开，如附图所示。然而近来，因为缠绕技术已经得到改进，因此能够通过精确地调节导线彼此相隔开的间隔而将两个导线设置在同一层上，因此带来好处，例如加热电缆厚度减小。
图3B和图4B示出了基本与图3A和图4A类似的实施方式，但区别在于：第一导线没有缠绕在芯线上，而是独立设置在加热电缆的中心。
图3C和图4C示出了这样的实施方式，其中NTC热敏电阻14将第一导线11、第二导线12和第三导线13中的每一个导线包围起来。根据这种情形，第二导线12和第三导线13中的一个可以涂敷有瓷釉或合成树脂制成的绝缘体。
图3D和图4D示出了这样的实施方式，其中第一导线11、第二导线12和第三导线13嵌入单个NTC热敏电阻14中。
以上实施方式的特征在于设置了用于温度检测的第一导线11和用于允许电流掉头并且流出的第二导线12和第三导线13，并且NTC热敏电阻14设置在这些导线之间。第二导线12和第三导线13不应当在其中间部位彼此接触，并且第二导线12和第三导线13中的一个上可以涂敷绝缘体。
图3E和图4E示出了这样的实施方式，其中第一导线11缠绕在芯线11a的外周，只有第二导线12缠绕在NTC热敏电阻14的外周上，第二涂层12a缠绕在第二导线12外周上，并且第三导线13由薄膜状的导电金属材料制成，并且包围第二涂层12a。这种情况可用于图1的结构中，并且可以利用NTC热敏电阻来实现第二涂层12a，或者第二涂层12a可以由绝缘材料制成。
图3F和图4F示出了这样的实施方式，其中在图3E和图4E的结构中改变第一导线11和第三导线13的位置，且该实施方式用于图2的结构。
图5A到图5D为示出了三个导线中的工作情况的图。参考图5A到图5D，第一导线11、第二导线12和第三导线13形成了三角形结构，并且相应的NTC热敏电阻14设置在第二导线12与用于温度检测的第一导线11之间和第一导线11与第三导线13之间。因此如图所示，在NTC1热敏电阻和NTC2热敏电阻之间的关系中出现了相对于阻抗变化的温度信号值变化。这种温度信号值通过温度检测单元300计算并且检测为并行值。当第三导线13上涂敷有绝缘涂层时，仅仅检测到第一导线11与第二导线12之间的NTC1热敏电阻的阻抗变化。因为相应导线的内部电阻值远远低于NTC热敏电阻的阻抗，因此可以将其视为大约为0。因为第二导线12和第三导线13的端部彼此连接，因此将NTC1热敏电阻和NTC2热敏电阻处理为并行部件。
温度检测单元300将对应于第一导线11处的温度检测电流的检测信号电压与基准电压进行比较。根据NTC热敏电阻14的特性，温度高时阻抗变低。在这种情况下，检测信号电压变得低于基准电压。当温度信号电压低于基准电压时，不输出触发信号，因此受控整流器30不工作，进而停止加热。因此，只有当温度低时温度检测单元300才会继续进行加热操作。
同时，如图5C所示，可以将第一导线11用作屏蔽线，以将第二导线12和第三导线13围起来。如图5D所示，可以将第三导线13作为屏蔽线使用，以将第一导线11和第二导线12围起来。
图6为示出了当温度检测电流流动时的电路的图。参考图6，例示了在电源的正(+)半周期期间输入的温度检测电流和触发发生电流。如箭头方向所示，温度检测电流通过温度信号电压供应调节单元100的电阻器110和可变电阻器120，然后流到第一导线11的第一端。触发发生电流通过触发耦合发生单元200的充电量控制电阻器230和电容器220，此时对电容器220进行充电。匹配电阻器310用于电阻器310与温度检测单元300之间的阻抗互配(比例范围匹配)，并且用于表示检测负载。
在用于温度检测的正(+)半周期期间，将从第一导线11检测到的温度信号电压与温度信号电压供应调节单元100设定的基准电压进行比较。当温度信号电压适合于基准电压时，温度检测单元300打开受控整流器30。当受控整流器(SCR)30打开时，电流对电容器220充电。
在电源正(+)半周期期间完成了温度检测操作之后，在随后的负(-)半周期期间执行加热操作。以这种方式执行加热操作，从而当存储在电容器中220的电荷触发受控整流器30的栅极并且打开受控整流器30时，电流进入第二导线和第三导线的其中一方内，掉头而通过另一方流出。因此，在没有磁场的状态下对加热电缆10加热，稍后将参考图10详细描述这一点。
图7为示出了图6的结构的另一个实施方式的图。图8到10为示出了图6的结构的其他实施方式的图。参考图7，还在第一导线11的第二端连接了恒压二极管320。恒压二极管320输出全部NTC值的变化。然而，当进一步设置了恒压二极管320时，低于恒压值的NTC值为“0”，并且仅出现高于恒压值的NTC值变化。在该电路中，需要恒压二极管320，以便将NTC值与恒压进行比较，并且将高于恒压的值读取为“高(HIGH)”，而将低于恒压的数值读取为“低(LOW)”。如图9所示，可以将恒压二极管320替换为单向整流二极管340。
参考图8，还在第一导线11的一端与恒压二极管320之间设置了整流二极管330，并且该整流二极管330被配置成单向地输出温度信号。因此，整流二极管330起到在产生反相电压时保护后级电路的作用。
参考图10，设置了光耦合器350，因此实现了电绝缘。从温度信号电压供应调节单元100流出的电流被分流，并且分别流到NTC热敏电阻和光耦合器350。此时，当NTC热敏电阻14被加热并且其温度达到较高温度时，其阻抗值减小，并且本应流入光耦合器350的电流流入NTC热敏电阻14中，进而改变了光耦合器350的照度值。因为光耦合器的电流值与照度值成正比例变化，因此加热电流的流动得到了调节。
图11到15为示出了与图6到10的结构对应的其它实施方式的图。图11到15中的结构和操作对应于图6到10中的结构和工作情况。除了将第一导线11用作屏蔽线之外，图11到15中的工作情况与图6到10中的工作情况相同。因为在执行屏蔽功能的同时第一导线11在电源侧接地，因此第一导线11起到将泄漏到外侧的电荷及形成的电场接地从而消除了电荷和电场的作用。
图16和图17为示出了加热电流流动时的电路的图，图18为详细示出了图1的结构的图，而图19为示出了对应于图18的结构的另一个实施方式的图。图20和图21为示出了分别对应于图18和图19的结构的其他实施方式的图。
参考图16、17、18和20，当在电源的正(+)半周期期间完成了温度检测操作时，在随后的负(-)半周期期间执行加热操作。随着存储在触发耦合发生单元200的电容器220中的电荷被放电，开始加热。当存储在电容器220中的电荷触发受控整流器30的栅极并且受控整流器30打开时，电流流入第三导线13。此外，因为通过第三导线13的端部掉头而通过第二导线12流出的电流返回电源，因此在没有磁场的状态下对加热电缆10进行了加热。
在现有技术中实现了具有以上功能的触发耦合发生单元200，使得将整流二极管与电容器并联。相比较而言，本发明仅仅使用简单的结构，通过放电触发电阻器210、充电量控制电阻器230和连接在两者之间的电容器220的充电/放电，来执行同样的功能，而无需使用整流二极管。通过这种结构，触发耦合发生单元200起到减小部件数量和放热部位数量的作用。
在触发耦合发生单元200中，充电量控制电阻器230同时连接到电源和受控整流器30的栅极，并且受控整流器30的阴极连接到电源。受控整流器30的阳极连接到第二导线12的端部，而电容器220则同时连接到受控整流器30的栅极和放电触发电阻器210。触发耦合发生单元200包括放电电流限制电阻器410和SCR 420，两者与放电触发电阻器210串联连接。
受控整流器30构成为使得受控整流器30的阴极连接到交流电源端子，而受控整流器30的阳极连接到温度检测单元的温度信号输入侧的基准点。优选地使基准点与对加热电缆进行加热所需的第二导线和第三导线串联连接。或者，可以将受控整流器30构成为使得受控整流器30的阳极连接到交流电源端子，而其阴极连接到第二或者第三导线。
通过箭头方向示出了在电源的负(-)半周期期间输入的加热电流和触发放电电流的流动。随着触发耦合发生单元200的电容器220放电，触发放电电流流过放电触发电阻器210和放电量控制电阻器230。当存储在电容器220中的电荷触发受控整流器30的栅极并且打开受控整流器30时，加热电流进入第三导线13，掉头后通过第二导线12流出，并且返回电源，从而对加热电缆10加热。
也就是说，通过这种方式执行加热操作，即，当作为对从触发耦合发生单元200输出的触发信号的响应而打开受控整流器30时，加热电流流过与电源串联连接的第三导线13和第二导线12，从而对加热电缆进行加热。
当对加热电缆10加热时，NTC热敏电阻14的阻抗减小。因此在交流电源具有正(+)相位的随后半周期期间，温度检测电压减小。因此当温度检测电压变得低于基准电压时，不输出触发信号，因此受控整流器30不工作，从而停止了加热。
通过触发耦合发生单元200的充电和放电操作，可以使温度检测电流和加热电流在各半波周期中沿反方向流动。触发耦合发生单元200可以在不需要单独整流器的情况下通过电容器220、放电触发电阻器210和充电量控制电阻器230执行该功能。
在附图中，温度检测单元300示出为包括匹配电阻器310，但还包括对NTC热敏电阻14进行检测所需的所有部件。
可以将整流器20连接在第二导线12的第二端和第三导线13的第二端之间。整流器20起到防止反向电压的安全装置的作用，并且起到通过容易地检测反向电压而切断电源熔断器的作用。
同时，基于相同原理，除了上述无磁场加热电缆之外，还可以将与以上方法相同的方法应用于电流仅沿一个方向流动的加热电缆，也就是说，其中将加热导线配置成对应于内侧和外侧的双导线从而使得电流形成折返而流过。在这种情况下，加热电缆仅仅包括一个用于加热的导线。更具体地，加热电缆包括用于传感器的第一导线和用于加热的一个导线，在该用于加热的导线中包括并联连接起来并且不形成折返结构的第二导线和第三导线。在这种情况，基于相同原理，可以在各个半波周期中通过触发耦合发生单元200的充电和放电操作来进行温度检测和加热。
本电路旨在通过利用参考图6描述的温度信号电压以零交叉开关方式打开或者关闭加热电源而调节温度。在将可变电阻器120的电阻设定为对应于低电压侧的电阻，并且温度信号电压减小时，受控整流装置(SCR)420的输入电压值减小，不会打开SCR 420，因此不对电容器220充电，且不会打开受控整流器30，从而中断了加热电流的供应。
当可变电阻器120的电阻改变为对应于高温侧的电阻，并且温度信号电压升高时，SCR 420的输入电压值升高，并且打开SCR 420，因此对电容器220充电，并且打开了受控整流器30，从而能够供应加热电流。
当对加热电缆10加热，并且加热电缆10的温度升高，然后NTC热敏电阻14的温度信号电压变得低于可变电阻器120的预定值时，SCR 420关闭，并且中断了加热电流的供应。由于反复进行该操作，因此加热电缆10的温度自动地维持在均匀温度。
通过这种方式执行该操作，在交流电的各个半周期期间对电容器220充电(温度检测阶段)和放电(加热阶段)时，以过零开关(zero-crossswitching)方式对受控整流器30进行电源控制，从而防止了电开关噪声的出现。
图19和图21为示出了对应于图18和图20的结构的其他实施方式的图。参考图19和图21，还在第一导线11或者第二导线12的第二端处设置恒压齐纳二极管320，并且还在第一导线11或者第二导线12的端部与恒压二极管320之间设置整流二极管330，从而单向输出温度信号。通过这种结构，恒压二极管和整流二极管起到在出现反向电压时保护后级电路的作用。恒压二极管320输出全部NTC值的变化。当还提供了恒压二极管320时，低于恒压值的NTC值为“0”，并且仅仅出现高于恒压值的NTC值变化。在该电路中，需要使用恒压二极管320，以便将NTC值与恒压进行比较，并且将高于该恒压的数值读为“高”，而将低于该恒压的数值读为“低”。
图22为示出了仅沿一个方向连接第一导线的一个实施方式的图。参考图22，如在所附权利要求8中所定义的那样，用于屏蔽的第一导线11可以配置成使得只有第一导线11的一端连接到电源或者连接到第二导线12，而不建立与第一导线的其它部位之间的任何连接。在这种情况下，在加热电缆与温度检测和控制电路之间连接的端子17的数量可以减小到最小为3，从而因为连接部的减少，便于产品装配，并且减少了导线的使用，进而提高了经济效益，例如成本缩减。
图23为示出了图18的电路的工作情况的波形图。参考图23，当将具有波形“a”的输入交流电作为电源使用时，输入到触发耦合发生单元200的SCR 420的栅极的温度信号电压显示出波形“b”。当温度信号电压高于预定值(水平虚线)时，从SCR的阳极输出传导电流，相反，当温度信号电压低于预定值时，不输出传导电流(参考“c”)。根据SCR 420的输出，改变电容器220的电势，如“d”所示。根据充电情况，在随后的半周期期间，在处于打开(ON)操作的情况下可以输入加热电流，或者在关闭(OFF)操作的情况下可以中断加热电流。
图24为示出了图18的电路反相构成的一个实施方式的图，而图25为示出了图24的结构的另一个实施方式的图。图24和图25示出了通过对图18和图19的电路稍作修改而构成的电路。这些电路分别对应于权利要求2和权利要求4。触发耦合发生单元200包括放电触发电阻器210、充电量控制电阻器230、电容器220、晶体管240、充电/放电电容器260和过流限制电阻器250。
当通过这种方式构成触发耦合发生单元200时，以正(+)相位角流动的温度信号电压以负(-)相位角流动。为了利用这种负(-)信号电压控制温度，同时提供晶体管240和过流限制电阻器250。加热电压为正电压，并且反相工作。除了只有相位值相反的区别之外，这种电路执行与上述电路相同的温度调节方法。
因为温度信号被检测为负(-)信号电压，因此使用PNP晶体管。在SCR的情况下，其输入必须为正(+)信号，但是在实际中，将负(-)信号施加给SCR会出现相位从(-)切换到(+)的问题，因此不使用SCR。
过流限制电阻器250用于控制充电/放电电容器260的放电时间，并且起到增大图26中将描述的“b”中沿着时间轴用斜线表示的部分。正如在上述电阻器310的情况下那样，过流限制电阻器既用于阻抗匹配又用于过流限制。此外，过流限制电阻器也可用于在加热电缆中出现静电然后产生高电压时的保护。晶体管240用于确定是否响应于温度信号而对电容器220进行放电。
也就是，在充电时，按照充电量控制电阻器230、电容器220、充电电流限制电阻器410和SCR 420的顺序进行工作。在放电时，按照电容器220、放电触发电阻器210、晶体管240和充电量控制电阻器230的顺序进行工作。
图26为示出了图24的电路工作情况的波形图。参考图26，当将具有波形“a”的输入交流电作为电源输入时，施加到触发耦合发生单元200的晶体管240输入端的温度信号电压和充电/放电电容器260的充电/放电电压的幅度示出为如“b”中所示。当该值高于预定值时(水平虚线)，输出传导电流，相反当该数值低于预定值时，不输出传导电流。此时，电容器220的充电/放电电压由“d”表示。如“d”所示，根据充电情况，在随后的半周期期间，基于SCR 420的输出，可以在打开操作的情况下输入加热电流，或者可以在关闭操作的情况下中断加热电流。
图27为详细示出了对应于图1的结构的另一个实施方式的图，而图28到30为示出了图27的结构的其他实施方式的图。参考图27到30，其结构除了加热电缆10之外与上述电路结构相同。
在加热电缆10中，第三导线13上涂敷有绝缘层15，从而只有第二导线12通过NTC热敏电阻14与第一导线11接触，而并没有与第三导线13接触。在这种情况下，仅仅计算出NTC1的值，而没有像上述情况那样通过并联地组合NTC1和NTC2的值来进行计算。
图31和图32为示出了本发明其他实施方式的图。参考图31和图32，还在控制电路中设置用于通过时间分割方式控制电源的脉冲发生定时器IC。在对以上电路中的加热电缆10进行温度检测的情况下，当热绝缘层没有均匀地施加到整个加热电缆10上时，仅仅基于平均温度信号值的温度控制可能导致在加热电缆10的低温部分中，加热电缆10的表面温度不均匀。因此为了补偿这种不均匀，以固定的功率比对低温部分进行加热。也就是说，对加热电缆10的高温部分进行温度控制，以便通过使功率固定于现有温度信号电压处而控制过热和温度过度升高，并且对加热电缆10的低温部分进行温度控制，以通过时间分割方式调节功率而控制过热和温度过度升高。
在此，利用脉冲宽度振荡电路实现了这种时分方法，并且该方法设计成通过固定振荡频率并调节脉冲宽度的占空比来执行控制。可以利用微计算机芯片或者定时器IC容易地实现这一点。
脉冲宽度调节发生电路单元600被配置成使得电源施加到由电阻器621、整流二极管622、直流平滑电容器624和齐纳二极管623构成的电源供应单元，然后产生电路电源，并且具有微计算机控制单元(IC-1m555)620、电容器630和631、电阻器625、627和629及体积电阻器610，从而向触发耦合发生单元200供电。
利用公知的定时器(IC-1m555)振荡电路实现脉冲宽度调节发生电路单元600。振荡电路(IC-1m555)执行的脉冲宽度调节方法涉及到公知的商用产品，因此省略对其工作情况描述。
通过电容器631、电阻器625、627和629及体积电阻器610确定振荡周期，并且通过体积电阻器610或者通过控制二极管626和628的充电/放电方向和时间对脉冲宽度进行调节。当通过体积电阻器610对脉冲宽度进行调节时，脉冲宽度的占空比可以从在小于10％到大于90％的范围之内变化。通过体积电阻器610的调节，脉冲宽度信号与半波加热电流同步，因此同时对第二导线12和第三导线13进行加热。
脉冲宽度调节发生电路单元600连接到开/关切换单元500，并且通过去除可变电阻器120而将温度信号电压供应调节单元100固定于高温侧。当通过固定电阻器110输出温度信号值，然后将脉冲宽度调节发生电路单元600连接到切换单元500，以时间分割方式将温度信号输出值切换到高或低时，SCR 420响应于时分同步而打开或者关闭，进而对加热电缆10加热。
脉冲宽度调节发生电路单元600通过耦合二极管510与温度检测单元300连接并且组合起来。耦合二极管510的阳极连接到受控整流装置420的栅极的偏置电阻器310，而其阴极连接到脉冲宽度调节发生电路单元600的输出端。当以时间分割方式输出的脉冲信号电压较低时，偏置电阻器310的两端的控制信号电压通过耦合二极管510变为低电平，从而控制受控整流装置420的打开操作。
当以时间分割方式输出的脉冲信号电压高时，偏压电阻器310的两端的控制信号电压为耦合二极管510上的反向电压，因此确定了受控整流装置420的打开操作而不受到耦合二极管510的影响。
图33为示出了根据本发明的温度控制电路的实际工作情况的波形图。具体地说，示出了图32的电路高温侧的工作波形。参考图33，当输入交流电时，如“a”所示，在初始半波周期期间，因第一导线11与第二导线12之间或者第一导线11与第三导线13之间的阻抗变化而引起电压损失等。当输入到SCR 420的栅极的温度信号电压的幅度等于或者大于预定值时，产生了SCR 420的阳极电流，如“c”所示。
当SCR 420打开时，半波电流对电容器220充电，如“d”中所示。当在电源的正(+)半周期期间完成了检测操作时，在随后的负(-)半周期期间执行加热操作。在存储在电容器220中的电荷被放电的同时开始加热，如“e”中所示。
当存储在电容器220中的电荷触发受控整流器30的栅极并打开受控整流器30时，加热电流通过第二导线12或者第三导线13中的任何一个。此外，因为通过导线12和13其中之一的电流在导线端部掉头而通过另一个导线流出，因此在无磁场的状态下对加热电缆进行了加热。通过以上过程，虽然检查到加热电缆上出现了异常、局部加热和温度过度升高，仍然进行无磁场加热。
图34为示出了图32的电路的低温侧的工作情况的波形图。参考图34，(a)表示交流电源的输入，(b)、(d)和(f)分别表示在将加热电流的占空比设定为10％、50％和100％的情况下每个循环周期的时分脉冲振荡波形，而(c)、(e)和(g)分别表示以相应占空比施加的加热电流的状态。
根据占空比增加或减少加热时间，进而可以调节加热强度。可以通过体积电阻器选择占空比、利用电阻器和电容器的充电/放电时间或通过微计算机控制脉冲的生成或脉冲宽度来执行该占空比的调节。
如(b)中所示，当选择10％的占空比时，在加电后通过时间分割来限制脉冲宽度，因此仅仅在给定的时间范围内(参考(c))施加加热电源。以相同方式分析当选择50％或100％占空比时出现的波形。
也就是说，以时间分割方式供应电流，并且对加热电缆的温度强度进行调节。具体地说，将通过直接加热被褥等中的人体而温暖人体的加热电缆的加热器表面温度强度根据安全规则或者标准限定在低于最大值120度，并且在实际中规定加热器表面平均温度强度低于100度。因此，据此预先设定对应于加热电缆表面温度低于120度的情况的加热电阻表面功率。加热电缆的表面温度强度具有与加热电缆表面的电功耗强度相同的正比例关系。因此，不需要通过在利用单独温度传感器测量温度的同时供应加热功率来控制加热器表面温度，并且能够通过将表面功率强度划分为时隙来控制加热电缆的表面温度。
图35示出了利用光耦合器的另一个实施方式的图。参考图35，当脉冲宽度调节发生电路单元600的脉冲宽度信号电压作用于光耦合器640，然后打开受控整流器30时，半波加热电流流过第二导线12和第三导线13，进而对导线进行加热。也就是说，当利用光耦合器在电绝缘状态中输出温度信号电压，并且将该温度信号电压发送给利用微计算机芯片等实现的温度控制电路时，对这种温度信号进行分析，并且通过受控整流器30的栅极将其输出，进而自动调节加热电缆10的温度。可以看出：当利用光耦合器在绝缘状态中将温度信号电压输出并且由此使用该温度信号电压时，能够大大扩展其应用可能性。
在此，光耦合器640在输入侧连接到发光二极管(LED)350，并且根据脉冲宽度调节发生电路单元600的输出脉冲宽度打开LED 350，因此触发了受控整流器30的栅极，并且打开了受控整流器30。可以利用用于以过零电压方式触发受控整流器30的MOC3061或利用相位控制光耦合器(如MOC3021)实现光耦合器640。
同时，将表面电场屏蔽单元(未示出)单独设置在加热电缆上，从而可以提供接地发光指示器和检查测试端子(未示出)，其中，发光指示器连接到加热电缆10的任何一个接地导线的一端，检查测试端子被配置成通过将接地发光指示器(未示出)设定在关闭位置而阻隔加热电缆表面的电场。该接地发光指示器包括串联连接的电阻器(未示出)和氖管(未示出)。
此外，还可以在以上电路中设置防过流装置。下面来描述防过流装置的操作。防过流装置被配置成对受控整流器30短路并且加热电缆10中流过逆向过流的情况进行检测，并且断开过流。为了检测这种过流，防过流装置包括逆向检测整流器20。
整流器20与第二导线12在加热电流流过第三导线13的相反方向上并联连接。当受控整流器30短路时，逆向过流流过整流器20。当该过流流过时，过流切断熔断器，从而防止电路过热。
本发明的权利要求包括三个导线中的各个导线上涂敷有NTC热敏电阻树脂的结构，并且任意选择三个导线中的其中一个导线用作温度信号检测导线。
本发明的权利要求包括温度信号电压输出方法，该方法用于防止温度过度升高的设备，其中在加热第二和第三导线时当第二导线或者第三导线的任意部位局部过热时，第一导线与第二导线之间或者第一导线与第三导线之间的NTC热敏电阻的阻抗减小，并且通过减小经过NTC热敏电阻的温度信号电压来对第二和第三导线的加热电流进行控制。
(工业实用性)
如上所述，本发明的优点在于，采用简化的三线加热电缆结构，利用交流电源电压来控制温度并防止温度过度升高，而不单独需要温度传感器和用于防止温度过度升高的装置。
此外，本发明的优点在于，因为不需要使用单独的温度传感器和双金属来防止电热床上用品等中的温度过度升高，可以容易地阻隔电磁环境污染(即电磁波)，并且本发明结构简单、便于制造，因此可以降低制造成本，并且可以减少次品的发生。
尽管为了说明的目的已经公开了本发明的优选实施方式，本领域中的技术人员可以理解的是，在不偏离所附权利要求中所公开的本发明的范围和精神的情况下可作出各种修改、添加和替换。