PT8A351X系列智能电熨斗控制器的应用设计

       百利通(Pericom)电子公司研发的智能安全电熨斗控制器系列PT8A351XPE芯片，利用位置传感器来感知电熨斗的状态(水平、竖放或熨烫)，当超过预定时间时，采用直观声光方式给予指示并同时断电，以实现节能和安全保护。这款针对智能安全电熨斗而设计的控制器还具有快速测试模式，可有效缩短制造厂商的测试时间，提高生产效率。

       PT8A351XPE芯片的主要特性如下：低功耗；内置稳压器；工频高精度定时器：精度为±1%；电熨斗静止水平放置时，30秒钟后停止工作；电熨斗静止垂直放置时，8/10/15分钟后停止工作；LED和蜂鸣器共同指示工作状态；快速检测模式；外围元件少。

表1：产品型号对照表

图1：引脚图

       表1为产品型号对照表。图1为引脚图。表2给出了引脚说明。

表2：引脚说明

       PT8A351XPE芯片是一款专用电熨斗处理器，利用该芯片能实现以下功能：

       1. 当电熨斗水平放置超过30秒，将断开继电器，停止加热，以免将布料烫坏或造成火灾，从而实现安全节电功能；
       2. 当电熨斗竖直放置超过8分/10分/15分(不同型号的产品不一样)，即认为客户不再使用电熨斗，停止加热，实现安全节电功能；
       3. 当电熨斗正常熨烫时，传感器能够感知该状态，不停止加热；
       4. 当电熨斗从竖直放置转为水平或相反时，内部定时重新计时。

       该芯片由以下几部分组成：内置并联稳压器、传感器信号处理、系统振荡器、30秒钟/8分钟/10分钟/15分钟定时器、逻辑控制电路、上电复位电路和输出驱动模块等。

       1．上电复位电路

       由于需要很多逻辑处理，所以芯片内部设计了很多寄存器。上电复位电路要保证芯片在上电时，内部逻辑电路可靠复位。

       2．系统振荡器

       这款智能电熨斗设计的突出特点在于它成功地简化了继电器的驱动，外围元件非常少，而且尺寸也很小。这一切都得益于内部系统振荡器。该系统振荡器专门用来实现继电器的高频脉冲驱动，内置的RC振荡器产生一个约128kHz的振荡信号，经4分频后作为继电器的驱动信号，占空比为25％。

       3．传感器信号处理

       智能安全电熨斗系统的关键任务是正确检测电熨斗的各种状态，包括水平静止、竖放静止及来回熨烫等状态。从而采取相应的定时来保证电熨斗始终处于安全状态。因此，芯片必须精确的检测和处理不同位置的信号以及排除传感器抖动产生的干扰。该芯片充分考虑在熨烫动作和传感器的配合，采用数字滤波器实现精确的信号处理，既保证高的灵敏度又避免干扰造成误动作。在实际应用中，传感器必须按照特定的要求进行安装(如满足倾斜度的要求)。

       4．逻辑控制电路

       逻辑控制电路综合处理传感器的信息、定时信号和继电器的驱动。它利用128kHz的振荡信号、交流50/60Hz信号、传感器信号来启动关闭定时器，并产生各种驱动信号，包括RELAY 和DISC。定时结束后，LED将以1Hz的频率闪烁，同时蜂鸣器将以4Hz的频率产生6次每次0.5s的蜂鸣音，或者连续发出蜂鸣音。RELAY信号控制外部继电器从而控制电熨斗的加热。

                图2：智能安全电熨斗控制器系列PT8A351XPE芯片的功能方框图

       5．定时器

        定时器采样交流信号，以50/60Hz的工频信号为时钟源，因此对于50/60Hz的工频采用不同的芯片来支持。模块根据电熨斗的位置产生不同的时钟信号。使用工频信号可获得精确的定时(30秒/8分/10分/15分)。如前所述，电熨斗处于水平位置超过30秒将停止加热，在垂直位置则超过8分/10分/15分便停止加热。

       6．蜂鸣器和LED

       设备的工作状态一般都需要给出声光指示，此款电熨斗控制器也不例外。定时结束后，蜂鸣器将以4Hz的频率产生6次每次0.5s的蜂鸣音或者连续发出蜂鸣音。LED管脚输出脉冲信号，外部LED将以1Hz 的频率闪烁。在定时过程中，也就是继电器吸合加热时，LED管脚输出为高阻状态，外部LED常亮。

        任何电子系统都离不开生产测试。由于系统需要十几分钟的定时时间，为方便生产测试，PT8A351X芯片内部设计了快速测试模式，只要将芯片的第5脚测试脚接地，无需改变工频就能使得原本需要8分/10分/15分种的测试时间缩短为10秒和12秒，大大提高了生产效率。

        图3 PT8A351X芯片在智能电熨斗中的应用电路图。在元件选型上，应该选用24V的继电器，线圈直流电阻应为1.6kΩ。传感器可以用滚珠接触型或者红外对管的非接触式传感器。电容C1必须是100V高压电容。Q1、Q2采用高压三极管，从性价比考虑这里用选用2N5551。

                            图3：PT8A351X芯片在智能电熨斗中的应用电路图

      下面以240V输入电压为例进行讨论。240V交流电压通过R1、R2(27kΩ)限流、D1整流和C1滤波后形成大约70V的直流电压，然后通过R4给芯片PT8A351X供电。由于芯片的耗电非常低，所以这里电阻R4采用100 kΩ。因为芯片内置稳压器，所以电容C2上的电压为5V左右，C3主要用来滤除高频干扰。

      R6、R7、C4组成工频采样信号发生电路，在芯片的第7脚形成工频方波，用作为计时时钟源。C4用来滤除高频干扰。R5配合传感器来设置合适的电平，R5可以在传感器触点不接触时提供高电平。当电熨斗水平放置时，传感器的触点断开，芯片的SW脚输入高电平。当电熨斗垂直放置时，传感器的触点闭合，芯片的SW脚输入低电平。当电熨斗往复熨烫时，传感器的触点反复接触，芯片的SW脚输入电平不停的变化，从而不断复位内部定时。

      PT8A351X系列智能电熨斗控制器还有一个重要功能，即脉冲驱动继电器。继电器可以看作一个大电感和电阻串连，电感有很强的储能功能，本芯片采用先强行注入一定能量，然后用脉冲来维持其中的能量，这样就能做到系统只需消耗很小的电流就能驱动继电器，对传统的驱动方式是一个极大的改进。芯片的第2脚和第1脚分阶段输出约32KHz的高频脉冲，2脚用来维持继电器的吸合，当定时到了，2脚释放输出低电平，1脚输出高频脉冲，从R1、R2来的电流就由R3来泻放，这样电容C1上的电压维持在70V左右。

       在小家电产品功能与安全并重已成为趋势的今天，PT8A351X系列智能电熨斗控制器只需很少的外围电路，即能在节约成本的前提下，使现有普通电熨斗升级为智能安全型电熨斗。