加热装置的过温保护设计

提到加热装置，大家应该不陌生，我们的热水壶里、电热毯、电磁炉等都含有加热装部件，在设计这些产品的过程中，安全是第一位的，这其中对于温度的控制尤为重要，为了安全起见，多数情况下，设计者会增加多重保护，以确保整个产品的安全风险最低。

我对于这方面的感受是非常深刻的，因为我曾经经历过一次惨痛的教训。记得那时我在公司上班，正在设计一个水箱加热板，由于过分自信，我用的是加热碳膜加热板，上面只有一个测温电阻，没有增加额外的过温开关，我认为控制板检测到过温之后会马上关闭加热通道，而且温度传感器一般都很稳定，不会有什么危害。可是最坏的事情往往会在你意想不到的时候发生，我的一个不小心，加热板掉到了地上，温度传感器的一个引脚开裂了，我当时没有发现，依然把它装到水箱里，结果可想而知，水箱在持续的加热过程中烧干，外面的塑料变形，一个本来很好的水箱实验装置彻底报废，我也挨了处分，说起来都是泪啊。

有了这次的教训，以后的设计中我变得非常谨慎，这次只不过是一次实验，如果产品真的到了客户手里那将是一次事故，设计一定要严谨认真。之后的几年里我开始从事医疗设备的研发工作，接触到了很多的规范和设计安全准则，这使我更加明白了安全设计的重要性，接下来，我给大家分享一下具体的设计要求和准则：

我们还是以加热为例，一个加热单元通常由三个部分组成：发热本体、温度监控、加热控制，每个部分都是相对独立的单元，在一些要求比较苛刻的设计中有时甚至需要各部分彼此隔离，以避免单一故障导致的全部系统瘫痪。我们就每一部分的安全设计做详细的说明：

一、发热本体：这个一般很好理解，发热本体一般可以实，陶瓷加热片、电热丝、硅胶加热片等等，，这其中某些成品的加热片由温度上限的设置，也就是说到达一定的温度之后，加热片的温度不会在上升，这个是一个基础的控温安全措施，当然这个不是最完美的加热本体，某些加热本体内部含有过温开关，采用不同规格的过温开关元件可以设置不同的加热温度，当温度超过过温开关的阈值温度时，过温开关会断开加热本体的电源回路，确保加热过程的安全性。

二、温度监控：不管加热本体有没有控温措施，温度的监控是必不可少的，我们设计的过程中应该要想到最极端的情况。一般用于温度监控的设计包括采用测温电阻、红外测温传感器等，它的作用显而易见是为了实时监测温度的变化，为后面的控制单元提供依据，所以要保证温度传感器的正常运行，同时也要防止故障事件的发生，一旦温度传感器失效需要及时识别提供报警，在一些设计中采用所温度探头或传感器的设计，如果发现某个传感器数值与其余传感器采集数据偏差很大，可以及时反馈给加热控制单元做出相应的处理，这样通过温度监控又增加了一重安全保障。

三、加热控制：加热控制方面的设计是比较灵活的，每一个设计师的思路不同，设计的风格也各异，大体上为了保证这部分的安全性，一般都会有可以实时监测加热电流、加热温度的回路，当发生瞬间过流时，加热控制端会降低加热控制的信号占空比，也就是缩短瞬时的加热时间，降低过流的发生概率，如果在一定时间内过流依然存在，那么就需要彻底关闭加热回路，保证安全性。对于温度的控制也和过流过程大体相同，唯一的区别在于，温度这一参数会参与整个的加温过程，参与加热过程的PID控制，这个需要针对不同的加热过程设定不同的参数，来实现相应的加热曲线。

以上是一些关于加热过温保护设计的一些介绍和设计原则，具体的设计要根据实际的场景做调整，也可能需要增加额外的安全措施，最后强调一下，作为设计者一定要按照安全的规则去设计产品，不可以偷懒。

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