專利名稱：一種電磁爐逐頻恒功控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電磁爐的逐頻恒功控制電路，屬于電磁爐電路的實(shí)時保護(hù)和 控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電磁爐隨著電網(wǎng)電壓的升高，功率與電壓呈平方關(guān)系急劇增加當(dāng)電壓升高20% 時，功率會增加約44%左右，若不對功率進(jìn)行恒定，可引起整流橋及IGBT的過電流，對產(chǎn)品 的可靠性能影響很大。現(xiàn)有實(shí)現(xiàn)恒功方案一般是通過單片機(jī)軟件檢測電網(wǎng)電壓、低頻電流， 再通過PWM (脈沖寬度調(diào)制)積分電壓調(diào)節(jié)功率，存在采樣速度慢，不能實(shí)時跟蹤高頻電流 的實(shí)際變化，恒功調(diào)節(jié)與電網(wǎng)電壓的變化之間有明顯滯后等問題，無法達(dá)到逐頻恒功的要 求。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于考慮上述問題而提供一種根據(jù)電網(wǎng)電壓的實(shí)際變化，能夠 實(shí)現(xiàn)功率的動態(tài)實(shí)時恒定，有效防止整流橋、IGBT或MOS管等功率器件過電流，提高關(guān)鍵元 器件的安全性及可靠性的電磁爐的逐頻恒功控制電路。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種電磁爐的逐頻恒功控制電路，包括LC諧振電路、 高頻電流采樣電路、全波整流電路及邏輯驅(qū)動電路，其中所述LC諧振電路輸出端與高頻電 流采樣電路的輸入端相連，高頻電流采樣電路的輸出端與全波整流電路的輸入端相連，邏 輯驅(qū)動電路的輸出端與LC諧振電路的輸入端相連，其特征在于還包括逐頻反饋控制電路， 逐頻反饋控制電路的輸入端與全波整流電路的輸出端相連，其輸出端與邏輯驅(qū)動電路的輸 入端相連。所述逐頻反饋控制電路包括比較器IC4A、可調(diào)電阻VER41、電阻R41、電阻R42、電 阻R43、電容C41、三極管Q41、穩(wěn)壓二極管ZD41、二極管D41，比較器IC4A的負(fù)輸入端連接 全波整流電路的輸出端，比較器IC4A的正輸入端連接可調(diào)電阻VER41的中心抽頭，比較器 IC4A的輸出端分別與電阻R42、電容C41、三極管Q41的B極連接，可調(diào)電阻VER41 —端連接 電源U2，另一端連接電阻R41 ；電阻R41、電容C41、穩(wěn)壓二極管ZD41的陽極以及三極管Q41 的E極連接公共連接端VSS，三極管Q41的C極與電阻R43、穩(wěn)壓二極管ZD41的陰極、二極 管D41的陽極連接，二極管D41的陰極與邏輯驅(qū)動電路的PWM積分電壓端連接，電阻R42、電 阻R43的另一端接電源U1。所述全波整流電路為全波精密整流電路，其內(nèi)部放大器IC3A和IC3B為高速放大
ο本實(shí)用新型電路的工作原理為LC諧振電路工作時會產(chǎn)生高頻電流，通過高頻電 流采樣電路和全波整流電路后，形成倍頻于LC諧振頻率的直流脈動信號，直流脈動信號信 號與逐頻反饋控制電路中的基準(zhǔn)信號值進(jìn)行比較當(dāng)電壓上升時，功率升高，高頻電流隨之 上升，當(dāng)臨近或超過信號基準(zhǔn)值時，逐頻反饋電路將比較結(jié)果反饋給PWM的積分電壓，通過改變PWM的積分電壓隨之改變功率；當(dāng)功率降低后，高頻電流隨之減小，反饋信號結(jié)束，PWM 積分電壓恢復(fù)正常。如此反復(fù)實(shí)現(xiàn)功率的動態(tài)實(shí)時恒定。本實(shí)用新型的有益效果是，在整流電路的后續(xù)電路中增加了逐頻反饋控制電路， 可根據(jù)電網(wǎng)電壓的實(shí)際變化，實(shí)時調(diào)整PWM積分電壓，自動閉環(huán)控制高頻電流，從而達(dá)到恒 定功率的目的，有效防止整流橋、IGBT或MOS管等功率器件過電流，提高關(guān)鍵元器件的安全 性及可靠性。

圖1為本實(shí)用新型的原理框圖；圖2為本實(shí)用新型的電路圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。如圖1所示，本實(shí)用新型電磁爐的逐頻恒功控制電路，包括LC諧振電路1、高頻電 流采樣電路2、全波整流電路3、逐頻反饋控制電路4及邏輯驅(qū)動電路5，其中LC諧振電路1 輸出端與高頻電流采樣電路2的輸入端相連，高頻電流采樣電路2的輸出端與全波整流電 路3的輸入端相連，全波整流電路3的輸出端與逐頻反饋控制電路4的輸入端相連，逐頻反 饋控制電路4的輸出端與邏輯驅(qū)動電路5的輸入端相連，邏輯驅(qū)動電路5的輸出端與LC諧 振電路1的輸入端相連。本實(shí)施例中，所述LC諧振電路1包括IGBT11、IGBT12、IGBT13、IGBT14、線圈盤電 感L11、諧振電容Cll，IGBRll的發(fā)射極分別連接IGBT12集電極、線圈盤電感Lll 一端，線 圈盤電感Lll另一端連接諧振電容Cll 一端，諧振電容Cll的另一端分別連接IGBT13集電 極和IGBT14發(fā)射極；IGBTll集電極和IGBT14集電極與電源PVCC相連，IGBT12發(fā)射極和 IGBT13發(fā)射極與公共連接端PGND相連，IGBTl 1、IGBT12、IGBT13、IGBT14的柵極分別對應(yīng) 連接邏輯驅(qū)動電路 5 中的 IGBTl 1-GE、IGBT12-GE、IGBT13-GE、IGBT14-GE 端。所述高頻采樣電路2包括電流互感器CT21和電阻R21，電流互感器CT21 —端與電 阻R21及全波整流電路3中的電阻R31 —端連接，電流互感器CT21、電阻R21的另一端連接 公共連接端VSS。所述全波整流電路3包括電阻R31、電阻R32、電阻R33、電阻R34、電阻R35，電容 C31、二極管D31、二極管D32，放大器IC3A、放大器IC3B，電容C31 —端與電阻R31、電阻R32 及高頻采樣電路2中的電阻R21 —端連接，另一端連接公共連接端VSS ；電阻R31的另一端 分別與放大器IC3A的負(fù)輸入端、二極管D31的陰極、電阻R33的一端連接，二極管D31的陽 極連接放大器IC3A的輸出端和二極管D32的陰極，電阻R33另一端連接二極管D32的陽極、 電阻R34的一端；放大器IC3B的負(fù)輸入端連接電阻R32、電阻R34、電阻R35的另一端，電阻 R35的一端連接比較器IC3B的輸出端；放大器IC3A、放大器IC3B的正輸入端連接公共連接 端 VSS0所述逐頻反饋控制電路4包括比較器IC4A、可調(diào)電阻VER41、電阻R41、電阻R42、 電阻R43、電容C41、三極管Q41、穩(wěn)壓二極管ZD41、二極管D41，比較器IC4A的負(fù)輸入端連 接全波整流電路3中的放大器IC3B輸出端及電阻35，比較器IC4A的正輸入端連接可調(diào)電阻VER41的中心抽頭，比較器IC4A的輸出端分別與電阻R42、電容C41、三極管Q41的B極 連接，可調(diào)電阻VER41 —端連接電源U2，另一端連接電阻R41 ；電阻R41、電容C41、穩(wěn)壓二極 管ZD41的陽極以及三極管Q41的E極連接公共連接端VSS，三極管Q41的C極與電阻R43、 穩(wěn)壓二極管ZD41的陰極、二極管D41的陽極連接，二極管D41的陰極與邏輯驅(qū)動電路5的 PWM積分電壓端連接，電阻R42、電阻R43的另一端接電源Ul。所述邏輯驅(qū)動電路5包括單片機(jī)MCU、電阻R51、電阻R52、電阻R53、電阻R54、電 容C51、放大器IC5A、放大器IC5B、邏輯芯片UCC3895、驅(qū)動芯片UA、UB、UC、UD,電阻R51 — 端連接MCU的PWM端，另一端分別連接電容C51 —端和放大器IC5A正輸入端，電容C51另 一端連接公共連接端VSS ；放大器IC5A的負(fù)輸入端和IC5A輸出端連接，電阻R52串聯(lián)于放 大器IC5B負(fù)輸入端與IC5A輸出端之間；電阻R54并聯(lián)于放大器IC5B負(fù)輸入端與IC5B輸 出端之間；電阻R53 —端連接放大器IC5B正輸入端，另一端接5V電源；電阻R55 —端連接 放大器IC5B正輸入端，另一端接公共端VSS ；放大器IC5B輸出端連接邏輯芯片UCC3895的 20腳，邏輯芯片UCC3895的1腳與2腳相連。邏輯芯片UCC3895的OUTA、OUTB、OUTC、OUTD 端分別對應(yīng)連接驅(qū)動芯片UA、UB、UC、UD中的OUTA、OUTB, OUTC, OUTD端；驅(qū)動芯片UA、UB、 UC, UD 的 IGBT11-GE、IGBT12-GE、IGBT13-GE、IGBT14-GE 端分別對應(yīng)連接 LC 諧振電容 1 中 的 IGBTl 1、IGBT12、IGBT13、IGBT14 的柵極。本實(shí)施例中，為保證電網(wǎng)電壓波動時，功率限定的靈敏性、準(zhǔn)確性，本實(shí)施例中全 波精密整流電路3內(nèi)部放大器IC3A和IC3B均選用高速放大器TL082。邏輯驅(qū)動電路5是 基于Unichode公司移相控制芯片UCC3895和北京落木源公司驅(qū)動芯片TX-K841為核心技 術(shù)的電路，單片機(jī)MCU采用NEC公司單片機(jī)UPD78F9234，相關(guān)外圍電路可參考廠家配套的技 術(shù)說明書，在此不再贅述。本實(shí)用新型電路的原理是LC諧振電路接收邏輯驅(qū)動電路輸出的PWM驅(qū)動信號，產(chǎn)生高頻電流，經(jīng)隔離、衰減 取樣轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l電壓信號Ux，高頻電壓信號Ux經(jīng)全波整流電路放大轉(zhuǎn)換為直流脈動信號 Uy，直流脈動信號Uy與可調(diào)電阻VER41所設(shè)定的信號基準(zhǔn)值Uset比較當(dāng)電網(wǎng)電壓為245 265V(士3V)時，Uy > Uset,比較器IC4A的輸出端由高電平 變?yōu)榈碗娖?，電容C41快速放電至OV左右，三極管Q41由飽和區(qū)強(qiáng)制進(jìn)入截止區(qū)，Ul通過 電阻R43使穩(wěn)壓二極管ZD41反向擊穿，二極管D41正向?qū)?，PWM積分電壓=ZD41&M穿電 ^；力虹丨^^^，因而提升到最大，從而降低了高頻電流和功率。當(dāng)電網(wǎng)電壓為228 244V(士3V)時，Uy ^ Uset,比較器IC4A的輸出端由高電 平變?yōu)榈碗娖?，電容C41慢速放電至0. 6 0. 7V左右，三極管Q41由飽和區(qū)進(jìn)入放大區(qū)， 在C、E極之間形成模擬電阻Rce，穩(wěn)壓二極管ZD41實(shí)際電壓等于C、E極之間電壓，但低于 穩(wěn)壓二極管ZD41的反向擊穿電壓，二極管D41正向?qū)?，此時PWM積分電壓=(Ul^Rce)/ (Rce+R43)-D41 ra#MiPf，因此提升幅度不大，適度地降低了高頻電流和功率。當(dāng)電網(wǎng)電壓低于228V(士3V)時，Uy < Uset，IC4A的輸出端由低電平變?yōu)楦唠娖剑?Ul通過R42向C41充電，三極管Q41由截止區(qū)進(jìn)入飽和區(qū)，穩(wěn)壓二極管ZD41兩端電壓等于 三極管Q41 C、E極之間電壓，接近0V，二極管D41反向截止，此時PWM積分電壓不再受逐頻 恒功電路控制，而是由MCU發(fā)出的PWM信號決定，高頻電流和功率隨PWM積分電壓變化而變 化。[0024] 電容C41和穩(wěn)壓二極管ZD41選擇合適的參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)非常穩(wěn)定的恒功效果。
權(quán)利要求一種電磁爐的逐頻恒功控制電路，包括LC諧振電路(1)、高頻電流采樣電路(2)、全波整流電路(3)及邏輯驅(qū)動電路(5)，其中所述LC諧振電路(1)輸出端與高頻電流采樣電路(2)的輸入端相連，高頻電流采樣電路(2)的輸出端與全波整流電路(3)的輸入端相連，邏輯驅(qū)動電路(5)的輸出端與LC諧振電路(1)的輸入端相連，其特征在于還包括逐頻反饋控制電路(4)，逐頻反饋控制電路(4)的輸入端與全波整流電路(3)的輸出端相連，其輸出端與邏輯驅(qū)動電路(5)的輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁爐的逐頻恒功控制電路，其特征在于所述逐頻反饋控制 電路(4)包括比較器IC4A、可調(diào)電阻VER41、電阻R41、電阻R42、電阻R43、電容C41、三極管 Q41、穩(wěn)壓二極管ZD41、二極管D41，比較器IC4A的負(fù)輸入端連接全波整流電路(3)的輸出 端，比較器IC4A的正輸入端連接可調(diào)電阻VER41的中心抽頭，比較器IC4A的輸出端分別與 電阻R42、電容C41、三極管Q41的B極連接，可調(diào)電阻VER41 —端連接電源U2，另一端連接 電阻R41 ；電阻R41、電容C41、穩(wěn)壓二極管ZD41的陽極以及三極管Q41的E極連接公共連 接端VSS，三極管Q41的C極與電阻R43、穩(wěn)壓二極管ZD41的陰極、二極管D41的陽極連接， 二極管D41的陰極與邏輯驅(qū)動電路(5)的PWM積分電壓端連接，電阻R42、電阻R43的另一 端接電源Ul。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁爐的逐頻恒功控制電路，其特征在于所述全波整流電路 (3)為全波精密整流電路，其內(nèi)部放大器IC3A和IC3B為高速放大器。
專利摘要本實(shí)用新型是一種電磁爐的逐頻恒功控制電路，包括LC諧振電路、高頻電流采樣電路、全波整流電路及邏輯驅(qū)動電路，其中所述LC諧振電路輸出端與高頻電流采樣電路的輸入端相連，高頻電流采樣電路的輸出端與全波整流電路的輸入端相連，邏輯驅(qū)動電路的輸出端與LC諧振電路的輸入端相連，其特征在于還包括逐頻反饋控制電路，逐頻反饋控制電路的輸入端與全波整流電路的輸出端相連，其輸出端與邏輯驅(qū)動電路的輸入端相連。本實(shí)用新型的有益效果是在整流電路的后續(xù)電路中增加了逐頻反饋控制電路，可根據(jù)電網(wǎng)電壓的實(shí)際變化，實(shí)時調(diào)整PWM積分電壓，自動閉環(huán)控制高頻電流，從而達(dá)到恒定功率的目的，有效防止整流橋、IGBT或MOS管等功率器件過電流，提高關(guān)鍵元器件的安全性及可靠性。
文檔編號H05B6/06GK201750580SQ201020286488
公開日2011年2月16日 申請日期2010年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月2日
發(fā)明者朱云林, 李彥棟, 金紅旗 申請人:美的集團(tuán)有限公司