CN101945510A - 一种电磁炉逐频恒功控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种电磁炉的逐频恒功控制电路，包括LC谐振电路、高频电流采样电路、全波整流电路及逻辑驱动电路，其中所述LC谐振电路输出端与高频电流采样电路的输入端相连，高频电流采样电路的输出端与全波整流电路的输入端相连，逻辑驱动电路的输出端与LC谐振电路的输入端相连，其特征在于还包括逐频反馈控制电路，逐频反馈控制电路的输入端与全波整流电路的输出端相连，其输出端与逻辑驱动电路的输入端相连。本发明的有益效果是在整流电路的后续电路中增加了逐频反馈控制电路，可根据电网电压的实际变化，实时调整PWM积分电压，自动闭环控制高频电流，从而达到恒定功率的目的，有效防止整流桥、IGBT或MOS管等功率器件过电流，提高关键元器件的安全性及可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种电磁炉的逐频恒功控制电路，属于电磁炉电路的实时保护和控制技术领域。
背景技术
电磁炉随着电网电压的升高，功率与电压呈平方关系急剧增加：当电压升高20％时，功率会增加约44％左右，若不对功率进行恒定，可引起整流桥及IGBT的过电流，对产品的可靠性能影响很大。现有实现恒功方案一般是通过单片机软件检测电网电压、低频电流，再通过PWM(脉冲宽度调制)积分电压调节功率，存在采样速度慢，不能实时跟踪高频电流的实际变化，恒功调节与电网电压的变化之间有明显滞后等问题，无法达到逐频恒功的要求。
发明内容
本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种根据电网电压的实际变化，能够实现功率的动态实时恒定，有效防止整流桥、IGBT或MOS管等功率器件过电流，提高关键元器件的安全性及可靠性的电磁炉的逐频恒功控制电路。
本发明的技术方案是：一种电磁炉的逐频恒功控制电路，包括LC谐振电路、高频电流采样电路、全波整流电路及逻辑驱动电路，其中所述LC谐振电路输出端与高频电流采样电路的输入端相连，高频电流采样电路的输出端与全波整流电路的输入端相连，逻辑驱动电路的输出端与LC谐振电路的输入端相连，其特征在于还包括逐频反馈控制电路，逐频反馈控制电路的输入端与全波整流电路的输出端相连，其输出端与逻辑驱动电路的输入端相连。
所述逐频反馈控制电路包括比较器IC4A、可调电阻VER41、电阻R41、电阻R42、电阻R43、电容C41、三极管Q41、稳压二极管ZD41、二极管D41，比较器IC4A的负输入端连接全波整流电路的输出端，比较器IC4A的正输入端连接可调电阻VER41的中心抽头，比较器IC4A的输出端分别与电阻R42、电容C41、三极管Q41的B极连接，可调电阻VER41一端连接电源U2，另一端连接电阻R41；电阻R41、电容C41、稳压二极管ZD41的阳极以及三极管Q41的E极连接公共连接端VSS，三极管Q41的C极与电阻R43、稳压二极管ZD41的阴极、二极管D41的阳极连接，二极管D41的阴极与逻辑驱动电路的PWM积分电压端连接，电阻R42、电阻R43的另一端接电源U1。
所述全波整流电路为全波精密整流电路，其内部放大器IC3A和IC3B为高速放大器。
本发明电路的工作原理为：LC谐振电路工作时会产生高频电流，通过高频电流采样电路和全波整流电路后，形成倍频于LC谐振频率的直流脉动信号，直流脉动信号信号与逐频反馈控制电路中的基准信号值进行比较：当电压上升时，功率升高，高频电流随之上升，当临近或超过信号基准值时，逐频反馈电路将比较结果反馈给PWM的积分电压，通过改变PWM的积分电压随之改变功率；当功率降低后，高频电流随之减小，反馈信号结束，PWM积分电压恢复正常。如此反复实现功率的动态实时恒定。
本发明的有益效果是，在整流电路的后续电路中增加了逐频反馈控制电路，可根据电网电压的实际变化，实时调整PWM积分电压，自动闭环控制高频电流，从而达到恒定功率的目的，有效防止整流桥、IGBT或MOS管等功率器件过电流，提高关键元器件的安全性及可靠性。
附图说明
图1为本发明的原理框图；
图2为本发明的电路图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明进一步说明。
如图1所示，本发明电磁炉的逐频恒功控制电路，包括LC谐振电路1、高频电流采样电路2、全波整流电路3、逐频反馈控制电路4及逻辑驱动电路5，其中LC谐振电路1输出端与高频电流采样电路2的输入端相连，高频电流采样电路2的输出端与全波整流电路3的输入端相连，全波整流电路3的输出端与逐频反馈控制电路4的输入端相连，逐频反馈控制电路4的输出端与逻辑驱动电路5的输入端相连，逻辑驱动电路5的输出端与LC谐振电路1的输入端相连。
本实施例中，所述LC谐振电路1包括IGBT11、IGBT12、IGBT13、IGBT14、线圈盘电感L11、谐振电容C11，IGBR11的发射极分别连接IGBT12集电极、线圈盘电感L11一端，线圈盘电感L11另一端连接谐振电容C11一端，谐振电容C11的另一端分别连接IGBT13集电极和IGBT14发射极；IGBT11集电极和IGBT14集电极与电源PVCC相连，IGBT12发射极和IGBT13发射极与公共连接端PGND相连，IGBT11、IGBT12、IGBT13、IGBT14的栅极分别对应连接逻辑驱动电路5中的IGBT11-GE、IGBT12-GE、IGBT13-GE、IGBT14-GE端。
所述高频采样电路2包括电流互感器CT21和电阻R21，电流互感器CT21一端与电阻R21及全波整流电路3中的电阻R31一端连接，电流互感器CT21、电阻R21的另一端连接公共连接端VSS。
所述全波整流电路3包括电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R34、电阻R35，电容C31、二极管D31、二极管D32，放大器IC3A、放大器IC3B，电容C31一端与电阻R31、电阻R32及高频采样电路2中的电阻R21一端连接，另一端连接公共连接端VSS；电阻R31的另一端分别与放大器IC3A的负输入端、二极管D31的阴极、电阻R33的一端连接，二极管D31的阳极连接放大器IC3A的输出端和二极管D32的阴极，电阻R33另一端连接二极管D32的阳极、电阻R34的一端；放大器IC3B的负输入端连接电阻R32、电阻R34、电阻R35的另一端，电阻R35的一端连接比较器IC3B的输出端；放大器IC3A、放大器IC3B的正输入端连接公共连接端VSS。
所述逐频反馈控制电路4包括比较器IC4A、可调电阻VER41、电阻R41、电阻R42、电阻R43、电容C41、三极管Q41、稳压二极管ZD41、二极管D41，比较器IC4A的负输入端连接全波整流电路3中的放大器IC3B输出端及电阻35，比较器IC4A的正输入端连接可调电阻VER41的中心抽头，比较器IC4A的输出端分别与电阻R42、电容C41、三极管Q41的B极连接，可调电阻VER41一端连接电源U2，另一端连接电阻R41；电阻R41、电容C41、稳压二极管ZD41的阳极以及三极管Q41的E极连接公共连接端VSS，三极管Q41的C极与电阻R43、稳压二极管ZD41的阴极、二极管D41的阳极连接，二极管D41的阴极与逻辑驱动电路5的PWM积分电压端连接，电阻R42、电阻R43的另一端接电源U1。
所述逻辑驱动电路5包括单片机MCU、电阻R51、电阻R52、电阻R53、电阻R54、电容C51、放大器IC5A、放大器IC5B、逻辑芯片UCC3895、驱动芯片UA、UB、UC、UD，电阻R51一端连接MCU的PWM端，另一端分别连接电容C51一端和放大器IC5A正输入端，电容C51另一端连接公共连接端VSS；放大器IC5A的负输入端和IC5A输出端连接，电阻R52串联于放大器IC5B负输入端与IC5A输出端之间；电阻R54并联于放大器IC5B负输入端与IC5B输出端之间；电阻R53一端连接放大器IC5B正输入端，另一端接5V电源；电阻R55一端连接放大器IC5B正输入端，另一端接公共端VSS；放大器IC5B输出端连接逻辑芯片UCC3895的20脚，逻辑芯片UCC3895的1脚与2脚相连。逻辑芯片UCC3895的OUTA、OUTB、OUTC、OUTD端分别对应连接驱动芯片UA、UB、UC、UD中的OUTA、OUTB、OUTC、OUTD端；驱动芯片UA、UB、UC、UD的IGBT11-GE、IGBT12-GE、IGBT13-GE、IGBT14-GE端分别对应连接LC谐振电容1中的IGBT11、IGBT12、IGBT13、IGBT14的栅极。
本实施例中，为保证电网电压波动时，功率限定的灵敏性、准确性，本实施例中全波精密整流电路3内部放大器IC3A和IC3B均选用高速放大器TL082。逻辑驱动电路5是基于Unichode公司移相控制芯片UCC3895和北京落木源公司驱动芯片TX-K841为核心技术的电路，单片机MCU采用NEC公司单片机uPD78F9234，相关***电路可参考厂家配套的技术说明书，在此不再赘述。
本发明电路的原理是：
LC谐振电路接收逻辑驱动电路输出的PWM驱动信号，产生高频电流，经隔离、衰减取样转变为高频电压信号Ux，高频电压信号Ux经全波整流电路放大转换为直流脉动信号Uy，直流脉动信号Uy与可调电阻VER41所设定的信号基准值Uset比较：
当电网电压为245～265V(±3V)时，Uy＞Uset，比较器IC4A的输出端由高电平变为低电平，电容C41快速放电至0V左右，三极管Q41由饱和区强制进入截止区，U1通过电阻R43使稳压二极管ZD41反向击穿，二极管D41正向导通，PWM积分电压＝ZD41反向击穿电压-D41正向导通压降，因而提升到最大，从而降低了高频电流和功率。
当电网电压为228～244V(±3V)时，Uy≈Uset，比较器IC4A的输出端由高电平变为低电平，电容C41慢速放电至0.6～0.7V左右，三极管Q41由饱和区进入放大区，在C、E极之间形成模拟电阻Rce，稳压二极管ZD41实际电压等于C、E极之间电压，但低于稳压二极管ZD41的反向击穿电压，二极管D41正向导通，此时PWM积分电压＝(U1*Rce)/(Rce+R43)-D41正向导通压降，因此提升幅度不大，适度地降低了高频电流和功率。
当电网电压低于228V(±3V)时，Uy＜Uset，IC4A的输出端由低电平变为高电平，U1通过R42向C41充电，三极管Q41由截止区进入饱和区，稳压二极管ZD41两端电压等于三极管Q41C、E极之间电压，接近0V，二极管D41反向截止，此时PWM积分电压不再受逐频恒功电路控制，而是由MCU发出的PWM信号决定，高频电流和功率随PWM积分电压变化而变化。
电容C41和稳压二极管ZD41选择合适的参数，可以实现非常稳定的恒功效果。
Claims (3)
1.一种电磁炉的逐频恒功控制电路，包括LC谐振电路(1)、高频电流采样电路(2)、全波整流电路(3)及逻辑驱动电路(5)，其中所述LC谐振电路(1)输出端与高频电流采样电路(2)的输入端相连，高频电流采样电路(2)的输出端与全波整流电路(3)的输入端相连，逻辑驱动电路(5)的输出端与LC谐振电路(1)的输入端相连，其特征在于还包括逐频反馈控制电路(4)，逐频反馈控制电路(4)的输入端与全波整流电路(3)的输出端相连，其输出端与逻辑驱动电路(5)的输入端相连。
2.根据权利要求1所述的电磁炉的逐频恒功控制电路，其特征在于所述逐频反馈控制电路(4)包括比较器IC4A、可调电阻VER41、电阻R41、电阻R42、电阻R43、电容C41、三极管Q41、稳压二极管ZD41、二极管D41，比较器IC4A的负输入端连接全波整流电路(3)的输出端，比较器IC4A的正输入端连接可调电阻VER41的中心抽头，比较器IC4A的输出端分别与电阻R42、电容C41、三极管Q41的B极连接，可调电阻VER41一端连接电源U2，另一端连接电阻R41；电阻R41、电容C41、稳压二极管ZD41的阳极以及三极管Q41的E极连接公共连接端VSS，三极管Q41的C极与电阻R43、稳压二极管ZD41的阴极、二极管D41的阳极连接，二极管D41的阴极与逻辑驱动电路(5)的PWM积分电压端连接，电阻R42、电阻R43的另一端接电源U1。
3.根据权利要求1所述的电磁炉的逐频恒功控制电路，其特征在于所述全波整流电路(3)为全波精密整流电路，其内部放大器IC3A和IC3B为高速放大器。
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