CN106332342A - 一种智能电磁加热控制电路 - Google Patents

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Abstract

一种智能电磁加热控制电路，包括谐振电路模块、直流电源、控制模块、IGBT模块。控制模块包括IGBT模块驱动电源、IGBT驱动模块、霍尔高频传感器CT3。控制模块包括4个输出端。IGBT模块包括2个IGBT,分别为IGBT管Q1和IGBT管Q2。谐振电路模块包括电感L、谐振电容、滤波电容C3。谐振电容包括谐振电容C1和谐振电容C2,谐振电容C1和谐振电容C2串联连接在直流电源的两端，电感L的一端与IGBT管Q1的发射极连接，另一端与谐振电容C1和谐振电容C2串联的交点连接；滤波电容C3连接在直流电源的两端。霍尔高频传感器CT3的检测端穿过电感L。该电路通过实时监测加热线圈的电流的变化来检测谐振频率，产生控制来产生相应的驱动波形，达到频率自适应的效果。

Description

一种智能电磁加热控制电路
技术领域
本发明涉及加热装置，尤其涉及一种智能电磁加热控制电路。
背景技术
目前，现有的电磁加热产品，发热线圈的效率低、发热线圈的使用寿命短。
由于传统电磁加热驱动模块驱动波形频率固定，但加热过程中谐振电路模块中元器件的参数会随着温度的升高而变化，谐振频率也会随之发生轻微的变化，导致IGBT模块损耗增加，发热量增加。
现有技术的驱动波形参数固定，对应发热线圈电感量固定，只能更换相同电感量的线圈，不利于维修，即使更换线圈，但是更换线圈后，因为每个线圈电感量制作的差异，需要即时手动调整驱动频率等参数，工作繁琐，且可调范围小。发热线圈电感量固定，所以适用产品单一(线圈、谐振电容参数固定)，而且驱动模块部分由于每台产品参数不同，导致不能通用互换。
所以急需一种新的控制电路来解决上述缺陷。
发明内容
本发明的所要解决的技术问题在于发热线圈的效率低、发热线圈的使用寿命短、驱动模块不能通用互换的问题。
本发明采用以下技术方案解决上述技术问题的：
一种智能电磁加热控制电路，其特征在于，包括谐振电路模块、直流电源、控制模块、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)模块；所述控制模块包括IGBT模块驱动电源、IGBT驱动模块、霍尔高频传感器CT3；控制模块包括单片机；
所述控制模块包括第一输出端NET1、第二输出端NET2、第三输出端NET3、第四输出端NET4，所述IGBT模块包括两个IGBT管,分别为IGBT管Q1和IGBT管Q2,IGBT管Q1的门极与第一输出端NET1连接，IGBT管Q1的集电极与直流电源的正极连接，IGBT管Q1的发射极与第二输出端NET2和IGBT管Q2的集电极连接，IGBT管Q2的门极与第三输出端NET3连接，IGBT管Q2的集电极与IGBT管Q1的发射极连接，IGBT管Q2的发射极分别与第四输出端NET4和直流电源的负极连接；所述第一输出端NET1和第二输出端NET2控制IGBT管Q1导通和截止，所述第三输出端NET3和第四输出端NET4控制IGBT管Q2导通和截止；
所述谐振电路模块包括电感L、谐振电容、滤波电容C3，所述谐振电容包括谐振电容C1和谐振电容C2,所述谐振电容C1和谐振电容C2串联连接在直流电源的两端，所述电感L的一端与IGBT管Q1的发射极连接，另一端与谐振电容C1和谐振电容C2串联的交点连接；所述滤波电容C3连接在直流电源的两端；
所述霍尔高频传感器CT3的检测端穿过电感L，信号端与单片机的输入端连接。
优化的，所述控制模块还包括光耦隔离电路，所述光耦隔离电路包括第一隔离电路和第二隔离电路，所述第一隔离电路的输入端和第二隔离电路的输入端分别与单片机的输出引脚连接，所述第一隔离电路的输出端与IGBT管Q1的门极连接，所述第二隔离电路的输出端通过IGBT管Q2的门极连接。
优化的，所述单片机的输出引脚包括第一控制引脚N1和第二控制引脚N2；所述第一隔离电路和和第二隔离电路均包括芯片A3120；
所述第一隔离电路中的A3120的3脚通过电阻2R1与第一控制引脚N1连接，2脚通过电阻2R2与第二控制引脚N2连接，6脚和7脚连接为第一隔离电路的输出端，输出端通过电阻RG1与IGBT管Q1的门极连接；所述第二隔离电路中的3脚通过电阻2R2与第二控制引脚N2连接，2脚通过电阻2R1与第一控制引脚N1连接，6脚和7脚连接为第二隔离电路的输出端，输出端通过电阻RG2与IGBT管Q2的门极连接。
优化的，所述IGBT驱动电源包括第一驱动电源和第二驱动电源，第一驱动电源和第二驱动电源的输出端均输出+15V、0V、-9V,第一驱动电源的+15V与第一隔离电路中的A3120的第8引脚连接，0V与第二输出端NET2连接，-9V与A3120的5脚连接，A3120的1脚和4脚与地连接；第二驱动电源的+15V与第二隔离电路中的A3120的第8引脚连接，0V与第四输出端NET4连接，-9V与A3120的5脚连接，A3120的1脚和4脚与地连接。
优化的，所述第一驱动电源和第二驱动电源的芯片为QAW02。
优化的，所述直流电源是市电依次通过继电器常开接点KM、第一滤波器RF1、三相整流桥QL获得；
所述市电依次通过变压器T和第二滤波器RF2给控制模块供电；
所述控制模块控制继电器KM线圈是否得电；
所述继电器常开接点KM处设置有交流漏电传感器CT1的检测端和交流电流传感器CT2的检测端，所述交流漏电传感器CT1的信号端和交流电流传感器CT2的信号端分别与单片机的输入端连接。
优化的，所述第一隔离电路中A3120的2脚和3脚之间并联有电阻RR1和电容CA1，所述第二隔离电路中A3120的2脚和3脚之间并联有电阻RR2和电容CA2；
所述第一输出端NET1和第二输出端NET2之间设置有第一稳压二极管DD1和第二稳压二极管DD2，所述第一稳压二极管DD1和第二稳压二极管DD2反向串联；第一输出端NET1和第二输出端NET2之间并联连接有电阻RGE1和滤波电容CA3；
所述第三输出端NET3和第四输出端NET4之间设置有第三稳压二极管DD3和第四稳压二极管DD4，所述第三稳压二极管DD3和第四稳压二极管DD4反向串联；第三输出端NET3和第四输出端NET4之间并联连接有电阻RGE2和滤波电容CA4.
优化的，所述电路还包括水位检测器、浮球、干烧检测器、放水按钮、线圈温度传感器、储水箱温度传感器、指示灯、进水电磁阀、烧水箱排空电磁阀，储水箱排空电磁阀，所述单片机还与水位检测器的输出端、浮球的信号输出端、干烧状态端、放水按钮、线圈温度、储水箱温度连接，所述单片机控制指示灯、进水电磁阀、烧水箱排空电磁阀、储水箱排空电磁阀的工作状态。
优化的，所述电路还包括IGBT温度传感器，所述IGBT温度传感器的检测端设置在IGBT模块的表面，信号端与控制模块连接。
本发明的优点在于：
(1)本发明采用单片机通过A3120光耦合器发送触发波形驱动IGBT模块，实现强弱电隔离，可以承受3000V高压。再搭配IGBT专用驱动电源，电路简洁，元器件少，通过模块化设计提高了可靠性，而且可以通过更换模块完成维修工作，减少判断故障的时间。
(2)本发明通过***检测电路实时检测加热线圈的电流，进一步产生触发波形，保证加热线圈工作在谐振频率点的位置。
(3)本发明可以通过单片机来实时调整触发波形参数，保证通过加热线圈的电流为零时才导通IGBT模块，进而降低了IGBT模块的损耗和电流冲击，延长了寿命、减少了发热量。
(4)从理论上讲，本发明的驱动模块可以驱动线圈、谐振电容等电参数是任意值的谐振电路模块，其驱动波形频率自动适应达到谐振点。
(5)该发明的IGBT驱动模块内没有任何固定参数，可以任意互换。
附图说明
图1为本发明整个电路的示意图。
图2为本发明中IGBT模块驱动电源和IGBT驱动模块电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细的描述。
如图1所示，一种智能电磁加热控制电路，包括谐振电路模块、直流电源、控制模块、IGBT模块；所述控制模块包括IGBT模块驱动电源、IGBT驱动模块、霍尔高频传感器CT3；控制模块包括单片机(图中未示出)。
所述控制模块包括第一输出端NET1、第二输出端NET2、第三输出端NET3、第四输出端NET4，所述IGBT模块包括两个IGBT管,分别为IGBT管Q1和IGBT管Q2,IGBT管Q1的门极与第一输出端NET1连接，IGBT管Q1的集电极与直流电源的正极连接，IGBT管Q1的发射极与第二输出端NET2和IGBT管Q2的集电极连接，IGBT管Q2的门极与第三输出端NET3连接，IGBT管Q2的集电极与IGBT管Q1的发射极连接，IGBT管Q2的发射极分别与第四输出端NET4和直流电源的负极连接。第一输出端NET1和第二输出端NET2控制IGBT管Q1导通和截止，所述第三输出端NET3和第四输出端NET4控制IGBT管Q2导通和截止。
所述谐振电路模块包括电感L、谐振电容、滤波电容C3，所述谐振电容包括谐振电容C1和谐振电容C2,所述谐振电容C1和谐振电容C2串联连接在直流电源的两端，所述电感L的一端与IGBT管Q1的发射极连接，另一端与谐振电容C1和谐振电容C2串联的交点连接；所述滤波电容C3连接在直流电源的两端；
所述霍尔高频传感器CT3的检测端穿过电感L，信号端与单片机连接。
其中，IGBT管Q1内部集成有续流二极管D1，IGBT管Q2内部集成有续流二极管D2。
当控制第一输出端NET1为+15V、第三输出端NET3为-9V时，IGBT管Q1导通，IGBT管Q2截止，直流电源的正极、IGBT管Q1、电感L、谐振电容C2、直流电源负极构成回路。霍尔高频传感器实时检测经过电感L的电流；
当IGBT管Q1和IGBT管Q2均不导通时，电感L内可能还存在电流，当霍尔高频传感器检测到电感L内的电流为0时单片机通过控制模块控制IGBT管Q2导通。
当控制第一输出端NET1为-9V、第三输出端NET3为+15V时，IGBT管Q1截止，IGBT管Q2导通，直流电源的正极、谐振电容C1、电感L、IGBT管Q2，直流电源负极构成回路。
所述直流电源是市电依次通过继电器常开接点KM、第一滤波器RF1、三相整流桥QL获得；所述市电依次通过变压器T和第二滤波器RF2给控制模块供电；所述控制模块控制继电器KM线圈是否得电。所述继电器常开接点KM处设置有交流漏电传感器CT1的检测端和交流电流传感器CT2的检测端，所述交流漏电传感器CT1的信号端和交流电流传感器CT2的信号端分别与单片机的输入端连接。
所述电路还包括水位检测器、浮球、干烧检测器、放水按钮、线圈温度传感器、储水箱温度传感器、指示灯、进水电磁阀、烧水箱排空电磁阀，储水箱排空电磁阀，所述单片机与水位检测器的输出端、浮球的信号输出端、干烧状态端、放水按钮、线圈温度、储水箱温度连接，所述单片机控制指示灯、进水电磁阀、烧水箱排空电磁阀、储水箱排空电磁阀的工作状态。
所述电路还包括IGBT温度传感器，所述IGBT温度传感器的检测端设置在IGBT模块的表面，信号端与单片机输入端连接。
如图2所示，控制模块还包括光耦隔离电路，所述光耦隔离电路包括第一隔离电路和第二隔离电路，所述第一隔离电路和和第二隔离电路均包括芯片A3120，所述单片机的输出引脚包括第一控制引脚N1和第二控制引脚N2。
所述第一隔离电路中的A3120的3脚通过电阻2R1与第一控制引脚N1连接，2脚通过电阻2R2与第二控制引脚N2连接，6脚和7脚连接为第一隔离电路的输出端，输出端通过电阻RG1与IGBT管Q1的门极连接；所述第二隔离电路中的3脚通过电阻2R2与第二控制引脚N2连接，2脚通过电阻2R1与第一控制引脚N1连接，6脚和7脚连接为第二隔离电路的输出端，输出端通过电阻RG2与IGBT管Q2的门极连接。
所述第一输出端NET1和第二输出端NET2之间设置有第一稳压二极管DD1和第二稳压二极管DD2，所述第一稳压二极管DD1和第二稳压二极管DD2反向串联；第一输出端NET1和第二输出端NET2之间并联连接有电阻RGE1和滤波电容CA3；
所述第三输出端NET3和第四输出端NET4之间设置有第三稳压二极管DD3和第四稳压二极管DD4，所述第三稳压二极管DD3和第四稳压二极管DD4反向串联；第三输出端NET3和第四输出端NET4之间并联连接有电阻RGE2和滤波电容CA4.
所述IGBT驱动电源包括第一驱动电源和第二驱动电源，所述第一驱动电源和第二驱动电源的芯片为QAW02。第一驱动电源和第二驱动电源的输出端均输出+15V、0V、-9V,第一驱动电源的+15V与第一隔离电路中的A3120的第8引脚连接，0V与第二输出端NET2连接，-9V与A3120的5脚连接，A3120的1脚和4脚与地连接；第二驱动电源的+15V与第二隔离电路中的A3120的第8引脚连接，0V与第四输出端NET4连接，-9V与A3120的5脚连接，A3120的1脚和4脚与地连接。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种智能电磁加热控制电路，其特征在于，包括谐振电路模块、直流电源、控制模块、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)模块；所述控制模块包括IGBT模块驱动电源、IGBT驱动模块、霍尔高频传感器CT3；控制模块包括单片机；
所述控制模块包括第一输出端NET1、第二输出端NET2、第三输出端NET3、第四输出端NET4，所述IGBT模块包括两个IGBT管,分别为IGBT管Q1和IGBT管Q2,IGBT管Q1的门极与第一输出端NET1连接，IGBT管Q1的集电极与直流电源的正极连接，IGBT管Q1的发射极与第二输出端NET2和IGBT管Q2的集电极连接，IGBT管Q2的门极与第三输出端NET3连接，IGBT管Q2的集电极与IGBT管Q1的发射极连接，IGBT管Q2的发射极分别与第四输出端NET4和直流电源的负极连接；所述第一输出端NET1和第二输出端NET2控制IGBT管Q1导通和截止，所述第三输出端NET3和第四输出端NET4控制IGBT管Q2导通和截止；
所述谐振电路模块包括电感L、谐振电容、滤波电容C3，所述谐振电容包括谐振电容C1和谐振电容C2,所述谐振电容C1和谐振电容C2串联连接在直流电源的两端，所述电感L的一端与IGBT管Q1的发射极连接，另一端与谐振电容C1和谐振电容C2串联的交点连接；所述滤波电容C3连接在直流电源的两端；
所述霍尔高频传感器CT3的检测端穿过电感L，信号端与单片机的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种智能电磁加热控制电路，其特征在于，所述控制模块还包括光耦隔离电路，所述光耦隔离电路包括第一隔离电路和第二隔离电路，所述第一隔离电路的输入端和第二隔离电路的输入端分别与单片机的输出引脚连接，所述第一隔离电路的输出端与IGBT管Q1的门极连接，所述第二隔离电路的输出端通过IGBT管Q2的门极连接。
3.根据权利要求2所述的一种智能电磁加热控制电路，其特征在于，所述单片机的输出引脚包括第一控制引脚N1和第二控制引脚N2；所述第一隔离电路和和第二隔离电路均包括芯片A3120；
所述第一隔离电路中的A3120的3脚通过电阻2R1与第一控制引脚N1连接，2脚通过电阻2R2与第二控制引脚N2连接，6脚和7脚连接为第一隔离电路的输出端，输出端通过电阻RG1与IGBT管Q1的门极连接；所述第二隔离电路中的3脚通过电阻2R2与第二控制引脚N2连接，2脚通过电阻2R1与第一控制引脚N1连接，6脚和7脚连接为第二隔离电路的输出端，输出端通过电阻RG2与IGBT管Q2的门极连接。
4.根据权利要求3所述的一种智能电磁加热控制电路，其特征在于，所述IGBT驱动电源包括第一驱动电源和第二驱动电源，第一驱动电源和第二驱动电源的输出端均输出+15V、0V、-9V,第一驱动电源的+15V与第一隔离电路中的A3120的第8引脚连接，0V与第二输出端NET2连接，-9V与A3120的5脚连接，A3120的1脚和4脚与地连接；第二驱动电源的+15V与第二隔离电路中的A3120的第8引脚连接，0V与第四输出端NET4连接，-9V与A3120的5脚连接，A3120的1脚和4脚与地连接。
5.根据权利要求4所述的一种智能电磁加热控制电路，其特征在于，所述第一驱动电源和第二驱动电源的芯片为QAW02。
6.根据权利要求2所述的一种智能电磁加热控制电路，其特征在于，所述直流电源是市电依次通过继电器常开接点KM、第一滤波器RF1、三相整流桥QL获得；
所述市电依次通过变压器T和第二滤波器RF2给控制模块供电；
所述控制模块控制继电器KM线圈是否得电；
所述继电器常开接点KM处设置有交流漏电传感器CT1的检测端和交流电流传感器CT2的检测端，所述交流漏电传感器CT1的信号端和交流电流传感器CT2的信号端分别与单片机的输入端连接。
7.根据权利要求3所述的一种智能电磁加热控制电路，其特征在于，所述第一隔离电路中A3120的2脚和3脚之间并联有电阻RR1和电容CA1，所述第二隔离电路中A3120的2脚和3脚之间并联有电阻RR2和电容CA2；
所述第一输出端NET1和第二输出端NET2之间设置有第一稳压二极管DD1和第二稳压二极管DD2，所述第一稳压二极管DD1和第二稳压二极管DD2反向串联；第一输出端NET1和第二输出端NET2之间并联连接有电阻RGE1和滤波电容CA3；
所述第三输出端NET3和第四输出端NET4之间设置有第三稳压二极管DD3和第四稳压二极管DD4，所述第三稳压二极管DD3和第四稳压二极管DD4反向串联；第三输出端NET3和第四输出端NET4之间并联连接有电阻RGE2和滤波电容CA4。
8.根据权利要求1所述的一种智能电磁加热控制电路，其特征在于，所述电路还包括水位检测器、浮球、干烧检测器、放水按钮、线圈温度传感器、储水箱温度传感器、指示灯、进水电磁阀、烧水箱排空电磁阀，储水箱排空电磁阀，所述单片机还与水位检测器的输出端、浮球的信号输出端、干烧状态端、放水按钮、线圈温度、储水箱温度连接，所述单片机控制指示灯、进水电磁阀、烧水箱排空电磁阀、储水箱排空电磁阀的工作状态。
9.根据权利要求1所述的一种智能电磁加热控制电路，其特征在于，所述电路还包括IGBT温度传感器，所述IGBT温度传感器的检测端设置在IGBT模块的表面，信号端与控制模块连接。
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