CN108235481B - 一种基于电源输入电压的igbt集电极电压保护方法、装置及电磁炉 - Google Patents

一种基于电源输入电压的igbt集电极电压保护方法、装置及电磁炉 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于电源输入电压的IGBT集电极电压保护方法、装置及电磁炉，涉及IGBT集电极电压保护领域。目的在于解决目前电磁加热***中的IGBT集电极保护可靠性差的问题。所述方法包括：采集电磁加热***中的电源输入电压；采集电磁加热***中IGBT的集电极电压；比较电源输入电压和集电极电压，根据比较结果控制IGBT的通断。本发明提出的IGBT集电极电压保护方法通过直接比较集电极采样电压和电源输入采样电压，只要达到目标电压，即停止加热。由于每个电源输入电压产生的集电极电压不一样，本发明能够精准实时有效的对不同输入电压下IGBT的集电极电压进行可靠保护。

Description

一种基于电源输入电压的IGBT集电极电压保护方法、装置及 电磁炉
技术领域
本发明涉及IGBT集电极电压保护领域。
背景技术
现有的电磁加热***中，为了保护IGBT的集电极不被过压击穿，往往在硬件增加了一个C极电压采样的比较，如果C极电压过高，硬件直接限制最大开通脉宽。但由于电网不稳定，使用基准电网220V电压的参考电压比较，在会大大牺牲在其他电压下的保护作用。如1200V的IGBT，使用保护电压为1100V，对于220V正常保护，但对于180V电压，是电流增大了，而C极电压相对较低可能只有1000V，就起不到保护作用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于电源输入电压的IGBT集电极电压保护方法、装置及电磁炉，目的在于解决目前电磁加热***中的IGBT集电极保护可靠性差的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于电源输入电压的IGBT集电极电压保护方法，所述方法包括：
S1、采集电磁加热***中的电源输入电压；
S2、采集电磁加热***中IGBT的集电极电压；
S3、比较S1中采集的电源输入电压和S2中采集的集电极电压，根据比较结果控制IGBT的通断。
本发明的有益效果是：本发明提出的IGBT集电极电压保护方法通过直接比较集电极采样电压和电源输入采样电压，只要达到目标电压，即停止加热。由于每个电源输入电压产生的集电极电压不一样，此方法能够精准实时有效的对不同输入电压下IGBT的集电极电压进行可靠保护。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述S1中采集的电源输入电压为IGBT集电极电压保护的参考电压。
进一步，所述S3中，当集电极电压大于电源输入电压时，控制电磁加热***中的IGBT驱动模块对IGBT进行关断操作。
采用上述进一步方案的有益效果是：将采集的电源输入电压作为IGBT集电极电压保护的参考电压，当IGBT集电极的采样电压大于电源输入电压的采样值时，即进行过压保护，控制IGBT的关断，从而通过自动实时调整参考电压的阈值，来匹配不同电压的保护精度，提升可靠性。
为了解决上述技术问题，本发明还提出了一种基于电源输入电压的IGBT集电极电压保护装置，所述装置包括：
电源输入电压采集模块，用于采集电磁加热***中的电源输入电压；
集电极电压采集模块，用于采集电磁加热***中IGBT的集电极电压；
比较模块，用于比较电源输入电压和集电极电压，根据比较结果控制IGBT的通断。
本发明的有益效果是：本发明提出的IGBT集电极电压保护装置通过直接比较集电极采样电压和电源输入采样电压，只要达到目标电压，即停止加热。由于每个电源输入电压产生的集电极电压不一样，此装置能够精准实时有效的对不同输入电压下IGBT的集电极电压进行可靠保护。
进一步，所述电源输入电压采集模块包括二极管D1和D2、电阻R1至R7、电容C1和电解电容EC1，
所述二极管D1的阳极和二极管D2的阳极分别连接电源的火线和零线，
所述电阻R1至R5依次串联组成串联电路，
所述串联电路的一端与二极管D1的阴极和二极管D2的阴极连接，
所述串联电路的另一端与电阻R6的一端、电阻R7的一端和电解电容EC1的正极连接；
所述电阻R7的另一端作为电源输入电压采集模块的输出端与电容C1的一端连接，
所述电容C1的另一端与电解电容EC1的负极和电阻R6的另一端连接并接地。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过以上电路结构能够对电源输入电压进行精确的采集。
进一步，所述电源输入电压采集模块的输出端输出的电压为IGBT集电极电压保护的参考电压。
采用上述进一步方案的有益效果是：将采集的电源输入电压作为IGBT集电极电压保护的参考电压，当IGBT集电极的采样电压大于电源输入电压的采样值时，即进行过压保护，控制IGBT的关断，从而通过自动实时调整参考电压的阈值，来匹配不同电压的保护精度，提升可靠性。
进一步，所述集电极电压采集模块包括电阻R8至R10，所述电阻R8的一端与电磁加热***中IGBT的集电极连接，电阻R8的另一端作为集电极电压采集模块的输出端与电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端接地。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过以上电路结构能够对IGBT集电极电压进行精确的采集。
进一步，所述比较模块包括比较器CMP1和与门芯片，所述比较器CMP1的正相输入端与集电极电压采集模块输出端连接，比较器CMP1的反相输入端与电源输入电压采集模块的输出端连接，比较器CMP1的输出端与与门芯片的第一输入端连接，与门芯片的第二输入端与电磁加热***中IGBT控制比较器的输出端连接，与门芯片的输出端与电磁加热***中IGBT驱动模块的输入端连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：比较器CMP1比较集电极电压采集模块输出端输出的集电极电压以及电源输入电压采集模块的输出端输出的电源输入电压，当集电极电压超过电源输入电压时，比较器CMP1输出翻转电平使与门芯片停止输出，进而控制电磁加热***中IGBT驱动模块使IGBT被强制关断，实现过压保护。
本发明还提出包括有上述所述的基于电源输入电压的IGBT集电极电压保护装置的电磁炉，能够匹配不同电压的保护精度，提升可靠性。
附图说明
图1为本发明实施例一所述的IGBT集电极电压保护方法的流程图；
图2为本发明实施例二所述的IGBT集电极电压保护装置的原理示意图；
图3为本发明实施例二所述的电源输入电压采集模块的电路图；
图4为本发明实施例二所述的集电极电压采集模块的电路图；
图5为本发明实施例二所述的比较模块的原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例一
在电磁炉的电磁加热***中，不同的输入电压，对整个电磁加热***在IGBT上产生的集电极电压不一样，如果使用基准电网220V电压的参考电压比较，会大大牺牲在其他电压下的保护作用，因此，本实施例提出一种如图1所示的基于电源输入电压的IGBT集电极电压保护方法，所述方法包括：
S1、采集电磁加热***中的电源输入电压；
S2、采集电磁加热***中IGBT的集电极电压；
S3、比较S1中采集的电源输入电压和S2中采集的集电极电压，根据比较结果控制IGBT的通断。
其中S1中采集的电源输入电压为IGBT集电极电压保护的参考电压，当IGBT集电极的采样电压大于电源输入电压的采样值时，即进行过压保护，控制IGBT的关断。
本实施例所提出的方法通过直接比较集电极电压和电源输入电压，只要达到目标电压即停止加热，由于每个电源输入电压产生的集电极电压不一样，因此，将电源输入电压作为IGBT集电极电压保护的参考电压，从而通过自动实时调整参考电压的阈值，来匹配不同电压的保护精度，提升可靠性。
实施例二
本实施例提出一种基于电源输入电压的IGBT集电极电压保护装置，如图2所示，该装置包括：
电源输入电压采集模块，用于采集电磁加热***中的电源输入电压；
集电极电压采集模块，用于采集电磁加热***中IGBT的集电极电压；
比较模块，用于比较电源输入电压和集电极电压，根据比较结果控制IGBT的通断。
具体的，如图3所示，所述电源输入电压采集模块包括二极管D1和D2、电阻R1至R7、电容C1和电解电容EC1，
所述二极管D1的阳极和二极管D2的阳极分别连接电源的火线和零线，
所述电阻R1至R5依次串联组成串联电路，
所述串联电路的一端与二极管D1的阴极和二极管D2的阴极连接，
所述串联电路的另一端与电阻R6的一端、电阻R7的一端和电解电容EC1的正极连接；
所述电阻R7的另一端作为电源输入电压采集模块的输出端与电容C1的一端连接，
所述电容C1的另一端与电解电容EC1的负极和电阻R6的另一端连接并接地。
将采集的电源输入电压作为IGBT集电极电压保护的参考电压，当IGBT集电极的采样电压大于电源输入电压的采样值时，即进行过压保护，控制IGBT的关断，从而通过自动实时调整参考电压的阈值，来匹配不同电压的保护精度，提升可靠性。
如图4所示，所述集电极电压采集模块包括电阻R8至R10，所述电阻R8的一端与电磁加热***中IGBT的集电极连接，电阻R8的另一端作为集电极电压采集模块的输出端与电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端接地。
如图5所示，所述比较模块包括比较器CMP1和与门芯片，所述比较器CMP1的正相输入端与集电极电压采集模块输出端连接，比较器CMP1的反相输入端与电源输入电压采集模块的输出端连接，比较器CMP1的输出端与与门芯片的第一输入端连接，与门芯片的第二输入端与电磁加热***中IGBT控制比较器CMP4的输出端连接，与门芯片的输出端与电磁加热***中IGBT驱动模块的输入端连接。
比较器CMP1比较集电极电压采集模块输出端输出的集电极电压以及电源输入电压采集模块的输出端输出的电源输入电压，当集电极电压超过电源输入电压时，比较器CMP1输出翻转电平使与门芯片停止输出，进而控制电磁加热***中IGBT驱动模块使IGBT被强制关断，实现过压保护。
实施例三
本实施例提出一种包括有上述所述的基于电源输入电压的IGBT集电极电压保护装置的电磁炉，通过比较器把电源输入电压和集电极电压直接进行比较，精准实时可靠的控制了不同输入电压下IGBT集电极的保护电压，能够匹配不同电压的保护精度，提升可靠性。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于电源输入电压的IGBT集电极电压保护方法，其特征在于，所述方法包括：
S1、采集电磁加热***中的电源输入电压；
S2、采集电磁加热***中IGBT的集电极电压；
S3、比较S1中采集的电源输入电压和S2中采集的集电极电压，根据比较结果控制IGBT的通断；
其中，所述S3中，当集电极电压大于电源输入电压时，控制电磁加热***中的IGBT驱动模块对IGBT进行关断操作。
2.根据权利要求1所述的一种基于电源输入电压的IGBT集电极电压保护方法，其特征在于，所述S1中采集的电源输入电压为IGBT集电极电压保护的参考电压。
3.一种基于电源输入电压的IGBT集电极电压保护装置，其特征在于，所述装置包括：
电源输入电压采集模块，用于采集电磁加热***中的电源输入电压；
集电极电压采集模块，用于采集电磁加热***中IGBT的集电极电压；
比较模块，用于比较电源输入电压和集电极电压，根据比较结果控制IGBT的通断；
其中，比较模块具体用于，当IGBT集电极的采样电压大于电源输入电压的采样值时，控制IGBT的关断。
4.根据权利要求3所述的一种基于电源输入电压的IGBT集电极电压保护装置，其特征在于，所述电源输入电压采集模块包括二极管D1和D2、电阻R1至R7、电容C1和电解电容EC1，
所述二极管D1的阳极和二极管D2的阳极分别连接电源的火线和零线，
所述电阻R1至R5依次串联组成串联电路，
所述串联电路的一端与二极管D1的阴极和二极管D2的阴极连接，
所述串联电路的另一端与电阻R6的一端、电阻R7的一端和电解电容EC1的正极连接；
所述电阻R7的另一端作为电源输入电压采集模块的输出端与电容C1的一端连接，
所述电容C1的另一端与电解电容EC1的负极和电阻R6的另一端连接并接地。
5.根据权利要求4所述的一种基于电源输入电压的IGBT集电极电压保护装置，其特征在于，所述电源输入电压采集模块的输出端输出的电压为IGBT集电极电压保护的参考电压。
6.根据权利要求4或5所述的一种基于电源输入电压的IGBT集电极电压保护装置，其特征在于，所述集电极电压采集模块包括电阻R8至R10，所述电阻R8的一端与电磁加热***中IGBT的集电极连接，电阻R8的另一端作为集电极电压采集模块的输出端与电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端接地。
7.根据权利要求6所述的一种基于电源输入电压的IGBT集电极电压保护装置，其特征在于，所述比较模块包括比较器CMP1和与门芯片，所述比较器CMP1的正相输入端与集电极电压采集模块输出端连接，比较器CMP1的反相输入端与电源输入电压采集模块的输出端连接，比较器CMP1的输出端与与门芯片的第一输入端连接，与门芯片的第二输入端与电磁加热***中IGBT控制比较器的输出端连接，与门芯片的输出端与电磁加热***中IGBT驱动模块的输入端连接。
8.一种电磁炉，其特征在于，所述电磁炉包括权利要求3至7任一项所述的基于电源输入电压的IGBT集电极电压保护装置。
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