CN100580462C - 开关管电压过零检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明通过一单管他激开关电源电路、一触发电路和一单片机实现PWM直接驱动电磁感应能量传递电路的开关管电压过零点检测。由触发电路在LC振荡电压峰值点输出下降沿触发信号，并将此信号传送给单片机进行处理，单片机采集多次时间取其均值输出到PWM输出模块。本发明采用普通单片机即可实现，不需要停止主驱动信号，在负载大范围变动时能及时跟踪过零点变化。

Description

开关管电压过零检测系统及方法

技术领域

本发明涉及一种利用普通单片机实现PWM直接驱动电磁感应能量传递电路的开关管电压过零点检测的系统及方法。

背景技术

如今电磁感应能量传递电路使用越来越广泛，诸如电磁炉，无极灯，感应取电，热处理等领域。随着单片机产品性能的不断提高，PWM直接驱动电磁感应能量传递电路因成本低而被广泛使用。这种电路处理方式的关键，是在主谐振回路连续工作的条件下检测开关管电压过零点。检测的目的是为了达到开关管零电压开启。现有的技术一般是通过在主振荡线圈两端加电压比较器，测试实时主谐振频率，从而达到PWM信号与开关管电压过零同步的目的。这种方法的不足一是要在测试期间停止主驱动信号运行，二是难以解决负载大范围变化时的过零点的快速跟踪问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种不需要停止主驱动信号，在负载大范围变动时能及时跟踪过零点变化的系统。

为实现上述目的，本发明采用一触发电路，用于在LC振荡电压峰值点输出下降沿触发信号，并将此信号传送给单片机进行处理。触发电路由一第三电容、第一至第三电阻、第一至第三二极管组成，其中，第三电容的一端连接单管他激开关电源电路，另一端连接第二电阻的一端。第二电阻的另一端和第一电阻的一端以及第一二极管的负极连接，为节点N1。节点N1连接第二二极管正极，第二二极管的负极连接第三二极管的正极，和第三电阻的一端，并连接单片机的I/O口。第一电阻的另一端连接第三二极管的负极，并与单片机的VDD连接。第三电阻的另一端连接第一二极管的正极。

为实现上述目的，本发明还提供一种不需要停止主驱动信号，在负载大范围变动时能及时跟踪过零点变化的方法，包括步骤：

单片机等待PWM驱动的下降沿；

单片机在下降沿到达时启动定时器，等待I/O口的下降沿信号；

当下降沿信号到达，单片机关闭定时器，存储定时时间x；

单片机将存储的定时时间x乘以2，得2x作为下次PWM信号的驱动电平之后的间歇时间；

多次采集定时时间x，取平均值乘以2，再输出到单片机的PWM发生模块。

本发明采用普通单片机，不需要停止主驱动信号，在负载大范围变动时能及时跟踪过零点变化。

附图说明

图1为本发明开关管电压过零检测系统及方法电路框图；

图2为本发明开关管电压过零检测系统及方法一次时间采集的软件流程图；

图3为本发明开关管电压过零检测系统及方法的PWM、开关管C极、单片机I/O口电压波形的关系图。

具体实施方式

如图1所示，在本实施例中，主振荡线圈10是能量交换的媒介，电容11和主振荡线圈10构成谐振回路。开关管2和主振荡线圈10，电容11构成普通的单管他激开关电源电路。

触发电路3用于在LC振荡电压峰值点输出下降沿触发信号。触发电路3由第三电容13、第一至第三电阻31至33、第一至第三二极管21至23组成，其中，第三电容13一端连接单管他激开关电源电路，另一端连接第二电阻32的一端。第二电阻32的另一端和第一电阻31的一端以及第一二极管21的负极连接，为节点N1。节点N1连接第二二极管22的正极，第二二极管22的负极连接第三二极管23的正极，和第三电阻33的一端，并连接单片机1的I/O口。第一电阻31的另一端连接第三二极管23的负极，并与单片机1的VDD连接。第三电阻33的另一端连接第一二极管21的正极。

一旦开关管2导通，电容13很快达到平衡状态，两端电压为VDD，也就是说电阻32通过电流几乎为零，二极管21处于截至状态。同时，取电阻33阻值大大超过电阻31的阻值，例如本实施方式取20倍左右，那么单片机1的I/O口从电阻31，二极管22，和电阻33分压得到高电平信号。一旦开关管2截至，储存在主振荡线圈10中的磁场能量即刻向电容11转移，主振荡线圈10同时也通过电容13，电阻32，二极管22，电阻33，电容12释放能量，加上二极管23的钳位作用，单片机1的I/O口也保持高电平；当储存在主振荡线圈10中的磁场能量全部转移到电容11后，电容11中的电场能量开始向主振荡线圈10中释放，这也是开关管电压的峰值电压点，这时候储存在电容13中的电场能量也开始沿着主振荡线圈10，电容12、二极管21和电阻32的路径放电，也就是从这时候起二极管21开始正向导通了，节点N1的电压为负，二极管22不再导通，单片机1的I/O口电平在电阻33的下拉下变为零。通过此过程，本系统可捕捉开关管2的电压峰值点。

如图2和图3所示，为本发明的一次时间采集软件处理流程图。在步骤S210中，单片机1等待PWM驱动信号的下降沿；在步骤S220中，单片机1在下降沿到达时启动自身的定时器，等待I/O口的下降沿信号；在步骤S230中，当下降沿信号到达，单片机1关闭自身的定时器，存储定时时间x；在步骤S240中，单片机1将步骤S230中存储的定时时间x乘以2，得2x，作为下次PWM信号的驱动电平之后的间歇时间，完成一次时间采集。此处的优选方案为，单片机1重复执行多次流程图中步骤，将多个x值取其均值，再乘以2得2x，将此结果输出到单片机1的PWM发生模块，PWM发生模块为普通单片机通常具备的软件功能模块。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (3)

1、一种开关管电压过零检测系统，包括一单管他激开关电源电路、一触发电路和一单片机：所述单管他激开关电源电路与所述触发电路连接，所述触发电路与所述单片机连接，由所述触发电路在振荡电压峰值点输出下降沿触发信号，并将此信号传送给所述单片机进行处理，其特征在于，

所述触发电路包括一第三电容、第一至第三电阻、第一至第三二极管；其中，所述第三电容一端连接所述单管他激开关电源电路，另一端连接所述第二电阻的一端；所述第二电阻的另一端和所述第一电阻的一端以及所述第一二极管的负极连接，并连接所述第二二极管的正极，所述第二二极管的负极连接所述第三二极管的正极和所述第三电阻的一端，并连接所述单片机的I/O口；所述第一电阻的另一端连接所述第三二极管的负极，并与所述单片机的VDD连接；所述第三电阻的另一端连接所述第一二极管的正极。

2、如权利要求1所述开关管电压过零检测系统，其特征在于，所述第三电阻阻值至少是所述第一电阻阻值的20倍。

3、一种使用权利要求1所述的开关管电压过零检测系统进行开关管电压过零检测的方法，其特征在于，包括步骤：

所述单片机等待PWM驱动的下降沿；

所述单片机在PWM驱动的下降沿到达时启动定时器，等待I/O口的下降沿信号；

当I/O口的下降沿信号到达，所述单片机关闭定时器，存储定时时间；

所述单片机将存储的定时时间乘以2，作为下次PWM信号的驱动电平之后的间歇时间。

Images