CN101888169B

CN101888169B - 半桥驱动电磁灶的过零自激同步触发电路

Info

Publication number: CN101888169B
Application number: CN2010102090714A
Authority: CN
Inventors: 郭士军
Original assignee: SHENZHEN HAIYI ELECTRONIC APPLIANCE CO Ltd
Current assignee: Shenzhen Haiyi Electronic Appliance Co., Ltd.
Priority date: 2010-06-24
Filing date: 2010-06-24
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2030-06-24
Also published as: CN101888169A

Abstract

本发明公开了一种触发电路，尤其涉及一种半桥驱动IGBT电磁灶的过零自激同步触发电路的实现，以及多灶头各系统间串行通信技术的实现。本发明不需要较大的电流承受能力的IGBT作为功率器件，降低了成本，同时解决了由于非零电流触发会导致震荡回路偏磁而损坏功率器件和功率器件IGBT温升高的技术问题，本发明的产品使用寿命长，此同步电路自动实现了最大功率的限制，保证了震荡电路不会超调。同时，实现了多灶头间的串行通信，各主控系统共用一个程序，可随意设置定义各灶头的位置。

Description

半桥驱动电磁灶的过零自激同步触发电路

技术领域

本发明涉及一种触发电路，尤其涉及一种半桥驱动IGBT电磁灶的电流过零自激同步和电压过零自激同步触发电路的实现，以及多灶头各系统间串行通信技术的实现。

背景技术

目前电磁炉灶主要是单极性驱动IGBT的并联谐振技术。该技术在中小型、便携式家用电磁灶得到了比较好的应用，成本低。但有高压器件，易损坏。线盘和IGBT发热量大。市场上有一些半桥驱动IGBT的串联谐振电磁灶，但由于没有采用电流过零自激触发和电压过零自激触发的同步电路，故需要用较大的电流承受能力的IGBT作为功率器件，提高了成本，同时由于非零电流触发会导致震荡回路偏磁而损坏功率器件和功率器件IGBT温升高。

发明内容

本发明的发明目的是为解决降低成本，同时解决由于非零电流触发会导致震荡回路偏磁而损坏功率器件和功率器件IGBT温升高的技术问题，获得使用寿命长的产品，自动实现最大功率的限制，保证震荡电路不会超调。

本发明采用的一个技术方案是：提供一种半桥驱动电磁灶的过零自激同步触发电路，其适用于半桥式电磁灶，在该电磁灶中交流电经桥式整流成直流电供电给第二电容（C02），第三电容（C03），电流互感器（C219），电磁灶线圈盘，和绝缘栅双极型功率管IGBT01，IGBT02组成的半桥电路工作，其中，使半桥驱动电磁灶中一臂绝缘栅双极型功率管（IGBT01）关断后，另一臂绝缘栅双极型功率管（IGBT02）在电流过零处或电流微小时开通，所述一臂绝缘栅双极型功率管（IGBT01）与一电流检测电路耦合。

进一步地，所述电流检测电路由电磁灶线圈盘，电流互感器（C219）和第二百一十六二极管（D216），第二百一十七二极管（D217），第二百一十七八极管（D218），第二百一十七九极管（D219）组成的整流电路及负载电阻第二百四十六电阻（R246），第二百四十九电阻（R249）共同组成。

进一步地，所述电流检测电路输出的电压波形和电磁灶线圈盘的电流波形同步。

进一步地，所述的半桥驱动电磁灶的过零自激同步触发电路还包括：电压过零自激同步脉冲产生电路和电流过零自激同步脉冲产生电路，其包括：1）由PWM信号和第一百二十电阻（R120），第一百一十九电阻（R119），电解电容（E101）组成的参考电平电路和由第一百一十一三极管（Q111），第一百零六电容（C106），第一百二十四电阻（R124），第一百零四二极管（D104），第一百二十五电阻（R125），第一百二十六电阻（R126）构成的积分锯齿波电路以及第一比较器1，第一百二十七电阻（R127）组成的功率调整电路；2）由第一百一十一电阻（R111），第一百一十二电阻（R112），第一百一十三电阻（R113），第一百零三电容（C103），第一百零四电容（C104），第二比较器（2）组成的电流过零检测电路在电流过零时产生负脉冲自激同步信号；3）由第一百一十三极管（Q110），第一百二十三电阻（R123），ACCHK电压过零信号，第一百零五二极管（D105），第一百二十九电阻（R129），第一百零七电容（C107），第一百一十二三极管（Q112），第一百二十八电阻（R128），第一百零七二极管（D107），第三比较器（3）组成的受控自激同步脉冲产生电路；4）由芯片TL494组成的高低臂驱动信号产生电路保证了与同步脉冲宽度一致的死区间隔。

进一步地，所述半桥驱动电磁灶的过零自激同步触发电路中，交流电源经桥式整流后送到第十电阻（R10），第二十六电阻（R26），第十二电阻（R12），第十五电阻（R15），第三十电阻（R30），第二十电阻（R20），第二十二电容（C22），第二十三电容（C23），第十五电容（C15）和第四比较器组成的电压检测电路。

进一步地，所述电压检测电路在电压过零点输出高阻态，非过零点输出低电平。

进一步地，该过零自激同步电路进一步包括：一种多灶头电磁灶各主控系统和按键显示系统间的串口通信系统，给多灶头电磁灶各控制系统间相互连接提供一种简单方便的串行通信方式，各主控系统有两位可外部设置的地址码开关或跳线，按键显示板为主控通信单元，各主控系统为从控通信单元。

进一步地，所述多灶头电磁灶各主控系统和按键显示系统间的串口通信系统包括如下组成：四个单片机作为主控IC，一个单片机作为按键、显示IC，四个主控IC分别配置一个双路的地址选择开关，四个主控单片机作为从单元，按键显示单片机作为主单元；主从单元的信号连接用光偶隔离；从单元根据主单元发过来的地址信号以及读写信号决定是否接受主单元的信号和发送相应的信号；主单元发出信宿地址和相应的读写请求信号后发送或接收相关的信号。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的，本发明不需要较大的电流承受能力的IGBT作为功率器件，降低了成本，同时解决了由于非零电流触发会导致震荡回路偏磁而损坏功率器件和功率器件IGBT温升高的技术问题，本发明的产品使用寿命长，此同步电路自动实现了最大功率的限制，保证了震荡电路不会超调。同时，实现了多灶头间的串行通信，各主控系统共用一个程序，可随意设置定义各灶头的位置。

附图说明

图1是本发明的半桥驱动的电磁灶原理框图；

图2是本发明的电流检测电路；

图3是本发明的电压过零检测电路；

图4是本发明的电压过零控制的自激同步脉冲产生电路和电流过零产生的自激同步脉冲电路；

图5是本发明的各系统间串行通信电路的连接方式。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

本发明采用的一个技术方案是：提供一种半桥驱动电磁灶的过零自激同步触发电路，其适用于半桥式电磁灶，在该电磁灶中交流电经桥式整流成直流电供电给第二电容C02，第三电容C03，电流互感器C219，电磁灶线圈盘，和绝缘栅双极型功率管IGBT01，IGBT02组成的半桥电路工作，其中，使半桥驱动电磁灶中一臂绝缘栅双极型功率管IGBT01关断后，另一臂绝缘栅双极型功率管IGBT02在电流过零处或电流微小时开通，所述一臂绝缘栅双极型功率管IGBT01与一电流检测电路耦合。

所述电流检测电路由电磁灶线圈盘，电流互感器C219和第二百一十六二极管D216，第二百一十七二极管D217，第二百一十七八极管D218，第二百一十七九极管D219组成的整流电路及负载电阻第二百四十六电阻R246，第二百四十九电阻R249共同组成。

所述电流检测电路输出的电压波形和电磁灶线圈盘的电流波形同步。

所述的半桥驱动电磁灶的过零自激同步触发电路还包括：电压过零自激同步脉冲产生电路和电流过零自激同步脉冲产生电路，其包括：1）由PWM信号和第一百二十电阻R120，第一百一十九电阻R119，电解电容E101组成的参考电平电路和由第一百一十一三极管Q111，第一百零六电容C106，第一百二十四电阻R124，第一百零四二极管D104，第一百二十五电阻R125，第一百二十六电阻R126构成的积分锯齿波电路以及第一比较器1，第一百二十七电阻R126组成的功率调整电路；2）由第一百一十一电阻R111，第一百一十二电阻R112，第一百一十三电阻R113，第一百零三电容C103，第一百零四电容C104，第二比较器2组成的电流过零检测电路在电流过零时产生负脉冲自激同步信号；3）由第一百一十三极管Q110，第一百二十三电阻R123，ACCHK电压过零信号，第一百零五二极管D105，第一百二十九电阻R129，第一百零七电容C107，第一百一十二三极管Q112，第一百二十八电阻R128，第一百零七二极管D107，第三比较器3组成的受控自激同步脉冲产生电路；4）由芯片TL494组成的高低臂驱动信号产生电路保证了与同步脉冲宽度一致的死区间隔。

所述半桥驱动电磁灶的过零自激同步触发电路中，交流电源经桥式整流后送到第十电阻R10，第二十六电阻R26，第十二电阻R12，第十五电阻R15，第三十电阻R30，第二十电阻R20，第二十二电容C22，第二十三电容C23，第十五电容C15和第四比较器组成的电压检测电路。

所述电压检测电路在电压过零点输出高阻态，非过零点输出低电平。

该过零自激同步电路进一步包括：一种多灶头电磁灶各主控系统和按键显示系统间的串口通信系统，给多灶头电磁灶各控制系统间相互连接提供一种简单方便的串行通信方式，各主控系统有两位可外部设置的地址码开关或跳线，按键显示板为主控通信单元，各主控系统为从控通信单元。

所述多灶头电磁灶各主控系统和按键显示系统间的串口通信系统包括如下组成：四个单片机作为主控IC，一个单片机作为按键、显示IC，四个主控IC分别配置一个双路的地址选择开关，四个主控单片机作为从单元，按键显示单片机作为主单元；主从单元的信号连接用光偶隔离；从单元根据主单元发过来的地址信号以及读写信号决定是否接受主单元的信号和发送相应的信号；主单元发出信宿地址和相应的读写请求信号后发送或接收相关的信号。

图1是本发明所使用的半桥式电磁灶的原理图：由交流电经桥式整流成直流电供电给由第二电容C02，第三电容C03，电流互感器，电磁灶线盘和锅具，IGBT01，IGBT02组成的半桥电路工作。IGBT01和IGBT02交替开通关断，在线圈盘上形成相应的交流电和交变磁场，锅具磁场的变化产生相应的涡流发热。

图2是本发明所使用的电流检测电路：通过线盘的电流经过电流互感器CT219和第二百一十六二极管D216，第二百一十七二极管D217，第二百一十七八极管D218，第二百一十七九极管D219整流及负载电阻第二百四十六电阻R246，第二百四十九电阻R249共同组成。输出的电压波形和线盘的电流波形同步。

图3是本发明所使用的电压检测电路：交流电源经桥式整流后送到第十电阻R10，第二十六电阻R26，第十二电阻R12，第十五电阻R15，第三十电阻R30，第二十电阻R20，第二十二电容C22，第二十三电容C23，第十五电容C15和第四比较器组成的电压过零检测电路，在电压过零点输出高阻态，非过零点输出低电平。

图4是本发明所使用的电压过零自激同步脉冲产生电路和电流过零自激同步脉冲产生电路：1）由PWM信号和第一百二十电阻R120，第一百一十九电阻R119，E101组成的参考电平电路和由第一百一十一三极管Q111，第一百零六电容C106，第一百二十四电阻R124，第一百零四二极管D104，第一百二十五电阻R125，第一百二十六电阻R126构成的积分锯齿波电路以及第一比较器，第一百二十七电阻R126组成的功率调整电路。2）由第一百一十一电阻R111，第一百一十二电阻R112，第一百一十三电阻R113，第一百零三电容C103，第一百零四电容C104，第二比较器组成的电流过零检测电路在电流过零时产生负脉冲自激同步信号。3）由第一百一十三极管Q110，第一百二十三电阻R123，ACCHK电压过零信号，第一百零五二极管D105，第一百二十九电阻R129，第一百零七电容C107，第一百一十二三极管Q112，第一百二十八电阻R128，第一百零七二极管D107，第三比较器组成的受控自激同步脉冲产生电路。4）由芯片TL494组成的高低臂驱动信号产生电路并保证与同步脉冲宽度一致的死区间隔。

图5是本发明的各系统间串行通信电路的连接方式。本发明所使用的四个单片机作为主控IC，一个单片机作为按键、显示IC，四个主控IC分别配置一个双路的地址选择开关，四个主控单片机作为从单元，按键显示单片机作为主单元。主从单元的信号连接用光偶隔离。从单元根据主单元发过来的地址信号以及读写信号决定是否接受主单元的信号和发送相应的信号。主单元发出信宿地址和相应的读写请求信号后发送或接收相关的信号。

本发明意在解决半桥驱动IGBT电磁灶中同步触发方式。具体方式如下：

在整流后的直流电电压小于某个固定值（如50V，但不限于50V）时，电压检测电路输出电压过零检测脉冲允许自激同步信号工作，如高于此值则输出低信号屏蔽自激同步信号。

在电磁灶非零电压工作时，电流检测电路会有相应的电流波形输出，在一桥臂IGBT关断后，电流会在某个时候回到零点。电流过零检测电路会检测出过零点并输出一个负脉冲作为同步信号开通另一桥臂的IGBT。

此同步电路自动实现了最大功率的限制，保证了震荡电路不会超调。

实现了多灶头间的串行通信，各主控系统共用一个程序，可随意设置定义各灶头的位置。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种半桥驱动电磁灶的过零自激同步触发电路，其适用于半桥式电磁灶，其特征在于：在该电磁灶中交流电经桥式整流成直流电供电给第二电容（C02）、第三电容（C03）、一电流检测电路的电流互感器（C219）、电磁灶线圈盘、以及由两个绝缘栅双极型功率管组成的半桥电路工作，其中，使半桥驱动电磁灶中一臂绝缘栅双极型功率管（IGBT01）关断后，另一臂绝缘栅双极型功率管（IGBT02）在电流检测电路的电流过零处或电流微小时开通，所述一臂绝缘栅双极型功率管（IGBT01）与一电流检测电路耦合；它还包括有电压检测电路，电压检测电路检测整流后的直流电电压小于某个固定值，则电压检测电路输出电压过零检测脉冲允许自激同步信号工作，若高于此固定值则输出低信号屏蔽自激同步信号。

2.根据权利要求1所述的半桥驱动电磁灶的过零自激同步触发电路，其特征在于：所述电流检测电路由电磁灶线圈盘，电流互感器（C219）和第二百一十六二极管（D216），第二百一十七二极管（D217），第二百一十七八极管（D218），第二百一十七九极管（D219）组成的整流电路及负载第二百四十六电阻（R246），第二百四十九电阻（R249）共同组成。

3.根据权利要求2所述的半桥驱动电磁灶的过零自激同步触发电路，其特征在于：所述电流检测电路输出的电压波形和电磁灶线圈盘的电流波形同步。

4.根据权利要求3所述的半桥驱动电磁灶的过零自激同步触发电路，其特征在于：所述的半桥驱动电磁灶的过零自激同步触发电路包括：1）由PWM信号和第一百二十电阻（R120），第一百一十九电阻（R119），电解电容（E101）组成的参考电平电路和由第一百一十一三极管（Q111），第一百零六电容（C106），第一百二十四电阻（R124），第一百零四二极管（D104），第一百二十五电阻（R125），第一百二十六电阻（R126）构成的积分锯齿波电路以及第一比较器（1），第一百二十七电阻（R127）组成的功率调整电路；2）由第一百一十一电阻（R111），第一百一十二电阻（R112），第一百一十三电阻（R113），第一百零三电容（C103），第一百零四电容（C104），第二比较器（2）组成的电流过零检测电路在电流过零时产生负脉冲自激同步信号；3）由第一百一十三极管（Q110），第一百二十三电阻（R123），（ACCHK）电压过零信号，第一百零五二极管（D105），第一百二十九电阻（R129），第一百零七电容（C107），第一百一十二三极管（Q112），第一百二十八电阻（R128），第一百零七二极管（D107），第三比较器（3）组成的受控自激同步脉冲产生电路；4）由芯片（TL494）组成的高低臂驱动信号产生电路保证了与同步脉冲宽度一致的死区间隔。

5.根据权利要求4所述的半桥驱动电磁灶的过零自激同步触发电路，其特征在于：所述半桥驱动电磁灶的过零自激同步触发电路中，交流电源经桥式整流后送到第十电阻（R10），第二十六电阻（R26），第十二电阻（R12），第十五电阻（R15），第三十电阻（R30），第二十电阻（R20），第二十二电容（C22），第二十三电容（C23），第十五电容（C15）和第四比较器组成的电压检测电路。

6.根据权利要求5所述的半桥驱动电磁灶的过零自激同步触发电路，其特征在于：所述电压检测电路在电压过零点输出高阻态，非过零点输出低电平。

7.根据权利要求6所述的半桥驱动电磁灶的过零自激同步触发电路，其特征在于：如下系统与该过零自激同步电路配合使用：一种多灶头电磁灶各主控系统和按键显示系统间的串口通信系统，给多灶头电磁灶各控制系统间相互连接提供一种简单方便的串行通信方式，各主控系统有两位可外部设置的地址码开关或跳线，按键显示板为主控通信单元，各主控系统为从控通信单元。

8.根据权利要求7所述的半桥驱动电磁灶的过零自激同步触发电路，其特征在于：所述多灶头电磁灶各主控系统和按键显示系统间的串口通信系统包括如下组成：四个单片机作为主控IC，一个单片机作为按键、显示IC，四个主控IC分别配置一个双路的地址选择开关，四个主控单片机作为从单元，按键显示单片机作为主单元；主从单元的信号连接用光偶隔离；从单元根据主单元发过来的地址信号以及读写信号决定是否接受主单元的信号和发送相应的信号；主单元发出信宿地址和相应的读写请求信号后发送或接收相关的信号。