CN106332341A - 软件脉宽调制驱动igbt/mosfet器件的方法及装置 - Google Patents

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甘嵩
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徐庆荣
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    • H05B6/062—Control, e.g. of temperature, of power for cooking plates or the like

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Abstract

本发明公开了一种软件脉宽调制驱动IGBT/MOSFET器件的方法及装置，该方法包括如下步骤：S1、在过零点开启机器加热；S2、在过零点给定固定的IGBT/MOSFET驱动脉宽；S3、同步硬件电路连接到电磁炉能量转换线盘形成电压分压电路，单片机根据分压电路处理得到同步脉冲信号；S4、单片机根据功率的大小计算导通IGBT/MOSFET的宽度并由同步脉冲信号触发PPG开通；S5、单片机根据IGBT/MOSFET导通时间结束后自动关闭PPG信号输出，调整IGBT/MOSFET驱动脉宽；S6、等待过零信号产生，如果产生返回步骤S2，否则返回步骤S3。本发明通过单片机采集电网的过零信号，单片机根据系统加热功率调整脉宽驱动宽度，在电网波峰的时候驱动脉宽最大，波谷的时候驱动脉宽最小从而达到功率、台阶及温升平衡。

Description

软件脉宽调制驱动IGBT/MOSFET器件的方法及装置
技术领域
本发明涉及电磁加热技术领域，尤其是涉及一种软件脉宽调制驱动IGBT/MOSFET器件的方法及装置。
背景技术
在电磁加热产品低功率加热情况下IGBT/MOSFET器件温升偏高，原因是机器在工作的情况下IGBT/MOSFET器件台阶高造成器件温升高，鉴于上述问题，本申请拟用软件脉宽调制驱动IGBT/MOSFET的方式降低台阶到达降低器件温升的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种软件脉宽调制驱动IGBT/MOSFET器件的方法，其可有效的降低IGBT/MOSFET器件的发热温度。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种软件脉宽调制驱动IGBT/MOSFET器件的方法，包括如下步骤：
S1、在过零点开启机器加热；
S2、在过零点给定固定的IGBT/MOSFET驱动脉宽；
S3、同步硬件电路连接到电磁炉能量转换线盘形成电压分压电路，单片机根据分压电路处理得到同步脉冲信号；
S4、单片机根据功率的大小计算导通IGBT/MOSFET的宽度并由同步脉冲信号触发PPG开通；
S5、单片机根据IGBT/MOSFET导通时间结束后自动关闭PPG信号输出，调整IGBT/MOSFET驱动脉宽；
S6、等待过零信号产生，如果产生返回步骤S2，否则返回步骤S3。
另一方面，一种软件脉宽调制驱动IGBT/MOSFET器件的装置，包括：
MCU控制模块，其设置有外围信号检测模块及PPG驱动模块；
过零电路，其分别接于电源输入端与外围信号检测模块；
整流电路，其接于电源输入端，整流电路后端依序接有滤波电路、LC震荡电路及MOS管，LC震荡电路通过同步硬件电路接于MCU控制模块，MOS管通过IGBT/MOSFET驱动电路接于MCU控制模块的PPG驱动模块。
作为优选，外围信号检测模块接有温度采样电路、电流采样电路、电压采样电路及浪涌保护电路。
本发明具有如下有益效果：本发明通过单片机采集电网的过零信号，单片机根据系统加热功率调整脉宽驱动宽度，在电网波峰的时候驱动脉宽最大，波谷的时候驱动脉宽最小，从而达到功率、台阶及温升平衡。
附图说明
图1为软件脉宽调制驱动IGBT/MOSFET器件的方法的流程图。
图2为软件脉宽调制驱动IGBT/MOSFET器件的装置图。
图3为信号波形图。
图4为电网单周期PPG驱动脉宽示意图。
图5为同步硬件电路。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
参见图1到图5，一种软件脉宽调制驱动IGBT/MOSFET器件的装置，包括MCU控制模块(单片机)、过零电路、整流电路、滤波电路、LC震荡电路、MOS管、同步硬件电路及IGBT/MOSFET驱动电路，MCU控制模块设置有外围信号检测模块及PPG驱动模块；过零电路分别接于电源输入端与外围信号检测模块；整流电路接于电源输入端，整流电路后端依序接有滤波电路、LC震荡电路及MOS管，LC震荡电路通过同步硬件电路接于MCU控制模块，MOS管通过IGBT/MOSFET驱动电路接于MCU控制模块的PPG驱动模块。
外围信号检测模块接有温度采样电路、电流采样电路、电压采样电路及浪涌保护电路。
一种软件脉宽调制驱动IGBT/MOSFET器件的方法，包括如下步骤：
S1、在过零点开启机器加热；该处机器指代IH电磁加热产品，包括但不仅限于电磁炉、饭煲、压力煲及炒菜机等IH加热产品。过零点由芯片内部的比较器资源判断定电网过零点；芯片程序内部设定当检测到外部过零点信号启动；电网信号正弦波经过整流桥整流成半波信号，半波信号电阻分压成芯片可检测的安全信号其中芯片内部的资源比较器检测波形波谷为过零信号。
S2、在过零点给定固定的IGBT/MOSFET驱动脉宽；此处的IGBT/MOSFET指代IGBT/MOSFET器件，驱动宽度芯片程序可设定，假设驱动驱动宽度5us时间。
S3、同步硬件电路连接到电磁炉能量转换线盘形成电压分压电路，单片机根据分压电路处理得到同步脉冲信号。
S4、单片机根据功率的大小计算导通IGBT/MOSFET(IGBT/MOSFET器件)的宽度并由同步脉冲信号触发PPG开通。
其中，P＝U*I，P、功率，U、电压，I、电流；I＝K*T，K、变化系数，T、IGBT/MOSFET驱动电路导通宽度。
S5、单片机根据IGBT/MOSFET(IGBT/MOSFET器件)导通时间结束后自动关闭PPG信号输出，调整IGBT/MOSFET(IGBT/MOSFET器件)驱动脉宽。
单片机在关闭PPG信号输出芯片产生中断信号，芯片执行中断程序，前述提到功率的计算方式，实际的功率值低于目标功率值时增加IGBT/MOSFET器件的导通宽度T,否决减小时间T；调整的目的是使系统功率恒定。
S6、等待过零信号产生，如果产生返回步骤S2，否则返回步骤S3。
能够返回步骤2的情况：供电局电网频率决定大陆电网频率50hz换算时间20ms，根据过零波形可以知道每10ms产生一次过零信号。
返回步骤3的情况：第一信号M与第二信号N一同经过比较器比较。
比较器介绍：比较器2个输入端口，“+”为正向端，“-”为负向端。
比较器1个输出端口，正向端电压大于负向端输出高电平否则输出低电平。
术语“上升沿”是指比较器输出电平由低电平变化到高电平；术语“下降沿”是指比较器输出电平由高电平变化到低电平；
电路应用中第一信号接正向端，第二接负向端，当输出端为下降沿的时候产生同步脉冲信号。当然第一信号、第二信号连接方式不限以上方式，也可以第一信号接负向端，第二信号接正向端脉冲信号设置为上升沿。
实施例中，整流电路：是将正弦波整流成半波。
滤波电路：作用是尽可能减小脉动的直流电压中的交流成分，保留其直流成分，使输出电压纹波系数降低，波形变得比较平滑。
LC震荡电路：是指线盘和谐振电容。
温度采样电路：采样功率器件“IGBT/MOSFET”的温度，保证器件在安全的温度下工作。
电流采样电路：采样工作电流I。
电压采样电路：采样电网电压U。
浪涌保护电路：电网有瞬时过电压时能够保护系统不受毁灭性破坏。
在电网过零点处IGBT/MOSFET器件驱动脉宽最小，然后依次调整脉宽宽度，在电网波峰处驱动脉宽最大。
单片机具有电磁加热产品输出功率控制计算程序(可参考现有技术)，经过计算得到触发IGBT/MOSFET导通宽度，单片机根据同步脉冲信号触发PPG开通。
由单片机输出开关控制信号给IGBT/MOSFET驱动电路，控制IGBT/MOSFET电平高，低；单片机检测过零电路判定过零点，从而实现调制驱动脉宽到达改善关键器件温升的目的。
本发明通过单片机采集电网的过零信号，单片机根据系统加热功率调整脉宽驱动宽度，在电网波峰的时候驱动脉宽最大，波谷的时候驱动脉宽最小从而达到功率、台阶及温升平衡。
为了简略，文中略去对公知技术的阐述。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (3)

1.一种软件脉宽调制驱动IGBT/MOSFET器件的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、在过零点开启机器加热；
S2、在过零点给定固定的IGBT/MOSFET驱动脉宽；
S3、同步硬件电路连接到电磁炉能量转换线盘形成电压分压电路，单片机根据分压电路处理得到同步脉冲信号；
S4、单片机根据功率的大小计算导通IGBT/MOSFET的宽度并由同步脉冲信号触发PPG开通；
S5、单片机根据IGBT/MOSFET导通时间结束后自动关闭PPG信号输出，调整IGBT/MOSFET驱动脉宽；
S6、等待过零信号产生，如果产生返回步骤S2，否则返回步骤S3。
2.一种软件脉宽调制驱动IGBT/MOSFET器件的装置，其特征在于，包括：
MCU控制模块，其设置有外围信号检测模块及PPG驱动模块；
过零电路，其分别接于电源输入端与外围信号检测模块；
整流电路，其接于电源输入端，整流电路后端依序接有滤波电路、LC震荡电路及MOS管，LC震荡电路通过同步硬件电路接于MCU控制模块，MOS管通过IGBT/MOSFET驱动电路接于MCU控制模块的PPG驱动模块。
3.根据权利要求2所述的软件脉宽调制驱动IGBT/MOSFET器件的装置，其特征在于，所述外围信号检测模块接有温度采样电路、电流采样电路、电压采样电路及浪涌保护电路。
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