CN106793223A - 一种单管驱动电磁加热电路 - Google Patents

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Zhu Youzheng
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Abstract

本发明公开了电磁加热领域内的一种单管驱动电磁加热电路，包括滤波电容C1、励磁线圈L1、谐振电容C2、IGBT开关管Q1、取样电路、单片机电路以及推动电路，滤波电容C1负极、谐振电容C2负极以及IGBT开关管Q1的发射极E相连接并接地，滤波电容C1正极接直流电正极，励磁线圈L1串接在滤波电容C1正极与谐振电容C2正极之间，谐振电容C2正极与IGBT开关管Q1的集电极C相连接，IGBT开关管Q1的栅极G经限流电阻R1与推动电路U1输出端相连接，推动电路U1输入端与单片机U2的输出端相连接，推动电路U1驱动IGBT开关管动作；本发明将谐振电容与IGBT开关管的集电极和发射极并联，可有效降低IGBT开关管工作过程中截止时所承受的电压，易于实现温度控制，可用于各类电磁加热设备中。

Description

一种单管驱动电磁加热电路
技术领域
本发明涉及一种加热电路，特别涉及一种电磁加热电路。
背景技术
为提高电热转换效率，工业生产和民用领域大量采用电磁加热。传统单管驱动电磁加热电路中，采用谐振电容与励磁线圈并联后串接在直流电正极与IGBT开关管的集电极之间，IGBT开关管工作过程中截止时承受的电压较高，传统单管驱动电磁加热电路在电磁加热过程中，对加热对象进行温度控制时，通常采用间歇工作方式，由于热惯性，温度波动较大，不易实现精确控制，频繁启停电路容易造成干扰，出现故障。
发明内容
本发明的目的是提供一种单管驱动电磁加热电路，本发明将谐振电容与IGBT开关管的集电极和发射极并联，可有效降低IGBT开关管工作过程中截止时所承受的电压，还可以通过单片机控制IGBT开关管的导通时间，控制励磁线圈中电流的大小，进而控制输出功率的大小，易于实现温度控制，可用于各类电磁加热设备中。
本发明的目的是这样实现的：一种单管驱动电磁加热电路，包括滤波电容C1、励磁线圈L1、谐振电容C2、IGBT开关管Q1、取样电路、单片机电路以及推动电路，直流电负极、滤波电容C1负极、谐振电容C2负极以及IGBT开关管Q1的发射极相连接并接地，滤波电容C1正极接直流电正极，所述励磁线圈L1串接在滤波电容C1正极与谐振电容C2正极之间，谐振电容C2正极与IGBT开关管Q1的集电极C相连接，IGBT开关管Q1的栅极G经限流电阻R1与推动电路U1输出端相连接，所述推动电路U1输入端与单片机U2的输出端相连接，推动电路U1驱动IGBT开关管动作。
作为本发明的进一步限定，所述单片机U2选用STC15W401AS，内置电压比较器的同相输入端为7脚，单片机U2的6脚接5V电源、8脚接地、5脚接推动电路U1的2脚。
作为本发明的进一步限定，所述推动电路U1选用IR4426芯片，所述推动电路U1的6脚接15V电源、3脚和4脚接地、2脚接单片机U2的5脚、7脚经限流电阻R1接IGBT开关管Q1的栅极G。
作为本发明的进一步限定，还包括取样电路，所述取样电路由串联的第二电阻R2和稳压二极管D1组成，第二电阻R2的一端接谐振电容C2正极、另一端接稳压二极管D1负极，稳压二极管D2正极接地，所述稳压二极管D1的稳压值大于单片机U2的内部基准电压并小于单片机U2的电源电压，稳压二极管D1负极接单片机U2的7脚。
本发明工作时，励磁线圈L1与谐振电容C2构成谐振电路，当单片机U2输出端5脚为低电平时，推动电路U1的输入端2脚也为低电平，经内部反相器反相后在输出端7脚输出15V电压，经限流电阻R1送IGBT开关管Q1的栅极G，使IGBT开关管Q1的集电极C和发射极E导通，励磁线圈L1通电，输出电磁能；当单片机U2输出端5脚为高电平时，推动电路U1的输入端2脚也为高电平，经内部反相后在输出端7脚输出0V电压，经限流电阻R1送IGBT开关管Q1的栅极G，使IGBT开关管Q1的集电极C和发射极E截止，励磁线圈L1对谐振电容C2充电直至电流为0时，谐振电容C2对励磁线圈L1放电直至电压为0，励磁线圈L1通过IGBT开关管Q1中的阻尼二极管放电直至电流为0；取样电路对谐振电容C2两端电压取样后送单片机控制电路U2的同相输入端7脚，与内部基准电压相比较，以决定下一个低电平何时输出。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明将谐振电容C2与IGBT开关管的集电极和发射极并联，可有效降低IGBT开关管工作过程中截止时所承受的电压，还可以通过单片机控制IGBT开关管的导通时间，控制励磁线圈中电流的大小，进而控制输出功率的大小，易于实现温度控制，可用于各类电磁加热设备中。
附图说明
图1为本发明电路原理示意图。
图2为本发明电路原理图。
具体实施方式
如图1和2所示的一种单管驱动电磁加热电路，包括滤波电容C1、励磁线圈L1、谐振电容C2、IGBT开关管Q1（内含阻尼二极管）、取样电路、单片机电路（内含电压比较器）以及推动电路，滤波电容C1负极、谐振电容C2负极以及IGBT开关管Q1的发射极相连接并接地，滤波电容C1正极接直流电正极，励磁线圈L1串接在滤波电容C1正极与谐振电容C2正极之间，谐振电容C2正极与IGBT开关管Q1的集电极C相连接；推动电路U1选用IR4426或IR4428芯片（均内含两组驱动电路），推动电路U1的6脚接15V电源、3脚和4脚接地、7脚经限流电阻R1接IGBT开关管Q1的栅极G、2脚接单片机U2的5脚；单片机U2选用STC15W401AS或STC15W201S芯片，单片机U2的6脚接5V电源、8脚接地、内置的电压比较器同相输入端7脚接取样电路的稳压二极管D1负极；取样电路由串联的第二电阻R2和稳压二极管D1组成，第二电阻R2的一端接谐振电容C2正极、另一端接稳压二极管D1负极，稳压二极管D2正极接地，稳压二极管D1的稳压值大于单片机U2的内部基准电压并小于单片机U2的电源电压。
本发明工作时包括以下步骤：
①通电，220V或380V交流电整流后的直流电正极V+接滤波电容C1的正极、负极V-接滤波电容C1的负极；单片机U2的输出端5脚复位后为高电平，推动电路U1的输入端2脚也为高电平，内部反相后在输出端7脚输出0V电压，经限流电阻R1送IGBT开关管Q1的栅极G，使IGBT开关管Q1的集电极C和发射极E截止，励磁绕圈L1中电流为0，延时一段时间后，单片机进入工作状态；
②单片机U2的输出端5脚输出一个低电平，推动电路U1的输入端2脚也为低电平，内部反相后在输出端7脚输出15V电压，经限流电阻R1送IGBT开关管Q1的栅极G，使IGBT开关管Q1的集电极C和发射极E导通，流过励磁线圈L1中的电流逐渐变大；
③低电平结束后，单片机U2输出端5脚为高电平时，推动电路U1的输入端2脚也为高电平，内部反相后在输出端7脚输出0V电压，经限流电阻R1送IGBT开关管Q1的栅极G，使IGBT开关管Q1的集电极C和发射极E截止，励磁线圈L1对谐振电容C2充电直至电流为0时，谐振电容C2对励磁线圈L1放电直至电压为0，励磁线圈L1通过IGBT功率开关管Q1中的阻尼二极管放电直至电流为0；
④取样电路对谐振电容C2两端电压取样，由稳压二极管D1的负极送单片机U2的同相输入端7脚，与内部基准电压相比较，根据比较结果单片机U2决定从输出端5脚输出下一个低电平，然后重复第②步；
⑤电路工作时，可通过A/D端口或串行口，向单片机输入数据或控制信号，单片机U2处理后，控制IGBT开关管的导通时间，控制励磁线圈中电流的大小，进而控制输出功率的大小。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种单管驱动电磁加热电路，包括滤波电容C1、励磁线圈L1、谐振电容C2、IGBT开关管Q1、取样电路、单片机电路以及推动电路，其特征在于，直流电负极、滤波电容C1负极、谐振电容C2负极以及IGBT开关管Q1的发射极E相连接并接地，滤波电容C1正极接直流电正极，所述励磁线圈L1串接在滤波电容C1正极与谐振电容C2正极之间，谐振电容C2正极与IGBT开关管Q1的集电极C相连接，IGBT开关管Q1的栅极G经限流电阻R1与推动电路U1输出端相连接，所述推动电路U1输入端与单片机U2的输出端相连接，推动电路U1驱动IGBT开关管动作。
2.根据权利要求1所述的一种单管驱动电磁加热电路，其特征在于，所述单片机U2选用STC15W401AS芯片，内置电压比较器的同相输入端为7脚，单片机U2的6脚接5V电源、8脚接地、5脚接推动电路U1的2脚。
3.根据权利要求2所述的一种单管驱动电磁加热电路，其特征在于，所述推动电路U1选用IR4426芯片，所述推动电路U1的6脚接15V电源、3脚和4脚接地、7脚经限流电阻R1接IGBT开关管Q1的栅极G。
4.根据权利要求1或2所述的一种单管驱动电磁加热电路，其特征在于，还包括取样电路，所述取样电路由串联的第二电阻R2和稳压二极管D1组成，第二电阻R2的一端接谐振电容C2正极、另一端接稳压二极管D1负极，稳压二极管D2正极接地，所述稳压二极管D1的稳压值大于单片机U2的内部基准电压并小于单片机U2的电源电压，稳压二极管D1负极接单片机U2的7脚。
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