CN1921708A - 电子炊具的电源控制电路结构及方法 - Google Patents
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Abstract
一种电子炊具的电源控制电路结构及方法，包括输入单元；输出单元；微控制单元，用于处理输入单元、输出单元及侦测处理同步、震荡、过载电压、过载电流的信号；电源电路；激磁线圈电路，作为电子炊具控制电路的功率切换调整；绝缘栅双极性晶体管的输出电路，以驱动激磁线圈电路；绝缘栅双极性晶体管的驱动电路，作为微控制单元与绝缘栅双极性晶体管的输出电路的电压转换界面，并驱动绝缘栅双极性的输出电路，通过上述结构，微控制单元内建有可编程脉波产生器及模拟/数字转换器，可由外部输入直接启动或停止可编程脉波产生器的输出。当每次启动时，可编程脉波产生器提供一次脉波的输出，其脉波宽度可通过软件设定来达到功率调整及保护控制目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子炊具的电源控制电路结构及方法，特别涉及一种利用微控制单元内部设置至少一组以上的可编程脉波产生器的电子炊具的电源控制电路结构及方法步骤。
背景技术
通常，电子产业中的3C产品在现代人的生活中占有极大的地位，其中消费性电子走向轻、薄、短、小，且具有极高的实用性，故受到一般消费者所青睐，具有极佳的商机，例如：电磁炉或电饭煲(类似电子锅的产品，但具备有更多烹煮的功能)等的电子炊具，其仅需要提供家用电源，即可进行食物的加热工作，摒除了使用传统瓦斯炉的不便处(例如：瓦斯气体具有危险性...等)，且其价格亦十分便宜，为一般家庭可轻松购置。
而功率控制及保护控制的二项控制技术为电子炊具(例如：电磁炉、电饭煲)所常使用，请参阅图1所示，其为公知电磁炉的功能方框图，其硬件的构件包括有：微控制单元11、输入单元12、输出单元13、侦测电路14、绝缘栅双极性晶体管的驱动电路15、绝缘栅双极性晶体管的输出电路16、激磁线圈电路17及电源电路18。其中该输入单元12还包括有：功能按键121、温度侦测器122。其中该输出单元13还包括有：风扇131、蜂鸣器132及显示单元133。通过上述的构件以硬件直接侦测处理如：同步电路、震荡电路、电压过载、电流过载...等电路所提供电子信号，而硬件的控制电路必须利用四组以上的比较器来侦测，其控制动作需要利用到微控制单元11(Micro Controller Unit，MCU)来做一执行，除此之外，该微控制单元11更需配合多组比较器及其它外围零件来共同执行功率控制及保护的动作，该结构的主要缺点为控制回路较为复杂，且其制造成本亦较为昂贵，故具有等待从事此行业者加以改良的空间。
发明内容
基于解决以上所述公知技术的缺点，本发明提供一种电子炊具的电源控制电路结构及方法，本发明的主要目的在于利用一微控制单元内建有一可编程脉波产生器及模拟/数字转换器的微控制单元，通过该可编程脉波产生器，即可由外部输入直接启动或停止控制可编程脉波产生器的输出。当每次启动时，可编程脉波产生器提供一次脉波的输出，其脉波宽度可通过软件设定来达到功率调整及保护控制目的。
本发明的另一目的为当侦测到过载电流、过载电压或过温时，系统可通过停止控制可编程脉波产生器的输出，或是调节可编程脉波产生器的脉波宽度输出以达到保护控制的目的，并可进一步达到简化电路设计和周邉零件，且使制造成本降低的目的。
为达上述的目的，本发明的一种电子炊具的电源控制电路结构，其包括有：一输入单元，用于设定温度、功率及时间的输入参数；一输出单元，用于显示温度、功率及时间的输入参数；一微控制单元，用于处理输入单元、输出单元及侦测处理同步、震荡、过载电压、过载电流的信号；一电源电路，提供电子炊具控制电路所需要的电源；一激磁线圈电路，用于作为电子炊具控制电路的功率切换调整；一绝缘栅双极性晶体管的输出电路，以驱动激磁线圈电路；以及一绝缘栅双极性晶体管的驱动电路，作为微控制单元与绝缘栅双极性晶体管的输出电路的电压转换界面，并驱动绝缘栅双极性晶体管的输出电路。
根据所述的电子炊具的电源控制电路结构，其中该输入单元还包括有一功能按键及一温度侦测器。
根据所述的电子炊具的电源控制电路结构，其中该输出单元还包括有一风扇、一蜂鸣器及一显示单元。
根据所述的电子炊具的电源控制电路结构，其中该微控制单元还包括有一功率侦测电路。
根据所述的电子炊具的电源控制电路结构，其中该微控制单元包括有：至少一组的模拟/数字转换器；一可编程脉波产生器，其包括有至少一组以上的比较器、一定时器、一预除器及一控制单元；以及一中央处理单元核心，用于控制处理可编程脉波产生器的控制单元。
根据所述的电子炊具的电源控制电路结构，其中该电子炊具为一电磁炉。
根据所述的电子炊具的电源控制电路结构，其中该电子炊具为一电饭煲。
为达上述的目的，本发明的一种电子炊具的微控制单元处理控制方法，其包括有下列步骤：
(1)一比较器提供启动的讯号控制源，以作为启动可编程脉波产生器输出控制，并利用一定时器来计时，输出的时间长度由定时器及预除器来控制，且定时器及预除器的设定数值可由软件来进行设定，当定时器计时结束时，可编程脉波产生器即刻停止输出；
(2)一比较器提供停止的讯号，作为停止可编程脉波产生器的输出控制；
(3)定时器配合预除器作为可编程脉波产生器的输出时间长度的控制；以及
(4)控制单元为整个可编程脉波产生器主要控制的部份，以提供比较器禁能或致能控制、预除值及定时器的设定、启动禁能或致能控制、停止禁能或致能控制及软件控制可编程脉波产生器输出或侦测可编程脉波产生器输出状态。
根据所述的电子炊具的微控制单元处理控制方法，其中该有关于电子炊具专用微控制单元的可编程脉波产生器的控制方法如下：
(1)第一比较器作为控制可编程脉波产生器输出停止的应用，当第一比较器的输出端产生下降边缘时，若禁能和致能位(简称P0SPEN bit)是致能的，则可直接停止可编程脉波产生器的输出，第一比较器用于处理过载电流与过载电压，当负载电流瞬间过大时，即经过绝缘栅双极性晶体管的电流瞬时超过预定控制范围内的所需电流过大时，将会反应于电流转换器产生的电压过载电流点上，过载电流连接至微控制单元的第一比较器的负端，当过载电流产生电压大于第一比较器的正端参考电压时，第一比较器输出由高变低，进而控制可编程脉波产生器输出而停止；相同的，当过温时使第一比较器的负端电压高于第一比较器的正端的参考电压，而使可编程脉波产生器的输出停止；
(2)第二比较器主要作为控制启动可编程脉波产生器输出的应用，当第二比较器输出端产生下降边缘时，若禁能和致能位(简称P1SPEN bit)是致能时，可直接启动可编程脉波产生器输出，第二比较器用于处理同步信号，当激磁线圈电路的绝缘栅双极性晶体管端压自高电位降至零时，将使可编程脉波产生器再度被启动，即同步信号电压的绝缘栅双极性晶体管端点(SYN-I)低于直流电源端口(SYN-P)电压点时，第二比较器输出端产生下降边缘，第二比较器将启动可编程脉波产生器做一输出；
(3)可编程脉波产生器由上述第一比较器及第二比较器来进行硬件控制可编程脉波产生器停止及启动外，程序亦可通过设定或侦测软开关位(简称POST bit)进行可编程脉波产生器输出停止及启动的控制；
(4)可编程脉波产生器提供定时器功能，以软件进行定时器及预除器值的设定可达到决定可编程脉波产生器输出时间长度控制，来达到功率调节；以及
(5)配合上述步骤(1)至步骤(4)点所揭示硬件启动与停止，以及软件可编程脉波产生器定时器的设定来达成输出功率控制、同步、震荡、过载电压、过载电流的信号的侦测控制。
通过上述结构，其主要为利用一微控制单元内建有一可编程脉波产生器及模拟/数字转换器之微控制单元，通过该可编程脉波产生器，即可由外部输入直接启动或停止控制可编程脉波产生器的输出。当每次启动时，可编程脉波产生器提供一次脉波的输出，其脉波宽度可藉由软件设定来达到功率调整及保护控制目的。为进一步对本发明有更深入的说明，乃通过以下附图、附图说明及发明详细说明。
附图说明
图1为公知电磁炉的功能方框图；
图2为本发明电子炊具电源控制电路的功能方框图；
图3为本发明微控制单元内部较为详细功能方框图。
其中，附图标记说明如下：
11 微控制单元
12 输入单元
121 功能按键
122 温度侦测器
13 输出单元
131 风扇
132 蜂鸣器
133 显示单元
14 侦测电路
15 绝缘栅双极性晶体管的驱动电路
16 绝缘栅双极性晶体管的输出电路
17 激磁线圈电路
18 电源电路
21 微控制单元
211 比较器
212 模拟/数字转换器
213 中央处理单元核心
214 可编程脉波产生器
22 输入单元
221 功能按键
222 温度侦测器
23 输出单元
231 风扇
232 蜂鸣器
233 显示单元
24 绝缘栅双极性晶体管的驱动电路
25 绝缘栅双极性晶体管的输出电路
26 激磁线圈电路
27 电源电路
具体实施方式
现配合下列的图式说明本发明的详细结构及其连结关系。
请参阅图2所示，其为本发明电子炊具电源控制电路的功能方框图，该电子炊具泛指电磁炉及电饭煲，其电源控制电路包括有：
一输入单元22，用于设定温度、功率及时间的输入参数，其中该输入单元22还包括有一功能按键221及一温度侦测器222；
一输出单元23，用于显示温度、功率及时间的输入参数，其中输出单元23还包括有一风扇231、一蜂鸣器232及一显示单元233；
一微控制单元21，用于处理输入单元22、输出单元23及侦测处理同步、震荡、过载电压、过载电流的信号；
一电源电路27，提供电子炊具控制电路所需要的电源；
一激磁线圈电路26，用于作为电子炊具控制电路的功率切换调整；
一绝缘栅双极性晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)的输出电路25，以驱动激磁线圈电路26；以及
一绝缘栅双极性晶体管的驱动电路24，作为微控制单元21与绝缘栅双极性晶体管的输出电路25的电压转换界面，并驱动绝缘栅双极性晶体管的输出电路25。
请参阅图3所示，图3为本发明微控制单元内部较为详细功能方框图，该微控制单元还包括有：
至少一组以上的模拟/数字转换器(A/D Converter)212；
一可编程脉波产生器(Programmable Pulse Generator，PPG)214，其包括有至少一组以上的比较器211(本发明所揭示的实施例为二个比较器，分别为第一比较器及第二比较器，该二比较器的功能及动作的详细说明，在后文中将做一详细的描述)、一定时器(Timer)、一预除器及一控制单元；以及
一中央处理单元核心(CPU Core)213，用于控制处理可编程脉波产生器的控制单元。
藉上述的构成，有关微控制单元所侦测电子信号分析如下：
(1)过载电压(Over Voltage，OV)：绝缘栅双极性晶体管于ON/OFF控制过程中，与其连接的激磁线圈电路26可能产生过高电压，该电压经过电阻分压取得过载电压(OV)连接至微控制单元21内部的模拟/数字转换器(Analog/Digital Converter)212的输入端，而该电压过载作为微控制单元21功率控制的参考数据。
(2)过载电流(Over Current，OC)：当负载电流过大时，经过绝缘栅双极性晶体管的电流超过原预定控制范围内所需的电流，电源电路中的电流转换器产生电压通过电阻分压后取得过载电流点，连接于微控制单元21的C0VIN-端(第一比较器负端)，当过载电流产生电压大于C0VIN+端(第一比较器正端)电压时，第一比较器输出由高转换为低(下降边缘)，进而控制可编程脉波产生器输出停止。
(3)功率侦测电路：自电源电路通过电阻分压以取得系统电压点SYSV以及电源电路的电流转换器(Current Transform，CT)端，用于分压取得系统电流点SYSC，此二点分别接至微控制单元模拟输出端口(Analog Inputs)，以此两点来求得功率值作为功率调整的参考数据，即为调整可编程脉波产生器脉波宽度调整的依据。
(4)同步侦测电路：在激磁线圈电路26两端分别通过电阻分压以取出SYN-P及SYN-I，SYN-P为输出电源端的电压，此点提供为微控制单元21比较器C1VIN+(第二比较器正端)的参考电压；SYN-I为连接绝缘栅双极性晶体管端的电压点，该电压点作为同步信号电压，再连接至微控制单元21比较器C1VIN-(第二比较器负端)。当同步信号电压SYN-I低于SYN-P电压点时，第二比较器将启动可编程脉波产生器做一输出动作。
通过上述构成，其电子炊具的微控制单元处理控制方法如下：
(1)第二比较器提供启动(Restart)的讯号控制源，以作为启动可编程脉波产生器输出控制，并利用一定时器来计时，输出的时间长度由定时器及预除器来控制，且定时器及预除器的设定数值可由软件来进行设定，当定时器计时结束时，可编程脉波产生器即刻停止输出。
(2)第一比较器提供停止的讯号，作为停止可编程脉波产生器的输出控制。
(3)定时器配合预除器作为可编程脉波产生器的输出时间长度的控制。
(4)控制单元为整个可编程脉波产生器主要控制的部份，以提供比较器禁能(Disable)或致能(Enable)控制、预除值及定时器的设定、启动禁能或致能控制、停止禁能或致能控制及软件控制可编程脉波产生器输出或侦测可编程脉波产生器输出状态。
有关于电子炊具专用微控制单元的可编程脉波产生器功能与控制方法如下：
(1)第一比较器主要作为控制可编程脉波产生器输出停止的应用，当第一比较器的输出端产生下降边缘(Falling Edge)时，若P0SPEN bit是致能的，则可直接停止可编程脉波产生器的输出。第一比较器用于处理过载电流与过载电压，当负载电流瞬间过大时，即经过绝缘栅双极性晶体管的电流瞬时超过预定控制范围内的所需电流过大时，将会反应于电流转换器产生的电压过载电流点上，过载电流连接至微控制单元的C0VIN-端(第一比较器的负端)。当过载电流产生电压大于C0VIN+端(第一比较器的正端)参考电压时，第一比较器输出(C0OUT)由高变低(Falling Edge)，进而控制可编程脉波产生器输出而停止；相同的，当过温时使C0VIN-端(第一比较器的负端)电压高于C0VIN+端(第一比较器的正端)的参考电压，而使可编程脉波产生器的输出停止。
(2)第二比较器用于控制启动可编程脉波产生器输出，当第二比较器输出端(C1OUT)产生下降边缘时，若P1SPEN bit是致能(Enable)时，可直接启动可编程脉波产生器输出。第二比较器主要为处理同步信号，当激磁线圈电路的绝缘栅双极性晶体管端压自高电位降至零时，将使可编程脉波产生器再度被启动，即同步信号电压SYN-I低于SYN-P电压点时，第二比较器输出端产生下降边缘，第二比较器将启动可编程脉波产生器做一输出动作。
(3)可编程脉波产生器由上述第一比较器及第二比较器来进行硬件控制可编程脉波产生器停止及启动外，程序亦可通过设定或侦测POST bit进行可编程脉波产生器输出停止及启动的控制。
(4)可编程脉波产生器提供定时器(Timer)功能，以软件进行定时器及预除器值的设定可达到决定可编程脉波产生器输出时间长度(或称为可编程脉波产生器的脉波宽度)控制，来达到功率调节的目的。
(5)配合上述(1)至(4)点所揭示硬件启动与停止，以及软件可编程脉波产生器定时器的设定来达成输出功率控制、同步、震荡、过载电压、过载电流的信号的侦测控制的目的。
通过上述图2、3所揭示的内容，即可了解本发明可达到利用一微控制单元内建有一可编程脉波产生器及模拟/数字转换器的微控制单元，通过该可编程脉波产生器，即可由外部输入直接启动或停止控制可编程脉波产生器的输出。当每次启动时，可编程脉波产生器提供一次脉波的输出，其脉波宽度可通过软件设定来达到功率调整及保护控制目的。综上所述，本发明的结构特征及各实施例皆已详细揭示，而可充分显示出本发明在目的及有益效果上均深富实施的进步性，极具产业的利用价值，且为目前市面上前所未见的运用，依专利法的精神所述，本发明完全符合发明专利的要求。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，而不能以之限定本发明所实施的范围，即大凡依本发明权利要求所作的均等变化与修饰，皆应仍属于本发明专利涵盖的范围内。
Claims (9)
1、一种电子炊具的电源控制电路结构，其包括有：
一输入单元，用于设定温度、功率及时间的输入参数；
一输出单元，用于显示温度、功率及时间的输入参数；
一微控制单元，用于处理输入单元、输出单元及侦测处理同步、震荡、过载电压、过载电流的信号；
一电源电路，提供电子炊具控制电路所需要的电源；
一激磁线圈电路，用于作为电子炊具控制电路的功率切换调整；
一绝缘栅双极性晶体管的输出电路，以驱动激磁线圈电路；以及
一绝缘栅双极性晶体管的驱动电路，作为微控制单元与绝缘栅双极性晶体管的输出电路的电压转换界面，并驱动绝缘栅双极性晶体管的输出电路。
2、根据权利要求1所述的电子炊具的电源控制电路结构，其中该输入单元还包括有一功能按键及一温度侦测器。
3、根据权利要求1所述的电子炊具的电源控制电路结构，其中该输出单元还包括有一风扇、一蜂鸣器及一显示单元。
4、根据权利要求1所述的电子炊具的电源控制电路结构，其中该微控制单元还包括有一功率侦测电路。
5、根据权利要求1所述的电子炊具的电源控制电路结构，其中该微控制单元包括有：
至少一组的模拟/数字转换器；
一可编程脉波产生器，其包括有至少一组以上的比较器、一定时器、一预除器及一控制单元；以及
一中央处理单元核心，用于控制处理可编程脉波产生器的控制单元。
6、根据权利要求1所述的电子炊具的电源控制电路结构，其中该电子炊具为一电磁炉。
7、根据权利要求1所述的电子炊具的电源控制电路结构，其中该电子炊具为一电饭煲。
8、一种电子炊具的微控制单元处理控制方法，其包括下列步骤：
(1)一比较器提供启动的讯号控制源，以作为启动可编程脉波产生器输出控制，并利用一定时器来计时，输出的时间长度由定时器及预除器来控制，且定时器及预除器的设定数值可由软件来进行设定，当定时器计时结束时，可编程脉波产生器即刻停止输出；
(2)一比较器提供停止的讯号，作为停止可编程脉波产生器的输出控制；
(3)定时器配合预除器作为可编程脉波产生器的输出时间长度的控制；以及
(4)控制单元为整个可编程脉波产生器主要控制的部份，以提供比较器禁能及致能控制其中之一，以及预除值，定时器的设定、启动禁能或致能控制、停止禁能或致能控制及软件控制可编程脉波产生器输出或侦测可编程脉波产生器输出状态。
9、根据权利要求8所述的电子炊具的微控制单元处理控制方法，其中该有关于电子炊具专用微控制单元的可编程脉波产生器的控制方法如下：
(1)第一比较器作为控制可编程脉波产生器输出停止的应用，当第一比较器的输出端产生下降边缘时，若禁能和致能位P0SPEN bit是致能的，则可直接停止可编程脉波产生器的输出，第一比较器用于处理过载电流与过载电压，当负载电流瞬间过大时，即经过绝缘栅双极性晶体管的电流瞬时超过预定控制范围内的所需电流过大时，将会反应于电流转换器产生的电压过载电流点上，过载电流连接至微控制单元的第一比较器的负端，当过载电流产生电压大于第一比较器的正端参考电压时，第一比较器输出由高变低，进而控制可编程脉波产生器输出而停止；相同的，当过温时使第一比较器的负端电压高于第一比较器的正端的参考电压，而使可编程脉波产生器的输出停止；
(2)第二比较器主要作为控制启动可编程脉波产生器输出的应用，当第二比较器输出端产生下降边缘时，若禁能和致能位P0P1SPEN bit是致能时，可直接启动可编程脉波产生器输出，第二比较器用于处理同步信号，当激磁线圈电路的绝缘栅双极性晶体管端压自高电位降至零时，将使可编程脉波产生器再度被启动，即同步信号绝缘栅双极性晶体管端的电压SYN-I低于的输出电源端的电压SYN-P电压点时，第二比较器输出端产生下降边缘，第二比较器将启动可编程脉波产生器做一输出；
(3)可编程脉波产生器除由上述第一比较器及第二比较器来进行硬件控制可编程脉波产生器停止及启动外，程序亦可通过设定或侦测软开关位POST bit进行可编程脉波产生器输出停止及启动的控制；
(4)可编程脉波产生器提供定时器功能，以软件进行定时器及预除器值的设定可达到决定可编程脉波产生器输出时间长度控制，来达到功率调节；以及
(5)配合上述步骤(1)至步骤(4)点所揭示硬件启动与停止，以及软件可编程脉波产生器定时器的设定来达成输出功率控制、同步、震荡、过载电压、过载电流的信号的侦测控制。
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2005
- 2005-08-23 CN CNB2005100915590A patent/CN100508669C/zh active Active
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