CN203015157U

CN203015157U - 基于电力电子技术的大功率电磁炉电路

Info

Publication number: CN203015157U
Application number: CN 201220370914
Authority: CN
Inventors: 周杰
Original assignee: Dongguan Jingcheng Electric Energy Equipment Co Ltd
Current assignee: Dongguan Jingcheng Electric Energy Equipment Co Ltd
Priority date: 2012-07-30
Filing date: 2012-07-30
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2022-07-30

Abstract

本实用新型涉及电磁炉产品技术领域，尤其涉及基于电力电子技术的大功率电磁炉电路，它包括主控制器、整流器模块、逆变器模块和负载，逆变器模块包括开关器件IGBT，以及IGBT隔离驱动电路；所述IGBT隔离驱动电路包括驱动芯片EXB841、稳压电路、调节电阻R1和R2、过流保护电路；通过稳压电路可避免因功率不足而导致开关器件IGBT和驱动芯片损坏，通过过流保护电路可在过流时保护开关器件IGBT和驱动芯片，可有效提高大功率电磁炉的质量、安全、稳定和使用寿命。

Description

基于电力电子技术的大功率电磁炉电路

技术领域

本实用新型涉及电磁炉产品技术领域，尤其涉及基于电力电子技术的大功率电磁炉电路。

背景技术

电磁炉是利用电磁感应加热原理制成的电气烹饪器具，由高频感应加热线圈、高频电力转换装置、控制器及铁磁材料锅底炊具等部分组成。使用时，加热线圈中通入交变电流，线圈周围便产生一交变磁场，交变磁场的磁力线大部分通过金属锅体，在锅底中产生大量涡流，从而产生烹饪所需的热。电磁炉具有升温快、热效率高、无明火、无烟尘、无有害气体、对周围环境不产生热辐射、体积小巧、安全性好和外观美观等优点，能完成家庭的绝大多数烹饪任务。

在大功率电力电子设备中，对大功率电力电子器件的保护电路设计至关重要。由于大功率电磁炉的工作环境较为恶劣，保护电路的优劣直接关系到产品的质量、安全、稳定和使用寿命。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足而提供基于电力电子技术的大功率电磁炉电路，可有效提高大功率电磁炉的质量、安全、稳定和使用寿命。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案。

基于电力电子技术的大功率电磁炉电路，它包括主控制器、整流器模块、逆变器模块和负载，所述主控制器设置有AD模块和PWM模块，所述AD模块电连接所述整流器模块，所述PWM模块电连接所述逆变器模块，所述整流器模块的输出端电连接逆变器模块的输入端，逆变器模块的输出端电连接负载。

所述逆变器模块包括开关器件IGBT，以及IGBT隔离驱动电路；所述IGBT隔离驱动电路包括驱动芯片EXB841、稳压电路、调节电阻R1和R2、过流保护电路；所述驱动芯片EXB841的第15脚接VCC电源，驱动芯片EXB841的第14脚接收来自PWM模块的PWM信号。

所述稳压电路包括稳压模块、双向稳压管D15、电容C1、C2、C3、C4、C5和电阻R3；所述稳压模块的Vi端连接R3的一端，R3的另一端连接驱动芯片EXB841的第2脚，驱动芯片EXB841的第2脚接20V电源；稳压模块的Vo端，以及C4、C5的一端均连接开关器件IGBT的E极；R2、C1、C2、C3的一端，以及D15的A端均连接开关器件IGBT的E极；C2、C3、C4、C5的另一端，以及D15的G端均连接驱动芯片EXB841的第9脚，驱动芯片EXB841的第9脚接地；R2、C1的另一端，以及D15的K端均连接开关器件IGBT的G极；R1的一端连接驱动芯片EXB841的第3脚；R1的另一端连接开关器件IGBT的G极；驱动芯片EXB841的第6脚连接开关器件IGBT的C极。

所述过流保护电路包括光电耦合器U1、电阻R4、R5；所述驱动芯片EXB841的第5脚连接U1的发光二极体的负极，U1的发光二极体的正极连接R4的一端，R4的另一端连接驱动芯片EXB841的第2脚；U1的光敏三极管的发射极接地，U1的光敏三极管的集电极输出过流信号至主控制器；R5的一端接VCC，R5的另一端连接U1的光敏三极管的集电极。

所述驱动芯片EXB841的第6脚和开关器件IGBT的C极之间连接有整流二极管D1，D1的负极连接开关器件IGBT的C极，D1的正极连接驱动芯片EXB841的第6脚。

所述整流器模块包括三相不可控整流桥、LC滤波电路和电压电流检测电路，所述三相不可控整流桥的输出端连接LC滤波电路的输入端，LC滤波电路的输出端连接电压电流检测电路的输入端，电压电流检测电路的输出端连接逆变器模块的输入端，主控制器的AD模块连接所述电压电流检测电路。

本实用新型有益效果为：本实用新型所述的基于电力电子技术的大功率电磁炉电路，其逆变器模块包括开关器件IGBT，以及IGBT隔离驱动电路；所述IGBT隔离驱动电路包括驱动芯片EXB841、稳压电路、调节电阻R1和R2、过流保护电路；通过稳压电路可避免因功率不足而导致开关器件IGBT和驱动芯片损坏，通过过流保护电路可在过流时保护开关器件IGBT和驱动芯片。因此，可有效提高大功率电磁炉的质量、安全、稳定和使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图。

图2为本实用新型的逆变器模块的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

如图1和图2所示，本实用新型所述基于电力电子技术的大功率电磁炉电路，它包括主控制器1、整流器模块4、逆变器模块5和负载6，所述主控制器1设置有AD模块2和PWM模块3，所述AD模块2电连接所述整流器模块4，所述PWM模块3电连接所述逆变器模块5，所述整流器模块4的输出端电连接逆变器模块5的输入端，逆变器模块5的输出端电连接负载6。进一步的，所述整流器模块4包括三相不可控整流桥8、LC滤波电路9和电压电流检测电路10，所述三相不可控整流桥8的输出端连接LC滤波电路9的输入端，LC滤波电路9的输出端连接电压电流检测电路10的输入端，电压电流检测电路10的输出端连接逆变器模块5的输入端，主控制器1的AD模块2连接所述电压电流检测电路10。该主电路是一个交流-直流-交流变换器，三相交流电源经三相不可控整流桥8变换成为脉动的直流电，再经过LC滤波电路9滤波成为平滑的直流电，此平滑的直流电经过逆变器模块5变换成交流电供给负载6，通过线圈加热，产生交变的磁场，交变的磁场在锅具底部产生涡流，从而加热锅具。主控制器1采用单片机PIC18F485或PIC18F4680，逆变器模块5的驱动信号由主控制器1的PWM模块3输出控制，PWM信号的频率高于逆变器模块5的谐振频率，恒功率输出加热功率，保证加热火力的稳定性，在过流、过压、过温时快速关断IGBT，保护大功率电力电子器件不受损坏，延迟使用寿命。

优选的，所述逆变器模块5包括开关器件IGBT，以及IGBT隔离驱动电路7；所述IGBT隔离驱动电路7包括驱动芯片EXB841、稳压电路71、调节电阻R1和R2、过流保护电路70；所述驱动芯片EXB841的第15脚接VCC电源，驱动芯片EXB841的第14脚接收来自PWM模块3的PWM信号。调节电阻R1和R2可使得开关器件IGBT的栅极充电和放电速度可调，应用更为灵活，适用于不同品牌的IGBT。

优选的，所述稳压电路71包括稳压模块72、双向稳压管D15、电容C1、C2、C3、C4、C5和电阻R3；所述稳压模块72的Vi端连接R3的一端，R3的另一端连接驱动芯片EXB841的第2脚，驱动芯片EXB841的第2脚接20V电源；稳压模块72的Vo端，以及C4、C5的一端均连接开关器件IGBT的E极；R2、C1、C2、C3的一端，以及D15的A端均连接开关器件IGBT的E极；C2、C3、C4、C5的另一端，以及D15的G端均连接驱动芯片EXB841的第9脚，驱动芯片EXB841的第9脚接地；R2、C1的另一端，以及D15的K端均连接开关器件IGBT的G极；R1的一端连接驱动芯片EXB841的第3脚；R1的另一端连接开关器件IGBT的G极；驱动芯片EXB841的第6脚连接开关器件IGBT的C极。驱动芯片EXB841由放大部分、过流保护部分及5V基准电压等部分组成，当控制电路使第14脚和第15脚有10mA的电流通过时，驱动芯片EXB841向调节电阻R1和R2向开关器件IGBT提供电流使之导通。当控制电路使第14脚和第15脚无电流通过时，第3脚输出低电平使开关器件IGBT可靠关断。若开关器件IGBT导通时发生短路，驱动芯片EXB841的第6脚悬空，使开关器件IGBT慢慢关断。为了避免击穿封装于驱动芯片EXB841内部的稳压管，给拆除和更换不便，给电路稳定性带来影响的情况，采用外接稳压电路71的方法解决该问题。开关器件IGBT所需的-5V反向关断栅压由稳压电路71提供，保证了电路的稳定可靠性。即使当开关器件IGBT开关过程中产生大的浪涌电流、电压时，由于驱动芯片EXB841的第1脚与开关器件IGBT的E级连接已断开，这就避免了损坏驱动芯片EXB841内部的稳压管，而将烧毁外接的双向稳压管D15，从而起到保护驱动芯片EXB841的作用。其中，稳压模块72选用本身具有完善的过流、过压及抗冲击保护能力的集成式模块，可以采用常见的三端稳压管7805或7806等。

优选的，所述过流保护电路70包括光电耦合器U1、电阻R4、R5；所述驱动芯片EXB841的第5脚连接U1的发光二极体的负极，U1的发光二极体的正极连接R4的一端，R4的另一端连接驱动芯片EXB841的第2脚；U1的光敏三极管的发射极接地，U1的光敏三极管的集电极输出过流信号至主控制器1；R5的一端接VCC，R5的另一端连接U1的光敏三极管的集电极。由于驱动芯片EXB841本身能提供过流检测和软关断保护功能，根据驱动芯片EXB841检测电压，确定是否过电流，当出现电流过电流时，驱动芯片EXB841自动实现将栅压软关断保护，并在第5脚输出低电平，U5将低电平信号反馈到前级电路，封锁驱动电路PWM信号，从而使驱动芯片EXB841内部的光耦截止，驱动芯片EXB841输出-5V电压，关断开关器件IGBT，从而保护开关器件IGBT。恢复正常工作电流后，驱动芯片EXB841又恢复正常工作。

优选的，所述驱动芯片EXB841的第6脚和开关器件IGBT的C极之间连接有整流二极管D1，D1的负极连接开关器件IGBT的C极，D1的正极连接驱动芯片EXB841的第6脚，从而可以获得更稳定的电压。

综上所述，本实用新型通过稳压电路71可避免因功率不足而导致开关器件IGBT和驱动芯片损坏，通过过流保护电路70可在过流时保护开关器件IGBT和驱动芯片。因此，可有效提高大功率电磁炉的质量、安全、稳定和使用寿命，该基于电力电子技术的整流、滤波、逆变及IGBT的隔离驱动技术可广泛应用到电磁炉功率转换器件生产上。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施方式，故凡依本实用新型专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本实用新型专利申请范围内。

Claims

1.基于电力电子技术的大功率电磁炉电路，其特征在于：它包括主控制器（1）、整流器模块（4）、逆变器模块（5）和负载（6），所述主控制器（1）设置有AD模块（2）和PWM模块（3），所述AD模块（2）电连接所述整流器模块（4），所述PWM模块（3）电连接所述逆变器模块（5），所述整流器模块（4）的输出端电连接逆变器模块（5）的输入端，逆变器模块（5）的输出端电连接负载（6）；

所述逆变器模块（5）包括开关器件IGBT，以及IGBT隔离驱动电路（7）；所述IGBT隔离驱动电路（7）包括驱动芯片EXB841、稳压电路（71）、调节电阻R1和R2、过流保护电路（70）；所述驱动芯片EXB841的第15脚接VCC电源，驱动芯片EXB841的第14脚接收来自PWM模块（3）的PWM信号；

所述稳压电路（71）包括稳压模块（72）、双向稳压管D15、电容C1、C2、C3、C4、C5和电阻R3；所述稳压模块（72）的Vi端连接R3的一端，R3的另一端连接驱动芯片EXB841的第2脚，驱动芯片EXB841的第2脚接20V电源；稳压模块（72）的Vo端，以及C4、C5的一端均连接开关器件IGBT的E极；R2、C1、C2、C3的一端，以及D15的A端均连接开关器件IGBT的E极；C2、C3、C4、C5的另一端，以及D15的G端均连接驱动芯片EXB841的第9脚，驱动芯片EXB841的第9脚接地；R2、C1的另一端，以及D15的K端均连接开关器件IGBT的G极；R1的一端连接驱动芯片EXB841的第3脚；R1的另一端连接开关器件IGBT的G极；驱动芯片EXB841的第6脚连接开关器件IGBT的C极；

所述过流保护电路（70）包括光电耦合器U1、电阻R4、R5；所述驱动芯片EXB841的第5脚连接U1的发光二极体的负极，U1的发光二极体的正极连接R4的一端，R4的另一端连接驱动芯片EXB841的第2脚；U1的光敏三极管的发射极接地，U1的光敏三极管的集电极输出过流信号至主控制器（1）；R5的一端接VCC，R5的另一端连接U1的光敏三极管的集电极。

2.根据权利要求 1所述的基于电力电子技术的大功率电磁炉电路，其特征在于：所述驱动芯片EXB841的第6脚和开关器件IGBT的C极之间连接有整流二极管D1，D1的负极连接开关器件IGBT的C极，D1的正极连接驱动芯片EXB841的第6脚。

3.根据权利要求 1所述的基于电力电子技术的大功率电磁炉电路，其特征在于：所述整流器模块（4）包括三相不可控整流桥（8）、LC滤波电路（9）和电压电流检测电路（10），所述三相不可控整流桥（8）的输出端连接LC滤波电路（9）的输入端，LC滤波电路（9）的输出端连接电压电流检测电路（10）的输入端，电压电流检测电路（10）的输出端连接逆变器模块（5）的输入端，主控制器（1）的AD模块（2）连接所述电压电流检测电路（10）。