WO2010066103A1 - 电磁炉中igbt反冲高压强度检测方法及其电路 - Google Patents

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丘守庆
许申生
刘春光
李鹏
陈劲锋
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/06—Control, e.g. of temperature, of power

Definitions

  • the invention relates to an electromagnetic oven technology, in particular to an IGBT recoil high voltage strength detecting method and a detecting circuit thereof in an electromagnetic oven. Background technique
  • the C pole of the IGBT has a recoil high voltage.
  • the recoil high voltage exceeds the limit value of the IGBT, the IGBT is easily damaged.
  • Ordinary induction cooker for the limitation and protection of this IGBT recoil high voltage generally firstly detects the recoil high voltage through the sampling circuit, and then compares with the set reference voltage through the comparator and other components, and exceeds the reference voltage to immediately reduce the induction cooker by adjusting the IGBT drive circuit. The output power, so that the recoil high voltage will drop, after the recoil voltage is lowered, the IGBT drive circuit is adjusted to increase the power output, and thus the adjustment is repeated.
  • the object of the present invention is to provide an IGBT recoil high-voltage strength detecting method and a detecting circuit in an electromagnetic oven, so that the intensity of the IGBT recoil high voltage in the electromagnetic oven can be detected, and reference data for power adjustment can be provided to avoid the C-pole recoil high voltage of the IGBT. It is in the state of withstand voltage for a long time.
  • the technical solution adopted by the present invention is: a method for detecting the high voltage of IGBT recoil in an induction cooker, comprising the following steps: a, sampling the C pole voltage of the IGBT by the recoil high voltage sampling circuit;
  • the counter counts the over-limit pulse outputted by the comparator, and the timer starts to be triggered by the over-limit pulse output by the comparator;
  • the timing end signal is sent to the CPU, and the CPU reads the count value of the counter, and the count value indicates the IGBT kickback high voltage strength;
  • the CPU output reset signal clears the counter and resets the timer.
  • An IGBT recoil high voltage strength detecting circuit in an induction cooker implementing the above method comprising: an IGBT recoil high voltage sampling circuit, a comparator, a counter, a timer, a one-shot trigger and a CPU, wherein the IGBT is backflushed to a high voltage sampling circuit output end Connected to one input of the comparator, the other input terminal of the comparator is connected to the set voltage limiting reference voltage, the output end of the comparator is connected to the counting pulse input end of the counter and the trigger end of the timer, and the output end of the counter is connected to the CPU.
  • the corresponding input terminal, the output of the fixed device is connected to the other input end of the CPU through the one-shot trigger, and the clear end of the counter and the reset end of the timer are connected to the reset signal output end of the CPU.
  • the timing beam signal is sent to the CPU.
  • the CPU reads the count value of the counter. This count value indicates the IGBT kickback high voltage strength.
  • the CPU output reset signal clears the counter and resets the timer.
  • the voltage limiting reference voltage is set according to a reverse withstand voltage value of the IGBT, and the kickback limiting high voltage corresponding to the voltage limiting reference voltage is 85% to 95% of the reverse voltage withstand voltage of the IGBT.
  • the present invention firstly proposes the concept of detecting the strength of the IGBT recoil high voltage in the induction cooker, and uses a counter, a constant singer, a monostable trigger, and a comparison.
  • the device, the recoil high-voltage sampling circuit and the CPU realize a method and a circuit for detecting the strength of the IGBT recoil high voltage in the induction cooker, and the circuit can be inspected by the method and the circuit Measure the strength of the IGBT recoil high voltage, and provide an accurate reference for power adjustment, so that appropriate power adjustment can be made according to the strength of the recoil high voltage, so as to avoid the C-pole recoil high voltage of the IGBT being in a relatively dangerous high state for a long time, thereby Can effectively reduce the probability of IGBT damage.
  • the prior art simply checks that the power is changed when the recoil pressure is excessive, which is an after-the-fact adjustment method.
  • the present invention adopts a voltage lower than the limit high voltage (the reverse withstand voltage of the IGBT) as a threshold (voltage limiting reference), and by checking the frequency of reaching the threshold, the intensity of the recoil high voltage is obtained.
  • the detection result appropriately adjusts the power of the induction cooker, and controls the power when it is judged that the recoil pressure may exceed the limit. This prior control is more active and safer.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of an IGBT recoil high voltage strength detecting circuit in an induction cooker according to the present invention
  • FIG. 2 is a circuit diagram of its implementation
  • Figure 3 is a waveform diagram of the recoil high voltage. detailed description
  • the IGBT recoil high voltage strength detecting circuit in the induction cooker includes an IGBT recoil high voltage sampling circuit, a comparator, a counter, a timer, a one-shot trigger and a CPU, and the IGBT recoil high voltage sampling circuit is connected to the C pole of the IGBT. Between ground, the output end of the IGBT recoil high voltage sampling circuit is connected to one input of the comparator, the other input end of the comparator is connected to the set voltage limiting reference voltage, and the output end of the comparator is connected to the counter pulse input end and timing of the counter.
  • the trigger end of the counter, the output end of the counter is connected to the corresponding input end of the CPU, and the output end of the fixed device is connected to the other input end of the CPU through a one-shot trigger, and the reset end of the counter and the reset end of the timer are connected to the reset of the CPU.
  • the LD of the counter is terminated with VCC.
  • An output of the CPU is connected to the IGBT drive control module.
  • a comparator, a counter, a timer, a one-shot The CPU and IGBT drive control module are integrated in a SoC (System on a Chip) chip, which is preferably a CHK-S008 chip.
  • SoC System on a Chip
  • the IGBT kickback high voltage sampling circuit includes a series branch of resistors R4, R5, and R6.
  • the series branch is connected between the C pole of the IGBT and the ground, and the common ends of the resistors R5 and R6 are connected to the noninverting input terminal of the comparator through the resistor R7 ( That is, 14 pins of the CHK-S008 chip, the inverting input terminal of the comparator is connected to the voltage-limiting reference voltage.
  • the value of the voltage-limiting reference voltage is determined according to the reverse withstand voltage of the IGBT used. Referring to Figure 3, if the reverse withstand voltage of the IGBT is 1200V, usually the kickback limit is about 1100V, which will limit the backlash.
  • the voltage-limiting reference voltage corresponding to the high voltage 1100 V is connected to the inverting input of the comparator.
  • the comparator output is reversed.
  • the comparator output is again. Reverse, that is, each kickback high voltage exceeds the voltage limit comparator output one pulse.
  • the counter counts the over-limit pulse outputted by the comparator, and the timer starts to be triggered by the over-limit pulse output by the comparator;
  • the one-shot trigger is triggered, and the timing end signal is output.
  • the CPU reads the counter value.
  • the count value indicates the IGBT kickback high voltage strength. The larger the count value, the The more the number of kickback pulses exceeding the voltage limiting reference voltage within the set time, the higher the IGBT kickback high voltage strength;
  • the CPU output reset signal clears the counter and resets the timer to synchronize the timer and the counter.
  • the CPU After detecting the strength of the IGBT recoil high voltage, the CPU judges the strength through the software. It can control and adjust the power for different pots to avoid the high voltage of the C-pole recoil high voltage of IGBT for a long time, thus effectively reducing the probability of IGBT damage. For example: When using a pot of special material, when the induction cooker is heated at 2000 watts, the count value of the recoil high voltage pulse per unit time is large, indicating that the high voltage strength of the IGBT recoil is high, and the CPU can properly control the heating power reduction of the induction cooker. When working to about 1800W, the IGBT recoil high voltage will drop accordingly, and the limit voltage leaving the IGBT is far, so the IGBT operation is more reliable and safe.

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Description

说 明 书 电磁炉中 IGBT反冲高压强度检测方法及其电路 技术领域
本发明涉及电磁炉技术， 特别涉及电磁炉中 IGBT反冲高压强度检测方 法及其检测电路。 背景技术
电磁炉线圈盘在谐振过程中， IGBT的 C极有反冲高压产生， 当反冲高 压过高超过 IGBT的极限值， 容易造成 IGBT损坏。普通电磁炉针对此 IGBT 反冲高压的限制和保护， 一般是先经过采样电路检测反冲高压， 然后通过比 较器等元件与设定的基准电压比较， 超过基准电压马上通过调整 IGBT驱动 电路减小电磁炉输出功率， 这样反冲高压会下降， 反冲电压降下来后， 又调 整 IGBT驱动电路增大功率输出， 如此反复调整。 采用这种技术措施， 当用 户使用一些材料成分比较复杂的锅具 （如劣质的不锈钢锅等）， 并在大功率 加热时， IGBT的 C极反冲高压一直处于比较高的耐压极限状态， 此时电网 中如果出现浪涌电压， 或者抖动锅具出现浪涌电流时， IGBT往往容易损坏。 发明内容
本发明的目的是提供一种电磁炉中 IGBT反冲高压强度检测方法及检测 电路， 使得能够检测出电磁炉中 IGBT反冲高压的强度， 为功率调整提供参 考数据， 以避免 IGBT的 C极反冲高压长时间处于耐压极限状态。 为达上述目的，本发明采用的技术方案为：一种电磁炉中 IGBT反冲高压 强度检测方法， 包括以下步骤： a、 由反冲高压采样电路采样 IGBT 的 C极电压；
b、 比较器对所述反冲高压采样电路的输出电压和设定的限压基准电压进 行比较， 检出 IGBT反冲高压过限的过限脉冲信号；
c、 计数器对比较器输出的过限脉冲计数， 同时由比较器输出的过限脉冲 触发定时器开始定时；
d、定时器定时时间到后发送定时结束信号给 CPU, CPU读取计数器的计 数值， 此计数值表示 IGBT反冲高压强度； 以及，
e、 CPU输出复位信号对计数器清零， 并使定时器复位。
CPU依据检测到的 IGBT反冲高压强度对电磁炉功率进行适当的调整。 实现上述方法的一种电磁炉中 IGBT反冲高压强度检测电路，包括： IGBT 反冲高压采样电路、比较器、计数器、定时器、单稳触发器和 CPU,所述 IGBT 反冲高压采样电路输出端接比较器的一输入端， 比较器的另一输入端接设定 的限压基准电压， 比较器的输出端接计数器的计数脉冲输入端和定时器的触 发端，计数器的输出端接 CPU的相应输入端，定吋器的输出端通过单稳触发 器接 CPU的另一输入端， 计数器的清零端和定时器的复位端均接 CPU的复 位信号输出端。定时器定时时间到后发送定时 束信号给 CPU, CPU读取计 数器的计数值， 此计数值表示 IGBT反冲高压强度， CPU输出复位信号对计 数器清零， 并使定时器复位。
本发明中，所述限压基准电压根据 IGBT的反向耐压值设定，所述限压基 准电压对应的反冲限制高压为 IGBT反向耐压值的 85%— 95%。 针对现有电磁炉在解决 IGBT反冲高压时所存在的缺陷， 本发明首次提 出了对电磁炉中 IGBT反冲高压的强度进行检测的构思， 并利用计数器、 定 吋器、单稳态触发器、 比较器、反冲高压采样电路和 CPU实现了对电磁炉中 IGBT反冲高压的强度进行检测的方法及电路 通过该方法和电路， 能够检 测出 IGBT反冲高压的强度， 为功率调整提供了准确的参考， 使得能够根据 反冲高压的强度进行适当的功率调整， 避免 IGBT的 C极反冲高压长时间处 于比较危险的高位状态， 从而能有效降低 IGBT损坏的概率。
另外， 现有技术是简单地检查到反冲高压有过限时再改变功率， 是一种 事后调整方法。 而本发明采用的是预设一个比极限高压 （IGBT 的反向耐压 值） 低一点的电压作为阈值 （限压基准）， 通过检查达到阈值的频繁度， 得 出反冲高压的强度， 依据该检测结果对电磁炉功率进行适当的调整， 是在判 断反冲高压可能过限时就对功率进行控制， 这种事先控制更加主动， 更加安 全。 附图说明
图 1为本发明电磁炉中 IGBT反冲高压强度检测电路的原理框图； 图 2为其实施电路图；
图 3为反冲高压的波形图。 具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参照图〗，本电磁炉中 IGBT反冲高压强度检测电路包括 IGBT反冲高压 采样电路、 比较器、 计数器、 定时器、 单稳触发器和 CPU, IGBT反冲高压 采样电路连接于 IGBT的 C极与地之间， IGBT反冲高压采样电路输出端接 比较器的一输入端， 比较器的另一输入端接设定的限压基准电压， 比较器的 输出端接计数器的计数脉冲输入端和定时器的触发端， 计数器的输出端接 CPU的相应输入端， 定吋器的输出端通过单稳触发器接 CPU的另一输入端， 计数器的清零端和定时器的复位端接 CPU的复位信号输出端， 计数器的 LD 端接 VCC。 CPU的一输出端接 IGBT驱动控制模块。
参照图 2， 在典型实施例中， 比较器、 计数器、 定吋器、 单稳触发器、 CPU和 IGBT驱动控制模块集成于一个 SoC (System on a Chip)芯片内， 该芯 片最好采用 CHK-S008芯片。
IGBT反冲高压采样电路包括电阻 R4、 R5、 R6串联支路， 该串联支路接 于 IGBT的 C极与地之间， 电阻 R5、 R6公共端通过电阻 R7接所述比较器 同相输入端（即 CHK-S008芯片的 14 Pin), 比较器的反相输入端接限压基准 电压。 该限压基准电压的值根据采用的 IGBT的反向耐压来确定， 参照图 3， 如 IGBT的反向耐压为 1200V, 通常反冲限制高压取 1100 V左右， 将一与该 反冲限制高压 1100 V 对应的限压基准电压接入比较器的反相输入端， 当 IGBT反冲高压超过 1100 V时比较器输出反转， 当 IGBT反冲高压回落至低 于 1100 V时比较器输出再次反转，即每一个反冲高压超过限压比较器输出一 个脉冲。 利用上述检测电路对电磁炉中 IGBT反冲高压强度检测的方法，包括以下 步骤：
a、 由反冲高压采样电路采样 IGBT 的 C极电压；
b、 比较器对所述反冲高压采样电路的输出电压和设定的限压基准电压进 行比较， 检出 IGBT反冲高压过限的过限脉冲信号；
c、 计数器对比较器输出的过限脉冲计数， 同时由比较器输出的过限脉冲 触发定时器开始定时；
d、 定时器定时时间到后触发单稳触发器， 输出定时结束信号， CPU接收 到定时结束信号后， 读取计数器的计数值， 此计数值表示 IGBT反冲高压强 度， 计数值越大， 表明设定时间内超过限压基准电压的反冲脉冲个数越多， IGBT反冲高压强度越高；
e、 CPU输出复位信号对计数器清零， 并对定时器复位， 使定吋器和计数 器同步。
在检测出 IGBT反冲高压的强度后， CPU通过对强度判断， 通过软件智 能控制， 针对不同的锅具进行适当的功率调整， 避免 IGBT的 C极反冲高压 长时间处于比较危险的高位状态， 从而有效降低了 IGBT损坏的概率。例如： 当使用某种特殊材料的锅具， 电磁炉在 2000瓦功率加热时， 单位时间内反 冲高压脉冲计数值很大， 说明 IGBT反冲高压强度很高， CPU就可以适当控 制电磁炉加热功率降低到 1800W左右工作， IGBT反冲高压就会相应降下 来， 离开 IGBT的极限电压比较远， 这样 IGBT工作就更加可靠安全。

Claims

权 利 要 求 书 1、 电磁炉中 IGBT反冲高压强度检测方法， 其特征在于包括以下步骤： a、 由反冲高压采样电路采样 IGBT的 C极电压；
b、 比较器对所述反冲高压采样电路的输出电压和设定的限压基准电压进 行比较， 检出 IGBT反冲高压过限的过限脉冲信号；
c、 计数器对比较器输出的过限脉冲计数， 同时由比较器输出的过限脉冲 触发定时器开始定时；
d、定时器定吋吋间到后发送定时结束信号给 CPU, CPU读取计数器的计 数值， 此计数值表示 IGBT反冲高压强度； 以及，
e、 CPU输出复位信号对计数器清零， 并使定时器复位。
2、 根据权利要求 1的电磁炉中 IGBT反冲高压强度检测方法， 其特征在 于： 所述 IGBT反冲高压采样电路包括第一电阻、 第二电阻和第三电阻串联 支路， 该串联支路接于 IGBT的 C极与地之间 > 第二电阻和第三电阻公共端 通过第四电阻接所述比较器同相输入端， 比较器的反相输入端接设定的限压 基准电压。
3、 根据权利要求 1或 2的电磁炉中 IGBT反冲高压强度检测方法， 其特 征在于： 步骤 b中， 所述设定的限压基准电压对应的反冲限制高压为 IGBT 反向耐压值的 85%— 95%。
4、 实现权利要求 1-3任何一项所述方法的一种电磁炉中 IGBT反冲高压 强度检测电路， 其特征在于包括： IGBT反冲高压采样电路、 比较器、 计数 器、 定吋器、 单稳触发器以及 CPU, 所述 IGBT反冲高压采样电路输出端接 比较器的一输入端， 比较器的另一输入端接设定的限压基准电压， 比较器的 输出端接计数器的计数脉冲输入端和定时器的触发端， 计数器的输出端接 CPU的相应输入端， 定时器的输出端通过单稳触发器接 CPU的另一输入端， 计数器的清零端和定时器的复位端接 CPU的复位信号 出端。
5、 根据权利要求 4的电磁炉中 IGBT反冲高压强度检测电路， 其特征 ¾ 于： 所述 CPU、 计数器、 定时器、 单稳触发器和比较器集成于同一芯片内。
6、 根据权利要求 4或 5的电磁炉中 IGBT反冲高压强度检测电路， 其特 征在于： 所述 IGBT反冲高压采样电路包括第一电阻、 第二电阻和第三电阻 串联支路， 该串联支路接于 IGBT的 C极与地之间， 第二电阻和第三电阻公 共端通过第四电阻接所述比较器同相输入端， 比较器的反相输入端接设定的 限压基准电压。
7、 根据权利要求 4或 5的电磁炉中 IGBT反冲高压强度检测电路， 其特 征在于： 所述设定的限压基准电压对应的反冲限制高压为 IGBT反向耐压值 的 85%~95%。
8、根据权利要求 4或 5的电磁炉中 IGBT反冲高压强度检测电路，其特 征在于：所述 CPU、计数器、定吋器、单稳触发器和比较器集成于 CHK-S008 芯片内。
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