一种电磁炉的控制结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种电磁炉的控制结构，主要由单片机、同步硬件信号检测电路、ＩＧＢＴ导通控制电路三部分组成。其特征在于：同步硬件信号检测电路检测到电磁炉励磁发热线圈的电压跌落到某个设定值后，产生同步脉冲信号给单片机；单片机接收到同步脉冲信号后，经过计算，输出确定延时触发ＩＧＢＴ／ＭＯＳＦＥＴ导通时刻的信号给ＩＧＢＴ／ＭＯＳＦＥＴ导通控制电路，达到稳定控制电磁炉的目的。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电磁炉，尤其是一种家用、工业用电磁炉的控制结构。
技术介绍
众所周知，电磁炉的电热能量转换效率相对于普通的电阻丝加热炉而言，具有非常明显的优势。电磁炉的电热能量转换效率高达80％以上，而普通电阻丝加热炉的效率最多可以做到50％左右，大部分的热能辐射出去了。因此，电磁炉将作为一种环保的加热灶具逐渐取代现有的普通电加热灶具。但是，目前市场上的家用电磁炉受到技术原因限制，存在稳定性能不够，容易烧毁功率管(IGBT或MOSFET)等问题，从而限制了其在市场上的推广应用。市场上现有的电磁炉控制结构的主要缺点如下一、自由振荡电路频率稳定性对系统稳定性影响大(1)出于成本考虑，该振荡电路基本上是由电阻、电容、及运算放大器组成。其中，电阻、电容的时漂、温漂参数很难做到较小的水平，同时，电阻、电容元件的精度提高，导致成本剧烈上升。(2)批量生产过程中，因为调校该电路的频率带来额外的成本。(3)长期使用过程中，温度、湿度的变化将导致谐振器偏离以加热能量感应线圈为主的振荡电路谐和振频率，情况严重时，自由振荡电路同主振荡电路偏差过大，导致功率器件提前或过迟导通而过流烧毁。这是目前电磁炉存在最主要的问题。二、单片机(MCU)控制能力偏弱(1)现有控制结构中，单片机普遍主要作为PWM的占空调比节用，无法控制IGBT/MOSFET的起始触发点。这一起始触发点基本上由同步硬件检测电路决定。(2)由于触发脉冲宽度(功率输出要求)不一样，为了保证触发点检测电路可靠的检测出同步触发脉冲，必须考虑不同功率输出时及负载时的情况，而MCU无法控制处理该点的时刻，从而导致IGBT(MOSFET)不可避免地会出现高电压(50V-100V)短路导通的情况，降低电磁炉的能量转换效率，情况严重时，甚至会导致IGBT烧毁。(3)在现有控制结构中，电磁炉的主要能量转换过程由模拟电路实现，MCU作为一个辅助元器件，发挥功能比较小。
技术实现思路
本技术的目的是研制一种克服现有技术的不足，并提供一种新型的电磁炉的控制结构。本技术主要由单片机、同步硬件信号检测电路、IGBT导通控制电路三部分组成。其设计要点在于采用单片机灵活控制IGBT/MOSFET的导通时刻和导通时间，达到稳定控制电磁炉的目的。本技术电磁炉的控制结构的工作原理为1、同步硬件信号检测电路检测到电磁炉励磁发热线圈的电压跌落到某个设定值后，产生同步脉冲信号给单片机；2、单片机接收到同步脉冲信号后，经过计算，输出确定延时触发IGBT/MOSFET导通时刻的信号给IGBT/MOSFET导通控制电路。下列要素根据性能要求选择考虑 (1)当前消耗电流值(2)当前供电电压值(3)IGBT/MOSFET承受的峰值电压值(4)IGBT/MOSFET功率器件温度及变化特性曲线3、IGBT/MOSFET导通时间足够时，关闭IGBT/MOSFET。导通时间主要由输出功率要求决定。同时也要考虑下面的相应的保护条件决定。(1)IGBT/MOSFET功率器件表面温度，温度过高时需要适当的降低其导通时间。(2)IGBT/MOSFET功率器件所能承受的峰值电压/电流(3)锅底温度4、返回步骤1，等待同步硬件信号检测电路给出新的信号。现有电磁炉控制结构与本技术电磁炉控制结构方案对比表 本实新型的有益效果在于1、充分利用MCU强大的功能。(1)MCU工作频率的稳定性保证触发脉冲宽度的高精度。(2)IGBT/MOSFET导通触发点的时刻控制由MCU完成，既精确又稳定，又灵活，非常到位。2、主振荡能量转换电路的稳定性要求降低。现在市场流行电磁炉方案中，要求由主振荡线圈所构成的振荡能量转换回路的频率同自由振荡PWM发生电路的频率有一定的匹配关系。因此要求主振荡电路的构成元器件参数要稳定一致。但在新型电磁炉控制原理方案中，主振荡能量转换谐振回路的频率变化可以非常容易，快速地被MCU适应。即使在使用过程中有参数变化(①线盘间隙②阻容参数③IGBT/MOSFET老化等)MCU也可以适应这些变化。3、IGBT/MOSFET故障几率大为减少。IGBT/MOSFET发热主要是因为IGBT/MOSFET并不是在源极电压为0或较低时导通，只是在低于一定电压后就发出允许IGBT再次导通信号。但是不同的功率，发热(能量转换)线盘与谐振电容产生的波形是不一样的，小功率时波形已经上翘而大功率波形还没有下降到最低点，并且大批量生产时存在器件参数的离散原因，影响信号的同步稳定性和一致性。控制IGBT导通完全由硬件电路控制，不可能根据不同功率的振荡波形灵活的改变控制导通点。容易出现IGBT/MOSFET大电流导通而烧毁的情况。本技术电磁炉控制结构中，由于MCU可以灵活调整IGBT/MOSFET触发时刻，所以可以非常容易的避免、杜绝IGBT/MOSFET在高电压的情况下短路导通。大大减少IGBG/MOSFET故障几率。4、进一步提高电热转换效率。IGBT/MPSFET本身的开关损耗是很小的，但是其在高压情况下短路导通的损耗是一种不小的能量损失。由于新方案可以避免高电压导通，可以避免这种损耗，进一步提高电热转换效率。5、提高IGBT/MOSFET寿命及整机寿命。由于避免了IGBT/MOSFET高电压短路导通状况的出现，IGBT/MOSFET的寿命可以得到延长，整机寿命也会相应延长。6、取消了自由振荡器、锯齿波发生器、PWM发生器，节省元器件成本，提高系统稳定性，减少生产中的调试开销。附图说明图1是本技术的工作原理示意图具体实施方式下面，结合图1，对本技术的具体实施方式进行进一步阐述，本技术主要由单片机、同步硬件信号检测电路、IGBT导通驱动控制等三部分组成，其余为普通保护电路。其设计要点在于采用单片机灵活控制IGBT/MOSFET的导通时刻和导通时间，达到稳定控制电磁炉的目的1、同步硬件信号检测电路检测到电磁炉励磁发热线圈的电压跌落到某个设定值后，产生同步脉冲信号给单片机；2、单片机接收到同步脉冲信号后，经过计算，输出确定延时触发IGBT/MOSFET导通时刻的信号给IGBT/MOSFET导通控制电路。本技术电磁炉的控制结构的工作原理为1、同步硬件信号检测电路检测到电磁炉励磁发热线圈的电压跌落到某个设定值后，产生同步脉冲信号给单片机；2、单片机接收到同步脉冲信号后，经过计算，输出确定延时触发IGBT/MOSFET导通时刻的信号给IGBT/MOSFET导通控制电路。下列要素根据性能要求选择考虑(5)当前消耗电流值(6)当前供电电压值(7)IGBT/MOSFET承受的峰值电压值(8)IGBT/MOSFET功率器件温度及变化特性曲线3、IGBT/MOSFET导通时间足够时，关闭IGBT/MOSFET。导通时间主要由输出功率要求决定。同时也要考虑下面的相应的保护条件决定。(1)IGBT/MOSFET功率器件表面温度，温度过高时需要适当的降低其导通时间。(2)IGBT/MOSFET功率器件所能承受的峰值电压/电流(3)锅底温度4、返回步骤1，等待同步硬件信号检测电路给出新的信号。权利要求1.一种电磁炉的控制结构，主要由单片机、同步硬件信号检测电路、IGBT导通控制电路三部分组成。其特征在于同步硬件信号检测电路检本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁炉的控制结构，主要由单片机、同步硬件信号检测电路、ＩＧＢＴ导通控制电路三部分组成。其特征在于：同步硬件信号检测电路检测到电磁炉励磁发热线圈的电压跌落到某个设定值后，产生同步脉冲信号给单片机；单片机接收到同步脉冲信号后，经过计算，输出确定延时触发ＩＧＢＴ／ＭＯＳＦＥＴ导通时刻的信号给ＩＧＢＴ／ＭＯＳＦＥＴ导通控制电路，达到稳定控制电磁炉的目的。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄海宁，
申请(专利权)人：黄海宁，
类型：实用新型
国别省市：94[中国|深圳]