一種電磁線盤的加熱控制電路及包含該電路的電磁爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及小家電，特別是一種工作可靠、抗干擾能力強的電磁線盤的加熱控制電路及包含該電路的電磁爐。
【背景技術(shù)】
[0002]目前家電領(lǐng)域的電磁加熱裝置主要以單管或者全橋方式，但是，這兩種工作方式存在不可靠性，尤其是在中國的需要掂鍋這種烹飪習慣的影響下，由于鍋具與電磁線盤之間距離發(fā)生間歇性的變化，導致電路工作時，需要經(jīng)常的調(diào)整功率，從而帶來調(diào)整過程中可能因為驅(qū)動控制信號的相位錯誤使得IGBT在電流過零點之后誤開通，導致IGBT過熱燒壞。
[0003]針對該問題，目前市場上的主流方案是通過高頻互感器產(chǎn)生電流相位初始信號，經(jīng)過比較器后形成電流相位信號，此電流相位信號與驅(qū)動的PWM信號輸入給相位比較器進行比較，得出一個電平信號，當電流相位滯后PWM信號時相位比較器輸出高電平，反之輸出低電平，系統(tǒng)檢測這個電平信號來判斷諧振狀態(tài)，通過控制PWM頻率使系統(tǒng)工作在感性狀態(tài)。這種方式產(chǎn)生的相位比較信號只能說明電流相位是滯后還是超前于PWM相位，并不知道滯后或超前了多少，且在一定的功率檔位時系統(tǒng)頻繁的處于容性和感性狀態(tài)來回切換的狀態(tài)，給IGBT帶來發(fā)熱沖擊，降低可靠性。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有的電磁爐控制電路功能簡單，可靠性不高的問題，目的是提供一種工作可靠、抗干擾能力強的電磁線盤的加熱控制電路。
[0005]為了達到上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案:
[0006]—種電磁線盤的加熱控制電路，包括驅(qū)動模塊、半橋諧振模塊、主控MCU，主控MCU輸出PWM信號驅(qū)動驅(qū)動模塊工作，驅(qū)動模塊的輸出端連接半橋諧振模塊中的上橋與下橋，所述加熱控制電路還包括連接半橋諧振電路的電流相位采集單元，主控MCU連接電流相位采集單元獲取半橋諧振電路的電流相位，主控MCU內(nèi)設(shè)有信號捕捉比較定時器，信號捕捉比較定時器比較電流相位和PWM信號的相位差，主控MCU依據(jù)相位差調(diào)整PffM信號的頻率。
[0007]進一步的，所述相位差包括電流相位超前PffM信號相位時的容性區(qū)域以及電流相位滯后PWM信號相位時的感性區(qū)域，相位差位于容性區(qū)域內(nèi)，主控MCU增加PffM信號的頻率。
[0008]進一步的，所述容性區(qū)域的范圍為-180°彡Λ Ψ〈5。。
[0009]進一步的，所述的電流相位采集單元包括高頻脈沖電流傳感器或高頻互感器。
[0010]進一步的，所述的電流相位采集單元與主控MCU之間設(shè)有限流電阻。
[0011]進一步的，所述主控MCU輸出驅(qū)動半橋諧振模塊的上橋和下橋輪流工作的互補帶死區(qū)的兩個PWM信號。
[0012]進一步的，主控MCU內(nèi)設(shè)有連接信號捕捉比較定時器與PffM信號輸出口的信號線。
[0013]進一步的，所述主控MCU設(shè)有信號捕捉比較定時器的輸入端口，該輸入端口連接PWM信號輸出口。
[0014]此外，本實用新型還提供了一種包括上述電磁線盤的加熱控制電路的電磁爐。
[0015]采用上述技術(shù)方案的有益效果是:通過采用高集成度的設(shè)計方案，減少了外圍器件的數(shù)量，具體是通過MCU內(nèi)部ADC、DAC、比較器、定時器、等模塊對電流信號進行預(yù)校準、整形、捕捉比較，精準的跟蹤電流相位與電壓相位的差值，當鍋具負載發(fā)生變化時，通過調(diào)節(jié)驅(qū)動頻率來確保電流相位滯后于電壓相位一定的角度，使系統(tǒng)始終工作在弱感性狀態(tài)，提高系統(tǒng)的可靠性和能效。
【附圖說明】
[0016]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明:
[0017]圖1為本實用新型的電路結(jié)構(gòu)框圖；
[0018]圖2為實施例一的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3為實施例一的系統(tǒng)設(shè)置程序流程示意圖；
[0020]圖4為實施例一的波形示意圖；
[0021]圖5是實施例一的軟件中斷程序流程圖；
[0022]圖6為實施例二的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖7為實施例三的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合具體實施例對本實用新型的技術(shù)方案作進一步的解釋說明:
[0025]實施例一:
[0026]如圖1所示，一種電磁線盤的加熱控制電路，包括電源模塊，半橋諧振模塊，驅(qū)動模塊，以及相位采集處理模塊，所述電源模塊與半橋諧振模塊連接，負責將交流市整流成直流電為半橋諧振電路模塊提供工作電源，所述相位采集處理模塊與半橋諧振模塊連接，采集處理半橋諧振模塊產(chǎn)生的信號，并產(chǎn)生第一 PWM信號向驅(qū)動模塊發(fā)送，所述驅(qū)動模塊的信號輸入端與相位采集處理模塊連接，信號輸出端與半橋諧振模塊連接，通過所述第一 PWM信號驅(qū)動半橋諧振電路模塊中的上橋與下橋進行工作，此外，所述的相位采集處理模塊中還設(shè)有濾波電路，所述半橋諧振模塊經(jīng)濾波電路后與主控MCU連接。所述加熱控制電路的工作狀態(tài)包括電流相位超前PWM信號相位時的容性區(qū)域與電流相位滯后PWM信號相位時的感性區(qū)域，當所述相位差位于容性區(qū)域內(nèi)，所述主控MCU增加PffM信號的頻率，維持電路處于感性工作狀態(tài)。
[0027]在本實施例中，所述加熱控制電路中主控MCU調(diào)整的相位差Λ Ψ范圍為-180° <ΛΨ〈5°。需要說明的是:所述“-180° ”指的是電流相位滯后PffM信號相位負180度，也可以理解為電流相位超前PffM信號正180度，所述相位差Λ Ψ為O時，其實質(zhì)與滯后或者超前180度的整數(shù)倍相同，此時半橋諧振模塊正好處于諧振狀態(tài)，此時為容性區(qū)域與感性區(qū)域的臨界狀態(tài)，前述內(nèi)容均為本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員所公知。此外，當系統(tǒng)處于容性區(qū)域與感性區(qū)域的臨界狀態(tài)或者該臨界狀態(tài)附近的感性不穩(wěn)定區(qū)域，系統(tǒng)可能會受外部干擾而容易進入容性區(qū)域，因此，在排除諧振狀態(tài)的同時，還需要排除一定范圍的感性不穩(wěn)定區(qū)域。在本實施例中，當相位差范圍處于0° <Δ Ψ<5°時設(shè)置為不穩(wěn)定區(qū)域，具體的，當電流相位滯后PWM信號相位小于800nS時，每周期增加1Hz，當電流相位滯后PffM信號相位小于500nS時，每周期增加2Hz，當電流相位超前PffM信號相位時，每周期增加20Hz。
[0028]所述的相位采集模塊設(shè)有電流信號獲取單元，所述電流信號獲取單元為高頻脈沖電流傳感器，該電流傳感器設(shè)置在線盤XP與IGBT公共端之間進行線盤電流檢測，所述的相位采集處理模塊設(shè)有主控MCU，所述主控MCU內(nèi)設(shè)有CPU、ADC、DAC、PffM,比較器、定時器Tl與寄存器。具體的，所述的MCU優(yōu)選采用STM32F3系列芯片。所述主控MCU采集比較高頻脈沖電流傳感器的輸出信號與所述第一 PWM信號，調(diào)整輸出第二 PWM信號，所述驅(qū)動模塊相應(yīng)調(diào)整驅(qū)動信號，保持整個電路在工作在弱感性狀態(tài)。需要說明的是，所述MCU控制產(chǎn)生的是一對互補帶死區(qū)的PWM，所述PWM信號輪流驅(qū)動半橋諧振電路中的上橋與下橋工作，所述PffM驅(qū)動型號波形如圖4中所示的信號X1、X2，引腳2輸出X2信號，引腳I輸出Xl信號，驅(qū)動模塊將所述的互補帶死區(qū)的PWM轉(zhuǎn)化為高壓PffM開關(guān)信號，對諧振模塊的IGBT進行輪流開關(guān)，通過設(shè)置互補帶死區(qū)的一對PWM信號，防止兩個IGBT同時工作導致電路故障。所述主控MCU設(shè)有信號捕捉比較定時器的輸入端口，該輸入端口連接PWM信號輸出口，從主控MCU的外部獲得PffM的輸出電壓相位，當然，也可以是所述主控MCU內(nèi)設(shè)有連接信號捕捉比較定時器與PWM信號輸出口的信號線，在主控MCU內(nèi)部直接獲得PffM的輸出電壓相位。優(yōu)選的，采用從主控MCU的引腳3串聯(lián)一個電阻后從引腳4引入與所述捕捉比較定時器連接來獲得PffM輸出電壓相位。
[0029]具體的，如圖2所示，所述半橋諧振電路模塊包括兩個IGBT、加熱線圈XP、諧振電容和濾波電容，整個半橋諧振電路的工作原理是通過IGBTl和IGBT2的輪流開關(guān)，使線盤產(chǎn)生交變電流對第一電容Cl、第四電容C4進行充放電，線盤中的交變電流使線盤上方形成一個交變的主磁場，處于交變磁場中的鐵磁負載因產(chǎn)生鍋流而發(fā)熱，此外，所述的電流傳感器Kl引腳5為輸出引腳，當引腳1、2之間的電流為O時，引腳5上輸出一個偏置電壓，該偏置電壓值介于OV與VCC值之間，在本實施例中，該偏置電壓設(shè)為VCC/2。
[0030]所述半橋諧振模塊的工作過程是:
[0031]1)IGBT2開通，線盤對電容Cl、C4放電，電流傳感器Kl電流從引腳I流向引腳2，電流逐漸增大。電流傳感器Kl引腳5的輸出電壓隨著引腳1、2之間電流的增大而線性增加。
[0032]2) IGBT2關(guān)閉，線盤中的電流隨著平衡電容C2、C5之間電壓的升高而逐漸減小，電流傳感器Kl引腳5的輸出電壓也逐漸降低。
[0033]3)插入死區(qū)。
[0034]4) IGBTl開通，線盤對Cl、C4充電，電流傳感器Kl電流從引腳2流向引腳1，電流逐漸增大，電流傳感器Kl引腳5的輸出電壓隨著引腳2、1之間電流的增大而線性減小。
[0035]5) IGBTl關(guān)閉，線