專利名稱：電磁爐用電壓和電流浪涌保護(hù)方法及其電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于用電能加熱的電磁爐技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種電磁爐用電壓和電流浪涌
保護(hù)方法及其保護(hù)電路。
背景技術(shù)：
當(dāng)前普通電磁爐的電流浪涌保護(hù)電路多采用電流互感器方式，將電流互感器初級(jí) 串聯(lián)在交流電中，當(dāng)電流浪涌發(fā)生時(shí)，電流互感器次級(jí)感應(yīng)出電壓突變，經(jīng)整流器等檢測(cè)出 浪涌信號(hào)，再通過比較器進(jìn)行電壓比較判斷后，直接或通過CPU關(guān)閉電磁爐的IGBT功率輸 出。這種方式需要電流互感器、整流器等，比較復(fù)雜，而且對(duì)電流浪涌信號(hào)有一定延時(shí)，保護(hù) 效果欠理想。 普通電磁爐的浪涌保護(hù)電路，其原理是通過采樣捕捉到電網(wǎng)上的電壓浪涌脈沖信 號(hào)，馬上關(guān)閉IGBT功率輸出，從而達(dá)到保護(hù)效果。但由于受到電磁爐內(nèi)電磁干擾、元器件參 數(shù)誤差等等因素影響，對(duì)浪涌強(qiáng)度判斷的一致性不好，其保護(hù)效果不佳。例如批量生產(chǎn)的 電磁爐中，有些產(chǎn)品在電網(wǎng)出現(xiàn)一點(diǎn)點(diǎn)小浪涌脈沖信號(hào)時(shí)，本來不應(yīng)該保護(hù)卻頻繁保護(hù)關(guān) 閉IGBT驅(qū)動(dòng)器，導(dǎo)致電磁爐不能正常輸出功率加熱。有些產(chǎn)品在電網(wǎng)出現(xiàn)很強(qiáng)浪涌脈沖信 號(hào)時(shí)，卻不能及時(shí)捕捉并關(guān)閉IGBT功率輸出。

發(fā)明內(nèi)容
為避免現(xiàn)有電磁爐技術(shù)存在的上述缺陷，本發(fā)明提供一種電磁爐用電壓和電流浪 涌保護(hù)方法以及保護(hù)電路，它檢測(cè)接入電磁爐的交流電的電壓浪涌脈沖信號(hào)和輸出主回路 中的電流浪涌脈沖信號(hào)，通過一個(gè)IGBT驅(qū)動(dòng)控制模塊和CPU對(duì)電磁爐系統(tǒng)提供電壓、電流 浪涌保護(hù)。 本發(fā)明電磁爐用電壓和電流浪涌保護(hù)方法，采取以下步驟 采用電壓浪涌檢測(cè)電路檢測(cè)輸入交流電源的浪涌電壓信號(hào)，采用電流浪涌檢測(cè)電 路檢測(cè)主回路的浪涌電流信號(hào)； 當(dāng)捕獲到浪涌電壓和/或電流信號(hào)時(shí)，將測(cè)得的浪涌電壓和/或電流信號(hào)通過一 個(gè)或邏輯電路處理直接關(guān)斷IGBT驅(qū)動(dòng)控制模塊停止輸出脈沖信號(hào)，使IGBT關(guān)閉；同時(shí)該或 邏輯電路的輸出信號(hào)送入CPU, CPU關(guān)斷其輸出至IGBT驅(qū)動(dòng)控制模塊的脈沖信號(hào)，并監(jiān)測(cè)浪 涌電壓和/或電流信號(hào)，待浪涌信號(hào)消失后延時(shí)0. 5 2. 5秒，再向IGBT驅(qū)動(dòng)控制模塊提 供脈沖信號(hào)，進(jìn)而通過驅(qū)動(dòng)器推動(dòng)IGBT工作。 其中，所述電壓浪涌檢測(cè)電路包含第一比較器和采集輸入交流電源的浪涌電壓信 號(hào)的浪涌電壓采樣電路，該浪涌電壓采樣電路的輸出信號(hào)接第一比較器的同相輸入端；所 述電流浪涌檢測(cè)電路包含第二比較器，以及，由串聯(lián)在整流橋與IGBT之間的電流采樣電阻 和連接于該電流采樣電阻的兩個(gè)分壓電阻構(gòu)成的浪涌電流采樣電路，該浪涌電流采樣電路 的輸出信號(hào)接所述第二比較器的反相輸入端，第二比較器的同相輸入端接地。
實(shí)現(xiàn)上述方法之電磁爐用電壓和電流浪涌保護(hù)電路，包括
—電壓浪涌檢測(cè)電路，該檢測(cè)電路包含第一比較器和采集輸入交流電源的浪涌電
壓信號(hào)的浪涌電壓采樣電路，該浪涌電壓采樣電路的輸出信號(hào)接第一比較器的同相輸入
丄山
順； —電流浪涌檢測(cè)電路，該檢測(cè)電路包含第二比較器，以及，由串聯(lián)在整流橋與IGBT 之間的電流采樣電阻和連接于該電流采樣電阻的兩個(gè)分壓電阻構(gòu)成的浪涌電流采樣電路， 該浪涌電流采樣電路的輸出信號(hào)接所述第二比較器的反相輸入端，第二比較器的同相輸入 端接地； —或邏輯電路，該或邏輯電路的兩個(gè)輸入端分別連接所述第一比較器的輸出端和 第二比較器的輸出端；以及， — IGBT驅(qū)動(dòng)控制模塊，該IGBT驅(qū)動(dòng)控制模塊的一控制端、輸入端分別接所述或邏 輯電路的輸出端和CPU的脈沖信號(hào)輸出端，且所述或邏輯電路的輸出端接所述CPU—輸入 端；當(dāng)捕獲到浪涌電壓和/或電流信號(hào)時(shí)，經(jīng)或邏輯電路處理直接關(guān)斷所述IGBT驅(qū)動(dòng)控制 模塊停止輸出脈沖信號(hào)，同時(shí)CPU關(guān)斷其脈沖信號(hào)輸出，并監(jiān)測(cè)浪涌電壓和/或電流信號(hào)待 浪涌消失后延時(shí)0. 5 2. 5秒，再向IGBT驅(qū)動(dòng)控制模塊提供脈沖信號(hào)，進(jìn)而通過一驅(qū)動(dòng)器 推動(dòng)IGBT工作。 其中，所述第一比較器、第二比較器、或邏輯電路、IGBT驅(qū)動(dòng)控制模塊以及CPU均 集成于一個(gè)SoC (System on a Chip)芯片內(nèi)。所述SoC芯片最好采用16P頂封裝的CHK-S008 型SoC芯片。 本發(fā)明電磁路用電壓和電流浪涌保護(hù)電路可以快速捕獲電壓和電流浪涌信號(hào)，當(dāng)
捕獲到浪涌電壓和/或電流信號(hào)時(shí)，經(jīng)或邏輯電路處理硬件直接關(guān)斷IGBT驅(qū)動(dòng)控制模塊停
止輸出脈沖信號(hào)，同時(shí)CPU關(guān)斷其脈沖信號(hào)輸出，并監(jiān)測(cè)浪涌信號(hào)待浪涌消失后延時(shí)一定
時(shí)間，再啟動(dòng)IGBT工作。保護(hù)效果好，同時(shí)避免了傳統(tǒng)電磁爐在電網(wǎng)出現(xiàn)一點(diǎn)點(diǎn)小浪涌脈
沖信號(hào)時(shí)，頻繁關(guān)閉IGBT驅(qū)動(dòng)器，導(dǎo)致電磁爐不能正常輸出功率加熱弊端。 通過調(diào)整浪涌電流采樣電路中的兩分壓電阻的分壓比，可以設(shè)定保護(hù)的浪涌電
流閥值，參數(shù)設(shè)置方便靈活，電路簡(jiǎn)化，其浪涌電壓采樣電路中的二極管D3和電容C13設(shè)
置，對(duì)濾除環(huán)境噪聲有明顯作用，有利于區(qū)分環(huán)境雜訊與浪涌電壓信號(hào)，有效提高了采樣電
路的信噪比，可以更加可靠、準(zhǔn)確的識(shí)別電壓浪涌的強(qiáng)度，從而對(duì)電磁爐起到更好的保護(hù)效果。 其基于SoC芯片技術(shù)，片內(nèi)若干比較器、或邏輯電路、IGBT驅(qū)動(dòng)控制模塊以及CPU 不易受到外部干擾，外圍電路簡(jiǎn)單，大大降低了生產(chǎn)維修難度與成本。


圖1是本發(fā)明電磁爐用電壓和電流浪涌保護(hù)電路原理框圖；
圖2是圖1所示保護(hù)電路一典型實(shí)施例電路圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。 參照?qǐng)D1 ，所示電磁爐用電壓和電流浪涌保護(hù)電路主要包括 電壓浪涌檢測(cè)電路包含比較器1和采集輸入交流電源的浪涌電壓信號(hào)的浪涌電
5壓采樣電路，該浪涌電壓采樣電路的輸出信號(hào)接第一比較器的同相輸入端； 電流浪涌檢測(cè)電路，該電路包含第二比較器，以及，由串聯(lián)在整流橋與IGBT之間
的電流采樣電阻和連接于該電流采樣電阻的兩個(gè)分壓電阻構(gòu)成的浪涌電流采樣電路，該浪
涌電流采樣電路的輸出信號(hào)接比較器2的反相輸入端，比較器2的同相輸入端接地；以及， —或邏輯電路，該或邏輯電路的兩個(gè)輸入端分別連接所述第一比較器的輸出端和
第二比較器的輸出端；以及， — IGBT驅(qū)動(dòng)控制模塊，該IGBT驅(qū)動(dòng)控制模塊的控制端、輸入端分別接所述或邏輯 電路的輸出端和CPU的脈沖信號(hào)輸出端，且所述或邏輯電路的輸出端接所述CPU—輸入端。
其中，比較器1、比較器2、或邏輯電路、IGBT驅(qū)動(dòng)控制模塊以及CPU均集成于一個(gè) SoC芯片內(nèi)，該SoC芯片最好是16PIN封裝的CHK-S008型SoC芯片。 所述或邏輯電路可以由一個(gè)2輸入端或非門和連接于該2輸入端或非門輸出端的 反相器組成，也可以采用一個(gè)2輸入端或門。 IGBT驅(qū)動(dòng)控制模塊還設(shè)置有另一個(gè)控制端和一個(gè)反饋端，可以通過一個(gè)反饋電路 將IGBT驅(qū)動(dòng)控制模塊輸出的脈沖信號(hào)反饋回IGBT驅(qū)動(dòng)控制模塊內(nèi)部對(duì)IGBT驅(qū)動(dòng)波形進(jìn) 行修正，優(yōu)化脈沖信號(hào)波形，提高工作效率。 典型實(shí)施例見圖2，該實(shí)施例即采用了上述CHK-S008型SoC芯片，比較器1、比較 器2、2輸入端或門電路、IGBT驅(qū)動(dòng)控制模塊以及CPU等均內(nèi)置于CHK-S008型SoC芯片內(nèi)。 其中，濾波器由電感器Ll和電容C4組成，IGBT和LC諧振回路(L3和C3)組成功率逆變電 路。 CHK-S008型SoC芯片內(nèi)的比較器1和浪涌電壓采樣電路組成電壓浪涌檢測(cè)電路， 浪涌電壓采樣電路的輸出信號(hào)接該比較器l的同相輸入端(1PIN)。 浪涌電壓采樣電路包括正極分別接整流橋BG1交流輸入線的二極管Dl、 D2，正極 連接二極管D1、 D2負(fù)極的二極管D3，連接于二極管D3的負(fù)極與地之間的串聯(lián)電阻R19、 R20、 R21，電阻R20、 R21分別并聯(lián)電容C14、 C15， 二極管D3的負(fù)極通過電容C13接地，電阻 R20、 R21的公共端輸出采樣信號(hào)接所述比較器1的同相輸入端，所述比較器1的反相輸入 端接參考電壓Vref。此電路的二極管D3和電容C13設(shè)置，對(duì)濾除環(huán)境干擾有明顯作用，有 利于區(qū)分環(huán)境雜訊與浪涌電壓信號(hào)。在捕獲到浪涌電壓信號(hào)時(shí)，所述比較器1輸出高電平， 通過所述2輸入端或門電路，接到所述IGBT驅(qū)動(dòng)控制模塊的一控制端和CPU —輸入端，直 接關(guān)斷所述IGBT驅(qū)動(dòng)控制模塊停止輸出脈沖信號(hào)，保護(hù)IGBT安全；同時(shí)CPU收到電壓浪涌 信號(hào)關(guān)斷其脈沖信號(hào)輸出，并監(jiān)測(cè)浪涌電壓信號(hào)待浪涌消失后延時(shí)O. 5 2. 5秒，再向IGBT 驅(qū)動(dòng)控制模塊提供脈沖信號(hào)，進(jìn)而通過連接于IGBT柵極的一驅(qū)動(dòng)器推動(dòng)IGBT工作。
CHK-S008型SoC芯片內(nèi)的比較器2和浪涌電流采樣電路組成電流浪涌檢測(cè)電路， 浪涌電壓采樣電路的輸出信號(hào)接所述比較器2的反相輸入端(IIPIN)，同相輸入端接地。
浪涌電流采樣電路由串聯(lián)在整流橋BG1與IGBT漏極之間的康銅絲電阻RK1和連 接于該康銅絲電阻RK1的兩個(gè)分壓電阻R11、R10構(gòu)成，電阻Rll并聯(lián)電容C4，R10的一端接 電源Vcc+5V，浪涌電流采樣電路的輸出信號(hào)接所述比較器2的反相輸入端，比較器2的同 相輸入端接地GND?？点~絲電阻RK1串聯(lián)在整流橋BG1與IGBT漏極之間，電磁爐電流變化 時(shí)康銅絲電阻RK1兩端電壓也會(huì)相應(yīng)變化，并聯(lián)于Rll的電容C4主要起濾除雜訊作用。電 磁爐正常加熱狀態(tài)，工作電流低于最大限定值時(shí)，比較器2的反相端電壓大于同相端；當(dāng)電磁爐電流突然增大，比較器2反相端電壓突然下降，低于其同相端電平GND時(shí)，比較器2輸 出高電平，通過所述2輸入端或門電路，接所述IGBT驅(qū)動(dòng)控制模塊的一控制端和CPU —輸 入端，直接關(guān)斷所述IGBT驅(qū)動(dòng)控制模塊停止輸出脈沖信號(hào)，保護(hù)IGBT安全；同時(shí)CPU收到 電壓浪涌信號(hào)關(guān)斷其脈沖信號(hào)輸出，并監(jiān)測(cè)浪涌電壓信號(hào)待浪涌消失后延時(shí)0. 5 2. 5秒， 再向IGBT驅(qū)動(dòng)控制模塊提供脈沖信號(hào)，進(jìn)而通過連接于IGBT柵極的一驅(qū)動(dòng)器推動(dòng)IGBT工 作。 借助圖2實(shí)施例電路實(shí)現(xiàn)的電磁爐用電壓和電流浪涌保護(hù)方法，步驟以下
采用上述電壓浪涌檢測(cè)電路檢測(cè)輸入交流電源的浪涌電壓信號(hào)，采用上述電流浪 涌檢測(cè)電路檢測(cè)主回路的浪涌電流信號(hào)； 當(dāng)捕獲到浪涌電壓和/或電流信號(hào)時(shí)，將測(cè)得的浪涌電壓和/或電流信號(hào)通過 CHK-S008型SoC芯片內(nèi)的或邏輯電路處理直接關(guān)斷IGBT驅(qū)動(dòng)控制模塊停止輸出脈沖信號(hào)， 使IGBT關(guān)閉；同時(shí)該或邏輯電路的輸出信號(hào)送入CPU, CPU關(guān)斷其輸出至IGBT驅(qū)動(dòng)控制模 塊的脈沖信號(hào)，并監(jiān)測(cè)浪涌電壓和/或電流信號(hào)，待浪涌信號(hào)消失后延時(shí)0. 5 2. 5秒，再 向IGBT驅(qū)動(dòng)控制模塊提供脈沖信號(hào)，IGBT驅(qū)動(dòng)控制模塊輸出脈沖信號(hào)通過連接在IGBT柵 極的驅(qū)動(dòng)器推動(dòng)IGBT工作。
權(quán)利要求
一種電磁爐用電壓和電流浪涌保護(hù)方法，包括以下步驟采用電壓浪涌檢測(cè)電路檢測(cè)輸入交流電源的浪涌電壓信號(hào)，采用電流浪涌檢測(cè)電路檢測(cè)主回路的浪涌電流信號(hào)；當(dāng)捕獲到浪涌電壓和/或電流信號(hào)時(shí)，將測(cè)得的浪涌電壓和/或電流信號(hào)通過一個(gè)或邏輯電路處理直接關(guān)斷IGBT驅(qū)動(dòng)控制模塊停止輸出脈沖信號(hào)，使IGBT關(guān)閉；同時(shí)該或邏輯電路的輸出信號(hào)送入CPU，CPU關(guān)斷其輸出至IGBT驅(qū)動(dòng)控制模塊的脈沖信號(hào)，并監(jiān)測(cè)浪涌電壓和/或電流信號(hào)，待浪涌信號(hào)消失后延時(shí)0.5～2.5秒，再向IGBT驅(qū)動(dòng)控制模塊提供脈沖信號(hào)，進(jìn)而通過一驅(qū)動(dòng)器推動(dòng)IGBT工作。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的電磁爐用電壓和電流浪涌保護(hù)方法，其特征是所述電壓浪涌檢 測(cè)電路包含第一 比較器和采集輸入交流電源的浪涌電壓信號(hào)的浪涌電壓采樣電路，該浪涌 電壓采樣電路的輸出信號(hào)接第一比較器的同相輸入端；所述電流浪涌檢測(cè)電路包含第二比 較器，以及，由串聯(lián)在整流橋與IGBT之間的電流采樣電阻和連接于該電流采樣電阻的兩個(gè) 分壓電阻構(gòu)成的浪涌電流采樣電路，該浪涌電流采樣電路的輸出信號(hào)接所述第二比較器的 反相輸入端，第二比較器的同相輸入端接地。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的電磁爐用電壓和電流浪涌保護(hù)方法，其特征是所述或邏輯 電路由一個(gè)2輸入端或非門和連接于該2輸入端或非門輸出端的反相器組成。
4. 一種電磁爐用電壓和電流浪涌保護(hù)電路，其特征是包括一電壓浪涌檢測(cè)電路，該檢測(cè)電路包含第一比較器和采集輸入交流電源的浪涌電壓信 號(hào)的浪涌電壓采樣電路，該浪涌電壓采樣電路的輸出信號(hào)接第一比較器的同相輸入端；一電流浪涌檢測(cè)電路，該檢測(cè)電路包含第二比較器，以及，由串聯(lián)在整流橋與IGBT之 間的電流采樣電阻和連接于該電流采樣電阻的兩個(gè)分壓電阻構(gòu)成的浪涌電流采樣電路，該 浪涌電流采樣電路的輸出信號(hào)接所述第二比較器的反相輸入端，第二比較器的同相輸入端 接地；一或邏輯電路，該或邏輯電路的兩個(gè)輸入端分別連接所述第一比較器的輸出端和第二 比較器的輸出端；以及，一 IGBT驅(qū)動(dòng)控制模塊，該IGBT驅(qū)動(dòng)控制模塊的一控制端、輸入端分別接所述或邏輯電 路的輸出端和CPU的脈沖信號(hào)輸出端，且所述或邏輯電路的輸出端接所述CPU —輸入端。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的電磁爐用電壓和電流浪涌保護(hù)電路，其特征是所述第一比較器、 第二比較器、或邏輯電路、IGBT驅(qū)動(dòng)控制模塊以及CPU均集成于一個(gè)SoC芯片內(nèi)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5的電磁爐的電壓和電流浪涌保護(hù)電路，其特征是所述或邏輯 電路是2輸入端或門。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4或5的電磁爐用電壓和電流浪涌保護(hù)電路，其特征是所述或邏輯 電路由一個(gè)2輸入端或非門和連接于該2輸入端或非門輸出端的反相器組成。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5的電磁爐用電壓和電流浪涌保護(hù)電路，其特征是所述SoC芯片是 16PIN封裝的CHK-S008型SoC芯片。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4的電磁爐用電壓和電流浪涌保護(hù)電路，其特征是所述浪涌電壓采 樣電路包括正極分別接整流橋兩交流輸入線的二極管D1、 D2，正極連接二極管D1、 D2負(fù)極 的二極管D3，連接于二極管D3的負(fù)極與地之間的串聯(lián)電阻R19、 R20、 R21 ，電阻R20、 R21分 別并聯(lián)一電容，二極管D3的負(fù)極通過另一電容接地，電阻R20、 R21的公共端輸出信號(hào)接所述SoC芯片片內(nèi)的第一比較器的同相輸入端。
10.根據(jù)權(quán)利要求4或9的電磁爐用電壓和電流浪涌保護(hù)電路，其特征是所述浪涌電 流采樣電路包括串聯(lián)在整流橋與IGBT漏極之間的康銅絲電阻RKl和連接于該康銅絲電阻 RKl的兩個(gè)分壓電阻R11、R10構(gòu)成，它的輸出信號(hào)接所述第二比較器的反相輸入端，第二比 較器的同相輸入端接地。
全文摘要
一種電磁爐用電壓和電流浪涌保護(hù)方法，包括以下步驟檢測(cè)輸入交流電源的浪涌電壓信號(hào)，檢測(cè)主回路的浪涌電流信號(hào)；當(dāng)捕獲到浪涌電壓和/或電流信號(hào)時(shí)，將測(cè)得的浪涌電壓和/或電流信號(hào)通過或邏輯電路處理直接關(guān)斷IGBT驅(qū)動(dòng)控制模塊，使IGBT關(guān)閉；同時(shí)該或邏輯電路的輸出信號(hào)送入CPU，CPU關(guān)斷其輸出脈沖信號(hào)，并監(jiān)測(cè)浪涌信號(hào)，待浪涌信號(hào)消失后延時(shí)0.5～2.5秒，再向IGBT驅(qū)動(dòng)控制模塊提供脈沖信號(hào)，進(jìn)而通過驅(qū)動(dòng)器推動(dòng)IGBT工作。本發(fā)明可以快速捕獲電壓和電流浪涌信號(hào)，保護(hù)效果好，避免傳統(tǒng)電磁爐在電網(wǎng)出現(xiàn)一點(diǎn)點(diǎn)小浪涌脈沖信號(hào)時(shí)，頻繁關(guān)閉IGBT，導(dǎo)致電磁爐不能正常工作弊端。
文檔編號(hào)H05B6/02GK101752845SQ20081021835
公開日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2008年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月12日
發(fā)明者丘守慶, 劉春光, 李鵬, 許申生, 陳勁鋒 申請(qǐng)人:深圳市鑫匯科科技有限公司