專利名稱：電磁爐用電壓和電流浪涌保護(hù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型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)電路。
背景技術(shù)：
當(dāng)前普通電磁爐的電流浪涌保護(hù)電路多釆用電流互感器方式，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> 茲爐中，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)有電磁爐存在的上述缺陷，本實(shí)用新型提供一種電磁爐用電壓和 電流浪涌保護(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)。
本實(shí)用新型電磁爐用電壓和電流浪涌保護(hù)電路是如下實(shí)現(xiàn)的。它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 的浪涌電流釆樣電路，該浪涌電流釆樣電路的輸出信號(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；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)送入 CPU, 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16 PIN封裝的CHK-S008型SoC芯片。
本實(shí)用新型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, 導(dǎo)致電磁爐不能正常輸出功率加熱的弊端。
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，外圍電路簡單，大大降低了生產(chǎn)、維修難度 與成本。
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圖1是本實(shí)用新型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)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(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，
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 輸出端接所迷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16 PIN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-S00$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1的同相輸入端(1 PIN)。 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l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)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。
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(11 PIN ),
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Rll、 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RKl 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。
權(quán)利要求1、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一輸入端；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，同時(shí)送入CPU，CPU關(guān)斷其脈沖信號(hào)輸出并監(jiān)測(cè)浪涌信號(hào)。
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)電路，其特征是所 述第一比較器、第二比較器、或邏輯電路、TGBT驅(qū)動(dòng)控制模塊以及CPU均集 成于一個(gè)SoC芯片內(nèi)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2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。
4、 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)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。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2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16 PIN封裝的CHK-S008型SoC芯片。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1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釆樣電路包括正極分別接整流橋兩交流輸入線的二極管Dl、 D2, 正極連接二極管Dl、 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。
7、根據(jù)權(quán)利要求1或6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 RK1和連接于該康銅絲電阻RK1的兩個(gè)分壓電阻Rll、 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。
專利摘要電磁爐用電壓和電流浪涌保護(hù)電路，包括由第一比較器和浪涌電壓采樣組成的電壓浪涌檢測(cè)電路、由第二比較器和浪涌電流采樣組成的電流浪涌檢測(cè)電路、或邏輯電路及IGBT驅(qū)動(dòng)控制模塊，該模塊的一控制端、輸入端分別接或邏輯電路的輸出端和CPU的脈沖信號(hào)輸出端，或邏輯電路的輸出端接CPU一輸入端。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IGBT驅(qū)動(dòng)控制模塊，同時(shí)送入CPU，CPU關(guān)斷其輸出脈沖，并監(jiān)測(cè)浪涌信號(hào)，待浪涌信號(hào)消失后延時(shí)啟動(dòng)IGBT驅(qū)動(dòng)控制模塊。其浪涌信號(hào)捕獲速度快，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，導(dǎo)致電磁爐不能正常工作的弊端。
文檔編號(hào)H05B6/02GK201323447SQ200820234979
公開日2009年10月7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, 鵬 李, 許申生, 陳勁鋒 申請(qǐng)人:深圳市鑫匯科科技有限公司