高頻感應加熱電源中的驅(qū)動和信號檢測電路的制作方法
【專利摘要】高頻感應加熱電源中的驅(qū)動和信號檢測電路，涉及驅(qū)動和信號檢測電路。它是為了解決解決傳統(tǒng)電流和電壓的檢測電路測量范圍窄，以及無法同時對主回路進行隔離測量的問題。本實用新型包括感應加熱電源電路、變壓器、第一電壓霍爾傳感器、第一電壓信號處理電路、電流霍爾傳感器、電流信號處理電路、鎖相電路、死區(qū)電路、第一隔離驅(qū)動電路、第二電壓霍爾傳感器、第二電壓信號處理電路、調(diào)功電路和第二隔離驅(qū)動電路；所述感應加熱電源電路包括整流濾波電路、降壓斬波電路和逆變電路。本實用新型適用于驅(qū)動和信號檢測電路。
【專利說明】 高頻感應加熱電源中的驅(qū)動和信號檢測電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及驅(qū)動和信號檢測電路。
【背景技術】
[0002]對于高頻感應加熱電源來說，對逆變器開關管損耗在高頻時要比在低頻時的控制更為嚴苛，對其上升沿和下降沿的時間也要有更精確的控制，一個好的驅(qū)動電路可以很好地減少開關管的損耗。同時，在進行相位跟蹤時，擁有準確的電流電壓信號為鎖相奠定了堅實的基礎，因此電壓電流的采集和處理就變得尤為重要。在采集電壓電流部分之前大多數(shù)采用分流器和分壓器的方法來實現(xiàn)對電流和電壓的檢測，但這種方法無法對主回路進行隔離測量，且使用不安全、精確度低。之后又有人采用互感器，該方法與直接分流、分壓的方法相比，實現(xiàn)了主回路的隔離檢測，無疑是一大進步，但它的應用范圍比較窄，只適用于50Hz正弦波的工頻檢測。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型為了解決傳統(tǒng)電流和電壓的檢測電路測量范圍窄，以及無法同時對主回路進行隔離測量的問題，進而提供了高頻感應加熱電源中的驅(qū)動和信號檢測電路。
[0004]高頻感應加熱電源中的驅(qū)動和信號檢測電路，它包括感應加熱電源電路17、變壓器4、第一電壓霍爾傳感器6、第一電壓信號處理電路7、電流霍爾傳感器8、電流信號處理電路9、鎖相電路10、死區(qū)電路11、第一隔離驅(qū)動電路12、第二電壓霍爾傳感器13、第二電壓信號處理電路14、調(diào)功電路15和第二隔離驅(qū)動電路16 ;所述感應加熱電源電路17包括整流濾波電路1、降壓斬波電路2和逆變電路3 ；
[0005]整流濾波電路I的電源信號輸出端連接降壓斬波電路2的電源信號輸入端，所述降壓斬波電路2的電源信號輸出端分別連接逆變電路3的第一電源信號輸入端連接；所述逆變電路3的電源信號輸出端連接變壓器4的電源信號輸入端，所述變壓器4的信號輸出端連接負載5的電源信號輸入端；
[0006]第二電壓霍爾傳感器13用于采集降壓斬波電路2與逆變電路3之間的電壓，第二電壓霍爾傳感器13的電壓信號輸出端連接第二電壓信號處理電路14的電壓信號輸入端，所述第二電壓信號處理電路14的電壓信號輸入端連接調(diào)功電路15的電壓信號輸入端，所述調(diào)功電路15的電壓信號輸出端連接第二隔離驅(qū)動電路16的電壓信號輸入端，所述第二隔離驅(qū)動電路16的電壓信號輸出端連接壓斬波電路2的電壓信號輸入端；
[0007]電流霍爾傳感器8用于采集變壓器4與負載5之間流過的電流；第一電壓霍爾傳感器6用于采集變壓器4與負載5之間的電壓；
[0008]所述電流霍爾傳感器8的電流信號輸出端連接電流信號處理電路9的電流信號輸入端，所述電流信號處理電路9的電流信號輸出端連接鎖相電路10的電流信號輸入端，第一電壓霍爾傳感器6的電壓信號輸出端連接第一電壓信號處理電路7的電壓信號輸入端，所述第一電壓信號處理電路7的電壓信號輸出端連接鎖相電路10的電壓信號輸入端，所述鎖相電路10的電源信號輸出端連接死區(qū)電路11的電源信號輸入端，所述死區(qū)電路11的電源信號輸出端連接第一隔離驅(qū)動電路12的電源信號輸入端，所述第一隔離驅(qū)動電路12的電源信號輸出端連接逆變電路3的第二電源信號輸入端。
[0009]本實用新型的有益效果是:驅(qū)動電路能保證MOSFET快速可靠開通，并且結構簡單，損耗小。采用霍爾傳感器利用霍爾效應，霍爾傳感器具有以下優(yōu)點:測量范圍廣；響應速度快，最快者響應時間只為Ius ;測量精度高，其測量精度優(yōu)于1% ;線性度好，優(yōu)于0.2% ；動態(tài)性能好:響應時間可小于lus，普通互感器的響應時間為10?20ms ;工作頻帶寬，在O?IOOKHz頻率范圍內(nèi)的信號均可以測量；本實用新型能夠同時對主回路進行隔離測量，并且體積同比縮小12%、重量同比減輕10%、易于安裝。
[0010]通過檢測氣隙中的磁通并通過繞在磁芯上的多匝線圈輸出反向的補償電流，抵消原邊IP產(chǎn)生的磁通，使得磁路中磁通始終保持為零。經(jīng)過特殊電路的處理，傳感器的輸出端能夠輸出精確反映原邊電流變化的信號。因此可以具有很強的抗干擾能力，而且不用外加信號隔離電路，使電路更加穩(wěn)定可靠，所設計的信號檢測處理電路穩(wěn)定，高效同比調(diào)高了10%，準確同比提高了 15%。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型的結構框圖；
[0012]圖2為感應加熱電源電路17的電路連接示意圖；
[0013]圖3為隔離驅(qū)動電路的電路連接示意圖；
[0014]圖4為電壓信號處理電路的電路連接示意圖；
[0015]圖5為電流信號處理電路的電路連接示意圖；
[0016]圖6為鎖相電路10的內(nèi)部電路連接示意圖；
[0017]圖7為調(diào)功電路15的內(nèi)部電路連接示意圖；
[0018]圖8為死區(qū)電路11的內(nèi)部電路連接示意圖。
【具體實施方式】
[0019]【具體實施方式】一:下面結合圖1、圖6和圖7說明本實施方式，本實施方式所述的高頻感應加熱電源中的驅(qū)動和信號檢測電路，它包括感應加熱電源電路17、變壓器4、第一電壓霍爾傳感器6、第一電壓信號處理電路7、電流霍爾傳感器8、電流信號處理電路9、鎖相電路10、死區(qū)電路11、第一隔離驅(qū)動電路12、第二電壓霍爾傳感器13、第二電壓信號處理電路14、調(diào)功電路15和第二隔離驅(qū)動電路16 ;所述感應加熱電源電路17包括整流濾波電路
1、降壓斬波電路2和逆變電路3 ；
[0020]整流濾波電路I的電源信號輸出端連接降壓斬波電路2的電源信號輸入端，所述降壓斬波電路2的電源信號輸出端分別連接逆變電路3的第一電源信號輸入端連接；所述逆變電路3的電源信號輸出端連接變壓器4的電源信號輸入端，所述變壓器4的信號輸出端連接負載5的電源信號輸入端；
[0021]第二電壓霍爾傳感器13用于采集降壓斬波電路2與逆變電路3之間的電壓，第二電壓霍爾傳感器13的電壓信號輸出端連接第二電壓信號處理電路14的電壓信號輸入端，所述第二電壓信號處理電路14的電壓信號輸入端連接調(diào)功電路15的電壓信號輸入端，所述調(diào)功電路15的電壓信號輸出端連接第二隔離驅(qū)動電路16的電壓信號輸入端，所述第二隔離驅(qū)動電路16的電壓信號輸出端連接壓斬波電路2的電壓信號輸入端；
[0022]電流霍爾傳感器8用于采集變壓器4與負載5之間流過的電流；第一電壓霍爾傳感器6用于采集變壓器4與負載5之間的電壓；
[0023]所述電流霍爾傳感器8的電流信號輸出端連接電流信號處理電路9的電流信號輸入端，所述電流信號處理電路9的電流信號輸出端連接鎖相電路10的電流信號輸入端，第一電壓霍爾傳感器6的電壓信號輸出端連接第一電壓信號處理電路7的電壓信號輸入端，所述第一電壓信號處理電路7的電壓信號輸出端連接鎖相電路10的電壓信號輸入端，所述鎖相電路10的電源信號輸出端連接死區(qū)電路11的電源信號輸入端，所述死區(qū)電路11的電源信號輸出端連接第一隔離驅(qū)動電路12的電源信號輸入端，所述第一隔離驅(qū)動電路12的電源信號輸出端連接逆變電路3的第二電源信號輸入端。
[0024]【具體實施方式】二:結合圖2說明本實施方式，本實施方式對【具體實施方式】一所述的高頻感應加熱電源中的驅(qū)動和信號檢測電路作進一步限定，本實施方式中，感應加熱電源電路17包括第一二極管VDl、第二二極管VD2、第三二極管VD3、第四二極管VD4、第五二極管VD5、第六二極管VD6、第七二極管VD7、第八二極管VD8、第九二極管VD9、第十二極管VD10、第一電容Cl、第二電容C2、第一場效應管VT0、第二場效應管VT1、第三場效應管VT2、第四場效應管VT3、第五場效應管VT4和電感線圈LI ；
[0025]第二二極管VD2的陰極連接第一二極管VDl的陽極，第四二極管VD4的陰極連接第三二極管VD3的陽極，第六二極管VD6的陰極連接第五二極管VD5的陽極，第一二極管VDl的陰極極、第三二極管VD3的陰極、第五二極管VD5的陰極和第一電容Cl的一端同時連接第一場效應管VTO的漏極，第一場效應管VTO的源極與第二電容C2的一端同時連接電感線圈LI的一端，第三場效應管VT2的源極與第九二極管VD9的陰極連接后分別連接第二場效應管VTl的漏極和第七二極管VD7的陽極，第五場效應管VT4的源極與第十二極管VDlO的陰極連接后分別連接第四場效應管VT3的漏極和第八二極管VD8的陰極；第二隔離驅(qū)動電路16的電壓信號輸出端連接第一場效應管VTO的柵極；第一隔離驅(qū)動電路12的電壓信號輸出端分別連接第二場效應管VTl的柵極、第三場效應管VT2的柵極、第四場效應管VT3的柵極和第五場效應管VT4的柵極。
[0026]【具體實施方式】三:結合圖3說明本實施方式，本實施方式對【具體實施方式】二所述的高頻感應加熱電源中的驅(qū)動和信號檢測電路作進一步限定，本實施方式中，第一隔離驅(qū)動電路12與第二隔離驅(qū)動電路16的內(nèi)部電路結構相同，第一隔離驅(qū)動電路12包括型號為UCC27322-EP的集成驅(qū)動芯片、型號為IS07221C的信號隔離芯片、第一電阻R1、第二電阻R2和第一二極管Dl ；
[0027]信號隔離芯片的OUTl端連接集成驅(qū)動芯片的IN端，集成驅(qū)動芯片的第一 OUT端連接第一電阻Rl的一端，所述第一電阻Rl的另一端分別連接第二電阻R2的一端和第一二極管Dl的陰極，第二電阻R2的另一端與第一二極管Dl陽極連接集成驅(qū)動芯片的GND端。
[0028]本實施方式中，集成驅(qū)動芯片UCC27322-EP用于驅(qū)動M0SFET，即驅(qū)動逆變電路3。
[0029]【具體實施方式】四:結合圖4說明本實施方式，本實施方式對【具體實施方式】二所述的高頻感應加熱電源中的驅(qū)動和信號檢測處理電路作進一步限定，本實施方式中，第一電壓霍爾傳感器6米用型號為JLBV16的霍爾傳感器實現(xiàn),第一電壓信號處理電路7米用型號為LM2904的運算放大器實現(xiàn)，第一電壓信號處理電路7包括第十九電阻R19、第四十電阻R40、第十四電阻R14、第十五電阻R15、第十六電阻R16、第十七電阻R17、第十八電阻R18、第十一二極管Dll和第十二極管DlO ；
[0030]正向電壓端連接第十九電阻R19的一端，第十九電阻R19的另一端連接第一電壓霍爾傳感器6的IN+端，負向電壓端連接第一電壓霍爾傳感器6的IN-端，第一電壓霍爾傳感器6的M連接第四十電阻R40的一端，第四十電阻R40的另一端分別連接第十四電阻R14的一端和運算放大器的NINA端，第十四電阻R14的另一端和第一電壓霍爾傳感器6的GND接地，運算放大器的INA端同時連接第十六電阻R16的一端和第十五電阻R15的一端，第十五電阻R15的另一端分別連接運算放大器的OUTA端、第十一二極管Dll的陰極和第十二極管DlO的陽極，第十一二極管Dll的陽極接地，第十二極管DlO的陰極接電源VCC1，第十六電阻R16的另一端分別連接第十七電阻R17的一端和第十八電阻R18的一端,第十七電阻R17的另一端接地，第十八電阻R18的另一端接電源VCC2 ；
[0031]第二電壓霍爾傳感器13的電路連接與第一電壓霍爾傳感器6的電路連接相同；第二電壓信號處理電路14的電路連接與第一電壓信號處理電路7電路連接相同。
[0032]【具體實施方式】五:結合圖5說明本實施方式，本實施方式對【具體實施方式】一所述的高頻感應加熱電源中的驅(qū)動和信號檢測電路作進一步限定，本實施方式中，電流霍爾傳感器8采用型號為BJHCS-EKBDA-200A實現(xiàn)，電流信號處理電路9包括第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10、第十一電阻R11、第十三電阻R13、第十電容C10、第十一電容C11、第十二二極管D12和第十三二極管D13 ；
[0033]電流霍爾傳感器8的M連接第三電阻R3的一端，第三電阻R3的另一端分別連接第六電阻R6的一端、第四電阻R4的一端和第十電容ClO的一端，第六電阻R6的另一端分別連接第i 電容Cll的一端,運算放大器的OUTA端和第七電阻R7的一端,第十電容ClO的另一端接地，第四電阻R4 的另一端和第十一電容Cll的另一端同時連接運算放大器的INA端，第五電阻R5的一端接地，第五電阻R5的另一端連接運算放大器的NINA端，運算放大器的OUTB端連接第十電阻RlO的一端，第十電阻RlO的另一端分別第十三二極管D13的陽極和第十二二極管D12的陰極，第十二二極管D12的陽極接地，第十三二極管D13的陰極接電源VCC1，第七電阻R7的另一端連接運算放大器的INB，運算放大器的NONB分別連接第八電阻R8的一端和第九電阻R9的一端,第十三電阻R13的一端與第九電阻R9的另一端同時連接第十一電阻Rll的一端，第十一電阻Rll的另一端連接負電源VCC2，第十三電阻R13的另一端和第八電阻R8的另一端同時接地。
【權利要求】
1.高頻感應加熱電源中的驅(qū)動和信號檢測電路，其特征在于:它包括感應加熱電源電路(17)、變壓器(4)、第一電壓霍爾傳感器(6)、第一電壓信號處理電路(7)、電流霍爾傳感器(8)、電流信號處理電路(9)、鎖相電路(10)、死區(qū)電路(11)、第一隔離驅(qū)動電路(12)、第二電壓霍爾傳感器(13)、第二電壓信號處理電路(14)、調(diào)功電路(15)和第二隔離驅(qū)動電路(16);所述感應加熱電源電路(17)包括整流濾波電路(I)、降壓斬波電路(2)和逆變電路(3)； 整流濾波電路(I)的電源信號輸出端連接降壓斬波電路(2)的電源信號輸入端，所述降壓斬波電路(2)的電源信號輸出端分別連接逆變電路(3)的第一電源信號輸入端連接；所述逆變電路(3 )的電源信號輸出端連接變壓器(4 )的電源信號輸入端，所述變壓器(4 )的信號輸出端連接負載(5)的電源信號輸入端； 第二電壓霍爾傳感器(13)用于采集降壓斬波電路(2)與逆變電路(3)之間的電壓，第二電壓霍爾傳感器(13)的電壓信號輸出端連接第二電壓信號處理電路(14)的電壓信號輸入端，所述第二電壓信號處理電路(14)的電壓信號輸入端連接調(diào)功電路(15)的電壓信號輸入端，所述調(diào)功電路(15)的電壓信號輸出端連接第二隔離驅(qū)動電路(16)的電壓信號輸入端，所述第二隔離驅(qū)動電路(16)的電壓信號輸出端連接壓斬波電路(2)的電壓信號輸入端; 電流霍爾傳感器(8)用于采集變壓器(4)與負載(5)之間流過的電流；第一電壓霍爾傳感器(6)用于采集變壓器(4)與負載(5)之間的電壓； 所述電流霍爾傳感器(8)的電流信號輸出端連接電流信號處理電路(9)的電流信號輸入端，所述電流信號處理電路(9)的電流信號輸出端連接鎖相電路(10)的電流信號輸入端，第一電壓霍爾傳感器(6)的電壓信號輸出端連接第一電壓信號處理電路(7)的電壓信號輸入端，所述第一電壓信號處理電路(7)的電壓信號輸出端連接鎖相電路(10)的電壓信號輸入端，所述鎖相電路(10)的電源信號輸出端連接死區(qū)電路(11)的電源信號輸入端，所述死區(qū)電路(11)的電源信號輸出`端連接第一隔離驅(qū)動電路(12)的電源信號輸入端，所述第一隔離驅(qū)動電路(12)的電源信號輸出端連接逆變電路(3)的第二電源信號輸入端。
2.根據(jù)權利要求1所述的高頻感應加熱電源中的驅(qū)動和信號檢測電路，其特征在于:感應加熱電源電路(17)包括第一二極管(VD1)、第二二極管(VD2)、第三二極管(VD3)、第四二極管(VD4)、第五二極管(VD5)、第六二極管(VD6)、第七二極管(VD7)、第八二極管(VD8)、第九二極管(VD9)、第十二極管(VD10)、第一電容(Cl)、第二電容(C2)、第一場效應管(VT0)、第二場效應管(VT1)、第三場效應管(VT2)、第四場效應管(VT3)、第五場效應管(VT4)和電感線圈(LI)； 第二二極管(VD2)的陰極連接第一二極管(VDl)的陽極，第四二極管(VD4)的陰極連接第三二極管(VD3)的陽極，第六二極管(VD6)的陰極連接第五二極管(VD5)的陽極，第一二極管(VDl)的陰極極、第三二極管(VD3)的陰極、第五二極管(VD5)的陰極和第一電容(Cl)的一端同時連接第一場效應管(VTO)的漏極，第一場效應管(VTO)的源極與第二電容(C2)的一端同時連接電感線圈(LI)的一端，第三場效應管(VT2)的源極與第九二極管(VD9)的陰極連接后分別連接第二場效應管(VTl)的漏極和第七二極管(VD7)的陽極，第五場效應管(VT4)的源極與第十二極管(VDlO)的陰極連接后分別連接第四場效應管(VT3)的漏極和第八二極管(VD8)的陰極；第二隔離驅(qū)動電路(16)的電壓信號輸出端連接第一場效應管(VTO)的柵極；第一隔離驅(qū)動電路(12)的電壓信號輸出端分別連接第二場效應管(VTl)的柵極、第三場效應管(VT2)的柵極、第四場效應管(VT3)的柵極和第五場效應管(VT4)的柵極。
3.根據(jù)權利要求2所述的高頻感應加熱電源中的驅(qū)動和信號檢測電路，其特征在于:第一隔離驅(qū)動電路(12)與第二隔離驅(qū)動電路(16)的內(nèi)部電路結構相同，第一隔離驅(qū)動電路(12)包括型號為UCC27322-EP的集成驅(qū)動芯片、型號為IS07221C的信號隔離芯片、第一電阻(R1)、第二電阻(R2)和第一二極管(Dl)； 信號隔離芯片的OUTl端連接集成驅(qū)動芯片的IN端，集成驅(qū)動芯片的第一 OUT端連接第一電阻(Rl)的一端，所述第一電阻(Rl)的另一端分別連接第二電阻(R2)的一端和第一二極管(Dl)的陰極，第二電阻(R2)的另一端與第一二極管(Dl)陽極連接集成驅(qū)動芯片的GND端。
4.根據(jù)權利要求1所述的高頻感應加熱電源中的驅(qū)動和信號檢測電路，其特征在于:第一電壓霍爾傳感器(6)米用型號為JLBV16的霍爾傳感器實現(xiàn),第一電壓信號處理電路(7)采用型號為LM2904的運算放大器實現(xiàn)，第一電壓信號處理電路(7)包括第十九電阻(R19)、第四十電阻(R40)、第十四電阻(R14)、第十五電阻(R15)、第十六電阻(R16)、第十七電阻(R17)、第十八電阻(R18)、第十一二極管(Dll)和第十二極管(DlO)； 正向電壓端連接第十九電阻(R19)的一端，第十九電阻(R19)的另一端連接第一電壓霍爾傳感器(6)的IN+端,負向電壓端連接第一電壓霍爾傳感器(6)的IN-端,第一電壓霍爾傳感器(6)的M連接第四十電阻(R40)的一端，第四十電阻(R40)的另一端分別連接第十四電阻(R14)的一端和運算放大器的NINA端，第十四電阻(R14)的另一端和第一電壓霍爾傳感器(6)的GND接地，運算放大器的INA端同時連接第十六電阻(R16)的一端和第十五電阻(R15)的一端，第十`五電阻(R15)的另一端分別連接運算放大器的OUTA端、第十一二極管(Dll)的陰極和第十二極管(DlO)的陽極，第十一二極管(Dll)的陽極接地，第十二極管(DlO)的陰極接電源VCC1，第十六電阻(R16)的另一端分別連接第十七電阻(R17)的一端和第十八電阻(R18)的一端，第十七電阻(R17)的另一端接地，第十八電阻(R18)的另一端接電源VCC2 ； 第二電壓霍爾傳感器(13)的電路連接與第一電壓霍爾傳感器(6)的電路連接相同；第二電壓信號處理電路(14)的電路連接與第一電壓信號處理電路(7)電路連接相同。
5.根據(jù)權利要求1所述的高頻感應加熱電源中的驅(qū)動和信號檢測電路，其特征在于:電流霍爾傳感器(8)采用型號為BJHCS-EKBDA-200A實現(xiàn)，電流信號處理電路(9)包括第三電阻(R3)、第四電阻(R4)、第五電阻(R5)、第六電阻(R6)、第七電阻(R7)、第八電阻(R8)、第九電阻(R9)、第十電阻(R10)、第十一電阻(R11)、第十三電阻(R13)、第十電容(C10)、第十一電容(C11)、第十二二極管(D12)和第十三二極管(D13)； 電流霍爾傳感器(8)的M連接第三電阻(R3)的一端，第三電阻(R3)的另一端分別連接第六電阻(R6)的一端、第四電阻(R4)的一端和第十電容(ClO)的一端，第六電阻(R6)的另一端分別連接第十一電容(Cll)的一端，運算放大器的OUTA端和第七電阻(R7)的一端，第十電容(ClO)的另一端接地，第四電阻(R4)的另一端和第十一電容(Cll)的另一端同時連接運算放大器的INA端，第五電阻(R5)的一端接地，第五電阻(R5)的另一端連接運算放大器的NINA端，運算放大器的OUTB端連接第十電阻(RlO)的一端，第十電阻(RlO)的另一端分別第十三二極管(D13)的陽極和第十二二極管(D12)的陰極，第十二二極管(D12)的陽極接地，第十三二極管(D13)的陰極接電源VCC1，第七電阻(R7)的另一端連接運算放大器的INB，運算放大器的NONB分別連接第八電阻(R8)的一端和第九電阻(R9)的一端，第十三電阻(R13)的一端與第九電阻(R9)的另一端同時連接第十一電阻(Rll)的一端，第十一電阻(Rll)的另一端連接負電源VCC2，第十三電阻(R13)的另一端和第八電阻(R8)的另一端同時接地 。
【文檔編號】H05B6/04GK203618147SQ201320863393
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年12月25日 優(yōu)先權日:2013年12月25日
【發(fā)明者】周美蘭, 李艷萍, 王吉昌, 徐澤卿, 韋琳, 蘇革航 申請人:哈爾濱理工大學