本實(shí)用新型涉及一種電磁加熱控制電路。

背景技術(shù)：

市面上很多電磁加熱產(chǎn)品做的低功率是采用間歇加熱方式實(shí)現(xiàn)，所謂間歇加熱是指加熱幾秒停幾秒，這樣便有了低功率。對(duì)烹飪火力有高要求的消費(fèi)者顯然不滿于這種加熱，基于此原因研發(fā)出一種實(shí)現(xiàn)連續(xù)低功率加熱的控制電路。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種電磁加熱控制電路的技術(shù)方案。

所述的一種電磁加熱控制電路，其特征在于包括配合連接的整流模塊、諧振模塊、電源模塊和控制模塊；

所述整流模塊包括濾波電容C1、共模電感L1、整流橋、繼電器、濾波電感L2、濾波電容C3和電阻R1；電路輸入端A和輸入端B連接濾波電容C1和共模電感L1一端，共模電感L1另一端連接整流橋輸入端，整流橋輸入端即二極管D1陽極和二極管D2陰極與二極管D3陽極和二極管D4陰極，整流橋輸出端連接繼電器、濾波電感L2、濾波電容C3和電阻R1,整流橋輸出端即二極管D1陰極和二極管D3陰極與二極管D2陽極和二極管D4陽極，繼電器包括S1觸點(diǎn)、S2觸點(diǎn)、S3觸點(diǎn)和彈片W，繼電器的S1觸點(diǎn)接二極管D2陽極和二極管D4陽極，繼電器的S2觸點(diǎn)接二極管D3陽極和二極管D4陰極，繼電器的S3觸點(diǎn)接電阻R1一端的G點(diǎn)，電阻R1的另一端的E點(diǎn)接濾波電容C3，E點(diǎn)為地線，濾波電容C3與濾波電感L2連接端為D點(diǎn)，濾波電感L2連接二極管D1陰極端為C點(diǎn)；

所述諧振模塊包括諧振電容C2、線盤T和IGBT，諧振電容C2和線盤T并聯(lián)，并聯(lián)兩端分別為M1點(diǎn)和N1點(diǎn)，M1點(diǎn)接IGBT的集電極c點(diǎn)，IGBT的發(fā)射極e點(diǎn)接地線，同時(shí)N1點(diǎn)與D點(diǎn)相連；

所述電源模塊包括電源電路、二極管D5、二極管D6、電阻R2和電阻R3，二極管D5陽極和二極管D6陽極與整流橋的輸入端分別連接，二極管D5陰極和二極管D6陰極連接電阻R2，電阻R2經(jīng)電阻R3連接地線，電阻R2和電阻R3連接端為F點(diǎn)，電源電路的輸入端連接二極管D5陰極和地線；

所述控制模塊包括驅(qū)動(dòng)電路、同步電路、微控制器和風(fēng)扇，驅(qū)動(dòng)電路的輸入端連接微控制器，驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接IGBT的發(fā)射極e點(diǎn)和IGBT的基極g點(diǎn)，同步電路一端連接諧振電容C2的M1點(diǎn)和N1點(diǎn)，同步電路另一端連接微控制器，風(fēng)扇連接微控制器；繼電器的控制端連接微控制器，G點(diǎn)和F點(diǎn)均連接微控制器，F(xiàn)點(diǎn)為電壓信號(hào)，G點(diǎn)為電流信號(hào)；

所述電源電路的輸出端連接驅(qū)動(dòng)電路和微控制器并為驅(qū)動(dòng)電路和微控制器供電。

所述的一種電磁加熱控制電路，其特征在于所述繼電器的彈片W連接觸點(diǎn)S1和觸點(diǎn)S3，整流橋?yàn)槿ㄕ髂Ｊ?；繼電器的彈片W連接觸點(diǎn)S2和觸點(diǎn)S3，整流橋?yàn)榘氩ㄕ髂Ｊ健?/p>

所述的一種電磁加熱控制電路，其特征在于所述微控制器內(nèi)設(shè)有比較器，比較器比較同步信號(hào)輸出PPG觸發(fā)信號(hào)，PPG觸發(fā)信號(hào)觸發(fā)PPG輸出，控制IGBT導(dǎo)通和關(guān)斷。

本實(shí)用新型通過其電路設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)低功率加熱（半波整流）和常規(guī)加熱（全波整流），當(dāng)繼電器的彈片W連接觸點(diǎn)S1和觸點(diǎn)S3，整流橋?yàn)槿ㄕ髂Ｊ剑瑢?shí)現(xiàn)常規(guī)加熱；繼電器的彈片W連接觸點(diǎn)S2和觸點(diǎn)S3，整流橋?yàn)榘氩ㄕ髂Ｊ?，?shí)現(xiàn)低功率加熱；因?yàn)榘氩ㄕ骱蟮碾妷簽槿ㄕ麟妷旱囊话?，本?shí)用新型通過改變電壓從而達(dá)到改變加熱功率大小的目的。

本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用于電磁加熱領(lǐng)域，如電磁爐，飯煲，壓力煲，豆?jié){機(jī)等。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為整流波形示意圖；

圖3為同步信號(hào)示意圖；

圖4為驅(qū)動(dòng)信號(hào)示意圖；

圖5為半波整流U（ce）；

圖6為半波整流IGBT器件ce兩端的電壓；

圖7為半波整流U（ce）；

圖8為半波整流IGBT器件ce兩端的電壓。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說明書附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明：

一種電磁加熱控制電路，包括配合連接的整流模塊、諧振模塊、電源模塊和控制模塊。

整流模塊包括濾波電容C1、共模電感L1、整流橋、繼電器、濾波電感L2、濾波電容C3和電阻R1；電路輸入端A和輸入端B連接濾波電容C1和共模電感L1一端，共模電感L1另一端連接整流橋輸入端，整流橋輸入端即二極管D1陽極和二極管D2陰極與二極管D3陽極和二極管D4陰極，整流橋輸出端連接繼電器、濾波電感L2、濾波電容C3和電阻R1,整流橋輸出端即二極管D1陰極和二極管D3陰極與二極管D2陽極和二極管D4陽極，繼電器包括S1觸點(diǎn)、S2觸點(diǎn)、S3觸點(diǎn)和彈片W，繼電器的S1觸點(diǎn)接二極管D2陽極和二極管D4陽極，繼電器的S2觸點(diǎn)接二極管D3陽極和二極管D4陰極，繼電器的S3觸點(diǎn)接電阻R1一端的G點(diǎn)，電阻R1的另一端的E點(diǎn)接濾波電容C3，E點(diǎn)為地線，濾波電容C3與濾波電感L2連接端為D點(diǎn)，濾波電感L2連接二極管D1陰極端為C點(diǎn)。

諧振模塊包括諧振電容C2、線盤T和IGBT，諧振電容C2和線盤T并聯(lián)，并聯(lián)兩端分別為M1點(diǎn)和N1點(diǎn)，M1點(diǎn)接IGBT的集電極c點(diǎn)，IGBT的發(fā)射極e點(diǎn)接地線，同時(shí)N1點(diǎn)與D點(diǎn)相連。

電源模塊包括電源電路、二極管D5、二極管D6、電阻R2和電阻R3，二極管D5陽極和二極管D6陽極與整流橋的輸入端分別連接，二極管D5陰極和二極管D6陰極連接電阻R2，電阻R2經(jīng)電阻R3連接地線，電阻R2和電阻R3連接端為F點(diǎn)，電源電路的輸入端連接二極管D5陰極和地線。

控制模塊包括驅(qū)動(dòng)電路、同步電路、微控制器和風(fēng)扇，驅(qū)動(dòng)電路的輸入端連接微控制器，驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接IGBT的發(fā)射極e點(diǎn)和IGBT的基極g點(diǎn)，同步電路一端連接諧振電容C2的M1點(diǎn)和N1點(diǎn)，同步電路另一端連接微控制器，風(fēng)扇連接微控制器；繼電器的控制端連接微控制器，G點(diǎn)和F點(diǎn)均連接微控制器，F(xiàn)點(diǎn)為電壓信號(hào)，G點(diǎn)為電流信號(hào)。驅(qū)動(dòng)電路和同步電路為常規(guī)電路，屬于現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述；微控制器也屬于常用芯片，從本實(shí)用新型可以看出，微控制器中采用常規(guī)程序既能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)控制功能，在此不再贅述。

電源電路的輸出端連接驅(qū)動(dòng)電路和微控制器并為驅(qū)動(dòng)電路和微控制器供電。

當(dāng)繼電器的彈片W連接觸點(diǎn)S1和觸點(diǎn)S3，整流橋?yàn)槿ㄕ髂Ｊ?；繼電器的彈片W連接觸點(diǎn)S2和觸點(diǎn)S3，整流橋?yàn)榘氩ㄕ髂Ｊ健?/p>

在微控制器內(nèi)設(shè)有比較器，比較器比較同步信號(hào)輸出PPG觸發(fā)信號(hào)，PPG觸發(fā)信號(hào)觸發(fā)PPG輸出，控制IGBT導(dǎo)通和關(guān)斷。

本實(shí)用新型對(duì)半波整流或全波整流的控制，通過繼電器切換使系統(tǒng)工作在全波整流模式或者半波整流模式，如圖2所示，分別有交流電波形、半波整流波形和全波整流波形。

實(shí)現(xiàn)全波整流模式方式如下：

微控制器控制繼電器的彈片W連接觸點(diǎn)S1和觸點(diǎn)S3，實(shí)現(xiàn)全波整流，全波整流電流走向如下：

當(dāng)交流電A點(diǎn)大于B點(diǎn)即U(AB)為正軸波形，電流方向?yàn)锳->二極管D1->C->D->E->G->S3->W->S1->二極管D4->B；

當(dāng)交流電A點(diǎn)小于B點(diǎn)即U(AB)為負(fù)軸波形，電流方向?yàn)锽->二極管D3->C->D->E->G->S3->W->S1->二極管D2->A。

實(shí)現(xiàn)半波整流方式如下：

微控制器控制繼電器的彈片W連接觸點(diǎn)S2和觸點(diǎn)S3，實(shí)現(xiàn)半波整流，半波整流電流走向如下：

當(dāng)交流電A點(diǎn)大于B點(diǎn)即U(AB)為正軸波形，電流方向?yàn)锳->二極管D1->C->D->E->G->S3->W->S2->B；

當(dāng)交流電A點(diǎn)小于B點(diǎn)即U(AB)為負(fù)軸波形，電流沒有回路即截止?fàn)顟B(tài)，從而實(shí)現(xiàn)半波整流電壓為全波整流電壓的一半。

本實(shí)用新型對(duì)電磁加熱的控制：N1、M1信號(hào)接入同步電路，同步電路將強(qiáng)電信號(hào)按比例減小，減小后的信號(hào)稱做同步信號(hào)，同步信號(hào)連接微控制器內(nèi)部比較器的兩路引腳，比較器的輸出信號(hào)由比較器的兩路輸入信號(hào)大小決定，其中比較器輸出的下降沿為PPG觸發(fā)信號(hào)， PPG觸發(fā)信號(hào)連接PPG輸出， PPG輸出連接驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路連接IGBT的基極g點(diǎn)、發(fā)射極e點(diǎn)，這樣電路中同步信號(hào)和IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)形成閉環(huán)的IGBT控制系統(tǒng)。IGBT有兩種狀態(tài)，狀態(tài)一：IGBT開啟，即IGBT的集電極c點(diǎn)和發(fā)射極e點(diǎn)導(dǎo)通，導(dǎo)通的條件是IGBT的基極g點(diǎn)、發(fā)射極e點(diǎn)為18V(電壓范圍可以是15v~18v)；狀態(tài)二：IGBT關(guān)閉，即IGBT的集電極c點(diǎn)和發(fā)射極e點(diǎn)斷開，斷開的條件是IGBT基極g點(diǎn)、發(fā)射極e點(diǎn)為0v。

實(shí)現(xiàn)電磁加熱流程如下：

a.微控制器控制PPG輸出信號(hào)使)IGBT開啟；

b.等待一定時(shí)間△t；

c.微控制器控制PPG輸出信號(hào)使IGBT關(guān)閉；

d.等待PPG觸發(fā)信號(hào)；

e. PPG輸出信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)電路使IGBT開啟；

f.等待一定時(shí)間△t1；

g.返回流程c；

說明：△t為第一次觸發(fā)時(shí)間

功率計(jì)算公式為P=K*U*△t1；K為常量系數(shù)，U為數(shù)字電壓，△t1為(14)微控制器根據(jù)計(jì)算恒功率得到的時(shí)間。

通過上述對(duì)整流方式的控制和對(duì)電磁加熱的控制，下面具體描述低功率加熱和常規(guī)功率加熱控制：

常規(guī)功率加熱即為整流橋工作在全波整流模式，低功率加熱即為整流橋工作在半波整流模式。以我國市電為例，220v交流電，50hz頻率，50hz頻率換算周期時(shí)間為20ms。

常規(guī)功率加熱控制流程（全波）如下：

a1.微控制器控制繼電器的彈片W連接觸點(diǎn)S1和觸點(diǎn)S3；

b1.微控制器控制PPG輸出信號(hào)使IGBT開啟；

c1.等待一時(shí)間△t；

d1.微控制器控制PPG輸出信號(hào)使IGBT關(guān)閉；

e1.等待PPG觸發(fā)信號(hào)；

f1. PPG輸出信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)電路使IGBT開啟；

g1.等待一時(shí)間△t1；

h1.返回流程d1；

其中，△t為第一次觸發(fā)時(shí)間，功率計(jì)算公式為P=K*U*△t1；K為常量系數(shù)，U為數(shù)字電壓，△t1為微控制器根據(jù)計(jì)算恒功率得到的時(shí)間；

當(dāng)電壓U(AB)為正半軸電壓時(shí)，U(CE)等于U(AB),即功率P(正半軸) = K*U(CE)*△t1；

當(dāng)電壓U(AB)為負(fù)半軸電壓時(shí)，U(CE)等于U(AB),功率為P(負(fù)半軸) = K*U(CE)*△t1；

在電網(wǎng)20ms周期內(nèi)的功率P(總)=P(正半軸) + P(負(fù)半軸)；

推導(dǎo)P(總) = 2*K*U(CE)*△t1；

電磁加熱方案實(shí)際需考慮IGBT器件的溫升問題，限定△t1的最大值△tmax和最小值△tmin，按照功率計(jì)算公式P(總)=2*K*U(CE)*△t1,從而有了全波整流模式下最大功率P=2*K*U(CE)*△tmax和最小功率P=2*K*U(CE)*△tmin。

低功率加熱控制流程（半波）如下：

a1.微控制器控制繼電器的彈片W連接觸點(diǎn)S2和觸點(diǎn)S3；

b2.微控制器控制IGBT開啟；

c2.等待一時(shí)間△t；

d2.微控制器控制IGBT關(guān)閉；

e2.等待PPG觸發(fā)信號(hào)；

f2. PPG輸出信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)電路使IGBT開啟；

g2.等待一時(shí)間△t1；

h2.返回流程d2；

其中，△t為第一次觸發(fā)時(shí)間，功率計(jì)算公式為P=K*U*△t1；K為常量系數(shù)，U為數(shù)字電壓，△t1為微控制器根據(jù)計(jì)算恒功率得到的時(shí)間；

當(dāng)電壓U(AB)為正半軸電壓時(shí)，U(CE)等于U(AB),即功率P(正半軸) = K*U(CE)*△t1；

當(dāng)電壓U(AB)為負(fù)半軸電壓時(shí)，U(CE)等于0,功率為P(負(fù)半軸) = 0；

在電網(wǎng)20ms周期內(nèi)的功率P(總)=P(正半軸) + P(負(fù)半軸)；

推導(dǎo)P(總) = K*U(CE)*△t1；

軟件程序限定△t1的最大值△tmax和最小值△tmin，按照功率計(jì)算公式P(總)=K*U(CE)*△t1,從而有了半波整流模式下最大功率P=K*U(CE)*△tmax和最小功率P=K*U(CE)*△tmin。

對(duì)比全波整流模式和半波整流模式，在半波整流模式下功率降低為全波整流模式的功率一半。

本實(shí)用新型通過微控制器控制繼電器改變整流橋的工作模式便可以做到更低的加熱功率，從而實(shí)現(xiàn)了常規(guī)電磁加熱控制電路不能達(dá)到的功率。