專利名稱：灶具用數(shù)字控制型電源變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種灶具用數(shù)字控制型電源變換器，該電源變換器基于SoC(SyStem on a Chip)芯片，適用于電磁爐、微波爐等高頻加熱裝置使用。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的電源變換器多采用模擬純硬件電路構(gòu)造，通常稱“開關(guān)電源電路”，其以穩(wěn) 定輸出電壓為目的，工作頻率、輸出電壓都是主動穩(wěn)定的，其輸出功率則隨負(fù)載大小而改 變。電磁爐、微波爐等，均需根據(jù)被加熱物品種、被加熱物量的多少選擇不同的功率進(jìn)行加 熱，顯然上述電源變換器是不適于電磁爐、微波爐使用。目前，基于SOC芯片，通過變化頻率和改變諧振回路中感性負(fù)載的具體結(jié)構(gòu)來改 變輸出功率，可以適用于微波爐、電磁爐等高頻加熱設(shè)備的數(shù)字控制型電源變換器未見有 關(guān)文件披露。

發(fā)明內(nèi)容
為避免現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，本發(fā)明提供一種灶具用數(shù)字控制型電源變換 器，它基于SoC芯片控制，并配置多種優(yōu)化設(shè)計(jì)的保護(hù)電路，以提高工作可靠性，降低生產(chǎn) 成本，改變其諧振回路中感性負(fù)載的具體結(jié)構(gòu)可以適用于微波爐、電磁爐等高頻加熱設(shè)備 使用。本發(fā)明灶具用數(shù)字控制型電源變換器包括整流橋、濾波器、功率逆變電路以及調(diào) 節(jié)該功率逆變電路輸出功率的控制單元；其中，功率逆變電路包括一個(gè)IGBT，以及，一感性負(fù)載和并聯(lián)于該感性負(fù)載的電容器構(gòu) 成的LC諧振回路，該LC諧振回路連接于整流橋正端與IGBT源極之間，IGBT漏極接地；控制單元采用一 SoC芯片，該SOC芯片中集成有MPU、可編程脈沖發(fā)生器(即 Programmable Pulse Generator，簡稱 PPG)、ADC (模數(shù)轉(zhuǎn)換器)、通信接口 COM、放大器、若 干比較器、若干觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器以及兩個(gè)與門；其中，ADC、通信接口分別與MPU的相應(yīng)輸入 端連接；MPU的脈沖寬度數(shù)據(jù)輸出端接PPG的預(yù)置輸入端，MPU —輸出通過第一與門接PPG， PPG輸出的脈沖信號通過第二與門至IGBT ；進(jìn)一步包括磁能轉(zhuǎn)換檢測電路，該電路用于向PPG提供允許輸出信號，包括所述第一觸發(fā)器、 第一比較器以及連接于第一比較器兩輸入端與LC諧振回路兩輸?shù)膬蓚€(gè)片外采樣電阻，第 一比較器的輸出通過第一觸發(fā)器連接MPU —輸入端和第一與門另一輸入端；反峰強(qiáng)度檢測電路，該電路包括所述第二比較器、計(jì)數(shù)器以及連接IGBT源極的片 外采樣電阻，計(jì)數(shù)器連接于第二比較器的輸出與MPU另一輸入端之間，第二比較器一輸入 通過采樣電阻輸入的反向電位與預(yù)置基準(zhǔn)電位比較，當(dāng)高于預(yù)置基準(zhǔn)電位時(shí)，輸出脈沖信 號使計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，MPU根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)該計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值減小PPG輸出脈沖寬度；以及，電流檢測電路包括所述放大器和連接于主回路的電流采樣電路，放大器連接在該電流采樣電路與ADC —輸入端之間；MPU根據(jù)電流檢測電路、電壓檢測電路測得的電流信號 和電壓信號計(jì)算當(dāng)前功率值，并與來自通訊口的上位機(jī)要求輸出功率比較改變PPG的設(shè)置 脈沖寬度值，在磁能轉(zhuǎn)換檢測電路輸出允許輸出信號時(shí)，允許PPG輸出設(shè)定脈沖寬度的脈 沖信號推動IGBT工作，實(shí)現(xiàn)功率逆變電路功率的調(diào)節(jié)。本發(fā)明可以包括電流和電壓浪涌保護(hù)電路，以捕獲浪涌電壓或電流信號關(guān)斷 IGBT ；該保護(hù)電路包括所述第三比較器、第四比較器、輸入接所述第三比較器和第四比較器 輸出的第二觸發(fā)器、片外浪涌電流采樣電路以及片外浪涌電壓采樣電路，第二觸發(fā)器輸出 接第二與門的另一輸入端；浪涌電流、電壓采樣電路分別連接第三比較器輸入端和第四比 較器輸入端。所述功率逆變電路中的感性負(fù)載是電磁爐的電磁線圈盤。所述功率逆變電路中的感性負(fù)載是微波爐的漏磁變壓器的初級線圈。一種采用上述電源變換器的微波爐，包括整流橋和濾波器，它變換交流市電成直 流電源；具有初級線圈、燈絲線圈和高壓線圈的漏磁變壓器；與所述漏磁變壓器的高壓線 圈連接的高壓整流濾波電路；與所述高壓整流濾波電路連接的磁控管，該磁控管的燈絲接 所述燈絲線圈；功率逆變電路，它包括一個(gè)IGBT，以及，由所述漏磁變壓器的初級線圈和電 容器構(gòu)成的LC并聯(lián)諧振回路，該LC并聯(lián)諧振回路連接于整流橋正端與IGBT源極之間；采用SoC芯片的控制單元，該SOC芯片中集成有MPU、PPG (即可編程脈沖發(fā)生器)、 ADC、通信接口、放大器、若干比較器、若干觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器以及兩個(gè)與門；其中，ADC、通信接 口分別與CPU的相應(yīng)輸入端連接；MPU的脈沖寬度數(shù)據(jù)輸出端接PPG的預(yù)置輸入端，MPU 一 輸出通過第一與門接PPG，PPG輸出的脈沖信號通過第二與門至IGBT ；磁能轉(zhuǎn)換檢測電路，該電路包括所述第一觸發(fā)器、第一比較器以及連接于第一比 較器兩輸入端與LC諧振回路兩輸?shù)膬蓚€(gè)片外采樣電阻，第一比較器的輸出通過第一觸發(fā) 器連接MPU —輸入端和第一與門另一輸入端；以及，反峰強(qiáng)度檢測電路，該電路包括所述第二比較器、計(jì)數(shù)器以及連接IGBT源極的片 外采樣電阻，計(jì)數(shù)器連接于第二比較器的輸出與MPU另一輸入端之間，第二比較器一輸入 通過采樣電阻輸入的反向電位與預(yù)置基準(zhǔn)電位比較，當(dāng)高于預(yù)置基準(zhǔn)電位時(shí)，輸出脈沖信 號使計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，MPU根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)該計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值減小PPG輸出脈沖寬度；以及，電流檢測電路，包括所述放大器和連接于主回路的電流采樣電路；MPU根據(jù)電流 檢測電路、電壓檢測電路測得的電流信號和電壓信號計(jì)算當(dāng)前功率值，并與來自通訊口的 上位機(jī)要求輸出功率比較改變PPG的設(shè)置脈沖寬度值，在磁能轉(zhuǎn)換檢測電路輸出允許輸出 信號時(shí)，允許PPG輸出設(shè)定脈沖寬度的脈沖信號推動IGBT工作，實(shí)現(xiàn)功率逆變電路功率的 調(diào)節(jié)。本發(fā)明是一種基于SOC芯片的數(shù)字調(diào)節(jié)型電源變換器，能與上位機(jī)數(shù)字通信，MPU 接收上位機(jī)的要求輸出功率的指令后，根據(jù)檢測的電流、電壓信號計(jì)算當(dāng)前功率值，與指令 的要求輸出功率比較，設(shè)定合適的輸出脈寬數(shù)值，PPG輸出相應(yīng)頻率的脈沖信號推動IGBT 工作，實(shí)現(xiàn)功率的調(diào)節(jié)。由于電源變換器可以通過通信接口接受人機(jī)操作指令，動態(tài)改變變換器的輸出功 率，因此，適當(dāng)改變其諧振回路中感性負(fù)載結(jié)構(gòu)能適用于微波爐、電磁爐等高頻加熱設(shè)備使用。
通常的電源變換器在負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，LC諧振回路的電動勢會出現(xiàn)較大的突然變 化，反向電勢的峰值很高，嚴(yán)重時(shí)會造成開關(guān)管擊穿，損壞器件，因此通常的電源變換器都 會設(shè)計(jì)有峰值吸收保護(hù)電路。本電源變換器不采用峰值吸收電路，它配置磁能轉(zhuǎn)換檢測電 路、反峰強(qiáng)度檢測等多種保護(hù)電路，MPU結(jié)合磁能變化、反峰強(qiáng)度等多種因素進(jìn)行綜合控制， 使工作可靠性大大提高。


圖1為本灶具用數(shù)字控制型電源變換器原理框圖；圖2為圖1中磁能轉(zhuǎn)換檢測電路圖；圖3為圖1中反峰強(qiáng)度檢測電路圖；圖4為圖1中電流和電壓浪涌保護(hù)電路圖；圖5為采用圖1電源變換器的微波爐電路圖；圖6為采用圖1電源變換器的電磁爐電路圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖1-4所示灶具用數(shù)字控制型電源變換器包括整流橋B、濾波電容器CO、功率逆 變電路、調(diào)節(jié)該功率逆變電路輸出功率的控制單元、磁能轉(zhuǎn)換檢測電路、反峰強(qiáng)度檢測電路 以及電流檢測電路等等。其中，功率逆變電路包括一個(gè)IGBT，以及，一感性負(fù)載Ll和并聯(lián)于該感性負(fù)載的 電容器Cl構(gòu)成的LlCl諧振回路，該LlCl諧振回路連接于整流橋B正輸出端與IGBT源極 之間，IGBT漏極接地?？刂茊卧脑O(shè)計(jì)基于一 SoC芯片，該SOC芯片中集成有MPU、可編程脈沖發(fā)生器 (即PPG)、ADC、通信接口 COM、放大器API、若干比較器、若干觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器以及兩個(gè)2輸入 與門；其中，ADC、通信接口 COM分別與MPU的相應(yīng)輸入端連接；MPU的脈沖寬度數(shù)據(jù)輸出端 接PPG的預(yù)置輸入端，MPU —輸出通過第一 2輸入與門&1接PPG的允許端，PPG輸出的脈沖 信號通過第二 2輸入與門&2至IGBT ；可編程脈沖發(fā)生器(PPG)由脈沖寬度存儲器和脈沖寬度輸出計(jì)數(shù)器組成，脈沖寬 度存儲器的數(shù)值由MPU預(yù)置，脈沖寬度輸出計(jì)數(shù)器根據(jù)脈沖寬度存儲器提供的數(shù)值，按照 計(jì)數(shù)值輸出規(guī)定寬度的脈沖信號，脈沖寬度輸出計(jì)數(shù)器受控于來自下述磁能轉(zhuǎn)換檢測電路 的允許輸出信號和MPU輸出的允許輸出信號；在脈沖寬度輸出計(jì)數(shù)器輸出脈沖信號時(shí)，來 源于下述浪涌保護(hù)電路的信號可以通過第二 2輸入與門&2隨時(shí)關(guān)斷該脈沖信號輸出。P為輔助電源，它將電網(wǎng)市電電源變換為低壓直流電源，給SOC芯片等提供工作電 源 Vcc。參照圖2，磁能轉(zhuǎn)換檢測電路包括SoC芯片內(nèi)的第一觸發(fā)器TRl、第一比較器CPl 以及連接于第一比較器CPl兩輸入端與LC諧振回路兩輸?shù)膬蓚€(gè)片外采樣電阻R1、R2，第一 比較器CPl的輸出通過第一觸發(fā)器TRl連接MPU —輸入端和第一 2輸入與門&1另一輸入 端，用于向PPG提供允許輸出信號。磁能轉(zhuǎn)換檢測電路中，采樣電阻Rl連接在第一比較器CPl —輸入端(A點(diǎn))與LlCl諧振回路接電源正的一端(C點(diǎn))，另一個(gè)采樣電阻R2連接在第一比較器CPl另一輸入端 (B點(diǎn))與L1C2諧振回路另一端(D點(diǎn))，第一比較器CPl的輸出通過第一觸發(fā)器TRl連接 MPU 一輸入端和第一 2輸入與門&1另一輸入端。調(diào)整R1、R2的參數(shù)，使初始狀態(tài)下，CPl的A點(diǎn)電位略高于B點(diǎn)電位，當(dāng)IGBT開通 時(shí)，電流從C點(diǎn)通過Ll流向D點(diǎn)，A點(diǎn)電位繼續(xù)高于B點(diǎn)電位，CPl和TRl保持初始狀態(tài)。 當(dāng)IGBT突然關(guān)斷時(shí)，Ll上的反向電動勢使得D點(diǎn)電位高于C點(diǎn)電位，從而使B點(diǎn)電位略高 于A點(diǎn)電位，比較器CPl改變輸出，觸發(fā)器TRl翻轉(zhuǎn)，輸出翻轉(zhuǎn)信號。隨著反向電動勢繼續(xù) 升高，CPl和TRl狀態(tài)維持不變。隨后Ll上的反向電動勢向Cl充電，反向電動勢逐步下降， 當(dāng)Ll上反向電動勢放完，Ll兩端的電位趨于相等時(shí)，A點(diǎn)電位再次高于B點(diǎn)電位，比較器 CPl改變輸出，觸發(fā)器TRl再次翻轉(zhuǎn)輸出翻轉(zhuǎn)信號，該翻轉(zhuǎn)信號允許PPG輸出脈沖信號推動 IGBT工作，該翻轉(zhuǎn)信號保證本電源轉(zhuǎn)換器的動勢能轉(zhuǎn)換時(shí)能量損耗最小，轉(zhuǎn)換效率最高。參照圖3，反峰強(qiáng)度檢測電路包括SoC芯片內(nèi)的第二比較器CP2、計(jì)數(shù)器 COU(Counter)以及連接IGBT源極的片外采樣電阻R3，計(jì)數(shù)器COU連接于第二比較器CP2 的輸出與MPU另一輸入端之間，第二比較器CP2 —輸入通過采樣電阻R3輸入的反向電位 與預(yù)置基準(zhǔn)電位比較，當(dāng)反向電動勢高于預(yù)置基準(zhǔn)電位時(shí)，CP2輸出脈沖信號，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)， MPU根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)器記下的數(shù)值大小，可以判斷出反峰出現(xiàn)的頻率，從而得到反向電 動勢的強(qiáng)度數(shù)值，以該計(jì)數(shù)值大小減小PPG的輸出脈沖寬度，使反激電壓峰值下降。該檢測 電路對反激電壓峰值進(jìn)行超前管控，保證了反激電壓的穩(wěn)定和IGBT電路的安全。圖1中，電流檢測電路包括SoC芯片內(nèi)的放大器APl和連接于主回路的電流采樣 電路，放大器AP1連接在該電流采樣電路與ADC —輸入端之間；電流采樣電路包括串聯(lián)在整 流橋B與IGBT漏極之間的康銅絲電阻R0、以及與康銅絲電阻RO連接的電阻R4，電阻R4另 一端接放大器APl的反相輸入端，放大器APl的反相輸入端與輸出端之間接反饋電阻R5，同 相輸入端接地。當(dāng)電流流經(jīng)康銅絲RO時(shí)，RO上產(chǎn)生比地還要負(fù)的電位，RO端的負(fù)電壓經(jīng) R4輸入反相放大器APl放大，APl輸出正向電壓再經(jīng)ADC送入MPU。電壓檢測電路包括連接于整流橋B輸出端與地之間的兩分壓電阻R8、R9，二者的 分壓端輸出電壓信號至ADC另一輸入端，經(jīng)ADC送入MPU處理。進(jìn)一步包括電流和電壓浪涌保護(hù)電路，以捕獲浪涌電壓或電流信號關(guān)斷IGBT的 驅(qū)動信號。參照圖4、圖1，該保護(hù)電路包括SoC芯片內(nèi)的第三比較器CP3、第四比較器CP4、 輸入接第三比較器CP3輸出和第四比較器CP4輸出的第二觸發(fā)器TR2、片外浪涌電流采樣 電路以及片外浪涌電壓采樣電路，第二觸發(fā)器TR2輸出接第二 2輸入與門&2的另一輸入端 2 ；浪涌電流、電壓采樣電路分別連接第三比較器CP3輸入端和第四比較器CP4輸入端。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R0，以及與康銅絲電阻 RO連接的由電阻R7、R6和一電容器構(gòu)成的串聯(lián)支路，電阻R7、R6的公共端接第三比較器 CP3輸入端，CP3的參考端接地。電流浪涌保護(hù)的原理如下，當(dāng)電流流過RO時(shí)，RO上將產(chǎn)生 一個(gè)負(fù)電壓。電路中R6 —端接一個(gè)正電位，R6與R7分壓差生一個(gè)正偏壓在CP3的輸入端 上，與RO產(chǎn)生的負(fù)電壓抵消，當(dāng)出現(xiàn)電流浪涌時(shí)，RO上出現(xiàn)一個(gè)突然變高的負(fù)電壓時(shí)，該負(fù) 電壓對CP3產(chǎn)生的作用超過R6與R7分壓差生一個(gè)正偏壓的作用，CP3輸出一個(gè)信號使觸 發(fā)器TR2翻轉(zhuǎn)，TR2輸出信號至第二 2輸入與門&2的輸入端2，禁止來自PPG的脈沖信號向 外輸出，IGBT關(guān)斷達(dá)到電流浪涌保護(hù)的目的。
浪涌電壓采樣電路包括電容C2，該電容C2連接整流橋B輸出端檢測點(diǎn)和第四比較 器CP4輸入端之間。當(dāng)電源中出現(xiàn)浪涌電壓時(shí)，因?yàn)殡娙軨2兩端的電壓不會突變，所以這 個(gè)突變的浪涌電壓及時(shí)反應(yīng)到比較器第四CP4輸入端，CP4輸出一個(gè)信號使觸發(fā)器TR2翻 轉(zhuǎn)，TR2輸出信號通過第二 2輸入與門&2禁止來自PPG的脈沖信號向外輸出，達(dá)到電壓浪 涌保護(hù)的目的。圖ISOC中的內(nèi)置RAM(本例RAM在其MPU內(nèi))中，存儲有控制、運(yùn)算程序等。MPU 從通信接口 COM接收上位機(jī)的控制信號，在得到要求輸出功率的指令后，MPU根據(jù)檢測的電 流、電壓信號計(jì)算當(dāng)前功率值，將當(dāng)前功率值與指令的要求輸出功率比較，設(shè)定合適的PPG 的輸出脈寬數(shù)值，在磁能轉(zhuǎn)換檢測電路輸出允許輸出信號時(shí)(磁能量釋放到最低能量時(shí))， 允許PPG輸出設(shè)定脈沖寬度的脈沖信號推動IGBT工作，實(shí)現(xiàn)功率逆變電路功率的調(diào)節(jié)。如 此循環(huán)，使輸出功率符合上位機(jī)的要求，達(dá)到安全、穩(wěn)定地進(jìn)行電源功率變換。同時(shí)，MPU還要根據(jù)反峰強(qiáng)度進(jìn)一步改變上述設(shè)定的輸出脈寬數(shù)值，即以反峰強(qiáng)度 檢測電路的檢測值大小適量減小PPG的輸出脈寬數(shù)值，使反激電壓峰值下降。本SOC中，MPU對PPG的輸出脈寬數(shù)值的最大寬度和最小寬度都采用了數(shù)字參數(shù) 進(jìn)行限制，PPG的輸出脈沖信號的周期在18微秒到50微秒之間，輸出脈沖信號的頻率即為 20K 60KHz。本電源變換器工作頻率受的諧振參數(shù)影響，通常適當(dāng)選擇Ll和Cl的參數(shù)，使其 LlCl諧振頻率略高于60KHz即可。由于圖1電源變換器可以通過通信接口接受人機(jī)操作指令，動態(tài)改變變換器的輸 出功率，因此，適當(dāng)改變其感性負(fù)載Li、電容Cl諧振回路的結(jié)構(gòu)，特別是其感性負(fù)載Ll的結(jié) 構(gòu)可以用于多種高頻加熱設(shè)備的控制。圖1中所示功率逆變電路中的感性負(fù)載Ll可以是 電磁爐的電磁線圈盤，微波爐的漏磁變壓器的初級線圈，以及其它高頻加熱設(shè)備的輸出線
圈等等。當(dāng)上述電源變換器用于微波爐時(shí)，漏磁變壓器的初級線圈作為感性負(fù)載，該漏磁 變壓器器副邊設(shè)置有燈絲線圈和高壓線圈，該高壓線圈通過高壓整流濾波電路向磁控管提 供直流高壓，由燈絲線圈向磁控管燈絲施加預(yù)熱電流，微波管產(chǎn)生微波將被加熱食物的分 子激發(fā)進(jìn)行運(yùn)動產(chǎn)生熱量加熱煮熟食品。圖5即為采用圖1電源變換器的微波爐電路圖，其功率連續(xù)可調(diào)，能夠滿足不同種 類的食品、不同量的食品的加熱功率需求。該微波爐包括整流橋B和濾波器C0，用于變換 交流市電成直流電源；具有初級線圈Li、燈絲線圈L2和高壓線圈L3的漏磁變壓器T ；與漏 磁變壓器T的高壓線圈L3連接的通用倍壓整流濾波電路；與倍壓整流濾波電路連接的磁控 管(圖6中未示出)，該磁控管的燈絲接燈絲線圈L2 ；功率逆變電路，包括一 IGBT，以及，由漏磁變壓器T的初級線圈Ll和電容器Cl構(gòu) 成的LlCl并聯(lián)諧振回路，該LlCl并聯(lián)諧振回路連接于整流橋B正端與IGBT源極之間，IGBT 漏極接地；采用SoC芯片的控制單元，該SOC芯片中集成有MPU、PPG、ADC、通信接口 COM、放大 器、若干比較器、兩觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器以及兩個(gè)2輸入與門；其中，ADC、通信接口分別與CPU的 相應(yīng)輸入端連接；MPU的脈沖寬度數(shù)據(jù)輸出端接PPG的預(yù)置輸入端，MPU 一輸出通過第一 2 輸入與門&1接PPG的允許端，PPG輸出的脈沖信號通過第二 2輸入與門&2至IGBT。
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其余部分，如磁能轉(zhuǎn)換檢測電路、反峰強(qiáng)度檢測電路、電流和電壓檢測電路、電流 和電壓浪涌保護(hù)電路等等均同上述圖1-4說明部分，不再贅述。圖6為采用圖1電源變換器的電磁爐電路圖。其中，功率逆變電路中的感性負(fù)載 Ll是電磁爐的電磁線圈盤，電磁線圈盤上放置烹飪用的順磁性材料制造的鍋具。該電磁爐包括圖1所示的電源變換器部分，如上所述，該電源變換器由整流橋B、 濾波器、功率逆變電路、采用SoC芯片的控制單元、磁能轉(zhuǎn)換檢測電路、反峰強(qiáng)度檢測電路、 電流和電壓檢測電路、電流和電壓浪涌保護(hù)電路等。其中，功率逆變電路包括一個(gè)IGBT，以 及，內(nèi)置電磁線圈Ll的電磁線圈盤，該電磁線圈Ll和電容器Cl構(gòu)成并聯(lián)諧振回路，該并聯(lián) 諧振回路連接于整流橋B正端與IGBT源極之間，IGBT漏極接地。在反激電壓期間，電磁線 圈Ll將把最大的能量傳輸?shù)接庙槾判圆牧现圃斓腻伨呱希纬呻姶艤u流加熱炊具。
權(quán)利要求
一種灶具用數(shù)字控制型電源變換器，包括整流橋、濾波器、功率逆變電路以及控制單元，其特征是所述功率逆變電路包括一個(gè)IGBT，以及，一感性負(fù)載和并聯(lián)于該感性負(fù)載的電容器構(gòu)成的LC諧振回路，該LC諧振回路連接于整流橋正端與IGBT源極之間，IGBT漏極接地；所述控制單元采用一SoC芯片，該SOC芯片中集成有MPU、PPG、ADC、通信接口、放大器、若干比較器、若干觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器以及兩個(gè)與門；其中，ADC、通信接口分別與MPU的相應(yīng)輸入端連接；MPU的脈沖寬度數(shù)據(jù)輸出端接PPG的預(yù)置輸入端，MPU一輸出通過第一與門接PPG，PPG輸出的脈沖信號通過第二與門至IGBT；進(jìn)一步包括磁能轉(zhuǎn)換檢測電路，用于向PPG提供允許輸出信號，包括所述第一觸發(fā)器、第一比較器以及連接于第一比較器兩輸入端與LC諧振回路兩輸?shù)膬蓚€(gè)片外采樣電阻，第一比較器的輸出通過第一觸發(fā)器連接MPU一輸入端和第一與門另一輸入端；反峰強(qiáng)度檢測電路，該電路包括所述第二比較器、計(jì)數(shù)器以及連接IGBT源極的片外采樣電阻，計(jì)數(shù)器連接于第二比較器的輸出與MPU另一輸入端之間，第二比較器一輸入通過該采樣電阻輸入的反向電位與預(yù)置基準(zhǔn)電位比較，當(dāng)高于預(yù)置基準(zhǔn)電位時(shí)，輸出脈沖信號使計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，MPU根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)該計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值減小PPG輸出脈沖寬度；以及，電流檢測電路包括所述放大器和連接于主回路的電流采樣電路，放大器連接在該電流采樣電路與ADC一輸入端之間；MPU根據(jù)電流檢測、電壓檢測電路測得的電流信號和電壓信號計(jì)算當(dāng)前功率值，并與來自通訊口的上位機(jī)要求輸出功率比較改變PPG的設(shè)置脈沖寬度值，在磁能轉(zhuǎn)換檢測電路輸出允許輸出信號時(shí)，輸出設(shè)定脈沖寬度的脈沖信號推動IGBT工作，實(shí)現(xiàn)功率逆變電路功率調(diào)節(jié)。
2.如權(quán)利要求1所述的電源變換器，其特征是所述功率逆變電路中的感性負(fù)載是電 磁爐的電磁線圈盤。
3.如權(quán)利要求1所述的電源變換器，其特征是所述功率逆變電路中的感性負(fù)載是微 波爐的漏磁變壓器的初級線圈。
4.如權(quán)利要求3所述的電源變換器，其特征是所述微波爐的漏磁變壓器副邊設(shè)置有 向磁控管燈絲供電的燈絲線圈和高壓線圈，該高壓線圈通過高壓整流濾波電路向磁控管提 供直流高壓。
5.如權(quán)利要求1或2或3所述的電源變換器，其特征是所述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R0、以及與康銅絲電阻RO連接的電阻R4，電流采 樣電路輸出接所述放大器的反相輸入端，放大器的反相輸入與輸出端之間接反饋電阻R5， 同相輸入端接地。
6.如權(quán)利要求1或2或3所述的電源變換器，其特征是進(jìn)一步包括電流和電壓浪涌 保護(hù)電路，以捕獲浪涌電壓或電流信號關(guān)斷IGBT ；該保護(hù)電路包括所述第三比較器、第四 比較器、輸入接所述第三比較器和第四比較器輸出的第二觸發(fā)器、片外浪涌電流采樣電路 以及片外浪涌電壓采樣電路，第二觸發(fā)器輸出接第二與門的另一輸入端；浪涌電流、電壓采 樣電路分別連接第三比較器輸入端和第四比較器輸入端。
7.如權(quán)利要求6所述的電源變換器，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R0，以及與康銅絲電阻RO連接的電阻R7、R6和電容C3串聯(lián)支路，電阻R7、R6的公共端接第三比較器輸入端；所述浪涌電壓采樣電路包括連接于 整流橋輸出端與所述第四比較器輸入端之間電容C2。
8.如權(quán)利要求1所述的電源變換器，其特征是所述磁能轉(zhuǎn)換檢測電路中，所述一個(gè)采 樣電阻連接在第一比較器的一輸入端與LC諧振回路接電源的一端，另一個(gè)采樣電阻連接 在第一比較器的另一輸入端與LC諧振回路另一端，第一比較器的輸出通過第一觸發(fā)器連 接MPU —輸入端和第一與門另一輸入端。
9.采用權(quán)利要求1所述電源變換器的微波爐，包括整流橋和濾波器，它變換交流市電 成直流電源；具有初級線圈、燈絲線圈和高壓線圈的漏磁變壓器；與所述漏磁變壓器的高 壓線圈連接的高壓整流濾波電路；與所述高壓整流濾波電路連接的磁控管，該磁控管的燈 絲接所述燈絲線圈；以及，功率逆變電路；其特征是所述功率逆變電路包括一個(gè)IGBT，以及，由所述漏磁變壓器的初級線圈和電容器構(gòu)成 的LC并聯(lián)諧振回路，該LC并聯(lián)諧振回路連接于整流橋正端與IGBT源極之間；進(jìn)一步包括采用SoC芯片的控制單元，該SOC芯片中集成有MPU、PPG、ADC、通信接口、放大器、若 干比較器、若干觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器以及兩個(gè)與門；其中，ADC、通信接口分別與MPU的相應(yīng)輸入 端連接；MPU的脈沖寬度數(shù)據(jù)輸出端接PPG的預(yù)置輸入端，MPU —輸出通過第一與門接PPG， PPG輸出的脈沖信號通過第二與門至IGBT ；磁能轉(zhuǎn)換檢測電路，該電路包括所述第一觸發(fā)器、第一比較器以及連接于第一比較器 兩輸入端與LC諧振回路兩輸?shù)膬蓚€(gè)片外采樣電阻，第一比較器的輸出通過第一觸發(fā)器連 接MPU —輸入端和第一與門另一輸入端；反峰強(qiáng)度檢測電路，該電路包括所述第二比較器、計(jì)數(shù)器以及連接IGBT源極的片外采 樣電阻，計(jì)數(shù)器連接于第二比較器的輸出與MPU另一輸入端之間，第二比較器一輸入通過 采樣電阻輸入的反向電位與預(yù)置比較電位比較，當(dāng)高于預(yù)置比較電位時(shí)，輸出脈沖信號使 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，MPU根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)該計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值減小PPG輸出脈沖寬度；以及，電流檢測電路，包括所述放大器和連接于主回路的電流采樣電路；MPU根據(jù)電流檢測 電路、電壓檢測電路測得的電流信號和電壓信號計(jì)算當(dāng)前功率值，并與來自通訊口的上位 機(jī)要求輸出功率比較改變PPG的設(shè)置脈沖寬度值，在磁能轉(zhuǎn)換檢測電路輸出允許輸出信號 時(shí)，輸出設(shè)定脈沖寬度的脈沖信號推動IGBT工作，實(shí)現(xiàn)功率逆變電路功率調(diào)節(jié)。
10.如權(quán)利要求9所述的微波爐，其特征是進(jìn)一步包括電流和電壓浪涌保護(hù)電路，以 捕獲浪涌電壓或電流信號關(guān)斷IGBT ；該保護(hù)電路包括所述第三比較器、第四比較器、輸入 接所述第三比較器和第四比較器輸出的第二觸發(fā)器、片外浪涌電流采樣電路以及片外浪涌 電壓采樣電路，第二觸發(fā)器輸出接第二與門的另一輸入端；浪涌電流、電壓采樣電路分別連 接第三比較器輸入端和第四比較器輸入端。
全文摘要
一種灶具用數(shù)字控制型電源變換器，包括整流器；由IGBT和LC并聯(lián)諧振回路組成功率逆變電路，該諧振回路連接于整流器與IGBT源極之間；SoC控制芯片，內(nèi)集成MPU，連接MPU的PPG、ADC、通信接口等，MPU一輸出通過第一與門接PPG，PPG輸出的脈沖信號通過第二與門至IGBT；MPU根據(jù)測得的電流信號和電壓信號計(jì)算當(dāng)前功率值，并與來自通訊口的上位機(jī)要求功率比較改變PPG的設(shè)置脈沖寬度值，在磁能轉(zhuǎn)換檢測電路輸出允許信號時(shí)，PPG輸出設(shè)定脈沖寬度的脈沖信號推動IGBT，實(shí)現(xiàn)功率的調(diào)節(jié)。由于該變換器能通過通信接口接受人機(jī)操作指令，動態(tài)改變變換器的輸出功率，因此，適當(dāng)改變其諧振回路中的感性負(fù)載結(jié)構(gòu)可廣泛適用于微波爐、電磁爐等高頻加熱設(shè)備使用。
文檔編號H02M5/45GK101944855SQ20091010860
公開日2011年1月12日 申請日期2009年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月7日
發(fā)明者丘守慶, 許申生 申請人:深圳市鑫匯科科技有限公司