专利名称：商用电磁炉芯片电路及商用电磁炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及电磁炉技术领域，更具体地说，是涉及一种商用式电磁炉的芯片电路及使用该芯片电路的电磁炉。
背景技术：
电磁炉(灶)是根据电磁感应加热原理，利用交变电流通过线圈产生交变磁场，交变磁场在铁质锅的铁质底部产生感应电流(涡流)，涡流使锅体迅速发热，从而可实现烹调食物的功能。电磁炉分开家用和商用两种，商用电磁炉芯片电路无明火、无明烟、无废气、清洁卫生，可大大改善厨房工作环境，随着控制技术的发展，在商业用途上将会逐渐替代传统商用燃气具，因而有着广阔的应用前景。传统商用电磁炉功率在10 — 60kW之间，目前的商用电磁炉大多采用半桥、模拟式控制，当功率较大时，内部电流也比较高，容易出现内部线圈烧毁的现象，可靠性不高。为解决这问题，目前也有个别厂家采用全桥方式，使内部电流降低，该方案必须采用两控制板、两电源，使产品成本增加。现有的商用电磁炉电气控制系统采用单片机控制，通过模拟信号控制电磁炉的加热，为实现电磁炉的加热控制，在单片机的外围需要较多的功能电路，对于不同型号的商用电磁炉芯片电路，难于实现控制系统的通用化。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种采用数字式智能化控制方式的商用电磁炉芯片电路，以克服现有技术的不足。本发明的另一目的是提供一种使用上述芯片电路的商用电磁炉。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种商用电磁炉芯片电路，包括处理器、IGBT驱动电路，处理器的输出端连接IGBT驱动电路，还包括三个比较器、AD采样模块，检测商用电磁炉直流母线的第一电流检测电路的输出端连接第一个比较器和AD采样模块，检测流经商用电磁炉线圈盘电流的第二电流检测电路的输出端连接第二个、第三个比较器和AD采样模块，三个比较器的输出及AD采样模块的输出均与处理器信号连接，而且，第一个比较器与第三个比较器的输出端还连接所述IGBT驱动电路，第二个比较器的参考电压值与另外两个比较器的参考电压值是不相同的。一种商用电磁炉，包括相互连接的三相电源输入、三相交流滤波电路、三相整流滤波电路、IGBT模块，还包括嵌入式控制器，所述嵌入式控制器连接有温度传感电路、电流电压检测电路，所述IGBT模块连接半桥电流输出或全桥电流输出，所述嵌入式控制器包括如权利要求1所述商用电磁炉芯片电路。所述IGBT模块至少包括两个IGBT，其中一个IGBT的E极与另一 IGBT的C极连接，其中一个IGBT的C极连接电流电压检测电路的霍尔电流互感器初极线圈CT101，另一IGBT的E极连接三相整流滤波电路的整流桥负极。嵌入式控制器的输出口连接IGBT驱动电路、显示电路和功率控制开关，所述IGBT模块还包括第三个IGBT和第四个IGBT，第三个IGBT的E极与第四个IGBT的C极连接，所述第三、第四个IGBT的公共端连接全桥电流输出电路，第三个IGBT的C极连接电流电压检测电路的霍尔电流互感器初极线圈CT101，第四个IGBT的E极连接三相整流滤波电路的整流桥负极。所述全桥电流输出包括串联连接线圈盘LI和电容Cl，所述第三、第四个IGBT的公共端连接电容Cl，所述线圈盘LI连接霍尔电流互感器初极线圈CT102。所述IGBT模块连接半桥电流输出，所述半桥电流输出包括串联连接线圈盘L1、电容Cl和电容C4，电容Cl和电容C4的公共端连接线圈盘LI，电容Cl的另一端连接霍尔电流互感器初极线圈CT101，电容C4的另一端连接三相整流滤波电路的整流桥负极。与现有技术相比，本发明的有益效果是:
本发明的商用电磁炉芯片电路代替现有的单片机及外围电路，可高度集成于一块电路板上，并以数字式控制代替现有的模拟量控制，提高商用电磁炉的智能化水平，并降低了控制系统的成本，提高了电气系统通用化程度。
图1为本发明商用电磁炉芯片电路原理框图。图2为本发明的商用电磁炉芯片结构示意图。图3为本发明的商用电磁炉电气控制系统框图。图4为本发明的商用电磁炉电气控制系统电路图。图5为本发明的商用电磁炉第一个IGBT的驱动电路结构示意图。图6为本发明的商用电磁炉第二个IGBT的驱动电路结构示意图。图7为本发明的商用电磁炉第三个IGBT的驱动电路结构示意图。图8为本发明的商用电磁炉第四个IGBT的驱动电路结构示意图。图9为本发明的商用电磁炉显示接口电路示意图。图10为本发明的商用电磁炉功率控制开关接口电路示意图。图11为本发明的商用电磁炉电磁炉风扇控制电路结构示意图。图12为本发明的商用电磁炉温度传感电路测温接口电路一示意图。图13为本发明的商用电磁炉温度传感电路测温接口电路二示意图。图14为本发明的商用电磁炉温度传感电路测温接口电路三示意图。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。参见图1、2、4，本发明涉及一种商用电磁炉芯片电路，包括三个比较器CP1、CP2、CP3，比较器的正极连接电流输入，比较器的负极分别连接参考电压VREF1、VREF2、VREF3，还包括AD采样模块21，三个比较器和AD采样模块21的输出端均连接处理器20，处理器20的输出端连接IGBT驱动电路22，并分别从芯片的四个管脚(EPWM1A、EPWM1B、EPWM2A、EPWM2B)引出、连接不同的电磁炉电气控制系统内的各个IGBT (对于半桥电路，则只有两个IGBT及相应配置两个驱动电路)，分别对系统内的IGBT进行驱动控制。处理器可以控制IGBT驱动电路的波形，从而实现IGBT控制功能。比较器CPl、CP3的输出端还直接与IGBT驱动电路22连接，从而保护快速过流保护的目的。第一电流检测电路61用于检测直流母线上的电流，第二电流检测电路62用于检测流经线圈盘的交流电流。第一、第二电流检测电路的电流值信号分别由AD采样模块21进行AD转换后进入处理器20，处理器处理AD值，向IGBT驱动电路22发送驱动信号。第一电流检测电路输出的电流11进入比较器CPl，第二电流检测电路输出的电流12进入比较器CP2和CP3，由于比较器CP1、CP3的输出端同时连接处理器与IGBT驱动电路，当Il或12值较大时，比较器IGBT驱动，封锁驱动波形，使IGBT处于关断状态。比较器CP2输出的信号进入处理器20，由比较器CP2得出的方波或矩形波的频率、占空比的信息，并由该信息进行锁相，从而控制IGBT驱动电路。关键的是，比较器CP2的参考电压与其它两个参考电压是不同的，比较器CP2的设置是为了得到波形的频率或占空比等信息。参见图3 —14，应用本发明的芯片电路的电磁炉电气系统结构是这样的:包括顺序连接的380V三相电源输入1、三相交流滤波电路2、三相整流滤波电路3、IGBT模块4、全桥或半桥的电流输出电路5等，从三相整流滤波3的另一输出端连接电流电压检测电路6，电流电压检测电路6的输出连接缺相保护电路9、嵌入式控制器10，温度传感电路8也连接嵌入式控制器10的输入口，嵌入式控制器10的输出口连接显示电路11、功率控制开关12、IGBT驱动模块7，IGBT驱动模块7用于驱动IGBT模块4。对于大功率电磁炉，本发明的电磁炉采用全桥电流输出电路，如图4所示，IGBT模块4包括有四个IGBT，分别连接四个IGBT驱动电路。三相电流经三相交流滤波后进入三相整流滤波电路，在三相整流滤波电路3中，电感L2连接整流桥BRl的正极，滤波电容C2一端与电感L2连接，另一端与整流桥的负极连接，电容C2与电感L2的公共端连接第一电流检测电路61内的霍尔电流互感器CTlOl的初极线圈，电流电压检测电路6包括第一电流检测电路61、第二电流检测电路62和电压检测电路63，霍尔电流互感器CTlOl的初极线圈的另一端连接IGBTl的C极，IGBTl的E极与IGBT2的C极连接，IGBT2的E极连接整流桥的负极。第二电流检测电路62包括有霍尔电流互感器CT102、电容Cl I和电阻R16，霍尔电流互感器CT102的初极线圈的一端连接IGBTl的公共端，另一端与线圈盘LI连接，霍尔电流互感器CT102的次极线圈两端并联连接有电容Cll和电阻R16，并与一整流电路连接。IGBT模块4还包括IGBT3与IGBT4，设置在线圈盘LI的另一侧，IGBT3与IGBT4分别连有单独的接驱动电路，IGBT3与IGBT4的公共端连接全桥电流输出电路5，IGBT3的C极连接IGBTl的C极，IGBT3的E极与IGBT4的C极连接，IGBT4的E极连接整流桥的负极。IGBT3的C极连接还连接电压检测电路63，电压检测电路63连接缺相保护电路9。参见图5— 8，IGBTl的驱动电路包括IC1，输入电压是3.3V,与R56串联。IGBT2的驱动电路包括IC2，输入电压是3.3V,与R53串联。IGBT3的驱动电路包括IC3，输入电压是3.3V,与R54串联。IGBT4的驱动电路包括IC4，输入电压是3.3V,与R55串联。参见图9，图9是电磁炉显示接口电路示意图。XH-7A插座的管脚上分别引出多条引线与嵌入式控制器的芯片管脚(分别是COMl、COM2、STB、RXD、TXD管脚)连接。参见图10，图10为电磁炉功率控制开关接口电路示意图。外部模拟信号从XH-3A插座的I脚进入，经过由R45与C31组成的滤波电路后，通过连接导线进入嵌入式控制器的芯片ADO管脚，经A/D采样接口向控制器输入信息，从而控制功率开关的动作和档位控制。参见图11，图11为电磁炉风扇控制接口电路示意图。嵌入式控制器通过芯片上的FAN管脚输出控制信号，控制三极管的判断与接通，从而控制风扇电机的继电器的得电与失电，实现风扇电机的开关控制。参见图12 —14，图中，插座CN5、CN6、CN7上分别插接有热敏电阻，以图12为例说明如下:R87与插座XH-2A组成分压电路，R49与C112形成简单滤波电路，热敏电阻的模拟信息经采样、滤波后，进入芯片的TMAIN101管脚，经Α/D转换后向控制器提供电磁炉温度采样点的温度信号。对于小功率电磁炉,则采用半桥电流输出电路,与全桥电流输出相比较,两者的区别是:在全桥式控制系统的电路结构中，IGBT3与IGBT4分别由谐振电容Cl与C4代替，IGBT3与IGBT4的连接端连接线圈盘LI，谐振电容Cl的另一端连接IGBTl的C极，谐振电容C4的另一端连接整流桥的负极。对于半桥电流输出，电磁炉控制系统的IGBT驱动电路、显示接口电路、功率控制开关接口电路、风扇控制、测温接口等电路结构与全桥电流输出的相同，在此，不再重复描述。本发明的商用电磁炉芯片电路及电磁炉中，将现有系统的过压过流保护电路、矩形波产生电路、功率控制电路等单片机的外围电路高度集成于嵌入式控制器内，以集成化的芯片电路代替原有繁锁的外围电路，以数字式控制技术实现电磁炉的电气控制，降低了电气控制成本，也减小了控制部分的体积。在本发明中，电流输入经整流滤波和谐振后，可输出一个比较稳定的电流给加热板(线圈盘)，对于不同加热功率的电磁炉，可通过调整谐振电容来匹配，在嵌入式控制器的芯片内可写入半桥、全桥程序，因此，对于不同型号的产品，可通过外部选择调用不同程序，使硬件部分直接通用。通常，15kW以下的电磁炉采用半桥方式，而15kW以上则米用全桥方式。对于半桥方式，可将全桥系统的IGBT模块的IGBT3与IGBT4及其驱动电路分别以两谐振电容代替。当采用半桥电路时，只需把IGBT3与IGBT4更换为两谐振电容即可，电气控制系统通用性强。以上公开仅为本发明的具体实施例，并不构成对本发明保护范围的限制，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的整体构思前提下，依据本发明技术方案所作的无需经过创造性劳动的变化和替换，都应落在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种商用电磁炉芯片电路，设置在商用电磁炉的电气控制系统内，包括处理器、IGBT驱动电路，处理器的输出端连接IGBT驱动电路，其特征在于:还包括三个比较器、AD采样模块，所述商用电磁炉的电气控制系统包括有用于检测商用电磁炉直流母线的第一电流检测电路、检测流经商用电磁炉线圈盘电流的第二电流检测电路,所述第一电流检测电路的输出端连接第一个比较器和AD采样模块，第二电流检测电路的输出端连接第二个、第三个比较器和AD采样模块，三个比较器的输出及AD采样模块的输出均与处理器信号连接，而且，第一个比较器与第三个比较器的输出端还连接所述IGBT驱动电路，第二个比较器的参考电压值与另外两个比较器的参考电压值是不相同的。
2.—种商用电磁炉，电气控制系统包括相互连接的三相电源输入、三相交流滤波电路、三相整流滤波电路、IGBT模块，还包括嵌入式控制器，所述嵌入式控制器连接有温度传感电路、电流电压检测电路，所述IGBT模块连接半桥电流输出或全桥电流输出，其特征在于:所述嵌入式控制器包括如权利要求1所述商用电磁炉芯片电路。
3.根据权利要求2所述的商用电磁炉，其特征在于:所述IGBT模块至少包括两个IGBT，其中一个IGBT的E极与另一 IGBT的C极连接，其中一个IGBT的C极连接电流电压检测电路的霍尔电流互感器初极线圈CT101，另一 IGBT的E极连接三相整流滤波电路的整流桥负极。
4.根据权利要求3所述的商用电磁炉，其特征在于:嵌入式控制器的输出口连接IGBT驱动电路、显示电路和功率控制开关，所述IGBT模块还包括第三个IGBT和第四个IGBT，第三个IGBT的E极与第四个IGBT的C极连接，所述第三、第四个IGBT的公共端连接全桥电流输出电路，第三个IGBT的C极连接电流电压检测电路的霍尔电流互感器初极线圈CT101，第四个IGBT的E极连接三相整流滤波电路的整流桥负极。
5.根据权利要求4所述的商用电磁炉，其特征在于:所述全桥电流输出包括串联连接线圈盘LI和电容Cl，所述第三、第四个IGBT的公共端连接电容Cl，所述线圈盘LI连接霍尔电流互感器初极线圈CT102。
6.根据权利要求2所述的商用电磁炉芯片电路，其特征在于:所述IGBT模块连接半桥电流输出，所述半桥电流输出包括串联连接线圈盘L1、电容Cl和电容C4，电容Cl和电容C4的公共端连接线圈盘LI，电容Cl的另一端连接霍尔电流互感器初极线圈CT101，电容C4的另一端连接三相整流滤波电路的整流桥负极。
全文摘要
本发明公开一种商用电磁炉芯片电路，包括处理器、IGBT驱动电路，处理器的输出端连接IGBT驱动电路，还包括三个比较器、AD采样模块，检测商用电磁炉直流母线的第一电流检测电路的输出端连接第一个比较器和AD采样模块，检测流经商用电磁炉线圈盘电流的第二电流检测电路的输出端连接第二个、第三个比较器和AD采样模块，三个比较器的输出及AD采样模块的输出均与处理器信号连接，而且，第一个比较器与第三个比较器的输出端还连接所述IGBT驱动电路，第二个比较器的参考电压值与另外两个比较器的参考电压值是不相同的。本发明以芯片电路代替现有的单片机及外围电路，集成于一块电路板上，降低成本，提高了电气系统通用化程度。
文档编号H05B6/06GK103167656SQ20131008581
公开日2013年6月19日 申请日期2013年3月18日 优先权日2013年3月18日
发明者杨传全, 刘杰 申请人:佛山市顺德区海明晖电子有限公司