專利名稱：電磁爐用電壓和電流浪涌保護電路的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于用電能加熱的電磁爐技術領域，特別是一種電磁爐用電壓 和電流浪涌保護電路。
背景技術：
當前普通電磁爐的電流浪涌保護電路多釆用電流互感器方式，將電流互感 器初級串聯在交流電中，當電流浪涌發生時，電流互感器次級感應出電壓突變， 經整流器等檢測出浪涌信號，再通過比較器進行電壓比較判斷后，直接或通過
CPU關閉電磁爐的IGBT功率輸出。這種方式需要電流互感器、整流器等，比 較復雜，而且對電流浪涌信號有一定延時，保護效果欠理想。
普通電磁爐的浪涌保護電路，其原理是通過采樣捕捉到電網上的電壓浪涌 脈沖信號，馬上關閉IGBT功率輸出，從而達到保護效果。但由于受到電磁爐 內電磁干擾、元器件參數誤差等等因素影響，對浪涌強度判斷的一致性不好， 其保護效果不佳。例如批量生產的電> 茲爐中，有些產品在電網出現一點點小 浪涌脈沖信號時，本來不應該保護卻頻繁保護關閉IGBT驅動器，導致電磁爐 不能正常輸出功率加熱。有些產品在電網出現很強浪涌脈沖信號時，卻不能及 時捕捉并關閉IGBT功率輸出。
發明內容
為避免現有電磁爐存在的上述缺陷，本實用新型提供一種電磁爐用電壓和 電流浪涌保護電路，它檢測接入電磁爐的交流電的電壓浪涌脈沖信號和輸出主 回路中的電流浪涌脈沖信號，通過一個IGBT驅動控制模塊和CPU對電磁爐 系統提供電壓、電流浪涌保護。
本實用新型電磁爐用電壓和電流浪涌保護電路是如下實現的。它包括一電壓浪涌檢測電路，該檢測電路包含第一比較器和采集輸入交流電源的 浪涌電壓信號的浪涌電壓采樣電路，該浪涌電壓采樣電路的輸出信號接第一比
較器的同相輸入端；
一電流浪涌檢測電路，該檢測電路包含第二比較器，以及，由串聯在整流 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分壓電阻構成 的浪涌電流釆樣電路，該浪涌電流釆樣電路的輸出信號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驅動控制模塊，該IGBT驅動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的脈沖信號輸出端，且所述或邏輯電路的 輸出端接所述CPU—輸入端；當捕獲到浪涌電壓和/或電流信號時，經或邏輯 電路處理直接關斷所述IGBT驅動控制模塊停止輸出脈沖信號，同時送入 CPU, CPU關斷其脈沖信號輸出，并監測浪涌電壓和/或電流信號待浪涌消失 后延時0.5 ~ 2.5秒，再向IGBT驅動控制模塊提供脈沖信號，進而通過一驅動 器推動IGBT工作。
其中，所述第一比較器、第二比較器、或邏輯電路、IGBT驅動控制模塊 以及CPU均集成于一個SoC (System on a Chip)芯片內。
所述SoC芯片最好采用16 PIN封裝的CHK-S008型SoC芯片。
本實用新型電磁路用電壓和電流浪涌保護電路可以快速捕獲電壓和電流 浪涌信號，當捕獲到浪涌電壓和/或電流信號時，經或邏輯電路處理硬件直接關 斷IGBT驅動控制模塊停止輸出脈沖信號，同時CPU關斷其脈沖信號輸出， 并監測浪涌信號待浪涌消失后延時一定時間，再啟動IGBT工作。保護效果好， 同時避免了傳統電磁爐在電網出現一點點小浪涌脈沖信號時，頻繁關閉IGBT, 導致電磁爐不能正常輸出功率加熱的弊端。
通過調整浪涌電流采樣電路中的兩分壓電阻的分壓比，可以設定保護的浪 涌電流閥值，參數設置方便靈活，電路簡化，其浪涌電壓采樣電路中的二極管D3和電容C13設置，對濾除環境噪聲有明顯作用，有利于區分環境雜訊與浪 涌電壓信號，有效提高了采樣電路的信噪比，可以更加可靠、準確的識別電壓 浪涌的強度，從而對電磁爐起到更好的保護效果。
其基于SoC芯片技術，片內若干比較器、或邏輯電路、IGBT驅動控制模 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、維修難度 與成本。
既閨逸盟
圖1是本實用新型電磁爐用電壓和電流浪涌保護電路原理框圖； 圖2是圖1所示保護電路一典型實施例電路圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型進一步說明。
參照圖1,所示電磁爐用電壓和電流浪涌保護電路主要包括
電壓浪涌檢測電路包含比較器1和采集輸入交流電源的浪涌電壓信號的浪
涌電壓采樣電路，該浪涌電壓采樣電路的輸出信號接第一比較器的同相輸入
端；
電流浪涌檢測電路，該電路包含第二比較器，以及，由串聯在整流橋與 IGBT之間的電流采樣電阻和連接于該電流采樣電阻的兩個分壓電阻構成的浪 涌電流采樣電路，該浪涌電流采樣電路的輸出信號接比較器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驅動控制模塊，該IGBT驅動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驅動控制模塊以及CPU 均集成于一個SoC芯片內，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2輸入端或門。
IGBT驅動控制模塊還設置有另一個控制端和一個反饋端，可以通過一個 反饋電路將IGBT驅動控制模塊輸出的脈沖信號反饋回IGBT驅動控制模塊內 部對IGBT驅動波形進行修正，優化脈沖信號波形，提高工作效率。
典型實施例見圖2，該實施例即采用了上述CHK-S00$型SoC芯片，比較 器1、比較器2、 2輸入端或門電路、IGBT驅動控制模塊以及CPU等均內置 于CHK-S008型SoC芯片內。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芯片內的比較器1和浪涌電壓采樣電路組成電壓浪涌檢 測電路，浪涌電壓采樣電路的輸出信號接該比較器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負極的二極管D3，連接于二極管D3的負極與地 之間的串聯電阻R19、 R20、 R21,電阻R20、 R21分別并聯電容C14、 C15, 二極管D3的負極通過電容C13接地，電阻R20、 R21的公共端輸出采樣信號 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設置，對濾除環境干擾有明顯作用，有利于區 分環境雜訊與浪涌電壓信號。在捕獲到浪涌電壓信號時，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驅動控制模塊的一控制端 和CPU—輸入端，直接關斷所述IGBT驅動控制模塊停止輸出脈沖信號，保 護IGBT安全；同時CPU收到電壓浪涌信號關斷其脈沖信號輸出，并監測浪 涌電壓信號待浪涌消失后延時0.5 ~ 2.5秒，再向IGBT驅動控制模塊提供脈沖 信號，進而通過連接于IGBT柵極的一驅動器推動IGBT工作。
CHK-S008型SoC芯片內的比較器2和浪涌電流采樣電路組成電流浪涌檢
測電路，浪涌電壓采樣電路的輸出信號接所述比較器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的兩個分壓電阻Rll、 R10構成，電阻Rll 并聯電容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。康銅絲電阻 RK1串聯在整流橋BG1與IGBT漏極之間，電磁爐電流變化時康銅絲電阻RKl 兩端電壓也會相應變化，并聯于Rll的電容C4主要起濾除雜訊作用。電磁爐 正常加熱狀態，工作電流低于最大限定值時，比較器2的反相端電壓大于同相 端；當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，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 驅動控制模塊的一控制端和CPU —輸入端，直接關斷所述IGBT驅動控制模 塊停止輸出脈沖信號，保護IGBT安全；同時CPU收到電壓浪涌信號關斷其 脈沖信號輸出，并監測浪涌電壓信號待浪涌消失后延時0.5 ~ 2.5秒，再向IGBT 驅動控制模塊提供脈沖信號，進而通過連接于IGBT柵極的一驅動器推動IGBT 工作。
權利要求1、一種電磁爐用電壓和電流浪涌保護電路，其特征是包括一電壓浪涌檢測電路，該檢測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的浪涌電壓采樣電路，該浪涌電壓采樣電路的輸出信號接第一比較器的同相輸入端；一電流浪涌檢測電路，該檢測電路包含第二比較器，以及，由串聯在整流橋與IGBT之間的電流采樣電阻和連接于該電流采樣電阻的兩個分壓電阻構成的浪涌電流采樣電路，該浪涌電流采樣電路的輸出信號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驅動控制模塊，該IGBT驅動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的脈沖信號輸出端，且所述或邏輯電路的輸出端接所述CPU一輸入端；當捕獲到浪涌電壓和/或電流信號時，經或邏輯電路處理直接關斷所述IGBT驅動控制模塊，同時送入CPU，CPU關斷其脈沖信號輸出并監測浪涌信號。
2、 根據權利要求1的電磁爐用電壓和電流浪涌保護電路，其特征是所 述第一比較器、第二比較器、或邏輯電路、TGBT驅動控制模塊以及CPU均集 成于一個SoC芯片內。
3、 根據權利要求1或2的電磁爐的電壓和電流浪涌保護電路，其特征是 所述或邏輯電路是2輸入端或門。
4、 根據權利要求1或2的電磁爐用電壓和電流浪涌保護電路，其特征是. 所述或邏輯電路由一個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、 根據權利要求2的電磁爐用電壓和電流浪涌保護電路，其特征是所 述SoC芯片是16 PIN封裝的CHK-S008型SoC芯片。
6、 根據權利要求1的電磁爐用電壓和電流浪涌保護電路，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負極的二極管D3，連接于二極管D3的負極與地之間 的串聯電阻R19、 R20、 R21,電阻R20、 R21分別并聯一電容，二極管D3的 負極通過另一電容接地，電阻R20、 R21的公共端輸出信號接所述SoC芯片片 內的第一比較器的同相輸入端。
7、根據權利要求1或6的電磁爐用電壓和電流浪涌保護電路，其特征是 所述浪涌電流采樣電路包括串聯在整流橋與IGBT漏極之間的康銅絲電阻 RK1和連接于該康銅絲電阻RK1的兩個分壓電阻Rll、 R10構成，它的輸出 信號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電路、由第二比較器和浪涌電流采樣組成的電流浪涌檢測電路、或邏輯電路及IGBT驅動控制模塊，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的脈沖信號輸出端，或邏輯電路的輸出端接CPU一輸入端。當捕獲到浪涌電壓和/或電流信號時，經或邏輯電路處理直接關斷IGBT驅動控制模塊，同時送入CPU，CPU關斷其輸出脈沖，并監測浪涌信號，待浪涌信號消失后延時啟動IGBT驅動控制模塊。其浪涌信號捕獲速度快，保護效果好，同時避免了傳統電磁爐在電網出現一點點小浪涌脈沖信號時，頻繁關閉IGBT，導致電磁爐不能正常工作的弊端。
文檔編號H05B6/02GK201323447SQ200820234979
公開日2009年10月7日 申請日期2008年12月12日 優先權日2008年12月12日
發明者丘守慶, 劉春光, 鵬 李, 許申生, 陳勁鋒 申請人:深圳市鑫匯科科技有限公司