專利名稱：一種微波爐變頻電源起動方法和微波爐變頻電源電路的制作方法
—種微波爐變頻電源起動方法和微波爐變頻電源電路本發明涉及微波爐變頻電源，尤其涉及一種微波爐變頻電源起動方法和微波爐變頻電源電路。圖I示出了典型變頻微波爐磁控管的基本結構，變頻微波爐磁控管的工作原理如下磁控管由管芯和磁鋼組成。管芯包括陽極、陰極、能量輸出器和磁路系統等四部分。磁控管內部保持高真空狀態。其中燈絲經3. 3V電壓加熱到2100K左右開始發射電子，發射的電子在陽極高壓及磁路的作用下作輪擺運動，在陽極諧振腔中產生的2450MHZ微波經能量 輸出器發射到微波爐的加熱室中。其中電感的作用是為防止微波外泄。在變頻電源剛上電時，磁控管的燈絲處于冷態，不具備發射電子的能力，此時雖然有陽極高壓的存在，但磁控管本身是無法發射微波的，磁控管要想得到微波輸出必須將燈絲預熱到合適的溫度，同時要在陽極上加上高壓。如果燈絲沒有充分預熱的話，加上過高的陽極電壓只會增大器件的應力，并有可能引起磁控管擊穿損壞。同時，磁控管瞬時起振會引起大的沖擊電流而破壞電源變壓器原邊諧振半橋的工作條作。在燈絲預熱完成之前，變頻電源只有燈絲作為其負載，消耗功率只有50W左右，相對變頻電源正常工作時1000W左右的功率來說非常小。變頻電源多為諧振半橋架構，為了能滿足變頻電源能在較寬電壓范圍內工作，變頻電源設計工作在升壓模式，根據諧振半橋的特點，在其負載較小且工作于升壓模式時，其增益比滿載時要高出很多，其增益過高決定了在小功率狀態時控制因難，系統較難穩定工作。本發明要解決的技術問題是提供一種能順利完成磁控管預熱，系統工作穩定的微波爐變頻電源起動方法。本發明要另一個解決的技術問題是提供一種能順利完成磁控管預熱，系統工作穩定的微波爐變頻電源電路。為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是，一種微波爐變頻電源起動方法，包括以下步驟101)定頻軟起動變頻電源的變換器得電后，以高于額定工作頻率的起始工作頻率fo開始運行，開關頻率占空比由低于10%逐步加大到高于25% ；102)降頻運行事先按變換器的輸入輸出特性，在微處理器中預先寫入I個參考工作頻率值與變換器輸入電壓值瞬時值的對應表；根據變換器當前輸入電壓的瞬時值，從所述的表中讀出參考工作頻率值，并以參考工作頻率fl為基礎，逐步降頻運行；103)定諧振電流運行檢測主功率電路諧振電流的最大值,當主功率電路諧振電流的最大值達到設定值時，變換器降低當前頻率運行；104)正常加載運行在定諧振電流運行期間，檢測變換器原邊的電流或功率，當變換器原邊的電流或功率達到設定值時轉入正常功率運行。以上所述的微波爐變頻電源起動方法，在步驟102中，包括以下步驟201)變換器工作頻率f從起始工作頻率fo逐步過渡到參考工作頻率n的步驟變換器工作頻率f等于查表得到的參考工作頻率fl加上I個調整頻率值f A ;調整頻率值f A的起始值，為起始工作頻率f0減去對應表中最小的參考工作頻率值，調整頻率值f A的最小值為零；調整頻率值fA由最大的起始值逐步減小到零，實現起始工作頻率f0向參考工作頻率f I的過渡；202)變換器工作頻率f的線性降頻步驟在完成步驟201后，變換器工作頻率f 的值按以下方法線性降頻，變換器工作頻率f等于查表得到的參考工作頻率fl減去對應表中最小的參考工作頻率值后乘以可變系數K，再加上對應表中最小的參考工作頻率值；1 >K > O。以上所述的微波爐變頻電源起動方法，在步驟103中，當檢測到磁控管諧振腔諧振電流的最大值達到設定值時，如果處在步驟201，則提高調整頻率值fA ;如處在步驟202，則提高可變系數K。以上所述的微波爐變頻電源起動方法，在步驟104中，當微處理器檢測到換器原邊的電流或功率達到設定值時，微處理器控制變換器以上位機指令的功率等級運行，完成起動過程。一種實現上述起動方法微波爐變頻電源電路的技術方案，包括輸入端的整流濾波電路、主功率電路、微處理器、輸出電流采樣電路、諧振電流采樣電路和輸入電壓采樣電路，主功率電路的輸入端接整流濾波電路的輸出端。輸出電流采樣電路的信號輸出端、諧振電流米樣電路的信號輸出端和輸入電壓米樣電路的信號輸出端分別接微處理器的信號輸入端。以上所述的微波爐變頻電源電路，所述的整流濾波電路包括整流電路和濾波電容，所述的濾波電容接在整流電路的輸出端；所述的輸入電壓采樣電路包括分壓電路，所述的分壓電路包括串接的第一分壓電阻和第二分壓電阻，分壓電路的一端接所述整流電路輸出端的正極，另一端接地；第一分壓電阻和第二分壓電阻之間的連接點接微處理器的電壓信號輸入端。以上所述的微波爐變頻電源電路，所述的輸出電流采樣電路包括電流采樣電阻，；主功率電路通過所述的電流采樣電阻接整流濾波電路輸出端的負極；電流采樣電阻與主功率電路的連接點接微處理器的電流信號輸入端。以上所述的微波爐變頻電源電路，所述的主功率電路包括第一開關管、第二開關管、第一諧振電容、第二諧振電容和變壓器的原邊繞組，第一開關管的輸入端接整流濾波電路的正極，第一開關管的輸出端接第二開關管的輸入端，第二開關管的輸出端通過電流采樣電阻接整流濾波電路輸出端的負極；第一諧振電容和第二諧振電容串接后，一端接第一開關管的輸入端，另一端接第二開關管的輸出端，變壓器原邊繞組的一端接第一開關管與第二開關管之間的連接點，另一端接第一諧振電容和第二諧振電容之間的連接點。以上所述的微波爐變頻電源電路，所述的諧振電流采樣電路包括隔直電容、第三分壓電阻、第四分壓電阻和比較器，所述的隔直電容、第三分壓電阻和第四分壓電阻依次串接組成串聯電路，串聯電路隔直電容的一端接第一諧振電容和第二諧振電容之間的連接點，串聯電路第四分壓電阻的一端接地；第三分壓電阻和第四分壓電阻的連接點接比較器的第一輸入端，比較器的第二輸入端接基準電壓，比較器的輸出端接微處理器的諧振電流信號輸入端。本發明在微波爐變頻電源的起動過程中穩定了變頻電源的諧振電流，燈絲預熱速電流得到優化，變頻電源起動時具有較快的起動速度，對磁控管的差異適應性強，能順利完成磁控管預熱，起動過程易于控制。下面結合附圖
和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。圖I是現有技術變頻微波爐磁控管的基本結的構示意圖。 圖2是本發明微波爐變頻電源起動方法的流程圖。圖3是本發明微波爐變頻電源電路的電路原理圖。圖4是本發明電壓與頻率關系的對應表。圖5是本發明圖6是本發明起動機過程諧振電容上的電壓的變化7是本發明正弦波周期內諧振電容上的電壓變化圖。如圖3所示，本發明的微波爐變頻電源電路包括輸入端的整流濾波電路、主功率電路、微處理器U2 (單片機MCU)、輸出電流米樣電路、諧振電流米樣電路和輸入電壓米樣電路,主功率電路的輸入端接整流濾波電路的輸出端。輸出電流采樣電路的信號輸出端、諧振電流米樣電路的信號輸出端和輸入電壓米樣電路的信號輸出端分別接微處理器U2的信號輸入端。 輸入端的整流濾波電路包括整流電路DBl和濾波電容Cl，濾波電容Cl接在整流電路DBl的輸出端。主功率電路包括第一開關管Q1、第二開關管Q2、第一諧振電容C5、第二諧振電容C6和變壓器的原邊繞組Tl，第一開關管Ql的輸入端接整流濾波電路的正極，第一開關管Ql的輸出端接第二開關管Q2的輸入端，第二開關管Q2的輸出端通過電流采樣電阻R3接整流濾波電路輸出端的負極。第一諧振電容C5和第二諧振電容C6串接后，一端接第一開關管Ql的輸入端，另一端接第二開關管Q2的輸出端，變壓器原邊繞組Tl的一端接第一開關管Ql與第二開關管Q2之間的連接點，另一端接第一諧振電容C5和第二諧振電容C6之間的連接點。輸入電壓采樣電路包括分壓電路，分壓電路包括串接的第一分壓電阻Rl和第二分壓電阻R2，分壓電路的一端接整流電路DBl輸出端的正極，另一端接地。第一分壓電阻Rl和第二分壓電阻R2之間的連接點接微處理器U2的電壓信號輸入端(單片機的I個I/On)。輸出電流采樣電路包括上述的電流采樣電阻R3，主功率電路通過電流采樣電阻R3接整流濾波電路輸出端的負極。電流采樣電阻R3與主功率電路第二開關管Q2的輸出端的連接點通過放大器U3接微處理器U2的電流信號輸入端(單片機的另I個I/O 口)。
諧振電流采樣電路包括隔直電容C7、第三分壓電阻R4、第四分壓電阻R5和比較器U4,隔直電容C7、第三分壓電阻3R和第四分壓電阻R4依次串接組成串聯電路，串聯電路隔直電容C7的一端接第一諧振電容C5和第二諧振電容C6之間的連接點，串聯電路第四分壓電阻R4的一端接地。第三分壓電阻R4和第四分壓電阻R5的連接點接比較器U4的第一輸入端，比較器U4的第二輸入端接基準電壓Vref，比較器U4的輸出端接微處理器U2的諧振電流信號輸入端(單片機的又I個I/O 口)。如圖3所示，微處理器U2的輸出端接主功率電路的驅動芯片U1，微處理器U2還與上位機連接。為了能順利實現磁控管預熱，并轉入正常工作狀態，事先在微處理器U2中寫入一個電壓與頻率關系相對應的表，如圖4所示。此表值與變頻器能正常工作的最高有效值電壓相對應，本例中，表值中的頻率信息與300VAC輸入電壓時的瞬時電壓相對應。在變頻電源上電后，經歷如下過程 I.定頻軟起動，以60KHZ的固定頻率運行，開關頻率占空比由0逐步增加到40%。2.過渡到查表頻率，如圖4所示的頻率與電壓關系，根據當前的輸入電壓讀取表值中預存的頻率。由于表值中寫入的最小頻率fmim為25. 5KHZ，因此在表值中讀出的參考工作頻率fl基礎上再加上一調整頻率值f A，此調整頻率值f A的初始值設為34. 5KHZ(60KHZ-25. 5KHZ)。那么變換器初始的最低工作頻率仍為60KHZ，但同時限制其最高工作頻率也為60KHZ，然后逐步減小此調整頻率值f A，當調整頻率值f A減小到零時也就完成了起機到查表頻率的過渡。3.線性降頻操作，如圖5所示，將查表的頻率H減去最小頻率fmim25. 5KHZ，結果乘以可變系數K，可變系數K的變化范圍為I. 0-0，再加上最小頻率fmim，得到I個新的頻率集合1，如圖5所示，如繼續降低可變系數K，則可以得到I個新的頻率集合2。4.定諧振電流運行，由于在過程2和3中，變頻電源的工作頻率是逐步降低的，根據諧振半橋的特性，其諧振腔的電流是不斷增大的。諧振半橋的諧振電流經過隔直電容C7，并由分壓電阻R4、R5分壓后送入到比較器U4的I個輸入端，比較器U4的另一端接I個基準電壓Vref，比較器U4的輸出端接于微處理器U2的一個I/O 口。當諧振腔的電流大到一定程度時，比較器U4被觸發，其輸出端電平發生翻轉，觸發微處理器U2產生I個外部中斷信號。當微處理器U2收到此信號后，如果是在過程2，那么略微增加調整頻率值f A，那么變頻電源的整個工作頻率曲線上移，頻率增加，造成諧振電流減小。如果諧振電流沒有再次觸發中斷，則在此頻率集合下運行，如果諧振電流大到再次觸發中斷，那么則再次升高頻率運行。如果微處理器U2收到此中斷信號是在過程3，那么略微增加可變系數K，同樣，頻率增加而造成諧振電流減小，如果諧振電流沒有再次觸發中斷，則在此頻率集合下運行，如果諧振電流大到再次觸發中斷，那么則再次升高頻率運行。從而完成了以查表方式為基礎，實現穩定諧振電流最大值的運行方式。5.正常加載運行，在過程4中，由于燈絲的溫度不斷升高，在陽極高壓的作用下，最終磁控管開始發射微波，此時，輸入功率顯著增加，電流也明顯加大，當微處理器U2從輸出電流采樣電路檢測到輸出(或輸入)功率或電流增加到設定值時，(本實例中功率設定值為280W)，則轉入正常工作狀態，以控制面板的上位機傳遞過來的功率等級運行，從而完成了變頻電源的起動。
圖6示出了起機過程中各個狀態下諧振電容C5、C6上的電壓的變化情況，采樣點在C7和R4的結點。在過程1-3中，諧振腔的電流是逐步增加的，在過程4中，諧振電流在正弦波周期內的最大值則穩定在比較器U4設定值的附近。圖7示出了正弦波周期內的諧振電容C5、C6上的電壓變化情況，采樣點同樣在C7和R4的結點。由于在起動過程中要解決的主要問題是燈絲預熱的問題，本發明在起動過程中穩定了變頻電源的諧振腔電流，相對應地穩定了磁控管燈絲的電壓，燈絲預熱過程中電流得到優化，因此本發明的變頻電源起動時具有較快的起動速度，對磁控管的差異適應性強的特點。本發明通過起機時逐步降低變頻電源的工作頻率，增大諧振腔電流，最終實現諧 振腔電流以一穩定值運行的目的，在系統檢測到輸入功率或電流達到一設定值時轉入正常工作，實現了變頻電源的起動。任何以不同的方法實現頻率集合曲線的整體降低，通過檢測諧振腔電流最大值，并穩定諧振腔電流的最大值在設定值附近的方法均在本發明的保護范圍之內。眾所周知，檢測諧振腔電流的方法眾多，可以檢測諧振電容的電壓，也可以檢測諧振電感的電壓，可以只通過電容檢測，也可以通過電阻電容的組合來檢測，可以檢測諧振電容電壓正周期的最大值，也可以檢測負周期最小值，均不影響本發明的有效性。
權利要求
1.一種微波爐變頻電源起動方法，其特征在于，包括以下步驟 101)定頻軟起動變頻電源的變換器得電后，以高于額定工作頻率的起始工作頻率f0開始運行，開關頻率占空比由低于10%逐步加大到高于25% ； 102)降頻運行事先按變換器的輸入輸出特性，在微處理器中預先寫入I個參考工作頻率值與變換器輸入電壓值瞬時值的對應表；根據變換器當前輸入電壓的瞬時值，從所述的表中讀出參考工作頻率值，并以參考工作頻率fl為基礎，逐步降頻運行； 103)定諧振電流運行檢測主功率電路諧振電流的最大值，當主功率電路諧振電流的最大值達到設定值時，變換器降低當前頻率運行； 104)正常加載運行在定諧振電流運行期間，檢測變換器原邊的電流或功率，當變換器原邊的電流或功率達到設定值時轉入正常功率運行。
2.根據權利要求I所述的微波爐變頻電源起動方法，其特征在于，在步驟102中，包括以下步驟 201)變換器工作頻率f從起始工作頻率f0逐步過渡到參考工作頻率H的步驟變換器工作頻率f等于查表得到的參考工作頻率n加上I個調整頻率值f A ;調整頻率值f A的起始值，為起始工作頻率f0減去對應表中最小的參考工作頻率值，調整頻率值fA的最小值為零；調整頻率值fA由最大的起始值逐步減小到零，實現起始工作頻率fo向參考工作頻率fl的過渡； 202)變換器工作頻率f的線性降頻步驟在完成步驟201后，變換器工作頻率f的值按以下方法線性降頻，變換器工作頻率f等于查表得到的參考工作頻率fl減去對應表中最小的參考工作頻率值后乘以可變系數K，再加上對應表中最小的參考工作頻率值；1 > K >O0
3.根據權利要求2所述的微波爐變頻電源起動方法，其特征在于，在步驟103中，當檢測到磁控管諧振腔諧振電流的最大值達到設定值時，如果處在步驟201，則提高調整頻率值f A ;如處在步驟202，則提高可變系數K。
4.根據權利要求I所述的微波爐變頻電源起動方法，其特征在于，在步驟104中，當微處理器檢測到換器原邊的電流或功率達到設定值時，微處理器控制變換器以上位機指令的功率等級運行，完成起動過程。
5.一種實現權利要求I所述起動方法的微波爐變頻電源電路，包括輸入端的整流濾波電路、主功率電路和微處理器，主功率電路的輸入端接整流濾波電路的輸出端，其特征在于，包括輸出電流米樣電路、諧振電流米樣電路和輸入電壓米樣電路，輸出電流米樣電路的信號輸出端、諧振電流采樣電路的信號輸出端和輸入電壓采樣電路的信號輸出端分別接微處理器的信號輸入端。
6.根據權利要求5所述的微波爐變頻電源電路，其特征在于，所述的整流濾波電路包括整流電路和濾波電容，所述的濾波電容接在整流電路的輸出端；所述的輸入電壓采樣電路包括分壓電路，所述的分壓電路包括串接的第一分壓電阻和第二分壓電阻，分壓電路的一端接所述整流電路輸出端的正極，另一端接地；第一分壓電阻和第二分壓電阻之間的連接點接微處理器的電壓信號輸入端。
7.根據權利要求5所述的微波爐變頻電源電路，其特征在于，所述的輸出電流采樣電路包括電流采樣電阻，；主功率電路通過所述的電流采樣電阻接整流濾波電路輸出端的負極；電流采樣電阻與主功率電路的連接點接微處理器的電流信號輸入端。
8.根據權利要求5所述的微波爐變頻電源電路，其特征在于，所述的主功率電路包括第一開關管、第二開關管、第一諧振電容、第二諧振電容和變壓器的原邊繞組，第一開關管的輸入端接整流濾波電路的正極，第一開關管的輸出端接第二開關管的輸入端，第二開關管的輸出端通過電流采樣電阻接整流濾波電路輸出端的負極；第一諧振電容和第二諧振電容串接后，一端接第一開關管的輸入端，另一端接第二開關管的輸出端，變壓器原邊繞組的 一端接第一開關管與第二開關管之間的連接點，另一端接第一諧振電容和第二諧振電容之間的連接點。
根據權利要求8所述的微波爐變頻電源電路，其特征在于，所述的諧振電流采樣電路 包括隔直電容、第三分壓電阻、第四分壓電阻和比較器，所述的隔直電容、第三分壓電阻和第四分壓電阻依次串接組成串聯電路，串聯電路隔直電容的一端接第一諧振電容和第二諧振電容之間的連接點，串聯電路第四分壓電阻的一端接地；第三分壓電阻和第四分壓電阻的連接點接比較器的第一輸入端，比較器的第二輸入端接基準電壓，比較器的輸出端接微處理器的諧振電流信號輸入端。
全文摘要
本發明公開了一種微波爐變頻電源起動方法和微波爐變頻電源。微波爐變頻電源起動方法，經歷定頻軟起動；降頻運行；定諧振電流運行和正常加載運行四個階段。微波爐變頻電源電路包括輸入端的整流濾波電路、主功率電路、微處理器、輸出電流采樣電路、諧振電流采樣電路和輸入電壓采樣電路，主功率電路的輸入端接整流濾波電路的輸出端。輸出電流采樣電路的信號輸出端、諧振電流采樣電路的信號輸出端和輸入電壓采樣電路的信號輸出端分別接微處理器的信號輸入端。本發明在起動過程中穩定變頻電源的諧振電流，燈絲預熱速電流得到優化，變頻電源起動時具有較快的起動速度，對磁控管的差異適應性強，能順利完成磁控管預熱，起動過程易于控制。
文檔編號H05B6/68GK102647818SQ20121001140
公開日2012年8月22日 申請日期2012年1月13日 優先權日2012年1月13日
發明者官繼紅, 桂成才 申請人:深圳麥格米特電氣股份有限公司