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1KW-3KW数字单管谐震感应加热技术设计解析
阅读: 9905 |  回复: 43 楼层直达

2013/04/11 10:02:59
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irex
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团长

QQ截图20160321155901  众望所归之可信任的数据采集仪

QQ截图20160321155901 【公布获奖名单】优秀生必备! LM3478 BOOST套件免费试用



1KW-3KW数字单管谐震感应加热技术设计解析

前言 :
       单管谐震感应加热目前最普遍应用就是家用电磁炉,在3KW/220V下是一各已非常稳定并成熟的电路架构.目前架构都是模拟电路方式,虽然电路里都带有MCU,但MCU在这电路中扮演角色却只是控制部份;利用率都不高.

     今天发表技术就是将MCU利用率提升,并把原感应使用模拟零件去除.这样不但可以省下成本也让电路更加稳定,在生产上也提高测试可靠性.

      我们将分硬件与软件设计解析,以1KW-3KW 220V下来解析设计,硬件仅就解析与传统模拟不同地方,其他周边由各位读者自行套入既可.软件则以语法结构来述说MCU指令,用户可以依结构语法转上自己熟悉MCU指令既可.

一. 数字单管谐震感应硬件基本架构 :

  

硬件设计解析 :
1.220V整流为全波整流,提供机器主电源,规格大小依设计功率需求.

2.低压电源为220V降压电路,可以使用开关电源或是变压器电源均可,它至少必须提供下列电压电源:
     a.+5V MCU运作/显示电源,电流不可少于30ma.
     b.+15V IGBT 驱动电源/散热风扇电源,电流不可以少于300ma.注意为保证IGBT设计工作正常,IGBT G供应电压不可以小于15V.
3.MCU可以使用任何MCU.

4.键盘显示以产品搭配所需设计.

5.IGBT驱动,可以使用变压器或是晶体管组合或是TLP250专用IC既可.齐趋动可以不需要负压,原因有下列:
       a.在单管谐震下由于在IGBT启动线圈充电时,第一地时间下为电容反充,此时是IGBT 二极管运行,这时对IGBT CE会有反压,此可视同有一反压给IGBT G极,此会加大对IGBT截止,因此;单管谐震电路IGBT G 可以不需要负压.
       b.在单管谐震下由于在IGBT启动充电后,IGBT关闭后,线圈第一时间下线圈为电容充电,此时是IGBT C为正电源,这时充电电流会经过滤波电容对谐振电容充电,此时对IGBT 而言E极比谐震电容地点更”+”,此可视同有一反压给IGBT G极,此会加大对IGBT截止,因此;单管谐震电路IGBT G 可以不需要负压.

6.L1为厄流圈,一般使用500uH-1mH,单管谐震必须使用它,他有下列两点功能 :
        a.当系统给线圈充电时,因为线圈电感很小且负载有可能是非预知状态,此时厄流圈可以有效厄止大冲击电流,用以保护整流桥.
        b.仰止谐震脉波反馈回到电源,进而干扰电源.
7.L2感应线圈,电感与设计功率有关,功率在1KW-3KW下感量在65uH-40uH,功率越大感量越小,电流越大,所以线俓必须越粗.

8.C1电源率波电容,其实它真正不算是电源滤波,其真正用途是退交连用途,也就是在一定基本电源滤波下能对高频率通过用途,此容量跟设计功率有关,在1KW-3KW内可以使用3uf-5uf既可.峰直耐压在220V*1.414=311.08V电容,又电源变动我们考虑在15%内,所以耐压就必须311.08*1.15=357.74V,所以我们就定为耐压为400V电容.
此电容还要注意退交联频率,否则容易爆炸,其交连高频率要略大于谐震频率;换角度说以单管谐震感应电磁炉设计都在18K-20KHz左右,因此电容必须能有吸收25KHz能力,否则电容温度将非常高.

9.C2谐震电容,容量与设计功率有关,容量越大功率越大,在220V系统下耐压可以选1.2KV以上较适合.他与感应线圈搭配谐震,所以要注意频率限制,以单管谐震感应电磁炉设计都在18K-20KHz左右,因此频率要使用两倍以上,否则发热严重.

10.Q1 IGBT 在1KW-3KW下可以使用电流20A-40A 耐压在1.2KV IGBT 既可,如何计算IGBT 选型,我们可以以电压倍比解析,选型如下计算:
       a.电源入电使用AC220V其整流直流为 220*1.414=311.08V.
       b.电源入电有15%合法变动,也就是入电会在264.42V-357.74V.
       c.谐震电压控制在1KV下,(此电压越高感应效率越高,但是IGBT及谐振电容电压都必须相对提高).我们可以推算倍比为3.78(1KV/264.42)-2.79(1KV/357.74)倍.这我们取最大值3.78.
       d.1KW在AC220V下其电流为4.545A,3KW在AC220V下为13.63A,换算峰直电流既*1.414,1KW峰直电流为6.3A,3KW峰直电流为19.27A
       e.在选择IGBT电流下,我们知道在1KW下入电为6.3A,在3KW下为19.27A,但这电流远比谐振电流小,以电压比来倒算谐振电流比,1KW下谐震电压倍数等于谐振电流倍数,也就是在1KW时IGBT对电感充电电流必须为6.3*3.78=23.8A,3KW时为72.84.也就是说对谐振电路来说,IGBT电流选型入电电流可以不须参考,但我必须参考Icm及SOA曲线.
       f.单管谐震时在第四时间时,IGBT虽然IGBT G 已有信号,但因为此时为电感再度对电容充电但因为有IGBT反向二极管,所以电容无法充电,此时IGBT是截止的,而IGBT二极管是导通的,以L/C谐振能量来计算,第二次能量为第一次的0.636倍(占不考虑负载吸收损失),也就是在1KW-3KW 其IGBT D承受能力分别为23.8*0.636=15.14A(1KW)及72.84*0.636=46.32A(3KW).
       1KW机器我们查看IHW15N120得知,以 IHW15N120 其25℃时二极管电流为30A, 100℃时二极管电流为15A,我们机器设计以80℃为保护点,也就是其二极管耐流在19A,如上数据我们知道1KW下二极管耐流至少要15.14A,因此1KW下可以选择IHW15N120.
       3KW机器我们查看IHW40N120得知,以 IHW40N120 其25℃时二极管电流为75A, 100℃时二极管电流为40A,我们机器设计以80℃为保护点,也就是其二极管耐流在49.3A,如上数据我们知道3KW下二极管耐流至少要46.32A,因此3KW下可以选择IHW40N120.

g.在选择IGBT电流下,我们知道在IGBT选型必须以谐振电流计算,因为入电电流远比谐振电流小.
在最大功率下,谐振充放电时间比大约在1:1.5下,也就是说当感应工作在20KHz下其时间为50us,也就是IGBT工作脉冲(对线圈充电时间)时间为50us/2.5=20us.底下为参考照片.

 
h.1KW设计我们先以刚刚用IGBT D暂选IGBT IHW15N120 我们看SOA

 

          我们已入电电压220V整流后311在乘上电压浮动15%后电压计算得知357.7V,我们在IHW15N120 SOA表下电压轴划一条Y轴线.
          我们以最大功率波形下我们得知20Khz下我们脉冲为20us,因此我们在时间Z轴上划一条20us Z轴线.
根据电压/时间(Y/Z)轴交会点下划一条X轴线对应到电流在线,我们可以得到电流为32A,我们刚刚计算在1KW下谐震电流需求为23.8A,因此我们可以得知1KW设计下使用IHW15N120是安全的.

i.3KW设计我们先以刚刚用IGBT D暂选IGBT IHW40N120 我们看SOA

 

       我们已入电电压220V整流后311在乘上电压浮动15%后电压计算得知357.7V,我们在IHW40N120 SOA表下电压轴划一条Y轴线.
       我们以最大功率波形下我们得知20Khz下我们脉冲为20us,因此我们在时间Z轴上划一条20us Z轴线.
根据电压/时间(Y/Z)轴交会点下划一条X轴线对应到电流在线,我们可以得到电流为85A,我们刚刚计算在3KW下谐震电流需求为72.84A,因此我们可以得知3KW设计下使用IHW40N120是安全的.

11.R1/R2/D1/Q2这些零件作为同步检测用,设计解析如下
       a.D1工作是防止谐振负压击穿C945晶体.晶体管的BE反压都很低,大约在6.3V左右,一但反压过大会造成晶体管BE永久性破坏,因此我们加一颗IN4148二极管当作反压保护.
       b.R1从IGBT C 取出谐振信号,电阻为680K.
       c.R2是与R1做分压用,实际上这电阻设计为10K,若与R1分压来说真正甚微,他真正目的是对Q945 BE电容放电,确保Q945能工作在20Khz下.
       但由于有这R2作用会迫使晶体管非线性区频率响应加大,这反而有利于我需求,在非线性区下反而可以让我们加大晶体管角度敏感度,更可以提高谐振同步准确性.


……….. 待续 ……….

 

高速CMOS逻辑四通道2输入NOR门极 IO-Link数字输入集线器参考设计 具有40uA Iq的简单开关60V,3A降压型转换器
十六进制施密特触发器14-SO -40至85 可检测3极或4极3.5mm配件的耳机检测开关 具有40μA静态电流的40V、5A、2.2MHz 降压稳压器
双路1-Of-4数据选择器/多路复用器 支持音频和充电功能的USB Type-C和供电迷你坞 具有 30V 内部 FET 开关的 1.6 MHz 升压转换器
2013/04/11 14:58:25
2
irex
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LV6
团长

d.R1电阻计算方式如下分析.当谐振到零点时Q2给MCU信号为”H”,MCU 使用高阻抗输入口,此口对MCU流入电流极低,这电流小于10uA.未避免噪声干扰我门给他push high 10K电组,既若以5V MCU下则表示Q2需要有500uA sink能力.我们也从 C945放大参数可以得到其值为200,也就是说Q2 C945 Ib 需要500uA/200=2.5uA既可.
另一需求说词果能检测谐振IGBT C 电压零点越低则表示 IGBT发热越低也越安全.我们在设计R1使用值为680K;我们可以推算下IGBT C 电压最低可以多少?计算是这样的;假设IGBT C 电压为IGBT set 电压也就是IHW15N120为1.5V ; IHW40T120为1.8V,这我门以最低电压1.5V计算,除上电阻我门可以得到 1.5V/680K=2.2uA ,也就是可以大致满足了,这怎说?因为IGBT运作后电压都会比标准略高些.
接下来计算R1承载能力,我门设限是1.2KV也就是R1 680K 下在1.2KV下电流为1.76mA,这电流还是很小我们可以放心不至损坏Q2 BE脚.
再来我们计算R1承受功率,以1.2KV1.2KV最大谐振电压下P=I*E 也就是 P=1.2KV * 2.2uA=2.112W 也就是电阻需要2W左右,但这值是以最大且交流下计算,实际上必须在乘上0.318半波系数,也就是2.112*0.318=0.67W既可.实际上我们可以使用0.5W就好.但友一点必须注意这电阻是皆在高压高频下,有可能有偶合电压过去,因此建议使用470K+220K两颗串联组合.
e.R2电阻目的仅为位Q2 BE接合电容放电,以利Q2不会因为米勒效应导致高频交换速度变慢,此电阻在4.7K-22K均可.但必须注意它会稍引响非线性曲线导致谐振零点稍有误差,但是结果是可以忽略的.
f.Q2我们使用C945晶体管,这颗晶体管高频特性不错,其参数如下2SC945 50V 0.1A Ft=250MHz,因此可以完全符合我们须求.

12.R3/R4/D2/D3这些零件作为高压过高保护检测用,设计解析如下:
a.R3/R4取得分压,以提供MCU当过压检测信号,其值计算必须先考虑R4,我们希望这检测是电流输出检测方式,而不是流入MCU,这方式可以很有效提高MCU抗干扰力,由在高压大磁场电路下使用MCU我们更需要这架构.
在MCU流出下我们设计1.5ma,MCU “H”判断为2.7V以上,再加上D3二极管电压0.7所以判断电压提升为2.7-0.7=2V,因次我们可以计算得知电阻需要2V/1.5ma=1.33K,这我们取1.2K既可.
在检测上我们我们须望在1.1KV时MCU必须买上处置,如此我们可以计算R3值,R3既等于1.1KV/1.5ma=733K.在实际上我们采用820K我们可以倒算电流为1.34ma,在换算回MCU判断电压为(1.34ma+(2V/1.2K))*1.2K=3.608V,我们再减掉D3的0.7V压降可得知为2.908V大于2.7V,所以MCU可以在1KV-1.1KV间作反应,由于这是高频高压下,误差会有点的.
R3设计也是建议使用两电阻串联,我们可以使用680K+1.5K串联,止于工率可以使用1/4W既可.
b.D2设计是以MCU流出来检测,这优点是可以避免过高压流入MCU导致I/O脚击穿.
c.D3工作是防止谐振负压击穿MCU I/O.MCU I/O反压都很低,大约在-0.7V左右,一但反压过大会造成MCU  I/O永久性破坏,因此我们加一颗IN4148二极管当作反压保护.

      到此有关数字单管谐振硬件电路布设计以解析完毕,接下来我们将在解析软件布份.
       因为这是数字架构,所以软件复杂度将比硬件大,在整体电路中许多机制都是软件来完成的.

……….. 待续 ……….

2013/04/12 12:46:27
3
irex
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LV6
团长

 

单管谐振感应加热数字同步机制解析 
                         
1.MCU输出脉冲加至Q1的G极时,Q1饱和导通,电流i1从DC_BUS流过L2,由于线圈感抗不允许电流突变.所以在t1~t2时间对线圈充电i1随线性上升.
2.在t2时MCU输出脉冲结束,Q1截止,同样由于感抗作用,i1不能立即变0,于是向C2充电,产生对电容充电电流i2.
3.在t3时间,C2电荷充满,电流变0,这时L2的磁场能量全部转为C2的电场能量,在电容两端出现左负右正,幅度达到峰值电压,在Q1的CE极间出现的电压实际为逆相脉冲峰压+电源电压.
4.在t3~t4时间,C2通过L2放电完毕,i3达到最大值,电容两端电压消失,这时电容中的电能又全部转为L2中的磁能,因感抗作用,i3不能立即变0,于是L2两端电动势反向,即L2两端电位左正右负,由于IGBT D的存在,C2不能继续反向充电,而是经过C2、IGBT D回流,能量反冲到C1(电源滤波电容)行成电流i4.这就是我们前面所说C1在电路角色对于电原滤波扮演角色反而比较弱,而是帮助完成终止谐振运作已利下次磁能(L2)充电.所以C1会承受最低一各LC谐振频率,也就是C1必须注意有频率需求要求.
5.在t4时间,此时 IGBT CE上电压会过零点,因此同步检知电路Q2截止,MCU检知到”H”信号后输出第二个MCU输出脉冲,但这时Q1的UE为正,UC为负,处于反偏状态,所以Q-不能导通,取而代是由IGBT D导通来完成i4电流,待i4减小到0,L2中的磁能放完,即到t5时Q1才会开始第二次导通.
6.待i4结束后,整体动作又开始重复i1~i4过程.
7.在整各电流周期里,我们可以整理如下说明各i作用:
a.t1~t2的i1是线圈L2磁能充电← IGBT ON : IGBT D OFF.
b.t2-t3的i2是线圈L2对电容C2的充电电流← IGBT OFF : IGBT D OFF.
c.t3~t4的i3是电容C2对通过L2放电的电流← IGBT OFF : IGBT D OFF.
d.t4~t5的i4是线圈L2对电容C2充电电流← IGBT ON : IGBT D ON.

    如上我们可以了解实际上 IGBT 导通仅在t1~t2,t4~t5是IGBT D在导通完成整体谐振回路,其中IGBT D 是由LC谐振组件来决定时间,外在控制是无法控制的;而MCU是仅能在t1~t2控制线圈L2充电,也就是对对整各谐振网补能.
在补能中如果补能能量大也就意味输出功率可以加大;但如果补能小那也意味输出功率会变小.但有一点必须注意,补能的能量必须要在同步检知能检知的最低要求下否则将导致同步错乱IGBT可能在t2~t4间开启,这时能量很大如果开启会导致IGBT毁灭性破坏.
至于IGBT G脉宽要多宽?这就是回到上面所说,整各脉宽由下决定
1.谐振网LC谐振时间,此时间外界无法干预.
2.决定输出功率的线圈充磁时间.

   因此我们可以得到一各准确数据那就是(LC基本谐振时间/2)+负载耗能补偿时间.因此我们必须了解到在软件产生IGBT输出脉冲时所需要的最低脉冲.
但这又怎样得知?如果要让MCU去做这计算那是不现实的,最简单方式就是利用同步电路来完成.
回到刚刚分析7.a-7.d我们得知在虽然在t4时间由于C2对L2充电结束IGBT CE为”0”,虽然在t5时L2会将电感反电动势经过IGBT D对C1放电,对IGBT CE也是”0”,此时同步检知输出为”0”,MCU 若以此信号就开启IGBT 是否洽当?这里可以肯确是很恰当,因为此时有IGBT D来终止谐振,此时就算IGBT G有信号也无关析,只是我们要了解这段是无功段,而真正要对整体谐振网补能祇要大于这时间既可. 也就是(LC基本谐振时间/2)+负载耗能补偿时间.
从上面分析我们因该很清楚IGBT G时间需求后,接下来我们来分析怎样知道补能时间大小.我们先用下列数据获得分析信息:
1.补能能量从主回路分析中我们知道,补能最低是给予L2>C2充电能及C2>L2反冲能.
2.第二次反充L2>IGBT D>C1充能可以完全不要.
3.补能能量从主回路分析中我们知道,补能最大是L2>C2充电压上限必须在IGBT承受耐压下,否则IGBT会被电压击穿.
4.L2能量会被负载消耗(这就是我们期望发热),但这对整体谐振脉冲处理软件运行中我们不需理会,因为我们已把负载当成L2一部分来看待.
     由上分析我们得到两个软件运作机制,最小跟最大限制.

     在这我们用主回路运作再分析一下上面-1-分析,可们可以得到下面同步运作推论:
1.如果充能刚好也就是IGBT G导通时间刚好,那将会造成C2>L2充能刚好到”0”点,也就是t4时间点在”0”点上,这时IGBT D根本不会动作.此时刚好同步检知Q2截止,MCU检知到”H”这时MCU可以对IGBT发出动作信号,此时线圈L2马上开始充电.也就是没有t4~t5时间了.
2.如果充能过大也就是IGBT G导通时间过大,则将在L2>C2终止时其电压会超越IGBT VCE耐压限制,此时R3/R4/D3高压检知电压提高,MCU可以检知这信号后在t4时间IGBT导通时间将之缩短,在下一周时再检知是否高压过高,如果过高下一周期再减小IGBT导通时间,也就是线圈L2充能.
3.如果充能不够也就是IGBT G导通时间过小,那将会造成C2>L2充能无法到”0”点,也就是t4时间点在”0”点之上,这时同步检知Q2无法截止,MCU也无法检知到”H”这时MCU必须有一各时间机制来应对给IGBT发出动作信号,而这机制会将上周导通时间加长,当机制启动将迫使IGBT导通,注意此时IGBT是属于硬导通,理论上这时IGBT承受电流会很大,但是幸好造成没”0”点也就是t3~t4已把谐振能量放完,马上要进行L2>C2二次充电,这时IGBT导通时,对线圈而言是剩余能量+充电能, 由于线圈充电能以固定,也就是说对线圈充能是原来线圈最低充电能-线圈剩余能量,如此反而IGBT电流比较小.当机制启动输出此时线圈L2马上开始充电.也就是没有t4~t5时间了.
从上面分析如果要用软件完成同步输出,那意味MCU必须有一各定时器,这定时器就是所谓”内部机制”,而这”内部机制”如何在整体软件运行?
    我们可以如下分析:
1.感应启动信号通知MCU感应开始输出.
2.MCU将”定时器”设定为中断模式,并将频率从最高,这频率注意必须要是IGBT能承受频率.
3.“定时器”启动后MCU这时可以去做其他事情,比如显示;键盘输入等等..
4.“定时器”时间到进入中断程序处理,这时候检查”同步信号”如果是”1”把表示充能过大,所以我们把”定时器”时间减1.
5.“定时器”时间到进入中断程序处理,这时候检查”同步信号”如果是”0”此时延迟一各小时间在检查同步信号,如果同步信号”1”, ,那表示充电洽当,我们将把”定时器”时间保持不动.
6. “定时器”时间到进入中断程序处理,这时候检查”同步信号”如果是”0”此时延迟一各小时间在检查同步信号,如果同步信号还是”0”,那表示充能不够,所以我们将把”定时器”时间加1.

    上述我们已经分析出如何利用软件来做同步机制概念,接下来我们要把IGBT输出融入结合,这才能真正使用.
但如何加入这IGBT输出信号,我们在依下列分析来决定:
1.谐振回路中t2~t3时间会与t3~t4时间相同.这是因为LC谐振不管L>C或是C>L时间是相同的.
2.谐振回路中t4~t5最低要求下可以不要.
3.如上可以得知我们可以把整各时基分成三等份,以此为基准,这三等份如下:
a.充电时间T1.
b.L2>C2充电时间T2.
c.C2>L2充电时间T3.
d.T1时间如7.a所述,可以决定输出功率.
如上所述,时机可以分三等份,但是我们还要考虑我们还要对输出调功,因此我们实际上要牺牲MCU其他时间给予T3时间,因为在调整T1时间后,T2;T3是没法改变的,此时把T1时间差转嫁给T3时间段,这样我们可以让程序更方便编写:

 接下来我们以上面条件将它与输出结合机制分析:
1.感应启动信号通知MCU感应开始输出.
2.MCU将”定时器”设定为中断模式,并将充电时间从最小给出,并输出.

----------- 中断进入 --------
1.“定时器”时间到进入中断程序处理,这时候检查”同步信号”如果是”1”把表示充能过大,所以我们把”定时器”时间减1,并把”充电时间”-1.
2.“定时器”时间到进入中断程序处理,这时候检查”同步信号”如果是”0”此时延迟一各小时间在检查同步信号,如果同步信号”1”, ,那表示充电洽当,我们将把”定时器”时间与"充电时间”保持不动.
3.“定时器”时间到进入中断程序处理,这时检查”同步信号”如果是”0”此时延迟一各小时间在检查同步信号,如果同步信号还是”0”,那表示充能不够,  所以我们将把”定时器”时间与"充电时间”+1.
4.输出延时一各"充电"时间(既功率)这时间可以使用一各小DO…LOOP架构语法.

 如上结合后我们可以在MCU运行机制就OK了.这样MCU有大于一半以上感应输出处理时间供其他机制使用.

 

 

   --------- 待续 ----------

2013/04/12 15:46:02
4
没有灵魂的家园
电源币:434 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:150
LV5
营长
做个记号,好好学习!
2013/04/12 22:18:17
5
王秋冬
电源币:24 | 积分:0 主题帖:4 | 回复帖:229
LV5
营长

我也留记号了

2013/04/12 23:34:26
6
shaozh
电源币:3 | 积分:0 主题帖:2 | 回复帖:7
LV2
班长
好贴!!学习了!!!
2013/04/13 07:43:07
7
everlasting
电源币:318 | 积分:0 主题帖:2 | 回复帖:27
LV3
排长

我也来学习~~谢谢老师的无私分享!!!

2013/04/13 09:25:36
8
irex
电源币:0 | 积分:0 主题帖:77 | 回复帖:117
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团长

数字单管谐震感应加热技术(三)
数字单管谐振感应加热运行机制解析

一. 数字单管谐振运行接口解析 :
前面已经解析了数字单管谐振的硬件部分与数字同步部分,接下来我门要解析数字单管谐振运行机制.

在解析上述运作之前,我门先必须先标定好程序运行接口,已利运行.

这有哪些程序运行接口,我门定义如下接口:
a.带中断的定时器时间设定接口T_INT_Delay.
b.同步检知硬件中断接口SYNC_INT_Px.
c.调整输出功率延时设定接口POWER_Control.
d.高压检知硬件中断接口HV_INT_Px.
e.高压检知记亿接口HV_Flag.
f.定时器给值最大限制T_INT_Max.
g.定时器给值最小限制T_INT_Min.
h.同步检知中断计数器SYNC_INT_Ct.
i.同步检知中断计数器赋值设定SYNC_INT_CT_Data.

接下来我门针对上述接口解析 :
a.带中断的定时器时间设定接口T_INT_Delay --- 这是关析整体输出机制,也是最复杂的,其时间可以透过控制程序来设定.其运作机制如下说明:
 在感应输出启动时,其值是感应机制最小值;也就是T_INT_Min值.也就是第一时间感应机制输出后,此值被入T_INT_Min值.
 当下次时间中断启动后,也就是第二时间,T_INT_Delay就会依SYNC_INT_Px值来作应对,通常第二时间T_INT_Delay必定是”+1”,因为我门第一时间给的值是输出功率最小(T_INT_Min)值,这肯定会促使T_INT_Delay + 1,因为SYNC_INT_Px因为给功过小导致SYNC_INT_Px检知不到.
 经过N各周期后,T_INT_Delay将会维持一定.
 如上定义接口会改变T_INT_Delay有下列接口,分别是SYNC_INT_Px/POWER_Control/HV_INT_Px.
 会与T_INT_Delay有作用状态产生的接口是T_INT_Max/T_INT_Min.

b.同步检知硬件中断接口SYNC_INT_Px --- 这是使用带中断的IO口,此除了检知同步信号外,也会减之线圈异常状态.
当依正确同步信号过来他应该落在T_INT_Delay可控范围内;有就是说会在T_INT_Delay未到时同步就进来,或是大于T_INT_Delay时间值.
但有一状况那状态就值得深思,假设一但现圈短路或是放电;或负载异常掉落突然改变感量,这都容易产生VCE突然掉落,这样有可能导致IGBT 逃脱不了dv/dt雪崩魔掌,或是导致下次运作机制以正常方式开启IGBT,这将进而导致IGBT损坏.
因此;我门要有一机制有能力立即SYNC_INT_Px检知,唯一有效快速方法那就是此接口必须带有”中断机制”.

c.调整输出功率延时设定接口POWER_Control --- 这机制将是崁在T_INT_Delay,其做用是决定IGBT ON时间,决定IGBT ON时间意味就是决定线圈L2充电时间;换角度说就是决定输出功率.

d.高压检知硬件中断接口HV_INT_Px --- IGBT VCE 高压是对IGBT一各很大伤害,他将导致IGBT高压击穿;因此他必须有效防范.

高压产生有两种,
一是输出功率过大导致,其实这决不是主因,因为在产品设计上已经把最大值考虑进去,唯有不同是使用者放不同锅具;比如铝锅具.这时可能原来安全输出功率瞬间产生压.
二是电源突然猛降又升起造成,当原猛降时会造成输出功率不够以至IGBT VCE无法拉低,SYNC_INT_Px接口机制会无法检知到,而导致T_INT_Delay + 1输出,若此时突然电压攀升,那将有可能电压超过,因此;我门将电压限制在安全范围内检知,比如1200V IGBT 我门就设定在 1000V.
当高压中断HV_INT_Px机制产生,他将会设定HV_Flag接口记忆,已利在T_INT_Delay接口内做出-1动作.

e.高压检知记亿接口HV_Flag --- 当高压中断HV_INT_Px接口被启动,这意味有高压产生,因此在高压中断成许上要设定HV_Flag已利在T_INT_Delay接口内做出-1动作.
而这HV_Flag接口应该再每一个T_INT_Delay接口结束要退出时将他清除.

f.定时器给值最大限制T_INT_Max --- 此接口崁入于T_INT_Delay接口内,这接口目的是限制T_INT_Dela最大值,此最大值是在产品设计时被加热最大功率;因此当T_INT_Delay值超过T_INT_Max时,整体运行将应该被停止运行.
会导致T_INT_Max接口运作,原因有二,如下说明 :
一是负载过大被加热功率无法供给,导致SYNC_INT_Px接口无法判断,此时T_INT_Delay会一值+1,企图让SYNC_INT_Px接口能判断,但如果T_INT_Delay值大于T_INT_Max时那代表整体机器设计已到默认值,此时整体运作应该马上关闭.
二是线圈L2突然短路,前面说过线圈L2突然短然也会引发SYNC_INT_Px接口运行,但如果短路不是很严重,那时SYNC_INT_Px接口有可能不会被引发,而导致象负载过大状况一样.也就是发生状况跟负载过大状况一样运作.

g.定时器给值最小限制T_INT_Min  --- 此接口崁入于T_INT_Delay接口内,这接口目的是限制T_INT_Delay最小值,此最小值是在产品设计时被加热最小功率;因此当T_INT_Delay值小于T_INT_Min时,整体运行将应该被停止运行.
会导致T_INT_Min接口运作,原因如下说明 :
负载过小或是移锅,将导致被加热功率还是过大,导致SYNC_INT_Px接口一值有判断或是HV_INT_Px接口被启动,此时T_INT_Delay会一值-1,企图让SYNC_INT_Px接口不能判断信号,但如果T_INT_Delay值小于T_INT_Min时那代表整体机器设计已到默认值,此时整体运作应该马上关闭.

h.同步检知中断计数器SYNC_INT_Ct --- 这接口是由SYNC_INT_Px接口引发,在正常下这SYNC_INT_Ct接口最多只能引发一次计数,但如果引发两次以上就有可能有意外状态,至于这状态是否能容许几次就由SYNC_INT_CT_Data决定.
此状态可以参考”同步检知硬件中断接口SYNC_INT_Px”说明.

i.同步检知中断计数器赋值设定SYNC_INT_CT_Data --- 此接口是崁入在T_INT_Delay接口内,这是允许SYNC_INT_Ct 能容忍几次赋值,而引发SYNC_INT_Ct 接口组件是SYNC_INT_Px(请参考上述说明),此接口将放在T_INT_Delay接口执行尾端对SYNC_INT_Ct赋值动作.


二. 数字单管谐振感应加热运行

数字单管谐振感应加热运行下列列表 :
1.有锅加热运行.
2.无锅运行.
3.功率调功.
4.提锅保护.
5.过大电流保护.
6.线圈开路保护.
7.线圈短路保护.
8.IGBT VCE高压保护.
9.IGBT过热保护.
10.电源突波保护.
11.电源瞬间掉电保护.
 
接下来我门开始解析这些运行机制是如何运用接口运作.

1.有锅加热运行:
当锅具(负载)放到线盘上,按下启动钮,运行机制将如下运作:
a.将预设功率参数给POWER_Control.
b.设定参数给SYNC_INT_CT_Data
c.以T_INT_Min给予T_INT_Delay.
d.启动 T_INT 中断.
e.第二时间T_INT中断产生, SYNC_INT_Px探测到SYNC不到信号.
f.T_INT_Delay + 1.
g.SYNC_INT_CT_Data 赋值到SYNC_INT_Ct.
h.T_INT执行完毕,并退出T_INT中断.
      .
      .
      .
i.第n时间T_INT中断产生, SYNC_INT_Px探测到SYNC到适当信号.
j.T_INT_Delay 不变.
k.SYNC_INT_CT_Data 赋值到SYNC_INT_Ct.
l.T_INT执行完毕,并退出T_INT中断.
     .
     .
     .
m.第n时间T_INT中断产生, SYNC_INT_Px探测到SYNC到提前信号.
n.T_INT_Delay -1.
o.SYNC_INT_CT_Data 赋值到SYNC_INT_Ct.
p.T_INT执行完毕,并退出T_INT中断.

运行机制重复e-p动作.


2.无锅运行:
当无锅(负载)时按下启动钮,运行机制将如下运作:
a.将预设功率参数给POWER_Control.
b.以T_INT_Min给予T_INT_Delay.
c.启动 T_INT 中断.
d.第二时间T_INT中断产生, SYNC_INT_Px探测到SYNC提前信号.
e.T_INT_Delay - 1 .
f.发现T_INT_Delay < T_INT_Min 则T_INT_Delay不在递减.
g.T_INT执行完毕,并退出T_INT中断.

MCU主运行机制发现 T_INT_Delay < T_INT_Min 可以依设计给予无锅启动提示或对应动作.

3.功率调功 :
MCU主运行机制在启动运行后,使用者可以透过设计面板选择功率,MCU主运行机制可以调整POWER_Control接口值既可.剩下会将由T_INT_Delay接口来处理(请参考T_INT_Delay接口说明)

4.提锅保护 :
当运行机制已启动(开始加热中),使用者提锅,这会导致类似无锅启动机制,也就是T_INT_Delay接口值会小于T_INT_Min接口值,这时MCU主运行可以采取下列反应:
a.因为这是发生在”有锅加热运行”后发生,MCU主运行因该判断是提锅状态.
b.MCU主运行机制可以启动蜂鸣器鸣叫提醒使用者.
c.MCU主运行机制在一段时间鸣叫后可以关闭整机运行.
d.MCU主运行机制在鸣叫警告时间内如果发现T_INT_Delay > T_INT_Min则可知使用者已放锅,并解除蜂鸣器鸣叫.之后还是由T_INT_Delay接口依SYNC_INT_Px接口讯息继续自动运行.

5.过大电流保护 :
当锅俱(负载)过大这将引发机器高频电流过大,此时SYNC_INT_Px接口将会检测不到SYNC信号,这将促使T_INT_Delay + 1动作.
当T_INT处理机制发现T_INT_Delay 值大于 T_INT_Max值,此时立刻关闭T_INT_Delay机制,不让加热运行继续. MCU主运行机制在T_INT结束后也会发现T_INT_Delay > T_INT_Max,这时MCU应该做鸣叫警告提示,并也解除加热运行.
这里我门发现为何在T_INT_Delay接口中一但发现他自己值大于T_INT_Max既马上关闭自我运行,而小于T_INT_Min确是交给MCU主运行机制处理?这是因为在发现大于T_INT_Max接口值时这是电流过大警讯,如果再等T_INT结束在交给MCU主运行机制处理,这时有可能MCU主运行正在处理其他事务,而紧接来的T_INT又会对IGBT启动,这有可能对IGBT伤害;因此,我门必须买上关闭,这实既使MCU运行机制在处理其他事务单歌几各T_INT在回头处理T_INT_Delay > T_INT_Max状况都是很安全.

6.线圈开路保护 :
由于运行中SYNC_INT_Px会一值处于发现不到 SYNC信号,以至于会引发如”电流过大”状态,进而T_INT_Delay 会主动关闭运行已达保护IGBT.
所以MCU主运行机制要区别是”线圈开路”还是”电流过大”则MCU则必须有第三方监测,比如线圈磁场监测或是入电监测等.

7.线圈短路保护 :
当加热运行机制启动后,如果线圈短路,此时期电感将大幅变化,因此会引发HV_INT_Px接口动作,HV_INT_Px也会引发HV_Flag纪录.此时由于电感变小谐振频率变小,也就是再下一个T_INT来之前SYNC_INT_Px接口会运行大于一次运行,这将导致SYNC_INT_Ct接口动作,当SYNC_INT_Ct值被减至”0”,在SYNC_INT_ct接口机制中应该马上关闭T_IN T_Delay运行,也就是关闭感应加热输出,这样可以确保IGBT不致损坏.
MCU主运行机制也可以从HV_flag与SYNC_INT_Ct=0讯息下判定是线圈短路,并给予设计上显示及相对处理.

8.IGBT VCE高压保护 :
当IGBT VCE过高时,T_INT_Delay会做相对处理,MCU主运行机制可设计在如果这高压再一定时间内一值持续来,MCU主运行机制应该要暂停加热,并显示讯息.
高压产生有下状况 :
a.给予功率过高,导致线圈L2充磁过高.
b.负载突然异动,比如加热中突然破裂.
c.负载材质不适合,比如放铝锅.

9.IGBT过热保护 :
这将完全由MCU主运行机制透过第三方组件完成,比如温度开关或是热敏电阻.

10.电源突波保护 :
在加热过程中,如果电源有瞬间突波,这也会导致高压过高,这时T_INT_Delay接口运行机制会自行处理,但如果连续这状况,MCU主运行机制会将它视为高压过高而执行 IGBT VCE高压保护.

11.电源瞬间掉电保护 :
在加热过程中,如果电源有瞬间掉电(这掉电电压要够深,否则不会对机器有伤害),运作第一时间这将引发移锅处理状态,而第二时间将引发高压保护.会引发高压保护原因乃是电源瞬间又补起,而T_INT_Delay才刚调整移锅对应值,此时电源又突然恢复,这时就惠导致充磁过大而引发高压.
MCU运行主程序可以依T_INT_Delay在一小段时间快速变化又引发高压下季可判断是发生电源瞬间掉电.
MCU运行主程序可以设计作反应,必如关机依小段时间或是直接关机来保护机器.

 

------- 待续 ---------

2013/04/14 17:08:58
10
shaozh
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班长

继续关注,学习中!!!谢谢irex!!!

2013/06/08 17:15:06
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irex
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团长

数字单管谐震感应加热技术(四)
800W/220V 小功率電磁爐設計解析
一.硬體線路設計 :
  
這是一个800W/220V小功率電磁爐硬體線路,設計中我門儘量使用軟件來取代硬件,底下為硬體線路分析 :
1.F1—不使用保險絲,利用PCB S 畫法,以1mm 線逕長度在40mm在10mm寬20mm長下容器裝入,可以充當約10A保險絲功能.這設計理念考慮以PCB一點燒毀犧牲得一个安全機制;因為既使使用保險司,如果保險絲燒掉那還是得要拆機修板.
既然如此;那我門就犧牲機制來完成保護,避免災害擴大.

2.C1—0.1uF/AC275V交流電容,此零件用途有下
a.過濾電源上高諧坡.
b.減低機器諧振蓮波經電源干擾其他電子設備.
c.因為感應加熱是感性負載,使用此電容可以適當補償電流相位,讓整體機器功因提昇.

3.BD1—15A/600V扁僑,目的是做母線電源整流,讓機器工作在直流電上.

4.I1—800uH厄流圈,目的有下 :

a.阻擋諧振蓮波到電源上.
b.在感應線圈充電時(IGBT 動作)能仰止過大電流.

5.C2—5uF/400V濾波電容, 此零件用途有下
a.做為直流母線電源濾波電容.
b.作為感應加熱諧振退交連網路.

6.Coil—感應線盤,值為 70uH,為加熱用線圈,與C4組合成諧振網路.

7.R1—12K/2W電阻,為提供機器基本電流,其可以提供約15ma電流,作為MCU待機電流用.

8.C3—0.47uF/AC275V交流電容,此電容在感應動作時將提供額外150ma電流給風扇使用,其工作原理如下:
a.當感應不工作僅MCU待機工作,此時DC BUS上電源為直流電,這時電容在充飽電後將不再工作.
b.當感應機工作時,風扇Q2被開啟,DC BUS因為L1;C2無法提供完整濾波,這時DC BUS上會有100Hz交流脈衝,此時C3會開始有電流續動,電流是經風扇(電路中最小電阻);Q2行成.
c.如b說明C3將會提供額外電力給風扇使用,避免R1提供電流不夠導致整體機器運行不良.

9.Z1—18V/1W穩壓管,為第一段穩壓,提供給MCU第一段穩壓;也在感應運行時電容取流時能夠壓制電壓,避免燒燬MCU.

10.E1—470uF/35V電解電容,與Z1一起運作提供穩定18V直流電源,此電容因為多少都部份感應諧波混入,因此要注意兩接點要善用PCB面積幫忙散熱.

11.R2—680/0.5W電阻,為MCU第二段穩壓限流用.

12.Z2—3.3V/1W穩壓管,為第二段穩壓,穩成3.3V提供MCU使用.

13.E2—470uF/16V電解電容,與Z2一起運作提供3.3V直流電源提供給MCU使用.

14.U5—NXP型號 LPC901低耗電MCU,這是一顆低廉價MCU,使用3.3V電源,使用者也可以改用其他款MCU,但要注意必須使用低耗電MCU.

15.R4—1K電阻,為風扇推動電晶體(C945)B級限流電阻.

16.Q2—C945 NPN電晶體,作為風扇推動用.

17.D1—IN4148 二級管目的是作為風扇停機愣次消除用途,因為電路中會有斷續風扇工作機制,所以這顆零件必須使用.

18.R5—1K電阻,為IGBT驅動電路(Q3/R8/Q4)Q3動作用B級電阻.

19.R6—4.7K電阻,為IGBT驅動電路 Q3斷開米勒洩放電阻;此電阻另一功能是當開機時MCU動作未確定時,可以強迫Q3截止,避免IGBT誤動作.

20.Q3—C945電晶體,為Q4 驅動用.

21.R8—10K電阻,為Q4驅動B級限流用.

22.Q4—A1015 PNP電晶體,為IGBT G 提供驅動電流用.

23.R10—1K/0.5W電阻,為IGBT G電容電流洩放用,使IGBT能夠截止.

24.R11—47/0.5W電阻,為IGBT G驅動電阻,並也與IGBT G 穩壓管Z3提供一定限流用.因為此電路Q4驅動電壓會超過18V以上,為避免破壞IGBT G;因此在IGBT G 串上一電阻.

25.Z3/Z4—15V/0.5W穩壓二級管,為保護 IGBT G 用.

26.Q5—型號為15N120 IGBT.

27.C4—0.22uF/1.2KV諧振電容,此電容要適當與Coil 諧振電感配合.

28.R3—1K電阻,L1-L3 LED電流限制電阻.

29.L1/L2/L3—高亮度紅色LED,用於指示 H/M/L 三各工作檔位.

30.S1/S2/S3—壓紐SW,用以選擇 H/M/L 三各工作檔位.

31.Q1—C945電晶體,SP推動用晶體管,用於產生按鍵聲,當按鍵時發生提示按鍵有效可以鬆手.
此電路是一很簡單版本,因此按鍵均有多用途,如下說明:
a.當L1/L2/L3均沒亮時,按S1/S2/S3一按鍵,感應機動作,對應LED將亮,SP發聲,使用者離手表示設定OK.
b.當L1/L2/L3任何燈亮時,如在其對應S1/S2/S3按鍵,感應機停機,對應LED熄滅, SP發聲,使用者離手表示設定OK.
c.當L1/L2/L3任何燈亮時,如在它S1/S2/S3按鍵,感應機將執行換功率(H/M/L),對應LED亮,其它LED熄滅, SP發聲,使用者離手表示設定OK.

32.JP2—接80度機械式常開溫度開關,當溫度到會同時接通P3.0/P3.1,MCU既知IGBT溫度過高.

33.R12—390K電阻,為取IGBT CE電壓第一電阻.

34.R13—220K電阻,為取IGBT CE電壓第二電阻,與第一電阻串聯目的是避免電容的微小電容引過IGBT VCE高壓 導致Q6被打穿.

35.R14—10K電阻,為Q6米勒電阻,此電阻亦有將Q6不飽和曲線加寬功能,目的是提高CE角度以利MCU解析.

36.Q6—諧震同步取樣整形放大用,用以讓MCU同步.

完整電路圖 : SG_800W_A 

2013/06/08 22:05:46
18
irex
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团长

 

這是PCB,因為這設計是一快DEMO板,為方便學習所以電路板不做縮小處理

等PCB回來開始測試,並植入軟件,到時繼續公佈

大家請等待 ..... (待續)......

2013/06/14 15:42:00
19
shaozh
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班长
继续学习!!辛苦了irex大师!!!
2013/06/23 10:31:09
22
Lu_JR
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士兵
支持刘工的杰作!
2017/03/19 22:34:11
39
熊妞
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班长
讲的真好  我等菜鸟学习了
2013/06/16 17:47:54
20
hehz977
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班长
很好的资料,学习
2013/06/26 09:32:52
25
irex
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LV6
团长

数字单管谐震感应加热技术()
800W/220V 小功率電磁爐設計解析

.硬體線路測試後修改 :

 

這是800W/220V小功率電磁爐硬體線路實際測試後修改,修改中我門更確定各零件值與其再整體電路扮演腳色,經實驗測試整機耗電可以低在1.8W(有效值)底下為硬體線路修改後分析 :

------ 底下*為修改標示 -------

*1.F1—使用5A保險絲..

2.C1—0.1uF/AC275V交流電容,此零件用途有下
d.過濾電源上高諧坡.
e.減低機器諧振蓮波經電源干擾其他電子設備.
f.因為感應加熱是感性負載,使用此電容可以適當補償電流相位,讓整體機器功因提昇.

3.BD1—15A/600V扁僑,目的是做母線電源整流,讓機器工作在直流電上.

4.I1—800uH厄流圈,目的有下 :

a.阻擋諧振蓮波到電源上.
b.在感應線圈充電時(IGBT 動作)能仰止過大電流.

5.C2—5uF/400V濾波電容, 此零件用途有下
a.做為直流母線電源濾波電容.
b.作為感應加熱諧振退交連網路.

*6.Coil—感應線盤,值為 130uH(改用通用勝利VC9808+測試,不以電僑測試),為加熱用線圈,與C4組合成諧振網路.

*7.R1—22K/2W電阻,為提供機器基本電流,其可以提供約15ma電流,作為MCU待機電流用.

8.C3—0.47uF/AC275V交流電容,此電容在感應動作時將提供額外150ma電流給風扇使用,其工作原理如下:
a.當感應不工作僅MCU待機工作,此時DC BUS上電源為直流電,這時電容在充飽電後將不再工作.
b.當感應機工作時,風扇Q2被開啟,DC BUS因為L1;C2無法提供完整濾波,這時DC BUS上會有100Hz交流脈衝,此時C3會開始有電流續動,電流是經風扇(電路中最小電阻);Q2行成.
c.如b說明C3將會提供額外電力給風扇使用,避免R1提供電流不夠導致整體機器運行不良.

9.Z1—18V/1W穩壓管,為第一段穩壓,提供給MCU第一段穩壓;也在感應運行時電容取流時能夠壓制電壓,避免燒燬MCU.

10.E1—470uF/35V電解電容,與Z1一起運作提供穩定18V直流電源,此電容因為多少都部份感應諧波混入,因此要注意兩接點要善用PCB面積幫忙散熱.

*11.R2—1.2K/0.5W電阻,為MCU第二段穩壓限流用.

12.Z2—3.3V/1W穩壓管,為第二段穩壓,穩成3.3V提供MCU使用.

13.E2—470uF/16V電解電容,與Z2一起運作提供3.3V直流電源提供給MCU使用.

14.U5—NXP型號 LPC901低耗電MCU,這是一顆低廉價MCU,使用3.3V電源,使用者也可以改用其他款MCU,但要注意必須使用低耗電MCU.

15.R4—1K電阻,為風扇推動電晶體(C945)B級限流電阻.

16.Q2—C945 NPN電晶體,作為風扇推動用.

17.D1—IN4148 二級管目的是作為風扇停機愣次消除用途,因為電路中會有斷續風扇工作機制,所以這顆零件必須使用.

18.R5—1K電阻,為IGBT驅動電路(Q3/R8/Q4)Q3動作用B級電阻.

19.R6—4.7K電阻,為IGBT驅動電路 Q3斷開米勒洩放電阻;此電阻另一功能是當開機時MCU動作未確定時,可以強迫Q3截止,避免IGBT誤動作.

20.Q3—C945電晶體,為Q4 驅動用.

21.R8—10K電阻,為Q4驅動B級限流用.

22.Q4—A1015 PNP電晶體,為IGBT G 提供驅動電流用.

23.R10—1K/0.5W電阻,為IGBT G電容電流洩放用,使IGBT能夠截止.

24.R11—47/0.5W電阻,為IGBT G驅動電阻,並也與IGBT G 穩壓管Z3提供一定限流用.因為此電路Q4驅動電壓會超過18V以上,為避免破壞IGBT G;因此在IGBT G 串上一電阻.

25.Z3/Z4—15V/0.5W穩壓二級管,為保護 IGBT G 用.

26.Q5—型號為15N120 IGBT.

27.C4—0.22uF/1.2KV諧振電容,此電容要適當與Coil 諧振電感配合.

28.R3—1K電阻,L1-L3 LED電流限制電阻.

29.L1/L2/L3—高亮度紅色LED,用於指示 H/M/L 三各工作檔位.

30.S1/S2/S3—壓紐SW,用以選擇 H/M/L 三各工作檔位.

31.Q1—C945電晶體,SP推動用晶體管,用於產生按鍵聲,當按鍵時發生提示按鍵有效可以鬆手.
此電路是一很簡單版本,因此按鍵均有多用途,如下說明:
a.當L1/L2/L3均沒亮時,按S1/S2/S3一按鍵,感應機動作,對應LED將亮,SP發聲,使用者離手表示設定OK.
b.當L1/L2/L3任何燈亮時,如在其對應S1/S2/S3按鍵,感應機停機,對應LED熄滅, SP發聲,使用者離手表示設定OK.
c.當L1/L2/L3任何燈亮時,如在它S1/S2/S3按鍵,感應機將執行換功率(H/M/L),對應LED亮,其它LED熄滅, SP發聲,使用者離手表示設定OK.
*d.L1閃爍 – IGBT溫度過高.
*e.L2閃爍 - 高頻電流過大.
*f.L3閃爍 – 頻率過高(鍋具不適合).

32.JP2—接80度機械式常開溫度開關,當溫度到會同時接通P3.0/P3.1,MCU既知IGBT溫度過高.

33.R12—390K電阻,為取IGBT CE電壓第一電阻.

34.R13—220K電阻,為取IGBT CE電壓第二電阻,與第一電阻串聯目的是避免電容的微小電容引過IGBT VCE高壓 導致Q6被打穿.

35.R14—10K電阻,為Q6米勒電阻,此電阻亦有將Q6不飽和曲線加寬功能,目的是提高CE角度以利MCU解析.

36.Q6—諧震同步取樣整形放大用,用以讓MCU同步.


*********** 以下為新增零件說明 **********

1.D2 – IN4148 分流二級管,點亮LED需要 3ma 左右,未避免整體MCU工作中點亮LED因為R2關析造成MCU電壓過低,因此我門將LED供電獨立用R3直接在18V下取流,這樣避免MCU點亮LED時造成電壓降低,又如果LED點電壓大於MCU VDD+0.6 造成不點亮LED會微亮及MCU PORT端壓過高容易擊毀MCU,因此追加一顆分流二級管可以讓LED電壓在MCU VDD+0.6V 用以保證MCU正常工作.
MCU待機電流(與程式有關)經實測為13ma,為降低MCU待機電流,因此在待機時我們可以讓NXP MCU電壓在 2.8V 既可(與使用MCU有關),經計算R2需要1.2K.
又如果再加上點亮LED 3ma,則在1.2K下MCU電壓已沒電壓可工作;因此我門必須將點亮 LED 電流外供.這樣可以確保MCU待機電流可以有效仰止.
因此經計算過與實測後,整體電路待機電流為 220V * (13ma*0.636)=1.82W

2.R15—4.7K Q4米勒電容延時抵銷,可以讓Q4加速,使IGBT驅動波形上升緣更直.

3.Q6—C945加速IGBT驅動下降緣放電,配合Q4形成推挽驅動,降低IGBT發熱.

4.R16—4.7K Q6米勒電容延時抵銷,可以讓Q6加速,使IGBT驅動波形下降緣更直.與R15協調可以讓Q4/Q6不會有因米勒電融效應而同時動作,導致Q4/Q6燒毀.

5.D3—IN4148 關閉Q6負向二極體,此動作分析如下.
a.當Q3不動作(IGBT不輸出)此時Q4因為R8沒電流流過Q4為OFF,此時D3也為OFF,此時有電流會經R10 /Q6/D4形成迴路,導致Q6動作;也就是IGBT G電何會被Q6放電.
b.當Q3動作(IGBT輸出)此時Q4因為R8有電流流過Q4為ON,此時D3也為ON,此時有電流會經R10 /D3/Q3形成迴路,導致Q6不動作;也就是IGBT G電何會被Q4充電.其原因為 要讓Q6動作電壓要大於Q6BE + D4 = 0.7+0.7=1.4V,而Q3動作實 Q6 B腳電壓為 D3 + Q3 CE(set)=0.7+0.3=1.0V 因此對 Q6為負偏壓,所以Q6是截止的.

6.D4—IN4148 提升Q6截止電壓二極體.


實驗照片 :

 

 

 

 

修正完整電路 : SG_800W_B 

NXP MCU 901 : P89LPC901_902_903_user_cn 

感謝下列樣品提供 :

1.創格 電容 麥工 QQ:824850939

2.順德電器 厄流圈 姚總 QQ:512965880

3.科芝電氣 線盤 彭總 QQ:1564211575

 ------- 待续 ---------

2013/06/29 09:14:12
28
shaozh
电源币:3 | 积分:0 主题帖:2 | 回复帖:7
LV2
班长
继续学习大师理论!
2013/08/19 13:56:34
29
liumaojun_cn
电源币:0 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:3
LV1
士兵
技术交流资料这样写,真是强焊啊,等刘工再分析半桥的数字控制。
2013/10/16 10:22:33
31
one16
电源币:23 | 积分:0 主题帖:7 | 回复帖:15
LV3
排长
这样的帖子我不想让它沉下去~!~
2013/06/26 10:07:58
26
wangchongpapa001
电源币:2 | 积分:0 主题帖:6 | 回复帖:70
LV4
连长
IC是松翰的2511或者2501吧?看着眼熟我刚用这个片子写了个。
2013/06/26 10:30:59
27
my.mai
电源币:53 | 积分:0 主题帖:28 | 回复帖:680
LV9
军长
这个片子,我以前也用过。
2013/06/25 21:34:04
24
liulingang_1205
电源币:0 | 积分:0 主题帖:3 | 回复帖:1
LV2
班长
果然是好贴啊   、学习了
2013/06/08 17:35:23
16
IGBT红邦
电源币:32 | 积分:0 主题帖:1 | 回复帖:95
LV5
营长
好文章,谢谢!
2017/06/13 11:23:44
44
sinba
电源币:2 | 积分:0 主题帖:3 | 回复帖:20
LV3
排长

  文章讲的很仔细,但是由于自己经验有限,对谐振过程和充能过程理解的不太通透;做个加号吧,慢慢消化。

2013/04/13 17:01:35
9
lj53
电源币:22 | 积分:0 主题帖:1 | 回复帖:198
LV5
营长
先顶   晚上在慢慢看
2013/04/16 13:43:18
11
YFzhangdong339
电源币:0 | 积分:0 主题帖:1 | 回复帖:32
LV3
排长
顶一个
2013/04/19 07:46:04
12
jakehusonic
电源币:0 | 积分:0 主题帖:11 | 回复帖:56
LV4
连长

"L1为厄流圈,一般使用500uH-1mH,单管谐震必须使用它,他有下列两点功能 :
        a.当系统给线圈充电时,因为线圈电感很小且负载有可能是非预知状态,此时厄流圈可以有效厄止大冲击电流,用以保护整流桥.
        b.仰止谐震脉波反馈回到电源,进而干扰电源."

请问刘工,这个扼流圈一般用什么磁芯材枓,或是导磁率多大?

就我理解扼流圈在不考虑成本及安装空间的情况下,导磁率越低越好,电感量越大越好。但如考虑休积及成本,如我现在一个产品上,磁环外径最大只能26MM,绕线最多只能是20N左右,当然成本也是一个重要考虑点(铁硅铝价格贵),只能在铁粉芯或是锰芯之间选择,为了实现电感量,选用锰芯,但易饱和;选用铁粉芯,但电感量又达不到,只有50UH。请问产品应用上一般选用那种磁芯,或是偏向那方面考虑多点?

 

 

2013/04/22 13:49:48
13
三月天_
电源币:0 | 积分:10 主题帖:7 | 回复帖:46
LV4
连长
irex:这篇高论建议发表到核心期刊上去呀,还可以赚点稿费。
2013/04/22 14:40:57
14
zengdiping
电源币:0 | 积分:0 主题帖:9 | 回复帖:78
LV4
连长
留个记号,有空再慢慢学习.
2013/06/08 18:01:41
17
电源网-源源
电源币:6955 | 积分:64 主题帖:327 | 回复帖:1327
LV10
司令
插楼~~
2013/06/21 11:39:46
21
科益热技术
电源币:0 | 积分:0 主题帖:1 | 回复帖:3
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士兵
踩过,需研究!
2013/06/23 12:32:32
23
奇翔电脑
电源币:0 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:1
LV1
士兵
2013/08/20 11:02:28
30
kingzyh
电源币:0 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:1
LV1
士兵
小弟做板凳听课
2013/10/25 19:14:32
32
lufei-
电源币:0 | 积分:0 主题帖:1 | 回复帖:6
LV1
士兵
了不起
2013/10/28 19:29:26
33
zhugang
电源币:2 | 积分:0 主题帖:6 | 回复帖:106
LV5
营长
了不起  绝对的
2016/02/20 22:37:59
34
zhonggx
电源币:0 | 积分:0 主题帖:1 | 回复帖:5
LV1
士兵
非常不错的文章,学习了。
2016/02/21 12:44:53
35
zsb111000
电源币:6 | 积分:5 主题帖:1 | 回复帖:98
LV4
连长
2016/02/22 11:35:54
36
272212100
电源币:0 | 积分:0 主题帖:9 | 回复帖:337
LV7
旅长
已回复
2016/02/23 21:41:30
37
mrd180
电源币:88 | 积分:0 主题帖:4 | 回复帖:45
LV4
连长
学习学习
2017/03/19 08:51:57
38
ker304
电源币:31 | 积分:3 主题帖:2 | 回复帖:45
LV4
连长
留个记号,回来慢慢消化。
2017/03/20 09:11:33
40
米山人家
电源币:89 | 积分:23 主题帖:9 | 回复帖:351
LV7
旅长
非常好的教程,对新手非常有帮助
2017/04/07 19:23:42
41
xiashengcheng[实习版主]
电源币:63 | 积分:1 主题帖:48 | 回复帖:173
LV6
团长
利害了我的哥,学习
2017/05/04 09:54:47
42
hd19852008
电源币:5 | 积分:0 主题帖:31 | 回复帖:108
LV5
营长
2017/06/10 00:29:31
43
次然先生
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:1
LV1
士兵
非常感谢分享!!!!!!!!!!!!!!!
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