專利名稱：電磁爐用電壓和電流浪涌保護方法及其電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于用電能加熱的電磁爐技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種電磁爐用電壓和電流浪涌
保護方法及其保護電路。
背景技術(shù)：
當前普通電磁爐的電流浪涌保護電路多采用電流互感器方式，將電流互感器初級 串聯(lián)在交流電中，當電流浪涌發(fā)生時，電流互感器次級感應出電壓突變，經(jīng)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(guān)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(wǎng)上的電壓浪涌脈沖信 號，馬上關(guān)閉IGBT功率輸出，從而達到保護效果。但由于受到電磁爐內(nèi)電磁干擾、元器件參 數(shù)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(chǎn)的 電磁爐中，有些產(chǎn)品在電網(wǎng)出現(xiàn)一點點小浪涌脈沖信號時，本來不應該保護卻頻繁保護關(guān) 閉IGBT驅(qū)動器，導致電磁爐不能正常輸出功率加熱。有些產(chǎn)品在電網(wǎng)出現(xiàn)很強浪涌脈沖信 號時，卻不能及時捕捉并關(guān)閉IGBT功率輸出。

發(fā)明內(nèi)容
為避免現(xiàn)有電磁爐技術(shù)存在的上述缺陷，本發(fā)明提供一種電磁爐用電壓和電流浪 涌保護方法以及保護電路，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(qū)動控制模塊和CPU對電磁爐系統(tǒng)提供電壓、電流 浪涌保護。 本發(fā)明電磁爐用電壓和電流浪涌保護方法，采取以下步驟 采用電壓浪涌檢測電路檢測輸入交流電源的浪涌電壓信號，采用電流浪涌檢測電 路檢測主回路的浪涌電流信號； 當捕獲到浪涌電壓和/或電流信號時，將測得的浪涌電壓和/或電流信號通過一 個或邏輯電路處理直接關(guān)斷IGBT驅(qū)動控制模塊停止輸出脈沖信號，使IGBT關(guān)閉；同時該或 邏輯電路的輸出信號送入CPU, CPU關(guān)斷其輸出至IGBT驅(qū)動控制模塊的脈沖信號，并監(jiān)測浪 涌電壓和/或電流信號，待浪涌信號消失后延時0. 5 2. 5秒，再向IGBT驅(qū)動控制模塊提 供脈沖信號，進而通過驅(qū)動器推動IGBT工作。 其中，所述電壓浪涌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；所 述電流浪涌檢測電路包含第二比較器，以及，由串聯(lián)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(gòu)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。
實現(xiàn)上述方法之電磁爐用電壓和電流浪涌保護電路，包括
—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
丄山
順； —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(lián)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(gòu)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； —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， — IGBT驅(qū)動控制模塊，該IGBT驅(qū)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(jīng)或邏輯電路處理直接關(guān)斷所述IGBT驅(qū)動控制 模塊停止輸出脈沖信號，同時CPU關(guān)斷其脈沖信號輸出，并監(jiān)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(qū)動控制模塊提供脈沖信號，進而通過一驅(qū)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(qū)動控制模塊以及CPU均 集成于一個SoC (System on a Chip)芯片內(nèi)。所述SoC芯片最好采用16P頂封裝的CHK-S008 型SoC芯片。 本發(fā)明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(jīng)或邏輯電路處理硬件直接關(guān)斷IGBT驅(qū)動控制模塊停
止輸出脈沖信號，同時CPU關(guān)斷其脈沖信號輸出，并監(jiān)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(tǒng)電磁爐在電網(wǎng)出現(xiàn)一點點小浪涌脈
沖信號時，頻繁關(guān)閉IGBT驅(qū)動器，導致電磁爐不能正常輸出功率加熱弊端。 通過調(diào)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(shù)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(huán)境噪聲有明顯作用，有利于區(qū)分環(huán)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(shù)，片內(nèi)若干比較器、或邏輯電路、IGBT驅(qū)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(chǎn)維修難度與成本。


圖1是本發(fā)明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。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明。 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
5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(lián)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(gòu)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， —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， — IGBT驅(qū)動控制模塊，該IGBT驅(qū)動控制模塊的控制端、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。
其中，比較器1、比較器2、或邏輯電路、IGBT驅(qū)動控制模塊以及CPU均集成于一個 SoC芯片內(nèi)，該SoC芯片最好是16PIN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(qū)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(qū)動控制模塊輸出的脈沖信號反饋回IGBT驅(qū)動控制模塊內(nèi)部對IGBT驅(qū)動波形進 行修正，優(yōu)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-S008型SoC芯片，比較器1、比較 器2、2輸入端或門電路、IGBT驅(qū)動控制模塊以及CPU等均內(nèi)置于CHK-S008型SoC芯片內(nèi)。 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(nèi)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l的同相輸入端(1PIN)。 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(lián)電阻R19、 R20、 R21，電阻R20、 R21分別并聯(lián)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(huán)境干擾有明顯作用，有 利于區(qū)分環(huán)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1輸出高電平， 通過所述2輸入端或門電路，接到所述IGBT驅(qū)動控制模塊的一控制端和CPU —輸入端，直 接關(guān)斷所述IGBT驅(qū)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(guān)斷其脈沖信號輸出，并監(jiān)測浪涌電壓信號待浪涌消失后延時O. 5 2. 5秒，再向IGBT 驅(qū)動控制模塊提供脈沖信號，進而通過連接于IGBT柵極的一驅(qū)動器推動IGBT工作。
CHK-S008型SoC芯片內(nèi)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(IIPIN)，同相輸入端接地。
浪涌電流采樣電路由串聯(lián)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R11、R10構(gòu)成，電阻Rll并聯(lián)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?？点~絲電阻RK1串聯(lián)在整流橋BG1與IGBT漏極之間，電磁爐電流變化 時康銅絲電阻RK1兩端電壓也會相應變化，并聯(lián)于Rll的電容C4主要起濾除雜訊作用。電 磁爐正常加熱狀態(tài)，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(qū)動控制模塊的一控制端和CPU —輸 入端，直接關(guān)斷所述IGBT驅(qū)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(guān)斷其脈沖信號輸出，并監(jiān)測浪涌電壓信號待浪涌消失后延時0. 5 2. 5秒， 再向IGBT驅(qū)動控制模塊提供脈沖信號，進而通過連接于IGBT柵極的一驅(qū)動器推動IGBT工 作。 借助圖2實施例電路實現(xiàn)的電磁爐用電壓和電流浪涌保護方法，步驟以下
采用上述電壓浪涌檢測電路檢測輸入交流電源的浪涌電壓信號，采用上述電流浪 涌檢測電路檢測主回路的浪涌電流信號； 當捕獲到浪涌電壓和/或電流信號時，將測得的浪涌電壓和/或電流信號通過 CHK-S008型SoC芯片內(nèi)的或邏輯電路處理直接關(guān)斷IGBT驅(qū)動控制模塊停止輸出脈沖信號， 使IGBT關(guān)閉；同時該或邏輯電路的輸出信號送入CPU, CPU關(guān)斷其輸出至IGBT驅(qū)動控制模 塊的脈沖信號，并監(jiān)測浪涌電壓和/或電流信號，待浪涌信號消失后延時0. 5 2. 5秒，再 向IGBT驅(qū)動控制模塊提供脈沖信號，IGBT驅(qū)動控制模塊輸出脈沖信號通過連接在IGBT柵 極的驅(qū)動器推動IGBT工作。
權(quán)利要求
一種電磁爐用電壓和電流浪涌保護方法，包括以下步驟采用電壓浪涌檢測電路檢測輸入交流電源的浪涌電壓信號，采用電流浪涌檢測電路檢測主回路的浪涌電流信號；當捕獲到浪涌電壓和/或電流信號時，將測得的浪涌電壓和/或電流信號通過一個或邏輯電路處理直接關(guān)斷IGBT驅(qū)動控制模塊停止輸出脈沖信號，使IGBT關(guān)閉；同時該或邏輯電路的輸出信號送入CPU，CPU關(guān)斷其輸出至IGBT驅(qū)動控制模塊的脈沖信號，并監(jiān)測浪涌電壓和/或電流信號，待浪涌信號消失后延時0.5～2.5秒，再向IGBT驅(qū)動控制模塊提供脈沖信號，進而通過一驅(qū)動器推動IGBT工作。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的電磁爐用電壓和電流浪涌保護方法，其特征是所述電壓浪涌檢 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；所述電流浪涌檢測電路包含第二比 較器，以及，由串聯(lián)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(gòu)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。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的電磁爐用電壓和電流浪涌保護方法，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。
4. 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(lián)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(gòu)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(qū)動控制模塊，該IGBT驅(qū)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。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4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、IGBT驅(qū)動控制模塊以及CPU均集成于一個SoC芯片內(nèi)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5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。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4或5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。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5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 16PIN封裝的CHK-S008型SoC芯片。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4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采 樣電路包括正極分別接整流橋兩交流輸入線的二極管D1、 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(lián)電阻R19、 R20、 R21 ，電阻R20、 R21分 別并聯(lián)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(nèi)的第一比較器的同相輸入端。
10.根據(jù)權(quán)利要求4或9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(lián)在整流橋與IGBT漏極之間的康銅絲電阻RKl和連接于該康銅絲電阻 RKl的兩個分壓電阻R11、R10構(gòu)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。
全文摘要
一種電磁爐用電壓和電流浪涌保護方法，包括以下步驟檢測輸入交流電源的浪涌電壓信號，檢測主回路的浪涌電流信號；當捕獲到浪涌電壓和/或電流信號時，將測得的浪涌電壓和/或電流信號通過或邏輯電路處理直接關(guān)斷IGBT驅(qū)動控制模塊，使IGBT關(guān)閉；同時該或邏輯電路的輸出信號送入CPU，CPU關(guān)斷其輸出脈沖信號，并監(jiān)測浪涌信號，待浪涌信號消失后延時0.5～2.5秒，再向IGBT驅(qū)動控制模塊提供脈沖信號，進而通過驅(qū)動器推動IGBT工作。本發(fā)明可以快速捕獲電壓和電流浪涌信號，保護效果好，避免傳統(tǒng)電磁爐在電網(wǎng)出現(xiàn)一點點小浪涌脈沖信號時，頻繁關(guān)閉IGBT，導致電磁爐不能正常工作弊端。
文檔編號H05B6/02GK101752845SQ20081021835
公開日2010年6月23日 申請日期2008年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月12日
發(fā)明者丘守慶, 劉春光, 李鵬, 許申生, 陳勁鋒 申請人:深圳市鑫匯科科技有限公司