一种高频加热装置的控制电路的制作方法
【专利摘要】一种高频加热装置的控制电路，包括：开关元件驱动波形调整电路、外部功率控制信号输入和MCU控制器；开关元件驱动波形调整电路包括第一分压电路、运算放大器、第二分压电路和第一比较器；第一分压电路将全波整流电路输出的脉动直流电降压输出为适合运算放大器工作的脉动直流电并输出到运算放大器的一个输入端；运算放大器另一个输入端通过MCU控制器与外部功率控制信号输出连接；第一比较器的两个输入端分别与运算放大器的输出端和连接振荡控制信号输出电路连接；比较器的输出端通过开关元件驱动电路与开关元件的控制极连接；本电路输出占空比变化的驱动波形，降低开关元件截止时的反向峰值电压、改善了电源的功率因素、提高电源工作效率。
【专利说明】一种高频加热装置的控制电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种驱动电路，尤其涉及一种高频加热装置的驱动电路。
【背景技术】
[0002]绝缘栅双级型晶体管(IGBT)是广泛运用于高频大、中功率电路的开关器件。在家用领域电磁炉、微波炉磁控管驱动逆变电源、IH电磁锅、开关电源产品中都有运用。通常绝缘栅极双极晶体管在工作过程由导通变为截止时会产生尖峰电压，特别在输入工作电压高的情况下尖峰电压越大，该电压容易造成绝缘栅极双极晶体管被击穿而损坏，出现产品失效。此外，由于浪涌的存在，当浪涌到来时，如果绝缘栅极双极晶体管仍然处于工作状态，则会因为急剧升高的电压而造成击穿损坏。
实用新型内容
[0003]本实用新型所要解决的主要技术问题是提供了一种高频加热装置的控制电路，能够输出在脉动直流电压低谷时驱动开关元件的占空大，脉动直流电压高谷时驱动开关元件占空小的驱动波形。
[0004]本实用新型所要解决的次要技术问题是提供一种高频加热装置的控制电路，在满足了上述要求的前提下，能够在浪涌到来时驱动开关元件始终保持截止。
[0005]为了解决上述的技术问题，本实用新型提供了一种高频加热装置的控制电路，包括:开关元件驱动波形调整电路、外部功率控制信号输入和MCU控制器；
[0006]所述开关元件驱动波形调整电路包括第一分压电路、运算放大器、第二分压电路和第一比较器；
[0007]所述第一分压电路将全波整流电路输出的脉动直流电降压输出为适合所述运算放大器工作的脉动直流电并输出到所述运算放大器的一个输入端；所述运算放大器另一个输入端通过所述MCU控制器与所述外部功率控制信号输入连接；所述运算放大器的输出端通过所述第二分压电路与连接到所述第一比较器的一个输入端，所述第一比较器的另一输入端连接振荡控制信号输出电路；所述第一比较器的输出端通过开关元件驱动电路与开关元件的控制极连接；所述开关元件驱动波形调整电路输出占空比变化的驱动波形，具体表现为在脉动直流电压低谷时驱动开关元件的占空大，脉动直流电压高谷时驱动开关元件占空小，控制电路有效降低开关元件截止时的反向峰值电压、改善了电源的功率因素、提高电源工作效率。
[0008]在一较佳实施例中:还包括浪涌保护电路；所述浪涌保护电路设有第二比较器和重置电路，所述第二比较器的比较输入端分别与基准电压和比较电压连接；所述第二比较器的输出端通过所述开关元件驱动电路与开关元件的控制极连接；所述比较电压低于所述基准电压时，所述浪涌保护电路不工作；浪涌到来时，所述比较电压高于所述基准电压，所述第二比较器通过反馈元件将所述基准电压拉低至始终低于所述比较电压，从而驱动所述开关元件始终保持截止；浪涌结束后，所述重置电路驱动所述基准电压复位。
[0009]在一较佳实施例中:所述第二比较器的输出端与所述开关元件驱动电路之间连接有二极管，所述二极管在所述比较电压低于所述基准电压时关闭，在所述比较电压高于所述基准电压时导通。
[0010]在一较佳实施例中:所述重置电路包括开关管，所述开关管的控制极与所述MCU控制器连接，发射极接地，集电极与所述第二比较器的负极比较输入端连接。
[0011]在一较佳实施例中:所述振荡控制信号输出电路包括同步检测电路和振荡器，所述同步检测电路的输入端连接到所述开关元件的集电极。
[0012]在一较佳实施例中:所述开关元件为绝缘栅极双极晶体管。
[0013]在一较佳实施例中:所述振荡器输出频率为20kHz-60kHz的高频三角波或锯齿波。
[0014]相较于现有技术，本实用新型提供的技术方案具备以下有益效果:
[0015]1.本实用新型提供的一种高频加热装置的控制电路，能够输出在脉动直流电压低谷时驱动开关元件的占空大，脉动直流电压高谷时驱动开关元件占空小的驱动波形。使得开关元件在高电压时导通时间短，低电压时导通时间长。使得开关元件在截止时产生的峰值电压有效降低，避免了过高的峰值电压将开关元件击穿。
[0016]2.本实用新型提供的一种高频加热装置的控制电路，能够输出在脉动直流电压低谷时驱动开关元件的占空大，脉动直流电压高谷时驱动开关元件占空小的驱动波形。使得输出驱动电压波形更平滑，提高了功率因数及效率。
[0017]3.相较于通过MCU直接实现在脉动直流电压低谷时驱动开关元件的占空大，脉动直流电压高谷时驱动开关元件占空小的驱动波形方式，由于MCU很难实现输出占空比线性变化控制，在工作过程中会产生较大的工作噪音。本实用新型提供的技术方案可实现输出占空比线性变化控制，降低了电路工作噪音。
[0018]4.本实用新型提供的一种高频加热装置的控制电路，还包括了浪涌保护电路，在浪涌到来时驱动所述开关元件始终保持截止，从而利用了开关元件在截止时不容易损坏的优点，有效避免了因为浪涌而造成的开关元件损坏。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型优选实施例的整体电路示意图；
[0020]图2为本实用新型优选实施例中整流电路输出波形图；
[0021]图3为本实用新型优选实施例中运算放大器输出波形图；
[0022]图4为本实用新型优选实施例中第一比较器的输入波形图；
[0023]图5为本实用新型优选实施例中第一比较器的输出波形图；
【具体实施方式】
[0024]下文结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。
[0025]参考图1，一种高频加热装置的控制电路，包括:开关元件驱动波形调整电路1、外部功率控制信号输入2和MCU控制器3 ；
[0026]所述开关元件驱动波形调整电路I包括第一分压电路11、运算放大器12、第二分压电路13和第一比较器14;
[0027]所述第一分压电路11包括串联连接的电阻R15、R16，将全波整流电路15输出的脉动直流电降压输出为适合所述运算放大器12工作的脉动直流电并输出到所述运算放大器12的负极输入端；所述运算放大器12的正极输入端通过所述MCU控制器3与所述外部功率控制信号输入2连接；所述运算放大器12的输出端通过反馈电阻Rll连接到所述运算放大器12的负极输入端形成反馈；本实施例中，所述MCU控制器3与运算放大器12的正极输入端之间连接有滤波电容C6和电阻R13、R14。
[0028]所述运算放大器12的输出端通过所述第二分压电路13与连接到所述第一比较器14的正极输入端，所述第一比较器14的正极输入端通过抗干扰电容C5接地；所述第二分压电路13包括串连连接的电阻R9、R10 ;所述第一比较器14的负极输入端连接振荡控制信号输出电路；本实施例中，所述振荡控制信号输出电路包括同步检测电路和振荡器，所述同步检测电路的输入端连接到开关元件Ql的集电极，当开关元件Ql导通时，集电极接地电压为O ;所述振荡器输出频率为20kHz-60kHz的高频三角波。所述第一比较器14的输出端通过开关元件驱动电路与开关元件Ql的控制极连接。
[0029]参考图2-图5，所述开关元件驱动波形调整电路I的工作流程:
[0030]图2为经过全波整流后输出的脉动直流电波形图，该脉动直流电经过第一分压电路11和运算放大器12后输出的倒向的脉动直流电波形如图3所示。经过第二分压电路13后，所述第一比较器14的正极输入端和负极输入端的波形如图4所示，由于第一比较器14在正极输入端的电压大于负极输入端的电压时输出高电平，所以所述第一比较器14的输出端输出的驱动波形如图5所示，从图上可以看出所述开关元件驱动波形调整电路I输出占空比变化的驱动波形，具体表现为在脉动直流电压低谷时驱动开关元件的占空大，脉动直流电压高谷时驱动开关元件占空小。使得开关元件Ql在高电压时导通时间短，低电压时导通时间长。使得开关元件在截止时产生的峰值电压有效降低，避免了过高的峰值电压将开关元件Ql击穿。同时，该占空比变化的驱动波形可以使得磁控管的驱动电压波形更平滑，提高了功率因数和效率。所述开关元件驱动波形调整电路I可实现输出占空比线性变化控制，有效降低了电路中存在的电流噪声。
[0031]本实施例中，所述开关元件Ql优选为IGBT(绝缘栅极双极晶体管)。
[0032]本实施例中，还包括浪涌保护电路4 ;所述浪涌保护电路4设有第二比较器41和重置电路42，所述第二比较器41的正极比较输入端与基准电压连接，所述第二比较器41的负极比较输入端和比较电压连接。本实施例中，所述基准电压通过串联分压电阻R4、R5设定，所述串联分压电阻连接在+5V的输入电压与地之间，所述串联分压电阻R4、R5的连接点与所述第二比较器41的正极比较输入端连接。本实施例中，所述全波整流电路15输出的脉动直流电经过分压电阻R2、R3后形成所述比较电压与所述第二比较器41的负极比较输入端连接。所述第二比较器41的输出端与所述第二比较器41的正极比较输入端之间连接有反馈二极管D4形成反馈。所述第二比较器41的输出端通过二极管D6的负极与所述开关元件驱动电路与开关元件Ql的控制极连接。
[0033]所述比较电压低于所述基准电压时，所述第二比较器41输出高电平，无法通过二极管D6，此时所述浪涌保护电路不工作。当浪涌到来时，所述比较电压高于所述基准电压，此时所述第二比较器41输出低电平，通过反馈二极管D4将所述基准电压拉低至始终低于所述比较电压，则所述第二比较器41输出持续的低电平，二极管D6导通，从而驱动所述开关元件Ql始终保持截止；浪涌结束后，所述重置电路驱动所述基准电压复位。
[0034]本实施例中，所述重置电路42包括开关管Q2，所述开关管Q2的发射极接地，控制极与所述MCU控制器3连接，集电极与所述第二比较器41的负极输入端连接。当浪涌结束时，所述MCU控制器3驱动所述开关管Q2导通，从而使得所述第二比较器41的负极输入端接地，这样基准电压重新高于比较电压，第二比较器41重新输出高电平，从而实现基准电压复位。
[0035]以上所述，仅是实用新型较佳实施例而已，并非对实用新型的技术范围作任何限制，故凡是依据本实用新型的技术实质对以上实例所作的任何细微修改，等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种高频加热装置的控制电路，其特征在于包括:开关元件驱动波形调整电路、夕卜部功率控制信号输入和MCU控制器； 所述开关元件驱动波形调整电路包括第一分压电路、运算放大器、第二分压电路和第一比较器； 所述第一分压电路将全波整流电路输出的脉动直流电降压输出为适合所述运算放大器工作的脉动直流电并输出到所述运算放大器的一个输入端；所述运算放大器另一个输入端通过所述MCU控制器与所述外部功率控制信号输入连接；所述运算放大器的输出端通过所述第二分压电路与连接到所述第一比较器的一个输入端，所述第一比较器的另一输入端连接振荡控制信号输出电路；所述第一比较器的输出端通过开关元件驱动电路与开关元件的控制极连接；所述开关元件驱动波形调整电路输出占空比变化的驱动波形，具体表现为脉动直流电压低谷时驱动开关元件的占空大，脉动直流电压高谷时驱动开关元件占空小。
2.根据权利要求1所述的一种高频加热装置的控制电路，其特征在于:还包括浪涌保护电路；所述浪涌保护电路设有第二比较器和重置电路，所述第二比较器的比较输入端分别与基准电压和比较电压连接；所述第二比较器的输出端通过所述开关元件驱动电路与开关元件的控制极连接；所述比较电压低于所述基准电压时，所述浪涌保护电路不工作；浪涌到来时，所述比较电压高于所述基准电压，所述第二比较器通过反馈元件将所述基准电压拉低至始终低于所述比较电压，从而驱动所述开关元件始终保持截止；浪涌结束后，所述重置电路驱动所述基准电压复位。
3.根据权利要求2所述的一种高频加热装置的控制电路，其特征在于:所述第二比较器的输出端与所述开关元件驱动电路之间连接有二极管，所述二极管在所述比较电压低于所述基准电压时关闭，在所述比较电压高于所述基准电压时导通。
4.根据权利要求2所述的一种高频加热装置的控制电路，其特征在于:所述重置电路包括开关管，所述开关管的控制极与所述MCU控制器连接，发射极接地，集电极与所述第二比较器的负极比较输入端连接。
5.根据权利要求1所述的一种高频加热装置的控制电路，其特征在于:所述振荡控制信号输出电路包括同步检测电路和振荡器，所述同步检测电路的输入端连接到所述开关元件的集电极。
6.根据权利要求1所述的一种高频加热装置的控制电路，其特征在于:所述开关元件为绝缘栅极双极晶体管。
7.根据权利要求5所述的一种高频加热装置的控制电路，其特征在于:所述振荡器输出频率为20kHz-60kHz的高频三角波或锯齿波。
【文档编号】H02M3/335GK204013267SQ201420336167
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年6月23日 优先权日:2014年6月23日
【发明者】李云孝, 杨连军 申请人:厦门翰普电子有限公司