一种电磁线盘的加热控制电路及包含该电路的电磁炉的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及小家电，特别是一种工作可靠、抗干扰能力强的电磁线盘的加热控制电路及包含该电路的电磁炉。
【背景技术】
[0002]目前家电领域的电磁加热装置主要以单管或者全桥方式，但是，这两种工作方式存在不可靠性，尤其是在中国的需要掂锅这种烹饪习惯的影响下，由于锅具与电磁线盘之间距离发生间歇性的变化，导致电路工作时，需要经常的调整功率，从而带来调整过程中可能因为驱动控制信号的相位错误使得IGBT在电流过零点之后误开通，导致IGBT过热烧坏。
[0003]针对该问题，目前市场上的主流方案是通过高频互感器产生电流相位初始信号，经过比较器后形成电流相位信号，此电流相位信号与驱动的PWM信号输入给相位比较器进行比较，得出一个电平信号，当电流相位滞后PWM信号时相位比较器输出高电平，反之输出低电平，系统检测这个电平信号来判断谐振状态，通过控制PWM频率使系统工作在感性状态。这种方式产生的相位比较信号只能说明电流相位是滞后还是超前于PWM相位，并不知道滞后或超前了多少，且在一定的功率档位时系统频繁的处于容性和感性状态来回切换的状态，给IGBT带来发热冲击，降低可靠性。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是现有的电磁炉控制电路功能简单，可靠性不高的问题，目的是提供一种工作可靠、抗干扰能力强的电磁线盘的加热控制电路。
[0005]为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0006]—种电磁线盘的加热控制电路，包括驱动模块、半桥谐振模块、主控MCU，主控MCU输出PWM信号驱动驱动模块工作，驱动模块的输出端连接半桥谐振模块中的上桥与下桥，所述加热控制电路还包括连接半桥谐振电路的电流相位采集单元，主控MCU连接电流相位采集单元获取半桥谐振电路的电流相位，主控MCU内设有信号捕捉比较定时器，信号捕捉比较定时器比较电流相位和PWM信号的相位差，主控MCU依据相位差调整PffM信号的频率。
[0007]进一步的，所述相位差包括电流相位超前PffM信号相位时的容性区域以及电流相位滞后PWM信号相位时的感性区域，相位差位于容性区域内，主控MCU增加PffM信号的频率。
[0008]进一步的，所述容性区域的范围为-180°彡Λ Ψ〈5。。
[0009]进一步的，所述的电流相位采集单元包括高频脉冲电流传感器或高频互感器。
[0010]进一步的，所述的电流相位采集单元与主控MCU之间设有限流电阻。
[0011]进一步的，所述主控MCU输出驱动半桥谐振模块的上桥和下桥轮流工作的互补带死区的两个PWM信号。
[0012]进一步的，主控MCU内设有连接信号捕捉比较定时器与PffM信号输出口的信号线。
[0013]进一步的，所述主控MCU设有信号捕捉比较定时器的输入端口，该输入端口连接PWM信号输出口。
[0014]此外，本实用新型还提供了一种包括上述电磁线盘的加热控制电路的电磁炉。
[0015]采用上述技术方案的有益效果是:通过采用高集成度的设计方案，减少了外围器件的数量，具体是通过MCU内部ADC、DAC、比较器、定时器、等模块对电流信号进行预校准、整形、捕捉比较，精准的跟踪电流相位与电压相位的差值，当锅具负载发生变化时，通过调节驱动频率来确保电流相位滞后于电压相位一定的角度，使系统始终工作在弱感性状态，提高系统的可靠性和能效。
【附图说明】
[0016]下面结合附图对本实用新型作进一步的说明:
[0017]图1为本实用新型的电路结构框图；
[0018]图2为实施例一的电路结构示意图；
[0019]图3为实施例一的系统设置程序流程示意图；
[0020]图4为实施例一的波形示意图；
[0021]图5是实施例一的软件中断程序流程图；
[0022]图6为实施例二的电路结构示意图；
[0023]图7为实施例三的电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合具体实施例对本实用新型的技术方案作进一步的解释说明:
[0025]实施例一:
[0026]如图1所示，一种电磁线盘的加热控制电路，包括电源模块，半桥谐振模块，驱动模块，以及相位采集处理模块，所述电源模块与半桥谐振模块连接，负责将交流市整流成直流电为半桥谐振电路模块提供工作电源，所述相位采集处理模块与半桥谐振模块连接，采集处理半桥谐振模块产生的信号，并产生第一 PWM信号向驱动模块发送，所述驱动模块的信号输入端与相位采集处理模块连接，信号输出端与半桥谐振模块连接，通过所述第一 PWM信号驱动半桥谐振电路模块中的上桥与下桥进行工作，此外，所述的相位采集处理模块中还设有滤波电路，所述半桥谐振模块经滤波电路后与主控MCU连接。所述加热控制电路的工作状态包括电流相位超前PWM信号相位时的容性区域与电流相位滞后PWM信号相位时的感性区域，当所述相位差位于容性区域内，所述主控MCU增加PffM信号的频率，维持电路处于感性工作状态。
[0027]在本实施例中，所述加热控制电路中主控MCU调整的相位差Λ Ψ范围为-180° <ΛΨ〈5°。需要说明的是:所述“-180° ”指的是电流相位滞后PffM信号相位负180度，也可以理解为电流相位超前PffM信号正180度，所述相位差Λ Ψ为O时，其实质与滞后或者超前180度的整数倍相同，此时半桥谐振模块正好处于谐振状态，此时为容性区域与感性区域的临界状态，前述内容均为本领域内技术人员所公知。此外，当系统处于容性区域与感性区域的临界状态或者该临界状态附近的感性不稳定区域，系统可能会受外部干扰而容易进入容性区域，因此，在排除谐振状态的同时，还需要排除一定范围的感性不稳定区域。在本实施例中，当相位差范围处于0° <Δ Ψ<5°时设置为不稳定区域，具体的，当电流相位滞后PWM信号相位小于800nS时，每周期增加1Hz，当电流相位滞后PffM信号相位小于500nS时，每周期增加2Hz，当电流相位超前PffM信号相位时，每周期增加20Hz。
[0028]所述的相位采集模块设有电流信号获取单元，所述电流信号获取单元为高频脉冲电流传感器，该电流传感器设置在线盘XP与IGBT公共端之间进行线盘电流检测，所述的相位采集处理模块设有主控MCU，所述主控MCU内设有CPU、ADC、DAC、PffM,比较器、定时器Tl与寄存器。具体的，所述的MCU优选采用STM32F3系列芯片。所述主控MCU采集比较高频脉冲电流传感器的输出信号与所述第一 PWM信号，调整输出第二 PWM信号，所述驱动模块相应调整驱动信号，保持整个电路在工作在弱感性状态。需要说明的是，所述MCU控制产生的是一对互补带死区的PWM，所述PWM信号轮流驱动半桥谐振电路中的上桥与下桥工作，所述PffM驱动型号波形如图4中所示的信号X1、X2，引脚2输出X2信号，引脚I输出Xl信号，驱动模块将所述的互补带死区的PWM转化为高压PffM开关信号，对谐振模块的IGBT进行轮流开关，通过设置互补带死区的一对PWM信号，防止两个IGBT同时工作导致电路故障。所述主控MCU设有信号捕捉比较定时器的输入端口，该输入端口连接PWM信号输出口，从主控MCU的外部获得PffM的输出电压相位，当然，也可以是所述主控MCU内设有连接信号捕捉比较定时器与PWM信号输出口的信号线，在主控MCU内部直接获得PffM的输出电压相位。优选的，采用从主控MCU的引脚3串联一个电阻后从引脚4引入与所述捕捉比较定时器连接来获得PffM输出电压相位。
[0029]具体的，如图2所示，所述半桥谐振电路模块包括两个IGBT、加热线圈XP、谐振电容和滤波电容，整个半桥谐振电路的工作原理是通过IGBTl和IGBT2的轮流开关，使线盘产生交变电流对第一电容Cl、第四电容C4进行充放电，线盘中的交变电流使线盘上方形成一个交变的主磁场，处于交变磁场中的铁磁负载因产生锅流而发热，此外，所述的电流传感器Kl引脚5为输出引脚，当引脚1、2之间的电流为O时，引脚5上输出一个偏置电压，该偏置电压值介于OV与VCC值之间，在本实施例中，该偏置电压设为VCC/2。
[0030]所述半桥谐振模块的工作过程是:
[0031]1)IGBT2开通，线盘对电容Cl、C4放电，电流传感器Kl电流从引脚I流向引脚2，电流逐渐增大。电流传感器Kl引脚5的输出电压随着引脚1、2之间电流的增大而线性增加。
[0032]2) IGBT2关闭，线盘中的电流随着平衡电容C2、C5之间电压的升高而逐渐减小，电流传感器Kl引脚5的输出电压也逐渐降低。
[0033]3)插入死区。
[0034]4) IGBTl开通，线盘对Cl、C4充电，电流传感器Kl电流从引脚2流向引脚1，电流逐渐增大，电流传感器Kl引脚5的输出电压随着引脚2、1之间电流的增大而线性减小。
[0035]5) IGBTl关闭，线