专利名称：基于SoC芯片的电磁炉电路的制作方法
技术领域：
本发明属于用电能加热的电磁炉技术领域，尤其是一种基于SoC(System ona Chip)芯片的电磁炉电路。
背景技术：
目前，主流家用电磁炉应用电路， 一般是采用四比较器或双比较器以及诸多电阻、 电容、二极管、三极管等分立元件，构成同步、谐振、驱动、电流浪涌保护等电路，配合MCU控 制，实现主谐振电路和各种基本保护功能。现有这种电路的缺点是元件数量多，故障点多， 生产、维修难度大，整体成本高。 多数电磁炉均通过采样LC谐振回路两端的IGBT源极电压和直流电压由一个比较 器比较处理产生系统同步信号，但当市电电压较低时，采样信号很微弱，容易导致比较器不 翻转，同步失效。
发明内容
为避免现有电磁炉技术存在的上述缺陷，本发明提供一种基于SoC芯片的电磁炉 电路，其SoC芯片内集成了 CPU、若干比较器、运算放大器以及由CPU控制的IGBT驱动控制 模块，并配置多种优化设计的保护电路，以使电磁炉工作可靠性提高，生产成本降低。
本发明的基于SoC芯片的电磁炉电路，包括整流桥、滤波器、由IGBT和LC谐振回 路组成的功率逆变电路以及控制单元，其特征是 控制单元采用CHK-S008型SoC芯片，该SoC芯片片内集成有CPU、分别与CPU的相 应输入端连接的若干比较器、一个运算放大器、A/D转换器、以及连接于CPU的一输出端的 IGBT驱动控制模块；
进一步包括 —反馈激励式IGBT驱动器，该IGBT驱动器包含所述SoC芯片片内的IGBT驱动控 制模块、第一比较器、外部驱动电路、以及接于所述IGBT驱动控制模块输出端与第一比较 器同相输入端之间的外部反馈电路，第一比较器的输出端接IGBT驱动控制模块的反馈端， 所述外部驱动电路连接于所述IGBT驱动控制模块的输出端与功率逆变电路的输入端之 间，将IGBT驱动控制模块的输出脉冲信号放大推动功率逆变电路工作；以及，
—同步信号检测电路，该同步信号检测电路包含所述SoC芯片片内的第一 比较 器、连接于第一比较器输入端的同步信号采样电路、以及连接于所述IGBT驱动控制模块输 出端与第一比较器同相输入端之间的所述外部反馈电路，该外部反馈电路反馈所述IGBT 驱动控制模块输出的脉冲信号至第一比较器的同相输入端。 所述CHK-S008型SoC芯片片内内置一存储器，该存储器内 一区间存储有电流校准 参数，用于CPU运行校准程序时校准电磁炉的功率。 本发明电磁炉电路采用SoC芯片技术，该SoC芯片内置了 CPU内核控制技术，发挥 了频率稳定、主动输出功率管控制信号，不易受到外部干扰的优点；芯片集成度高，外围应用电路简单，大大降低了生产、维修难度与成本。 其采用由SoC芯片片内的IGBT驱动控制模块、外部驱动电路以及外部反馈电路等 组成的反馈激励式IGBT驱动电路，IGBT驱动控制模块输出脉冲信号经外部反馈电路反馈 回芯片内部对IGBT驱动波形进行修正，优化脉冲信号波形，提高工作效率；同时通过外部 反馈电路能够对同步信号微弱情况产生激励作用，避免同步信号在市电较低时失效。
图l为本发明的原理框图；
图2为其实施例电路图； 图3为图2实施例采用的CHK-008型SoC芯片内部电路图。
具体实施例方式
以下结合实施例对本发明进一步说明 参照图1-3，电磁炉电路主要包括整流桥1，滤波器2，由IGBT和LC谐振回路组 成的功率逆变电路4以及控制单元8。在控制单元8外部还设置有电流采样电路3，检测输 入交流电源的电压信号的电压检测电路9，同步采样电路5，外部驱动电路6以及外部反馈 电路7等等。 控制单元8采用图3所示CHK-S008型SoC芯片，该SoC芯片片内集成有CPU，分别 与CPU的相应输入端连接的四个比较器CP0-CP3，运算放大器0P， A/D转换器、以及连接于 CPU的PPG信号输出端的IGBT驱动控制模块。CHK-S008型SoC芯片片内还集成一个用于 与其它MCU或显示驱动芯片通讯数据通讯模块、及存储器等。 其中，CHK-S008型SoC芯片片内的存储器内一区间存储有电流校准参数，用于CPU 运行校准程序时校准电磁炉的功率。所述存储器内配置有用于存储产品信息的存储区，该 存储区内可存储电磁炉产品信息，如产品条形码、厂商编号、流水号、生产日期等信息。通 过按键操作，在数码管或者LED上显示产品信息，可以增强信息保密效果，大大增加产品仿 冒的难度。CHK-S008型SoC芯片采用16PIN封装。 所述SoC芯片片内的IGBT驱动控制模块、比较器CP0、外部驱动电路6以及连接于 比较器CP0同相输入端和IGBT驱动控制模块输出端之间的外部反馈电路7组成反馈激励 式IGBT驱动器，比较器CP0的输出端接IGBT驱动控制模块的反馈端，外部驱动电路6连接 于所述IGBT前置驱动模块的输出端与功率逆变电路4的输入端(即IGBT的栅极)之间， 将IGBT前置驱动模块的输出脉冲信号放大以推动功率逆变电路工作。
所述SoC芯片片内的比较器CP0、同步采样电路5以及外部的反馈电路7组成同步 信号检测电路，该外部反馈电路7连接比较器CP0的同相输入端和IGBT驱动控制模块输出 端之间，该外部反馈电路反馈所述IGBT驱动控制模块输出的脉冲信号至比较器CP0的同相 输入端。 实施例图2中，整流桥1、滤波器2及功率逆变电路4可采用常规电路，功率逆变 电路4由IGBT1和LC谐振回路组成，LC谐振回路连接在IGBT的源极与滤波器的输出端之 间，谐振电感设置在电磁炉的加热板内，工作时在谐振线圈上产生高频交变磁场，该高频交 变磁场通过铁质炊具产生涡流转换为热能。
反馈激励式IGBT驱动器包括CHK-S008型SoC芯片片内的IGBT驱动控制模块、 比较器CPO、外部驱动电路6以及由电阻R9和电容C9串联组成的外部反馈电路7，外部反 馈电路7连接在IGBT驱动控制模块输出端(3 Pin)和比较器CPO的同相输入端(15 Pin) 之间，比较器CPO的输出端接IGBT驱动控制模块的反馈端，IGBT驱动控制模块输出的脉冲 信号通过外部反馈电路7和比较器CPO反馈回IGBT驱动控制模块内部对IGBT驱动波形进 行修正，优化脉冲信号波形，提高工作效率。外部驱动电路6连接于所述IGBT驱动控制模 块的输出端与功率逆变电路4的IGBT栅极之间，将IGBT前置驱动模块的输出脉冲信号放 大以推动功率逆变电路工作。 外部驱动电路6由三极管Q1、Q2、Q3，及电阻R13、R14组成，Q1集电极通过R14接
电源正端，基极通过R13接电源正端，Q2、Q3的基极接Q4集电极，Q2集电极接电源正端，Q3
的集电极和Ql的发射极接地，Q2、 Q3的发射极连接作为输出端，该输出端通过限流R16接
IGBT管栅极，Q4的基极接所述SoC芯片片内的IGBT驱动模块输出端3 Pin。 同步信号检测电路包含所述SoC芯片片内的比较器CPO、与比较器CPO连接的同步
采样电路5以及由电阻R9和电容C9串联组成的外部反馈电路7，该外部反馈电路连接比较
器CPO的同相输入端和IGBT驱动控制模块输出端之间。 同步采样电路5包括电阻R4、 R5、 R6串联支路，该串联支路接于IGBT源极，用来 采集IGBT源极电压；以及，电阻R4、R5串联支路，该串联支路用来采集LC谐振回路前端的 直流电压作为基准。电磁加热时，同步采样信号进入比较器CPO比较产生同步信号提供给 CPU，当市电电压较低时，比较器CPO两输入端信号很微弱，因比较器存在Offset，此时容易 导致比较器不翻转，同步失效，而所述SoC芯片的片内IGBT驱动控制模块产生的信号较强， 经过R9、C9反馈作用至比较器CPO同相输入端，可以对同步信号微弱情况产生激励作用，避 免同步信号在市电较低时失效。 二极管D1、D2，与二极管Dl和D2负极连接的分压电阻R17、R18，以及电容C22等 组成的常规电压检测电路9， 二极管Dl、 D2正极分别接整流桥交流输入线，电压检测电路9 输出接SoC芯片的输入端7Pin。 串联在整流桥与IGBT漏极之间的康铜丝电阻RK1 、以及电阻R8等构成电流采样电 路3，电流采样电路3输出接所述SoC芯片的输入端13Pin，该电流采样电路3和所述SoC 芯片内的运算放大器0P组成电流检测电路。电流检测电路输出的电流信号和电压检测电 路9输出的电压检测信号经片内A/D转换器变换后输入CPU计算功率。
所述SoC芯片片内的比较器CPl和上述作为同步采样电路5的电阻R4、R5、R6串 联支路组成一常规IGBT反冲高压限制电路，电阻R5、 R6公共端通过电阻R7接SoC芯片的 14Pin至与CPU连接的比较器CPl同相输入端，当测得反冲高压超过设定值时适度调低输出 功率。 所述SoC芯片片内的比较器CP2和外部的浪涌电压采样电路可以组成电压浪涌检 测电路，所述SoC芯片片内的比较器CP3和外部的浪涌电流采样电路可以组成电流浪涌检 测电路，进而通过CPU和/或IGBT驱动控制模块对电磁炉系统提供电压或电流浪涌保护。
权利要求
一种基于SoC芯片的电磁炉电路，包括整流桥、滤波器、由IGBT和LC谐振回路组成的功率逆变电路以及控制单元，其特征是控制单元采用CHK-S008型SoC芯片，该SoC芯片片内集成有CPU、分别与CPU的相应输入端连接的若干比较器、一个运算放大器、A/D转换器、以及连接于CPU的一输出端的IGBT驱动控制模块；进一步包括一反馈激励式IGBT驱动器，该IGBT驱动器包含所述SoC芯片片内的IGBT驱动控制模块、第一比较器、外部驱动电路、以及接于所述IGBT驱动控制模块输出端与第一比较器同相输入端之间的外部反馈电路，第一比较器的输出端接IGBT驱动控制模块的反馈端，所述外部驱动电路连接于所述IGBT驱动控制模块的输出端与功率逆变电路的输入端之间，以推动功率逆变电路工作；以及，一同步信号检测电路，该同步信号检测电路包含所述SoC芯片片内的第一比较器、连接于第一比较器输入端的同步信号采样电路、以及连接于所述IGBT驱动控制模块输出端与第一比较器同相输入端之间的所述外部反馈电路，该外部反馈电路反馈所述IGBT驱动控制模块输出的脉冲信号至第一比较器的同相输入端。
2. 根据权利要求l的电路电磁炉，其特征是所述CHK-S008型SoC芯片内置一存储器， 该存储器内一区间存储有电流校准参数，用于CPU运行校准程序时校准电磁炉的功率。
3. 根据权利要求2的电磁炉电路，其特征是所述存储器内的产品信息存储区存储有 电磁炉产品信息。
4. 根据权利要求1或2的电磁炉电路，其特征是所述CHK-008型SoC芯片片内还集 成一通讯模块，用于与其它CPU或显示驱动芯片交换数据。
5. 根据权利要求1或2的电磁炉电路，其特征是进一步包括所述外部驱动电路由三 极管Q1、Q2、Q3，及电阻R13、R14组成，三极管Ql集电极通过R14接电源正端，基极通过R13 接电源正端，三极管Q2、 Q3的基极接三极管Q4集电极，三极管Q2集电极接电源正端，三极 管Q3的集电极和三极管Q1的发射极接地，三极管Q2、Q3的发射极连接作为输出端，该输出 端接IGBT栅极，三极管Q4的基极接所述SoC芯片片内的IGBT前置驱动模块输出端。
6. 根据权利要求1或2的电磁炉电路，其特征是所述外部反馈电路由电阻R9和电容 C9串联组成。
7. 根据权利要求1或2的电磁炉电路，其特征是所述CHK-S008型SoC芯片采用16PIN 封装。
全文摘要
一种基于SoC芯片的电磁炉电路，包括功率逆变电路及CHK-S008型SoC芯片，该芯片内集成CPU、比较器、运放、A/D转换器以及IGBT驱动控制模块；还包括反馈激励式IGBT驱动器，它包含所述驱动控制模块、比较器、外部驱动以及接于所述驱动控制模块输出与该比较器同相输入端之间的外部反馈电路，该比较器输出接所述驱动控制模块的反馈端，外部驱动接于驱动控制模块输出与功率逆变电路输入之间，推动功率逆变电路工作。通过外部反馈电路将脉冲信号反馈回芯片内部对IGBT驱动波形进行修正，优化脉冲信号波形，提高了工作效率；同时通过外部反馈电路能对同步信号微弱情况产生激励作用，避免同步信号在市电较低时失效。
文档编号H05B6/06GK101754507SQ20081021835
公开日2010年6月23日 申请日期2008年12月12日 优先权日2008年12月12日
发明者丘守庆, 刘春光, 李鹏, 许申生, 陈劲锋 申请人:深圳市鑫汇科科技有限公司