专利名称：用于电磁炉的同步信号采集电路、控制装置及电磁炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及电磁加热领域，更具体地说，涉及用于电磁炉的同步信号采集电路、控制装置及电磁炉。
背景技术：
由电路的角度来看，电磁炉的原理为由整流电路将50/60HZ的交流电压变成直流电压，再经LC谐振转换成20-40KHZ的高频交流电压。电压谐振变换器一般为功率开关管， 如IGBT管，由控制信号通过驱动电路控制其导通与截止。而此控制信号的产生需要同步控制信号配合来实现。在目前的技术中，上述同步控制信号分别于谐振电容的两端取样、经电阻分压、分别输送到比较器的两端，经比较后产生同步控制信号。其原理如图1所示。分别于谐振电容C8和线盘电感XL组成的LC振荡电路的两端取样得到其电压，分别经电阻R2、R5、R1、和 R3、R4、R6分压后，将其输入到比较器的反向端和正向端。在电磁炉工作时，当IGBT开通时， 流过电感线圈的电流由零开始增力口，谐振电容C8两端的电压左高右低，电压经电阻R2、R5、 RU R3、R4和R6分压后，比较器UCl反向端电压大于比较器正向端电压，产生低电平信号， 当IGBT截止时，线盘电感圈XL对电容C8进行充电，谐振电容C8两端的电压左低右高，电压经比较器UCl后，产生一个高电平。当电容C8充电电压达到最高点后，电容C8对线盘电感 XL进行放电，完成一次谐振过程。当上述谐振过程处于电容C8放电快完成时，比较器UCl 的反向端分压大于正向端分压，比较器UCl发生翻转输出低电平。比较器的输出为同步信号，该信号作为MCU中断信号输入到MCU控制单元的中断端口。MCU中断采用下降沿触发， 当MCU检测到同步信号有下降沿触发时，MCU控制单元输出高电平开通IGBT。如此往复，控制IGBT不断导通和截止。上述现有技术的主要缺点在于由于比较器的反向端电压是随着输入交流电的电压变化而变化，当输入电压升高时，经整流后的电压也会随着升高，比较器反向端电压也会跟着升高，这样就会出现在产生有下降沿同步信号触发时，此时谐振电容还没有放电完毕，集电极的电压比较高，此时开通IGBT，导致IGBT的开通损耗非常大，易损坏IGBT。同时比较器的反向端电压随输入电压的变化而不断变化，导致功率输出不稳定，上下波动大而不易控制。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对上述现有技术同步信号不稳定，导致功率开关管的开关损耗大、输出功率不稳定的缺陷，提供一种稳定而可靠的、解决了率开关管的开关损耗大和功率不稳定的电磁炉同步信号采集电路。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种用于电磁炉的同步信号采集电路，所述电磁炉包括LC谐振回路和功率开关管，所述LC谐振回路与所述功率开关管串接在由交流电压整流而得的电源和地之间，所述同步信号采集电路包括电压采样单元和将所述电压采样单元输出信号与设定电压比较而转换为同步信号并输出到微控制器中断端口的同步信号产生单元；所述电压采样单元由所述LC谐振回路和控制所述LC谐振回路与地之间导通或断开的功率开关管的连接点取得所述电压采样信号。在本发明所述的用于电磁炉的同步信号采集电路中，所述电压采样单元为串接在所述功率开关管与所述LC谐振回路之间的连接点与地之间的分压电路，所述分压电路为两个串接的电阻，所述电压采样信号由所述两个电阻的连接端取得。在本发明所述的用于电磁炉的同步信号采集电路中，所述功率开关管包括IGBT， 所述IGBT的集电极与所述LC谐振回路一端连接，所述LC谐振回路另一端连接在由交流电整流而得到的直流电压输出端，所述IGBT的发射极接地。在本发明所述的用于电磁炉的同步信号采集电路中，所述同步信号产生单元包括比较器，所述比较器的负输入端与一固定电压产生器连接，所述比较器正输入端与所述电压采样单元的输出端电连接。在本发明所述的用于电磁炉的同步信号采集电路中，所述固定电压产生单元为将直流电压+5V分压而得到固定电压的两个分压电阻，所述固定电压由所述两个电阻的连接点输出。在本发明所述的用于电磁炉的同步信号采集电路中，所述电压采样单元输出端通过第一电容、第二电阻连接到所述比较器正输入端，所述第一电容和第二电阻的连接点还通过第一电阻连接到地。在本发明所述的用于电磁炉的同步信号采集电路中，还包括连接在所述比较器正输入端的双向限幅单元。在本发明所述的用于电磁炉的同步信号采集电路中，所述双向限幅单元为第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的正极连接在所述比较器正输入端，其负极连接在所述比较器的供电电源正极；所述第二二极管负极连接在所述比较器正输入端，其正极连接到地。本发明还涉及一种电池炉控制装置，包括同步信号采集电路及实现电磁炉功能的其他电路，其中，所述同步信号采集电路为上述任意一项所述的用于电磁炉的同步信号采集电路。本发明还涉及一种电磁炉，包括同步信号采集电路及实现电磁炉功能的其他电路，其中，所述同步信号采集电路为上述任意一项所述的用于电磁炉的同步信号采集电路。实施本发明的用于电磁炉的同步信号采集电路、控制装置及电磁炉，具有以下有益效果由于同步采集电路仅由功率开关管与LC谐振回路的连接点取得一个电压采样值， 而用稳定的设定电压代替现有技术中可能出现变化的另一个电压采样值，通过比较上述两个电压值而得到同步信号，所以该同步信号产生的时间较为适当并不会随输入交流电压的波动而波动，从而使得该功率开关管不易损坏、输出功率稳定。
图1是现有技术中用于电磁炉的同步信号采集电路的结构示意图2是本发明用于电磁炉的同步信号采集电路、控制装置及电磁炉实施例中同步信号采集电路的结构示意图3是所述实施例中的同步信号采集电路原理图；图4是所述实施例中开关管集电极的峰值电压与同步信号波形示意图5是所述实施例中同步信号与功率开关管驱动信号波形示意图6是所述实施例中开关管的驱动信号与开关管集电极的峰值电压的波形示意图。
具体实施例方式下面将结合附图对本发明实施例作进一步说明。如图2所示，在本发明的用于电磁炉的同步信号采集电路及其电磁炉实施例中， 电磁炉的电路至少包括LC谐振回路21和功率开关管22，其中，LC谐振回路21与功率开关管22串接在由交流电压整流而得的电源(即图2中标注的交流整流后得到的直流电压的端子)和地之间，而本实施例中的同步信号采集电路包括电压采样单元23和将电压采样单元 23输出信号与设定电压(参见图2)比较而转换为同步信号并输出到微控制器(MCU) 25的中断端口的同步信号产生单元M ；电压采样单元23由LC谐振回路21和控制LC谐振回路 21与地之间导通或断开的功率开关管22的连接点取得电压采样信号。在本实施例中，上述功率开关管22的控制端输入触发信号，控制该功率开关管22的截止与导通，从而使得上述并联LC谐振回路的一端与地电位断开或接通。上述触发信号同样来自微控制器(即MCU) 25的一个输入/输出端口，具体来讲，当MCU25的中断端口收到同步信号时，其相应的输入 /输出端口输出触发信号，使得功率开关管22导通。在图2中，由于只是由LC谐振回路21 和功率开关管22的连接点取得一个电压采样值与固定电压比较而产生同步信号，这使得同步信号的产生与交流电压的变化的关系较小，不会受到输入的交流电压变化的影响，其工作较为稳定。在本实施例中，参见图3，上述电压采样单元23为串接在功率开关管22(即图3中的IGBT)与LC谐振回路21 (即图3中并联的电感XL和电容C2)之间的连接点与地之间的分压电路，该分压电路为两个串接的电阻(图3中的电阻Rl和电阻R2)，而该电压采样值由上述两个电阻(电阻Rl和电阻R2)的连接端取得。如图3所示，在本实施中功率开关管22 是IGBT，该IGBT的集电极与LC谐振回路21 —端连接，LC谐振回路21另一端连接在由交流电整流而得到的直流电压输出端(即图3中电感Ll的一端，电感Ll的另一端与整流桥堆 CBl的直流输出端连接)，IGBT的发射极接地。当然，在其他实施例中，上述功率开关管22 也可以不是IGBT，而是其他的满足要求的功率开关器件，例如，可以是功率MOSFET等等。在本实施例中，同步信号产生单元M包括比较器ICA，比较器ICA的负输入端与一固定电压产生器连接，比较器ICA的正输入端与电压采样单元23的输出端电连接。在本实施例中，固定电压产生单元是将经过整流、稳压的直流电压+5V分压而得到固定电压的两个分压电阻(即图3中的电阻R9和电阻RlO )，上述固定电压由上述两个电阻(即电阻R9 和电阻R10)的连接点输出。由于电阻R9和电阻RlO是对5V进行分压，所以不必用大功率电阻，两个一般的电阻就能实现。由于功率电阻的成本较高，而在现有技术中需要使用较多的功率电阻，在本实施例中，上述一般电阻的使用使得整个电路的成本得以降低。此外，电压采样单元23的输出端通过第一电容(图3中的电容C3)、第二电阻(图3中的电阻R8)连接到比较器ICA正输入端，而上述第一电容(图3中的电容C3)和第二电阻(图3中的电阻 R8)的连接点还通过第一电阻(图3中的电阻R7)连接到地。在本实施例中，上述同步信号采集电路还包括连接在比较器ICA正输入端的双向限幅单元。双向限幅单元为第一二极管D13和第二二极管D6，第一二极管D13的正极连接在比较器ICA的正输入端，其负极连接在比较器ICA的供电电源正极，使得上述正输入端上的电压最高为该比较器的供电电压加上二极管的导通电压；第二二极管D6的负极连接在比较器ICA的正输入端，其正极连接到地。上述限幅单元进一步限制了比较器正输入端上的电压，使得其工作更加稳定。总的来讲，具体的电路如图3所示。产生同步信号的比较器的反向端的参考电压， 由5V电压经过电阻R9和电阻RlO分压后，取出电阻RlO的电压而得。由于比较器反向端的电压固定后，当开关管由开通转为关断时，感性负载向谐振电容C2充电，开关管的集电极电压升高，当电压达到最高峰值电压后，然后经电感XL进行放电，IGBT集电极电压降低，当集电极电压降低到一定电压时，比较器发生翻转产生一个由高到低的下降沿信号，此同步信号送给MCU中断检测I/O 口，MCU检测到同步信号中断后，产生一个驱动信号开通IGBT。 由于比较器ICA的反向端电压可调，功率管几乎可以做到零电压开通，达到开通低损耗的效果，信号波形如图4所示，图4中的半波正弦波形图为IGBT的集电极电压波形，图4中的另一个波形为比较器ICA产生的同步中断信号。当MCU检测到中断信号后，MCU就输出一个驱动信号开通开关管IGBT。此时，信号波形如图5所示，在图5中，方波为驱动信号。由于同步比较器的参考电压是固定的，不随输入电压的波动而变化，所以每次产生同步中断信号时，集电极与发射极电压是一定的，电压差接近为零，所以在开通IGBT时， 对IGBT的损耗非常小，实现软同步。在实际的应用中，可以通过调整电阻R9和电阻RlO的阻值来实现IGBT的软开通的目的，把开通损耗降到最小。此时，同步波形如图6所示，图中的半正弦波形图为IGBT的集电极电压波形，方波为MCU产生的驱动信号。在本实施例中，还涉及一种电磁炉控制装置，其具有同步信号采集电路和其他实现电磁炉功能的电路，而其同步信号采集电路就是上述的同步信号采集电路。在本实施例中，还涉及一种电磁炉，其具有同步信号采集电路和其他实现电磁炉功能的电路，而其同步信号采集电路就是上述的同步信号采集电路。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求
1.一种用于电磁炉的同步信号采集电路，所述电磁炉包括LC谐振回路和功率开关管， 所述LC谐振回路与所述功率开关管串接在由交流电压整流而得的电源和地之间，其特征在于，所述同步信号采集电路包括电压采样单元和将所述电压采样单元输出信号与设定电压比较而转换为同步信号并输出到微控制器中断端口的同步信号产生单元；所述电压采样单元由所述LC谐振回路和控制所述LC谐振回路与地之间导通或断开的功率开关管的连接点取得所述电压采样信号。
2.根据权利要求1所述的用于电磁炉的同步信号采集电路，其特征在于，所述电压采样单元为串接在所述功率开关管与所述LC谐振回路之间的连接点与地之间的分压电路， 所述分压电路为两个串接的电阻，所述电压采样信号由所述两个电阻的连接端取得。
3.根据权利要求2所述的用于电磁炉的同步信号采集电路，其特征在于，所述功率开关管包括IGBT，所述IGBT的集电极与所述LC谐振回路一端连接，所述LC谐振回路另一端连接在由交流电整流而得到的直流电压输出端，所述IGBT的发射极接地。
4.根据权利要求3所述的用于电磁炉的同步信号采集电路，其特征在于，所述同步信号产生单元包括比较器，所述比较器的负输入端与一固定电压产生器连接，所述比较器正输入端与所述电压采样单元的输出端电连接。
5.根据权利要求4所述的用于电磁炉的同步信号采集电路，其特征在于，所述固定电压产生单元为将直流电压+5V分压而得到固定电压的两个分压电阻，所述固定电压由所述两个电阻的连接点输出。
6.根据权利要求5所述的用于电磁炉的同步信号采集电路，其特征在于，所述电压采样单元输出端通过第一电容、第二电阻连接到所述比较器正输入端，所述第一电容和第二电阻的连接点还通过第一电阻连接到地。
7.根据权利要求6所述的用于电磁炉的同步信号采集电路，其特征在于，还包括连接在所述比较器正输入端的双向限幅单元。
8.根据权利要求7所述的用于电磁炉的同步信号采集电路，其特征在于，所述双向限幅单元为第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的正极连接在所述比较器正输入端， 其负极连接在所述比较器的供电电源正极；所述第二二极管负极连接在所述比较器正输入端，其正极连接到地。
9.一种电磁炉控制装置，包括同步信号采集电路，其特征在于所述同步信号采集电路为权利要求1-8任意一项所述的用于电磁炉的同步信号采集电路。
10.一种电磁炉，包括同步信号采集电路，其特征在于，所述同步信号采集电路为权利要求1-8任意一项所述的用于电磁炉的同步信号采集电路。
全文摘要
本发明涉及一种用于电磁炉的同步信号采集电路，电磁炉包括LC谐振回路和功率开关管，LC谐振回路与功率开关管串接在由交流电压整流而得的电源和地之间，所述同步信号采集电路包括电压采样单元和将所述电压采样单元输出信号与设定电压比较而转换为同步信号并输出到微控制器中断端口的同步信号产生单元；所述电压采样单元由所述LC谐振回路和控制所述LC谐振回路与地之间导通或断开的功率开关管的连接点取得所述电压采样信号。本发明还涉及一种电磁炉控制装置及电磁炉。实施本发明的用于电磁炉的同步信号采集电路及其电磁炉，具有以下有益效果便于功率开关管的开通与关断同步信号的取得，使得该功率开关管的开关损耗小，输出功率稳定。
文档编号H05B6/12GK102281658SQ201110208778
公开日2011年12月14日 申请日期2011年7月25日 优先权日2011年7月25日
发明者甘德喜 申请人:深圳和而泰智能控制股份有限公司