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數字單管諧震感應加熱技術(五)800W/220V小功率電磁爐設計解析二.硬體線路測試後修改:[圖片] 這是800W/220V小功率電磁爐硬體線路實際測試後修改,修改中我門更確定各零件值與其再整體電路扮演腳色,經實驗測試整機耗電可以低在1.8W(有效值)底下為硬體線路修改後分析:------底下*為修改標示-------*1.F1—使用5A保險絲..2.C1—0.1uF/AC275V交流電容,此零件用途有下d.過濾電源上高諧坡.e.減低機器諧振蓮波經電源干擾其他電子設備.f.因為感應加熱是感性負載,使用此電容可以適當補償電流相位,讓整體機器功因提昇.3.BD1—15A/600V扁僑,目的是做母線電源整流,讓機器工作在直流電上.4.I1—800uH厄流圈,目的有下:a.阻擋諧振蓮波到電源上.b.在感應線圈充電時(IGBT動作)能仰止過大電流.5.C2—5uF/400V濾波電容,此零件用途有下a.做為直流母線電源濾波電容.b.作為感應加熱諧振退交連網路.*6.Coil—感應線盤,值為130uH(改用通用勝利VC9808+測試,不以電僑測試),為加熱用線圈,與C4組合成諧振網路.*7.R1—22K/2W電阻,為提供機器基本電流,其可以提供約15ma電流,作為MCU待機電流用.8.C3—0.47uF/AC275V交流電容,此電容在感應動作時將提供額外150ma電流給風扇使用,其工作原理如下:a.當感應不工作僅MCU待機工作,此時DCBUS上電源為直流電,這時電容在充飽電後將不再工作.b.當感應機工作時,風扇Q2被開啟,DCBUS因為L1;C2無法提供完整濾波,這時DCBUS上會有100Hz交流脈衝,此時C3會開始有電流續動,電流是經風扇(電路中最小電阻);Q2行成.c.如b說明C3將會提供額外電力給風扇使用,避免R1提供電流不夠導致整體機器運行不良.9.Z1—18V/1W穩壓管,為第一段穩壓,提供給MCU第一段穩壓;也在感應運行時電容取流時能夠壓制電壓,避免燒燬MCU.10.E1—470uF/35V電解電容,與Z1一起運作提供穩定18V直流電源,此電容因為多少都部份感應諧波混入,因此要注意兩接點要善用PCB面積幫忙散熱.*11.R2—1.2K/0.5W電阻,為MCU第二段穩壓限流用.12.Z2—3.3V/1W穩壓管,為第二段穩壓,穩成3.3V提供MCU使用.13.E2—470uF/16V電解電容,與Z2一起運作提供3.3V直流電源提供給MCU使用.14.U5—NXP型號LPC901低耗電MCU,這是一顆低廉價MCU,使用3.3V電源,使用者也可以改用其他款MCU,但要注意必須使用低耗電MCU.15.R4—1K電阻,為風扇推動電晶體(C945)B級限流電阻.16.Q2—C945NPN電晶體,作為風扇推動用.17.D1—IN4148二級管目的是作為風扇停機愣次消除用途,因為電路中會有斷續風扇工作機制,所以這顆零件必須使用.18.R5—1K電阻,為IGBT驅動電路(Q3/R8/Q4)Q3動作用B級電阻.19.R6—4.7K電阻,為IGBT驅動電路Q3斷開米勒洩放電阻;此電阻另一功能是當開機時MCU動作未確定時,可以強迫Ｑ3截止,避免IGBT誤動作.20.Q3—C945電晶體,為Q4驅動用.21.R8—10K電阻,為Q4驅動B級限流用.22.Q4—A1015PNP電晶體,為IGBTG提供驅動電流用.23.R10—1K/0.5W電阻,為IGBTG電容電流洩放用,使IGBT能夠截止.24.R11—47/0.5W電阻,為IGBTG驅動電阻,並也與IGBTG穩壓管Z3提供一定限流用.因為此電路Q4驅動電壓會超過18V以上,為避免破壞IGBTG;因此在IGBTG串上一電阻.25.Z3/Z4—15V/0.5W穩壓二級管,為保護IGBTG用.26.Q5—型號為15N120IGBT.27.C4—0.22uF/1.2KV諧振電容,此電容要適當與Coil諧振電感配合.28.R3—1K電阻,L1-L3LED電流限制電阻.29.L1/L2/L3—高亮度紅色LED,用於指示H/M/L三各工作檔位.30.S1/S2/S3—壓紐SW,用以選擇H/M/L三各工作檔位.31.Q1—C945電晶體,SP推動用晶體管,用於產生按鍵聲,當按鍵時發生提示按鍵有效可以鬆手.此電路是一很簡單版本,因此按鍵均有多用途,如下說明:a.當L1/L2/L3均沒亮時,按S1/S2/S3一按鍵,感應機動作,對應LED將亮,SP發聲,使用者離手表示設定OK.b.當L1/L2/L3任何燈亮時,如在其對應S1/S2/S3按鍵,感應機停機,對應LED熄滅,SP發聲,使用者離手表示設定OK.c.當L1/L2/L3任何燈亮時,如在它S1/S2/S3按鍵,感應機將執行換功率(H/M/L),對應LED亮,其它LED熄滅,SP發聲,使用者離手表示設定OK.*d.L1閃爍–IGBT溫度過高.*e.L2閃爍-高頻電流過大.*f.L3閃爍–頻率過高(鍋具不適合).32．JP2—接80度機械式常開溫度開關,當溫度到會同時接通P3.0/P3.1,MCU既知IGBT溫度過高.33.R12—390K電阻,為取IGBTCE電壓第一電阻.34.R13—220K電阻,為取IGBTCE電壓第二電阻,與第一電阻串聯目的是避免電容的微小電容引過IGBTVCE高壓導致Q6被打穿.35.R14—10K電阻,為Q6米勒電阻,此電阻亦有將Q6不飽和曲線加寬功能,目的是提高CE角度以利MCU解析.36.Q6—諧震同步取樣整形放大用,用以讓MCU同步.***********以下為新增零件說明**********1.D2–IN4148分流二級管,點亮LED需要3ma左右,未避免整體MCU工作中點亮LED因為R2關析造成MCU電壓過低,因此我門將LED供電獨立用R3直接在18V下取流,這樣避免MCU點亮LED時造成電壓降低,又如果LED點電壓大於MCUVDD+0.6造成不點亮LED會微亮及MCUPORT端壓過高容易擊毀MCU,因此追加一顆分流二級管可以讓LED電壓在MCUVDD+0.6V用以保證MCU正常工作.MCU待機電流(與程式有關)經實測為13ma,為降低MCU待機電流,因此在待機時我們可以讓NXPMCU電壓在2.8V既可(與使用MCU有關),經計算R2需要1.2K.又如果再加上點亮LED3ma,則在1.2K下MCU電壓已沒電壓可工作;因此我門必須將點亮LED電流外供.這樣可以確保MCU待機電流可以有效仰止.因此經計算過與實測後,整體電路待機電流為220V*(13ma*0.636)=1.82W2.R15—4.7KQ4米勒電容延時抵銷,可以讓Q4加速,使IGBT驅動波形上升緣更直.3.Q6—C945加速IGBT驅動下降緣放電,配合Q4形成推挽驅動,降低IGBT發熱.4.R16—4.7KQ6米勒電容延時抵銷,可以讓Q6加速,使IGBT驅動波形下降緣更直.與R15協調可以讓Q4/Q6不會有因米勒電融效應而同時動作,導致Q4/Q6燒毀.5.D3—IN4148關閉Q6負向二極體,此動作分析如下.a.當Q3不動作(IGBT不輸出)此時Q4因為R8沒電流流過Q4為OFF,此時D3也為OFF,此時有電流會經R10/Q6/D4形成迴路,導致Q6動作;也就是IGBTG電何會被Q6放電.b.當Q3動作(IGBT輸出)此時Q4因為R8有電流流過Q4為ON,此時D3也為ON,此時有電流會經R10/D3/Q3形成迴路,導致Q6不動作;也就是IGBTG電何會被Q4充電.其原因為要讓Q6動作電壓要大於Q6BE+D4=0.7+0.7=1.4V,而Q3動作實Q6B腳電壓為D3+Q3CE(set)=0.7+0.3=1.0V因此對Q6為負偏壓,所以Q6是截止的.6.D4—IN4148提升Q6截止電壓二極體.實驗照片 :[圖片] [圖片] [圖片] [圖片] 修正完整電路:[圖片]SG_800W_B NXPMCU901:[圖片]P89LPC901_902_903_user_cn 感謝下列樣品提供:1.創格電容麥工QQ:8248509392.順德電器厄流圈姚總QQ:5129658803.科芝電氣線盤彭總QQ:1564211575 -------待續---------