电磁炉工作波形测试与分析

这就是同步谐振电路的基本功能： 控制IGBT导通和关断。而IGBT 导通和关断的时间的控制，是在 PWM参与下完成的，后面将有 叙述。
二、PWM控制电路
上图是一个简单的RC充电电路，所谓PWM即脉宽调制方波， CPU直接输出PWM信号，通过改变PWM的占空比，来改变电容 C404上的直流电位，此直流电位的高低决定着IGBT导通时间的 长短，即决定着机器的输出功率。逻辑关系是：此电位越高， IGBT导通的时间越长，机器的功率越大，低则相反。
2、电流信号采样电路
此电路通过一个电流互感器然后在经过整流、滤波、再 经可调电阻VR1后送到CPU的A/D转换口上。采样的电 流AD值用于功率调节，过流保护等。
电压、电流采样电路测试——静态
图中：
通道1为CUR脚波形(电流采样) ； 通道2为VIN脚波形(电压采样) ；
当电磁炉不工作时，主回路无电 流，故CUR脚电位为零电位；而 此时电源电压为220V，故VIN脚 有约4V的电位。
PWM控制与检锅电路测试——静态
图中：
通道1为PAN脚波形； 通道2为LM339_11pin脚波形； 通道3为LM339_13pin脚波形； 通道4为GJ_INT脚波形；
静态时，GJ_INT脚必须为低电 平，目的是防止IGBT因误触发 而导通。
PWM控制与检锅电路测试——检锅
图中：
通道1为PAN脚波形； 通道2为LM339_11pin脚波形； 通道3为LM339_13pin脚波形； 通道4为GJ_INT脚波形；
这就是单片机识别是否有锅存在 的基本原理。
同步谐振电路测试——动态
图中：
通道1为LM339_8pin脚波形； 通道2为LM339_9pin脚波形； 通道3为LM339_14pin脚波形； 通道Math为 CH2-CH1 波形；
当通道Math波形在零点以上时， LM339_14pin脚输出高电平，通 过反馈电路，使IGBT关闭；当 通道Math波形在零点以下时， LM339_14pin脚输出低电平，通 过反馈电路，使IGBT导通。
当检锅时，LM339_13pin脚输 出一个高脉冲，驱动IGBT导通 一次。IGBT_C脚电位由320V 被拉低到接近零伏，然后IGBT 关闭，其C脚会出现很高的反压。
IGBT驱动电路测试——动态
图中：
通道1为LM339_13pin脚波形； 通道2为IGBT_G脚波形； 通道3为整流桥DB1正极脚波形； 通道4为 IGBT_C脚波形；
温度采样电路测试——常温
图中：
通道1为XP_BUZ脚波形(线盘采 样) ； 通道2为T_IGBT脚波形(IGBT采 样) ； 通道3为TMB脚波形(面板采样) ；
静态时，三个脚都有一定的初始 电位。当温度升高时，XP_BUZ 脚电位会降低；T_IGBT脚电位会 降低；TMB脚电位会升高；
四、IGBT驱动电路
顺芯科 商用电磁炉机芯 http://www.gds / wenku1
标题
21TD主控板
测试内容：
1、同步谐振电路测试 2、PWM控制电路测试 3、采样电路测试 4、 IGBT驱动电路 5、反压保护电路 6、智能风扇测试 7、上电保护电路测试 8、电流浪涌保护电路测试 9、开关电源测试
PWM控制电路测试——检锅
图中：
通道1为LM339_10pin脚波形； 通道2为LM339_11pin脚波形； 通道3为LM339_13pin脚波形； 通道4为PWM脚波形；
检锅时的IGBT导通时间： 由图可以看出IGBT导通时间为9us。其 时间由LM339_11pin脚电平U大小决定： U越大，IGBT导通时间越长；U越小， IGBT导通时间越短。 而U值的大小是由PWM的占空比决定的。 一般要求检锅时IGBT导通8us左右，因 为：IGBT导通时间过小，则可能因LC振 荡次数过少而检不到锅；IGBT导通时间 过大，则在电网恶劣的情况下，可能使 IGBT击穿，因为此时IGBT在高电压下导 通。
IGBT驱动电路测试——关机
图中：
通道1为LM339_13pin脚波形； 通道2为IGBT_B脚波形； 通道3为整流桥DB1正极脚波形； 通道4为 IGBT_C脚波形；
关机时，LM339_13pin输出低 电平，IGBT关断，整流桥DB1 正极和IGBT_C脚电位恢复到静 态。
五、反压保护电路
当IGBT关断时，其 C极会出现很高的 反压，如不加以限 制，将会因超过 IGBT的C、E结耐 压而击穿IGBT。反 压保护电路的作用 便是限制反压到一 个安全额度以下。
工作时， 1、GJ_INT脚置高，使IGBT能 正常导通、关闭。 2、单片机将PAN脚设置为输入 状态，使其不影响同步谐振电路 工作。 3、 LM339_13pin脚为驱动IGBT 导通、关断脚。当其为高电平时， IGBT导通；当其为低电平时， IGBT关断。
三 、采样电路 1、电压信号采样电路
电压检测电路采用桥式整流，电阻分压，再经C200滤波后送入 CPU的A/D转换口上。采样后的电压AD值用于功率调节、过压和 欠压保护。
LM339_13pin输出低电平是确保 上电瞬间IGBT不导通的必要条 件，故软件上应确保上电时 PWM无输出。
PWM控制电路测试——静态
图中：
通道1为LM339_10pin脚波形； 通道2为LM339_11pin脚波形； 通道3为LM339_13pin脚波形； 通道4为PWM脚波形；
静态，无PWM输出，故 LM339_11pin脚电平为零。
PWM控制电路测试——动态
图中：
通道1为LM339_10pin脚波形； 通道2为LM339_11pin脚波形； 通道3为LM339_13pin脚波形； 通道4为PWM脚波形；
在正常加热时，IGBT导通时间 越长，其输出功率越大。而 IGBT的导通时间是由PWM占空 比控制的，故可通过调节PWM 占空比大小来调节输出功率大小。
一、同步谐振电路
同步电路是让IGBT的开通在零电压状态，这样IGBT的损耗最小，发热量也最小， 有利于保护IGBT。随着C极电压的升高，L中的电流在减小，当L中的电流降为 零时，C极的电压最高，然后电容C将会对L放电，这样C极的电压降低，当电压 降为零时，如图中的U2C：3单元反转，至使IGBT再次导通，使IGBT的导通在 谐振点，图中R412、C403、D400、R418组成谐振电路，D400作用是将谐振电 压限制在18V。
PWM控制与检锅电路测试——上电
图中：
通道1为PAN脚波形； 通道2为LM339_11pin脚波形； 通道3为LM339_13pin脚波形； 通道4为GJ_INT脚波形；
刚LM339_13pin脚为低电平； GJ_INT脚在上电瞬间为高电平， 维持约16ms后转为低电平，其 原因为：上电时由于上拉电阻 R212作用使GJ_INT为高电平， 而后单片机工作，将GJ_INT脚 拉低。
同步谐振电路测试——静态
图中：
通道1为LM339_8pin脚波形； 通道2为LM339_9pin脚波形； 通道3为LM339_14pin脚波形；
如图所示，静态时， LM339_8pin脚电平为3.84V， LM339_9pin脚电平为4.08V，其
压差△u为240mv，故此时
LM339_14pin脚输出高电平。
PWM控制电路测试——上电
图中：
通道1为LM339_10pin脚波形； 通道2为LM339_11pin脚波形； 通道3为LM339_13pin脚波形； 通道4为PWM脚波形；
上电瞬间， LM339_10pin脚为 高电平， LM339_11pin为低电平， LM339_13pin输出低电平， PWM无输出。
如果△u过大，IGBT会在LC振荡 最低点之后导通，俗称滞后导通； 如果△u过小，IGBT会在LC振荡 最低点之前导通，俗称超前导通。 超前导通和滞后导通都会使 IGBT损耗增大，从而导致温升 很高。故需调节同步谐振电路使 IGBT在LC振荡最低点导通，而 IGBT导通点可通过观察反压波 形看出。
同步谐振电路测试——检锅
IGBT驱动电路作用是根据LM339_13pin脚送出的高、低 电平，驱动IGBT导通、关断。IGBT属电压驱动型器件， 故其驱动电路要能输出高电压；同时，由于IGBT内部的 G、E结有结电容存在，故在IGBT导通时要有大电流对 其迅速充电，降低IGBT的开通延时时间。
IGBT驱动电路测试——上电
图中：
通道1为LM339_8pin脚波形； 通道2为LM339_9pin脚波形； 通道3为LM339_14pin脚波形；
当检锅时，IGBT只导通一次， 之后便是LC衰减振荡。如图为 有锅情况下的LC衰减振荡检测 波形，通过观察LM339_8pin脚 和 LM339_9pin脚波形，可看出 当有锅存在时，LC振荡数次便 因能量耗尽而停止振荡，反映到 LM339_14pin脚为三个低电平 （第一个低电平为单片机“pan” 脚发出的，不算）。
此处几个大功率同步电阻、IGBT为容易损坏器件（重要器件）
同步谐振电路测试——上电
图中：
通道1为LM339_8pin脚波形； 通道2为LM339_9pin脚波形； 通道3为LM339_14pin脚波形；
此部分电路作用为：检测IGBT 的C极电压，当接近零点时，通 过反馈使IGBT导通，此时由于 IGBT在接近零电压下导通，故 其损耗很小，温升低，尤其是高 电压、低功率下，其对IGBT温 升影响尤为重大。当高电压、低 功率下IGBT温升高时，可适当 调节此部分电路，使IGBT在LC 振荡的最低点导通，从而降低损 耗，使IGBT温升降下来。
在LM339_13pin脚输出高、低 驱动脉冲作用下，通过IGBT驱 动电路驱动，使IGBT导通、关 断，从而输出功率。
IGBT驱动电路测试——包络
图中：
通道1为LM339_13pin脚波形； 通道2为IGBT_G脚波形； 通道3为整流桥DB1正极脚波形； 通道4为 IGBT_C脚波形；
此为IGBT驱动电路工作时的包 络波形，周期为10ms。
在“PWM控制电路测试”中已经叙 述了检锅过程，这里再叙述一点， 而且是至关重要的一点，即：当 IGBT导通约8us后应立即将GJ_INT 脚拉低。其目的是防止IGBT导通时 间过长和IGBT导通多次，从而造成 检锅脉冲数不准确。
PWM控制与检锅电路测试——工作
图中：
通道1为PAN脚波形； 通道2为LM339_11pin脚波形； 通道3为LM339_13pin脚波形； 通道4为GJ_INT脚波形；
PWM控制电路测试——检锅
图中：
通道1为LM339_10pin脚波形； 通道2为LM339_11pin脚波形； 通道3为LM339_13pin脚波形； 通道4为PWM脚波形；
检锅过程： 1、先输出数百毫秒的PWM波，使 LM339_11pin脚电平为稳定的1.7v左右。 2、单片机”pan”脚输出低电平，反映 到 图中为LM339_10pin脚的第一个低电平。 3、当LM339_10pin脚电平低于 LM339_11pin脚电平时， LM339_13pin脚输出高电平，驱动 IGBT导通。 4、关机，仅让IGBT导通1次。同时检 测LC振荡脉冲数，以判断是否有锅存 在。详见同步谐振电路部分。
图中：
通道1为LM339_13pin脚波形； 通道2为IGBT_G脚波形； 通道3为整流桥DB1正极脚波形； 通道4为 IGBT_C脚波形；
IGBT驱动电路测试——检锅
图中：
通道1为LM339_13pin脚波形； 通道2为IGBT_G脚波形； 通道3为整流桥DB1正极脚波形； 通道4为 IGBT_C脚波形；
电压、电流采样电路测试——工作
图中：
通道1为CUR脚波形(电流采样) ； 通道2为VIN脚波形(电压采样) ；
当输出2000W功率时，CUR脚电 位在3.9V左右，VIN脚电位依然 为4V左右。
此时，采样的电压、电流波形有 轻微波动，应作软件滤波处理采 样的AD值。
3、温度采样电路
有三个温度传感器，分别测量线 盘、陶瓷板和IGBT。它们都为 负温度系数的传感器，即温度升 高，阻值减小。由此特性，可测 量与其组成的分压电路的电压变 化，得到被测元件的温度值，从 而进行过温等各种保护。