[发明专利]一种带有下拉有源钳位支路的微波炉磁控管电源装置及控制方法

权利要求书

1.一种带有下拉有源钳位支路的微波炉磁控管电源装置，其特征在于：在变频微波炉磁控管电源用LC谐振单管双极性逆变电路拓扑中增加一条下拉有源钳位支路，具体结构包括整流桥、L₁C₁滤波电路、采样电路、下拉有源钳位支路、谐振电容、主开关管、第一二极管、高频变压器、高频倍压整流电路、放电电阻、磁控管和控制电路，第一二极管为主开关管的反并联二极管，单相工频交流电经整流桥、L₁C₁滤波电路后转换成直流电，主开关管、第一二极管和下拉有源钳位支路将直流电逆变成高频交流电，此高频交流电施加在高频变压器原边绕组两端，升压后高频变压器副边绕组两端产生高频高压交流电，此高频高压交流电经高频倍压整流电路后为磁控管供电；高频变压器的灯丝绕组产生的交流电直接为磁控管灯丝供电；整流桥将单相工频交流电进行整流，L₁C₁滤波电路由滤波电感和滤波电容电连接组成，用于工频滤波；采样电路由第一采样电阻、第二采样电阻和电流互感器电连接组成，采样电路与控制电路的输入电压电流检测电路一起用于检测输入电压电流；下拉有源钳位支路由钳位电容、辅助开关管和第二二极管按照电学原理电连接构成，第二二极管为辅助开关管的反并联二极管，辅助开关管源极与主开关管漏极相连，钳位电容一端与辅助开关管漏极相连，另一端与主开关管源极相连并接地；电源装置接入220V_ac交流电并且控制电路上电，在主开关管关断后，主开关管漏源两端电压逐渐升高，当电压上升到与钳位电容两端电压值相等时，主开关管漏源两端的电压被钳位在电容两端，降低主开关管耐压；谐振电容与高频变压器的原边绕组并联，在主开关管的开通、关断变化下，谐振电容和原边绕组的电感发生谐振，实现高频逆变；高频变压器由原边绕组、副边绕组、灯丝绕组和带气隙磁芯电连接组成，高频变压器的原、副边耦合系数为0.5-0.95，副边绕组接入高频倍压整流电路，灯丝绕组与磁控管灯丝相连为磁控管提供交流供电，高频变压器将原边高频交流电升压的同时实现电气隔离；高频倍压整流电路由第一高压整流二极管、第二高压整流二极管、第一滤波电容和第二滤波电容电连接组成，高频倍压整流电路将高频变压器的副边绕组所输出电压进行倍压整流滤波后为磁控管供电；放电电阻为第一滤波电容和第二滤波电容提供放电回路，磁控管用于产生微波，控制电路由输入电压电流检测电路、第一电压检测电路、第二电压检测电路、微波炉功能菜单或人工设定信号、单片机、驱动电路、辅助电源电连接构成，输入电压电流检测电路用于检测输入电压和电流，单片机根据检测数据进行频率调整，从而改变输出电压，实现恒功率控制；第一电压检测电路用于检测主开关管漏源两端的电压；第二电压检测电路用于检测钳位电容两端的电压，当检测到钳位电容两端的电压增加，单片机将辅助开关管的控制信号变为高电平，此时辅助开关管实现零电压开通，当钳位电容两端的电压增加时，原边绕组通过第二二极管为钳位电容充电，第二二极管导通，辅助开关管漏源两端的电压为零，实现零电压开通；微波炉功能菜单或人工设定信号为单片机提供微波火力组合及其相应作用时间；驱动电路在单片机控制下驱动主开关管和辅助开关管的通断；辅助电源为单片机和驱动电路供电。

2.一种采用如权利要求1所述装置实现带有下拉有源钳位支路的微波炉磁控管电源控制方法，其特征在于：具体过程包括以下步骤：

(1)电路上电，先单片机程序初始化，并接收由微波炉功能菜单或人工设定信号传来的对应微波火力组合及其相应作用时间；然后判断是否按下工作键，若没有按下工作键则进入待机状态并时刻检测是否按下工作键，若按下工作键则进入PWM初始化；PWM初始化后，单片机根据微波火力组合及其相应作用时间设定各个微波火力所对应的开关频率和PWM信号，并首先输出微波火力组合中第一个微波火力对应的开关频率和PWM信号，此时电源装置开始工作；

(2)电源装置工作时，通过恒功率控制对输出功率进行调节，先根据输出微波火力设定对应的功率；然后，通过输入电压电流检测电路把检测到的电压、电流信号发送给单片机，单片机通过计算输入电压、电流的乘积得出输入功率；最后，通过输入功率与设定功率的比较来调整电源装置的开关频率，若输入功率大于设定功率，则单片机通过增大开关频率来减小输出功率，若输入功率小于设定功率，则单片机通过减小开关频率来增大输出功率，实现电源装置的恒功率控制；同时，电源装置在工作过程中，通过单片机的控制调节使主开关管和辅助开关管均实现软开关控制，在当前主开关管驱动信号上升沿到来之前，用第一电压检测电路检测主开关管漏源两端的电压值，若主开关管漏源两端的电压不为0，即没有实现零电压开通，则单片机减少主开关管的占空比，若主开关管漏源两端的电压为0，即实现了零电压开通，则主开关管的占空比不变；在第二电压检测电路检测到钳位电容两端的电压增加时，单片机把辅助开关管的控制信号变为高电平，此时辅助开关管实现零电压开通；

(3)单片机在电源装置工作过程中时刻判断对应火力作用时间是否结束，若没结束则继续维持当前开关频率和PWM信号；若结束则判断是否为最后一个微波火力，若不是则微波火力+1，然后输出下一个微波火力对应的开关频率和PWM信号，并重复上述步骤；若是则输出PWM封锁信号，封锁PWM输出，电源装置停止工作；在程序运行时，时刻检测是否按下结束键，若没有则不改变程序的正常运行，若有则直接输出PWM封锁信号，停止电源装置工作，完成微波炉磁控管电源装置的控制。