[发明专利]一种低功耗感应加热功率控制系统

权利要求书

1.一种低功耗感应加热功率控制系统，包括顺序连接的控制器、驱动器装置、负载驱动电路、负载，控制器通过驱动器装置控制负载驱动电路的通断，负载驱动电路控制负载按设定好的感应加热功率进行工作；其特征是：所述负载驱动电路包括四只绝缘栅双极型晶体管组成的H桥式负载驱动电路，四只绝缘栅双极型晶体管分别为第一绝缘栅双极型晶体管（Q1）、第二绝缘栅双极型晶体管（Q2）、第三绝缘栅双极型晶体管（Q3）、第四绝缘栅双极型晶体管（Q4）；驱动器装置包括四路栅极驱动电路，四路栅极驱动电路与四只绝缘栅双极型晶体管分别一一对应，四路栅极驱动电路分别为第一驱动器、第二驱动器、第三驱动器、第四驱动器，每个绝缘栅双极型晶体管的栅极G单独与对应的一路驱动器装置连接；第一绝缘栅双极型晶体管（Q1）的集电极C和第二绝缘栅双极型晶体管（Q2）的集电极C均于主电路电源正端（HV_VCC）连接，第三绝缘栅双极型晶体管（Q3）的发射极E和第四绝缘栅双极型晶体管（Q4）的发射极E均于主电路电源负端（GND）连接；第三绝缘栅双极型晶体管（Q3）的集电极C和第一绝缘栅双极型晶体管（Q1）的发射极E连接，第四绝缘栅双极型晶体管（Q4）的集电极C和第二绝缘栅双极型晶体管（Q2）的发射极E连接；负载的一端连接在第一绝缘栅双极型晶体管（Q1）的发射极E、另一端连接在第二绝缘栅双极型晶体管（Q2）的发射极E；

所述驱动器装置还包括隔离控制电源电路，隔离控制电源电路包括具有四路独立控制电源输出的隔离变压器、四路控制电源整流电路，每路控制电源整流电路与隔离变压器的一路独立控制电源输出连接，四路控制电源整流电路分别为第一控制电源整流电路、第二控制电源整流电路、第三控制电源整流电路、第四控制电源整流电路；第一控制电源整流电路对应的输出负端（GND-1）和第二控制电源整流电路对应的输出负端（GND-2）通过负载连接在一起，第三控制电源整流电路对应的输出负端（GND-3）和第四控制电源整流电路对应的输出负端（GND-4）通过主电路电源负端（GND）连接在一起；

所述控制器包括单片机（U1），每路四路栅极驱动电路包括与门电路（U2）和驱动电路，与门电路（U2）的输入端与单片机（U1）的输出端连接，与门电路（U2）的输出端与驱动电路的控制信号输入端连接；

所述单片机（U1）的型号为STM32F，与门电路（U2）的型号为74HC08，74HC08的每个门电路单元的两个信号输入端连在一起；每个门电路单元的输入端与一个单片机（U1）的输出端口对应连接；四路栅极驱动电路对应的四路驱动电路分别为第一驱动电路（1）、第二驱动电路（2）、第三驱动电路（3）、第四驱动电路（4）；第一驱动电路（1）选第一控制电源整流电路作为电源连接；第二驱动电路（2）选第二控制电源整流电路作为电源连接；第三驱动电路（3）选第三控制电源整流电路作为电源连接；第四驱动电路（4）选第四控制电源整流电路作为电源连接；

所述第一绝缘栅双极型晶体管（Q1）的栅极G串联有第一限流电阻（R1），第一绝缘栅双极型晶体管（Q1）的栅极G和第一控制电源整流电路对应的输出负端（GND-1）之间并联有第一分压电阻（R2）和续流二极管（ZD1）；所述第二绝缘栅双极型晶体管（Q2）的栅极G串联有第二限流电阻（R3），第二绝缘栅双极型晶体管（Q2）的栅极G和第二控制电源整流电路对应的输出负端（GND-2）之间并联有第二分压电阻（R4）和续流二极管（ZD2）；所述第三绝缘栅双极型晶体管（Q3）的栅极G串联有第三限流电阻（R5），第三绝缘栅双极型晶体管（Q3）的栅极G和第三控制电源整流电路对应的输出负端（GND-3）之间并联有第三分压电阻（R6）和续流二极管（ZD3）；所述第四绝缘栅双极型晶体管（Q4）的栅极G串联有第四限流电阻（R7），第四绝缘栅双极型晶体管（Q4）的栅极G和第四控制电源整流电路对应的输出负端（GND-4）之间并联有第四分压电阻（R8）和续流二极管（ZD4）；

所述单片机（U1）通过相应的输出端口分别发出和负载谐振频率匹配对应的PWM控制信号控制四只绝缘栅双极型晶体管工作，四只绝缘栅双极型晶体管的导通点均在电流过零附近；

其中，单片机（U1）对第三绝缘栅双极型晶体管（Q3）、第四绝缘栅双极型晶体管（Q4）发出的PWM控制信号的占空比固定不变；单片机（U1）对第一绝缘栅双极型晶体管（Q1）和第二绝缘栅双极型晶体管（Q2）发出的PWM控制信号的占空比是动态变化的，其动态变化的PWM控制信号的控制步骤如下：

（A）单片机（U1）上电后进行初始化；

（B）单片机（U1）通过电流传感器采集获得负载的电流信号后，通过A/D转换得到负载的电流值；

（C）通过运算转换将负载的电流值转换为相应的负载实际功率值，再与设定负载功率值进行比较；

（D）若负载实际功率值与设定负载功率值发生更改，则根据偏离值计算第一绝缘栅双极型晶体管（Q1）和第二绝缘栅双极型晶体管（Q2）的PWM控制信号的占空比，并输出调整后的PWM控制信号，功率调整结束返回步骤（B）；

（E）若负载实际功率值没有更改，与设定负载功率值相符，则维持原来的PWM控制信号不变，功率调整结束返回步骤（B）。