张东辉
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开关电源保护电路分析与设计2—电流保护和市电输入过压保护的电路测试
开关电源保护电路分析与设计3—输入供电过压和欠压保护以及IGBT保护的电路测试
开关电源保护电路分析与设计4—反压保护电路测试和风扇控制电路分析
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开关电源保护电路分析与设计4—反压保护电路测试和风扇控制电路分析

本文是此专题的最后一篇,上一篇分享输入供电过压和欠压保护以及IGBT保护的电路测试 ,本文将分享反压保护电路测试和风扇控制电路分析相关内容。主要通过电路工作原理,电路仿真测试两大方面来讲解,同时有配套的资料供大家下载。如有疑问,可在下方评论区留言。

反压保护电路测试

作用:决定IGBT导通宽度,提供IGBT正常开通、关断。

工作原理分析:RJ32、RJ21为LM339的11脚提供基准电压,10脚由同步谐振电路分压得到,抑制IGBT的C极反压不得超过1150V,当提锅或移锅时IGBT反压增大,当接近1150V时同步端使LM339的10脚电压高于11脚、13脚输出低电平,然后比较器一直切换,从而维持电压不超过限压值,保护IGBT不损坏,具体电路如下图所示;RJ34、RJ35、EC8、C8、R31组成PWM控制电路,PWM输出脉冲宽度越宽经过EC8平波后输出给LM339的5脚电压越高,与LM339的4脚比较反转时间越长,2脚输出高电平时间越长,进而控制IGBT驱动脉宽,达到控制加热功率越大的效果,反之越小,PWM 脉宽输出波形如下图所示;正常电压时,当PWM调节最小、最小功率(800W)下不来时主要原因为D点电压太高,导致IGBT开通占空比无法调小,此时通过调小R31电阻实现电路正常工作。

图4.105 反压保护电路

图4.106 实际测试波形

CPU通过检测输出控制信号进行系统调节

1、反压电路B点给LM339正端设置基准电压,当(A点)负端接收到谐振波形时与B点作比较,高于基准电压时比较器反转,抑制谐振电压不超过1150V(此处采用的IGBT耐压为1200V)。

2、抑制反压后,锅具抬锅、偏锅时输出功率也会发生变化,根据电流取样电路的电压值调整PWM脉宽。

3、CPU通过控制PWM脉冲宽度决定比较器输出状态,从而控制IGBT导通时间长短,最终控制输出功率大小。

4、此电路异常易时出现爆机、检锅慢、检不到锅等故障。

反压保护仿真测试电路、仿真设置和测试波形分别如下图所示:

(a)保护主电路

——为缩短仿真时间,将EC8和R31的阻值降低、PWM频率升高

(b)辅助供电与反压等效源

——利用脉冲源等效IGBT反压信号进行保护测试

图4.107 IGBT反压保护仿真测试电路

瞬态分析仿真设置与测试波形如下图所示:当V(B)> V(A)时LM339输出高电平,V(C)和V(D)电压由PWM决定,以控制输出功率;当V(B)< V(A)时LM339输出低电平,V(C)和V(D)同为低电平,使得IGBT驱动信号为低从而关闭功率电路。

图4.108 瞬态仿真设置

图4.109 A、B、C、D各点测试波形

图4.110 PWM信号——频率10k、占空比80%

风扇控制电路分析

作用:排出炉内热气。

工作原理:IGBT和整流桥紧贴在散热片上,利用风扇转动,通过电磁炉外壳上的进、出风口形成的气流将散热片上的热及线盘等零件工作时所产生的热、加热锅具辐射进电磁炉内的热和其它器件所散出的热全部排出炉外,以降低炉内环境温度,保证电磁炉正常工作;CPU控制FAN端口输出高电平,使Q3三极管导通,18V电压加在风扇两端并且经过Q3到地使风扇工作;FAN输出低电平时Q3 截止,风扇停止工作;D22为开关二极管,作用为吸收、平波、保护三极管不被击穿,同时让风扇工作更加可靠。

CPU根据程序判断发出控制命令:

1、结合炉面传感器与IGBT传感器取得的AD值控制风扇工作;

2、判断是否开机、风扇长转;

3、判断是否有特殊要求控制风扇工作;

4、此电路异常时风扇长转或者不转,检查Q3是否损坏。

图4.111 风扇控制电路

风扇控制仿真电路及其模型、瞬态分析仿真设置与测试波形如下图所示:控制信号V(Fan)为高电平时风扇工作、进行系统散热处理,控制信号V(Fan)为低电平时风扇停止工作;驱动信号变低、风扇关闭时储存在磁场中的电流通过保护二极管D1进行吸收,以减小Q1集电极电压、保护其不被击穿。

(a)风扇控制仿真电路

(b)风扇等效模型

图4.112 风扇控制电路及其等效模型

图4.113 瞬态仿真设置

图4.114 控制电压、风扇功率、D1电流波形

PWR参数分析——风扇功率测试:仿真设置、测试波形和数据分别如下图所示,设值功率分别为3、4、5时测试功率分别为2.93、3.89、4.82——测试结果与设置值基本一致。

图4.115 功率PWR参数设置

图4.116 功率分别为3、4、5时的测试波形与数据

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