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基于全桥逆变电路的野外用微波炉

2011-02-21 16:34
Radow
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  在有交流220 V电源的场合,可以利用市面上已有的各种微波炉,但在没有交流电源的地方,要使用微波炉,通常是要用一个大功率DC /AC逆变器将蓄电池电源变成220 V交流电源,再供给微波炉使用,这会造成使用比较麻烦,且电池利用率相对不高等问题。现有产品缺少一种可以直接使用直流电源的微波炉。本文给出了一种采用直流电源供电的野外微波炉一体化设计方案,可以解决野外工作者和户外游玩者的饮食加热问题。

  1 野外微波炉整体设计

  图1是野外用微波炉的原理框图。其中,一体化定时火力选择电机、风扇电机、转盘电机;照明灯采用DC 24 V供电。正常工作时,通过移相控制电路、驱动电路和全桥逆变电路,将DC 24 V逆变为高频方波电压,再通过高频变压器升压获得2 000 V的高频电压,最后经过倍压整流得到4 000 V的负向直流电压接到磁控管阴极。另外,为提高系统稳定性,将磁控管的阴极电压引回到移相控制电路中形成闭环控制,使磁控管阴极电压稳定在3 800~4 200 V范围内。电路中,采用UCC3895来控制相位,利用功率MOS管的输出电容和变压器的漏电感作为谐振元件,从而实现功率器件开关状态的零电压切换。同时UCC3895还具有过流欠压保护等功能。与传统由直流电源逆变为220V供电的微波炉比较,具有变压器体积小,重量轻,整机成本低的特点,尤其转换效率得到了较大提高。

  

  在图1中,S1为门第一联锁开关;S2为门第二联锁开关;S3为门监控开关;S4为定时器开关;S5为火力选择开关;S6为磁控管自复位热断路器;M1为一体化定时器火力选择样机;M2为风扇电机;M3为转盘电机;T为高频升压变压器;MAG为磁控管。

  2 逆变电路的设计

  2.1 移相控制电路的设计

  本文采用UCC3895作为移相控制芯片,电路如图2所示。UCC3895是UCC3875的改进型,除具有UCC3875功能外,还增加了自适应死区设置,既可工作于电压模式,也可工作于电流模式,具有完善的过流、过压、欠压保护和软启动模式,性能优越。其中,利用电流互感器,将磁控管电流信号经引脚CS,引脚ADS与引脚RAMP分别输至电流检测及过电流比较器,自适应延时设定放大器和PWM比较器。磁控管经电阻分压,TL-431和光电耦合器等馈送至SS/DISB,从而实现电压反馈控制功能。

  

  其中,振荡频率和同一桥臂的延时时间可由下式确定:

  2.2 驱动电路的设计

  驱动电路采用光耦隔离器6N137和集成驱动芯片IXDD414,如图3所示。6N137为高速光电耦合器,由其真值表(如表1所示)可知,其输入与输出为反向,但当输入为低电平时,输出为集电极开路的高电平,所以这里使用上拉电阻调整电路。IXDD414是一种高速大电流驱动器,可以在栅极电压上升和下降的短暂时间内产生或吸收14 A的峰值电流。该驱动芯片的输入兼容COMS和TTL,同时可利用使能端EN进行短路检测,在EN输入为逻辑低电平时,封锁芯片输出为高阻态,实现MOSFET或IGBT的软关断,以防止开关器件因过压而损坏。

  

  

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