李震 王春芳

摘要：針對(duì)微波爐用單管變頻電源軟開關(guān)的實(shí)現(xiàn)這一問題，設(shè)計(jì)了變頻電源的軟開關(guān)電路，利用電路仿真軟件對(duì)軟開關(guān)電路進(jìn)行了仿真，根據(jù)設(shè)計(jì)與仿真結(jié)果搭建了實(shí)驗(yàn)電路。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明所設(shè)計(jì)的軟開關(guān)電路能夠?qū)崿F(xiàn)開關(guān)管的零電壓開通，滿足設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)喂埽蛔冾l電源；軟開關(guān)

變頻微波爐憑借其效率高、重量輕、加熱均勻等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)受到了越來越多人的青睞，作為變頻微波爐核心的開關(guān)電源也隨之成為科研人員的研究熱點(diǎn)[14]。開關(guān)電源軟開關(guān)的實(shí)現(xiàn)既能提高電路效率又能增加電路可靠性，是電源電路設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。本文根據(jù)微波爐用單管逆變變頻電源的主電路工作特性，為其設(shè)計(jì)了一種軟開關(guān)電路，并進(jìn)行了電路仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

1 電路結(jié)構(gòu)及原理

圖1所示為設(shè)計(jì)的微波爐用單管逆變變頻電源的軟開關(guān)電路和部分主電路結(jié)構(gòu)圖，其中，Cp為主電路諧振電容，Lp為主電路變壓器原邊繞組電感，Q為主電路開關(guān)管，VD為開關(guān)管的反并聯(lián)二極管，R1、R2和 R3、R4為分壓電阻，C1為濾波電容，C2為緩沖電容。

諧振電容Cp上端電壓為母線電壓，下端電壓為開關(guān)管C極電壓，利用電阻R1、R2和 R3、R4將諧振電容Cp兩端電壓分壓后，分別接入單片機(jī)內(nèi)部比較器P端和N端，當(dāng)P端的值大于N端時(shí)比較器輸出高電平，反之，比較器輸出低電平。若想實(shí)現(xiàn)開關(guān)管的零電壓開通，需檢測(cè)開關(guān)管C極電壓Uce的過零點(diǎn)，根據(jù)文獻(xiàn)[5]可知單管逆變電路工作特性，即，諧振電容電壓Ucp在開關(guān)管關(guān)斷期間有兩處過零點(diǎn)，一處是在Uce上升到母線電壓時(shí)，一處是在Uce下降到母線電壓時(shí)，而Uce的過零點(diǎn)出現(xiàn)在Uce下降到母線電壓之后。為此所設(shè)計(jì)的R4分壓比稍大于R2分壓比，并在P、N端之間并聯(lián)一個(gè)小電容C2用作緩沖延時(shí)，這樣能夠滿足在Uce下降到零后單片機(jī)比較器輸出才為由高電平變?yōu)榈碗娖降南陆笛?。將比較器中斷模式控制寄存器配置為下降沿觸發(fā)中斷，即比較器輸出為下降沿時(shí)發(fā)出中斷信號(hào)，當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到中斷信號(hào)時(shí)發(fā)出高電平驅(qū)動(dòng)信號(hào)導(dǎo)通開關(guān)管，從而實(shí)現(xiàn)開關(guān)管的零電壓開通。

2 仿真與實(shí)驗(yàn)

2.1 軟開關(guān)電路仿真

根據(jù)所設(shè)計(jì)的軟開關(guān)電路，用仿真軟件進(jìn)行了電路仿真，如圖2所示為仿真電路圖，圖中的comp_I4為邏輯比較器，用以模擬單片機(jī)內(nèi)部比較器。圖3為仿真波形圖，從中可以看出設(shè)計(jì)的軟開關(guān)電路能夠使比較器在電壓Uce下將為零之后產(chǎn)生下降沿信號(hào)。

2.2 軟開關(guān)電路實(shí)驗(yàn)

根據(jù)電路的設(shè)計(jì)與仿真結(jié)果，搭建了實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行驗(yàn)證。如圖4所示為實(shí)驗(yàn)的軟開關(guān)波形圖，圖中Uce為開關(guān)管電壓，Uge為驅(qū)動(dòng)電壓。可以看出，驅(qū)動(dòng)電壓在Uce降為零后導(dǎo)通開關(guān)管，實(shí)現(xiàn)了開關(guān)管的零電壓開通，滿足設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié)論

開關(guān)電源軟開關(guān)的實(shí)現(xiàn)，既能提升電源效率，又能增加電源的運(yùn)行可靠性。本文針對(duì)微波爐用單管逆變變頻電源軟開關(guān)的實(shí)現(xiàn)這一問題，根據(jù)單管逆變電路的工作特性設(shè)計(jì)了軟開關(guān)電路。通過仿真和實(shí)驗(yàn)證明，所設(shè)計(jì)的軟開關(guān)電路能夠配合單片機(jī)內(nèi)部比較器產(chǎn)生中斷信號(hào)，實(shí)現(xiàn)開關(guān)管的零電壓開通，同時(shí)又為單片機(jī)節(jié)省出來了一個(gè)中斷引腳用于檢測(cè)微波爐功率。

參考文獻(xiàn)：

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