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一种带干烧保护的磁能加热系统

阅读：463发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种带干烧保护的磁能加热系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种带干烧保护的磁能加热系统，包括全桥换能电路、过零比较电路、频率跟踪电路、主控芯片、驱动发生电路；其中，所述的过零比较电路与频率跟踪电路电连接，所述的频率跟踪电路分别与主控芯片及驱动发生电路电连接，所述的主控芯片与驱动发生电路电连接，所述的主控芯片可以是STC16F32K128或其他51 单片机。本实用新型的有效增益是：无需外置探头即可实现系统的干烧保护，而且频率跟踪自身响应极快使得系统能够极快的做干烧响应，及时保护；通过计算谐振频率偏移量的方式判断磁芯温升避免了感应线圈参数上的初始略微差异引起的误判，提高了精确度，可广泛运用于磁能热水器、磁能壁挂炉等磁能加热设备。，下面是一种带干烧保护的磁能加热系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种带干烧保护的磁能加热系统，包括全桥换能电路（1）、过零比较电路（2）、频率跟踪电路（3）、主控芯片（4）、驱动发生电路（5），其特征在于：过零比较电路（2）与频率跟踪电路（3）电连接，频率跟踪电路（3）分别与主控芯片（4）及驱动发生电路（5）电连接，主控芯片（4）与驱动发生电路（5）电连接，主控芯片（4）通过计算频率跟踪电路（3）得到的谐振频率与基础谐振频率偏移量方式判断磁芯温升大小实现磁能加热干烧保护。
2.根据权利要求1所述的一种带干烧保护的磁能加热系统，其特征在于：所述系统加热刚开始时以较低的功率运行短暂时间记录温度时其基础谐振频率，而后系统正常运行时主控芯片（4）检测频率，当达到阈值时即认为温升达到阈值需要干烧保
护，此时通过主控芯片（4）关闭驱动发生电路（5）进而关闭磁能换能系统以达到干烧保护的目的。

说明书全文

一种带干烧保护的磁能加热系统

技术领域

[0001] 本实用新型涉及磁能热水器领域，尤其涉及一种带干烧保护的磁能加热系统。

背景技术

[0002] 现有的磁能热水器是通过发热体将电能转化为热能实现加热的目的，由于发热体的发热磁芯通常位于发热体中心，通过绝缘层隔离后外绕线圈，由于磁芯与外部隔绝不方便使用探头检测磁芯温度，当整机干烧时磁芯过热将会损坏外部绝缘层导致漏水，漏水将会造成不必要的损失及引发安全问题。发热体磁芯受到高温后整机的固有谐振频率将会改变，由于磁能热水器的本身自带相应的频率跟踪电路，当整机干烧时频率跟踪电路获得其当前干烧时的谐振频率，其频率达到阈值时则关闭整机，做到干烧及时关机保护。发明内容

[0003] 为了解决上述问题，本实用新型提供一种带干烧保护的磁能加热系统，能够在无需增加外置探头的情况下运用其自身的频率跟踪电路即可实现磁能热水器的干烧保护。

[0004] 一种带干烧保护的磁能加热系统，包括全桥换能电路（1）、过零比较电路（2）、频率跟踪电路（3）、主控芯片（4）、驱动发生电路（5）；其中，所述的过零比较电路（2）与频率跟踪电路（3）电连接，所述的频率跟踪电路（3）分别与主控芯片（4）及驱动发生电路（5）电连接，所述的主控芯片（4）与驱动发生电路（5）电连接，所述的主控芯片（4）可以是STC16F32K128或其他51单片机。

[0005] 其中，电流互感器采集发热体外部感应线圈的电流信号经过零比较电路（2）后送入频率跟踪电路（3）跟踪并将其结果发送至主控芯片（4）及驱动发生电路（5），驱动发生电路（5）根据频率跟踪电路（3）的结果合成驱动信号驱动磁能换能电路形成闭环控制。

[0006] 所述的驱动发生电路（5）生成4路两两互补的PWM驱动信号用于驱动全桥换能电路（1），其中SW1与全桥换能电路（1）中的Q1电连接，SW2与Q2电连接，SW3与Q3电连接，SW4与Q4电连接，使得驱动发生电路（5）能够以互补形式驱动全桥换能电路（1）实现感应加热。

[0007] 进一步地，频率跟踪电路（3）以两倍谐振频率50%占空比方波形式将跟踪结果发送给主控芯片（4），主控芯片（4）经计算得到具体的频率大小。

[0008] 一般地，感应加热时负载磁芯温度升高在居里温度之前将会导致感应线圈的感量增大，而达到居里温度后锐减，根据谐振频率计算公式可知在谐振电容C不变的情况下温度升高电感L将增大使得导致谐振频率F减小，所以感应加热时谐振频率F的减小意味着磁芯的温度升高；近似的，在初始条件一致的情况下，谐振频率的偏移量正比于磁芯的温升。

[0009] 由于感应线圈基础参数在不同环境下略有差异，为了保证干烧保护系统能够准确保护则需要避免这些差异，所以本系统通过检测基础谐振频率与当前的谐振频率的偏移量来判断即温升的大小，具体的方法是：

[0010] 加热刚开始时以较低的功率运行短暂时间记录温度（由于短时低功率运行可认为其为室温）时其谐振频率，而后系统正常运行时主控芯片（4）检测频率，当达到阈值时即认为温升达到阈值需要干烧保护，此时通过主控芯片（4）关闭驱动发生电路（5）进而关闭磁能换能系统以达到干烧保护的目的，该阈值经试验验证后通过主控芯片（4）设置，确保其准确性。

[0011] 本实用新型的有效增益是：无需外置探头即可实现系统的干烧保护，而且频率跟踪自身响应极快使得系统能够极快的做干烧响应，及时保护，通过计算谐振频率偏移量的方式判断磁芯温升避免了感应线圈参数上的初始略微差异引起的误判，提高了精确度，可广泛运用于磁能热水器、磁能壁挂炉等磁能加热设备。附图说明

[0012] 图1：感应线圈感量随温度变化曲线

[0013] 图2：系统谐振频率随温度变化曲线

[0014] 图3：本实用新型的加热系统结构示意图

[0015] 1、全桥换能电路 2、过零比较电路

[0016] 3、频率跟踪电路 4、主控芯片

[0017] 5、驱动发生电路。

具体实施方式

[0018] 以下结合附图对本实用新型进一步详细描述：

[0019] 根据图1 图3，一种带干烧保护的磁能加热系统，包括全桥换能电路1、过零比较电~路2、频率跟踪电路3、主控芯片4、驱动发生电路5，其中，所述的过零比较电路2与频率跟踪电路3电连接，所述的频率跟踪电路3分别与主控芯片4及驱动发生电路5电连接，所述的主控芯片4与驱动发生电路5电连接，所述的主控芯片4可以是STC16F32K128或其他51单片机。

[0020] 其中，电流互感器采集发热体外部感应线圈的电流信号经过零比较电路2后送入频率跟踪电路3跟踪并将其结果发送至主控芯片4及驱动发生电路5，驱动发生电路5根据频率跟踪电路3的结果合成驱动信号驱动磁能换能电路形成闭环控制。

[0021] 所述的驱动发生电路5生成4路两两互补的PWM驱动信号用于驱动全桥换能电路1，其中SW1与全桥换能电路1中的Q1电连接，SW2与Q2电连接，SW3与Q3电连接，SW4与Q4电连接，使得驱动发生电路5能够以互补形式驱动全桥换能电路1实现感应加热。

[0022] 进一步地，频率跟踪电路3以两倍谐振频率50%占空比方波形式将跟踪结果发送给主控芯片4，主控芯片4经计算得到具体的频率大小。

[0023] 一般地，感应加热时负载磁芯温度升高在居里温度之前将会导致感应线圈的感量增大，而达到居里温度后锐减，根据谐振频率计算公式可知在谐振电容C不变的情况下温度升高电感L将增大使得导致谐振频率F减小，所以感应加热时谐振频率F的减小意味着磁芯的温度升高；近似的，在初始条件一致的情况下，谐振频率的偏移量正比于磁芯的温升。

[0024] 由于感应线圈基础参数在不同环境下略有差异，为了保证干烧保护系统能够准确保护则需要避免这些差异，所以本系统通过检测基础谐振频率与当前的谐振频率的偏移量来判断即温升的大小，具体的方法是：

[0025] 加热刚开始时以较低的功率运行短暂时间记录在温度（由于短时低功率运行可认为其为室温）时其谐振频率，正常运行时主控芯片4检测在温度下频率，当达到阈值时即认为温升达到阈值需要干烧保护，此时通过主控芯片4关闭驱动发生电路5进而关闭磁能换能系统以达到干烧保护的目的，该阈值经试验验证后通过主控芯片4设置，确保其准确性。

[0026] 本实用新型的有效增益是：无需外置探头即可实现系统的干烧保护，而且频率跟踪自身响应极快使得系统能够极快的做干烧响应，及时保护，通过计算谐振频率偏移量的方式判断磁芯温升避免了感应线圈参数上的初始略微差异引起的误判，提高了精确度，可广泛运用于磁能热水器、磁能壁挂炉等磁能加热设备。

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