關(guān)于微波爐變頻器控制電路的設(shè)計(jì)

王葉鵬

摘 要：隨著人類社會的發(fā)展，在當(dāng)今這個更加重視效率的時代，微波爐不需人類照看的烹飪過程無疑已經(jīng)在人們的日常生活中起到了至關(guān)重要的作用。但簡單的微波爐在日常生活中很難滿足人們的需要，它不能按照需求來自由地控制人們對不同烹飪食品的需求而且也不能自由地控制烹飪時間，僵硬的操作方法經(jīng)常會讓食物沒有煮熟或者過熱，達(dá)不到人們的預(yù)期效果。微波爐的改善得到了人們的重視，本文將對微波爐變頻器控制電路進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：微波爐；變頻器；控制電路

前言：微波爐是一種烹飪用具，它使微波爐中的材料吸收微波場中的微波能量后升溫。微波發(fā)生器在微波爐中建立微波電廠，并通過采取了一些措施使微波電場盡可能均勻地分布在微波爐中。微波是一種高頻電磁波，本身不產(chǎn)生熱量。宇宙和大自然中到處都有微波，但它們并沒有分散和集中。所以你不能加熱食物。微波爐的基本使用原理是使其內(nèi)部磁控管將電能轉(zhuǎn)換為微波，微波以2450 MHz的振蕩頻率穿透食物。當(dāng)食物被微波穿透后，食物中的極性分子產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象。這種振蕩會導(dǎo)致食物溫度上升。

1、微波爐的工作原理

微波加熱的原理很簡單，當(dāng)微波傳到到食物上時，食物中一定有微量的水，而水是由極性分子組成的（即使外部電場不存在，分子的正負(fù)電荷中心也是如此），極性分子將跟隨微波。領(lǐng)域。由于極地水分子在食物中的運(yùn)動。除了相鄰分子之間的相互作用外，還會發(fā)生類似的摩擦現(xiàn)象，導(dǎo)致水溫升高，因此食物的溫度也會升高。微波加熱的食物，因?yàn)樗膬?nèi)部同時也被加熱，所以整個身體被均勻加熱，加熱速度很快。它以每秒24.5億次的頻率深入食物5厘米，加熱并加速分子運(yùn)動。

2、變頻微波爐的工作原理

變頻微波爐不是真正意義上的變頻，它是通過控制電位器進(jìn)而來調(diào)節(jié)電阻達(dá)到改變變壓器的初級電壓的目的。諧振式磁控管的陽極電流大小隨輸出功率的變化，而其頻率不變。2490MHz唯一的變化是陽極電流和高壓。

3、微波爐變頻器的概述和構(gòu)成

3.1變頻器的概述

變頻器是一種電壓和頻率，通過內(nèi)部開/關(guān)控制輸出電源，從而改變電機(jī)工作電源的狀態(tài)。電機(jī)工作電源的狀態(tài)的可調(diào)節(jié)性實(shí)現(xiàn)了節(jié)能、環(huán)保、自動調(diào)速的電源控制設(shè)備。交流電動機(jī)整個工作過程的控制主要包括整流器，濾波器和逆變器等核心部件。同時，逆變器還可以保護(hù)電路防止受到電流過大、電壓過大或負(fù)載過大的破壞。

3.2變頻器的構(gòu)成

微波爐的逆變器主要由主電路和控制電路組成。主電路是電源轉(zhuǎn)換部分，為異步電動機(jī)提供電壓調(diào)節(jié)的頻率調(diào)制電源。轉(zhuǎn)換器的電路可分為兩種不同的類型：電壓型轉(zhuǎn)換器是將直流電壓源轉(zhuǎn)換為交流電壓源的轉(zhuǎn)換器，直流電路的濾波器是電容器。電流模式是將電流源的直流電轉(zhuǎn)換為交流電的轉(zhuǎn)換器，直流環(huán)路濾波器則是電感器。它由三部分組成：整流器可以將交流電源轉(zhuǎn)化為直流電源，吸收逆變器和產(chǎn)生逆變器的電壓波動的"平面波電路"，還包括轉(zhuǎn)換直流電源的"換向"提供給交流電源。"。整流器：近年來，二極管轉(zhuǎn)換器已被廣泛用于將工業(yè)頻率功率轉(zhuǎn)換為直流功率。兩組晶體管轉(zhuǎn)換器可用于形成可逆轉(zhuǎn)換器，因?yàn)榫w管的本身能量方向可逆的特性決定了它的用法，所以它可以再利用。扁波電路：在整流器的整流后的直流電壓中，電源的紋波電壓為頻率的6倍，同時可以采用電感和電容吸收脈動電壓來達(dá)到抑制電壓波動的目的。當(dāng)裝置的容量小時，如果電源和主電路形成備用部件，則可以消除電感，并且使用簡單的平波電路。逆變器：與整流器相比，逆變器可以將直流電壓轉(zhuǎn)換為目的所需頻率的交流電壓，通過打開和關(guān)閉六個開關(guān)電源可以獲得三相交流輸出。工作電路：將電路的外部速度和電路的轉(zhuǎn)矩等指令與檢測電路的電流和電壓信號進(jìn)行比對，來確定逆變器的輸出電壓和頻率電壓和電流檢測電路：單獨(dú)隔絕主電路電位，檢測電壓，電流等；驅(qū)動電路：驅(qū)動主電路裝置的電路。并讓它與控制電路隔絕，并打開和關(guān)閉主電路元件。速度測量電路：安裝在異步電動機(jī)軸機(jī)上的速度測量儀的信號用作速度測量的基準(zhǔn)并將信號并傳送到運(yùn)行電路。電機(jī)可以以命令速度運(yùn)行，具體取決于命令和操作。保護(hù)電路：時刻檢測主電路的電壓和電流，當(dāng)電路負(fù)載過大或電壓過大時，為了防止損壞變頻器和異步電動機(jī)保護(hù)電路，變頻器停止工作或抑制電壓和電流值。

3.3變頻器的分類

根據(jù)工作方法，工作原理、工作目的以及開關(guān)的使用方法不同，人們將變頻器分為了不同的種類，在不同的工作方式中，它分為電壓型和電流型逆變器。在原理上，可分為矢量控制逆變器，結(jié)余頻率和V / f控制逆變器。它可分為通用型，高頻型等。單相，三相和其他類型的逆變器。

3.4變頻微波爐的概述

逆變器微波爐采用世界上最先進(jìn)的變頻技術(shù)，將家用電源系統(tǒng)的50 Hz電源頻率轉(zhuǎn)換為10，000至30，000 Hz的高頻輸出。一般的微波爐以50Hz的固定頻率輸出恒定功率。如果因?yàn)槟康牟煌枰煌墓β?，則需要通過開關(guān)之間的間隔進(jìn)行人為操作和控制從而來達(dá)到目標(biāo)。因此，會出現(xiàn)一種不均勻的現(xiàn)象，即一部分被加熱的食物被反復(fù)加熱，而另一部分被加熱得不夠。與傳統(tǒng)的易受熱不均的微波爐不同，變頻微波爐通過自動調(diào)節(jié)和連續(xù)輸出微波能量，可滿足不同食物對不同火災(zāi)的要求，實(shí)現(xiàn)了從強(qiáng)火到弱火的自動控制。不僅能保證食物的味道和顏色，而且能保證食物的營養(yǎng)成分不流失。

4、微波爐變頻器的電路設(shè)計(jì)

4.1模塊電路設(shè)計(jì)

采用現(xiàn)在比較通用的51系列單片機(jī)。51系列單芯片微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展已經(jīng)有很長一段時間，應(yīng)用更加廣泛，各種技術(shù)都比較成熟。這一系列的單片機(jī)的是一個8位機(jī)，最小的系統(tǒng)的外圍電路被設(shè)計(jì)并通過自身產(chǎn)生，其可以靈活運(yùn)用。該AD9850是采用先進(jìn)的DDS技術(shù)由Analog Devices開發(fā)的高集成度DDS頻率合成器。它包括可編程的DDS系統(tǒng)，高性能DAC和高速比較。該AD9851界面在功能簡單。它可以通過一個8位并行端口或串行端口直接輸入頻率和相位控制數(shù)據(jù)。在125 MHz的時鐘，32位的頻率控制字具有0.0291赫茲的輸出頻率分辨率。先進(jìn)的CMOS技術(shù)使AD9850不僅具有一流的性能規(guī)格，而且還具有低功耗。在3.3V，功耗僅為155mw。系統(tǒng)將串行口接收到的鍵盤設(shè)置的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成DDS（AD9850）所需的頻率控制字，并將其傳輸?shù)降诙沃械腁D9850實(shí)現(xiàn)頻率合成。通過控制字的并行輸入，改變DDS芯片的頻率，實(shí)現(xiàn)調(diào)頻，充分發(fā)揮芯片的高速性能。無需外圍電路，軟件可任意改變最大頻率偏移量。

4.2控制電路設(shè)計(jì)

控制集成電路有兩種主要類型：（1）電源開關(guān)與控制電路的集成電路，又稱單片集成電源芯片，如TOPSWITCH 而微動開關(guān)是兩種常見的單片集成電路。動力風(fēng)扇開關(guān)電源的功率從幾瓦到200瓦不等。（2）不帶電源開關(guān)的PWM控制IC，與往常一樣見UC系列控制芯片、TL494、SG3525等。電壓反饋環(huán)的重要性：電壓反饋環(huán)是控制電路設(shè)計(jì)的核心部分。要求反饋環(huán)能夠?qū)斎腚妷旱牟▌?、?fù)載的波動以及元件參數(shù)的波動等都能通過自動調(diào)價占空比來確保輸出電壓值保持在一定的范圍內(nèi)。所述電壓反饋回路的組合物：所述芯是一個高增益的運(yùn)算放大器，通常被稱為"誤差放大器"（一般PWM控制集成芯片中包含了誤差放大器）。設(shè)計(jì)電壓反饋環(huán)技術(shù)要點(diǎn)：首先要確定被控制對象的特性，要求設(shè)計(jì)者能夠全面了解開關(guān)電源各個主要部分對整個電源系統(tǒng)以及不同控制模式對開環(huán)BODE圖響應(yīng)的影響。

結(jié)語： 微波爐控制電路的作用是通過可調(diào)的電壓和頻率的改變向電動機(jī)電源的電路提供電控制信號的電路。它包括頻率和電壓的工作計(jì)算電路，主電路則有電壓和電流檢測電路，電動機(jī)的速度檢測電路，放大運(yùn)行電路控制信號的"驅(qū)動電路"，以及變頻器和電動機(jī)的"保護(hù)功率"。因此研究微波爐的控制電路已經(jīng)成為微波爐技術(shù)不斷發(fā)展的技術(shù)之一。

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