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(huì)的發(fā)展，在當(dāng)今這個(gè)更加重視效率的時(shí)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(duì)不同烹飪食品的需求而且也不能自由地控制烹飪時(shí)間，僵硬的操作方法經(jīng)常會(huì)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(duì)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(huì)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(shí)，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(dòng)。除了相鄰分子之間的相互作用外，還會(huì)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(huì)升高。微波加熱的食物，因?yàn)樗膬?nèi)部同時(shí)也被加熱，所以整個(gè)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(dòng)。

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(jí)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(dòng)調(diào)速的電源控制設(shè)備。交流電動(dòng)機(jī)整個(gè)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(shí)，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(dòng)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(dòng)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(shí)可以采用電感和電容吸收脈動(dòng)電壓來達(dá)到抑制電壓波動(dòng)的目的。當(dāng)裝置的容量小時(shí)，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(gè)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(hào)進(jìn)行比對(duì)，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(dòng)電路：驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī)軸機(jī)上的速度測量儀的信號(hào)用作速度測量的基準(zhǔn)并將信號(hào)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(shí)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(shí)，為了防止損壞變頻器和異步電動(dòng)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剩瑒t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(huì)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(dòng)調(diào)節(jié)和連續(xù)輸出微波能量，可滿足不同食物對(duì)不同火災(zāi)的要求，實(shí)現(xiàn)了從強(qiáng)火到弱火的自動(dòng)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(shí)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(gè)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(gè)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(shí)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(dòng)開關(guān)是兩種常見的單片集成電路。動(dòng)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▌?dòng)、負(fù)載的波動(dòng)以及元件參數(shù)的波動(dòng)等都能通過自動(dòng)調(diào)價(jià)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(gè)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(duì)象的特性，要求設(shè)計(jì)者能夠全面了解開關(guān)電源各個(gè)主要部分對(duì)整個(gè)電源系統(tǒng)以及不同控制模式對(duì)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(dòng)機(jī)電源的電路提供電控制信號(hào)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(dòng)機(jī)的速度檢測電路，放大運(yùn)行電路控制信號(hào)的"驅(qū)動(dòng)電路"，以及變頻器和電動(dòng)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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