【正文】 主要在集成電路的電源端與地線端加接電容，電路布線的時候去耦電容盡量靠近集成電路的電源輸入端，且一般應(yīng)選用高頻特。為了抑制這種干擾，在電路中可適當(dāng)配置去耦電容，即去耦電路。5）配置去耦電容。雙絞線抗干擾能力強，實踐證明，雙絞線能使各個小環(huán)路的電磁感應(yīng)干擾相互抵消；由于其分布電容為幾十皮法，距離信號源近，可以起到積分作用，對電磁場有一定抑制效果。4）減少系統(tǒng)連接中各工作部件之間的干擾。接收時，利用差動放大電路將信號轉(zhuǎn)為單端信號。3）采用差動放大輸入、輸出信號。過壓保護電路由限流電阻和穩(wěn)壓管組成，限流電阻選擇要適宜，太大會引起信號衰減，太小起不到保護穩(wěn)壓管的作用。2）過壓保護電路。但輸入端的瞬態(tài)干擾還會反映到輸出端，因此還應(yīng)在輸出端加一級噪聲濾波器。此干擾可從系統(tǒng)主回路進入控制回路部分，影響系統(tǒng)的功能甚至使系統(tǒng)癱瘓，危害非常大。電源及輸電線路都存在內(nèi)阻，正是這些內(nèi)阻引起了電源的噪聲干擾。1）電源干擾的抑制措施。基本級PIC系列芯片共有指令33條，每條指令是12位字長；中級PIC系列芯片共有指令35條，每條指令是14 位字長；高級PIC系列芯片共有指令58條，每條指令是16位字長，其指令向下兼容。圖43 參數(shù)修改子程序流程圖 Flow chart of parameters modified subroutineLED顯示子程序顯示加熱數(shù)據(jù)，提供良好的人機界面，其程序流程圖如圖44所示。圖42 加熱處理子程序流程圖 Flow chart of heating subroutine 參數(shù)修改子程序的程序流程圖如圖43所示。主程序承擔(dān)初始化工作，其具體內(nèi)容如圖41所示。表31 AT93C46的指令系統(tǒng) AT93C46 mand systemInstructionSBOpcodeAddress()Address()Data()Data()READ110A6~A0A5~A0EWEN10011XXXXX11XXXXERASE111A6~A0A5~A0WRITE101A6~A0A5~A0D7~D0D15~D0ERAL10010XXXXX10XXXXWRAL10001XXXXX01XXXXD7~D0D15~D0EWDS10000XXXXX00XXXX由表31可知，讀、寫允許、字擦出、字寫入、片擦出、片寫入、寫禁止7條指令均由10位組成，最先位是起始位，然后是兩位操作碼，最后是7為地址數(shù)據(jù)。DI引腳接受串行格式發(fā)來的指令、地址和數(shù)據(jù)信息，信息的每一位均在時鐘的上升沿讀入。在本應(yīng)用系統(tǒng)中，ORG引腳接到地線，EEPROM作為8位256B使用。電路如圖314所示。但數(shù)據(jù)傳輸速率不高，因此，只適用于對數(shù)據(jù)傳送速率要求不高的場合。4）輸出確定的鍵號以滿足跳轉(zhuǎn)指令的要求。3）有可靠的邏輯處理辦法。硬件去抖動的方法是用RS觸發(fā)器或單穩(wěn)態(tài)電路構(gòu)成硬件去抖動電路。2）有鍵按下后，必須去抖動影響。故在按鍵數(shù)量不多時，常采用這種按鍵電路。每個獨立式按鍵單獨占有一根I/O口線，每根I/O口線上的按鍵工作狀態(tài)不會影響其他I/O口線的工作狀態(tài)。因此，在按鍵數(shù)量較多時，可以節(jié)省I/O口線。行列式鍵盤又叫矩陣式鍵盤，用I/O口線組成行、列結(jié)構(gòu)，按鍵設(shè)置在行列的交點上。因此，鍵信息輸入是與軟件結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的過程，也可以說，鍵輸入程序是整個應(yīng)用程序的核心部分。 鍵盤輸入接口電路一般而言，在單片機控制系統(tǒng)中，按鍵或鍵盤都是以開關(guān)狀態(tài)來設(shè)置控制功能或輸入數(shù)據(jù)。本設(shè)計中的LED顯示電路就是采用動態(tài)顯示的方式。如此輪流，使每位顯示該位應(yīng)顯示字符，并保持延時1~5ms，以造成視覺暫留效果。要想每位顯示不同的字符，必須采用掃描顯示方式，即在每一瞬間只能使某一位顯示相同的字符。在多位LED顯示時，為了簡化電路，降低成本，將所有位的段選碼并聯(lián)在一起，由一個8位I/O口控制，而共陰極或共陽極極點分別由相應(yīng)的I/O口線控制。 LED的接口電路常見的LED顯示方式有動態(tài)顯示和靜態(tài)顯示兩種。通過靈活編程可以廣泛用于電訊通信、智能儀器儀表、汽車電子以及工業(yè)控制等。2）外圍部件特性：帶有8位可編程的8位實時時鐘/計數(shù)器；有上電復(fù)位功能；有4種可選的不同的振蕩器工作方式，分別是RC型、XT型、HS型、LP型。其引腳圖如圖312所示。另外還有程序存儲器加密等功能。PIC16C5X有5種型號PIC16C5PIC16C5PIC16C5PIC16C5PIC16C58，它們的區(qū)別主要在I/O端口引腳數(shù)量不同。這些特點有利于降低系統(tǒng)價格，提高系統(tǒng)可靠性。內(nèi)部有4種振蕩器結(jié)構(gòu)可選擇，包括省電LP低功耗振蕩器及廉價RC振蕩器。PIC16C5X系列產(chǎn)品是作為減少系統(tǒng)價格和功率而設(shè)計的特殊單片機。PIC16C5X對編程人員來說其指令簡單，容易掌握，由此大大減化了程序編寫，縮短了開發(fā)周期。圖311 微機控制系統(tǒng)電路圖 circuit of puter control system PIC單片機介紹PIC單片機是繼MCS51系列單片機之后的新一代產(chǎn)品，近年來，它向旋風(fēng)一樣橫掃全球，幾乎將單片機的應(yīng)用擴大到電子產(chǎn)品的每一個領(lǐng)域。感應(yīng)加熱微機控制系統(tǒng)原理框圖如圖310所示：圖310 感應(yīng)加熱微機控制系統(tǒng)原理框圖 Principle block diagram of induction heating puter control system微機控制系統(tǒng)電路圖如圖311所示。圖39 輔助直流電源電路 Auxiliary DC power circuit 微機控制系統(tǒng)硬件設(shè)計隨著現(xiàn)代電力電子和微機控制技術(shù)的迅速發(fā)展，微機控制的感應(yīng)加熱電源也得到了廣泛應(yīng)用。電路如圖39所示。它的內(nèi)部含有限流保護、過熱保護和過壓保護電路，采用了噪聲低、溫度漂移小的基準電壓源，工作穩(wěn)定可靠，因此該系列的集成穩(wěn)壓器使用十分方便。集成穩(wěn)壓器可分為串聯(lián)調(diào)整式、并聯(lián)調(diào)整式和開關(guān)式穩(wěn)壓器三大類。常用的集成穩(wěn)壓器封裝形式有：金屬圓形封裝、金屬菱形封裝、塑料封裝、帶散熱板塑封、扁平式封裝、雙列直插式封裝等。集成穩(wěn)壓器是指將不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓的集成電路。PWM信號從芯片MC34066的114腳輸出，經(jīng)過兩級推免電路放大，驅(qū)動信號、再接到主電路逆變電路的開關(guān)器件的門極上。MOSFET的驅(qū)動電路有多種形式，按驅(qū)動與柵極的連接方式可分為直接驅(qū)動和隔離驅(qū)動，隔離驅(qū)動又可分為光耦隔離和電磁隔離，在此本設(shè)計中采用直接驅(qū)動的方式驅(qū)動MOSFET。MOSFET管以其開關(guān)速度快，輸入阻抗高，輸入功率小，無二次擊穿現(xiàn)象等優(yōu)點，已成為感應(yīng)加熱電源中最常用的器件。 驅(qū)動電路各種全控型功率電子器件如GTO、MOSFET和IGBT等的相繼出現(xiàn),極大地推動了電力電子技術(shù)的發(fā)展。當(dāng)流過的電流在允許值之內(nèi)時，GL電壓較低，晶體管截止，則會導(dǎo)通，從而將引腳10拉低。圖37 保護電路 Protection circuitGL信號是采樣電阻上的電壓降。如果散熱器過熱，則溫度開關(guān)閉合，引腳10將會被接到，電壓高于1V，保護動作，并通過相關(guān)的LED元件指示過熱保護。從圖36的保護單元內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以看到，將會引起保護單元的動作，從而封鎖PWM輸出，關(guān)閉主電路。本系統(tǒng)中，沒有使用軟起動功能。軟起動電路可以使得芯片輸出頻率從較低值逐漸升高，并建立穩(wěn)定的反饋控制環(huán)。該放電時間可以由式（32）得到： （32）所以，當(dāng)起動機器對負載進行加熱時，采樣信號Sample是隨著負載電壓的降低而升高的，因為Sample信號電壓的升高，可以控制PWM信號頻率提高，從而提高了諧振的Q值，使得負載電壓隨之上升，達到穩(wěn)定值。圖35 MC34066外圍電路 MC34066 external circuit，放電速度最快，從而振蕩頻率最高。該電流的變化將會對振蕩器的振蕩頻率經(jīng)行調(diào)制。芯片又會對電容進行充電。、是外部振蕩網(wǎng)絡(luò)，是用來產(chǎn)生死區(qū)。8）待機時的低電流起動模式。6）輸入使能控制。4）雙大電流圖騰柱輸出單元。2）可編程的死區(qū)單元。圖34是它的引腳圖。由于主電路等效L、C參數(shù)受到負載影響而改變，原來待機狀態(tài)下的PWM頻率會導(dǎo)致負載電壓降低，因此采樣得到的反饋信號也會作出相應(yīng)變化，而這種變化便控制芯片輸出信號的頻率提高，以此改變諧振電路的Q值，保持負載兩端電壓的穩(wěn)定[11]。實際上，串入電路中的負載只是一個空心的感應(yīng)線圈，而真正的負載是利用該感應(yīng)線圈進行加熱的對象。 PWM發(fā)生電路采樣信號Sample經(jīng)過濾波和放大處理后，經(jīng)過輸入到PWM芯片的反饋電流控制引腳（引腳3），芯片則根據(jù)流入引腳3電流的變化來改變輸出PWM信號的頻率，以保持負載電壓的穩(wěn)定，如圖38所示。是負載電壓采樣電阻，并通過，整流后，得到直流采樣信號Sample，Sample信號的電壓大小可以通過電位器調(diào)節(jié)，以滿足PWM發(fā)生芯片的反饋電平要求。逆變電路輸出的方波電壓，施加到負載上，負載是一個感應(yīng)線圈，可以等效為一個電感和一個電阻的串聯(lián)，負載呈感性。發(fā)光二極管用來指示機器的工作狀態(tài)[11]。主電路的電壓通過，分別為觸發(fā)極提供相應(yīng)導(dǎo)通方向時的觸發(fā)電壓。起動時，按下起動按鈕，則單片機輸出高電平到GD，使得導(dǎo)通，光耦S21MD4原邊也導(dǎo)通，從而觸發(fā)TRIAC，給主電路通電。光耦原邊的+5Q信號來自輔助直流電源，約為10V。圖31 主電路及通電控制電路 Main circuit and powercontrol circuit雙向晶閘管是具有雙向?qū)ê妥钄嗄芰Φ碾娏﹄娮娱_關(guān)器件，當(dāng)一個方向施加正向電壓時，只要給觸發(fā)信號便可使得雙向晶閘管導(dǎo)通。 主電路及其通電控制電路該部分電路如圖31所示。針對不同的負載，反饋信號可以控制芯片輸出相應(yīng)頻率的PWM信號，以使得負載線圈兩端的電壓有效值始終穩(wěn)定在設(shè)定值。待機時，反饋電壓使得輸出的PWM頻率為80kHz左右。當(dāng)需要起動機器對負載加熱時，發(fā)出的起動信號使得雙向晶閘管導(dǎo)通，主電路通電，則逆變電路輸出的方波電壓經(jīng)過一級LC諧振后，施加到負載上，對負載進行加熱。 感應(yīng)加熱裝置主電路硬件設(shè)計完整的主電路主要分為主電路通電控制電路、全橋逆變及信號采樣電路、信號處理電路、PWM信號發(fā)生電路、驅(qū)動電路和輔助直流電源幾個部分。主電路部分實現(xiàn)功率轉(zhuǎn)換、信號采集、PWM信號發(fā)生和保護功能，并提供系統(tǒng)的輔助直流電源。事實上，感應(yīng)加熱系統(tǒng)等效電路模型中，由于各參數(shù)受很多因素影響，例如電磁感應(yīng)、趨膚效應(yīng)、介質(zhì)特性等等，因此上述負載模型只能視為一個理論基礎(chǔ)架構(gòu)。感應(yīng)加熱系統(tǒng)中的實際負載，包含加熱線圈與加工物件，猶如一禍合變壓器。在電氣結(jié)構(gòu)上，感應(yīng)加熱負載電路可視為一個電感器，對線性介質(zhì)而言，電感器大小與結(jié)構(gòu)回路中導(dǎo)體幾何形狀及實體排列有關(guān)。薄膜電容器可以根據(jù)絕緣介質(zhì)的不同分為紙介質(zhì)、有機介質(zhì)。通常，鋁電解電容器均標明最高工作溫度和在這個溫度下的使用壽命，如105℃/20O0h。9）壽命多數(shù)電容器在理論上沒有壽命的問題，只有液態(tài)介質(zhì)(電極)或介質(zhì)在施加電壓后出現(xiàn)介電系數(shù)下降而出現(xiàn)壽命問題。電解電容器則要避免電解液的蒸發(fā)而造成電容器的永久損壞。有的介質(zhì)則可能在不同的溫度范圍而有不同的變化，像H類陶瓷電容器。6）溫度系數(shù)溫度系數(shù)是電容器隨溫度變化的程度，有的介質(zhì)的介電系數(shù)隨溫度的升高而大，大多數(shù)的介質(zhì)屬于這一類，通常其變化范圍小于容差范圍。因此，電解電容的損耗角正切(tanδ)是隨頻率上升的。在電解電容器中，等效串聯(lián)電阻是造成損耗的主要原因，而漏電流、介質(zhì)吸收造成的損耗則可以忽略不計。對于介質(zhì)吸收，通常只要損耗低，其介電系數(shù)的變化就可以忽略。S級:士50%/一20%。多數(shù)電容器的容量誤差為J級:士5%:K級:士10%。3）容量誤差電容器在制造過程中不可能確保每個電容器的電容量都與設(shè)計值(或標稱值)完全一致，總是存在一定的偏差，即電容器的容量誤差。和頻率一樣，測量時的溫度對電容器的容量有一定的影響。2）電容量電容器的電容量由測量交流容量時所呈現(xiàn)的阻抗決定?！?倍以上。電容器的額定電壓低于電容器中介質(zhì)的介電強度(擊穿電壓)，制作工藝的不同，擊穿電壓與電容器的額定電壓的差值也不盡相同。應(yīng)該避免只注意電感量的指標，選擇磁導(dǎo)率高的材料，以減小線圈的匝數(shù)，而對于電感額定電流較大時，電感量是否減小，減小到什么程度，會不會達到飽和，考慮較少。根據(jù)這個特性，可以通過挑選不同的磁芯，不同的規(guī)格，以達到不同的百分比要求。由于直流磁化的影響，電感趨于飽和，電感量會隨著工作電流增加而減小。整流濾波電感工作在直流大電流條件下，工作電流變化，引起電感值的變化越小越好。如何設(shè)計好濾波線圈，減少直流磁化力的影響，防止磁芯飽和，不能不成為一個值得重視的問題。由于直流磁化力同電流大小成正比，這要求濾波電感必須適應(yīng)于大電流條件。而后一種用來濾除整流后交流紋波，使整流后直流部分更加平直。常見濾波電感主要有:共模濾波電感、差模濾波電感和整流濾波電感。=IGBT(絕緣柵雙極晶體管)作為一種既有功率MOSFET的高速交換功能又有雙極型晶體管的高電壓、大電流處理能力的新型元件，成為中小功率電力電子設(shè)備的主導(dǎo)器件。雙極型功率晶體管雖然可以得到高耐壓、大容量的元件，但是卻有交換速度不夠快的缺陷。 電力電子技術(shù)隨著雙極型功率晶體管和功率MOSFET的出現(xiàn)，已經(jīng)起了很大的變化。因此，實際的電容器都有電流(有效值、峰值電流)限制。從理論上講電容器可以無限大的電流沖擊。 電容器的電流是因為電容器端電壓變化而產(chǎn)生的，這個電流與電容量和電容器端電壓隨時間的變化率成正比，dv/dt越大，電容器電流就越大。串聯(lián)諧振電路在發(fā)生自然振蕩(即衰減振蕩)時，其電流具有自然過零特點，所以可利用導(dǎo)通的一組開關(guān)功率管反并聯(lián)二極管，使負載電流后半周負相電流連續(xù)，且反并聯(lián)二極管通態(tài)壓降()恰好是開關(guān)功率管的反壓，使開