基于Atmega16单片机主控大功率电磁炉设计

摘要：本文详细介绍了基于Atmega16单片机的电磁炉感应加热设计的研究。它主要包括五个部分：不控整流，滤波电路，逆变电路，保护电路和单片机采样数码管显示电路。经实验，本设计能实现高频加热的功能，符合现代节能的要求。

关键词：Atmega16单片机 感应加热 不控整流

Based on Atmega16 single-chip microcomputer control high power electromagnetic stove design

HUANG Rong-lan 2

1. Wuzhou College，Wuzhou, Guangxi（543002）

Abstract：This paper introduces the design of electromagnetism heating based on the Atmega16 MCU, It mainly includes five parts: uncontrolled rectifier, filter circuit, inverter circuit, protection circuit and a single chip. microcomputer sampling digital tube display circuit. After the experiment, the design can achieve high frequency heating function, in line with modern energy-saving requirement.

Keywords: Atmega16 MCU ;electromagnetism heating; uncontrolled rectifier

1引言

感应加热主要是利用电磁感应现象，让交变的电流在导体中产生感应电流，从而使导体发热[1]。随着大功率半导体器件和嵌入式不断发展，高频加热器件慢慢朝着体积更小，效率更高的方向发展。

2基于Atmega16的电磁炉感应加热设计的总框图

本文提出的基于Atmega16的电磁炉感应加热系统由控制保护部分与采样谐振两部分组成。控制保护部分是基于Atmega16AVR单片机作为主控芯片来控制整个加热系统，并产生PWM脉宽波通过谐振电路再经过三极管功率放大驱动IGBT功率管，采用LM339比较器集成芯片以及电路构成同步、过压、等保护电路；采样谐振电路部分由电阻分压和电流互感器进行实时采样，交流电经过整流、滤波得到平滑的电压，通过20～30KHZ脉宽波控制IGBT功率管的开关与电容和电感并联谐振产生交变的电流，产生交变的磁场而使锅具快速加热[1]。系统框图如图1所示.

本系统的特点和可实现的功能主要有：

1.上电系统自动检锅功能2.功率选择功能3.过零保护功能4.IGBT过压保护功能5.浪涌保护功能6.同步电路保护功能

3硬件组成与设计

硬件设计包括整个系统的电路图，主要控制保护、电源逆变系统组成，还有各个模块的详细电路图和其功能。下面将整个高频加热系统各个模块单独介绍。

整体电路图包括控制保护和电源逆变电路图，整个保护驱动电路如下图图2所示。电路图既要考虑控制保护，也要考虑到高频谐振电路布线的注意事项，这是电路的重点与难点。经过几个方案的比较最终采用了可调正电压集成稳压器LM317，因为它不仅价格较便宜，而且还可以设置可调电压电路，输出电压也比较稳定，纹波较少，可直接输出18v的直流电压。

整个系统由上面的4个部分组成，分别是保护驱动电路、电源逆变电路、按键数码管电路和电源控制电路。其中保护驱动电路包括浪涌保护，抗电网干扰，过零保护电路，IGBT过压保护电路，过流保护电路，PWM脉冲控制电路，功率放大电路，振荡电路，VAC检测电路，以及同步电路，其中同步电路是为了保证开关脉冲的前沿与峰值脉冲后沿相同步， S8050和S8550构成的功率放大电路是为了驱动IGBT功率管，PWM脉冲控制电路是控制加热功率的大小；电源逆变电路，主要是将电网市电经过整流、滤波后，出来平滑的直流电压，其中的开关功率管开关用于控制电容电感的并联谐振[2]；按键数码管显示部分，这部分做为选择和显示窗口；最后电源控制部分，使用Atemga16单片机做为整个系统的核心部分，其中的稳压管输出+18V、+5V供单片机Atemga16以及LM339使用。主控芯片为atmega16单片机控制，为高性能、低功耗的 8 位 AVR微处理器，先进的RISC结构，非易失性程序和数据存储器。在该系统单片机主要负责产生PWM脉宽信号以及采集电流传感器的电压值转换为数字信号和监测过压，浪涌等信号便于判断做出相应的处理。时钟产生电路是由外部晶振和电容构成产生。复位电路，系统上电自动复位，当按键1按下，RST脚电平变低，触发复位。其中P3为下载口，通过ISP同步通信下载程序。

4 软件设计

本系统的软件是产生PWM脉宽波形以及采集电流互感器的电压值和保护功能。主程序控制整个系统，控制和协调各个执行模块。主函数程序流程图如图6所示。

5结语

本系统采用AVR单片机作为系统的中央控制单元，并结合软件编程，经过实地测试，可以实现高频加热的功能。总的来说，本设计硬件设计简单,软件也不是很复杂， 易于开发, 成本较低, 安全可靠, 方便实用，操作方便等特点[3]。

参考文献：

[1]刘胜利.现代高频开关电源实用技术[M].北京：电子工业出版社，2001.

[2]刘凤君.逆变器用整流电源[M].北京：机械工业出版社，2003.10[3]周跃庆.基于Matlab的感应加热电源仿真[J].计算机仿真，2005，22（7）：204－206.