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摘要：目前，半桥电磁加热产品，MCU控制逻辑驱动部分，有如下缺点与不足：1.一般MCU的I/O未初始化的输出为1（即高电平），故正逻辑驱动时，上电瞬间半桥电路存在上下桥臂短路导通，造成烧机的隐患；2. 当程序在线烧写时同样存在上下桥臂短路导通，造成烧机的隐患。使产品故障率较高。本文提出一种反逻辑的半桥控制方法，可有效解决该问题。
关键词：半桥；驱动电路；反逻辑控制
引言：
目前家用IH加热技术在市场上已经有了广泛的应用，随着功率开关器件的发展，很大的带动了IH加热技术的发展。IH加热产品热效率高，加热速度快，功率强劲，易操作，从安全上来说，无油无味、清洁卫生、无烟无火，能很好的改善工作和生活环境。另外，能源危机是任何一个国家不能避免的问题，随着石油的需求越来越大，能源问题都在向着新的方向延伸和发展，而IH加热技术则是用电来取代煤气、柴油等基本燃料，顺应时代的发展，响应节能减排的口号，将逐步取代油和燃气为主的炉灶设备，成为今后主流的加热设备。IH加热的热效率高达90%以上，从成本上考虑，如果用IH替换燃气和或燃油，一年可以为餐饮业节约营业额的5%左右，大大降低了成本。所以IH加热产品的应用越来越广泛。但因为驱动方案、控制方法或其他问题造成的产品维修率居高不下，消费者认可度较难提高，制约了产品市场的增长速度。
在半桥IH加热技术中，单相电源输入的半桥加热技术，由于可以采用非隔离式开关电源，其驱动电路可极大简化，极大程度上降低产品电控方案的物料成本，同时驱动方案与控制方法相结合可以实现多样化的电路控制。但是目前，半桥电磁加热产品，MCU控制逻辑驱动部分，有如下缺点与不足：1.一般MCU的I/O未初始化的输出为1（即高电平），故正逻辑驱动时，上电瞬间半桥电路存在上下桥臂短路导通，造成烧机的隐患；2. 当程序在线烧写时同样存在上下桥臂短路导通，造成烧机的隐患。使产品故障率较高。
为了解决以上问题，本文提出一种电路设计及控制方法，克服现有的半桥电磁加热产品，正逻辑控制造成的上下桥臂在上电或其他状态下输出逻辑错误，致使故障率较高的缺点。
1设计原理：
1.1硬件电路设计
非隔离电源驱动电路设计，U102芯片驱动连接驱动下桥臂IGBT2，驱动芯片U101连接驱动上桥臂IGBT1，驱动电源由D101、R101、EC101组成的自举电路，在下桥臂导通的过程中，通过下桥臂开通充电储能完成（自举电路的相关原理与应用在其他的技术文件中可查到，在此不做详细说明）。
EPWM2B、EPWM2A分别为MCU输出控制端，通过输出高低脉冲电平实现IGBT功率器件的开关控制，将直流电转化为高频电磁加热所需要的交流电源输出，通过电磁线盘与锅具耦合，输出能量至锅体，实现加热输出。
一般情况下，驱动信号都使用正控制逻辑，即MCU输出高电平控制信号，控制IGBT导通，反之，则控制IGBT关断。但由于一般的哈佛结构的MCU在上电复位时，I/O口的一般状态输出为高电平，故正逻辑驱动时，上电瞬间半桥电路存在上下桥臂短路导通，造成IGBT损坏的隐患；另外，如果MCU需要进行在线烧录，在烧录状态下，MCU的I/O口会出现无程序的无序状态，通常输出高电平，当程序在线烧写时同样存在上下桥臂短路导通，造成烧机的隐患。使产品故障率较高。
本设计中，MCU输出使用反逻辑控制，MCU输出反逻辑（需要开通的IGBT控制端发送低电平---软件反逻辑输出控制）连接到驱动芯片控制输入端（反相输入端，实现硬件电路取反），驅动电路输出高电平驱动IGBT导通，实现MCU低电平输出控制IGBT导通的反逻辑控制。
使用该反逻辑控制方法，可实现IGBT两桥臂在上电、断电、正常通电等状态下都具有稳定可控的逻辑状态。极大程度降低IGBT故障率，提高半桥IH加热产品的可靠性。
在上图中，波形1为MCU正逻辑输出波形，波形2为MCU反逻辑输出波形。
1.2 控制过程设计
半桥IH加热过程控制包括以下步骤：
S1，单片机上电启动。（系统上电，在本步会出现短暂I/O高电平输出，由于使用反逻辑控制，高电平输出无效，系统无初始化风险）
S2，单片机初始化内部系统配置和I/O引脚配置。
S3，互补PWM输出控制模块配置---I/O初始状态、死去时间、各种相关寄存器配置。
S4，外部控制信号输入（开/关状态，设定功率）
S5，驱动信号输出，控制IH加热输出。
S6，反馈采样，调整驱动波形，控制输出达到设定值，稳定工作。（工作过程中，由于使用反逻辑控制，电网尖峰干扰不会造成IGBT误导通，保证系统可靠稳定运行。）
2结论：
本文给出了在电磁加热领域中，对半桥加热上电可能发生的误触发情况抑制的研究成果。
1、通过设计软件反逻辑控制，硬件驱动反相驱动电路，实现IGBT半桥两桥臂在上电、断电、正常通电等状态下都具有稳定可控的逻辑状态。
2、利用上述特点，极大程度降低IGBT故障率，提高半桥IH加热产品的可靠性。
参考文献：
[1]关源：《电路》。高等教育出版社（第四版），2005
[2]胡汉才：《单片机原理与系统设计》。北京：清华大学出版社，2002
[3]王兆安 刘进军：《电力电子技术》。机械工业出版社（第五版），2009
作者简介：
王龙江，男，1978年6月，山东潍坊，本科，自动化专业.
关键词：半桥；驱动电路；反逻辑控制
引言：
目前家用IH加热技术在市场上已经有了广泛的应用，随着功率开关器件的发展，很大的带动了IH加热技术的发展。IH加热产品热效率高，加热速度快，功率强劲，易操作，从安全上来说，无油无味、清洁卫生、无烟无火，能很好的改善工作和生活环境。另外，能源危机是任何一个国家不能避免的问题，随着石油的需求越来越大，能源问题都在向着新的方向延伸和发展，而IH加热技术则是用电来取代煤气、柴油等基本燃料，顺应时代的发展，响应节能减排的口号，将逐步取代油和燃气为主的炉灶设备，成为今后主流的加热设备。IH加热的热效率高达90%以上，从成本上考虑，如果用IH替换燃气和或燃油，一年可以为餐饮业节约营业额的5%左右，大大降低了成本。所以IH加热产品的应用越来越广泛。但因为驱动方案、控制方法或其他问题造成的产品维修率居高不下，消费者认可度较难提高，制约了产品市场的增长速度。
在半桥IH加热技术中，单相电源输入的半桥加热技术，由于可以采用非隔离式开关电源，其驱动电路可极大简化，极大程度上降低产品电控方案的物料成本，同时驱动方案与控制方法相结合可以实现多样化的电路控制。但是目前，半桥电磁加热产品，MCU控制逻辑驱动部分，有如下缺点与不足：1.一般MCU的I/O未初始化的输出为1（即高电平），故正逻辑驱动时，上电瞬间半桥电路存在上下桥臂短路导通，造成烧机的隐患；2. 当程序在线烧写时同样存在上下桥臂短路导通，造成烧机的隐患。使产品故障率较高。
为了解决以上问题，本文提出一种电路设计及控制方法，克服现有的半桥电磁加热产品，正逻辑控制造成的上下桥臂在上电或其他状态下输出逻辑错误，致使故障率较高的缺点。
1设计原理：
1.1硬件电路设计
非隔离电源驱动电路设计，U102芯片驱动连接驱动下桥臂IGBT2，驱动芯片U101连接驱动上桥臂IGBT1，驱动电源由D101、R101、EC101组成的自举电路，在下桥臂导通的过程中，通过下桥臂开通充电储能完成（自举电路的相关原理与应用在其他的技术文件中可查到，在此不做详细说明）。
EPWM2B、EPWM2A分别为MCU输出控制端，通过输出高低脉冲电平实现IGBT功率器件的开关控制，将直流电转化为高频电磁加热所需要的交流电源输出，通过电磁线盘与锅具耦合，输出能量至锅体，实现加热输出。
一般情况下，驱动信号都使用正控制逻辑，即MCU输出高电平控制信号，控制IGBT导通，反之，则控制IGBT关断。但由于一般的哈佛结构的MCU在上电复位时，I/O口的一般状态输出为高电平，故正逻辑驱动时，上电瞬间半桥电路存在上下桥臂短路导通，造成IGBT损坏的隐患；另外，如果MCU需要进行在线烧录，在烧录状态下，MCU的I/O口会出现无程序的无序状态，通常输出高电平，当程序在线烧写时同样存在上下桥臂短路导通，造成烧机的隐患。使产品故障率较高。
本设计中，MCU输出使用反逻辑控制，MCU输出反逻辑（需要开通的IGBT控制端发送低电平---软件反逻辑输出控制）连接到驱动芯片控制输入端（反相输入端，实现硬件电路取反），驅动电路输出高电平驱动IGBT导通，实现MCU低电平输出控制IGBT导通的反逻辑控制。
使用该反逻辑控制方法，可实现IGBT两桥臂在上电、断电、正常通电等状态下都具有稳定可控的逻辑状态。极大程度降低IGBT故障率，提高半桥IH加热产品的可靠性。
在上图中，波形1为MCU正逻辑输出波形，波形2为MCU反逻辑输出波形。
1.2 控制过程设计
半桥IH加热过程控制包括以下步骤：
S1，单片机上电启动。（系统上电，在本步会出现短暂I/O高电平输出，由于使用反逻辑控制，高电平输出无效，系统无初始化风险）
S2，单片机初始化内部系统配置和I/O引脚配置。
S3，互补PWM输出控制模块配置---I/O初始状态、死去时间、各种相关寄存器配置。
S4，外部控制信号输入（开/关状态，设定功率）
S5，驱动信号输出，控制IH加热输出。
S6，反馈采样，调整驱动波形，控制输出达到设定值，稳定工作。（工作过程中，由于使用反逻辑控制，电网尖峰干扰不会造成IGBT误导通，保证系统可靠稳定运行。）
2结论：
本文给出了在电磁加热领域中，对半桥加热上电可能发生的误触发情况抑制的研究成果。
1、通过设计软件反逻辑控制，硬件驱动反相驱动电路，实现IGBT半桥两桥臂在上电、断电、正常通电等状态下都具有稳定可控的逻辑状态。
2、利用上述特点，极大程度降低IGBT故障率，提高半桥IH加热产品的可靠性。
参考文献：
[1]关源：《电路》。高等教育出版社（第四版），2005
[2]胡汉才：《单片机原理与系统设计》。北京：清华大学出版社，2002
[3]王兆安 刘进军：《电力电子技术》。机械工业出版社（第五版），2009
作者简介：
王龙江，男，1978年6月，山东潍坊，本科，自动化专业.