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千泽TS-20AV3触摸按键式电磁炉控制电路分析
来源:本站整理  作者:佚名  2011-09-16 15:23:44



  电路分析
  
  本电磁炉控制电路由MCU主芯片(S3F9454822-94DK)、八选一电子模拟开关HCF4051、六反相器TC4069(多谐振荡器)、LED驱动控制译码器TM1628及四位数码管显示器、七只触摸式按键等组成,如下图所示。

  1.MCU主芯片S3F9454822-94DK
  
  该芯片为系统控制微处理器,引脚功能及实测电压见下表。插上电源插头后,主板开关电源输出18V、12V及5V的电压,其中,5V电压通过插座CN1的④脚经EC1滤波后供给MCU的(20)脚,同时内部设置的复位电路开始工作,保证MCU内部的存储器、寄存器等电路在完成清零后开始进入到正常工作状态。同时,MCU内部电路与②、③脚外接的晶体振荡器产生8MHz的时钟引脚功能代号电压(V)1接地GND02外接8.OMHz晶振osc2.493外接8.OMHz晶振osc24441.3(未用)5蜂鸣器驱动信号输出BUZZER06显示信号输出 2.827显示信号输出 3.458显示屏控制信号输出 1.479显示屏控制信号输出 3.9110风扇驱动信号输出FAN4.8711主回路电流检测端I-AD0.1912电压检测端V-AD32313功率调整信号输入PWM1.5814炉面温度检测信号输入T-MAIN01415功率管温度检测T-IGBTO.2816启动脉冲输出PAN4.1417电流检测端CUR018功率管使能信号输出IGBTEN50919空NT5.0920电源VCC5.2信号,并输出自检脉冲,确认电路正常后进入到待机状态,这时(18)脚输出低电平的EN信号,保证功率管截止。

  开机时,S3F9454822-94DK从存储器内调出软件设置的默认工作状态数据,控制显示屏、LED发光管显示当前的工作状态。

  (18)脚输出高电平EN信号,解除对功率管的锁定,并输出检锅信号,当检测电路检测到有电流时,MCU确认炉面上放置了正常的锅具,此时进入加热状态,并通过人机对话实现功能参数的调节,达到烹饪的目的。

引脚     功能   代号 电压(V)
1 接地 GND 0
2 外接8.OMHz晶振 osc 2.49
3 外接8.OMHz晶振 osc 2 44
4     1.3(未用)
5 蜂鸣器驱动信号输出 BUZZER 0
6 显示信号输出   2.82
7 显示信号输出   3.45
8 显示屏控制信号输出   1.47
9 显示屏控制信号输出   3.91
10 风扇驱动信号输出 FAN 4.87
11 主回路电流检测端 I-AD 0.19
12 电压检测端 V-AD 3 23
13 功率调整信号输入 PWM 1.58
14 炉面温度检测信号输入 T-MAIN 0 14
15 功率管温度检测 T-IGBT O.28
16 启动脉冲输出 PAN 4.14
17 电流检测端 CUR 0
18 功率管使能信号输出 IGBTEN  5 09
19 NT 5.09
20 电源 VCC 5.2

  2、8通道数字控制模拟电子开关HCF4051
  
  HCF4051引脚功能及实测电压见下表。

脚号     功能     符号 电压(V)
1 输入 IN 2.3
2 输入 IN 3.8
3 公共输出/输入 OUT/IN 4.2
4 输入 IN 4,2
5 输入 IN 4.4
6 禁止端 INH O
7 模拟地 VEE 0
8 数字地 vss 0
9 地址端 A 3.9
10 地址端 B 3.5
11 地址端 c 2.7
12 输入 IN 4 5
13 输入 IN 4.9
14 输入 IN 4.2
15 输入 fN 4.6
16 电源 VDD 5.2

  HCF4051是单8通道数字控制模拟电子开关,如右图所示,有三个二进控制输入端A、B、C和INH输入,具有低导通阻抗和很低的截止漏电流。开关接通哪一通道,由输入的3位地址码ABC来决定。在本机中,当MCU完成复位后,按照软件设计默认的程序为HCF4051提供地址码,使IOCOM与107接通,也就是③、④脚之间接通,确保开机指令优先,其后操作其他按键时才有效,输出信号送到MCU的(16)脚。HCF4051的真值表见下表。

  输入状态 接通通道
  INH     c     B     A
O 0 O O “O”
0 0 O 1 “1”
0 0 1 0 “2”
0 0 1 1 “3”
0 1 O O “4”
O 1 O 1 “5”
0 1 1 0 “6”
O 1 1 1 “7”
1 φ φ φ -

  3.CMOS六反相器
  
  TC4069TC4069中的两个门电路G1(U3A)、G2(U3B)及RC元件组成多谐振荡器,如左图所示,C14及电阻R12为振荡定时元件。

  在本电路中,f=lMHz。振荡信号由门G2(U3B)④脚输出,经门G3(U3C)倒相放大后,由⑥脚输出并送往触摸按键电路中。当感应信号使输出端为低电平时,反相器使输出端输出高电平,再次感应时电路状态翻转。TC4069的引脚功能及实测电压见下表。

脚号 功能 代号 电压(V)
1 输入 Al 61
2 输出 Yl 5.9
3 输入 A2 5.9
4 输出 Y2 6.4
5 输入 A3 6.4
6 输出 Y3 5.9
7   0
8 输出 Y4  
9 输入 A4 12.3
10 输出 Y5  
11 输入 A5 12.3
12 输出 Y6  
13 输入 A6 12.3
14 电源 vcc 12.3

  4.驱动控制译码器
  
  TM1628TM1628是一种带键盘扫描接口的LED(发光二极管)驱动控制专用电路,内部集成有MCU数字接口、数据锁存器、LED高压驱动、键盘扫描等电路,引脚功能及实测电压见下表。该lC内置功率CMOS管,能够直接驱动LED,并具有多种显示模式(11段x7位~14段x4位)。另外,该lC内置RC振荡及上电复位电路,驱动的LED均采用共阴接法,DIO口为N管开漏输出,在②脚与VDD之间接上拉电阻R2。

脚号 功能 符号 电压(v) 脚号 功能 符号 电压(v)
1 外接下拉电阻   0 15 段输出/键扫描 SEG8/KS8 1.68
2 数据输入/输出 DIO 275 16 段输出/键扫描 SEG9/KS9 1.68
3 时钟 CLK 352 17 段输出/键扫描 SEG10/KS10 1.27
4 片选 STB 1.47 18 段(位)输出 SEG12/GRID7 1.3
5 键盘扫描 KEY1 0 19 段(位)输出 SEG13/GRID6 3.13
6 键盘扫描 KEY2 0 20 段(位)输出 SEG14/GRID5 2.9
7 电源 VDD 4.98 21 电源 VDD 4.98
8 段输出/键扫描 SEGl/KS1 171 22 GND 0
9 段输出/键扫描 SEG2/KS2 3.49 23 位输出 GRID4 3.04
10 段输出/键扫描 SEG3/KS3 1.68 24 位输出 GRID3 3.04
11 段输出/键扫描 SEGJ4/KS4 1,68 25 GND O
12 段输出/键扫描 SEG5/KS5 1.68 26 位输出 GRID2 3.04
13 段输出/键扫描 SEG6/KS6 1.68 27 位输出 GRID1 3.04
14 段输出/键扫描 SEG7/KS7 168 28 GND 0

  5、触摸式按键
  
  本机采用7只触摸式按键,每只按键采用感应弹簧和触摸片组成,每组共有三根线,一根经二极管检波后分别送到HCF4051八选一开关的①、②、④、⑤、(12)~(15)脚,作为功能选择之用;另一根经二极管检波后接到TC4069⑥脚。与其并接的lMΩ,电阻与对地电容构成放电回路,目的是消除干扰,避免误触发。SW1~SW7键功能分别为功率减小、爆炒、电压电量、定时预约、功能选择、功率增加和电源开关按键。

  6、开机控制过程
  
  插上电源插头后,主板上的开关电源输出18V(风扇驱动、功率管驱动电压)、12V及5v电压。其中,5V电压通过插座CN1的④脚经EC1滤波后供给MCU的(20)脚、HCF4051的(16)脚及TM1628的⑦、(21)脚;12V通过插座CN1的(13)脚送到TC4069的(14)脚。这时,MCU内部设置的复位电路开始工作,保证MCU内部存储器、寄存器等电路在完成清零后开始进入到待机状态,并使(18)脚输出低电平的EN信号,保证功率管截止;另一方面,MCU⑥、⑦、⑨脚输出逻辑脉冲使HCF4051的③脚与④脚接通,同时由TC4069组成的多谐振荡器起振,其⑥脚输出矩形脉冲。

  当用手触摸面板开关时,人体的感应信号被二极管D14正向检波后送到HCF4051的④脚,经D15反向检波后送到TC4069⑥脚,此时TC4069⑥脚电位下降,因TC4069为反相器组成的多谐振荡器,减小的输出信号经反馈后反而得到的是增强的输出脉冲,这一脉冲又使加在D14上的电压升高,经HCF4051③脚送到MCU(16)脚,这时MCU从存储器内调出软件设置的默认工作状态数据,进入检锅状态。

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