富士通半导体 ( 上海 ) 有限公司用户手册 MCU-AN-500087-Z-12 F²MC-8FX 家族 8 位微型控制器 MB95F430 系列 电磁炉硬件 用户手册
修改记录 修改记录 版本日期作者修改记录 1.0 2010-04-06 Folix 初稿 1.1 Folix 修改 : 1. 系统特性 2. MCU 引脚分配 2010-08-11 3. IGBT 热性 4. 电源模块 5. IGBT 驱动模块 6. 线圈盘驱动模块 7. 主板 SCH 1.2 2010-9-10 Terry 更新操作描述 本手册包含 25 页 1. 本文档记载的产品信息及规格说明如有变动, 恕不预先通知 如需最新产品信息和 / 或规格说明, 联系富士通销售代表或富士通授权经销商 2. 基于本文档记载信息或示意图的使用引起的对著作权 工业产权或第三方的其他权利的侵害, 富士通不承担任何责任 3. 未经富士通明文批准, 不得对本文档的记载内容进行转让 拷贝 4. 本文档所介绍的产品并不旨在以下用途 : 需要极高可靠性的设备, 诸如航空航天装置 海底中继器 核控制系统或维系生命的医用设施 5. 本文档介绍的部分产品可能是 外汇及外贸管理法 规定的战略物资 ( 或专门技术 ), 出口该产品或其中部分元件前, 应根据该法获得正式批准 版权 2010 富士通半导体 ( 上海 ) 有限公司 MCU-AN-500087-Z-12- 第 2 页
目录 目录 修改记录... 2 目录... 3 1 概要... 5 2 系统特征... 6 3 系统介绍... 7 3.1 硬件结构图... 7 3.2 MCU 资源使用... 7 3.3 MCU 引脚配置... 8 3.4 IGBT 特性... 10 4 系统硬件... 11 4.1 系统连接图... 11 4.2 前面板... 12 4.3 主板... 13 5 模块描述... 14 5.1 电源模块... 14 5.2 IGBT 驱动模块... 15 5.3 线圈盘驱动模块... 15 6 系统操作... 16 6.1 按键 & LED 定义... 16 6.2 操作描述... 17 7 调试和编程... 19 7.1 调试环境和工具... 19 7.2 硬件设置... 19 MCU-AN-500087-Z-12 - 第 3 页
目录 7.3 MCU 编程... 19 8 更多信息... 20 9 附录... 21 9.1 前面板 SCH 和 BOM 表... 21 9.2 主板 SCH 和 BOM 表... 22 9.3 图索引... 25 MCU-AN-500087-Z-12- 第 4 页
第 1 章概要 1 概要 本文档介绍了如何使用电磁炉硬件 其硬件包括两个 PCB 板 ( 主板和前面板 ), 一个风扇和一个线圈盘 MCU-AN-500087-Z-12 - 第 5 页
第 2 章系统特征 2 系统特征 电源控制 风扇控制 风扇延迟关闭 蜂鸣器控制 LED 显示 键盘 锅检测 空锅检测 定时关机 (3 小时 ) 固定功率加热 恒温加热 IGBT 温度检测 陶瓷板温度检测 IGBT 过温保护 (120 C) 陶瓷板过温保护 (300 C) 空锅保护 (300 C) 传感器打开 / 短路检测 过电流保护 (18A) 过电压保护 (270V) 低电压保护 (150V) 浪涌保护 (1000V) 如果没有定时器, 两小时无操作, 自动关闭该系统设计使用反馈信号保护系统或计算瓦特 保护信号包括过电流, 过电压, 浪涌电压和锅检测 如果出现其中任意一项, 系统必须停止工作 如果 IGBT 温度超过 60 C, 必须打开风扇 如果 IGBT 温度超过 120 C, 系统必须停止工作 如果锅是空的, 陶瓷板温度会上升 温度上升至 300 C, 系统必须停止工作 MCU-AN-500087-Z-12- 第 6 页
第 3 章系统介绍 3 系统介绍 3.1 硬件结构图 图 3-1: 硬件结构图 系统理论为电磁涡流加热 PWM 用于控制 IGBT 产生电磁涡流 风扇用于冷却 IGBT 反馈 信号用于保护系统和计算功率 3.2 MCU 资源使用 MB95F434K 资源使用 No. 资源 用法信息 备注 1 VCC 5.0V 2 ROM 3 RAM 4 OSC Clock 16.25MHz 5 CPU Clock 8.125MHz 6 GPIO 6 引脚 LED COM(5), 开始 7 INTxx 1 引脚 ( 内部 ) Pad OSC 8 8/16Bit PPG (Timer) 1 引脚 (PPG) 9 ANxx 4 引脚 MCU-AN-500087-Z-12 - 第 7 页
第 3 章系统介绍 10 UART0 LED 显示 11 Debug 1 引脚 12 Watchdog Timer 监控系统 13 16Bit Timer0 键盘采样 14 16Bit Timer1 10MS 定时器保护, 错误 3.3 MCU 引脚配置 No. 名称定义注意备注 1 PG2/PPG0/X1A/OUT1 副振荡器副振荡器 2 PG1/TRG0/ADTG/X0A/BZ/OUT0 副振荡器 副振荡器 3 VCC Vcc Vcc 4 C C C 5 P60/OPAMP_P OPAMP_P 用电阻采样电流 6 P61/OPAMP_N OPAMP_N 7 P62/OPAMP_O P62 LED COM2 8 P12/EC0/UI/DBG P12/DBG 调试 / 风扇 9 P00/INT00/AN00 P00 启动 IGBT 10 P01/INT01/AN01/BZ BZ 蜂鸣器 11 P02/INT02/AN02/UCK/TRG0 UCK 串行时钟 12 P03/INT03/AN03/UO/PPG0 UO 串行数据 13 P04/INT04/AN04/UI/HCLK1 AN04 AC 电压测量 14 P05/INT05/AN05/TO0/HCLK2 AN05 AC 电流测量 15 P06/INT06/AN06/TO1 AN06 IGBT 温度 16 P07/INT07/AN07/EC0 AN07 陶瓷板温度 17 P70/CMP0_O/OUT0/TRG0 P70 LED COM4 18 P71/CMP0_P CMP0_P PAD-L+ 输入 19 P72/CMP0_N CMP0_N PAD-L- 输入 20 P73/CMP1_O/OUT1/PPG0 PPG0 PPG-IGBT 21 P74/CMP1_P CMP1_P 过电流参考输入 MCU-AN-500087-Z-12- 第 8 页
第 3 章系统介绍 22 P75/CMP1_N CMP1_n 过电流比较输入 23 P76/CMP2_O/UCK P76 LED COM3 24 P63/CMP2_P CMP2_P 过电压参考输入 25 P64/CMP2_N CMP2_N 过电压比较输入 26 P65/CMP3_O/UO P65 LED COM0 27 P66/CMP3_P CMP3_P 浪涌参考输入 28 P67/CMP3_N CMP3_N 浪涌比较输入 29 PF2/RSTX PF2 LED COM1 30 PF0/X0 X0 振荡器 31 PF1/X1 X1 振荡器 32 VSS VSS V SS MCU-AN-500087-Z-12 - 第 9 页
第 3 章系统介绍 3.4 IGBT 特性 MCU-AN-500087-Z-12- 第 10 页
第 4 章系统硬件 4 系统硬件 4.1 系统连接图 整个系统包括一个线圈盘 一个风扇 一个主板和一个前面板 系统连接图如下所示 图 4-1: 系统连接图连接顺序 : 连接线圈盘至主板 ; 连接线圈盘温度传感器至主板 ; 连接风扇至主板 ; 连接前面板至主板 MCU-AN-500087-Z-12 - 第 11 页
第 4 章系统硬件 4.2 前面板 下图为前面板 它由八个 LED 一个 4 位数字 LED 以及八个按钮组成 1 2 3 4 图 4-2: 前面板 1. 连接器 : 连接至主板 2. 八个 LED: 显示状态 3. 4 位数字 LED: 显示功率和时间 4. 八个按钮 : 控制系统 MCU-AN-500087-Z-12- 第 12 页
第 4 章系统硬件 4.3 主板 下图为主板 它一个功率模块 一个 MCU 控制模块以及一个 IGBT 驱动模块组成 2 1 电源 3 IGBT 驱动器 4 5 7 MCU 控制 6 8 9 10 图 4-3: 主板 1. 220V AC: 提供电源 2. 线圈盘连接器 : 连接线圈盘 3. 蜂鸣器 : 提示状态 4. 线圈盘温度传感器连接器 : 测试线圈盘温度 5. IGBT 电源 : 为 IGBT 提供电源 6. IGBT: IGBT 芯片 7. MCU: 控制系统 8. 风扇连接器, 控制风扇 9. 前连接器, 连接前面板 10. 调试连接器, 连接仿真器 MCU-AN-500087-Z-12 - 第 13 页
第 5 章模块描述 5 模块描述 5.1 电源模块 图 5-1: 电源模块 220V 由 ICN1 和 ICN2 连接, 通过 U4 整流后供给线圈盘 U11 是一个 15V 的 电源模块, 为 MCU 和 IGBT 驱动器提供电源 MCU-AN-500087-Z-12- 第 14 页
第 5 章模块描述 5.2 IGBT 驱动模块 图 5-2:IGBT 驱动模块 START 是系统启用信号 如果为高, 系统被启用, 反之则被禁用 PPG-IGBT 是 IGBT 驱动信号 如果为高, IGBT 被打开, 反之则被关闭 PPG- IGBT 的任务是决定线圈盘的加热功率 5.3 线圈盘驱动模块 图 5-3: 线圈盘驱动程序打开 IGBT (U9) 时, 电流流过 PAD PAD 是一个线圈, 可存储能量 电源方向从左到右 一旦关闭 IGBT, 因为 PAD 是一个线圈, 电流方向仍然是从左到右 由于 C11 和 PAD 构成一个振荡线圈 能量仍会被保存在 C11 中 系统运行时, 如果 PAD 线圈上有锅, 锅将会被加热 MCU-AN-500087-Z-12 - 第 15 页
第 6 章系统操作 6 系统操作 6.1 按键 & LED 定义 系统按键和 LED 定义如下 Error Timer CaoCai HuoGuo DunCai BaoTang BaoWen Power Clear Timer View Power Inc Dec M-Inc M-Dec 按键定义 Clear--------------- 清除定时器 Timer--------------- 设置定时器 Inc------------------- 增加功率 Dec----------------- 减少功率 M-Inc--------------- 增加模式 M-Dec-------------- 减少模式 View---------------- 改变显示, 功率和定时器 Power-------------- 打开或关闭设备 LED 定义 Error---------------- 显示错误 Timer--------------- 显示定时器 CaoCai------------- 显示模式 HuoGuo------------- 显示模式 DunCai------------- 显示模式 MCU-AN-500087-Z-12- 第 16 页
第 6 章系统操作 BaoTang------------- 显示模式 BaoWen------------- 显示模式 Power---------------- 显示电源 错误代码 错误代码描述备注 0xE0 低电压 0xE1 过电压 0xE2 过电流 0xE3 主传感器超过 300 0xE4 主传感器断路 0xE5 主传感器短路 0xE6 主传感器温度未改变 0xE7 IGBT 温度超过 120 0xE8 IGBT 传感器断路 0xE9 IGBT 传感器短路 0xF0 空锅 0xF1 6.2 操作描述 开启 / 关闭连接电源后, Power LED 亮起 按 Power 键可启动设备, Power LED 开始闪烁 在任何状态下, 按下 Power 键都可以关闭设备 模式更改设备启动后, 系统处于待机模式 按 M-Inc 或 M-Dec 可启动系统或改变模式 系统有六种工作模式, 用户按下 M-Inc 或 M-Dec 可改变工作模式 MCU-AN-500087-Z-12 - 第 17 页
第 6 章系统操作 功率更改正常情况下, 用户按下 Inc 和 Dec 可改变功率, 范围为 200W-2100W 功率改变后, LED 显示也会相应改变 定时器设置首先, 按 TIMER 键, 系统进入定时器设置模式 按 Inc 和 Dec 键可改变定时器时间 如果再按 TIMER 键, 定时器将被设置并启动, 并且 TIMER LED 将闪烁 按 Clear 可停止定时器 显示切换用户按下 View 键可切换显示信息 ( 功率或时间 ) MCU-AN-500087-Z-12- 第 18 页
第 7 章调试和编程 7 调试和编程 7.1 调试环境和工具 名称描述制造商备注 Windows XP Pro PC OS Microsoft SP2 Softune V3 Software Developing IDE Fujitsu For FFMC-8L MB95F434K Emulator MCU Emulator Fujitsu --- 7.2 硬件设置 硬件连接如下图所示 图 7-1: 硬件连接 7.3 MCU 编程 仿真器可用于编程 MCU, 硬件连接如上图所示 MCU-AN-500087-Z-12 - 第 19 页
第 8 章更多信息 8 更多信息 关于富士通半导体更多的产品信息, 请访问以下网站 : 英文版本地址 : http://www.fujitsu.com/cn/fsp/services/mcu/mb95/application_notes.html 中文版本地址 : http://www.fujitsu.com/cn/fss/services/mcu/mb95/application_notes.html MCU-AN-500087-Z-12- 第 20 页
第 9 章附录 9 附录 9.1 前面板 SCH 和 BOM 表 前面板 SCH 前面板 BOM 表 MCU-AN-500087-Z-12 - 第 21 页
第 9 章附录 9.2 主板 SCH 和 BOM 表 主板 SCH 主板 BOM 表 主要部件表 索引 参考 值 Footprint 数量 描述 1 B1 BM-330H BGM-330H 1 2 C1 C2 C3 C4 C5 C13 C21 C23 104Z C0805 8 3 C6 C12 C22 C24 100uF/25V CAP100V25 4 4 C7 C8 C9 C10 30P C0805 4 5 C11 0.33uF/1200V HVCAPD33 1 6 C14 5uF/275V HVCAP5U 1 7 C15 2uF/275V HVCAP2U 1 8 C16 681 C0805 1 MCU-AN-500087-Z-12- 第 22 页
第 9 章附录 9 C17 221 C0805 1 10 C18 103 C0805 1 11 C19 2.2uF/25V CAP2D2V25 1 12 C20 470uF/25V CAP470V25 1 13 CN1 CN2 CN3 CON2_1 CON2_1 3 14 CN4 JMP2_1 JMP2_1 1 15 CN5 JMP5_2 JMP5_2 1 16 CR1 470V RV 1 17 D1 Power LED 1 18 D2 D8 D9 D10 D11 D12 DI4148 DI4007 6 19 D3 D4 D5 DI4007 DI4007 3 20 D7 20V DI4007 1 21 F1 Fuse FUSE-90 1 22 ICN1 ICN2 ICN3 ICN4 PCN4 PCN4 4 23 J1 CON10_1 CON10_1 1 24 L1 4.7uH R_6_2_10 1 25 L2 400uH L-400-90 1 26 Q1 Q4 Q5 Q6 Q8 8050 SOT-23-8050 5 27 Q2 D667 TO-92-D667 1 28 Q3 S8550 TO-92-8550 1 29 Q7 S8050 TO-92-8050 1 30 R1 3.3R/1W R_11_4_16 1 31 R2 R3 330R R0805 2 32 R4 R5 R8 5.1k R0805 3 33 R6 R9 0R R0805 2 34 R7 330k/2W R_15_5_22 1 35 R10 R11 R15 470k/2W R_15_5_22 3 36 R12 R13 R25 R36 R37 10k R0805 5 37 R14 R17 10R/0.5W R_11_4_16 2 38 R16 R29 3.3k R0805 2 39 R18 R20 4.7k R0805 2 MCU-AN-500087-Z-12 - 第 23 页
第 9 章附录 40 R19 6.8k R0805 1 41 R21 0.01 R_PWR 1 42 R22 9.1k R0805 1 43 R23 10k R_6_2_10 1 44 R24 300R R0805 1 45 R26 R27 R28 27k R0805 3 46 R30 1.2k R0805 1 47 R31 500R R_V 1 48 R32 51k R0805 1 49 R33 R34 R35 1k R0805 3 50 RT1 100k R_6_2_10 1 51 RT2 50k R_6_2_10 1 52 T1 1:1000 TRANSFER_CUR 1 53 U1 MB95HI434 LQFP-32 1 54 U2 Buzz BUZZER 1 55 U3 78L12 TO-220 1 56 U4 GBP04 Rectifier-90 1 57 U9 IGBT TO-247-90 1 58 U11 AC-DC PWR Module 1 59 U12 78L05 TO-220 1 60 X1 16.0MHz CRYSTAL 1 61 X2 32.768KHz CRYSTAL 1 MCU-AN-500087-Z-12- 第 24 页
第 9 章附录 9.3 图索引图 3-1: 硬件结构图... 7 图 4-1: 系统连接图... 11 图 4-2: 前面板... 12 图 4-3: 主板... 13 图 5-1: 电源模块... 14 图 5-2:IGBT 驱动模块... 15 图 5-3: 线圈盘驱动程序... 15 图 7-1: 硬件连接... 19 MCU-AN-500087-Z-12 - 第 25 页