專利名稱：一種電磁爐單管諧振軟開關電路的制作方法
技術領域：
一種電磁爐單管諧振軟開關電路本實用新型涉及電磁爐電路，尤其涉及一種電磁爐單管諧振軟開關電路。電磁爐以其高效、環保的優勢逐漸取代了傳統的電加熱灶具，其所用到的電路拓撲包括全橋、半橋以及單管諧振。全橋和半橋電路雖然性能好、效率高，但成本相對較高，只適用于高端應用場合。而數量巨大的普通大眾應用的電磁爐，一般采用的是成本低廉的單管諧振電路拓撲。傳統電磁爐單管諧振電路的原理如圖I所示,包括整流濾波電路和主諧振電路。其中，整流濾波電路包括整流橋DBl、濾波電感LI和濾波電容Cl。整流橋DBl交流輸入端連接經過EMC濾波的交流輸入線，整流橋DBl輸出端的正極接濾波電感LI的一端，整流橋DBl輸出端的負極接濾波電容Cl的負端，濾波電感LI的另一端與濾波電容Cl的正端相連。主諧振電路包括加熱繞組盤Lr、諧振電容Cr以及主開關管Q1。加熱繞組盤Lr與諧振電容Cr并聯，其一端連接所述輸出濾波電容Cl的正端，另一端連接主開關管Ql的集電極，主開關管Ql的發射極連接所述濾波電容Cl的負端。等效地，諧振電容Cr也可以并聯在主開關管Ql的集電極和發射極兩端，不影響電路的工作狀態。在電磁爐的實際應用中，為了降低主開關管的關斷損耗，開關頻率一般選擇20-30kHz左右。在這種開關頻率范圍下，輸出2kW左右的功率，為把開關管的電壓應力限制在1000V以下，諧振電容Cr 一般取值0. 3-0. 8uF。諧振電容Cr取值過小，則同樣輸出功率的情況下，主開關管的電壓應力過高，很容易超過規格限值造成器件損壞。諧振電容Cr取值較大，能夠存儲的能量較多。當電磁爐輸出功率很大時，諧振電容Cr的能量可以完全釋放，自由諧振到零，實現主開關管的零電壓軟開關；當輸出功率較小時，諧振電容Cr的電壓不能自由諧振到零。這時，如果主開關管開通，諧振電容上的多余能量將會瞬間釋放，在主開關管中流過非常大的電流，很容易造成主開關管損壞，電路的可靠性降低。而且這部分多余能量消耗在主開關管上，造成整機的效率很低。因此，采用單管諧振的電磁爐一般只能連續大功率輸出。當需要輸出小功率時，一般采用間歇輸出大功率的方法，使平均輸出功率達到一個較低的數值。這種假的低功率輸出，并不是真正意義上的低功率連續輸出，影響了某些食物的烹調效果，限制了電磁爐的應用范圍。本實用新型要解決的技術問題是提供一種能夠在小功率輸出狀態下實現主開關 管零電壓開通，達到低功率連續輸出，電磁爐的性能和可靠性較高的電磁爐單管諧振軟開關電路。為了解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是，一種電磁爐單管諧振軟開關電路，包括整流濾波電路、主諧振電路和輔助諧振電路，所述主諧振電路包括加熱繞組盤、諧振電容以及主開關管所述的輔助諧振電路包括輔助諧振電感和輔助開關管，所述的輔助諧振電路的主電路與主開關管并聯。以上所述的電磁爐單管諧振軟開關電路，加熱繞組盤的一端接整流濾波電路輸出端的正極，另一端接主開關管的集電極，主開關管的發射極接整流濾波電路輸出端的負極，諧振電容與加熱繞組盤并聯或與主開關管并聯；所述的輔助諧振電路包括二極管，所述的輔助諧振電感是耦合電感，所述的耦合電感包括相互耦合的原邊繞組和副邊繞組，原邊繞組的第一端接主開關管的集電極，第二端接輔助開關管的集電極，輔助開關管的發射極接整流濾波電路輸出端的負極；副邊繞組與二極管組成串聯電路，串聯電路的一端接整流濾波電路輸出端的正極，另一端接整流濾波電路輸出端的負極；副邊繞組與原邊繞組第一端的同名端接整流濾波電路輸出端的負極時，二極管的陰極接整流濾波電路輸出端的正極；二極管的陽極接整流濾波電路輸出端的負極時，副邊繞組的另一端接整流濾波電路輸出端的正極。 以上所述的電磁爐單管諧振軟開關電路，所述的輔助諧振電路包括放電電阻，所述的放電電阻與所述的副邊繞組并聯。以上所述的電磁爐單管諧振軟開關電路，所述的整流濾波電路包括整流電路、濾波電感和濾波電容。所述整流電路的交流輸入端連接經過EMC濾波的交流輸入線，整流電路輸出端的正極連接濾波電感的一端，整流電路的輸出端的負極接濾波電容的負端，濾波電感的另一端接濾波電容的正端。以上所述的電磁爐單管諧振軟開關電路，所述的主開關管和輔助開關管是IGBT或 MOSFET。本實用新型電磁爐單管諧振軟開關電路能夠在小功率輸出狀態下實現主開關管零電壓開通，達到真正的低功率連續輸出，提高了電磁爐的性能和可靠性。
以下結合附圖
和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。圖I是現有技術電磁爐用單管諧振電路原理圖。圖2是本實用新型電磁爐單管諧振軟開關電路實施例I的原理圖。圖3是本實用新型電磁爐單管諧振軟開關電路實施例I的控制時序和工作波形圖。圖4本實用新型電磁爐單管諧振軟開關電路實施例2的原理圖。本實用新型電磁爐單管諧振軟開關電路實施例I的結構原理如圖2和圖3所示，電磁爐單管諧振軟開關電路包括整流濾波電路、主諧振電路和輔助諧振電路。整流濾波電路包括整流橋DBl、濾波電感LI和濾波電容Cl。整流橋DBl交流輸入端連接經過EMC濾波的交流輸入線，整流橋DBl輸出端的正極接濾波電感LI的一端，整流橋DBl輸出端的負極接濾波電容Cl的負端，濾波電感LI的另一端與濾波電容Cl的正端相連。主諧振電路包括加熱繞組盤Lr、諧振電容Cr以及主開關管Q1。加熱繞組盤Lr與諧振電容Cr并聯，其一端連接所述輸出濾波電容Cl的正端，另一端連接主開關管Ql的集電極，主開 關管Ql的發射極連接濾波電容Cl的負端。為了實現真正的電磁爐低功率連續輸出，則需要解決小功率輸出情況下主開關管的零電壓開通問題。為此，本實用新型在傳統的單管諧振電磁爐電路中加入了輔助諧振電路。輔助諧振電路包括二極管Da，放電電阻Ra、輔助諧振電感La和輔助開關管Qa。輔助諧振電感La是耦合電感，耦合電感La包括相互耦合的原邊繞組和副邊繞組，輔助諧振電感La原邊繞組的第一端接主開關管的集電極，第二端接輔助開關管Qa的集電極，輔助開關管Qa的發射極接濾波電容Cl的負端。耦合電感La的副邊繞組與二極管Da組成串聯電路。副邊繞組與原邊繞組第一端的同名端接濾波電容Cl的負端。副邊繞組的另一端接二極管Da的陽極，二極管Da的陰極接濾波電容Cl的正端。放電電阻Ra與副邊繞組并聯。主開關管Ql和輔助開關管Qa是IGBT、MOSFET或其他電子開關元件。圖3給出了本實用新型電磁爐用軟開關電路的控制時序和工作波形圖，依次分別是主開關管驅動時序、輔助開關管驅動時序、主開關管集電極電壓波形和輔助耦合電感電流波形。在小功率輸出時，在需要開通主開關管的t0時刻，主諧振電容Cr的電壓并沒有諧振到零。這時，首先開通輔助開關管Qa讓輔助諧振電路投入工作，發熱線圈盤Lr、輔助諧振電感La以及主諧振電容Cr自由諧振，主開關管Ql集電極電壓諧振下降；tl時刻，主開關管的集電極電壓自由諧振到零，這時開通主開關管，從而順利實現了主開關管的零電壓軟開關；主開關管Ql開通后，輔助開關管Qa控制關斷。這時，存儲在輔助耦合電感La中的能量通過副邊繞組和二極管反饋回輸入濾波電容Cl ;t2時刻，存儲在輔助耦合電感La中的能量全部回饋完畢，輔助耦合電感中的電流歸零，為下一個周期的工作做好準備。電阻Ra的作用是在能量回饋完成后，釋放輔助諧振電路中的寄生能量，保證輔助諧振電感電壓歸零。如前所述，大功率輸時主開關管Ql集電極電壓可以正常諧振到零，能夠自然實現零電壓開通。此時，選擇不開通輔助開關管從而禁制輔助諧振電路工作。通過電路分析可以知道，輔助諧振電路中處理的能量僅僅是存儲在主諧振電容Cl上的多余能量，只要合理選擇輔助諧振電感的參數，可把輔助諧振電路中的電流控制在一個很小的范圍之內。因此，輔助諧振電路可以選擇功率等級較小的器件，使得輔助諧振電路對電路造成的成本增加可以控制在一個可以接受的范圍之內。本實用新型提供的一種電磁爐用單管諧振軟開關電路及其控制方法，可以方便的實現小功率輸出狀態下主開關管的零電壓開通，達到了真正意義上的低功率連續輸出，提高了電磁爐的性能和可靠性，拓展了電磁爐在烹調領域的應用范圍。本實用新型電磁爐單管諧振軟開關電路實施例2的結構如圖4所示，實施例2與實施例I的區別僅在于，主諧振電路的諧振電容Cr與主開關管Ql并聯；輔助諧振電路二極管Da的陰極接副邊繞組與原邊繞組第一端的同名端，二極管Da的陽極接濾波電容Cl的負端；副邊繞組的另一端接濾波電容Cl的正端。實施例2是實施例I電路的變形，可以取得與實施例I同樣的有益效果。本實用新型是通過以上實施例進行描述的，本技術領域人員知悉，在不脫離本實用新型的精神和范圍情況下，可以對這些特征進行等效替換或改變。因此，本實用新型不受上述公開的實施例的限制，所有落入本實用新型權利要求范圍內的實施例都屬于本實用新型保護的范圍。
權利要求1.一種電磁爐單管諧振軟開關電路，包括整流濾波電路和主諧振電路，所述主諧振電路包括加熱繞組盤、諧振電容以及主開關管，其特征在于，包括輔助諧振電路，所述的輔助諧振電路包括輔助諧振電感和輔助開關管，所述的輔助諧振電路的主電路與主開關管并聯。
2.根據權利要求I所述的電磁爐單管諧振軟開關電路，其特征在于，加熱繞組盤的一端接整流濾波電路輸出端的正極，另一端接主開關管的集電極，主開關管的發射極接整流濾波電路輸出端的負極，諧振電容與加熱繞組盤并聯或與主開關管并聯；所述的輔助諧振電路包括二極管，所述的輔助諧振電感是耦合電感，所述的耦合電感包括相互耦合的原邊繞組和副邊繞組，原邊繞組的第一端接主開關管的集電極，第二端接輔助開關管的集電極，輔助開關管的發射極接整流濾波電路輸出端的負極；副邊繞組與二極管組成串聯電路，串聯電路的一端接整流濾波電路輸出端的正極，另一端接整流濾波電路輸出端的負極；副邊繞組與原邊繞組第一端的同名端接整流濾波電路輸出端的負極時，二極管的陰極接整流濾波電路輸出端的正極；二極管的陽極接整流濾波電路輸出端的負極時，副邊繞組的另一端接整流濾波電路輸出端的正極。
3.根據權利要求2所述的電磁爐單管諧振軟開關電路，其特征在于，所述的輔助諧振電路包括放電電阻，所述的放電電阻與所述的副邊繞組并聯。
4.根據權利要求I至3中任一權利要求所述的電磁爐單管諧振軟開關電路，其特征在于，所述的整流濾波電路包括整流電路、濾波電感和濾波電容，所述整流電路的交流輸入端連接經過EMC濾波的交流輸入線，整流電路輸出端的正極連接濾波電感的一端，整流電路的輸出端的負極接濾波電容的負端，濾波電感的另一端接濾波電容的正端。
5.根據權利要求I至3中任一權利要求所述的電磁爐單管諧振軟開關電路，其特征在于，所述的主開關管和輔助開關管是IGBT或MOSFET。
專利摘要本實用新型公開了一種電磁爐單管諧振軟開關電路，包括整流濾波電路、主諧振電路和輔助諧振電路，所述主諧振電路包括加熱繞組盤、諧振電容以及主開關管所述的輔助諧振電路包括輔助諧振電感和輔助開關管，所述的輔助諧振電路的主電路與主開關管并聯，當電磁爐單管諧振軟開關電路小功率輸出，主開關管集電極的電壓不能正常諧振到零時，輔助諧振電路在主開關管開通前投入工作，釋放諧振電容的殘余電能。本實用新型能夠在小功率輸出狀態下實現主開關管零電壓開通，達到真正的低功率連續輸出，提高了電磁爐的性能和可靠性。
文檔編號H02M3/335GK202425086SQ20122001629
公開日2012年9月5日 申請日期2012年1月13日 優先權日2012年1月13日
發明者高軍 申請人:深圳麥格米特電氣股份有限公司