電磁加熱烹飪裝置及其加熱控制電路和低功率加熱控制方法與流程

本發明涉及電磁加熱技術領域，特別涉及一種電磁加熱烹飪裝置的加熱控制電路、一種電磁加熱烹飪裝置的低功率加熱控制方法以及一種電磁加熱烹飪裝置。

背景技術：

目前，在電磁爐、電磁加熱飯煲等產品上，單igbt(insulatedgatebipolartransistor，絕緣柵雙極型晶體管)的電磁諧振電路通常采用并聯諧振方式，并在采用實現電磁爐大功率運行的諧振參數時，如果在連續低功率段運行，則會出現以下問題：

(1)igbt電壓超前開通，開通瞬間會導致igbt瞬態電流峰值高，容易超過igbt電流峰值規格限制，損壞igbt；

(2)igbt會發熱嚴重，需要加強對igbt散熱(如增大散熱片、增加風機轉速等)以實現igbt的溫升要求；

(3)如果采用占空比加熱方式下實現低功率，即采用斷續加熱方式，由于濾波電容存在，igbt在下一周期開通時存在硬開通現象，容易導致igbt燒毀。

技術實現要素：

本發明旨在至少從一定程度上解決上述技術中的技術問題之一。為此，本發明的第一個目的在于提出一種電磁加熱烹飪裝置的加熱控制電路，通過改變功率開關管的控制信號的脈沖寬度來減少其硬開通時的沖擊電流，從而降低功率開關管損壞的風險，減少開通噪音。

本發明的第二個目的在于提出一種電磁加熱烹飪裝置的低功率加熱控制方法。本發明的第三個目的在于提出一種電磁加熱烹飪裝置。

為達到上述目的，本發明第一方面實施例提出的一種電磁加熱烹飪裝置的加熱控制電路，包括：電壓過零檢測單元，所述電壓過零檢測單元用于檢測輸入到電磁加熱烹飪裝置的交流電源的電壓過零信號；諧振加熱單元；整流濾波單元，所述整流濾波單元對所述交流電源進行整流濾波處理后供給所述諧振加熱單元；用于控制所述諧振加熱單元進行諧振工作的功率開關管；驅動單元，所述驅動單元與所述功率開關管的驅動端相連以驅動所述功率開關管的開通或關斷；主控單元，所述主控單元分別與所述電壓過零檢測單元和所述 驅動單元相連，所述主控單元采用丟波的方式控制所述電磁加熱烹飪裝置進行間斷加熱，其中，在控制所述電磁加熱烹飪裝置從停止加熱區間向加熱區間切換時，所述主控單元根據所述電壓過零信號判斷在所述交流電源的過零點前的第一時間段輸出第一控制信號至所述驅動單元，并在所述交流電源的過零點后的第二時間段輸出第二控制信號至所述驅動單元，其中，所述第一控制信號的電壓幅值與所述第二控制信號的電壓幅值相等，且所述第一控制信號的脈沖寬度小于所述第二控制信號的脈沖寬度。

根據本發明實施例的電磁加熱烹飪裝置的加熱控制電路，在電磁加熱烹飪裝置以低功率加熱時，主控單元采用丟波的方式控制電磁加熱烹飪裝置進行間斷加熱，并且在控制電磁加熱烹飪裝置從停止加熱區間向加熱區間切換時，主控單元根據電壓過零信號判斷在交流電源的過零點前的第一時間段輸出第一控制信號至驅動單元，并在交流電源的過零點后的第二時間段輸出第二控制信號至驅動單元，從而在電磁加熱烹飪裝置低功率加熱時采用脈沖寬度可變的控制信號來控制功率開關管，能夠使得功率開關管的開通電流減小，可以降低功率開關管硬開通帶來的損害，同時還可降低開通噪音，避免功率開關管發熱嚴重，提高了電磁加熱烹飪裝置的運行可靠性，并能拓寬電磁加熱烹飪裝置的加熱功率范圍。

根據本發明的一個實施例，所述第一控制信號的脈沖寬度逐漸遞增，所述第二控制信號的脈沖寬度先逐漸遞增然后再保持不變。

根據本發明的一個實施例，所述第一控制信號的脈沖寬度和所述第二控制信號的脈沖寬度均保持不變。

根據本發明的另一個實施例，所述第一控制信號的脈沖寬度逐漸遞增，所述第二控制信號的脈沖寬度保持不變。

根據本發明的一個實施例，所述功率開關管為igbt，所述第一控制信號和所述第二控制信號均為ppg(programmablepulsegenerator，可編程脈沖發生器)信號。

為達到上述目的，本發明的第二方面實施例提出了一種電磁加熱烹飪裝置的低功率加熱控制方法，所述電磁加熱烹飪裝置包括諧振加熱單元、用于控制所述諧振加熱單元進行諧振工作的功率開關管、驅動所述功率開關管開通或關斷的驅動單元，所述方法包括以下步驟：在接收到低功率加熱指令時，采用丟波的方式控制所述電磁加熱烹飪裝置進行間斷加熱；檢測輸入到所述電磁加熱烹飪裝置的交流電源的電壓過零信號；在控制所述電磁加熱烹飪裝置從停止加熱區間向加熱區間切換時，根據所述電壓過零信號判斷在所述交流電源的過零點前的第一時間段輸出第一控制信號至所述驅動單元，并在所述交流電源的過零點后的第二時間段輸出第二控制信號至所述驅動單元，其中，所述第一控制信號的電壓幅值與所述第二控制信號的電壓幅值相等，且所述第一控制信號的脈沖寬度小于所述第二控制信號的脈沖寬度。

根據本發明實施例的電磁加熱烹飪裝置的低功率加熱控制方法，在接收到低功率加熱指令時采用丟波的方式來控制電磁加熱烹飪裝置進行間斷加熱，并在控制電磁加熱烹飪裝置從停止加熱區間向加熱區間切換時，根據電壓過零信號判斷在交流電源的過零點前的第一時間段輸出第一控制信號至驅動單元，并在交流電源的過零點后的第二時間段輸出第二控制信號至驅動單元，從而在電磁加熱烹飪裝置低功率加熱時采用脈沖寬度可變的控制信號來控制功率開關管，能夠使得功率開關管的開通電流減小，可以降低功率開關管硬開通帶來的損害，同時還可降低開通噪音，避免功率開關管發熱嚴重，提高了電磁加熱烹飪裝置的運行可靠性，并能拓寬電磁加熱烹飪裝置的加熱功率范圍。

根據本發明的一個實施例，所述第一控制信號的脈沖寬度逐漸遞增，所述第二控制信號的脈沖寬度先逐漸遞增然后再保持不變。

根據本發明的一個實施例，所述第一控制信號的脈沖寬度和所述第二控制信號的脈沖寬度均保持不變。

根據本發明的另一個實施例，所述第一控制信號的脈沖寬度逐漸遞增，所述第二控制信號的脈沖寬度保持不變。

根據本發明的一個實施例，所述第一控制信號和所述第二控制信號均為ppg信號。

此外，本發明的實施例還提出了一種電磁加熱烹飪裝置，其包括上述的電磁加熱烹飪裝置的加熱控制電路。

本發明實施例的電磁加熱烹飪裝置，通過上述的加熱控制電路，能夠在低功率加熱時采用脈沖寬度可變的控制信號來控制功率開關管，從而使得功率開關管的開通電流減小，可以降低功率開關管硬開通帶來的損害，同時還可降低開通噪音，避免功率開關管發熱嚴重，提高了運行可靠性，并能拓寬加熱功率范圍。

附圖說明

圖1為根據本發明一個實施例的電磁加熱烹飪裝置的加熱控制電路的方框示意圖；

圖2為根據本發明一個實施例的電磁加熱烹飪裝置低功率加熱運行時的波形圖；

圖3為根據本發明一個實施例的igbt的集電極c極電壓波形與主控單元輸出的控制信號波形之間的對應關系示意圖；

圖4為根據本發明另一個實施例的igbt的集電極c極電壓波形與主控單元輸出的控制信號波形之間的對應關系示意圖；

圖5為根據本發明再一個實施例的igbt的集電極c極電壓波形與主控單元輸出的控制信號波形之間的對應關系示意圖；以及

圖6為根據本發明實施例的電磁加熱烹飪裝置的低功率加熱控制方法的流程圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

下面參照附圖來描述根據本發明實施例提出的電磁加熱烹飪裝置的加熱控制電路、電磁加熱烹飪裝置的低功率加熱控制方法以及電磁加熱烹飪裝置。

圖1為根據本發明一個實施例的電磁加熱烹飪裝置的加熱控制電路的方框示意圖。如圖1所示，該電磁加熱烹飪裝置的加熱控制電路包括：電壓過零檢測單元10、諧振加熱單元20、整流濾波單元30、功率開關管40、驅動單元50和主控單元60。

其中，電壓過零檢測單元10用于檢測輸入到電磁加熱烹飪裝置的交流電源(l，n)的電壓過零信號，例如如圖1所示，電壓過零檢測單元10與交流電源(l，n)相連。整流濾波單元30對交流電源進行整流濾波處理后輸出直流電供給諧振加熱單元20，如圖1所示，整流濾波單元30包括整流橋301以及濾波電感l1和濾波電容c1，諧振加熱單元20包括諧振線圈l2和諧振電容c2，諧振線圈l2和諧振電容c2并聯連接。功率開關管40用于控制諧振加熱單元20進行諧振工作，其中，功率開關管40可以是igbt，igbt的集電極連接到并聯的諧振線圈l2和諧振電容c2。

如圖1所示，驅動單元50與功率開關管40的驅動端例如igbt的門極相連以驅動功率開關管40的開通或關斷，主控單元60例如主控芯片分別與電壓過零檢測單元10和驅動單元50相連，主控單元60采用丟波的方式控制電磁加熱烹飪裝置進行間斷加熱，從而使得電磁加熱烹飪裝置以低功率進行加熱工作。其中，在控制電磁加熱烹飪裝置從停止加熱區間向加熱區間切換時，主控單元60根據電壓過零信號判斷在交流電源的過零點前的第一時間段t1輸出第一控制信號至驅動單元50，并在交流電源的過零點后的第二時間段t2輸出第二控制信號至驅動單元50，其中，第一控制信號的電壓幅值與第二控制信號的電壓幅值相等，且第一控制信號的脈沖寬度小于第二控制信號的脈沖寬度。

其中，所述第一控制信號和所述第二控制信號均可為ppg信號。

進一步地，根據本發明的一個實施例，結合圖2至圖5所示，為電磁加熱烹飪裝置低功率加熱運行時的波形圖。其中，如圖2所示，從上向下依次為交流市電波形、低功率加熱波形(采用丟波的方式進行間斷加熱，占空比為1/2)、電磁加熱烹飪裝置低功率加熱時igbt的集電極c極電壓波形，圖3為根據本發明一個實施例的igbt的集電極c極電壓波形與主控單元輸出的控制信號波形之間的對應關系，圖4為根據本發明另一個實施例的igbt的集電極c極電壓波形與主控單元輸出的控制信號波形之間的對應關系，圖5為根據 本發明再一個實施例的igbt的集電極c極電壓波形與主控單元輸出的控制信號波形之間的對應關系。

結合圖2至圖5，可以得出，當電磁加熱烹飪裝置采用丟波的方式即間斷加熱方式(加熱占空比為1/2)進行低功率加熱時，在停止加熱區間向加熱區間切換時，在第一時間段t1主控單元60輸出第一控制信號至驅動單元50，并在第二時間段t2主控單元60輸出第二控制信號至驅動單元50，從而在第一時間段t1使得igbt在第一控制信號的控制下開通或關斷，并在igbt的c極開通時電壓到最小時開始的第二時間段t2使得igbt在第二控制信號的控制下開通或關斷，以改變控制信號的脈沖寬度的方式來控制igbt，實現igbt的軟啟動。

根據本發明的一個實施例，如圖3所示，第一控制信號的脈沖寬度和第二控制信號的脈沖寬度均保持不變，即第一時間段t1的ppg脈沖信號等寬，第二時間段t2的ppg脈沖信號也等寬，且幅值保持不變。

其中，固定的第一控制信號的脈沖寬度d1小于等于2us，第二控制信號的脈沖寬度d2為根據實際功率需要主控芯片的自動調整值，且d1小于d2。

根據本發明的另一個實施例，如圖4所示，第一控制信號的脈沖寬度逐漸遞增，第二控制信號的脈沖寬度均保持不變，即第一時間段t1的ppg脈沖信號的寬度遞增，第二時間段t2的ppg脈沖信號等寬，且幅值保持不變。

根據本發明的再一個實施例，如圖5所示，第一控制信號的脈沖寬度逐漸遞增，第二控制信號的脈沖寬度先逐漸遞增然后再保持不變，即第一時間段t1的ppg脈沖信號的寬度遞增，第二時間段t2的ppg脈沖信號寬度先逐漸遞增然后再保持不變，且幅值不變。

其中，第一控制信號的啟動脈沖寬度應小于等于2us。

在本發明的實施例中，在igbt啟動階段(t1階段)，主控單元以固定寬度(d1)或寬度遞增的方式輸出igbt驅動脈沖；在正式加熱階段(t2階段)，主控單元以固定寬度(d2)方式輸出igbt驅動脈沖。

也就是說，本發明實施例的電磁加熱烹飪裝置的加熱控制電路在控制電磁加熱烹飪裝置低功率加熱時，在igbt啟動階段(t1)，采用ppg信號為等脈沖寬度的窄脈沖的方式或脈沖寬度遞增的方式啟動igbt，在t2時間段恢復為等脈沖寬度的ppg信號來控制igbt開通或關斷。例如，在交流電源的過零點前1～2ms內為t1時間段，在過零點后為t2時間段。其中，t1為放電階段，由于在停止加熱區間，濾波電容c1的存在，導致igbt的c極電壓在t1啟動點為市電的1.4倍。但由于t1時間段的igbt導通脈沖比較窄，其流過igbt的脈沖電流比較小，因此可以認為是通過igbt緩慢放電來達到降低igbt的c極導通電壓的目的，在接近電壓過零點時，轉入t2階段，此時igbt的c極電壓比較小，并且在t2階段 ppg脈沖寬度為控制功率加熱需要的實際寬度，但igbt的沖擊電流比較小。這樣就實現了igbt的軟啟動，從而可以減小igbt硬開通帶來的損害，降低igbt的開通噪音。

其中，如圖3或圖4或圖5所示，在交流電源的過零點，功率開關管例如igbt的集電極電壓振蕩到最小例如振蕩到零，實現停止加熱區間向加熱區間的切換。

在本發明的實施例中，電磁加熱烹飪裝置可以是電磁爐、電磁壓力鍋或電磁電飯煲等電磁加熱產品。

根據本發明實施例的電磁加熱烹飪裝置的加熱控制電路，在電磁加熱烹飪裝置以低功率加熱時，主控單元采用丟波的方式控制電磁加熱烹飪裝置進行間斷加熱，并且在控制電磁加熱烹飪裝置從停止加熱區間向加熱區間切換時，主控單元根據電壓過零信號判斷在交流電源的過零點前的第一時間段輸出第一控制信號至驅動單元，并在交流電源的過零點后的第二時間段輸出第二控制信號至驅動單元，從而在電磁加熱烹飪裝置低功率加熱時采用脈沖寬度可變的控制信號來控制功率開關管，能夠使得功率開關管的開通電流減小，可以降低功率開關管硬開通帶來的損害，同時還可降低開通噪音，避免功率開關管發熱嚴重，提高了電磁加熱烹飪裝置的運行可靠性，并能拓寬電磁加熱烹飪裝置的加熱功率范圍。

圖6為根據本發明實施例的電磁加熱烹飪裝置的低功率控制方法的流程圖。其中，該電磁加熱烹飪裝置包括諧振加熱單元、用于控制所述諧振加熱單元進行諧振工作的功率開關管、驅動所述功率開關管開通和關斷的驅動單元。如圖6所示，該電磁加熱烹飪裝置的低功率加熱控制方法包括以下步驟：

s1，在接收到低功率加熱指令時，采用丟波的方式控制電磁加熱烹飪裝置進行間斷加熱。

根據本發明的一個實施例，如圖2所示，可采用丟波的方式控制電磁加熱烹飪裝置進行低功率加熱，占空比為1/2。例如，加熱功率低于或等于1000w時，主控芯片默認為低功率狀態，否則為高功率狀態。當用戶控制電磁加熱烹飪裝置運行某小功率(例如600w)加熱時，主控芯片采用丟波的方式處理，丟棄交流電源1/2的波形，實現電磁加熱烹飪裝置低功率加熱。

s2，檢測輸入到電磁加熱烹飪裝置的交流電源的電壓過零信號。例如，可通過電壓過零檢測單元來檢測交流電源的電壓過零點信號。

s3，在控制電磁加熱烹飪裝置從停止加熱區間向加熱區間切換時，根據電壓過零信號判斷在交流電源的過零點前的第一時間段輸出第一控制信號至驅動單元，并在交流電源的過零點后的第二時間段輸出第二控制信號至驅動單元，其中，第一控制信號的電壓幅值與第二控制信號的電壓幅值相等，且第一控制信號的脈沖寬度小于第二控制信號的脈沖寬度。即言，采用丟波的方式控制電磁加熱烹飪裝置進行低功率加熱時，在每次從停止加熱區間 向加熱區間切換時，采用窄脈沖的ppg啟動igbt，可以降低igbt的沖擊電流值，減少開關噪音。

具體地，根據本發明的一個示例，所述第一控制信號和所述第二控制信號均可為ppg信號。

根據本發明的一個實施例，如圖3所示，第一控制信號的脈沖寬度和第二控制信號的脈沖寬度均保持不變，即第一時間段t1的ppg脈沖信號等寬，第二時間段t2的ppg脈沖信號也等寬，且幅值保持不變。

其中，固定的第一控制信號的脈沖寬度d1小于等于2us，第二控制信號的脈沖寬度d2為根據實際功率需要主控芯片的自動調整值，且d1小于d2。

根據本發明的另一個實施例，如圖4所示，第一控制信號的脈沖寬度逐漸遞增，第二控制信號的脈沖寬度均保持不變，即第一時間段t1的ppg脈沖信號的寬度遞增，第二時間段t2的ppg脈沖信號等寬，且幅值保持不變。

根據本發明的再一個實施例，如圖5所示，第一控制信號的脈沖寬度逐漸遞增，第二控制信號的脈沖寬度先逐漸遞增然后再保持不變，即第一時間段t1的ppg脈沖信號的寬度遞增，第二時間段t2的ppg脈沖信號寬度先逐漸遞增然后再保持不變，且幅值不變。

其中，第一控制信號的啟動脈沖寬度應小于等于2us。

在本發明的實施例中，在igbt啟動階段(t1階段)，主控單元以固定寬度(d1)或寬度遞增的方式輸出igbt驅動脈沖；在正式加熱階段(t2階段)，主控單元以固定寬度(d2)方式輸出igbt驅動脈沖。

具體而言，在本發明的實施例中，控制電磁加熱烹飪裝置以一定的加熱功率例如600w運行時，可采用間斷加熱的方式，來實現低功率加熱。在停止加熱區間，由于濾波電容c1存在，igbt的c極電壓維持在交流電源整流濾波后的電壓值。結合圖3和圖4及圖5所示，在交流電源的電壓過零點前的b點啟動時，采用窄脈沖的ppg啟動，使igbt導通，多個ppg脈沖信號使振蕩回路產生振蕩，igbt的c極電壓振蕩變小。其中，可以設定ppg的脈沖寬度不變或遞增，經過多個振蕩之后，在到達電壓過零點c點即igbt的c極電壓振蕩到最小時，使電容c1的電壓接近為0v，此時啟動階段t1結束，再進入t2階段，igbt的驅動采用寬脈沖的ppg信號，此時的脈沖寬度保持不變，具體根據實際功率需要確定。并在下個過零點d點時，關閉igbt驅動。

因此，在采用丟波的方式控制電磁加熱烹飪裝置低功率加熱時，可采用窄脈沖的方式啟動igbt加熱，并在igbt啟動階段(t1階段)，igbt驅動脈沖以固定寬度(d1)或寬度遞增的方式輸出；在正式加熱階段(t2階段)，igbt驅動脈沖以固定寬度(d2)方式輸出。

根據本發明實施例的電磁加熱烹飪裝置的低功率加熱控制方法，在接收到低功率加熱 指令時采用丟波的方式來控制電磁加熱烹飪裝置進行間斷加熱，并在控制電磁加熱烹飪裝置從停止加熱區間向加熱區間切換時，根據電壓過零信號判斷在交流電源的過零點前的第一時間段輸出第一控制信號至驅動單元，并在交流電源的過零點后的第二時間段輸出第二控制信號至驅動單元，從而在電磁加熱烹飪裝置低功率加熱時采用脈沖寬度可變的控制信號來控制功率開關管，能夠使得功率開關管的開通電流減小，可以降低功率開關管硬開通帶來的損害，同時還可降低開通噪音，避免功率開關管發熱嚴重，提高了電磁加熱烹飪裝置的運行可靠性，并能拓寬電磁加熱烹飪裝置的加熱功率范圍。

此外，本發明的實施例還提出了一種電磁加熱烹飪裝置，其包括上述的電磁加熱烹飪裝置的加熱控制電路。

本發明實施例的電磁加熱烹飪裝置，通過上述的加熱控制電路，能夠在低功率加熱時采用脈沖寬度可變的控制信號來控制功率開關管，從而使得功率開關管的開通電流減小，可以降低功率開關管硬開通帶來的損害，同時還可降低開通噪音，避免功率開關管發熱嚴重，提高了運行可靠性，并能拓寬加熱功率范圍。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。在本發明的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系，除非另有明確的限定。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、 “下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。

盡管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。