電磁加熱裝置及其加熱控制電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電磁加熱裝置及其加熱控制電路，其中加熱控制電路包括：電壓過零檢測單元；諧振加熱單元；整流濾波單元；功率開關管；驅動單元；對功率開關管的集電極電壓進行放電處理的放電單元，放電單元的一端與功率開關管的集電極相連，放電單元的另一端接地；主控單元，主控單元分別與電壓過零檢測單元、驅動單元和放電單元的控制端相連，主控單元控制電磁加熱裝置以低功率間斷加熱方式運行時，在加熱區間控制放電單元停止放電工作，并在停止加熱區間控制放電單元進行放電工作以使功率開關管在下次加熱開通時集電極電壓降低至預設值，從而在間斷加熱時控制功率開關管在其集電極電壓很低時開通，避免功率開關管硬開通。
【專利說明】
電磁加熱裝置及其加熱控制電路
技術領域
[0001]本實用新型涉及電磁加熱技術領域，特別涉及一種電磁加熱裝置的加熱控制電路以及一種電磁加熱裝置。
【背景技術】
[0002]目前，單IGBT(InsulatedGate Bipolar Transistor，絕緣棚.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:
[0003](I )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;
[0004](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；
[0005](3)如果采用開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。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型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，本實用新型的第一個目的在于提出一種電磁加熱裝置的加熱控制電路，通過增加放電單元以在電磁加熱裝置間斷加熱時能夠控制功率開關管在其集電極電壓很低時開通，避免功率開關管硬開通，降低功率開關管損壞的風險。
[0007]本實用新型的第二個目的在于提出一種電磁加熱裝置。
[0008]為達到上述目的，本實用新型提出的一種電磁加熱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和關斷;對所述功率開關管的集電極電壓進行放電處理的放電單元，所述放電單元的一端與所述功率開關管的集電極相連，所述放電單元的另一端接地;主控單元，所述主控單元分別與所述電壓過零檢測單元、所述驅動單元和所述放電單元的控制端相連，所述主控單元在接收到低功率加熱指令時根據所述電壓過零信號輸出驅動控制信號至所述驅動單元以控制所述電磁加熱裝置以間斷加熱方式運行，并在加熱區間控制所述放電單元停止放電工作，以及在停止加熱區間控制所述放電單元進行放電工作以使所述功率開關管在下次加熱開通時所述集電極電壓降低至預設值。
[0009]根據本實用新型的電磁加熱裝置的加熱控制電路，通過增加放電單元來對功率開關管的集電極電壓進行放電處理，這樣主控單元在接收到低功率加熱指令時根據電壓過零信號輸出驅動控制信號至驅動單元以控制電磁加熱裝置以間斷加熱方式運行，并在加熱區間控制放電單元停止放電工作，以及在停止加熱區間控制放電單元進行放電工作以使功率開關管在下次加熱開通時集電極電壓降低至預設值，從而降低功率開關管在加熱開通時的開通電流，避免功率開關管硬開通，減少功率開關管硬開通帶來的損害，同時還避免功率開關管發熱嚴重，提高了電磁加熱裝置的運行可靠性，并能拓寬電磁加熱裝置的加熱功率范圍。
[0010]其中，所述放電單元包括:放電電阻，所述放電電阻的一端與所述功率開關管的集電極相連;放電控制開關，所述放電控制開關的一端與所述放電電阻的另一端相連，所述放電控制開關的另一端接地，所述放電控制開關的控制端與所述主控單元相連。
[0011]具體地，當所述主控單元在接收到高功率加熱指令時根據所述電壓過零信號控制所述電磁加熱裝置以連續加熱方式運行，并控制所述放電單元處于停止工作狀態。
[0012]具體地，所述功率開關管為IGBT，所述驅動控制信號為PPG脈沖。
[0013]具體地，所述電磁加熱裝置以間斷加熱方式運行時，所述主控單元輸出至所述放電單元的控制信號的占空比為1/2或2/3。
[0014]此外，本實用新型還提出了一種電磁加熱裝置，其包括上述的電磁加熱裝置的加熱控制電路。
[0015]本實用新型提出的電磁加熱裝置，通過在加熱控制電路中增加放電單元來對功率開關管的集電極電壓進行放電處理，這樣在電磁加熱裝置以間斷加熱方式運行時，通過在停止加熱區間控制放電單元進行放電工作以使功率開關管在下次加熱開通時集電極電壓降低至預設值，從而降低功率開關管在加熱開通時的開通電流，避免功率開關管硬開通，減少功率開關管硬開通帶來的損害，同時還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】
[0016]圖1為根據本實用新型一個實施例的電磁加熱裝置的加熱控制電路的方框示意圖；
[0017]圖2為根據本實用新型一個實施例的電磁加熱裝置高功率連續加熱運行時的波形圖；
[0018]圖3為根據本實用新型一個實施例的電磁加熱裝置低功率間斷加熱運行時的波形圖；
[0019]圖4為根據本實用新型另一個實施例的電磁加熱裝置低功率間斷加熱運行時的波形圖；以及
[0020]圖5為根據本實用新型實施例的電磁加熱裝置的加熱控制方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0021]下面詳細描述本實用新型的實施例，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，旨在用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。
[0022]下面參照附圖來描述根據本實用新型實施例提出的電磁加熱裝置的加熱控制電路、電磁加熱裝置的加熱控制方法以及電磁加熱裝置。
[0023]圖1為根據本實用新型一個實施例的電磁加熱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、放電單元60和主控單元70。
[0024]其中，電壓過零檢測單元10用于檢測輸入到電磁加熱裝置的交流電源(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脈動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LI和濾波電容Cl，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。
[0025]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的開通和關斷，放電單元60的一端與功率開關管40的集電極相連，放電單元60的另一端接地，放電單元60用于對功率開關管40的集電極電壓進行放電處理。主控單元70例如控制芯片分別與電壓過零檢測單元10、驅動單元50和放電單元60的控制端相連，主控單元70在接收到低功率加熱指令時根據電壓過零信號輸出驅動控制信號至驅動單元50以控制電磁加熱裝置以間斷加熱方式運行，并在加熱區間控制放電單元60停止放電工作，以及在停止加熱區間控制放電單元60進行放電工作以使功率開關管40在下次加熱開通時集電極電壓降低至預設值。
[0026]進一步地，根據本實用新型的一個實施例，如圖1所示，放電單元60包括:放電電阻Rl和放電控制開關SI，放電電阻Rl的一端與功率開關管40的集電極相連，放電控制開關SI的一端與放電電阻Rl的另一端相連，放電控制開關SI的另一端接地，放電控制開關SI的控制端與主控單元70相連。其中，放電控制開關SI在主控單元70的控制下閉合時，放電單元60進行放電工作;放電控制開關SI在主控單元70的控制下斷開時，放電單元60停止放電工作。
[0027]也就是說，本實用新型實施例的電磁加熱裝置的加熱控制電路，通過設置放電控制開關SI，控制是否用放電電阻Rl放電。當SI斷開時，不啟用電阻Rl放電；當SI閉合時，啟用Rl放電。
[0028]根據本實用新型的一個實施例，當主控單元70在接收到高功率加熱指令時根據電壓過零信號控制電磁加熱裝置以連續加熱方式運行，并控制放電單元60處于停止工作狀態即控制放電控制開關SI處于斷開狀態。
[0029]具體而言，如圖2所示，電磁加熱裝置以高功率連續加熱運行時，SI處于斷開狀態，不啟用Rl放電，電磁加熱裝置以連續加熱方式運行，即言，圖2為電磁加熱裝置高功率加熱運行時的波形圖，從上向下依次為交流市電波形、電磁加熱裝置全周期加熱波形、電磁加熱裝置全周期加熱時控制SI的驅動波形。從圖2可以看出，整個加熱期間，SI處于斷開狀態。
[0030]如圖3或圖4所示，電磁加熱裝置以間斷加熱方式運行時，主控單元70輸出至放電單元60的控制信號的占空比為1/2或2/3。也就是說，電磁加熱裝置以低功率間斷加熱運行時，主控單元控制SI以一定的占空比例如1/2或2/3通斷，在停止加熱期間啟用電阻Rl進行放電，在加熱區間禁止SI閉合。其中，圖3為根據本實用新型一個實施例的電磁加熱裝置高功率加熱運行時的波形圖，從上向下依次為交流市電波形、電磁加熱裝置的加熱波形(1/2占空比)、電磁加熱裝置低功率間斷加熱時以1/2占空比控制SI的驅動波形；圖4為根據本實用新型另一個實施例的電磁加熱裝置高功率加熱運行時的波形圖，從上向下依次為交流市電波形、電磁加熱裝置的加熱波形(1/3占空比)、電磁加熱裝置低功率間斷加熱時以2/3占空比控制SI的驅動波形。
[0031]結合如圖3和圖4所示，低功率加熱是以高功率間斷加熱方式實現，從而很好地解決了IGBT電壓超前開通問題，同時SI閉合或斷開都在交流電源的電壓過零點附近動作，由于Rl的放電作用，IGBT在電壓過零點開始啟動時不存在硬開通現象，避免IGBT損壞。
[0032]因此，本實用新型實施例的電磁加熱裝置的加熱控制電路通過增加放電單元60實現電磁加熱裝置間斷加熱時，在停止加熱區間通過控制SI閉合使得IGBT的集電極電壓通過放電電阻Rl進行放電，從而使得IGBT在下個加熱周期啟動時的集電極電壓降低至預設值例如降低至將近為0，進而降低IGBT的脈沖電流，避免IGBT硬開通。
[0033]根據本實用新型的一個實施例，主控單元70輸出到驅動單元50的驅動控制信號可以為PPG脈沖，主控單元70輸出到放電單元60的控制信號可以是高低電平信號。
[0034]在本實用新型的實施例中，電磁加熱裝置可以是電磁爐、電磁壓力鍋或電磁電飯煲等電磁產品。
[0035]根據本實用新型實施例的電磁加熱裝置的加熱控制電路，通過增加放電單元來對功率開關管的集電極電壓進行放電處理，這樣主控單元在接收到低功率加熱指令時根據電壓過零信號輸出驅動控制信號至驅動單元以控制電磁加熱裝置以間斷加熱方式運行，并在加熱區間控制放電單元停止放電工作，以及在停止加熱區間控制放電單元進行放電工作以使功率開關管在下次加熱開通時集電極電壓降低至預設值，從而降低功率開關管在加熱開通時的開通電流，避免功率開關管硬開通，減少功率開關管硬開通帶來的損害，同時還避免功率開關管發熱嚴重，提高了電磁加熱裝置的運行可靠性，并能拓寬電磁加熱裝置的加熱功率范圍。
[0036]圖5為根據本實用新型實施例的電磁加熱裝置的加熱控制方法的流程圖。其中，該電磁加熱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、對所述功率開關管的集電極電壓進行放電處理的放電單元。如圖5所示，該電磁加熱裝置的加熱控制方法包括以下步驟:
[0037]SI，檢測輸入到電磁加熱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。
[0038]S2，在接收到低功率加熱指令時，根據電壓過零信號輸出驅動控制信號至驅動單元以控制電磁加熱裝置以間斷加熱方式運行。
[0039]S3，在控制電磁加熱裝置進行間斷加熱的過程中，在加熱區間控制放電單元停止放電工作，并在停止加熱區間控制放電單元進行放電工作以使功率開關管在下次加熱開通時集電極電壓降低至預設值。
[0040]根據本實用新型的一個實施例，在接收到高功率加熱指令時，根據電壓過零信號控制電磁加熱裝置以連續加熱方式運行，并控制放電單元處于停止工作狀態。
[0041 ]具體而言，如圖1所示，放電單元包括放電電阻Rl和放電控制開關SI。如圖2所示，控制電磁加熱裝置以高功率連續加熱運行時，SI處于斷開狀態，不啟用Rl放電，電磁加熱裝置以連續加熱方式運行。從圖2可以看出，整個加熱期間，SI處于斷開狀態。
[0042]根據本實用新型的一些實施例，如圖3或圖4所示，電磁加熱裝置以間斷加熱方式運行時，輸出至放電單元的控制信號的占空比為1/2或2/3。也就是說，控制電磁加熱裝置以低功率間斷加熱運行時，控制SI以一定的占空比例如1/2或2/3通斷，在停止加熱期間啟用電阻Rl進行放電，在加熱區間禁止SI閉合。其中，低功率加熱是以高功率間斷加熱方式實現，從而很好地解決了 IGBT電壓超前開通問題，同時SI閉合或斷開都在交流電源的電壓過零點附近動作，由于Rl的放電作用，IGBT在電壓過零點開始啟動時不存在硬開通現象，避免IGBT損壞。
[0043]根據本實用新型的一個實施例，功率開關管可以為IGBT，輸出到驅動單元的驅動控制信號可以為PPG脈沖，輸出到放電單元的控制信號可以是高低電平信號。
[0044]在本實用新型的實施例中，在接收到低功率加熱指令時，可采用丟波的方式控制功率開關管以使電磁加熱裝置進行間斷加熱，并在停止加熱區間通過控制SI閉合使得IGBT的集電極電壓通過放電電阻Rl進行放電，從而使得IGBT在下個加熱周期啟動時的集電極電壓降低至預設值例如降低至將近為0，進而降低IGBT的脈沖電流，避免IGBT硬開通。
[0045]具體地，根據本實用新型的一個示例，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。需要說明的是，本實施例中是以1000W功率值來作為是否低功功率劃界值，這個劃界值在具體的產品中可以不同，一般情況下這個劃界值在800W至1200W，即這個劃界值可以是在800W至1200W區間的任一個值，低于設定的劃界值就被認為是低功率或小功率。當用戶控制電磁加熱裝置運行某小功率(例如600W)加熱時，主控芯片控制SI可以以占空比2/3方式通斷，電磁加熱裝置以大功率(例如1800W)間隔加熱，如圖4所示；當用戶控制電磁加熱裝置運行某大功率(例如1800W)加熱時，主控芯片控制SI處于斷開狀態，如圖2所示。
[0046]根據本實用新型實施例的電磁加熱裝置的加熱控制方法，在接收到低功率加熱指令時根據電壓過零信號輸出驅動控制信號至驅動單元以控制電磁加熱裝置以間斷加熱方式運行，在控制電磁加熱裝置進行間斷加熱的過程中，在加熱區間控制放電單元停止放電工作，以及在停止加熱區間控制放電單元進行放電工作以使功率開關管在下次加熱開通時集電極電壓降低至預設值，從而降低功率開關管在加熱開通時的開通電流，避免功率開關管硬開通，減少功率開關管硬開通帶來的損害，同時還避免功率開關管發熱嚴重，提高了電磁加熱裝置的運行可靠性，并能拓寬電磁加熱裝置的加熱功率范圍。
[0047]此外，本實用新型的實施例還提出了一種電磁加熱裝置，其包括上述的電磁加熱裝置的加熱控制電路。
[0048]本實用新型實施例的電磁加熱裝置，通過在加熱控制電路中增加放電單元來對功率開關管的集電極電壓進行放電處理，這樣在電磁加熱裝置以間斷加熱方式運行時，通過在停止加熱區間控制放電單元進行放電工作以使功率開關管在下次加熱開通時集電極電壓降低至預設值，從而降低功率開關管在加熱開通時的開通電流，避免功率開關管硬開通，減少功率開關管硬開通帶來的損害，同時還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。
[0049]在本實用新型的描述中，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實用新型和簡化描述，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實用新型的限制。
[0050]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。在本實用新型的描述中，“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。
[0051]在本實用新型中，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實用新型中的具體含義。
[0052]在本實用新型中，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。
[0053]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實用新型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。
[0054]盡管上面已經示出和描述了本實用新型的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本實用新型的限制，本領域的普通技術人員在本實用新型的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
【主權項】
1.一種電磁加熱裝置的加熱控制電路，其特征在于，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和關斷； 對所述功率開關管的集電極電壓進行放電處理的放電單元，所述放電單元的一端與所述功率開關管的集電極相連，所述放電單元的另一端接地； 主控單元，所述主控單元分別與所述電壓過零檢測單元、所述驅動單元和所述放電單元的控制端相連，所述主控單元在接收到低功率加熱指令時根據所述電壓過零信號輸出驅動控制信號至所述驅動單元以控制所述電磁加熱裝置以間斷加熱方式運行，并在加熱區間控制所述放電單元停止放電工作，以及在停止加熱區間控制所述放電單元進行放電工作以使所述功率開關管在下次加熱開通時所述集電極電壓降低至預設值。2.根據權利要求1所述的電磁加熱裝置的加熱控制電路，其特征在于，所述放電單元包括: 放電電阻，所述放電電阻的一端與所述功率開關管的集電極相連； 放電控制開關，所述放電控制開關的一端與所述放電電阻的另一端相連，所述放電控制開關的另一端接地，所述放電控制開關的控制端與所述主控單元相連。3.根據權利要求1或2所述的電磁加熱裝置的加熱控制電路，其特征在于，當所述主控單元在接收到高功率加熱指令時根據所述電壓過零信號控制所述電磁加熱裝置以連續加熱方式運行，并控制所述放電單元處于停止工作狀態。4.根據權利要求1所述的電磁加熱裝置的加熱控制電路，其特征在于，所述功率開關管為IGBT，所述驅動控制信號為PPG脈沖。5.根據權利要求1所述的電磁加熱裝置的加熱控制電路，其特征在于，所述電磁加熱裝置以間斷加熱方式運行時，所述主控單元輸出至所述放電單元的控制信號的占空比為1/2或 2/3。6.—種電磁加熱裝置，其特征在于，包括根據權利要求1-5中任一項所述的電磁加熱裝置的加熱控制電路。
【文檔編號】H05B6/06GK205491254SQ201620104716
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年2月2日
【發明人】江德勇, 王云峰, 李寶剛, 曾露添
【申請人】佛山市順德區美的電熱電器制造有限公司