電磁爐降反壓電路及包含該降反壓電路的電磁爐的製作方法
2023-05-28 13:31:11
電磁爐降反壓電路及包含該降反壓電路的電磁爐的製作方法
【專利摘要】本發明公開一種電磁爐降反壓電路及包含該降反壓電路的電磁爐。該電磁爐降反壓電路包括依次連接的整流濾波電路、振蕩電路和IGBT電路，電磁爐降反壓電路還包括第一降壓電路和第二降壓電路，第一降壓電路的兩端分別連接至振蕩電路的兩端，第二降壓電路的第一端連接至IGBT電路的C極，第二降壓電路的第二端連接至IGBT電路的E極。根據本發明的電磁爐降反壓電路，能夠降低IGBT的C極的反壓，提高IGBT工作的安全性，並有效防止電磁爐發生炸機。
【專利說明】電磁爐降反壓電路及包含該降反壓電路的電磁爐
【技術領域】
[0001]本發明涉及電磁爐領域，具體而言，涉及一種電磁爐降反壓電路及包含該降反壓電路的電磁爐。
【背景技術】
[0002]IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor),絕緣柵雙極型電晶體，是由 BJT (雙極型三極體)和MOS (絕緣柵型場效應管)組成的複合全控型電壓驅動式功率半導體器件，兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR(電力電晶體)的低導通壓降兩方面的優點。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅動電流較大；M0SFET驅動功率很小，開關速度快，但導通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優點，驅動功率小而飽和壓降低，因此被廣泛應用。
[0003]電磁爐的工作電路中一般包括有IGBT和包括諧振電容的振蕩電路，IGBT電路的C極與振蕩電路連接，G極通入高頻交流電，來驅動電路工作，對電磁爐上的鍋具進行加熱。由於電磁爐的G極通過的是30kHz左右的高頻電流，因此IGBT導通時，在電感線圈上產生高頻的交變電流，於是電感線圈在C極與振蕩電路的連接位置自感出高電壓，達千伏級別。由于振蕩電路通過IGBT內部與G極相連，以及振蕩電路通過高阻電阻或容值很小的電容(容值大則會影響振蕩頻率)反饋給控制放大電路放大後與G極相連，因此該自感高電壓很易受到差模信號類的幹擾，影響電磁爐的同步電路，因而容易出現El (電壓過高)保護或跳閘，甚至短路炸機。而此反壓值較高，很容易擊穿IGBT，功率越大，則反壓也越高，從而造成IGBT損壞，導致電磁爐無法正常工作。
【發明內容】
[0004]本發明實施例中提供一種電磁爐降反壓電路及包含該降反壓電路的電磁爐，能夠降低IGBT的C極的反壓，提高IGBT工作的安全性，並有效防止電磁爐發生炸機。
[0005]為解決上述技術問題，本發明實施例提供一種電磁爐降反壓電路，包括依次連接的整流濾波電路、振蕩電路和IGBT電路，電磁爐降反壓電路還包括第一降壓電路和第二降壓電路，第一降壓電路的兩端分別連接至振蕩電路的兩端，第二降壓電路的第一端連接至IGBT電路的C極，第二降壓電路的第二端連接至IGBT電路的E極。
[0006]作為優選，第一降壓電路和第二降壓電路均包括至少一個電阻。
[0007]作為優選，第一降壓電路包括相互串聯的第一電阻和第二電阻。
[0008]作為優選，第一降壓電路還包括第一發光二極體和第二發光二極體，第一發光二極體和第二發光二極體反向並聯後與第一電阻和第二電阻串聯。
[0009]作為優選，第一發光二極體和第二發光二極體設置在第一電阻和第二電阻之間。
[0010]作為優選，第一發光二極體和第二發光二極體其中至少之一為變色發光二極體。
[0011]作為優選，第二降壓電路包括相互串聯的第三電阻和第四電阻。
[0012]作為優選，第二降壓電路還包括與第三電阻和第四電阻串接的第三發光二極體，第三發光二極體的導通方向為從C極向E極導通。
[0013]作為優選，第一電阻、第二電阻、第三電阻和第四電阻的阻值為10千歐至300千歐。
[0014]根據本發明的另一方面，提供了一種電磁爐，包括電磁爐降反壓電路，該電磁爐降反壓電路為上述的電磁爐降反壓電路。
[0015]應用本發明的技術方案，電磁爐降反壓電路包括依次連接的整流濾波電路、振蕩電路和IGBT電路，電磁爐降反壓電路還包括第一降壓電路和第二降壓電路，第一降壓電路的兩端分別連接至振蕩電路的兩端，第二降壓電路的第一端連接至IGBT電路的C極，第二降壓電路的第二端連接至IGBT電路的E極。在該電磁爐降反壓電路工作時，一旦振蕩電路的電感線圈自感出高電壓，或者IGBT電路自身在C極產生高電壓時，就可以通過第一降壓電路和第二降壓電路來對C極所產生的電壓進行降壓，從而降低電磁爐的反壓，降低IGBT電路和諧振電容的溫升，延長諧振電容和IGBT的壽命，防止電磁爐損壞或者炸機，延長電磁爐的壽命。由於兩個降壓電路與零火線間的壓敏電阻之間是並聯的關係，因此可以分擔壓敏電阻的作用，與原電路的壓敏電阻一起吸收幹擾電壓，從而形成非線性和線性的吸收保護作用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明實施例的電磁爐降反壓電路的工作原理圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細描述，但不作為對本發明的限定。
[0018]如圖1所示，根據本發明的實施例，電磁爐降反壓電路包括依次連接的整流濾波電路、振蕩電路和IGBT電路，電磁爐降反壓電路還包括第一降壓電路和第二降壓電路，第一降壓電路的兩端分別連接至振蕩電路的兩端，第一降壓電路的第一端與振蕩電路交於A點，第二端與振蕩電路交於B點後連接至IGBT電路的C極，第二降壓電路的第一端與振蕩電路交於B點之後連接至IGBT電路的C極，第二降壓電路的第二端連接至IGBT電路的E極。
[0019]在該電磁爐降反壓電路工作時，電磁爐的G極通過的是高頻的電流，因此IGBT導通時，在電感線圈上產生高頻的交變電流，電感線圈在B點自感出高電壓，達千伏級別。一旦振蕩電路的電感線圈在B點自感出高電壓，或者IGBT電路在C極產生高電壓時(C極與振蕩電路的連接點和B點可以重合)，就可以通過第一降壓電路和第二降壓電路來對C極所產生的電壓進行降壓，從而降低電磁爐的反壓，降低IGBT電路和諧振電容的溫升，延長諧振電容和IGBT的壽命，防止電磁爐損壞或者炸機，延長電磁爐的壽命。
[0020]第一降壓電路和第二降壓電路上均包括至少一個電阻。整流濾波電路包括橋式電路、第一電感線圈LI和第一電容Cl。
[0021]振蕩電路為LC振蕩電路，包括第二電容C2和第二電感線圈L2，振蕩電路的第一端與整流濾波電路交於A點，第二端與IGBT電路交於B點。在該振蕩電路工作時，當第二電容C2進入充電狀態時，振蕩電路相當於短路，此時第二發光二極體D2上的電壓很低，因此不會發光。由於此時第二電感線圈L2上無自感電壓，因此第一發光二極體Dl也不會亮。在C2充電過程中，第二電容C2上電場能在增加，第二電感線圈L2磁場能在減小，迴路中電流在減小，第二電容C2上電量在增加，此時第二發光二極體D2上的電壓達到臨界值，第二發光二極體D2點亮，電流通過線路3所示線路流動，即電流從第一降壓電路經過後分別經由第二降壓電路和IGBT電路流回整流過濾電路。
[0022]當第二電容C2充電完畢後，開始進入放電過程，此時B點的自感高電壓一部分通過線路I經第一降壓電路導走，一部分通過線路2經第二降壓電路導走。在第二電容C2放電的過程中，第二電容C2的電場能在減少，第二電感線圈L2的磁場能在增加，迴路中電流在增加，第二電容C2上的電量在減少。此時在線路I中，振蕩電路與第一降壓電路之間形成迴路，第一降壓電路上的電阻與第二電容C2之間串聯，能夠對C2的電壓進行降壓，從而降低B點的自感高電壓，此時感應電流從B點流向A點，第二發光二極體D2不亮，第一發光二極體Dl導通點亮。在線路2中，第二降壓電路上的電阻與第二電容C2之間串聯，能夠對第二電容C2的電壓進行降壓，從而降低B點的自感高電壓，此時感應電流從B點經第二降壓電路流向第一電容Cl的第一端，對第二電容C2進行降壓處理，以避免B點產生的自感高電壓直接作用在IGBT電路的C極而造成IGBT電路擊穿，有效保護IGBT電路。
[0023]在本實施例中，第一降壓電路包括相互串聯的第一電阻Rl和第二電阻R2。第一降壓電路中包括兩個電阻，可以使得兩個電阻之間相互形成保護，短路其中任何一個電阻，第一降壓電路仍然能夠起到作用也不至於損壞，能夠提高第一降壓電路工作時的安全性和可靠性，提高整個電磁爐工作時的安全性。斷路其中任何一個電阻，也不會影響第二降壓電路的安全性，第二降壓電路仍然能夠起到作用，能夠提高整個降壓電路工作時的安全性和可靠性，提高整個電磁爐工作時的安全性。
[0024]第一降壓電路還包括第一發光二極體Dl和第二發光二極體D2，第一發光二極體Dl和第二發光二極體D2反向並聯後與第一電阻Rl和第二電阻R2串聯。兩個發光二極體主要起到指示作用，能夠對電磁爐降反壓電路進行實時監控，並根據發光二極體的指示來判斷電磁爐是否正常工作，是否發生損壞，或者是否有發生炸機的可能，從而有效對電磁爐的工作進行監控，防止出現炸機現象，提高電磁爐工作時的安全性和可靠性。
[0025]第一發光二極體Dl和第二發光二極體D2反向並聯後可以設置在第一電阻Rl的遠離第二電阻R2的一側，也可以設置在第二電阻R2的遠離第一電阻Rl的一側，或者是設置在第一電阻Rl和第二電阻R2之間。優選地，在本實施例中，第一發光二極體Dl和第二發光二極體D2反向並聯後設置在第一電阻Rl和第二電阻R2之間,在電磁爐工作時，電壓不會首先對兩個發光二極體造成衝擊，因此能夠降低高頻交流電對發光二極體所造成的衝擊損壞。
[0026]第一發光二極體Dl和第二發光二極體D2其中至少之一為變色發光二極體，該變色發光二極體可以為雙腳變色發光二極體，也可以為三腳變色發光二極體。第一發光二極體Dl和第二發光二極體D2也可以為普通的發光二極體，優選地，這兩個二極體之間應該具有不同的發光特性，從而便於操作人員更加直觀地對兩個二極體的工作情況進行判斷，快速準確地獲取電磁爐的工作狀態信息。
[0027]第二降壓電路包括相互串聯的第三電阻R3和第四電阻R4。第二降壓電路中包括兩個電阻，可以使得兩個電阻之間相互形成保護，短路其中任何一個電阻，第二降壓電路仍然能夠起到作用也不至於損壞，能夠提高第二降壓電路工作時的安全性和可靠性，提高整個電磁爐工作時的安全性。斷路其中任何一個電阻，也不會影響第一降壓電路的安全性，第一降壓電路仍然能夠起到作用，能夠提高整個降壓電路工作時的安全性和可靠性，提高整個電磁爐工作時的安全性。
[0028]第二降壓電路還包括與第三電阻R3和第四電阻R4串接的第三發光二極體D3，第三發光二極體D3的導通方向為從C極向E極導通。由於電磁爐在工作時，IGBT電路的兩端電壓始終是C極為高電壓，E極為低電壓，並不會產生反向電流，因此第二降壓電路只需要一個導通方向為從C極向E極導通的第三發光二極體D3就能夠很好地對電磁爐的工作狀況進行指示。優選地，該第三發光二極體D3設置在第三電阻R3和第四電阻R4之間，從而避免交流電直接對第三發光二極體D3造成衝擊。
[0029]第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3和第四電阻R4的阻值為10千歐至300千歐,可以均不相等。Rl和R2取50千歐左右為佳，R3、R4取100千歐左右為佳。優選地，在本實施例中，本電路元器件的典型值為:R1 = R2 = 47000歐，R3 = R4 = 100千歐，Dl、D2可各用一隻普通的發光二極體，也可用一隻變色發光二極體代替，D3是一隻普通的發光二極體。上述的發光二極體也可以用電阻、電容、電感、穩壓二極體等器件來代替。
[0030]上述的第一降壓電路和第二降壓電路之間能夠形成互補關係，可以同時對B點的自感高電壓進行降壓，一旦其中一個降壓電路損壞，另外一個降壓電路仍然能夠工作，因此可以更加有效地保護IGBT電路，也能夠更加有效地防止第二電容C2的電壓過高導致溫升過高而縮短第二電容C2的壽命，從而提高電磁爐的使用壽命。
[0031]在電磁爐降反壓電路工作時，由於第一降壓電路和第二降壓電路的功率都很小，不到0.5W，因此兩個電路的電流和溫升都很小，在B點產生高自感電壓時，就可以通過線路I和線路2所示線路導走，降低了反壓值，也不會對電路造成其它不利影響。
[0032]由於兩個降壓電路與零火線間的壓敏電阻之間是並聯的關係，因此可以分擔壓敏電阻的作用，與原電路的壓敏電阻一起吸收幹擾電壓，從而形成非線性(壓敏電阻是非線性保護特性的)、線性(本電路基本是電阻起作用，因而是線性的)的吸收保護作用。
[0033]下面對電磁爐降反壓電路的整個檢測過程加以描述。
[0034]步驟1，在電磁爐剛上電及處於待機狀態時，振蕩電路的第二電感線圈L2通過很小的直流電，此時第二發光二極體D2上的電壓很小，不會發光。而由於此時第二電感線圈L2上無自感電壓，第一發光二極體Dl不亮。此時由于振蕩電路相當於短路，電流直接經振蕩電路後從IGBT電路和第二降壓電路經過，第三發光二極體D3點亮。
[0035]步驟2，當電磁爐處於檢鍋狀態(即不放置鍋)時，第一發光二極體Dl和第二發光二極體D2按檢鍋的試探電流頻率(每秒數次)一閃一閃的發光。(實際上應是第二發光二極體D2先亮而後第一發光二極體Dl亮，不過由於時間相隔非常短，人眼分辨不出來)。2分鐘後，電磁爐關掉檢鍋電路，蜂鳴器停止鳴叫，本電路回到步驟I所示的狀態及現象。
[0036]步驟3，當電磁爐處於工作狀態(放置鍋具)時，第三發光二極體D3先亮，第二發光二極體D2和第一發光二極體Dl接著亮，然後第三發光二極體D3比之前稍暗。此時，人眼看到的是三隻發光二極體都亮。
[0037]步驟4，當電磁爐處於提離鍋具狀態時，第一發光二極體Dl、第二發光二極體D2燈滅(有時因為提離時自感線圈電流比較大，第一發光二極體Dl和第二發光二極體D2還會亮約I秒鐘)，回到步驟2所示的狀態和現象。第三發光二極體D3的亮度增加。
[0038]步驟5，會導致炸機情況的預測和預示:電磁爐的炸機機率較高，特別是在維修炸機的電磁爐時，更要排查和防止炸機的隱患，即需要對會導致炸機的電磁爐進行安全的預測。使用本發明的電磁爐，在電磁爐外面的火線上串聯一隻15至100W的白熾燈就可預先排查出炸機的隱患。
[0039]在進行排除時，可能出現如下幾種狀況，下面對各種狀況進行說明。狀況1:在放置鍋具的情況下，如果電磁爐工作正常，第一發光二極體Dl或者第二發光二極體D2發亮(實際上應是第二發光二極體D2先亮而後第一發光二極體Dl亮，不過由於時間相隔非常短，人眼分辨不出來)，白熾燈略發紅或發光。只要IGBT沒有燒毀，第一發光二極體Dl和第二發光二極體D2的顯示都是一樣的，看不出來明顯區別。
[0040]狀況2:在沒有放置鍋具的情況下，第一發光二極體Dl或第二發光二極體D2不亮或閃亮，同時白熾燈很暗，再符合狀況I所示的情況，則說明IGBT沒有短路。
[0041]狀況3:如果沒有放置鍋具，而第一發光二極體Dl和第二發光二極體D2就發亮或閃亮，同時發現白熾燈很亮，則說明IGBT短路；如果放置了鍋具，第一發光二極體Dl和第二發光二極體D2很亮，白熾燈也很亮，也說明IGBT短路。實際上，在此種檢測狀況下，主要是看白熾燈是不是很亮，只要白熾燈很亮，就說明IGBT短路。第一發光二極體Dl和第二發光二極體D2在這裡的顯示狀況對於檢測IGBT是否短路並沒有太大意義，只是便於讓人觀察振蕩電路是否能正常工作。
[0042]本申請的電磁爐降反壓電路還可以實時吸收零火線間的幹擾電壓和尖峰電壓，避免電磁爐開關電源的損壞。
[0043]本申請的電磁爐降反壓電路與開關電源的電路並聯，此電路一般吸收近0.5W功率，可對開關電源形成保護。這是因為開關電源容易受到脈衝高電壓等幹擾電壓損壞，而脈衝高電壓在用戶的實際使用情況下是不時會出現的。市電電網的常見脈衝電壓達數百伏至上千伏，而持續時間數納秒至數毫秒，能量在數毫焦至數焦(這是因為電網有各種電器通斷電、工作)。一般數秒鐘才會發生一次，能量常為零點幾焦。本電路的功率基本與電壓的平方成正比，達到幹擾電壓的功率數量級，就正好有效的吸收尖峰電壓。本電路近似於純電阻電路(電阻用的是純電阻，考慮到發光二極體有輕微的電容效應，而此電容值很小，和上百千歐的電阻來比，基本可忽略不計，因而可視為純電阻電路)，可快速反應各種頻率的電壓和電流，也不會影響電路的諧振和取樣、反饋。
[0044]根據本發明的實施例，電磁爐包括電磁爐降反壓電路，該電磁爐降反壓電路為上述的電磁爐降反壓電路。
[0045]當然，以上是本發明的優選實施方式。應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明基本原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種電磁爐降反壓電路，其特徵在於，包括依次連接的整流濾波電路、振蕩電路和IGBT電路，所述電磁爐降反壓電路還包括第一降壓電路和第二降壓電路，所述第一降壓電路的兩端分別連接至所述振蕩電路的兩端，所述第二降壓電路的第一端連接至所述IGBT電路的C極，所述第二降壓電路的第二端連接至所述IGBT電路的E極。
2.根據權利要求1所述的電磁爐降反壓電路，其特徵在於，所述第一降壓電路和所述第二降壓電路均包括至少一個電阻。
3.根據權利要求2所述的電磁爐降反壓電路，其特徵在於，所述第一降壓電路包括相互串聯的第一電阻和第二電阻。
4.根據權利要求3所述的電磁爐降反壓電路，其特徵在於，所述第一降壓電路還包括第一發光二極體和第二發光二極體，所述第一發光二極體和所述第二發光二極體反向並聯後與所述第一電阻和所述第二電阻串聯。
5.根據權利要求4所述的電磁爐降反壓電路，其特徵在於，所述第一發光二極體和所述第二發光二極體設置在所述第一電阻和所述第二電阻之間。
6.根據權利要求4所述的電磁爐降反壓電路，其特徵在於，所述第一發光二極體和所述第二發光二極體其中至少之一為變色發光二極體。
7.根據權利要求3至6中任一項所述的電磁爐降反壓電路，其特徵在於，所述第二降壓電路包括相互串聯的第三電阻和第四電阻。
8.根據權利要求7所述的電磁爐降反壓電路，其特徵在於，所述第二降壓電路還包括與所述第三電阻和所述第四電阻串接的第三發光二極體，所述第三發光二極體的導通方向為從所述C極向所述E極導通。
9.根據權利要求7所述的電磁爐降反壓電路，其特徵在於，所述第一電阻、所述第二電阻、所述第三電阻和所述第四電阻的阻值為10千歐至300千歐。
10.一種電磁爐，包括電磁爐降反壓電路，其特徵在於，所述電磁爐降反壓電路為權利要求I至9中任一項所述的電磁爐降反壓電路。
【文檔編號】H05B6/12GK104168680SQ201410352572
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月23日 優先權日:2014年7月23日
【發明者】楊鍾成, 馮海傑, 萬今明, 陳日豪, 李方烔, 鄒鵬 申請人:珠海格力電器股份有限公司