電磁諧振控制電路、電磁加熱裝置和電晶體的控制方法
2023-08-02 00:12:01 1
電磁諧振控制電路、電磁加熱裝置和電晶體的控制方法
【專利摘要】本發明提供了一種電磁諧振控制電路、一種電磁加熱裝置和一種電晶體的控制方法，其中，電磁諧振控制電路，包括：電源模塊；諧振電路，連接至電源模塊；電晶體，在所述諧振電路與地之間，用於根據控制器發送的脈寬調製信號執行開通或關斷操作，以對諧振電路的工作狀態進行控制；控制器，連接至所述電源模塊和所述電晶體的控制端，根據電源模塊輸送至諧振電路的電壓的變化情況，調整向電晶體發送的脈寬調製信號的佔空比，以對電晶體的開通時間進行控制。本發明的技術方案可以針對輸送至諧振電路的電壓對電晶體的開通時間進行控制，通過在低電壓區域增加功率輸出，在高電壓區域減小功率輸出，實現在相同功率情況下電晶體的峰值電壓，峰值電流下降，從而有效地保護了電晶體。
【專利說明】電磁諧振控制電路、電磁加熱裝置和電晶體的控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及具有電磁感應的電器【技術領域】，具體而言，涉及一種電磁諧振控制電路、一種電磁加熱裝置和一種電晶體的控制方法。
【背景技術】
[0002]目前，對電磁爐內諧振電路都是通過電晶體進行控制的，例如通過IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極型電晶體)對諧振電路的充放電過程進行控制。
[0003]由於市電經過整流後的電壓仍然是隨時間的變化而變化的(即正弦波的半個周期)，但是在相關技術中，IGBT在市電經過整流後的包絡中保持相同的開通時間，因此，在輸入至諧振電路的電壓較高，諧振時的峰值電壓和峰值電流較大時，導致IGBT在開通時會流過較大的峰值電流，在IGBT關斷後也會承受很高的反向電壓，而峰值電壓、峰值電流偏高容易損壞IGBT。
[0004]因此，如何能夠根據輸入至諧振電路中的電壓，對IGBT的開通時間進行控制，以控制諧振電路的峰值電壓和峰值電流，避免峰值電壓、峰值電流較大對IGBT造成損壞成為亟待解決的技術問題。
【發明內容】
[0005]本發明旨在至少解決現有技術或相關技術中存在的技術問題之一。
[0006]為此，本發明的一個目的在於提出了一種能夠針對輸送至諧振電路的電壓對電晶體的開通時間進行控制，在低電壓區域增加功率輸出，在高電壓區域減小功率輸出，實現在相同功率情況下電晶體的峰值電壓，峰值電流下降，從而有效地保護了電晶體的電磁諧振控制電路。
[0007]本發明的另一個目的在於提出了 一種電磁加熱裝置。
[0008]本發明的又一個目的在於提出了一種電晶體的控制方法。
[0009]為實現上述目的，根據本發明的第一方面的實施例，提出了一種電磁諧振控制電路，包括:電源模塊；諧振電路，連接至所述電源模塊；電晶體，連接在所述諧振電路與地之間，用於根據控制器發送的脈寬調製信號執行開通或關斷操作，以對所述諧振電路的工作狀態進行控制；所述控制器，分別連接至所述電源模塊和所述電晶體的控制端，用於根據所述電源模塊輸送至所述諧振電路的電壓的變化情況，調整向所述電晶體發送的脈寬調製信號的佔空比，以對所述電晶體的開通時間進行控制。
[0010]由於電磁加熱裝置在加熱過程中，電晶體開通的時間越長，電晶體的峰值電壓和峰值電流越大。當在電源模塊輸送至諧振電路的電壓較高時，若依然以較大的佔空比開通電晶體，則電晶體的峰值電壓和峰值電流達到很高而容易損壞。
[0011]因此，本發明通過根據電源模塊輸送至諧振電路的電壓的變化情況，調整向電晶體發送的脈寬調製信號的佔空比，使得能夠針對輸送至諧振電路的電壓情況對電晶體的開通時間進行控制，通過在低電壓區域增加脈寬調製信號的佔空比以增大功率輸出，在高電壓區域減小脈寬調製信號的佔空比以減小功率輸出，從而實現在相同功率情況下降低電晶體的峰值電壓和峰值電流，有效地保護了電晶體。故本發明能有效避免當輸送至諧振電路的電壓較高時，電晶體的開通時間依然較長，導致產生較大的峰值電壓和峰值電流，進而損壞電晶體。其中，電晶體可以是絕緣柵雙極型電晶體。
[0012]另外，根據本發明上述實施例的電磁諧振控制電路，還可以具有如下附加的技術特徵:
[0013]根據本發明的一個實施例，所述控制器具體用於:在所述電壓的變化情況表明輸送至所述諧振電路的電壓升高時，減小所述脈寬調製信號的佔空比，以縮短所述電晶體的開通時間；以及在所述電壓的變化情況表明輸送至所述諧振電路的電壓降低時，增加所述脈寬調製信號的佔空比，以延長所述電晶體的開通時間。
[0014]根據本發明的實施例的電磁諧振控制電路，由於在輸送至諧振電路的電壓較大時，諧振電路在單位時間內的儲能會增加，因此通過在輸送至諧振電路的電壓升高時，縮短電晶體的開通時間，使得當電壓接近最大值時，電晶體每次開通時間能夠較短，降低此時電晶體的峰值電壓和峰值電流，避免對電晶體造成損壞。
[0015]此外，由於在輸送至諧振電路的電壓較小，諧振電路在單位時間內的儲能會減小，因此通過在輸送至諧振電路的電壓降低時，延長電晶體的開通時間，使得諧振電路能夠儲存較多的能量，以確保正常的功率輸出。通過在輸送至諧振電路的電壓較高時，縮短電晶體的開通時間，而在輸送至諧振電路的電壓較低時，延長電晶體的開通時間，確保了諧振電路在輸出總功率不變的情況下，降低了電晶體集電極的電壓和流經電晶體的電流，避免了電晶體損壞，延長了電晶體的使用壽命。其中，在輸送至諧振電路的電壓較高時，可以逐步減小脈寬調製信號的佔空比，也可以直接設定一個恆定的較小值，類似地，在輸送至諧振電路的電壓較低時，可以逐步增加脈寬調製信號的佔空比，也可以直接設定一個恆定的較大值。
[0016]根據本發明的一個實施例，所述控制器還用於:在輸送至所述諧振電路的電壓升高的過程中，逐步減小所述脈寬調製信號的佔空比；和/或在輸送至所述諧振電路的電壓降低的過程中，逐步增加所述脈寬調製信號的佔空比。
[0017]根據本發明的實施例的電磁諧振控制電路，若脈寬調製信號的佔空比驟降或驟升，都會導致電路中的器件產生較大的噪聲，因此可以逐步減小或增大脈寬調製信號的佔空比。其中，逐步減小和/或增大脈寬調製信號的佔空比時，每次減小和/或增大的數值可以是固定數值，也可以是非固定數值。
[0018]根據本發明的一個實施例，所述控制器具體用於:在輸送至所述諧振電路的電壓由最小值增加至第一預定電壓值的過程中，向所述電晶體發送第一佔空比的脈寬調製信號；在輸送至所述諧振電路的電壓由所述第一預定電壓值增加至最大值的過程中，向所述電晶體發送第二佔空比的脈寬調製信號；在輸送至所述諧振電路的電壓由最大值減小至第二預定電壓值的過程中，向所述電晶體發送第三佔空比的脈寬調製信號；以及在輸送至所述諧振電路的電壓由所述第二預定電壓值減小至最小值的過程中，向所述電晶體發送第四佔空比的脈寬調製信號；其中，所述第二佔空比小於所述第一佔空比，所述第四佔空比大於所述第三佔空比。
[0019]根據本發明的實施例的電磁諧振控制電路，由於輸送至諧振電路的電壓是市電經過整流後的電壓，市電經過整流後的電壓波形的一個周期為正弦波的半個周期，即輸送至諧振電路的電壓的一個周期內先由最小值增加到最大值，再由最大值減小至最小值。因此，可以將輸送至諧振電路的電壓的一個周期劃分為四個區域，第一區域為電壓由最小值(波谷)增大至第一預定值，該區域電壓較低；第二區域為電壓由第一預定值增大至最大值(峰值)，該區域電壓較高；第三區域為電壓由最大值減小至第二預定值，該區域電壓相對也較高；第四區域為電壓由第二預定值減小至最小值，該區域電壓逐漸減小，因此，為了在確保諧振電路輸出的總功率不變的前提下，控制第一區域中脈寬調製信號的佔空比(即第一佔空比)大於第二區域中脈寬調製信號的佔空比(即第二佔空比)，且第三區域中脈寬調製信號的佔空比(即第三佔空比)小於第四區域中脈寬調製信號的佔空比(即第四佔空比)。其中，第一預定值與第二預定值可以相等，也可以不相等。也即是通過在輸送至諧振電路的電壓處於較高區域(第二區域和第三區域)時，縮短電晶體的開通時間，使得當電壓接近最大值時，電晶體每次開通時間能夠較短，較小功率輸出，降低此時的電晶體的峰值電壓和峰值電流，避免電晶體造成損壞；在輸送至諧振電路的電壓較小(第一區域和第四區域)時，諧振電路在單位時間內的儲能會減小，流過電晶體的電壓較低，因此通過在輸送至諧振電路的電壓較小時，延長電晶體的開通時間，使得諧振電路能夠儲存較多的能量，形成較大的功率輸出。
[0020]根據本發明的一個實施例，所述第一佔空比和/或所述第二佔空比隨輸送至所述諧振電路的電壓的增加而逐步減小；和/或所述第三佔空比和/或所述第四佔空比隨輸送至所述諧振電路的電壓的減小而逐步增加。
[0021 ] 根據本發明的實施例的電磁諧振控制電路，上述的第一佔空比的數值的初始值可以較大，並隨輸送至諧振電路的電壓增加時逐步減小，也可以設定一個適中的數值，在輸送至諧振電路中的電壓增加時，不進行改變，若第一佔空比的初始值較大，則為了避免佔空比驟降導致電路器件產生較大的噪聲，可以在電壓增加時逐步減小。類似地，第二佔空比的數值可以隨輸送至諧振電路的電壓增加而減小，也可以設定一個適中恆定的較小值；第三佔空比的數值可以隨輸送至諧振電路的電壓減小而增大，也可以設定一個適中恆定的較小值(由於電壓值範圍較高);第四佔空比的數值可以隨輸送至諧振電路的電壓減小而增大，也可以設定一個恆定的較大值(由於電壓值範圍較低)。
[0022]根據本發明的一個實施例，所述第一佔空比、第二佔空比、第三佔空比和/或所述第四佔空比恆定不變。
[0023]根據本發明的實施例的電磁諧振控制電路，通過設定第一佔空比、第二佔空比、第三佔空比和/或第四佔空比恆定不變，使得程序設計簡單，容易實現。其中，第一佔空比和第四佔空比可以設定一個恆定的較大值，而第二佔空比和第三佔空比可以設定一個恆定的較小值。
[0024]根據本發明的一個實施例，所述第一預定電壓值和/或所述第二預定電壓值大於或等於所述最大值的1/2。
[0025]根據本發明的實施例的電磁諧振控制電路，通過設定第一預定電壓值和/或第二預定電壓值大於或等於電壓最大值(峰值)的1/2，即電壓值在最大值附近時降低佔空比，可以在輸送至諧振電路的電壓較大時，能夠較大幅度地縮短電晶體的開通時間，減小諧振電路的功率輸出，同時使得諧振電路中的感應線圈在電壓較小的區域能夠儲存較多的能量以提供較大的功率輸出，從而在確保輸出總功率不變的前提下，有效地避免了電晶體峰值電壓、峰值電流過大而損壞電晶體。
[0026]根據本發明的一個實施例，所述控制器還用於:實時檢測所述電源模塊輸送至所述諧振電路的電壓，以確定所述電壓的變化情況；或檢測所述電源模塊中的電壓周期，根據所述電壓周期與所述電源模塊中的電壓隨時間的變化關係確定所述電壓的變化情況。
[0027]根據本發明的實施例的電磁諧振控制電路，可以對輸送至諧振電路的電壓進行實時檢測，以確定電壓增大或減小；也可以根據電源模塊中的電壓周期與電源模塊中電壓隨時間的變化關係，確定電壓增大或減小。在檢測電源模塊中的電壓周期時，可以檢測電源模塊中未經過整流處理的電壓，即市電，也可以檢測市電經過整流處理之後的電壓，其中，經過整流處理之後的電壓的周期是市電電壓周期的一半。
[0028]根據本發明第二方面的實施例，還提出了一種電磁加熱裝置，包括:上述任一項實施例所述的電磁諧振控制電路。
[0029]根據本發明的實施例的電磁加熱裝置，可以是電磁爐。
[0030]根據本發明第三方面的實施例，還提出了一種電晶體的控制方法，其中，所述電晶體連接在諧振電路與地之間，用於根據接收到的脈寬調製信號執行開通或關斷操作，以對所述諧振電路的工作狀態進行控制，所述諧振電路連接至電源模塊，所述電晶體的控制方法包括:根據所述電源模塊輸送至所述諧振電路的電壓的變化情況，調整向所述電晶體發送的脈寬調製信號的佔空比，以對所述電晶體的開通時間進行控制。
[0031]由於電磁加熱裝置在加熱過程中，電晶體開通的時間越長，電晶體的峰值電壓和峰值電流越大。當在電源模塊輸送至諧振電路的電壓較高時，若依然以較大的佔空比開通電晶體，則電晶體的峰值電壓和峰值電流達到很高而容易損壞。
[0032]因此，本發明通過根據電源模塊輸送至諧振電路的電壓的變化情況，調整向電晶體發送的脈寬調製信號的佔空比，使得能夠針對輸送至諧振電路的電壓情況對電晶體的開通時間進行控制，通過在低電壓區域增加脈寬調製信號的佔空比以增大功率輸出，在高電壓區域減小脈寬調製信號的佔空比以減小功率輸出，從而實現在相同功率情況下降低電晶體的峰值電壓和峰值電流，有效地保護了電晶體。故本發明能有效避免當輸送至諧振電路的電壓較高時，電晶體的開通時間依然較長，導致產生較大的峰值電壓和峰值電流，進而損壞電晶體。
[0033]根據本發明的一個實施例，所述根據所述電源模塊輸送至所述諧振電路的電壓的變化情況，調整向所述電晶體發送的脈寬調製信號的佔空比的步驟具體為:在所述電壓的變化情況表明輸送至所述諧振電路的電壓升高時，減小所述脈寬調製信號的佔空比，以縮短所述電晶體的開通時間；以及在所述電壓的變化情況表明輸送至所述諧振電路的電壓降低時，增加所述脈寬調製信號的佔空比，以延長所述電晶體的開通時間。
[0034]根據本發明的實施例的電晶體的控制方法，由於在輸送至諧振電路的電壓較大時，諧振電路在單位時間內的儲能會增加，因此通過在輸送至諧振電路的電壓升高時，縮短電晶體的開通時間，使得當電壓接近最大值時，電晶體每次開通時間能夠較短，降低此時電晶體的峰值電壓和峰值電流，對避免電晶體造成損壞。
[0035]此外，由於在輸送至諧振電路的電壓較小時，諧振電路在單位時間內的儲能會減小，因此通過在輸送至諧振電路的電壓降低時，延長電晶體的開通時間，使得諧振電路能夠儲存較多的能量，以確保正常的功率輸出。
[0036]通過在輸送至諧振電路的電壓較高時，縮短電晶體的開通時間，而在輸送至諧振電路的電壓較低時，延長電晶體的開通時間，確保了諧振電路在輸出總功率不變的情況下，降低了電晶體集電極的電壓和流經電晶體的電流，避免了電晶體損壞，延長了電晶體的使用壽命。其中，在輸送至諧振電路的電壓較高時，可以逐步減小脈寬調製信號的佔空比，也可以直接設定一個恆定的較小值，類似地，在輸送至諧振電路的電壓較低時，可以逐步增加脈寬調製信號的佔空比，也可以直接設定一個恆定的較大值。
[0037]根據本發明的一個實施例，還包括:在輸送至所述諧振電路的電壓升高的過程中，逐步減小所述脈寬調製信號的佔空比；和/或在輸送至所述諧振電路的電壓降低的過程中，逐步增加所述脈寬調製信號的佔空比。
[0038]根據本發明的實施例的電晶體的控制方法，若脈寬調製信號的佔空比驟降或驟升，都會導致電路中的器件產生較大的噪聲，因此可以逐步減小或增大脈寬調製信號的佔空比。其中，逐步減小和/或增大脈寬調製信號的佔空比時，每次減小和/或增大的數值可以是固定數值，也可以是非固定數值。
[0039]本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0040]本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0041]圖1示出了根據本發明的實施例的電磁諧振控制電路的電路結構示意圖；
[0042]圖2示出了根據本發明的實施例的輸入至諧振電路中的電壓波形示意圖；
[0043]圖3示出了根據本發明的實施例的電晶體的控制方法的示意流程圖。
【具體實施方式】
[0044]為了能夠更清楚地理解本發明的上述目的、特徵和優點，下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明進行進一步的詳細描述。需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。
[0045]在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本發明，但是，本發明還可以採用其他不同於在此描述的其他方式來實施，因此，本發明的保護範圍並不受下面公開的具體實施例的限制。
[0046]圖1示出了根據本發明的實施例的電磁諧振控制電路的電路結構示意圖。
[0047]如圖1所示，根據本發明的實施例的電磁諧振控制電路的電路100，包括:電源模塊102 ;諧振電路104，連接至所述電源模塊102 ;電晶體106，連接在所述諧振電路104與地之間，用於根據控制器108發送的脈寬調製信號執行開通或關斷操作，以對所述諧振電路104的工作狀態進行控制；所述控制器108，分別連接至所述電源模塊102和所述電晶體106的控制端，用於根據所述電源模塊102輸送至所述諧振電路104的電壓的變化情況，調整向所述電晶體106發送的脈寬調製信號的佔空比，以對所述電晶體106的開通時間進行控制。[0048]由於電磁加熱裝置在加熱過程中，電晶體106開通的時間越長，電晶體106的峰值電壓和峰值電流越大。當在電源模塊102輸送至諧振電路104的電壓較高時，若依然以較大的佔空比開通電晶體106，則電晶體106的峰值電壓和峰值電流達到很高而容易損壞。
[0049]因此，本發明通過根據電源模塊102輸送至諧振電路104的電壓的變化情況，調整向電晶體106發送的脈寬調製信號的佔空比，使得能夠針對輸送至諧振電路104的電壓情況對電晶體106的開通時間進行控制，通過在低電壓區域增加脈寬調製信號的佔空比以增大功率輸出，在高電壓區域減小脈寬調製信號的佔空比以減小功率輸出，從而實現在相同功率情況下降低電晶體106的峰值電壓和峰值電流，有效地保護了電晶體106。故本發明能有效避免當輸送至諧振電路104的電壓較高時，電晶體106的開通時間依然較長，導致產生較大的峰值電壓和峰值電流，進而損壞電晶體106。
[0050]另外，根據本發明上述實施例的電磁諧振控制電路100，還可以具有如下附加的技術特徵:
[0051]根據本發明的一個實施例，所述控制器108具體用於:在所述電壓的變化情況表明輸送至所述諧振電路104的電壓升高時，減小所述脈寬調製信號的佔空比，以縮短所述電晶體106的開通時間；以及在所述電壓的變化情況表明輸送至所述諧振電路104的電壓降低時，增加所述脈寬調製信號的佔空比，以延長所述電晶體106的開通時間。
[0052]由於在輸送至諧振電路104的電壓較大時，諧振電路104在單位時間內的儲能會增加，因此通過在輸送至諧振電路104的電壓升高時，縮短電晶體106的開通時間，使得當電壓接近最大值時，電晶體106每次開通時間能夠較短，降低此時電晶體106的峰值電流和峰值電壓，避免對電晶體106造成損壞。
[0053]此外，由於在輸送至諧振電路104的電壓較小時，諧振電路104在單位時間內的儲能會減小，因此通過在輸送至諧振電路104的電壓降低時，延長電晶體106的開通時間，使得諧振電路104能夠儲存較多的能量，以確保正常的功率輸出。
[0054]通過在輸送至諧振電路104的電壓較高時，縮短電晶體106的開通時間，而在輸送至諧振電路104的電壓較低時，延長電晶體106的開通時間，確保了諧振電路104在輸出總功率不變的情況下，降低了電晶體106集電極的電壓和流經電晶體106的電流，避免了電晶體106損壞，延長了電晶體106的使用壽命。其中，在輸送至諧振電路104的電壓較高時，可以逐步減小脈寬調製信號的佔空比，也可以直接設定一個恆定的較小值，類似地，在輸送至諧振電路104的電壓較低時，可以逐步增加脈寬調製信號的佔空比，也可以直接設定一個恆定的較大值。
[0055]根據本發明的一個實施例，所述控制器108還用於:在輸送至所述諧振電路104的電壓升高的過程中，逐步減小所述脈寬調製信號的佔空比；和/或在輸送至所述諧振電路104的電壓降低的過程中，逐步增加所述脈寬調製信號的佔空比。
[0056]若脈寬調製信號的佔空比驟降或驟升，都會導致電路中的器件產生較大的噪聲，因此可以逐步減小或增大脈寬調製信號的佔空比。其中，逐步減小和/或增大脈寬調製信號的佔空比時，每次減小和/或增大的數值可以是固定數值，也可以是非固定數值。
[0057]根據本發明的一個實施例，所述控制器108還用於:實時檢測所述電源模塊102輸送至所述諧振電路104的電壓，以確定所述電壓的變化情況；或檢測所述電源模塊102中的電壓周期，根據所述電壓周期與所述電源模塊102中的電壓隨時間的變化關係確定所述電壓的變化情況。
[0058]具體來說，可以對輸送至諧振電路104的電壓進行實時檢測，以確定電壓增大或減小；也可以根據電源模塊102中的電壓周期與電源模塊102中電壓隨時間的變化關係，確定電壓增大或減小。在檢測電源模塊102中的電壓周期時，可以檢測電源模塊102中未經過整流處理的電壓，即市電，也可以檢測市電經過整流處理之後的電壓，其中，經過整流處理之後的電壓的周期是市電電壓周期的一半。
[0059]根據本發明的一個實施例，所述控制器108具體用於:在輸送至所述諧振電路104的電壓由最小值增加至第一預定電壓值的過程中，向所述電晶體106發送第一佔空比的脈寬調製信號；在輸送至所述諧振電路104的電壓由所述第一預定電壓值增加至最大值的過程中，向所述電晶體106發送第二佔空比的脈寬調製信號；在輸送至所述諧振電路104的電壓由最大值減小至第二預定電壓值的過程中，向所述電晶體106發送第三佔空比的脈寬調製信號；以及在輸送至所述諧振電路104的電壓由所述第二預定電壓值減小至最小值的過程中，向所述電晶體106發送第四佔空比的脈寬調製信號；其中，所述第二佔空比小於所述第一佔空比，所述第四佔空比大於所述第三佔空比。
[0060]由於輸送至諧振電路104的電壓是市電經過整流後的電壓，市電經過整流後的電壓波形的一個周期為正弦波的半個周期，即輸送至諧振電路104的電壓的一個周期內先由最小值增加到最大值，再由最大值減小至最小值。因此，可以將輸送至諧振電路104的電壓的一個周期劃分為四個區域，第一區域為電壓由最小值(波谷)增大至第一預定值，該區域電壓較低；第二區域為電壓由第一預定值增大至最大值(峰值)，該區域電壓較高；第三區域為電壓由最大值減小至第二預定值，該區域電壓相對也較高；第四區域為電壓由第二預定值減小至最小值，該區域電壓逐漸減小，因此，為了在確保諧振電路104輸出的總功率不變的前提下，控制第一區域中脈寬調製信號的佔空比(即第一佔空比)大於第二區域中脈寬調製信號的佔空比(即第二佔空比)，且第三區域中脈寬調製信號的佔空比(即第三佔空比)小於第四區域中脈寬調製信號的佔空比(即第四佔空比)。其中，第一預定值與第二預定值可以相等，也可以不相等。也即是通過在輸送至諧振電路104的電壓處於較高區域(第二區域和第三區域)時，縮短電晶體106的開通時間，使得當電壓接近最大值時，電晶體106每次開通時間能夠較短，較小功率輸出，降低此時的電晶體106的峰值電壓和峰值電流，避免電晶體106造成損壞；在輸送至諧振電路104的電壓較小(第一區域和第四區域)時，諧振電路104在單位時間內的儲能會減小，流過電晶體106的電壓較低，因此通過在輸送至諧振電路的電壓較小時，延長電晶體106的開通時間，使得諧振電路能夠儲存較多的能量，形成較大的功率輸出。
[0061]根據本發明的一個實施例，所述第一佔空比和/或所述第二佔空比隨輸送至所述諧振電路104的電壓的增加而逐步減小；和/或所述第三佔空比和/或所述第四佔空比隨輸送至所述諧振電路104的電壓的減小而逐步增加。
[0062]上述的第一佔空比的數值的初始值可以較大，並隨輸送至諧振電路104的電壓增加時逐步減小，也可以設定一個適中的數值，在輸送至諧振電路104中的電壓增加時，不進行改變，若第一佔空比的初始值較大，則為了避免佔空比驟降導致電路器件產生較大的噪聲，可以在電壓增加時逐步減小。類似地，第二佔空比的數值可以隨輸送至諧振電路104的電壓增加而減小，也可以設定一個適中恆定的較小值；第三佔空比的數值可以隨輸送至諧振電路104的電壓減小而增大，也可以設定一個適中恆定的較小值(由於電壓值範圍較高)；第四佔空比的數值可以隨輸送至諧振電路104的電壓減小而增大，也可以設定一個適中恆定的較大值(由於電壓值範圍較低)。
[0063]根據本發明的一個實施例，所述第一佔空比、第二佔空比、第三佔空比和/或所述第四佔空比恆定不變。
[0064]通過設定第一佔空比、第二佔空比、第三佔空比和/或第四佔空比恆定不變，使得程序設計簡單，容易實現。其中，第一佔空比和第四佔空比可以設定一個恆定的較大值，而第二佔空比和第三佔空比可以設定一個恆定的較小值。
[0065]根據本發明的一個實施例，所述第一預定電壓值和/或所述第二預定電壓值大於或等於所述最大值的1/2。
[0066]通過設定第一預定電壓值和/或第二預定電壓值大於或等於電壓最大值(峰值)的1/2，即電壓值在最大值附近時降低佔空比，可以在輸送至諧振電路104的電壓較大時，能夠較大幅度地縮短電晶體106的開通時間，減小諧振電路104的功率輸出，同時使得諧振電路104中的感應線圈在電壓較小的區域能夠儲存較多的能量以提供較大的功率輸出，從而在確保輸出總功率不變的前提下，有效地避免了電晶體106峰值電壓、峰值電流過大而損壞電晶體106。
[0067]舉例來說，如圖2所示為輸入至諧振電路104中的電壓波形，在一個周期T內，電壓值由最小值(圖2中所示的202處的值)增加至最大值(圖2中所示的206處的值)，又由最大值減小至最小值(圖2中所示的210處的值)，若在電壓的一個周期內，電晶體單周期(即脈寬調製信號的一個周期)內的開通時間都相同，則會在電壓值較大(比如圖2中所示的t2至t4時間段內的電壓)時，產生較大的峰值電壓和峰值電流，進而會對電晶體造成損壞。因此，可以根據輸送至諧振電路的電壓的變化情況，對電晶體的開通時間進行控制。
[0068]具體地，將輸送至諧振電路中的電壓的一個周期的波形劃分為四部分，即圖2中所示的tl至t2、t2至t3、t3至t4、t4至t5，根據每一部分的電壓變化情況對發送至電晶體的脈寬調製信號的佔空比進行調製，以控制電晶體的開通時間，例如:
[0069]tl至t2階段，電壓值由最小值(圖2所示的202處的值)增加至第一預定電壓值(圖2所示的204處的值)，該階段電壓值較小，因此，可以控制電晶體單周期內開通較長的時間，即脈寬調製信號的佔空比較大，此外，由於電壓處於升高的階段，因此，佔空比可以逐漸減小，當然也可以不變，只需設置一個適中的值。
[0070]t2至t3階段，電壓值由第一預定電壓值(圖2所示的204處的值)增加至最大值(圖2所示的206處的值)，該階段電壓值較大，且處於增加的階段，因此，可以控制電晶體單周期的開通時間隨工作周期逐步減小，即脈寬調製信號的佔空比逐步較小，當然也可以不變，但是需要設置一個較小的值。
[0071]t3至t4階段，電壓值由最大值(圖2所示的206處的值)減小至第二預定電壓值(圖2所示的208處的值)，由於電壓處於降低的階段，因此，可以控制電晶體單周期的開通時間隨工作周期逐步增長，即脈寬調製信號的佔空比逐步增大，但是，由於電壓處於較高的階段，因此，佔空比需要設置較小的值。當然佔空比也可以不隨工作周期逐步增大，只需設置一個適中的值。
[0072]t4至t5階段，電壓值由第二預定電壓值(圖2所示的208處的值)減小至最小值(圖2所示的210處的值)，該階段電壓值較小且處於降低的階段，因此，可以控制電晶體單周期的開通時間隨工作周期逐步增大，即脈寬調製信號的佔空比逐步增大，當然也可以不變，只需設置一個較大的值。
[0073]綜上所述，電晶體在t2至t3時間段內單周期的平均開通時間小於電晶體在tl至t2時間段內單周期的平均開通時間，電晶體在t3至t4時間段內單周期的平均開通時間小於電晶體在t4至t5時間段內單周期的平均開通時間。優選地，電晶體在tl至t2時間段內和t4至t5時間段內單周期以較大且相同的開通時間開通，且在t2至t3時間段內單周期的開通時間逐步減小，在t3至t4時間段內單周期的開通時間逐步增加。
[0074]由於市電的頻率為50Hz，經過整流之後輸入至諧振電路的電壓頻率為100Hz，即輸入值諧振電路中的電壓周期T為10ms，優選地，tl至t2時間段與t4至t5時間段均為
3.3ms,即T/3, t2至t3時間段與t3至t4時間段均為1.67ms,即T/6。
[0075]當然，還可以將輸入至諧振電路的電壓的一個周期劃分為任意多個階段，以根據每個階段內電壓的變化情況對電晶體的開通時間進行控制，例如，可以僅劃分為兩個階段，即tl至t3階段，該階段電晶體以較長的開通時間(單周期內)逐步縮短，以及t3至t5階段，該階段電晶體的開通時間逐步延長。也可以劃分為三個階段或任意多個階段。
[0076]圖3示出了根據本發明的實施例的電晶體的控制方法的示意流程圖。
[0077]如圖3所示，根據本發明的實施例的電晶體的控制方法，包括:步驟302，根據電源模塊輸送至諧振電路的電壓的變化情況，調整向電晶體發送的脈寬調製信號的佔空比，以對所述電晶體的開通時間進行控制。其中，所述電晶體連接在所述諧振電路與地之間，用於根據接收到的脈寬調製信號執行開通或關斷操作，以對所述諧振電路的工作狀態進行控制，所述諧振電路連接至電源模塊。
[0078]由於電磁加熱裝置在加熱過程中，電晶體開通的時間越長，電晶體的峰值電壓和峰值電流越大。當在電源模塊輸送至諧振電路的電壓較高時，若依然以較大的佔空比開通電晶體，則電晶體的峰值電壓和峰值電流達到很高而容易損壞。
[0079]因此，本發明通過根據電源模塊輸送至諧振電路的電壓的變化情況，調整向電晶體發送的脈寬調製信號的佔空比，使得能夠針對輸送至諧振電路的電壓情況對電晶體的開通時間進行控制，通過在低電壓區域增加脈寬調製信號的佔空比以增大功率輸出，在高電壓區域減小脈寬調製信號的佔空比以減小功率輸出，從而實現在相同功率情況下降低電晶體的峰值電壓和峰值電流，有效地保護了電晶體。故本發明能有效避免當輸送至諧振電路的電壓較高時，電晶體的開通時間依然較長，導致產生較大的峰值電壓和峰值電流，進而損壞電晶體。
[0080]根據本發明的一個實施例，所述根據所述電源模塊輸送至所述諧振電路的電壓的變化情況，調整向所述電晶體發送的脈寬調製信號的佔空比的步驟具體為:在所述電壓的變化情況表明輸送至所述諧振電路的電壓升高時，減小所述脈寬調製信號的佔空比，以縮短所述電晶體的開通時間；以及在所述電壓的變化情況表明輸送至所述諧振電路的電壓降低時，增加所述脈寬調製信號的佔空比，以延長所述電晶體的開通時間。
[0081]由於在輸送至諧振電路的電壓較大時，諧振電路在單位時間內的儲能會增加，因此通過在輸送至諧振電路的電壓升高時，縮短電晶體的開通時間，使得當電壓接近最大值時，電晶體每次開通時間能夠較短，降低此時電晶體的峰值電流和峰值電壓，避免對電晶體造成損壞。
[0082]此外，由於在輸送至諧振電路的電壓較小時，諧振電路在單位時間內的儲能會減小，因此通過在輸送至諧振電路的電壓降低時，延長電晶體的開通時間，使得諧振電路能夠儲存較多的能量，以確保正常的功率輸出。
[0083]通過在輸送至諧振電路的電壓較高時，縮短電晶體的開通時間，而在輸送至諧振電路的電壓較低時，延長電晶體的開通時間，確保了諧振電路在輸出總功率不變的情況下，降低了電晶體集電極的電壓和流經電晶體的電流，避免了電晶體損壞，延長了電晶體的使用壽命。其中，在輸送至諧振電路的電壓較高時，可以逐步減小脈寬調製信號的佔空比，也可以直接設定一個恆定的較小值，類似地，在輸送至諧振電路的電壓較低時，可以逐步增加脈寬調製信號的佔空比，也可以直接設定一個恆定的較大值。
[0084]根據本發明的一個實施例，還包括:在輸送至所述諧振電路的電壓升高的過程中，逐步減小所述脈寬調製信號的佔空比；和/或在輸送至所述諧振電路的電壓降低的過程中，逐步增加所述脈寬調製信號的佔空比。
[0085]具體來說，若脈寬調製信號的佔空比驟降或驟升，都會導致電路中的器件產生較大的噪聲，因此可以逐步減小或增大脈寬調製信號的佔空比。其中，逐步減小和/或增大脈寬調製信號的佔空比時，每次減小和/或增大的數值可以是固定數值，也可以是非固定數值。
[0086]以上結合附圖詳細說明了本發明的技術方案，考慮到在相關技術中，IGBT在市電經過整流後的包絡中保持相同的開通時間，因此，在輸入至諧振電路的電壓較高，諧振時的峰值電壓和峰值電流較大時，導致IGBT在開通時會流過較大的峰值電流，在IGBT關斷後也會承受很高的反向電壓，而峰值電壓、峰值電流偏高容易損壞IGBT。因此，本發明提出了一種新的電晶體的控制技術，可以針對輸送至諧振電路的電壓對電晶體的開通時間進行控制，通過在低電壓區域增加功率輸出，在高電壓區域減小功率輸出，實現在相同功率情況下電晶體的峰值電壓，峰值電流下降，從而有效地保護了電晶體。
[0087]以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種電磁諧振控制電路，其特徵在於，包括: 電源模塊； 諧振電路，連接至所述電源模塊； 電晶體，連接在所述諧振電路與地之間，用於根據控制器發送的脈寬調製信號執行開通或關斷操作，以對所述諧振電路的工作狀態進行控制； 所述控制器，分別連接至所述電源模塊和所述電晶體的控制端，用於根據所述電源模塊輸送至所述諧振電路的電壓的變化情況，調整向所述電晶體發送的脈寬調製信號的佔空t匕，以對所述電晶體的開通時間進行控制。
2.根據權利要求1所述的電磁諧振控制電路，其特徵在於，所述控制器具體用於: 在所述電壓的變化情況表明輸送至所述諧振電路的電壓升高時，減小所述脈寬調製信號的佔空比，以縮短所述電晶體的開通時間；以及 在所述電壓的變化情況表明輸送至所述諧振電路的電壓降低時，增加所述脈寬調製信號的佔空比，以延長所述電晶體的開通時間。
3.根據權利要求2所述的電磁諧振控制電路，其特徵在於，所述控制器還用於: 在輸送至所述諧振電路的電壓升高的過程中，逐步減小所述脈寬調製信號的佔空比；和/或 在輸送至所述諧振電路的電壓降低的過程中，逐步增加所述脈寬調製信號的佔空比。
4.根據權利要求2所述的電磁諧振控制電路，其特徵在於，所述控制器具體用於: 在輸送至所述諧振電路的電壓由最小值增加至第一預定電壓值的過程中，向所述電晶體發送第一佔空比的脈寬調製信號； 在輸送至所述諧振電路的電壓由所述第一預定電壓值增加至最大值的過程中，向所述電晶體發送第二佔空比的脈寬調製信號； 在輸送至所述諧振電路的電壓由最大值減小至第二預定電壓值的過程中，向所述電晶體發送第三佔空比的脈寬調製信號；以及 在輸送至所述諧振電路的電壓由所述第二預定電壓值減小至最小值的過程中，向所述電晶體發送第四佔空比的脈寬調製信號； 其中，所述第二佔空比小於所述第一佔空比，所述第四佔空比大於所述第三佔空比。
5.根據權利要求4所述的電磁諧振控制電路，其特徵在於: 所述第一佔空比和/或所述第二佔空比隨輸送至所述諧振電路的電壓的增加而逐步減小；和/或 所述第三佔空比和/或所述第四佔空比隨輸送至所述諧振電路的電壓的減小而逐步增加。
6.根據權利要求4所述的電磁諧振控制電路，其特徵在於:所述第一佔空比、所述第二佔空比、所述第三佔空比和/或所述第四佔空比恆定不變。
7.根據權利要求4所述的電磁諧振控制電路，其特徵在於:所述第一預定電壓值和/或所述第二預定電壓值大於或等於所述最大值的1/2。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的電磁諧振控制電路，其特徵在於，所述控制器還用於: 實時檢測所述電源模塊輸送至所述諧振電路的電壓，以確定所述電壓的變化情況；或檢測所述電源模塊中的電壓周期，根據所述電壓周期與所述電源模塊中的電壓隨時間的變化關係確定所述電壓的變化情況。
9.一種電磁加熱裝置，其特徵在於，包括: 權利要求1至8中任一項所述的電磁諧振控制電路。
10.一種電晶體的控制方法，其特徵在於，所述電晶體連接在諧振電路與地之間，用於根據接收到的脈寬調製信號執行開通或關斷操作，以對所述諧振電路的工作狀態進行控制，所述諧振電路連接至電源模塊，所述電晶體的控制方法包括: 根據所述電源模塊輸送至所述諧振電路的電壓的變化情況，調整向所述電晶體發送的脈寬調製信號的佔空比，以對所述電晶體的開通時間進行控制。
11.根據權利要求10所述的電晶體的控制方法，其特徵在於，所述根據所述電源模塊輸送至所述諧振電路的電壓的變化情況，調整向所述電晶體發送的脈寬調製信號的佔空比的步驟具體為: 在所述電壓的變化情況表明輸送至所述諧振電路的電壓升高時，減小所述脈寬調製信號的佔空比，以縮短所述電晶體的開通時間；以及 在所述電壓的變化情況表明輸送至所述諧振電路的電壓降低時，增加所述脈寬調製信號的佔空比，以延長所述電晶體的開通時間。
12.根據權利要求 11所述的電晶體的控制方法，其特徵在於，還包括: 在輸送至所述諧振電路的電壓升高的過程中，逐步減小所述脈寬調製信號的佔空比；和/或 在輸送至所述諧振電路的電壓降低的過程中，逐步增加所述脈寬調製信號的佔空比。
【文檔編號】H05B6/06GK103763803SQ201410032906
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月23日 優先權日:2014年1月23日
【發明者】汪釗, 陳偉, 李新峰, 肖小龍, 韓平英 申請人:美的集團股份有限公司, 佛山市順德區美的電熱電器製造有限公司