電磁加熱裝置及其加熱控制電路的製作方法
2023-05-02 04:27:41 2
本發明涉及家電技術領域，特別涉及一種電磁加熱裝置的加熱控制電路和一種具有該加熱控制電路的電磁加熱裝置。
背景技術：
相關技術中的電磁加熱裝置一般通過驅動電路控制功率開關管開通或者關斷，以實現電磁加熱控制功能。但是，相關技術存在的缺點是，在驅動電路驅動開關管開通或者關斷時沒有精確的控制，從而無法保證功率開關管在集電極電壓最低點時開通，進而可能造成功率開關管的開通電壓過高，開通損耗大，不僅浪費能源，還減短產品的使用壽命，嚴重時甚至擊穿開關管，具有安全隱患。
因此，相關技術中的電磁加熱裝置的控制技術需要進行改進。
技術實現要素：
本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在於提出一種電磁加熱裝置的加熱控制電路，該電路能夠準確檢測出功率開關管的集電極電壓最低點，以保證功率開關管在集電極電壓最低點時開通。
本發明的另一個目的在於提出一種電磁加熱裝置。
為達到上述目的，本發明一方面實施例提出的一種電磁加熱裝置的加熱控制電路，包括：諧振加熱單元，所述諧振加熱單元包括諧振線圈和諧振電容；功率開關管，所述功率開關管的集電極與所述諧振加熱單元相連；驅動單元，所述驅動單元用以驅動所述功率開關管的開通或關斷；谷底檢測單元，所述谷底檢測單元用於檢測所述諧振電容的電流以生成谷底檢測信號；比較單元，所述比較單元與所述谷底檢測單元相連，所述比較單元用於根據所述谷底檢測信號生成比較信號；控制單元，所述控制單元分別與所述比較單元單元和所述驅動單元相連，所述控制單元根據所述比較信號輸出開通控制信號至所述驅動單元，以通過所述驅動單元驅動所述功率開關管進行開通。
根據本發明實施例提出的電磁加熱裝置的加熱控制電路，通過谷底檢測單元檢測諧振電容的電流以生成谷底檢測信號，比較單元根據谷底檢測信號生成比較信號，控制單元根據比較信號輸出開通控制信號至驅動單元，以通過驅動單元驅動功率開關管開通，從而可 以保證功率開關管在集電極電壓最低點時開通，有效降低功率開關管的開通損耗，避免能源浪費，並延長功率開關管的使用壽命，保證電磁加熱裝置安全可靠運行。
根據本發明的一個實施例，所述諧振線圈與所述諧振電容並聯連接，所述谷底檢測單元與所述諧振電容並聯連接。
根據本發明的一個實施例，所述谷底檢測單元包括串聯連接的第一電阻和第二電容，所述串聯連接的第一電阻和第二電容之間具有第一節點，其中，所述第一電阻的一端與所述比較單元的第一輸入端相連，所述第一電阻的另一端與所述比較單元的第二輸入端相連。
根據本發明的一個實施例，所述第一電阻的一端與所述諧振電容的一端相連，所述第一電阻的另一端與所述第二電容的一端相連，所述第二電容的另一端與所述諧振電容的另一端相連。
根據本發明的一個實施例，所述比較單元包括：第一分壓子單元，所述第一分壓子單元的輸入端與所述第一電阻的一端相連，所述第一分壓子單元用於根據所述第一電阻的一端的電壓生成第一分壓信號；第二分壓子單元，所述第二分壓子單元的輸入端與所述第一電阻的另一端相連，所述第二分壓子單元用於根據所述第一電阻的另一端的電壓生成第二分壓信號；比較器，所述比較器的第一輸入端與所述第一分壓子單元的輸出端相連，所述比較器的第二輸入端與所述第二分壓子單元的輸出端相連，所述比較器的輸出端與所述控制單元相連，所述比較器根據所述第一分壓信號和所述第二分壓信號輸出比較信號。
根據本發明的一個實施例，所述諧振加熱單元具有第一諧振輸出端和第二諧振輸出端，其中，所述第一諧振輸出端為電壓參考點，所述第二諧振輸出端的電壓為所述諧振加熱單元的諧振電壓。
根據本發明的一個實施例，所述功率開關管為igbt，所述igbt的門極與所述驅動單元相連，所述igbt的發射極接地，所述igbt的集電極與所述第二諧振輸出端相連。
根據本發明的一個實施例，所述控制單元根據所述比較信號判斷所述諧振電容的電流為零時，輸出開通控制信號至所述驅動單元，以通過所述驅動單元驅動所述功率開關管進行開通。
根據本發明的一個實施例，所述第二電容的容值小於所述諧振電容的容值。具體地，所述第二電容的容值可小於所述諧振電容的容值的1/100，這樣可以使得第二電容對諧振加熱單元的參與諧振的電容值的影響變得微乎其微，甚至可以忽略不計。
為達到上述目的，本發明另一方面實施例提出了一種電磁加熱裝置，包括所述的電磁加熱裝置的加熱控制電路。其中，電磁加熱裝置可以是電磁爐、電磁灶、ih(電磁加熱)電飯煲或ih(電磁加熱)壓力鍋等電磁加熱產品。
根據本發明提出的電磁加熱裝置，通過上述的加熱控制電路，可以保證功率開關管在 集電極電壓最低點時開通，有效降低功率開關管的開通損耗，避免能源浪費，並延長功率開關管的使用壽命，從而能夠安全可靠地運行。
附圖說明
圖1是根據本發明實施例的電磁加熱裝置的加熱控制電路的方框示意圖；
圖2是根據本發明一個實施例的電磁加熱裝置的加熱控制電路的電路原理圖；以及
圖3是根據本發明實施例的電磁加熱裝置的方框示意圖。
附圖標記：
加熱控制電路10、電磁加熱裝置20、諧振加熱單元100、功率開關管200、驅動單元300、谷底檢測單元400、比較單元600、控制單元500和供電單元700；
諧振線圈l1、諧振電容c1、第一電阻r1和第二電容c2；
第一諧振輸出端out1和第二諧振輸出端out2；
第一分壓子單元61、第二分壓子單元62和比較器63。
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，旨在用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
下面參考附圖來詳細描述本發明實施例提出的電磁加熱裝置及其加熱控制電路。
圖1是根據本發明實施例提出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10包括：諧振加熱單元100、功率開關管200、驅動單元300、谷底檢測單元400、比較單元600和控制單元500。
其中，諧振加熱單元100包括諧振線圈l1和諧振電容c1；功率開關管200的集電極與諧振加熱單元100相連；驅動單元300用以驅動功率開關管200的開通或關斷；谷底檢測單元400用於檢測諧振電容c1的電流以生成谷底檢測信號；比較單元600與谷底檢測單元400相連，比較單元600用於根據谷底檢測信號生成比較信號；控制單元500分別與比較單元600和驅動單元300相連，控制單元500根據比較信號輸出開通控制信號至驅動單元300，以通過驅動單元300驅動功率開關管200進行開通。
根據本發明的一個實施例，控制單元500在根據比較信號判斷諧振電容c1的電流為零時，輸出開通控制信號至驅動單元300，以通過驅動單元300驅動功率開關管200進行開通。
進一步地，如圖1和2所示，諧振加熱單元100具有第一諧振輸出端out1和第二諧振 輸出端out2，其中，第一諧振輸出端為電壓參考點，第二諧振輸出端out2的電壓vout2為諧振加熱單元100的諧振電壓，第一諧振輸出端out1與供電單元700相連，第二諧振輸出端out2與功率開關管200的集電極相連。
具體來說，當諧振電路接通工作電源時，根據阻容電路的相頻特性，諧振加熱單元100中諧振電容c1的電壓比電流相位滯後90°，以out1為電壓參考點，當第二諧振輸出端的電壓vout2處于波峰或波谷時，流過諧振電容c1的電流大小為零，即言，可以通過檢測諧振電容c1的電流來檢測出諧振電壓的最高點和最低點，即功率開關管200的集電極電壓的最高點和最低點。
這樣，谷底檢測單元400可以通過檢測諧振電容c1的電流來生成谷底檢測信號，比較單元600根據谷底檢測信號生成比較信號，進而控制單元500根據上述比較信號來判斷功率開關管的集電極的電壓是否處於最低點，如果處於最低點，則控制單元500輸出開通控制信號至驅動單元300，以通過驅動單元300驅動功率開關管200開通。由此，即可準確檢測出功率開關管的集電極電壓的最低點，並保證功率開關管在集電極電壓最低點時開通。
由此，本發明實施例的電磁加熱裝置的加熱控制電路，能夠根據谷底檢測信號並通過驅動電路驅動功率開關管開通，從而可以保證功率開關管在集電極電壓最低點時開通，有效降低功率開關管的開通損耗，避免能源浪費，延長功率開關管的使用壽命。
根據本發明的一個實施例，如圖1和2所示，諧振線圈l1與諧振電容c1並聯連接，谷底檢測單元400與諧振電容c1並聯連接。
具體地，如圖2所示，谷底檢測單元400包括串聯連接的第一電阻r1和第二電容c2，其中，第一電阻r1的一端與比較單元600的第一輸入端相連，第一電阻r1的另一端與比較單元600的第二輸入端相連。
進一步地，如圖2所示，第一電阻r1的一端與諧振電容c1的一端相連，第一電阻r1的另一端與第二電容c2的一端相連，第二電容c2的另一端與諧振電容c1的另一端相連。
具體來說，谷底檢測單元400並聯在諧振電容c1兩端，根據並聯電容的分流特性，谷底檢測單元400的第二電容c2可對諧振電容c1的電流進行分流，此時流過第二電容c2的電流與流過諧振電容c1的電流呈一定的比例關係，且流過第二電容c2的電流經過第一電阻r1轉換為電壓，因此通過檢測第一電阻r1兩端的電壓即可檢測諧振電容c1的電流。
需要說明的是，第一電阻r1和第二電容c2的參數選擇，應儘量不影響原有諧振加熱單元100的振蕩特性。根據本發明的一個具體示例，第二電容c2的容值小於諧振電容c1的容值，具體地，第二電容c2的容值可小於諧振電容c1的容值的1/100，這樣，可以使得第二電容c2對諧振加熱單元的參與諧振的電容值的影響變得微乎其微，甚至可以忽略不計，從而可以降低對原有諧振加熱單元100的振蕩特性的影響。
根據本發明的一個實施例，比較單元600包括：第一分壓子單元61、第二分壓子單元62和比較器63。
其中，第一分壓子單元61的輸入端與第一電阻r1的一端相連，第一分壓子單元61用於根據第一電阻r1的一端的電壓生成第一分壓信號；第二分壓子單元62的輸入端與第一電阻r1的另一端相連，第二分壓子單元62用於根據第一電阻r1的另一端的電壓生成第二分壓信號；比較器63的第一輸入端與第一分壓子單元61的輸出端相連，比較器63的第二輸入端與第二分壓子單元62的輸出端相連，比較器63的輸出端與控制單元500相連，比較器63根據第一分壓信號和第二分壓信號輸出比較信號。
舉例來說，第一分壓子單元61可包括串聯的第二電阻和第三電阻，第二電阻與第三電阻之間具有第一節點，第一節點用於輸出第一分壓信號，第二分壓子單元62可包括串聯的第四電阻和第五電阻，第四電阻與第五電阻之間具有第二節點，第二節點用於輸出第二分壓信號，比較器63的第一輸入端可為正輸入端並與第一節點相連，比較器63的第二輸入端可為負輸入端並與第二節點相連，比較器63的輸出端與控制單元500相連。
也就是說，第一分壓子單元61根據第一電阻r1的一端的電壓生成第一分壓信號，第二分壓子單元62根據第一電阻r1的另一端的電壓生成第二分壓信號，比較器63對第一電阻r1兩端的分壓信號即第一分壓信號和第二分壓信號進行比較以生成比較信號，控制單元500根據比較信號即可得出諧振電容c1的電流是否為零，如果為零，則輸出開通控制信號至驅動單元300，以通過驅動單元300驅動功率開關管200進行開通。
即言，當諧振電容c1的電流為零時，比較器63輸出上升沿或下降沿，控制單元500根據比較器63輸出的上升沿或下降沿可判斷出諧振電壓處於最高點或最低點，並在判斷出諧振電壓處於最低點即集電極電壓處於最低點時，輸出開通控制信號至驅動單元300，以通過驅動單元300驅動功率開關管200開通。如圖2所示，如果第一分壓單元61與比較器63的正輸入端相連，且第二分壓單元62與比較器63的負輸入端相連，控制單元500則可根據上升沿判斷出諧振電壓處於最高點，並根據下降沿判斷出諧振電壓處於最低點；反之，如果第一分壓單元61與比較器63負輸入端相連，且第二分壓單元62與比較器63正輸入端相連，控制單元500則可根據下降沿判斷出諧振電壓處於最高點，並根據上升沿判斷出諧振電壓處於最低點。
由此，可以保證功率開關管在集電極電壓最低點時開通，有效降低功率開關管的開通損耗，使得諧振加熱單元工作在準諧振狀態。
根據本發明的一個具體示例，如圖2所示，功率開關管200可為igbt(insulatedgatebipolartransistor，絕緣柵雙極型電晶體)，其中，igbt的門極g極與驅動單元300相連，igbt的發射極e極接地，igbt的集電極c極與第二諧振輸出端out2相連。
綜上，根據本發明實施例提出的電磁加熱裝置的加熱控制電路，通過谷底檢測單元檢測諧振電容的電流以生成谷底檢測信號，比較單元根據谷底檢測信號生成比較信號，控制單元根據比較信號輸出開通控制信號至驅動單元，以通過驅動單元驅動功率開關管開通，從而可以保證功率開關管在集電極電壓最低點時開通，有效降低功率開關管的開通損耗，避免能源浪費，並延長功率開關管的使用壽命，保證電磁加熱裝置安全可靠運行。
圖3是根據本發明實施例提出的電磁加熱裝置的方框示意圖。如圖3所示，該電磁加熱裝置20包括上述實施例的電磁加熱裝置的加熱控制電路10。
其中，電磁加熱裝置可以是電磁爐、電磁灶、ih(電磁加熱)電飯煲或ih(電磁加熱)壓力鍋等電磁加熱產品。
綜上，根據本發明提出的電磁加熱裝置，通過上述的加熱控制電路，可以保證功率開關管在集電極電壓最低點時開通，有效降低功率開關管的開通損耗，避免能源浪費，並延長功率開關管的使用壽命，從而能夠安全可靠地運行。
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」、「後」、「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係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於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」僅用於描述目的，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徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括至少一個該特徵。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係，除非另有明確的限定。對於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，第一特徵在第二特徵「上」或「下」可以是第一和第二特徵直接接觸，或第一和第二特徵通過中間媒介間接接觸。而且，第一特徵在第二特徵「之上」、「上方」和「上面」可是第一特徵在第二特徵正上方或斜上方，或僅僅表示第一特徵水平高度高於第二特徵。第一特徵在第二特徵「之下」、「下方」和「下面」可以是第一特徵在第二特徵正下方或斜下方，或僅僅表示第一特徵水平高度小於第二特徵。
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徵、結構、材料或者特點包含於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，描述的具體特徵、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徵進行結合和組合。
儘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範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。