電磁加熱裝置的主板和電磁爐的製作方法

2023-09-18 23:52:55

電磁加熱裝置的主板和電磁爐的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種電磁加熱裝置的主板，包括：諧振電路；驅動電路，所述驅動電路的輸出端連接至所述諧振電路的負極；比較器，所述比較器的輸出端連接至所述驅動電路的輸入端；採樣電路，包括連接在所述諧振電路的正端和所述比較器的第一輸入端之間的第一採樣支路，以及連接在所述諧振電路的負端和所述比較器的第二輸入端之間的第二採樣支路；鉗位電路，連接至所述第一採樣支路。本實用新型還提出了一種電磁爐。通過本實用新型的技術方案，可以對第一採樣支路進行鉗位，避免由於採樣電壓過高而造成的比較器輸出異常，以及導致的驅動電路的工作時序混亂，有助於提升電磁加熱裝置的安全性和穩定性。
【專利說明】電磁加熱裝置的主板和電磁爐
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電磁加熱【技術領域】，具體而言，涉及一種電磁加熱裝置的主板和一種電磁爐。
【背景技術】
[0002]目前，在電磁加熱裝置中，通過同步採樣電路(或同步電路、採樣電路)對線圈盤和諧振電容進行跟蹤，同步採樣電路採集到的信號VA和VB，通過高壓電阻分壓後作為比較器的輸入信號，以用於判斷諧振狀態。當VA/VB信號滿足特定狀態時，比較器產生翻轉信號，控制驅動電路中的IGBT開關管的導通或關斷，對調節IGBT工作狀態起關鍵作用。
[0003]但是，由於信號走線和設計差異等原因，可能導致採樣到的VA和VB信號異常，且當VA和VB同時超過比較器最大共模輸入時，將對IGBT工作邏輯時序產生影響，嚴重時造成IGBT驅動信號的不可控，直接導致IGBT本體的過流過壓擊穿，嚴重影響整機的可靠運行。
[0004]因此，如何避免採樣電壓的異常，確保整體安全穩定地運行，成為目前亟待解決的技術問題。
實用新型內容
[0005]本實用新型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，本實用新型的一個目的在於提出了一種電磁加熱裝置的主板。
[0007]本實用新型的另一個目的在於提出了 一種電磁爐。
[0008]為實現上述目的，根據本實用新型的第一方面的實施例，提出了一種電磁加熱裝置的主板，包括:諧振電路；驅動電路，所述驅動電路的輸出端連接至所述諧振電路的負極；比較器，所述比較器的輸出端連接至所述驅動電路的輸入端；採樣電路，包括連接在所述諧振電路的正端和所述比較器的第一輸入端之間的第一採樣支路，以及連接在所述諧振電路的負端和所述比較器的第二輸入端之間的第二採樣支路；鉗位電路，連接至所述第一採樣支路。
[0009]在該技術方案中，通過設置鉗位電路，使得限制了第一採樣支路採樣到的電壓的最大數值，從而避免輸入比較器的採樣電壓過大，確保比較器輸出至驅動電路的信號正常，使得驅動電路正常驅動IGBT開關管的工作，不會造成IGBT開關管的工作時序混亂，更不會發生過壓或過流擊穿，使得電磁加熱裝置能夠實現安全、穩定的整機運行狀態。
[0010]其中，所述比較器設置在所述主板上的主控晶片中。
[0011]另外，根據本實用新型上述實施例的電磁加熱裝置的主板，還可以具有如下附加的技術特徵:
[0012]根據本實用新型的一個實施例，所述鉗位電路包括:穩壓元件。
[0013]更為具體地，所述穩壓元件可以為穩壓二極體或瞬態電壓抑制(TVS，TransientVoltage Suppresser) 二極體,其中，所述穩壓二極體或所述瞬態電壓抑制二極體的陰極連接至所述第一採樣支路、陽極接地。
[0014]由於穩壓二極體的穩壓特性，能夠確保第一採樣支路的電壓不會超出該穩壓二極體鉗制的電壓值，比如限定在3.5V以下，從而確保採樣電壓不會發生過壓。而當採用TVS二極體時，與穩壓二極體相類似地，同樣可以實現對第一採樣支路的電壓鉗位，避免採樣電壓過高。
[0015]根據本實用新型的另一個實施例，在上述的穩壓元件的基礎上，還設置了:二極體，所述二極體的陰極連接至所述穩壓二極體或所述瞬態電壓抑制二極體的陰極、陽極連接至所述第一採樣支路；偏置電阻，所述偏置電阻的一端連接至直流電源、另一端連接在所述穩壓二極體或所述瞬態電壓抑制二極體的陰極和所述二極體的陰極之間。
[0016]在該技術方案中，通過設置直流電源和偏置電阻，向穩壓元件(即穩壓二極體或TVS 二極體)提供工作電流，使其總是處於臨界工作狀態，則對於突發的電壓變化，能夠快速做出反應，即有助於提升穩壓元件的反應速度。
[0017]通過設置二極體，使得直流電源與第一採樣支路之間被隔離開，避免直流電源對第一採樣支路造成影響。
[0018]具體地，上述的二極體可以為快速開關二極體，以便提高鉗位電路整體的反應速度。
[0019]根據本實用新型的一個實施例，電磁加熱裝置的主板還包括:整流電路，所述整流電路的輸入端連接至交流電源；濾波電路，連接在所述整流電路的輸出端和所述諧振電路的正端之間。
[0020]進一步地，通過對不同電路和元器件的分類，則電磁加熱裝置的主板可以包括分離設置的高功耗電路板和低功耗電路板，其中，所述整流電路、所述濾波電路、所述諧振電路、所述採樣電路和所述鉗位電路設置在高功耗電路板上；所述比較器和所述驅動電路設置在低功耗電路板上。
[0021]在該技術方案中，根據電磁加熱裝置的主板上的不同電路部分對應的功耗程度，將其分為高功耗電路板和低功耗電路板，並且將兩者分離設置，使得在設計製造過程中，降低了設計和開發難度；在售後維修階段，僅需要針對發生損壞的部分進行替換，無需更換所有的主板器件，降低了維修成本。
[0022]通過將高功耗電路板和低功耗電路板分離設置，有利於設計和生產出通用的高功耗電路板和低功耗電路板，從而在不同型號的產品之間，也能夠共用相同的主板，有利於降低設計和生產成本，也降低了維修難度。
[0023]同時，由於印刷電路板的生產過程容易造成環境汙染，比如化學電鍍過程等，則通過將高功耗電路板和低功耗電路板分離設置，使得維修時僅需要替換存在問題的電路板，而保留了正常工作的電路板，從而有助於減少電路板的生產，降低對環境的汙染。
[0024]根據本實用新型第二方面的實施例，提出了一種電磁爐，包括上述任一技術方案所述的電磁加熱裝置的主板。
[0025]通過以上技術方案，可以對第一採樣支路進行鉗位，避免由於採樣電壓過高而造成的比較器輸出異常，以及導致的驅動電路的工作時序混亂，有助於提升電磁加熱裝置的安全性和穩定性。
[0026]本實用新型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，或通過本實用新型的實踐了解到。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]本實用新型的上述和/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:
[0028]圖1示出了根據本實用新型的一個實施例的鉗位電路及周邊電路的示意圖；
[0029]圖2為圖1所示實施例的一種【具體實施方式】下的電路示意圖；
[0030]圖3示出了根據本實用新型的另一個實施例的鉗位電路及周邊電路的示意圖；
[0031]圖4示出了根據本實用新型的一個實施例的電磁加熱裝置的主板上的高功耗電路板的立體結構示意圖；
[0032]圖5示出了根據本實用新型的一個實施例的電磁加熱裝置的主板上的低功耗電路板的立體結構示意圖；
[0033]圖6示出了根據本實用新型的一個實施例的安裝有主板的電磁加熱裝置的底盤的立體結構示意圖；
[0034]圖7為圖6所示實施例的電磁加熱裝置的底盤上的高功耗電路板和低功耗電路板之間的一種具體連接關係的結構示意圖；
[0035]圖8為圖6所示實施例的電磁加熱裝置的底盤上的高功耗電路板和低功耗電路板之間的另一種具體連接關係的結構示意圖；
[0036]圖9為圖6所示實施例的電磁加熱裝置的底盤上的高功耗電路板和低功耗電路板之間的又一種具體連接關係的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0037]為了能夠更清楚地理解本實用新型的上述目的、特徵和優點，下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型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。
[0038]在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本實用新型，但是，本實用新型還可以採用其他不同於在此描述的其他方式來實施，因此，本實用新型的保護範圍並不限於下面公開的具體實施例的限制。
[0039]基於本實用新型的電磁加熱裝置的主板，設置有:諧振電路；驅動電路，所述驅動電路的輸出端連接至所述諧振電路的負極；比較器，所述比較器的輸出端連接至所述驅動電路的輸入端；採樣電路，包括連接在所述諧振電路的正端和所述比較器的第一輸入端之間的第一採樣支路，以及連接在所述諧振電路的負端和所述比較器的第二輸入端之間的第二採樣支路。
[0040]其中，為了避免如信號走線或設計差異導致採樣電壓異常，確保驅動電路的正常運行，上述的電磁加熱裝置的主板上還設置有:鉗位電路，連接至所述第一採樣支路。
[0041]通過設置鉗位電路，使得限制了第一採樣支路採樣到的電壓的最大數值，從而避免輸入比較器的採樣電壓過大，確保比較器輸出至驅動電路的信號正常，使得驅動電路正常驅動IGBT開關管的工作，不會造成IGBT開關管的工作時序混亂，更不會發生過壓或過流擊穿，使得電磁加熱裝置能夠實現安全、穩定的整機運行狀態。[0042]同時，所述比較器設置在所述主板上的主控晶片中。
[0043]下面結合圖1至圖3，對根據本實用新型的鉗位電路的具體結構進行詳細說明。
[0044]實施例一
[0045]圖1示出了根據本實用新型的一個實施例的鉗位電路及周邊電路的示意圖。
[0046]如圖1所示，電磁加熱裝置的主板包括:諧振電路NI，控制諧振電路NI工作的驅動電路N2。其中，驅動電路N2基於比較器Ul的輸出信號，確定具體的控制過程。
[0047]在諧振電路NI的正負極分別連接採樣電路的第一輸入端和第二輸入端。其中，採樣電路的第一輸入端對諧振電路NI的正極採樣後，經過由電阻Rlll等元件構成的第一採樣支路輸入比較器Ul的第一輸入端；米樣電路的第二輸入端對諧振電路NI的負極米樣後，經過由電阻R114、R115等元件構成的第二採樣支路輸入比較器Ul的第二輸入端。
[0048]比較器Ul對採樣到的諧振電路NI的正極和負極的電壓進行比較後，向驅動電路N2輸出相應的信號，以由驅動電路N2確定對諧振電路的控制方式。
[0049]第一採樣支路採集到的採樣電壓為Va，第二採樣支路採集到的採樣電壓為Vb。為了避免採樣電壓過大，圖1示出了連接至第一採樣支路的鉗位電路Al，通過限制流經第一採樣支路的最大電壓，從而避免造成後續電路的工作時序發生混亂。
[0050]基於一種較為具體的實施方式，該鉗位電路Al可以由穩壓元件構成，比如圖2所示，可以由穩壓二極體ZDl來實現對第一採樣支路的鉗位功能。具體地，穩壓二極體的陰極連接至所述第一採樣支路、陽極接地。
[0051]由於穩壓二極體ZDl的穩壓特性，能夠確保第一採樣支路的電壓不會超出該穩壓二極體ZDl鉗制的電壓值，比如限定在3.5V以下，從而確保採樣電壓不會發生過壓。
[0052]當然，穩壓元件還可以有很多其他器件，比如可以使用瞬態電壓抑制(TVS，Transient Voltage Suppresser) 二極體,其中，所述瞬態電壓抑制二極體的陰極連接至所述第一採樣支路、陽極接地。其中，當採用TVS 二極體時，與穩壓二極體相類似地，同樣可以實現對第一採樣支路的電壓鉗位,避免採樣電壓過高。
[0053]實施例二
[0054]圖3示出了根據本實用新型的另一個實施例的鉗位電路及周邊電路的示意圖。
[0055]如圖3所示，在圖2所示實施例的基礎上，還添加了:二極體D1，所述二極體Dl的陰極連接至所述穩壓二極體ZDl (或所述瞬態電壓抑制二極體)的陰極、陽極連接至所述第一採樣支路；偏置電阻R1，所述偏置電阻Rl的一端連接至直流電源、另一端連接在所述穩壓二極體ZDl (或所述瞬態電壓抑制二極體)的陰極和所述二極體Dl的陰極之間。
[0056]在該技術方案中，通過設置直流電源和偏置電阻R1，向穩壓元件(即穩壓二極體ZDl或TVS 二極體)提供工作電流，使其總是處於臨界工作狀態，則對於突發的電壓變化，能夠快速做出反應，即有助於提升穩壓元件的反應速度。
[0057]通過設置二極體D1，使得直流電源與第一採樣支路之間被隔離開，避免直流電源對第一採樣支路造成影響。
[0058]具體地，上述的二極體Dl可以為快速開關二極體，以便提高鉗位電路Al (如圖1所示)整體的反應速度。
[0059]此外，圖1-圖3中還示出了如電阻R112和電容C113構成的旁路，電阻R116和電容Cl 12構成的旁路，電阻Rl 17、Rl 18、Rl 19和二極體Dl 12構成的旁路，在第一採樣支路和第二採樣支路之間設置的電容C111，以及連接在第二採樣支路和+5V直流電源之間的二極體 D113。
[0060]以上介紹了如何通過設置鉗位電路，使得限制第一採樣支路上流經的電壓值，避免造成後續電路的時序異常。而基於電路結構的設計和規劃，還可以將不同電路進行類型劃分，實現對電磁加熱裝置的主板的拆分。
[0061]1、電路/元器件的分類
[0062]基於本實用新型的技術方案，需要將電磁加熱裝置的主板劃分為高功耗電路板和低功耗電路板，則涉及到對主板上的電路或元器件的類型的區分。
[0063]具體地，可以根據主板上的元器件的工作電壓的高低和/或發熱量的大小，來確定其應該被劃分至高功耗電路板或是低功耗電路板。當然，由於某些電路中可能同時涉及到工作電壓高和低、發熱量大和小的元器件，則應當根據實際情況進行劃分，比如:只要存在工作電壓高和/或發熱量大的元器件，就將其相應的電路劃分至高功耗電路板；或是當工作電壓高(即高於預設電壓)和/或發熱量大(即大於預設發熱量)的元器件，與工作電壓低和/或發熱量小的元器件之間的比例關係，例如大於80%的情況下，才將該電路劃分至高功耗電路板等。
[0064]其中，具體的預設電壓或預設發熱量的數值，可以由廠商根據實際情況來確定或調整，以期降低高功耗電路板和低功耗電路板之間的幹擾。
[0065]2、高功耗電路板
[0066]圖4示出了根據本實用新型的一個實施例的高功耗電路板的立體結構示意圖。
[0067]如圖4所示，根據上述的分類方式，則根據本實用新型的一個實施例的高功耗電路板1，設置有包含工作電壓大於或等於預設電壓、和/或發熱量大於或等於預設發熱量的元器件的電路。
[0068]針對一種較為具體的實施方式，可以在高功耗電路板I上設置如下電路:整流電路，所述整流電路的輸入端連接至交流電源；濾波電路，連接在所述整流電路的輸出端和所述諧振電路的正端之間；以及上述的諧振電路、採樣電路和鉗位電路。
[0069]其中，圖4示出了構成該整流電路的整流橋11,構成濾波電路的扼流線圈12和濾波電容13，構成諧振電路的諧振電容14和IGBT開關管15，構成該鉗位電路的穩壓二極體16，以及採樣電路17。
[0070]3、低功耗電路板
[0071]圖5示出了根據本實用新型的一個實施例的低功耗電路板的立體結構示意圖。
[0072]如圖5所示，根據上述的分類方式，則根據本實用新型的一個實施例的低功耗電路板2，設置有工作電壓小於預設電壓、和/或發熱量小於預設發熱量的元器件的電路。
[0073]針對一種較為具體的實施方式，可以在低功耗電路板2上設置如下電路:所述比較器和所述驅動電路。
[0074]其中，圖6示出了包含該比較器的主控晶片21，構成該驅動電路的IGBT控制電路22，以及低功耗電路板2上的其他元器件和電路，如開關電源23等。
[0075]在該技術方案中，根據電磁加熱裝置的主板上的不同電路部分對應的功耗程度，將其分為高功耗電路板I和低功耗電路板2，並且將兩者分離設置，使得在設計製造過程中，降低了設計和開發難度；在售後維修階段，僅需要針對發生損壞的部分進行替換，無需更換所有的主板器件，降低了維修成本。
[0076]通過將高功耗電路板I和低功耗電路板2分離設置，有利於設計和生產出通用的高功耗電路板I和低功耗電路板2，從而在不同型號的產品之間，也能夠共用相同的主板，有利於降低設計和生產成本，也降低了維修難度。
[0077]同時，由於印刷電路板的生產過程容易造成環境汙染，比如化學電鍍過程等，則通過將高功耗電路板I和低功耗電路板2分離設置，使得維修時僅需要替換存在問題的電路板，而保留了正常工作的電路板，從而有助於減少電路板的生產，降低對環境的汙染。
[0078]基於如圖4和圖5所不的聞功耗電路板I和低功耗電路板2等,構成了本實用新型的電磁爐主板，比如圖6示出了根據本實用新型的一個實施例的安裝有主板的電磁加熱裝置的底盤的立體結構示意圖。
[0079]如圖6所示，在該電磁加熱裝置的底盤上，高功耗電路板I和低功耗電路板2相互分離地設置，使得設計人員可以根據實際情況調整每個電路板的形狀、大小和設置位置等，以突破電路板面積、電路結構以及兩者之間的制約。
[0080]此外,雖然高功耗電路板I和低功耗電路板2相互分離設置為兩個印製電路板，但在兩者之間仍存在著信號的傳輸，也就涉及到兩個電路板之間的線路連接。
[0081]1、無線連接方式
[0082]圖7為圖6所示實施例的電磁加熱裝置的底盤上的高功耗電路板和低功耗電路板之間的一種具體連接關係的結構示意圖。
[0083]如圖7所示，在電磁加熱裝置的底盤3上，分離設置有高功耗電路板I和低功耗電路板2。在高功耗電路板I上設置有無線通信模塊31，在低功耗電路板2上也設置有相應的無線通信模塊32，使得在高功耗電路板I和低功耗電路板2之間無需電路連接，仍可以有效地實現信號的傳輸和處理，比如低功耗電路板2上的IGBT控制電路22對高功耗電路板I上的IGBT開關管15的控制等。
[0084]通過無線連接方式，使得在電磁加熱裝置的設計生產過程中，可以使得各個部件、線路之間的結構關係更加豐富，有助於得到更多易於實用、結構新穎的電磁加熱裝置結構。
[0085]2、有線連接方式
[0086]基於有線的電路板連接存在很多種具體的方式，比如下面以其中兩種具體情況為例進行說明。
[0087](I)排線連接
[0088]圖8為圖6所示實施例的電磁加熱裝置的底盤上的高功耗電路板和低功耗電路板之間的另一種具體連接關係的結構示意圖。
[0089]如圖8所示，在電磁加熱裝置的底盤3上，分離設置有高功耗電路板I和低功耗電路板2，且在高功耗電路板I和低功耗電路板2之間，通過排線33實現了電路連接，從而確保了控制信號、採樣信號的有效傳輸。
[0090](2)端 口插接
[0091]圖9為圖6所示實施例的電磁加熱裝置的底盤上的高功耗電路板和低功耗電路板之間的又一種具體連接關係的結構示意圖。
[0092]如圖9所示，在電磁加熱裝置的底盤3上，分離設置有高功耗電路板I和低功耗電路板2，且在高功耗電路板I和低功耗電路板2之間，通過公母接口 34實現了電路連接，從而確保了控制信號、採樣信號的有效傳輸。
[0093]當然，雖然沒有在圖中示出，但顯然還存在其他形式的埠插接方式，比如採用金手指插槽等。
[0094]通過有線連接方式，使得在高功耗電路板I和低功耗電路板2之間的信號傳輸過程更為快速、有效和穩定。
[0095]本實用新型還提出了一種電磁爐，包含上述任一技術方案所涉及到的電磁加熱裝
置的主板。
[0096]以上結合附圖詳細說明了本實用新型的技術方案，考慮到相關技術中，採樣電路採集到的電壓值可能過高，導致影響後續電路的工作時序，影響整機的運行穩定性。因此，本實用新型提出了一種電磁加熱裝置的主板和一種電磁爐，可以對第一採樣支路進行鉗位，避免由於採樣電壓過高而造成的比較器輸出異常，以及導致的驅動電路的工作時序混亂，有助於提升電磁加熱裝置的安全性和穩定性。
[0097]以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，並不用於限制本實用新型，對於本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種電磁加熱裝置的主板，其特徵在於，包括: 諧振電路； 驅動電路，所述驅動電路的輸出端連接至所述諧振電路的負極； 比較器，所述比較器的輸出端連接至所述驅動電路的輸入端； 採樣電路，包括連接在所述諧振電路的正端和所述比較器的第一輸入端之間的第一採樣支路，以及連接在所述諧振電路的負端和所述比較器的第二輸入端之間的第二採樣支路； 鉗位電路，連接至所述第一採樣支路。
2.根據權利要求1所述的電磁加熱裝置的主板，其特徵在於，所述鉗位電路包括:穩壓元件。
3.根據權利要求2所述的電磁加熱裝置的主板，其特徵在於，所述穩壓元件包括: 穩壓二極體或瞬態電壓抑制二極體， 其中，所述穩壓二極體或所述瞬態電壓抑制二極體的陰極連接至所述第一採樣支路、陽極接地。
4.根據權利要求2所述的電磁加熱裝置的主板，其特徵在於，穩壓元件包括:穩壓二極體或瞬態電壓抑制二極體，且所述穩壓二極體或所述瞬態電壓抑制二極體的陽極接地；以及 所述鉗位電路還包括: 二極體，所述二極體的陰極連接至所述穩壓二極體或所述瞬態電壓抑制二極體的陰極、陽極連接至所述第一採樣支路； 偏置電阻，所述偏置電阻的一端連接至直流電源、另一端連接在所述穩壓二極體或所述瞬態電壓抑制二極體的陰極和所述二極體的陰極之間。
5.根據權利要求4所述的電磁加熱裝置的主板，其特徵在於，所述二極體為快速開關二極體。
6.根據權利要求1所述的電磁加熱裝置的主板，其特徵在於，所述比較器設置在所述主板上的主控晶片中。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的電磁加熱裝置的主板，其特徵在於，還包括: 整流電路，所述整流電路的輸入端連接至交流電源； 濾波電路，連接在所述整流電路的輸出端和所述諧振電路的正端之間。
8.根據權利要求7所述的電磁加熱裝置的主板，其特徵在於，包括: 分離設置的高功耗電路板和低功耗電路板，其中， 所述整流電路、所述濾波電路、所述諧振電路、所述採樣電路和所述鉗位電路設置在高功耗電路板上； 所述比較器和所述驅動電路設置在低功耗電路板上。
9.一種電磁爐，其特徵在於，包括如權利要求1至8中任一項所述的電磁加熱裝置的主板。
【文檔編號】H05B6/06GK203618150SQ201320674717
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年10月29日 優先權日:2013年10月29日
【發明者】王雲峰, 梅文凱, 陳美譽 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