CN103763803A - 电磁谐振控制电路、电磁加热装置和晶体管的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电磁谐振控制电路、一种电磁加热装置和一种晶体管的控制方法，其中，电磁谐振控制电路，包括：电源模块；谐振电路，连接至电源模块；晶体管，在所述谐振电路与地之间，用于根据控制器发送的脉宽调制信号执行开通或关断操作，以对谐振电路的工作状态进行控制；控制器，连接至所述电源模块和所述晶体管的控制端，根据电源模块输送至谐振电路的电压的变化情况，调整向晶体管发送的脉宽调制信号的占空比，以对晶体管的开通时间进行控制。本发明的技术方案可以针对输送至谐振电路的电压对晶体管的开通时间进行控制，通过在低电压区域增加功率输出，在高电压区域减小功率输出，实现在相同功率情况下晶体管的峰值电压，峰值电流下降，从而有效地保护了晶体管。

Description

电磁谐振控制电路、电磁加热装置和晶体管的控制方法

技术领域

本发明涉及具有电磁感应的电器技术领域，具体而言，涉及一种电磁谐振控制电路、一种电磁加热装置和一种晶体管的控制方法。

背景技术

目前，对电磁炉内谐振电路都是通过晶体管进行控制的，例如通过IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管）对谐振电路的充放电过程进行控制。

由于市电经过整流后的电压仍然是随时间的变化而变化的（即正弦波的半个周期），但是在相关技术中，IGBT在市电经过整流后的包络中保持相同的开通时间，因此，在输入至谐振电路的电压较高，谐振时的峰值电压和峰值电流较大时，导致IGBT在开通时会流过较大的峰值电流，在IGBT关断后也会承受很高的反向电压，而峰值电压、峰值电流偏高容易损坏IGBT。

因此，如何能够根据输入至谐振电路中的电压，对IGBT的开通时间进行控制，以控制谐振电路的峰值电压和峰值电流，避免峰值电压、峰值电流较大对IGBT造成损坏成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出了一种能够针对输送至谐振电路的电压对晶体管的开通时间进行控制，在低电压区域增加功率输出，在高电压区域减小功率输出，实现在相同功率情况下晶体管的峰值电压，峰值电流下降，从而有效地保护了晶体管的电磁谐振控制电路。

本发明的另一个目的在于提出了一种电磁加热装置。

本发明的又一个目的在于提出了一种晶体管的控制方法。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例，提出了一种电磁谐振控制电路，包括：电源模块；谐振电路，连接至所述电源模块；晶体管，连接在所述谐振电路与地之间，用于根据控制器发送的脉宽调制信号执行开通或关断操作，以对所述谐振电路的工作状态进行控制；所述控制器，分别连接至所述电源模块和所述晶体管的控制端，用于根据所述电源模块输送至所述谐振电路的电压的变化情况，调整向所述晶体管发送的脉宽调制信号的占空比，以对所述晶体管的开通时间进行控制。

由于电磁加热装置在加热过程中，晶体管开通的时间越长，晶体管的峰值电压和峰值电流越大。当在电源模块输送至谐振电路的电压较高时，若依然以较大的占空比开通晶体管，则晶体管的峰值电压和峰值电流达到很高而容易损坏。

因此，本发明通过根据电源模块输送至谐振电路的电压的变化情况，调整向晶体管发送的脉宽调制信号的占空比，使得能够针对输送至谐振电路的电压情况对晶体管的开通时间进行控制，通过在低电压区域增加脉宽调制信号的占空比以增大功率输出，在高电压区域减小脉宽调制信号的占空比以减小功率输出，从而实现在相同功率情况下降低晶体管的峰值电压和峰值电流，有效地保护了晶体管。故本发明能有效避免当输送至谐振电路的电压较高时，晶体管的开通时间依然较长，导致产生较大的峰值电压和峰值电流，进而损坏晶体管。其中，晶体管可以是绝缘栅双极型晶体管。

另外，根据本发明上述实施例的电磁谐振控制电路，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述控制器具体用于：在所述电压的变化情况表明输送至所述谐振电路的电压升高时，减小所述脉宽调制信号的占空比，以缩短所述晶体管的开通时间；以及在所述电压的变化情况表明输送至所述谐振电路的电压降低时，增加所述脉宽调制信号的占空比，以延长所述晶体管的开通时间。

根据本发明的实施例的电磁谐振控制电路，由于在输送至谐振电路的电压较大时，谐振电路在单位时间内的储能会增加，因此通过在输送至谐振电路的电压升高时，缩短晶体管的开通时间，使得当电压接近最大值时，晶体管每次开通时间能够较短，降低此时晶体管的峰值电压和峰值电流，避免对晶体管造成损坏。

此外，由于在输送至谐振电路的电压较小，谐振电路在单位时间内的储能会减小，因此通过在输送至谐振电路的电压降低时，延长晶体管的开通时间，使得谐振电路能够储存较多的能量，以确保正常的功率输出。通过在输送至谐振电路的电压较高时，缩短晶体管的开通时间，而在输送至谐振电路的电压较低时，延长晶体管的开通时间，确保了谐振电路在输出总功率不变的情况下，降低了晶体管集电极的电压和流经晶体管的电流，避免了晶体管损坏，延长了晶体管的使用寿命。其中，在输送至谐振电路的电压较高时，可以逐步减小脉宽调制信号的占空比，也可以直接设定一个恒定的较小值，类似地，在输送至谐振电路的电压较低时，可以逐步增加脉宽调制信号的占空比，也可以直接设定一个恒定的较大值。

根据本发明的一个实施例，所述控制器还用于：在输送至所述谐振电路的电压升高的过程中，逐步减小所述脉宽调制信号的占空比；和/或在输送至所述谐振电路的电压降低的过程中，逐步增加所述脉宽调制信号的占空比。

根据本发明的实施例的电磁谐振控制电路，若脉宽调制信号的占空比骤降或骤升，都会导致电路中的器件产生较大的噪声，因此可以逐步减小或增大脉宽调制信号的占空比。其中，逐步减小和/或增大脉宽调制信号的占空比时，每次减小和/或增大的数值可以是固定数值，也可以是非固定数值。

根据本发明的一个实施例，所述控制器具体用于：在输送至所述谐振电路的电压由最小值增加至第一预定电压值的过程中，向所述晶体管发送第一占空比的脉宽调制信号；在输送至所述谐振电路的电压由所述第一预定电压值增加至最大值的过程中，向所述晶体管发送第二占空比的脉宽调制信号；在输送至所述谐振电路的电压由最大值减小至第二预定电压值的过程中，向所述晶体管发送第三占空比的脉宽调制信号；以及在输送至所述谐振电路的电压由所述第二预定电压值减小至最小值的过程中，向所述晶体管发送第四占空比的脉宽调制信号；其中，所述第二占空比小于所述第一占空比，所述第四占空比大于所述第三占空比。

根据本发明的实施例的电磁谐振控制电路，由于输送至谐振电路的电压是市电经过整流后的电压，市电经过整流后的电压波形的一个周期为正弦波的半个周期，即输送至谐振电路的电压的一个周期内先由最小值增加到最大值，再由最大值减小至最小值。因此，可以将输送至谐振电路的电压的一个周期划分为四个区域，第一区域为电压由最小值（波谷）增大至第一预定值，该区域电压较低；第二区域为电压由第一预定值增大至最大值（峰值），该区域电压较高；第三区域为电压由最大值减小至第二预定值，该区域电压相对也较高；第四区域为电压由第二预定值减小至最小值，该区域电压逐渐减小，因此，为了在确保谐振电路输出的总功率不变的前提下，控制第一区域中脉宽调制信号的占空比（即第一占空比）大于第二区域中脉宽调制信号的占空比（即第二占空比），且第三区域中脉宽调制信号的占空比（即第三占空比）小于第四区域中脉宽调制信号的占空比（即第四占空比）。其中，第一预定值与第二预定值可以相等，也可以不相等。也即是通过在输送至谐振电路的电压处于较高区域（第二区域和第三区域）时，缩短晶体管的开通时间，使得当电压接近最大值时，晶体管每次开通时间能够较短，较小功率输出，降低此时的晶体管的峰值电压和峰值电流，避免晶体管造成损坏；在输送至谐振电路的电压较小（第一区域和第四区域）时，谐振电路在单位时间内的储能会减小，流过晶体管的电压较低，因此通过在输送至谐振电路的电压较小时，延长晶体管的开通时间，使得谐振电路能够储存较多的能量，形成较大的功率输出。

根据本发明的一个实施例，所述第一占空比和/或所述第二占空比随输送至所述谐振电路的电压的增加而逐步减小；和/或所述第三占空比和/或所述第四占空比随输送至所述谐振电路的电压的减小而逐步增加。

根据本发明的实施例的电磁谐振控制电路，上述的第一占空比的数值的初始值可以较大，并随输送至谐振电路的电压增加时逐步减小，也可以设定一个适中的数值，在输送至谐振电路中的电压增加时，不进行改变，若第一占空比的初始值较大，则为了避免占空比骤降导致电路器件产生较大的噪声，可以在电压增加时逐步减小。类似地，第二占空比的数值可以随输送至谐振电路的电压增加而减小，也可以设定一个适中恒定的较小值；第三占空比的数值可以随输送至谐振电路的电压减小而增大，也可以设定一个适中恒定的较小值（由于电压值范围较高）；第四占空比的数值可以随输送至谐振电路的电压减小而增大，也可以设定一个恒定的较大值（由于电压值范围较低）。

根据本发明的一个实施例，所述第一占空比、第二占空比、第三占空比和/或所述第四占空比恒定不变。

根据本发明的实施例的电磁谐振控制电路，通过设定第一占空比、第二占空比、第三占空比和/或第四占空比恒定不变，使得程序设计简单，容易实现。其中，第一占空比和第四占空比可以设定一个恒定的较大值，而第二占空比和第三占空比可以设定一个恒定的较小值。

根据本发明的一个实施例，所述第一预定电压值和/或所述第二预定电压值大于或等于所述最大值的1/2。

根据本发明的实施例的电磁谐振控制电路，通过设定第一预定电压值和/或第二预定电压值大于或等于电压最大值（峰值）的1/2，即电压值在最大值附近时降低占空比，可以在输送至谐振电路的电压较大时，能够较大幅度地缩短晶体管的开通时间，减小谐振电路的功率输出，同时使得谐振电路中的感应线圈在电压较小的区域能够储存较多的能量以提供较大的功率输出，从而在确保输出总功率不变的前提下，有效地避免了晶体管峰值电压、峰值电流过大而损坏晶体管。

根据本发明的一个实施例，所述控制器还用于：实时检测所述电源模块输送至所述谐振电路的电压，以确定所述电压的变化情况；或检测所述电源模块中的电压周期，根据所述电压周期与所述电源模块中的电压随时间的变化关系确定所述电压的变化情况。

根据本发明的实施例的电磁谐振控制电路，可以对输送至谐振电路的电压进行实时检测，以确定电压增大或减小；也可以根据电源模块中的电压周期与电源模块中电压随时间的变化关系，确定电压增大或减小。在检测电源模块中的电压周期时，可以检测电源模块中未经过整流处理的电压，即市电，也可以检测市电经过整流处理之后的电压，其中，经过整流处理之后的电压的周期是市电电压周期的一半。

根据本发明第二方面的实施例，还提出了一种电磁加热装置，包括：上述任一项实施例所述的电磁谐振控制电路。

根据本发明的实施例的电磁加热装置，可以是电磁炉。

根据本发明第三方面的实施例，还提出了一种晶体管的控制方法，其中，所述晶体管连接在谐振电路与地之间，用于根据接收到的脉宽调制信号执行开通或关断操作，以对所述谐振电路的工作状态进行控制，所述谐振电路连接至电源模块，所述晶体管的控制方法包括：根据所述电源模块输送至所述谐振电路的电压的变化情况，调整向所述晶体管发送的脉宽调制信号的占空比，以对所述晶体管的开通时间进行控制。

由于电磁加热装置在加热过程中，晶体管开通的时间越长，晶体管的峰值电压和峰值电流越大。当在电源模块输送至谐振电路的电压较高时，若依然以较大的占空比开通晶体管，则晶体管的峰值电压和峰值电流达到很高而容易损坏。

因此，本发明通过根据电源模块输送至谐振电路的电压的变化情况，调整向晶体管发送的脉宽调制信号的占空比，使得能够针对输送至谐振电路的电压情况对晶体管的开通时间进行控制，通过在低电压区域增加脉宽调制信号的占空比以增大功率输出，在高电压区域减小脉宽调制信号的占空比以减小功率输出，从而实现在相同功率情况下降低晶体管的峰值电压和峰值电流，有效地保护了晶体管。故本发明能有效避免当输送至谐振电路的电压较高时，晶体管的开通时间依然较长，导致产生较大的峰值电压和峰值电流，进而损坏晶体管。

根据本发明的一个实施例，所述根据所述电源模块输送至所述谐振电路的电压的变化情况，调整向所述晶体管发送的脉宽调制信号的占空比的步骤具体为：在所述电压的变化情况表明输送至所述谐振电路的电压升高时，减小所述脉宽调制信号的占空比，以缩短所述晶体管的开通时间；以及在所述电压的变化情况表明输送至所述谐振电路的电压降低时，增加所述脉宽调制信号的占空比，以延长所述晶体管的开通时间。

根据本发明的实施例的晶体管的控制方法，由于在输送至谐振电路的电压较大时，谐振电路在单位时间内的储能会增加，因此通过在输送至谐振电路的电压升高时，缩短晶体管的开通时间，使得当电压接近最大值时，晶体管每次开通时间能够较短，降低此时晶体管的峰值电压和峰值电流，对避免晶体管造成损坏。

此外，由于在输送至谐振电路的电压较小时，谐振电路在单位时间内的储能会减小，因此通过在输送至谐振电路的电压降低时，延长晶体管的开通时间，使得谐振电路能够储存较多的能量，以确保正常的功率输出。

通过在输送至谐振电路的电压较高时，缩短晶体管的开通时间，而在输送至谐振电路的电压较低时，延长晶体管的开通时间，确保了谐振电路在输出总功率不变的情况下，降低了晶体管集电极的电压和流经晶体管的电流，避免了晶体管损坏，延长了晶体管的使用寿命。其中，在输送至谐振电路的电压较高时，可以逐步减小脉宽调制信号的占空比，也可以直接设定一个恒定的较小值，类似地，在输送至谐振电路的电压较低时，可以逐步增加脉宽调制信号的占空比，也可以直接设定一个恒定的较大值。

根据本发明的一个实施例，还包括：在输送至所述谐振电路的电压升高的过程中，逐步减小所述脉宽调制信号的占空比；和/或在输送至所述谐振电路的电压降低的过程中，逐步增加所述脉宽调制信号的占空比。

根据本发明的实施例的晶体管的控制方法，若脉宽调制信号的占空比骤降或骤升，都会导致电路中的器件产生较大的噪声，因此可以逐步减小或增大脉宽调制信号的占空比。其中，逐步减小和/或增大脉宽调制信号的占空比时，每次减小和/或增大的数值可以是固定数值，也可以是非固定数值。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了根据本发明的实施例的电磁谐振控制电路的电路结构示意图；

图2示出了根据本发明的实施例的输入至谐振电路中的电压波形示意图；

图3示出了根据本发明的实施例的晶体管的控制方法的示意流程图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

图1示出了根据本发明的实施例的电磁谐振控制电路的电路结构示意图。

如图1所示，根据本发明的实施例的电磁谐振控制电路的电路100，包括：电源模块102；谐振电路104，连接至所述电源模块102；晶体管106，连接在所述谐振电路104与地之间，用于根据控制器108发送的脉宽调制信号执行开通或关断操作，以对所述谐振电路104的工作状态进行控制；所述控制器108，分别连接至所述电源模块102和所述晶体管106的控制端，用于根据所述电源模块102输送至所述谐振电路104的电压的变化情况，调整向所述晶体管106发送的脉宽调制信号的占空比，以对所述晶体管106的开通时间进行控制。

由于电磁加热装置在加热过程中，晶体管106开通的时间越长，晶体管106的峰值电压和峰值电流越大。当在电源模块102输送至谐振电路104的电压较高时，若依然以较大的占空比开通晶体管106，则晶体管106的峰值电压和峰值电流达到很高而容易损坏。

因此，本发明通过根据电源模块102输送至谐振电路104的电压的变化情况，调整向晶体管106发送的脉宽调制信号的占空比，使得能够针对输送至谐振电路104的电压情况对晶体管106的开通时间进行控制，通过在低电压区域增加脉宽调制信号的占空比以增大功率输出，在高电压区域减小脉宽调制信号的占空比以减小功率输出，从而实现在相同功率情况下降低晶体管106的峰值电压和峰值电流，有效地保护了晶体管106。故本发明能有效避免当输送至谐振电路104的电压较高时，晶体管106的开通时间依然较长，导致产生较大的峰值电压和峰值电流，进而损坏晶体管106。

另外，根据本发明上述实施例的电磁谐振控制电路100，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述控制器108具体用于：在所述电压的变化情况表明输送至所述谐振电路104的电压升高时，减小所述脉宽调制信号的占空比，以缩短所述晶体管106的开通时间；以及在所述电压的变化情况表明输送至所述谐振电路104的电压降低时，增加所述脉宽调制信号的占空比，以延长所述晶体管106的开通时间。

由于在输送至谐振电路104的电压较大时，谐振电路104在单位时间内的储能会增加，因此通过在输送至谐振电路104的电压升高时，缩短晶体管106的开通时间，使得当电压接近最大值时，晶体管106每次开通时间能够较短，降低此时晶体管106的峰值电流和峰值电压，避免对晶体管106造成损坏。

此外，由于在输送至谐振电路104的电压较小时，谐振电路104在单位时间内的储能会减小，因此通过在输送至谐振电路104的电压降低时，延长晶体管106的开通时间，使得谐振电路104能够储存较多的能量，以确保正常的功率输出。

通过在输送至谐振电路104的电压较高时，缩短晶体管106的开通时间，而在输送至谐振电路104的电压较低时，延长晶体管106的开通时间，确保了谐振电路104在输出总功率不变的情况下，降低了晶体管106集电极的电压和流经晶体管106的电流，避免了晶体管106损坏，延长了晶体管106的使用寿命。其中，在输送至谐振电路104的电压较高时，可以逐步减小脉宽调制信号的占空比，也可以直接设定一个恒定的较小值，类似地，在输送至谐振电路104的电压较低时，可以逐步增加脉宽调制信号的占空比，也可以直接设定一个恒定的较大值。

根据本发明的一个实施例，所述控制器108还用于：在输送至所述谐振电路104的电压升高的过程中，逐步减小所述脉宽调制信号的占空比；和/或在输送至所述谐振电路104的电压降低的过程中，逐步增加所述脉宽调制信号的占空比。

若脉宽调制信号的占空比骤降或骤升，都会导致电路中的器件产生较大的噪声，因此可以逐步减小或增大脉宽调制信号的占空比。其中，逐步减小和/或增大脉宽调制信号的占空比时，每次减小和/或增大的数值可以是固定数值，也可以是非固定数值。

根据本发明的一个实施例，所述控制器108还用于：实时检测所述电源模块102输送至所述谐振电路104的电压，以确定所述电压的变化情况；或检测所述电源模块102中的电压周期，根据所述电压周期与所述电源模块102中的电压随时间的变化关系确定所述电压的变化情况。

具体来说，可以对输送至谐振电路104的电压进行实时检测，以确定电压增大或减小；也可以根据电源模块102中的电压周期与电源模块102中电压随时间的变化关系，确定电压增大或减小。在检测电源模块102中的电压周期时，可以检测电源模块102中未经过整流处理的电压，即市电，也可以检测市电经过整流处理之后的电压，其中，经过整流处理之后的电压的周期是市电电压周期的一半。

根据本发明的一个实施例，所述控制器108具体用于：在输送至所述谐振电路104的电压由最小值增加至第一预定电压值的过程中，向所述晶体管106发送第一占空比的脉宽调制信号；在输送至所述谐振电路104的电压由所述第一预定电压值增加至最大值的过程中，向所述晶体管106发送第二占空比的脉宽调制信号；在输送至所述谐振电路104的电压由最大值减小至第二预定电压值的过程中，向所述晶体管106发送第三占空比的脉宽调制信号；以及在输送至所述谐振电路104的电压由所述第二预定电压值减小至最小值的过程中，向所述晶体管106发送第四占空比的脉宽调制信号；其中，所述第二占空比小于所述第一占空比，所述第四占空比大于所述第三占空比。

由于输送至谐振电路104的电压是市电经过整流后的电压，市电经过整流后的电压波形的一个周期为正弦波的半个周期，即输送至谐振电路104的电压的一个周期内先由最小值增加到最大值，再由最大值减小至最小值。因此，可以将输送至谐振电路104的电压的一个周期划分为四个区域，第一区域为电压由最小值（波谷）增大至第一预定值，该区域电压较低；第二区域为电压由第一预定值增大至最大值（峰值），该区域电压较高；第三区域为电压由最大值减小至第二预定值，该区域电压相对也较高；第四区域为电压由第二预定值减小至最小值，该区域电压逐渐减小，因此，为了在确保谐振电路104输出的总功率不变的前提下，控制第一区域中脉宽调制信号的占空比（即第一占空比）大于第二区域中脉宽调制信号的占空比（即第二占空比），且第三区域中脉宽调制信号的占空比（即第三占空比）小于第四区域中脉宽调制信号的占空比（即第四占空比）。其中，第一预定值与第二预定值可以相等，也可以不相等。也即是通过在输送至谐振电路104的电压处于较高区域（第二区域和第三区域）时，缩短晶体管106的开通时间，使得当电压接近最大值时，晶体管106每次开通时间能够较短，较小功率输出，降低此时的晶体管106的峰值电压和峰值电流，避免晶体管106造成损坏；在输送至谐振电路104的电压较小（第一区域和第四区域）时，谐振电路104在单位时间内的储能会减小，流过晶体管106的电压较低，因此通过在输送至谐振电路的电压较小时，延长晶体管106的开通时间，使得谐振电路能够储存较多的能量，形成较大的功率输出。

根据本发明的一个实施例，所述第一占空比和/或所述第二占空比随输送至所述谐振电路104的电压的增加而逐步减小；和/或所述第三占空比和/或所述第四占空比随输送至所述谐振电路104的电压的减小而逐步增加。

上述的第一占空比的数值的初始值可以较大，并随输送至谐振电路104的电压增加时逐步减小，也可以设定一个适中的数值，在输送至谐振电路104中的电压增加时，不进行改变，若第一占空比的初始值较大，则为了避免占空比骤降导致电路器件产生较大的噪声，可以在电压增加时逐步减小。类似地，第二占空比的数值可以随输送至谐振电路104的电压增加而减小，也可以设定一个适中恒定的较小值；第三占空比的数值可以随输送至谐振电路104的电压减小而增大，也可以设定一个适中恒定的较小值（由于电压值范围较高）；第四占空比的数值可以随输送至谐振电路104的电压减小而增大，也可以设定一个适中恒定的较大值（由于电压值范围较低）。

根据本发明的一个实施例，所述第一占空比、第二占空比、第三占空比和/或所述第四占空比恒定不变。

通过设定第一占空比、第二占空比、第三占空比和/或第四占空比恒定不变，使得程序设计简单，容易实现。其中，第一占空比和第四占空比可以设定一个恒定的较大值，而第二占空比和第三占空比可以设定一个恒定的较小值。

根据本发明的一个实施例，所述第一预定电压值和/或所述第二预定电压值大于或等于所述最大值的1/2。

通过设定第一预定电压值和/或第二预定电压值大于或等于电压最大值（峰值）的1/2，即电压值在最大值附近时降低占空比，可以在输送至谐振电路104的电压较大时，能够较大幅度地缩短晶体管106的开通时间，减小谐振电路104的功率输出，同时使得谐振电路104中的感应线圈在电压较小的区域能够储存较多的能量以提供较大的功率输出，从而在确保输出总功率不变的前提下，有效地避免了晶体管106峰值电压、峰值电流过大而损坏晶体管106。

举例来说，如图2所示为输入至谐振电路104中的电压波形，在一个周期T内，电压值由最小值（图2中所示的202处的值）增加至最大值（图2中所示的206处的值），又由最大值减小至最小值（图2中所示的210处的值），若在电压的一个周期内，晶体管单周期（即脉宽调制信号的一个周期）内的开通时间都相同，则会在电压值较大（比如图2中所示的t2至t4时间段内的电压）时，产生较大的峰值电压和峰值电流，进而会对晶体管造成损坏。因此，可以根据输送至谐振电路的电压的变化情况，对晶体管的开通时间进行控制。

具体地，将输送至谐振电路中的电压的一个周期的波形划分为四部分，即图2中所示的t1至t2、t2至t3、t3至t4、t4至t5，根据每一部分的电压变化情况对发送至晶体管的脉宽调制信号的占空比进行调制，以控制晶体管的开通时间，例如：

t1至t2阶段，电压值由最小值（图2所示的202处的值）增加至第一预定电压值（图2所示的204处的值），该阶段电压值较小，因此，可以控制晶体管单周期内开通较长的时间，即脉宽调制信号的占空比较大，此外，由于电压处于升高的阶段，因此，占空比可以逐渐减小，当然也可以不变，只需设置一个适中的值。

t2至t3阶段，电压值由第一预定电压值（图2所示的204处的值）增加至最大值（图2所示的206处的值），该阶段电压值较大，且处于增加的阶段，因此，可以控制晶体管单周期的开通时间随工作周期逐步减小，即脉宽调制信号的占空比逐步较小，当然也可以不变，但是需要设置一个较小的值。

t3至t4阶段，电压值由最大值（图2所示的206处的值）减小至第二预定电压值（图2所示的208处的值），由于电压处于降低的阶段，因此，可以控制晶体管单周期的开通时间随工作周期逐步增长，即脉宽调制信号的占空比逐步增大，但是，由于电压处于较高的阶段，因此，占空比需要设置较小的值。当然占空比也可以不随工作周期逐步增大，只需设置一个适中的值。

t4至t5阶段，电压值由第二预定电压值（图2所示的208处的值）减小至最小值（图2所示的210处的值），该阶段电压值较小且处于降低的阶段，因此，可以控制晶体管单周期的开通时间随工作周期逐步增大，即脉宽调制信号的占空比逐步增大，当然也可以不变，只需设置一个较大的值。

综上所述，晶体管在t2至t3时间段内单周期的平均开通时间小于晶体管在t1至t2时间段内单周期的平均开通时间，晶体管在t3至t4时间段内单周期的平均开通时间小于晶体管在t4至t5时间段内单周期的平均开通时间。优选地，晶体管在t1至t2时间段内和t4至t5时间段内单周期以较大且相同的开通时间开通，且在t2至t3时间段内单周期的开通时间逐步减小，在t3至t4时间段内单周期的开通时间逐步增加。

由于市电的频率为50Hz，经过整流之后输入至谐振电路的电压频率为100Hz，即输入值谐振电路中的电压周期T为10ms，优选地，t1至t2时间段与t4至t5时间段均为3.3ms，即T/3，t2至t3时间段与t3至t4时间段均为1.67ms，即T/6。

当然，还可以将输入至谐振电路的电压的一个周期划分为任意多个阶段，以根据每个阶段内电压的变化情况对晶体管的开通时间进行控制，例如，可以仅划分为两个阶段，即t1至t3阶段，该阶段晶体管以较长的开通时间（单周期内）逐步缩短，以及t3至t5阶段，该阶段晶体管的开通时间逐步延长。也可以划分为三个阶段或任意多个阶段。

图3示出了根据本发明的实施例的晶体管的控制方法的示意流程图。

如图3所示，根据本发明的实施例的晶体管的控制方法，包括：步骤302，根据电源模块输送至谐振电路的电压的变化情况，调整向晶体管发送的脉宽调制信号的占空比，以对所述晶体管的开通时间进行控制。其中，所述晶体管连接在所述谐振电路与地之间，用于根据接收到的脉宽调制信号执行开通或关断操作，以对所述谐振电路的工作状态进行控制，所述谐振电路连接至电源模块。

由于电磁加热装置在加热过程中，晶体管开通的时间越长，晶体管的峰值电压和峰值电流越大。当在电源模块输送至谐振电路的电压较高时，若依然以较大的占空比开通晶体管，则晶体管的峰值电压和峰值电流达到很高而容易损坏。

因此，本发明通过根据电源模块输送至谐振电路的电压的变化情况，调整向晶体管发送的脉宽调制信号的占空比，使得能够针对输送至谐振电路的电压情况对晶体管的开通时间进行控制，通过在低电压区域增加脉宽调制信号的占空比以增大功率输出，在高电压区域减小脉宽调制信号的占空比以减小功率输出，从而实现在相同功率情况下降低晶体管的峰值电压和峰值电流，有效地保护了晶体管。故本发明能有效避免当输送至谐振电路的电压较高时，晶体管的开通时间依然较长，导致产生较大的峰值电压和峰值电流，进而损坏晶体管。

根据本发明的一个实施例，所述根据所述电源模块输送至所述谐振电路的电压的变化情况，调整向所述晶体管发送的脉宽调制信号的占空比的步骤具体为：在所述电压的变化情况表明输送至所述谐振电路的电压升高时，减小所述脉宽调制信号的占空比，以缩短所述晶体管的开通时间；以及在所述电压的变化情况表明输送至所述谐振电路的电压降低时，增加所述脉宽调制信号的占空比，以延长所述晶体管的开通时间。

由于在输送至谐振电路的电压较大时，谐振电路在单位时间内的储能会增加，因此通过在输送至谐振电路的电压升高时，缩短晶体管的开通时间，使得当电压接近最大值时，晶体管每次开通时间能够较短，降低此时晶体管的峰值电流和峰值电压，避免对晶体管造成损坏。

此外，由于在输送至谐振电路的电压较小时，谐振电路在单位时间内的储能会减小，因此通过在输送至谐振电路的电压降低时，延长晶体管的开通时间，使得谐振电路能够储存较多的能量，以确保正常的功率输出。

通过在输送至谐振电路的电压较高时，缩短晶体管的开通时间，而在输送至谐振电路的电压较低时，延长晶体管的开通时间，确保了谐振电路在输出总功率不变的情况下，降低了晶体管集电极的电压和流经晶体管的电流，避免了晶体管损坏，延长了晶体管的使用寿命。其中，在输送至谐振电路的电压较高时，可以逐步减小脉宽调制信号的占空比，也可以直接设定一个恒定的较小值，类似地，在输送至谐振电路的电压较低时，可以逐步增加脉宽调制信号的占空比，也可以直接设定一个恒定的较大值。

根据本发明的一个实施例，还包括：在输送至所述谐振电路的电压升高的过程中，逐步减小所述脉宽调制信号的占空比；和/或在输送至所述谐振电路的电压降低的过程中，逐步增加所述脉宽调制信号的占空比。

具体来说，若脉宽调制信号的占空比骤降或骤升，都会导致电路中的器件产生较大的噪声，因此可以逐步减小或增大脉宽调制信号的占空比。其中，逐步减小和/或增大脉宽调制信号的占空比时，每次减小和/或增大的数值可以是固定数值，也可以是非固定数值。

以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，考虑到在相关技术中，IGBT在市电经过整流后的包络中保持相同的开通时间，因此，在输入至谐振电路的电压较高，谐振时的峰值电压和峰值电流较大时，导致IGBT在开通时会流过较大的峰值电流，在IGBT关断后也会承受很高的反向电压，而峰值电压、峰值电流偏高容易损坏IGBT。因此，本发明提出了一种新的晶体管的控制技术，可以针对输送至谐振电路的电压对晶体管的开通时间进行控制，通过在低电压区域增加功率输出，在高电压区域减小功率输出，实现在相同功率情况下晶体管的峰值电压，峰值电流下降，从而有效地保护了晶体管。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种电磁谐振控制电路，其特征在于，包括：

电源模块；

谐振电路，连接至所述电源模块；

晶体管，连接在所述谐振电路与地之间，用于根据控制器发送的脉宽调制信号执行开通或关断操作，以对所述谐振电路的工作状态进行控制；

所述控制器，分别连接至所述电源模块和所述晶体管的控制端，用于根据所述电源模块输送至所述谐振电路的电压的变化情况，调整向所述晶体管发送的脉宽调制信号的占空比，以对所述晶体管的开通时间进行控制。

2.根据权利要求1所述的电磁谐振控制电路，其特征在于，所述控制器具体用于：

在所述电压的变化情况表明输送至所述谐振电路的电压升高时，减小所述脉宽调制信号的占空比，以缩短所述晶体管的开通时间；以及

在所述电压的变化情况表明输送至所述谐振电路的电压降低时，增加所述脉宽调制信号的占空比，以延长所述晶体管的开通时间。

3.根据权利要求2所述的电磁谐振控制电路，其特征在于，所述控制器还用于：

在输送至所述谐振电路的电压升高的过程中，逐步减小所述脉宽调制信号的占空比；和/或

在输送至所述谐振电路的电压降低的过程中，逐步增加所述脉宽调制信号的占空比。

4.根据权利要求2所述的电磁谐振控制电路，其特征在于，所述控制器具体用于：

在输送至所述谐振电路的电压由最小值增加至第一预定电压值的过程中，向所述晶体管发送第一占空比的脉宽调制信号；

在输送至所述谐振电路的电压由所述第一预定电压值增加至最大值的过程中，向所述晶体管发送第二占空比的脉宽调制信号；

在输送至所述谐振电路的电压由最大值减小至第二预定电压值的过程中，向所述晶体管发送第三占空比的脉宽调制信号；以及

在输送至所述谐振电路的电压由所述第二预定电压值减小至最小值的过程中，向所述晶体管发送第四占空比的脉宽调制信号；

其中，所述第二占空比小于所述第一占空比，所述第四占空比大于所述第三占空比。

5.根据权利要求4所述的电磁谐振控制电路，其特征在于：

所述第一占空比和/或所述第二占空比随输送至所述谐振电路的电压的增加而逐步减小；和/或

所述第三占空比和/或所述第四占空比随输送至所述谐振电路的电压的减小而逐步增加。

6.根据权利要求4所述的电磁谐振控制电路，其特征在于：所述第一占空比、所述第二占空比、所述第三占空比和/或所述第四占空比恒定不变。

7.根据权利要求4所述的电磁谐振控制电路，其特征在于：所述第一预定电压值和/或所述第二预定电压值大于或等于所述最大值的1/2。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的电磁谐振控制电路，其特征在于，所述控制器还用于：

实时检测所述电源模块输送至所述谐振电路的电压，以确定所述电压的变化情况；或

检测所述电源模块中的电压周期，根据所述电压周期与所述电源模块中的电压随时间的变化关系确定所述电压的变化情况。

9.一种电磁加热装置，其特征在于，包括：

权利要求1至8中任一项所述的电磁谐振控制电路。

10.一种晶体管的控制方法，其特征在于，所述晶体管连接在谐振电路与地之间，用于根据接收到的脉宽调制信号执行开通或关断操作，以对所述谐振电路的工作状态进行控制，所述谐振电路连接至电源模块，所述晶体管的控制方法包括：

根据所述电源模块输送至所述谐振电路的电压的变化情况，调整向所述晶体管发送的脉宽调制信号的占空比，以对所述晶体管的开通时间进行控制。

11.根据权利要求10所述的晶体管的控制方法，其特征在于，所述根据所述电源模块输送至所述谐振电路的电压的变化情况，调整向所述晶体管发送的脉宽调制信号的占空比的步骤具体为：

在所述电压的变化情况表明输送至所述谐振电路的电压升高时，减小所述脉宽调制信号的占空比，以缩短所述晶体管的开通时间；以及

在所述电压的变化情况表明输送至所述谐振电路的电压降低时，增加所述脉宽调制信号的占空比，以延长所述晶体管的开通时间。

12.根据权利要求11所述的晶体管的控制方法，其特征在于，还包括：

在输送至所述谐振电路的电压升高的过程中，逐步减小所述脉宽调制信号的占空比；和/或

在输送至所述谐振电路的电压降低的过程中，逐步增加所述脉宽调制信号的占空比。

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