CN104640257A - 电磁加热开关控制电路以及具有其的电磁加热装置 - Google Patents

Abstract

发明公开了一种电磁加热开关控制电路，该控制电路包括：电源模块、谐振模块、开关模块、比较模块和控制模块，其中，电源模块的一端与供电电源连接；谐振模块的一端与电源模块的另一端连接；开关模块的第一端与谐振模块的另一端连接，开关模块的第二端接地；比较模块的第一输入端与开关模块的第一端连接，比较模块将开关模块的第一端的电压的分压与基准电压进行比较，并输出比较信号；控制模块分别与比较模块的输出端和开关模块的控制端连接，用于根据比较信号控制开关模块。本发明的电磁加热开关控制电路，可以抑制开关模块开通滞后，降低开关模块的开关损耗，更加可靠。本发明还公开一种具有该电磁加热开关控制电路的电磁加热装置。

Description

电磁加热开关控制电路以及具有其的电磁加热装置

技术领域

本发明属于电磁加热技术领域，尤其涉及一种电磁加热开关控制电路，以及具有该控制电路的电磁加热装置。

背景技术

目前，大部分电磁加热方案中，例如电磁炉的加热控制中，如图1所示，开关器件例如IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)的开通控制，一般是通过分压电路10’采集并联LC谐振电路20’的两端分压，进而将分压通过比较器30’进行比较，输出控制信号，由控制单元40’例如MCU(Micro Control Unit，微控制单元)控制IGBT开通。但是，对于实际产品，上述开关器件的控制方式，容易受到线圈盘间距、锅具类型等因素的影响，可能造成IGBT开通超前或滞后，在IGBT滞后开通时，LC谐振电路20’两端会产生较大的反向冲击电流，进而增大IGBT开通损耗，甚至烧毁IGBT，降低电路的可靠性。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种电磁加热开关控制电路，该控制电路可以抑制开关器件开通滞后，降低开关器件的开关损耗，更加可靠。

本发明的另一个目的在于提出一种具有该电磁加热开关控制电路的电磁加热装置。

为达到上述目的，本发明一方面提出一种电磁加热开关控制电路，该控制电路包括：电源模块，所述电源模块的一端与供电电源连接；谐振模块，所述谐振模块的一端与所述电源模块的另一端连接；开关模块，所述开关模块的第一端与所述谐振模块的另一端连接，所述开关模块的第二端接地；比较模块，所述比较模块的第一输入端与所述开关模块的第一端连接，所述比较模块将所述开关模块的第一端的电压的分压与基准电压进行比较，并输出比较信号；控制模块，所述控制模块分别与所述比较模块的输出端和所述开关模块的控制端连接，用于根据所述比较信号对所述开关模块进行控制。

本发明的电磁加热开关控制电路，比较模块直接与开关模块的第一端例如IGBT的C极连接，比较模块通过采集C极电压的分压与基准电压进行比较，进而控制模块根据比较模块的输出信号控制开关模块的开关，从而实现对电磁加热的开关控制，与相关技术中通过采集谐振模块两端的分压进行比较，进而根据比较结果控制开关模块的开闭相比，本发明的控制电路可以抑制开关模块的开通滞后，降低开关模块的开通损耗，保护开关模块，提高电路可靠性。

进一步地，所述谐振模块包括：第一电感和第一电容，所述第一电感的一端与所述电源模块连接，所述第一电感的另一端与所述开关模块的第一端连接，所述第一电容与所述第一电感并联连接。

具体地，所述开关模块为IGBT或者MOS(metal-oxid-semiconductor，金属-氧化物-半导体)管。

进一步地，所述比较模块包括：分压单元，所述分压模块的一端与所述开关模块的第一端连接；基准电压采集单元，所述基准电压采集单元的第一端与预设电源连接，所述基准电压采集单元的第二端接地；比较单元，所述比较单元的第一输入端与所述分压单元的输出端连接，所述分压单元的第二输入端与所述基准电压采集单元的输出端连接，所述比较单元的输出端与所述控制模块连接。

进一步地，所述分压单元包括：第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端与所述开关模块的第一端连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端接地，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端之间具有第一节点，所述第一节点与所述比较单元的第一输入端连接。

具体地，所述基准电压采集单元为电位器。

或者，所述基准电压采集单元包括：第三电阻和第四电阻，所述第三电阻的一端与所述预设电源连接，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端接地，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端之间具有第二节点，所述第二节点与所述比较单元的第二输入端连接。

进一步地，所述电源模块包括：整流单元，所述整流单元的输入端与所述供电电源连接；滤波单元，所述滤波单元的输入端与所述整流单元的输出端连接，所述滤波单元的输出端与所述谐振模块的一端连接。

另外，上述控制电路还包括：分压采集模块，所述分压采集模块的第一端与所述谐振模块的一端连接，所述分压采集模块的第二端与所述谐振模块的另一端连接；比较器，所述比较器的输入端与所述分压采集模块的输出端连接，所述比较器的输出端与所述控制模块连接。

为达到上述目的，本发明的另一方面提出一种电磁加热装置，该电磁加热装置包括上述的电磁加热开关控制电路。

本发明的电磁加热装置，通过上述方面实施例的电磁加热开关控制电路，可以抑制开关器件的开通滞后，降低开关器件的开关损耗，保护开关器件，提高电路可靠性。

附图说明

图1是现有技术的电磁加热开关控制电路示意图；

图2是根据本发明的一个实施例的电磁加热开关控制电路的功能框图；

图3是根据本发明的一个具体实施例的电磁加热开关控制电路的示意图；

图4是根据本发明的另一个具体实施例的比较器上升沿触发的信号示意图；

图5是根据本发明的另一个具体实施例的电磁加热开关控制电路的示意图；以及

图6是根据本发明的又一个实施例的电磁加热装置的框图。

附图标记：

电磁加热开关控制电路100，

电源模块10、谐振模块20、开关模块30、比较模块40和控制模块50，分压采集模块60和比较器70，

整流单元11和滤波单元12，分压单元41、基准电压采集单元42和比较单元43。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出一种电磁加热开关控制电路以及具有该控制电路的电磁加热装置。

首先对本发明实施例的电磁加热开关控制电路进行说明。图1为根据本发明的一个实施例的电磁加热开关控制电路的框图。

如图2所示，该电磁加热开关控制电路100包括电源模块10、谐振模块20、开关模块30、比较模块40和控制模块50。

其中，电源模块10的一端与供电电源例如交流市电连接，用于将交流电进行整流滤波，并转换为供电电压。谐振模块20的一端与电源模块10的另一端连接，电源模块10为谐振模块20供电。

开关模块30的第一端与谐振模块20的另一端连接，开关模块30的第二端接地，具体地，开关模块30可以为但不限于，例如IGBT或者MOS管等开关器件，如图2所示，开关模块30包括IGBT，具体连接如图中所示。

比较模块40的第一输入端与开关模块30的第一端例如IGBT的集电极C连接，比较模块40将开关模块30的第一端的电压即C极电压的分压与基准电压进行比较，并输出比较信号，需要说明的是，较佳地，该基准电压为恒定电压且尽可能地小。控制模块50分别与比较模块40的输出端和开关模块30的控制端连接，控制模块50根据比较信号对开关模块30进行控制，从而实现对电磁加热的开关控制。具体地，例如，当开关模块30的第一端电压的分压下降至基准电压时，比较模块40输出反转电压例如高电平，进而控制模块50强制开关模块30例如IGBT开通，从而可以抑制开关模块30开通滞后，而造成谐振模块20两端产生较大反向电流，可以降低开关模块30的开通损耗，保护开关模块30，提高电路可靠性。

可以看出，与相关技术中通过采集谐振模块20两端的分压进行比较，进而根据比较结果控制开关模块30的开闭相比，本发明实施例的电磁加热开关控制电路100，比较模块40直接与开关模块30的第一端例如IGBT的C极连接，采集C极电压的分压与基准电压进行比较，进而控制模块50根据比较模块40的输出信号控制开关模块30的开关，在比较模块40输出反转信号时，控制模块50强制控制开关模块30开通，可以抑制开关模块30开通滞后，避免相关技术中由于滞后造成谐振模块20中产生较大的反向电流，从而降低开关损耗，保护开关模块30。

下面对本发明实施例的电磁加热开关控制电路100的各个模块进行具体描述。图3为根据本发明的一个实施例的电磁加热开关控制电路的电路图。

如图3所示，电源模块10与交流电源连接，具体地，电源模块10包括整流单元11和滤波单元12。整流单元11的输入端与供电电源连接，滤波单元12的输入端与整流单元11的输出端连接，滤波单元12的输出端与谐振模块20的一端连接，滤波单元12可以为由第二电感L2和第二电容C2构成的LC滤波电路。电源模块10将交流电进行整流滤波之后，转换为谐振模块20需要的供电电压，为谐振模块20供电。

进一步地，如图3所示，谐振模块20例如LC振荡电路为并联连接方式，具体地，谐振模块20包括第一电感L1和第一电容C1，第一电感L1的一端与电源模块10连接，第一电感L1的另一端与开关模块30的第一端连接例如IGBT的C极，第一电容C1与第一电感L1并联连接。

进一步地，如图3所示，比较模块40包括分压单元41、基准电压采集单元42和比较单元43。其中，分压模块41的一端与开关模块30的第一端连接，具体地，分压模块41可以由分压电阻组成，例如，分压模块41包括第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1的一端与开关模块30的第一端例如IGBT的C极连接，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端接地，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端之间具有第一节点D1，第一节点D1与比较单元43的第一输入端连接。

其中，基准电压采集单元42的第一端与预设电源例如VCC连接，基准电压采集单元42的第二端接地，具体地，基准电压采集单元42应该为恒定电压且尽可能小，基准电压采集单元42可以为电位器，调节获得需要的基准电压。或者，如图3所示，基准电压采集单元42由分压电阻构成，例如，基准电压采集单元42包括第三电阻R3和第四电阻R4，第三电阻R3的一端与预设电源连接，第三电阻R3的另一端与第四电阻R4的一端连接，第四电阻R4的另一端接地，第三电阻R3的另一端与第四电阻R4的一端之间具有第二节点D2，第二节点D2与比较单元43的第二输入端连接。

其中，比较单元43可以为比较器也可以为其他比较电路，如图3所示，比较单元43的第一输入端与分压单元41的输出端即与第一节点D1连接，分压单元43的第二输入端与基准电压采集单元42的输出端即第二节点D2连接，比较单元43的输出端与控制模块50连接。分压单元41采集开关模块30的第一端的电压之后进行分压，并将该分压传输至比较单元43，比较单元43将该分压与基准电压进行比较，当该分压低于基准电压时，则比较单元43输出反转信号，进而控制模块50强制开关模块30开通，避免相关技术中存在的由于滞后开通造成谐振模块20两端产生较大的反向冲击电流，增加IGBT的开通损耗。

概括地说，本发明实施例的电磁加热开关控制电路100，主要通过将开关模块30的第一端例如IGBT的C极电压经过分压，进入比较单元43例如比较器，与一个基准电压进行比较，当比较器输出反转信号时，控制模块50控制IGBT开通。

在本发明实施例中，比较单元43例如比较器可以以上升沿有效或者下降沿有效。下面以一种比较器上升沿触发的电路机型说明。如图4所示，其中，P1为IGBT的C极电压信号，P2为比较器输出信号，P3为IGBT开通信号。

参照图3和图4所示，当IGBT开通时，线圈盘即第一电感L1储存能量，IGBT关断时，线圈盘电流达到最大值，第一电感L1和第一电容C1构成振荡电路，第一电感L1对第一电容C1充电，L1的电流逐渐减小，C1电压升高。C1的电压上升至最高点时，L1的电流为零，相反地，C1对L1充电，C1的电压逐渐减小，L1的电流增大，当C1的电压下降至零L1的电流不等于零时，由于IGBT中二极管的存在，IGBT的C极与地导通，如果IGBT滞后导通，L1中就会产生较大的反向电流，而本发明的控制电路100，当IGBT的C极电压经过分压单元41分压，当该分压下降至基准电压时，比较单元43输出反转信号例如高电平，则控制模块50强制控制IGBT开通，就可以避免滞后导通造成的反向电流，从而保护IGBT，提高电路可靠性。

另外，上述实施例还可以与相关技术中的大多数方案进行结合使用，在相关技术的基础上抑制滞后现象。如图5所示，本发明实施例的电磁加热开关控制电路100还包括分压采集模块60和比较器70。其中，分压采集模块60的第一端与谐振模块20的一端连接，分压采集模块60的第二端与谐振模块20的另一端连接，比较器70的输入端与分压采集模块60的输出端连接，比较器70的输出端与控制模块50连接。也就是通过分压采集模块60采集谐振模块20两端的电压并进行分压，进而通过比较器70将分压进行比较，控制模块50根据比较输出信号控制IGBT的关断，由于仅此结构，IGBT可能产生滞后开通问题，所以在此基础上，通过比较模块40采集IGBT的C极电压，并将C极电压分压之后与一个基准电压进行比较，进而在该分压小于基准电压时，比较模块40输出反转信号，控制模块50控制IGBT强制开通，从而解决IGBT可能开通滞后的问题，避免滞后开通造成开关损耗增大，甚至烧毁开关模块30。

基于上述电磁加热开关控制电路，本发明的另一方面实施例提出一种电磁加热装置。如图6为本发明的一个实施例的电磁加热装置的框图。

如图6所示，该电磁加热装置200包括上述方面实施例的电磁加热开关控制电路100，例如，电磁加热装置200可以为电磁炉。

本发明实施例的电磁加热装置，通过上述方面实施例的电磁加热开关控制电路，可以抑制开关器件的开通滞后，降低开关器件的开关损耗，保护开关器件，提高电路可靠性。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种电磁加热开关控制电路，其特征在于，包括：

电源模块，所述电源模块的一端与供电电源连接；

谐振模块，所述谐振模块的一端与所述电源模块的另一端连接；

开关模块，所述开关模块的第一端与所述谐振模块的另一端连接，所述开关模块的第二端接地；

比较模块，所述比较模块的第一输入端与所述开关模块的第一端连接，所述比较模块将所述开关模块的第一端的电压的分压与基准电压进行比较，并输出比较信号；

控制模块，所述控制模块分别与所述比较模块的输出端和所述开关模块的控制端连接，用于根据所述比较信号对所述开关模块进行控制。

2.如权利要求1所述的电磁加热开关控制电路，其特征在于，所述谐振模块包括：

第一电感和第一电容，所述第一电感的一端与所述电源模块连接，所述第一电感的另一端与所述开关模块的第一端连接，所述第一电容与所述第一电感并联连接。

3.如权利要求1所述的电磁加热开关控制电路，其特征在于，所述开关模块为IGBT或者MOS管。

4.如权利要求1所述的电磁加热开关控制电路，其特征在于，所述比较模块包括：

分压单元，所述分压模块的一端与所述开关模块的第一端连接；

基准电压采集单元，所述基准电压采集单元的第一端与预设电源连接，所述基准电压采集单元的第二端接地；

比较单元，所述比较单元的第一输入端与所述分压单元的输出端连接，所述分压单元的第二输入端与所述基准电压采集单元的输出端连接，所述比较单元的输出端与所述控制模块连接。

5.如权利要求4所述的电磁加热开关控制电路，其特征在于，所述分压单元包括：

第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端与所述开关模块的第一端连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端接地，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端之间具有第一节点，所述第一节点与所述比较单元的第一输入端连接。

6.如权利要求4所述的电磁加热开关控制电路，其特征在于，所述基准电压采集单元为电位器。

7.如权利要求4所述的电磁加热开关控制电路，其特征在于，所述基准电压采集单元包括：

第三电阻和第四电阻，所述第三电阻的一端与所述预设电源连接，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端接地，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端之间具有第二节点，所述第二节点与所述比较单元的第二输入端连接。

8.如权利要求1所述的电磁加热开关控制电路，其特征在于，所述电源模块包括：

整流单元，所述整流单元的输入端与所述供电电源连接；

滤波单元，所述滤波单元的输入端与所述整流单元的输出端连接，所述滤波单元的输出端与所述谐振模块的一端连接。

9.如权利要求1所述的电磁加热开关控制电路，其特征在于，还包括：

分压采集模块，所述分压采集模块的第一端与所述谐振模块的一端连接，所述分压采集模块的第二端与所述谐振模块的另一端连接；

比较器，所述比较器的输入端与所述分压采集模块的输出端连接，所述比较器的输出端与所述控制模块连接。

10.一种电磁加热装置，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的电磁加热开关控制电路。