CN106817788A - 一种电磁炉连续低功率控制电路和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电磁炉技术领域，具体是指一种电磁炉连续低功率控制电路和控制方法，本发明的技术结构方案，可以用简易的方法实施，包括全波整流及滤波器，换能线圈与谐振电容并联组成LC谐振电路，LC谐振电路的一端连接全波整流及滤波器的正端，LC谐振电路的另一端连接IGBT的集电极，IGBT的发射极连接全波整流及滤波器的负端，所组成的电流回路，只要适当控制IGBT的导通时间，便成为电磁发热装置，本发明于每一个T‑on + T‑lc周期中，在T‑lc之后加上一个T‑ext 时段，使电磁炉所发出的电磁波的周期为 T‑on + T‑lc+T‑ext。当大功率时沿用增加T‑on 的方法，当需要低功率时将T‑on减小，到T‑on 接近 T‑lc时固定T‑on，并引入 T‑ext,调节 T‑ext以达到连续调节功率的效果，本发明于能够改善电磁炉任意功率烹饪的效果，使用户用体验以电磁炉烹饪能有类类似明火烹饪的实际效果。

Description

一种电磁炉连续低功率控制电路和控制方法

技术领域

本发明属于电磁炉技术领域，具体是指一种电磁炉连续低功率控制电路和控制方法。

背景技术

电磁炉的换能线圈与谐振电容并联连接成LC谐振电路，LC谐振电路与驱动变流器的IGBT连接。在适当时间IGBT导通及截止，能量通过LC谐振电路的换能线圈，以电磁波直接传送到铁质煮食器皿。

低成本电磁发热装置(电磁炉)一般都是以LC电感电容并联谐振电路作为工作时序的管理。

换能线圈L与谐振电容C并联连接成LC谐振电路，所述的LC谐振电路与驱动变流器的IGBT连接。一般来说，是在当横跨LC两极的电压接近零，是适当时间IGBT导通，容许电流流进换能线圈L，并以磁能量储存。当IGBT导通到某一个特定时间T-on过后被截止，储存于换能线圈L的能量将会以反的电流向电容C充电，能量通过LC谐振电路换能，直致横跨LC两极的电压接近零，IGBT导通周期重新开始。

从IGBT截止到横跨LC两极的电压接近零的时间，是LC谐振电路的自然谐振时间T-lc，控制IGBT导通时间T-on，便可控制电磁发热装置的功率，此项控制，可通过简单的比较器和积分电路完成。

电磁炉所发出的电磁波的周期为T-on+T-lc。

控制IGBT导通时间T-on控制电磁炉的功率，有基本的局限，T-on长到某个长度，再增加也不能提供更大的功率。反之T-on太短，IGBT尚未进入饱和的开关阶段，只是在线性阶段，会产生很大的功耗热量。以220v供电为例，最高的功率为2100W,而最低的连续功率为800W。不良的设计，800W时底板已会发热，再低的功率，是以时间比例开关大功率来达到。

电磁炉的等效电感，与所用的煮食器皿有关，所以LC谐振电路的自然谐振时间T-lc,也会受它影响。

电磁炉所发出的电磁波的谐波，也受T-on及T-lc影响，以T-on＝T-lc时的谐波较低，反之不同的T-on:T-lc比例，产生较大量的谐波。

低成本电磁发热装置的核心设计缺点，广泛用户都了解到，最明显的是不能提供低功率的稳定性，所提供的低功率，只是以时间比例开关大功率来达到，用户会见到锅中的水时滚时停的情况。

发明内容

本发明为了克服现有技术之不足，提出了一种电磁炉连续低功率控制电路和控制方法,所述控制电路和控制方法能够改善电磁炉任意功率烹饪的效果，使用户用体验以电磁炉烹饪能有与明火烹饪可比较的实效。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的。

一种电磁炉连续低功率控制电路，包括全波整流及滤波器、LC谐振电路、分压器及比较器、信号延迟器、积分器及控制电路、过零检测电路、单片机、IGBT和驱动变流器，所述LC谐振电路由换能线圈和谐振电容并联构成，LC谐振电路的一端连接全波整流及滤波器的正端，LC谐振电路的另一端连接IGBT的C极，IGBT的E极连接全波整流及滤波器的负端，IGBT的G极与驱动变流器的输出端连接，驱动变流器的输入端分别连接单片机的输出端和积分器及控制电路的输出端，积分器及控制电路的输入端连接信号延迟器的输出端，信号延迟器的输入端连接分压器及比较器的输出端，分压器及比较器的输入端跨接至LC谐振电路两极之间。

其中，所述信号延迟器包括一个单稳态振震荡器。

更具体的，还包括能够检测煮食器皿温度的温度检测器，所述温度检测器与单片机电连接。

更具体的，还包括EMC滤波器，所述EMC滤波器与全波整流及滤波器电连接。

更具体的，还包括过零检测电路，所述过零检测电路分别与EMC滤波器和单片机电连接。

一种电磁炉连续低功率控制方法，预设IGBT的导通时间和截止时间分别为T-on和T-lc，电磁炉发生的电磁波周期为T-on+T-lc，其特征在于，在T-lc之后加上一个T-ext时段，使电磁炉所发出的电磁波的周期为T-on+T-lc+T-ext，当大功率时沿用增加T-on的方法；当低功率时将T-on减小，当T-on接近T-lc时固定T-on，通过调节T-ext以达到连续调节功率的效果，所述T-ext的调节是如下实现的：上述的电磁炉连续低功率控制电路中，LC谐振电路的两极电压接近零时，由分压器及比较器将检测信号发送至信号延迟器，信号延迟器将所述接近零的信号延迟T-ext时间后发送至积分器及控制电路，随后IGBT将顺延T-ext时段导通。

更具体的，所述T-ext时间的延迟能够通过对单片机编程来实现。

本发明能够改善电磁炉任意功率烹饪的效果，可以提供连续稳定的低功率，使用户用电磁炉烹饪能够体验到类似明火烹饪的效果。

附图说明

图1为本发明的电磁发热装置的连接结构图；

图2为本发明的的连接结构图；

图3为本发明的电磁发热装置未接上信号延迟器的信号波形；

图4为本发明接上信号延迟器的信号波形；

图5为本发明的信号延迟器的10us延迟信号波形；

图6为本发明的电路框图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

图1为本发明的电磁发热装置的结构示意图，电磁发热装置采用以高频脉冲调宽能量驱动换能线圈与铁质低磁阻煮食器皿相结合的结构，换能线圈11是与谐振电容12组成LC谐振电路，一端接到全波整流及滤波器505，另一端经由IGBT 13连接成一个回路。所述的全波整流及滤波器505提供了方案使电路对每一个市电供应正负周期都看成两个正周期，接到LC谐振电路的一端，此乃一个与市电正向电压幅度一致的脉冲电源。

换能动作由驱动变流器14电路控制,其操作如下：

当IGBT 13导通，换能线圈11进行作储能，当IGBT 13截止时，换能线圈11的电感因所储能量关系，电流是会沿原方向流动，电流只能对谐振电容12充电，使IGBT 13的C极(集电极)电压升高，当电流归零时，IGBT 13的C极电压最高，之后的谐振电容12从换能线圈11线圈放电，直到IGBT 13的C极接近零。此工作点为101分压器及比较器所检测。当IGBT 13的C极接近零或低至某个值，便可以重新开始另一个周期，不少教材皆称当IGBT 13的C极接近为同步点，而称上述的LC电流动作为LC振荡。

图2为本发明的电磁发热装置接上信号延迟器的连接结构图；

本实施中，例当IGBT 13导通，换能线圈11进行作储能，当IGBT 13截止时，换能线圈11的电感因所储能量关系，电流是会沿原方向流动，电流只能对谐振电容12充电，使IGBT13的C极电压升高，当电流归零时，IGBT 13的C极电压最高，之后的谐振电容12从换能线圈11线圈放电，直到IGBT 13的C极接近零。此工作点为101分压器及比较器所检测，此信号并不是连接到102积分器及控制电路，而是先经过102信号廷迟器。

将横跨LC两极的电压接近零，由101分压器及比较器所检测的信号延迟T-ext时间，IGBT将顺廷T-ext时段后才导通，有效地将电磁炉所发出的电磁波的周期从T-on+T-lc更改成为T-on+T-lc+T-ext。

图3为电磁发热装置未接上信号延迟器的信号波形；

图中所示I(v6)为供应电流及I(R17)等效负载电流。

图4为本发明的信号延迟器的信号波形；

图中所示I(v6)为供应电流及I(R17)等效负载电流。加上了10us的廷迟，功率明显地降低了。

图5为本发明的信号延迟器的10us延迟信号波形；

图中为V(n017)为101分压器及比较器所检测的信号，V(pandetect)为延迟后的信号，V(vramp)为积分器及积分上升后实然跳高为IGBT截止信号。

图6为本发明的电路框图，包括EMC滤波器501、全波整流及滤波器505、LC谐振电路、分压器及比较器101、信号延迟器103、积分器及控制电路102、过零检测电路502、单片机504、IGBT13和驱动变流器14，所述LC谐振电路由换能线圈11和谐振电容12并联构成，LC谐振电路的一端连接全波整流及滤波器505的正端，LC谐振电路的另一端连接IGBT13的C极，IGBT13的E极通过EMC滤波器501连接全波整流及滤波器505的负端，IGBT13的G极与驱动变流器14的输出端连接，驱动变流器14的输入端分别连接单片机504的输出端和积分器及控制电路102的输出端，积分器及控制电路102的输入端连接信号延迟器的输出端，信号延迟器103的输入端连接分压器及比较器101的输出端，分压器及比较器101的输入端跨接至LC谐振电路两极之间，所述过零检测电路502分别与EMC滤波器501和单片机504电连接，还包括能够检测煮食器皿温度的温度检测器503，所述温度检测器503与单片机电连接。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种电磁炉连续低功率控制电路，其特征在于，包括全波整流及滤波器、LC谐振电路、分压器及比较器、信号延迟器、积分器及控制电路、单片机、IGBT和驱动变流器，所述LC谐振电路由换能线圈和谐振电容并联构成，LC谐振电路的一端连接全波整流及滤波器的正端，LC谐振电路的另一端连接IGBT的C极，IGBT的E极连接全波整流及滤波器的负端，IGBT的G极与驱动变流器的输出端连接，驱动变流器的输入端分别连接单片机的输出端和积分器及控制电路的输出端，积分器及控制电路的输入端连接信号延迟器的输出端，信号延迟器的输入端连接分压器及比较器的输出端，分压器及比较器的输入端跨接至LC谐振电路两极之间。

2.根据权利要求1所述的连续低功率控制电路，其特征在于，所述信号延迟器包括一个单稳态振震荡器。

3.根据权利要求2所述的连续低功率控制电路，其特征在于，还包括能够检测煮食器皿温度的温度检测器，所述温度检测器与单片机电连接。

4.根据权利要求3所述的连续低功率控制电路，其特征在于，还包括EMC滤波器，所述EMC滤波器与全波整流及滤波器电连接。

5.根据权利要求4所述的连续低功率控制电路，其特征在于，还包括过零检测电路，所述过零检测电路分别与EMC滤波器和单片机电连接。

6.一种电磁炉连续低功率控制方法，其特征在于，预设IGBT的导通时间和截止时间分别为T-on和T-lc，电磁炉发生的电磁波周期为T-on + T-lc，其特征在于，在T-lc之后加上一个T-ext 时段，使电磁炉所发出的电磁波的周期为 T-on + T-lc+T-ext，当大功率时沿用增加T-on 的方法；当低功率时将T-on减小，当 T-on 接近 T-lc时固定T-on， 通过调节T-ext以达到连续调节功率的效果，所述T-ext的调节是如下实现的：当权利要求1中所述的控制电路中的LC谐振电路的两极电压接近零时，由分压器及比较器将检测信号发送至信号延迟器，信号延迟器将所述接近零的信号延迟T-ext时间，IGBT将顺延T-ext时段导通。

7.根据权利要求6所述的连续低功率控制方法，其特征在于，所述T-ext时间的延迟能够通过对单片机编程来实现。