CN107306459B - 电磁加热装置及其加热控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电磁加热装置及其加热控制电路，加热控制电路包括：谐振加热单元，谐振加热单元包括谐振线圈和谐振电容；功率开关管；驱动单元，驱动单元用以驱动功率开关管的开通或关断；谷底检测单元，谷底检测单元用于检测谐振电容的电流以生成谷底检测信号；比较单元，比较单元与谷底检测单元相连，比较单元用于根据谷底检测信号生成比较信号；控制单元，控制单元分别与比较单元和驱动单元相连，控制单元根据比较信号输出开通控制信号至驱动单元，以通过驱动单元驱动功率开关管进行开通，从而保证功率开关管在集电极电压最低点时开通，有效降低功率开关管的开通损耗，避免能源浪费，延长使用寿命。

Description

电磁加热装置及其加热控制电路
技术领域
本发明涉及家电技术领域，特别涉及一种电磁加热装置的加热控制电路和一种具有该加热控制电路的电磁加热装置。
背景技术
相关技术中的电磁加热装置一般通过驱动电路控制功率开关管开通或者关断，以实现电磁加热控制功能。但是，相关技术存在的缺点是，在驱动电路驱动开关管开通或者关断时没有精确的控制，从而无法保证功率开关管在集电极电压最低点时开通，进而可能造成功率开关管的开通电压过高，开通损耗大，不仅浪费能源，还减短产品的使用寿命，严重时甚至击穿开关管，具有安全隐患。
因此，相关技术中的电磁加热装置的控制技术需要进行改进。
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装置的加热控制电路，该电路能够准确检测出功率开关管的集电极电压最低点，以保证功率开关管在集电极电压最低点时开通。
本发明的另一个目的在于提出一种电磁加热装置。
为达到上述目的，本发明一方面实施例提出的一种电磁加热装置的加热控制电路，包括：谐振加热单元，所述谐振加热单元包括谐振线圈和谐振电容；功率开关管，所述功率开关管的集电极与所述谐振加热单元相连；驱动单元，所述驱动单元用以驱动所述功率开关管的开通或关断；谷底检测单元，所述谷底检测单元用于检测所述谐振电容的电流以生成谷底检测信号；比较单元，所述比较单元与所述谷底检测单元相连，所述比较单元用于根据所述谷底检测信号生成比较信号；控制单元，所述控制单元分别与所述比较单元单元和所述驱动单元相连，所述控制单元根据所述比较信号输出开通控制信号至所述驱动单元，以通过所述驱动单元驱动所述功率开关管进行开通。
根据本发明实施例提出的电磁加热装置的加热控制电路，通过谷底检测单元检测谐振电容的电流以生成谷底检测信号，比较单元根据谷底检测信号生成比较信号，控制单元根据比较信号输出开通控制信号至驱动单元，以通过驱动单元驱动功率开关管开通，从而可以保证功率开关管在集电极电压最低点时开通，有效降低功率开关管的开通损耗，避免能源浪费，并延长功率开关管的使用寿命，保证电磁加热装置安全可靠运行。
根据本发明的一个实施例，所述谐振线圈与所述谐振电容并联连接，所述谷底检测单元与所述谐振电容并联连接。
根据本发明的一个实施例，所述谷底检测单元包括串联连接的第一电阻和第二电容，所述串联连接的第一电阻和第二电容之间具有第一节点，其中，所述第一电阻的一端与所述比较单元的第一输入端相连，所述第一电阻的另一端与所述比较单元的第二输入端相连。
根据本发明的一个实施例，所述第一电阻的一端与所述谐振电容的一端相连，所述第一电阻的另一端与所述第二电容的一端相连，所述第二电容的另一端与所述谐振电容的另一端相连。
根据本发明的一个实施例，所述比较单元包括：第一分压子单元，所述第一分压子单元的输入端与所述第一电阻的一端相连，所述第一分压子单元用于根据所述第一电阻的一端的电压生成第一分压信号；第二分压子单元，所述第二分压子单元的输入端与所述第一电阻的另一端相连，所述第二分压子单元用于根据所述第一电阻的另一端的电压生成第二分压信号；比较器，所述比较器的第一输入端与所述第一分压子单元的输出端相连，所述比较器的第二输入端与所述第二分压子单元的输出端相连，所述比较器的输出端与所述控制单元相连，所述比较器根据所述第一分压信号和所述第二分压信号输出比较信号。
根据本发明的一个实施例，所述谐振加热单元具有第一谐振输出端和第二谐振输出端，其中，所述第一谐振输出端为电压参考点，所述第二谐振输出端的电压为所述谐振加热单元的谐振电压。
根据本发明的一个实施例，所述功率开关管为IGBT，所述IGBT的门极与所述驱动单元相连，所述IGBT的发射极接地，所述IGBT的集电极与所述第二谐振输出端相连。
根据本发明的一个实施例，所述控制单元根据所述比较信号判断所述谐振电容的电流为零时，输出开通控制信号至所述驱动单元，以通过所述驱动单元驱动所述功率开关管进行开通。
根据本发明的一个实施例，所述第二电容的容值小于所述谐振电容的容值。具体地，所述第二电容的容值可小于所述谐振电容的容值的1/100，这样可以使得第二电容对谐振加热单元的参与谐振的电容值的影响变得微乎其微，甚至可以忽略不计。
为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种电磁加热装置，包括所述的电磁加热装置的加热控制电路。其中，电磁加热装置可以是电磁炉、电磁灶、IH(电磁加热)电饭煲或IH(电磁加热)压力锅等电磁加热产品。
根据本发明提出的电磁加热装置，通过上述的加热控制电路，可以保证功率开关管在集电极电压最低点时开通，有效降低功率开关管的开通损耗，避免能源浪费，并延长功率开关管的使用寿命，从而能够安全可靠地运行。
附图说明
图1是根据本发明实施例的电磁加热装置的加热控制电路的方框示意图；
图2是根据本发明一个实施例的电磁加热装置的加热控制电路的电路原理图；以及
图3是根据本发明实施例的电磁加热装置的方框示意图。
附图标记：
加热控制电路10、电磁加热装置20、谐振加热单元100、功率开关管200、驱动单元300、谷底检测单元400、比较单元600、控制单元500和供电单元700；
谐振线圈L1、谐振电容C1、第一电阻R1和第二电容C2；
第一谐振输出端out1和第二谐振输出端out2；
第一分压子单元61、第二分压子单元62和比较器63。
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。
下面参考附图来详细描述本发明实施例提出的电磁加热装置及其加热控制电路。
图1是根据本发明实施例提出的电磁加热装置的加热控制电路的方框示意图。如图1所示，该电磁加热装置的加热控制电路10包括：谐振加热单元100、功率开关管200、驱动单元300、谷底检测单元400、比较单元600和控制单元500。
其中，谐振加热单元100包括谐振线圈L1和谐振电容C1；功率开关管200的集电极与谐振加热单元100相连；驱动单元300用以驱动功率开关管200的开通或关断；谷底检测单元400用于检测谐振电容C1的电流以生成谷底检测信号；比较单元600与谷底检测单元400相连，比较单元600用于根据谷底检测信号生成比较信号；控制单元500分别与比较单元600和驱动单元300相连，控制单元500根据比较信号输出开通控制信号至驱动单元300，以通过驱动单元300驱动功率开关管200进行开通。
根据本发明的一个实施例，控制单元500在根据比较信号判断谐振电容C1的电流为零时，输出开通控制信号至驱动单元300，以通过驱动单元300驱动功率开关管200进行开通。
进一步地，如图1和2所示，谐振加热单元100具有第一谐振输出端out1和第二谐振输出端out2，其中，第一谐振输出端为电压参考点，第二谐振输出端out2的电压Vout2为谐振加热单元100的谐振电压，第一谐振输出端out1与供电单元700相连，第二谐振输出端out2与功率开关管200的集电极相连。
具体来说，当谐振电路接通工作电源时，根据阻容电路的相频特性，谐振加热单元100中谐振电容C1的电压比电流相位滞后90°，以out1为电压参考点，当第二谐振输出端的电压Vout2处于波峰或波谷时，流过谐振电容C1的电流大小为零，即言，可以通过检测谐振电容C1的电流来检测出谐振电压的最高点和最低点，即功率开关管200的集电极电压的最高点和最低点。
这样，谷底检测单元400可以通过检测谐振电容C1的电流来生成谷底检测信号，比较单元600根据谷底检测信号生成比较信号，进而控制单元500根据上述比较信号来判断功率开关管的集电极的电压是否处于最低点，如果处于最低点，则控制单元500输出开通控制信号至驱动单元300，以通过驱动单元300驱动功率开关管200开通。由此，即可准确检测出功率开关管的集电极电压的最低点，并保证功率开关管在集电极电压最低点时开通。
由此，本发明实施例的电磁加热装置的加热控制电路，能够根据谷底检测信号并通过驱动电路驱动功率开关管开通，从而可以保证功率开关管在集电极电压最低点时开通，有效降低功率开关管的开通损耗，避免能源浪费，延长功率开关管的使用寿命。
根据本发明的一个实施例，如图1和2所示，谐振线圈L1与谐振电容C1并联连接，谷底检测单元400与谐振电容C1并联连接。
具体地，如图2所示，谷底检测单元400包括串联连接的第一电阻R1和第二电容C2，其中，第一电阻R1的一端与比较单元600的第一输入端相连，第一电阻R1的另一端与比较单元600的第二输入端相连。
进一步地，如图2所示，第一电阻R1的一端与谐振电容C1的一端相连，第一电阻R1的另一端与第二电容C2的一端相连，第二电容C2的另一端与谐振电容C1的另一端相连。
具体来说，谷底检测单元400并联在谐振电容C1两端，根据并联电容的分流特性，谷底检测单元400的第二电容C2可对谐振电容C1的电流进行分流，此时流过第二电容C2的电流与流过谐振电容C1的电流呈一定的比例关系，且流过第二电容C2的电流经过第一电阻R1转换为电压，因此通过检测第一电阻R1两端的电压即可检测谐振电容C1的电流。
需要说明的是，第一电阻R1和第二电容C2的参数选择，应尽量不影响原有谐振加热单元100的振荡特性。根据本发明的一个具体示例，第二电容C2的容值小于谐振电容C1的容值，具体地，第二电容C2的容值可小于谐振电容C1的容值的1/100，这样，可以使得第二电容C2对谐振加热单元的参与谐振的电容值的影响变得微乎其微，甚至可以忽略不计，从而可以降低对原有谐振加热单元100的振荡特性的影响。
根据本发明的一个实施例，比较单元600包括：第一分压子单元61、第二分压子单元62和比较器63。
其中，第一分压子单元61的输入端与第一电阻R1的一端相连，第一分压子单元61用于根据第一电阻R1的一端的电压生成第一分压信号；第二分压子单元62的输入端与第一电阻R1的另一端相连，第二分压子单元62用于根据第一电阻R1的另一端的电压生成第二分压信号；比较器63的第一输入端与第一分压子单元61的输出端相连，比较器63的第二输入端与第二分压子单元62的输出端相连，比较器63的输出端与控制单元500相连，比较器63根据第一分压信号和第二分压信号输出比较信号。
举例来说，第一分压子单元61可包括串联的第二电阻和第三电阻，第二电阻与第三电阻之间具有第一节点，第一节点用于输出第一分压信号，第二分压子单元62可包括串联的第四电阻和第五电阻，第四电阻与第五电阻之间具有第二节点，第二节点用于输出第二分压信号，比较器63的第一输入端可为正输入端并与第一节点相连，比较器63的第二输入端可为负输入端并与第二节点相连，比较器63的输出端与控制单元500相连。
也就是说，第一分压子单元61根据第一电阻R1的一端的电压生成第一分压信号，第二分压子单元62根据第一电阻R1的另一端的电压生成第二分压信号，比较器63对第一电阻R1两端的分压信号即第一分压信号和第二分压信号进行比较以生成比较信号，控制单元500根据比较信号即可得出谐振电容C1的电流是否为零，如果为零，则输出开通控制信号至驱动单元300，以通过驱动单元300驱动功率开关管200进行开通。
即言，当谐振电容C1的电流为零时，比较器63输出上升沿或下降沿，控制单元500根据比较器63输出的上升沿或下降沿可判断出谐振电压处于最高点或最低点，并在判断出谐振电压处于最低点即集电极电压处于最低点时，输出开通控制信号至驱动单元300，以通过驱动单元300驱动功率开关管200开通。如图2所示，如果第一分压单元61与比较器63的正输入端相连，且第二分压单元62与比较器63的负输入端相连，控制单元500则可根据上升沿判断出谐振电压处于最高点，并根据下降沿判断出谐振电压处于最低点；反之，如果第一分压单元61与比较器63负输入端相连，且第二分压单元62与比较器63正输入端相连，控制单元500则可根据下降沿判断出谐振电压处于最高点，并根据上升沿判断出谐振电压处于最低点。
由此，可以保证功率开关管在集电极电压最低点时开通，有效降低功率开关管的开通损耗，使得谐振加热单元工作在准谐振状态。
根据本发明的一个具体示例，如图2所示，功率开关管200可为IGBT(InsulatedGate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)，其中，IGBT的门极G极与驱动单元300相连，IGBT的发射极E极接地，IGBT的集电极C极与第二谐振输出端out2相连。
综上，根据本发明实施例提出的电磁加热装置的加热控制电路，通过谷底检测单元检测谐振电容的电流以生成谷底检测信号，比较单元根据谷底检测信号生成比较信号，控制单元根据比较信号输出开通控制信号至驱动单元，以通过驱动单元驱动功率开关管开通，从而可以保证功率开关管在集电极电压最低点时开通，有效降低功率开关管的开通损耗，避免能源浪费，并延长功率开关管的使用寿命，保证电磁加热装置安全可靠运行。
图3是根据本发明实施例提出的电磁加热装置的方框示意图。如图3所示，该电磁加热装置20包括上述实施例的电磁加热装置的加热控制电路10。
其中，电磁加热装置可以是电磁炉、电磁灶、IH(电磁加热)电饭煲或IH(电磁加热)压力锅等电磁加热产品。
综上，根据本发明提出的电磁加热装置，通过上述的加热控制电路，可以保证功率开关管在集电极电压最低点时开通，有效降低功率开关管的开通损耗，避免能源浪费，并延长功率开关管的使用寿命，从而能够安全可靠地运行。
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 (9)

1.一种电磁加热装置的加热控制电路，其特征在于，包括：
谐振加热单元，所述谐振加热单元包括谐振线圈和谐振电容；
功率开关管，所述功率开关管的集电极与所述谐振加热单元相连；
驱动单元，所述驱动单元用以驱动所述功率开关管的开通或关断；
谷底检测单元，所述谷底检测单元用于检测所述谐振电容的电流以生成谷底检测信号；
比较单元，所述比较单元与所述谷底检测单元相连，所述比较单元用于根据所述谷底检测信号生成比较信号；
控制单元，所述控制单元分别与所述比较单元和所述驱动单元相连，所述控制单元根据所述比较信号输出开通控制信号至所述驱动单元，以通过所述驱动单元驱动所述功率开关管进行开通；
所述控制单元根据所述比较信号判断所述谐振电容的电流为零时，输出开通控制信号至所述驱动单元，以通过所述驱动单元驱动所述功率开关管进行开通。
2.根据权利要求1所述的电磁加热装置的加热控制电路，其特征在于，所述谐振线圈与所述谐振电容并联连接，所述谷底检测单元与所述谐振电容并联连接。
3.根据权利要求2所述的电磁加热装置的加热控制电路，其特征在于，所述谷底检测单元包括串联连接的第一电阻和第二电容，其中，所述第一电阻的一端与所述比较单元的第一输入端相连，所述第一电阻的另一端与所述比较单元的第二输入端相连。
4.根据权利要求3所述的电磁加热装置的加热控制电路，其特征在于，所述第一电阻的一端与所述谐振电容的一端相连，所述第一电阻的另一端与所述第二电容的一端相连，所述第二电容的另一端与所述谐振电容的另一端相连。
5.根据权利要求3所述的电磁加热装置的加热控制电路，其特征在于，所述比较单元包括：
第一分压子单元，所述第一分压子单元的输入端与所述第一电阻的一端相连，所述第一分压子单元用于根据所述第一电阻的一端的电压生成第一分压信号；
第二分压子单元，所述第二分压子单元的输入端与所述第一电阻的另一端相连，所述第二分压子单元用于根据所述第一电阻的另一端的电压生成第二分压信号；
比较器，所述比较器的第一输入端与所述第一分压子单元的输出端相连，所述比较器的第二输入端与所述第二分压子单元的输出端相连，所述比较器的输出端与所述控制单元相连，所述比较器根据所述第一分压信号和所述第二分压信号输出比较信号。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的电磁加热装置的加热控制电路，其特征在于，所述谐振加热单元具有第一谐振输出端和第二谐振输出端，其中，所述第一谐振输出端为电压参考点，所述第二谐振输出端的电压为所述谐振加热单元的谐振电压。
7.根据权利要求6所述的电磁加热装置的加热控制电路，其特征在于，所述功率开关管为IGBT，所述IGBT的门极与所述驱动单元相连，所述IGBT的发射极接地，所述IGBT的集电极与所述第二谐振输出端相连。
8.根据权利要求3所述的电磁加热装置的加热控制电路，其特征在于，所述第二电容的容值小于所述谐振电容的容值。
9.一种电磁加热装置，其特征在于，包括根据权利要求1-8中任一项所述的电磁加热装置的加热控制电路。
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