CN107548177A - 电磁加热烹饪系统中功率开关管过压异常保护方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁加热烹饪系统及其功率开关管的过压异常保护方法和过压异常保护装置，其中，过压异常保护方法包括以下步骤：判断功率开关管是否处于异常状态；如果功率开关管处于异常状态，控制定时器开始计时，并通过计数器对功率开关管的过压次数进行计数；当定时器的计时时间达到预设时间阈值时，如果计数器的计数值超过预设次数阈值，则按照预设步长降低电磁加热烹饪系统的目标功率值。该方法可以在功率开关管处于异常状态时，通过降低电磁加热烹饪系统的目标功率值，降低功率开关管的过压程度，在一定程度上起到保护功率开关管的作用。

Description

电磁加热烹饪系统中功率开关管过压异常保护方法和装置

技术领域

本发明涉及家用电器技术领域，特别涉及一种电磁加热烹饪系统中功率开关管过压异常保护方法、一种电磁加热烹饪系统中功率开关管的过压异常保护装置和一种电磁加热烹饪系统。

背景技术

一般情况下，电磁加热烹饪系统中都设有功率开关管的过压异常保护机制，即：当谐振电压超过设定保护电压阀值时，触发过压中断，PPG(Programme Pulse Generator，脉冲程序发生器)控制模块减小当前PPG值，以降低功率开关管的工作反压。

但是，触发功率开关管的过压异常保护机制会降低电磁加热烹饪设备(如电磁炉、电磁压力锅等)的工作功率。为了保证烹饪设备的工作功率，微处理器将会逐步加大PPG值，以满足功率要求。过压越严重，过压中断触发越频繁，功率削减越大，微处理器调整PPG开通时间越长。

然而，某些电磁加热烹饪设备在恶劣环境下工作时，功率开关管的反压极度严重，即使将PPG值增加到限制PPG宽度，也无法满足功率要求。这种情况下，功率开关管将承受很长的开通宽度以及长时间限高集电极电压，很容易造成功率开关管损坏，存在很大的隐患。

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，本发明的第一个目的在于提出一种电磁加热烹饪系统中功率开关管的过压异常保护方法，该方法可以在功率开关管处于异常状态时，通过降低电磁加热烹饪系统的目标功率值，降低功率开关管的过压程度，在一定程度上起到保护功率开关管的作用。

本发明的第二个目的在于提出一种电磁加热烹饪系统中功率开关管的过压异常保护装置。

本发明的第三个目的在于提出一种电磁加热烹饪系统。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种电磁加热烹饪系统中功率开关管的过压异常保护方法，包括以下步骤：判断所述功率开关管是否处于异常状态；如果所述功率开关管处于异常状态，控制定时器开始计时，并通过计数器对所述功率开关管的过压次数进行计数；当所述定时器的计时时间达到预设时间阈值时，如果所述计数器的计数值超过预设次数阈值，则按照预设步长降低所述电磁加热烹饪系统的目标功率值。

本发明实施例的电磁加热烹饪系统中功率开关管的过压异常保护方法，首先，判断功率开关管是否处于异常状态，如果功率开关管处于异常状态，控制定时器开始计时，并通过计数器对功率开关管的过压次数进行计数，当定时器的计时时间达到预设时间阈值时，如果计数器的计数值超过预设次数阈值，则按照预设步长降低电磁加热烹饪系统的目标功率值。由此，该方法可以在功率开关管处于异常状态时，通过降低电磁加热烹饪系统的目标功率值，降低功率开关管的过压程度，在一定程度上起到保护功率开关管的作用。

根据本发明的一个实施例，判断所述功率开关管是否处于异常状态，包括：判断控制所述功率开关管的PPG值是否达到预设的最大值；如果所述PPG值达到预设的最大值，则进一步判断所述电磁加热烹饪系统的实际功率值是否达到所述电磁加热烹饪系统的目标功率值；如果所述电磁加热烹饪系统的实际功率值未达到所述电磁加热烹饪系统的目标功率值，则判断所述功率开关管处于异常状态。

根据本发明的一个实施例，通过计数器对所述功率开关管的过压次数进行计数，包括：检测所述功率开关管的集电极电压；当所述功率开关管的集电极电压超过预设的电压保护阈值时，则判断所述功率开关管过压，所述计数器加一，以对所述功率开关管的过压次数进行计数。

根据本发明的一个实施例，所述功率开关管为IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)。

为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出的一种电磁加热烹饪系统中功率开关管的过压异常保护装置，包括：定时器，用于计时；计数器，用于对所述功率开关管的过压次数进行计数；PPG控制模块，用于输出控制所述功率开关管的PPG值；微处理器，所述微处理器分别与所述定时器、所述计数器和所述PPG控制模块相连，用于在判断所述功率开关管处于异常状态时控制所述定时器开始计时，并通过所述计数器对所述功率开关管的过压次数进行计数，其中，在所述定时器的计时时间达到预设时间阈值时，如果所述计数器的计数值超过预设次数阈值，所述微处理器则通过控制所述PPG控制模块以按照预设步长降低所述电磁加热烹饪系统的目标功率值。

本发明实施例的电磁加热烹饪系统中功率开关管的过压异常保护装置，在判断功率开关管处于异常状态时，微处理器控制定时器开始计时，并通过计数器对功率开关管的过压次数进行计数，在定时器的计时时间达到预设时间阈值时，如果计数器的计数值超过预设次数阈值，微处理器则通过控制PPG控制模块以按照预设步长降低电磁加热烹饪系统的目标功率值。由此，该装置可以在功率开关管处于异常状态时，通过降低电磁加热烹饪系统的目标功率值，降低功率开关管的过压程度，在一定程度上起到保护功率开关管的作用。

根据本发明的一个实施例，所述微处理器还用于判断所述PPG控制模块输出的PPG值是否达到预设的最大值，并在所述PPG值达到预设的最大值时判断所述电磁加热烹饪系统的实际功率值是否达到所述电磁加热烹饪系统的目标功率值，以及所述电磁加热烹饪系统的实际功率值未达到所述电磁加热烹饪系统的目标功率值时判断所述功率开关管处于异常状态。

根据本发明的一个实施例，上述的电磁加热烹饪系统中功率开关管的过压异常保护装置，还包括：过压检测模块，用于检测所述功率开关管的集电极电压，并在所述功率开关管的集电极电压超过预设的电压保护阈值时输出过压信号，所述计数器根据所述过压信号对所述功率开关管的过压次数进行计数。

根据本发明的一个实施例，所述功率开关管为IGBT。

为达到上述目的，本发明的第三方面实施例提出的一种电磁加热烹饪系统，其包括本发明第二方面实施例所述的电磁加热烹饪系统中功率开关管的过压异常保护装置。

本发明实施例的电磁加热烹饪系统，通过上述的电磁加热烹饪系统中功率开关管的过压异常保护装置，可以在功率开关管处于异常状态时，通过降低电磁加热烹饪系统的目标功率值，降低功率开关管的过压程度，在一定程度上起到保护功率开关管的作用。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中，

图1是根据本发明一个实施例的电磁加热烹饪系统中功率开关管的过压异常保护方法的流程图；

图2是根据本发明一个具体示例的电磁加热烹饪系统中功率开关管的过压异常保护方法的程序控制流程图；

图3是根据本发明一个实施例的电磁加热烹饪系统中功率开关管的过压异常保护装置的方框示意图；以及

图4是根据本发明一个实施例的电磁加热烹饪系统中功率开关管的过压异常保护装置的电路图。

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。

下面参考附图来描述本发明实施例提出的电磁加热烹饪系统中功率开关管的过压异常保护方法、电磁加热烹饪系统中功率开关管的过压异常保护装置和电磁加热烹饪系统。

图1是根据本发明一个实施例的电磁加热烹饪系统中功率开关管的过压异常保护方法的流程图。如图1所示，该过压异常保护方法可以包括以下步骤：

S1，判断功率开关管是否处于异常状态。

根据本发明的一个实施例，判断功率开关管是否处于异常状态，包括：判断控制功率开关管的PPG值是否达到预设的最大值；如果PPG值达到预设的最大值，则进一步判断电磁加热烹饪系统的实际功率值是否达到电磁加热烹饪系统的目标功率值；如果电磁加热烹饪系统的实际功率值未达到电磁加热烹饪系统的目标功率值，则判断功率开关管处于异常状态。其中，预设的最大值、目标功率值可以根据实际情况进行标定，这里不做具体限定。

在本发明实施例中，功率开关管可以为IGBT。

S2，如果功率开关管处于异常状态，控制定时器开始计时，并通过计数器对功率开关管的过压次数进行计数。

具体地，根据本发明的一个实施例，通过计数器对功率开关管的过压次数进行计数，包括：检测功率开关管的集电极电压；当功率开关管的集电极电压超过预设的电压保护阈值时，则判断功率开关管过压，计数器加一，以对功率开关管的过压次数进行计数。其中，预设的电压保护阈值可以根据实际情况进行标定，这里不做具体限定。

S3，当定时器的计时时间达到预设时间阈值时，如果计数器的计数值超过预设次数阈值，则按照预设步长降低电磁加热烹饪系统的目标功率值。其中，预设时间阈值可以根据实际情况进行标定，例如，预设时间阈值可以为2ms。

具体而言，首先，判断IGBT的PPG值是否达到预设的最大值，如果PPG值达到预设的最大值，则进一步判断电磁加热烹饪系统的实际功率值是否达到电磁加热烹饪系统的目标功率值。如果电磁加热烹饪系统的实际功率值未达到电磁加热烹饪系统的目标功率值，则判断IGBT处于异常状态，此时，控制定时器开始计时，检测IGBT的集电极电压，如果IGBT的集电极电压超过预设的电压保护阈值时，则判断IGBT过压，计数器加一。在定时器的计时时间达到2ms时，判断计数器的计数值是否超过预设次数阈值，如果计数器的计数值超过预设次数阈值，则按照预设步长降低电磁加热烹饪系统的目标功率值，以降低IGBT的过压程度，在一定程度上起到保护IGBT的作用。

为使本领域技术人员更清楚地了解本发明，下面举例说明。

图2是根据本发明一个具体示例的电磁加热烹饪系统中功率开关管的过压异常保护方法的程序控制流程图。如图2所示，该程序包括以下步骤：

S101，系统初始化。

S102，设置特定异常状态量YC-FLAG＝0，默认IGBT无异常状态。

S103，判断是否YC-FLAG＝1。如果是，执行步骤S104；如果否，执行步骤S112。

其中，如果IGBT的PPG值达到预设的最大值且电磁加热烹饪系统的实际功率值未达到目标功率值，说明IGBT处于异常状态，设置异常状态量YC-FLAG＝1。

S104，定时器中断启动。

S105，判断外部反压中断是否触发，即IGBT的集电极电压是否超过预设的电压保护阈值。如果是，执行步骤S106；如果否，执行步骤S107。

S106，计数器加1。

S107，判断定时中断是否触发，即定时器的计时时间达到2ms。如果是，执行步骤S108；如果否，执行步骤S115。

S108，读取计数器。

S109，判断计数器的计数值是否超过预设次数阈值。如果是，执行步骤S110；如果否，说明IGBT的过压程度在可接受范围内，执行步骤S111。

S110，按照预设步长降低电磁加热烹饪系统的目标功率值，以降低过压程度。

S111，设置特定异常状态量YC-FLAG＝0。

S112，判断IGBT的PPG值是否达到预设的最大值。如果是，执行步骤S113；如果否，执行步骤S115。

S113，判断电磁加热烹饪系统的实际功率值是否达到目标功率值。如果是，执行步骤S115；如果否，执行步骤S114。

S114，设置异常状态量YC-FLAG＝1。

S115，电磁加热烹饪系统以当前功率继续运行。

如此循环运行，经过数个循环周期，可以将IGBT的过压次数控制在预设次数阈值以内，解除异常警报状态。通过上述的闭环控制，可以将IGBT的过压程度控制在可控范围内，在一定程度上起到保护IGBT的作用。

在某些特定恶劣环境下，IGBT过压已无法避免，因此,可以优先保证电磁加热烹饪系统的功率要求。但是,如果PPG宽度已经开到最大仍然无法满足电磁加热烹饪系统的功率的要求，则判定IGBT处于异常状态，可以通过牺牲电磁加热烹饪系统的功率来降低IGBT的过压程度，一定程度起到保护IGBT的作用。

本发明实施例的电磁加热烹饪系统中功率开关管的过压异常保护方法，在判断功率开关管处于异常状态时，控制定时器开始计时，并通过计数器对功率开关管的过压次数进行计数，当定时器的计时时间达到预设时间阈值时，如果计数器的计数值超过预设次数阈值，则按照预设步长降低电磁加热烹饪系统的目标功率值。由此，该方法可以在功率开关管处于异常状态时，通过降低电磁加热烹饪系统的目标功率值，降低功率开关管的过压程度，在一定程度上起到保护功率开关管的作用。

图3是根据本发明一个实施例的电磁加热烹饪系统中功率开关管的过压异常保护装置的方框示意图。如图3所示，该过压异常保护装置可以包括：定时器10、计数器20、PPG控制模块30和微处理器40。

其中，定时器10用于计时。计数器20用于对功率开关管50的过压次数进行计数。PPG控制模块30用于输出控制功率开关管50的PPG值。微处理器40分别与定时器10、计数器20和PPG控制模块30相连，用于在判断功率开关管50处于异常状态时控制定时器10开始计时，并通过计数器20对功率开关管50的过压次数进行计数，其中，在定时器10的计时时间达到预设时间阈值时，如果计数器20的计数值超过预设次数阈值，微处理器40则通过控制PPG控制模块30以按照预设步长降低电磁加热烹饪系统的目标功率值。预设时间阈值、预设次数阈值可以根据实际情况进行标定。

进一步地，根据本发明的一个实施例，微处理器40还用于判断PPG控制模块30输出的PPG值是否达到预设的最大值，并在PPG值达到预设的最大值时判断电磁加热烹饪系统的实际功率值是否达到电磁加热烹饪系统的目标功率值，以及电磁加热烹饪系统的实际功率值未达到电磁加热烹饪系统的目标功率值时判断功率开关管50处于异常状态。其中，预设的最大值、电磁加热烹饪系统的目标功率值可以根据实际情况进行标定。

在本发明实施例中，功率开关管50可以为IGBT。

具体地，当电磁加热烹饪系统工作时，微处理器40判断PPG控制模块30输出的PPG值是否达到预设的最大值，如果达到预设的最大值，则微处理器40进一步判断电磁加热烹饪系统的实际功率值是否达到电磁加热烹饪系统的目标功率值，如果达到目标功率值，则判断IGBT处于异常状态。此时，微处理器40控制定时器10开始计时，并控制计数器20对IGBT的过压次数进行计数。在定时器10的计时时间达到预设时间阈值时，如果计数器20的计数值超过预设次数阈值，微处理器40则通过控制PPG控制模块30以按照预设步长降低电磁加热烹饪系统的目标功率值，以降低IGBT的过压程度，在一定程度上起到保护IGBT的作用。

图4是根据本发明一个实施例的电磁加热烹饪系统中功率开关管的过压异常保护装置的电路图。如图4所示，上述的电磁加热烹饪系统中功率开关管的过压异常保护装置还可以包括：过压检测模块。

过压检测模块用于检测功率开关管50的集电极电压，并在功率开关管50的集电极电压超过预设的电压保护阈值时输出过压信号，计数器20根据过压信号对功率开关管50的过压次数进行计数。

进一步地，如图4所示，过压检测模块可以包括：过压比较器601、第一电阻R1和第二电阻R2。过压比较器601的正向输入端为功率开关管50的集电极电压通过R1和R2的分压信号，负向输入端为设定的参考电压Vref。在过压比较器601的正向输入端的输入电压超过参考电压Vref时，过压比较器601翻转，输出过压信号。

需要说明的是，如图4所示，上述的电磁加热烹饪系统中功率开关管的过压异常保护装置还可以包括：驱动电路70和状态寄存器80以及相关的单向数据线和双向数据总线。

驱动电路70的输入端为与PPG控制模块30相连，既可以提高与PPG控制模块30的带负载能力，又可以作为功率开关管50的驱动开关。状态寄存器80分别与定时器10、计数器20、PPG控制模块30和微处理器40相连，用以检测各个模块的工作状态。

具体地，当电磁加热烹饪系统工作时，微处理器40给定目标PPG值，PPG控制模块30通过内置机制调整实际输出的PPG值，该PPG值靠近微处理器40给定的目标PPG值。PPG控制模块30实际输出的PPG值可以通过缓存寄存器传送给IGBT的驱动电路70。

在判断IGBT处于异常状态时，微处理器40控制定时器10开始计时，并控制计数器20对IGBT的过压次数进行计数。在定时器10计时过程中，如果过压比较器601翻转，则输出过压信号，计数器20加一。当定时器10的计时时间达到预设时间阈值时，如果计数器20的计数值超过预设次数阈值，微处理器40则通过控制PPG控制模块30按照预设步长降低电磁加热烹饪系统的目标功率值，从而在一定程度上起到保护IGBT的作用。

综上所述，本发明实施例的电磁加热烹饪系统中功率开关管的过压异常保护装置，在判断所述功率开关管处于异常状态时，微处理器控制定时器开始计时，并通过计数器对功率开关管的过压次数进行计数，在定时器的计时时间达到预设时间阈值时，如果计数器的计数值超过预设次数阈值，微处理器则通过控制PPG控制模块以按照预设步长降低电磁加热烹饪系统的目标功率值。由此，该装置可以在功率开关管处于异常状态时，通过降低电磁加热烹饪系统的目标功率值，降低功率开关管的过压程度，在一定程度上起到保护功率开关管的作用。

此外，本发明实施例还提出了一种电磁加热烹饪系统，其包括上述的电磁加热烹饪系统中功率开关管的过压异常保护装置。

本发明实施例的电磁加热烹饪系统，通过上述的电磁加热烹饪系统中功率开关管的过压异常保护装置，可以在功率开关管处于异常状态时，通过降低电磁加热烹饪系统的目标功率值，降低功率开关管的过压程度，在一定程度上起到保护功率开关管的作用。

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)

1.一种电磁加热烹饪系统中功率开关管的过压异常保护方法，其特征在于，包括以下步骤：

判断所述功率开关管是否处于异常状态；

如果所述功率开关管处于异常状态，控制定时器开始计时，并通过计数器对所述功率开关管的过压次数进行计数；

当所述定时器的计时时间达到预设时间阈值时，如果所述计数器的计数值超过预设次数阈值，则按照预设步长降低所述电磁加热烹饪系统的目标功率值。

2.根据权利要求1所述的电磁加热烹饪系统中功率开关管的过压异常保护方法，其特征在于，判断所述功率开关管是否处于异常状态，包括：

判断控制所述功率开关管的PPG值是否达到预设的最大值；

如果所述PPG值达到预设的最大值，则进一步判断所述电磁加热烹饪系统的实际功率值是否达到所述电磁加热烹饪系统的目标功率值；

如果所述电磁加热烹饪系统的实际功率值未达到所述电磁加热烹饪系统的目标功率值，则判断所述功率开关管处于异常状态。

3.根据权利要求1或2所述的电磁加热烹饪系统中功率开关管的过压异常保护方法，其特征在于，通过计数器对所述功率开关管的过压次数进行计数，包括：

检测所述功率开关管的集电极电压；

当所述功率开关管的集电极电压超过预设的电压保护阈值时，则判断所述功率开关管过压，所述计数器加一，以对所述功率开关管的过压次数进行计数。

4.根据权利要求1所述的电磁加热烹饪系统中功率开关管的过压异常保护方法，其特征在于，所述功率开关管为IGBT。

5.一种电磁加热烹饪系统中功率开关管的过压异常保护装置，其特征在于，包括：

定时器，用于计时；

计数器，用于对所述功率开关管的过压次数进行计数；

PPG控制模块，用于输出控制所述功率开关管的PPG值；

微处理器，所述微处理器分别与所述定时器、所述计数器和所述PPG控制模块相连，用于在判断所述功率开关管处于异常状态时控制所述定时器开始计时，并通过所述计数器对所述功率开关管的过压次数进行计数，其中，在所述定时器的计时时间达到预设时间阈值时，如果所述计数器的计数值超过预设次数阈值，所述微处理器则通过控制所述PPG控制模块以按照预设步长降低所述电磁加热烹饪系统的目标功率值。

6.根据权利要求5所述的电磁加热烹饪系统中功率开关管的过压异常保护装置，其特征在于，所述微处理器还用于判断所述PPG控制模块输出的PPG值是否达到预设的最大值，并在所述PPG值达到预设的最大值时判断所述电磁加热烹饪系统的实际功率值是否达到所述电磁加热烹饪系统的目标功率值，以及所述电磁加热烹饪系统的实际功率值未达到所述电磁加热烹饪系统的目标功率值时判断所述功率开关管处于异常状态。

7.根据权利要求5或6所述的电磁加热烹饪系统中功率开关管的过压异常保护装置，其特征在于，还包括：

过压检测模块，用于检测所述功率开关管的集电极电压，并在所述功率开关管的集电极电压超过预设的电压保护阈值时输出过压信号，所述计数器根据所述过压信号对所述功率开关管的过压次数进行计数。

8.根据权利要求5所述的电磁加热烹饪系统中功率开关管的过压异常保护装置，所述功率开关管为IGBT。

9.一种电磁加热烹饪系统，其特征在于，包括根据权利要求5-8中任一项所述的电磁加热烹饪系统中功率开关管的过压异常保护装置。