CN108076546A - 电磁加热系统及其保护装置和保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁加热系统及其保护装置和保护方法，该装置包括：谐振单元，其包括加热线圈、谐振电容和开关管；驱动单元，其输出端与开关管的控制端相连以驱动开关管；控制芯片，其用于输出PPG信号至驱动单元，以通过驱动单元控制开关管的开通或关断；电流检测单元，其用于对谐振单元的电流进行检测，并在谐振单元的电流大于预设电流阈值时生成保护信号；电源控制单元，其用于在接收到保护信号时控制第一预设电源停止为驱动单元供电，以控制开关管关断。本发明实施例的保护装置通过监测流过开关管的电流，并在电磁加热系统发生故障时控制电源停止为驱动单元供电，从而避免开关管因电路故障而发生过温或过流击穿，改善了保护机制。

Description

电磁加热系统及其保护装置和保护方法

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系统的保护装置、一种电磁加热系统和一种电磁加热系统的保护方法。

背景技术

在相关技术中，电磁加热系统的控制芯片根据目标功率调节输出脉冲的宽度，输出的脉冲信号经过驱动电路控制开关管的开通和关断，以控制电磁加热系统加热工作。但是，相关技术存在的缺点是，在实际使用过程中，由于电磁加热系统存在脉冲信号误开通或驱动电路失效等问题，造成开关管处于常开状态，导致开关管电流线性增长，甚至引起开关管过流或过温击穿。

因此，相关技术需要进行改进。

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系统的保护装置，该装置可以防止开关管因电路故障而发生过流或过温击穿。

本发明的另一个目的在于提出一种电磁加热系统。本发明的又一个目的在于提出一种电磁加热系统的保护方法。

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系统的保护装置，包括：谐振单元，所述谐振单元包括加热线圈、谐振电容和开关管；驱动单元，所述驱动单元的输出端与所述开关管的控制端相连以驱动所述开关管；控制芯片，所述控制芯片与所述驱动单元的输入端相连，所述控制芯片用于输出PPG信号至所述驱动单元，以通过所述驱动单元控制所述开关管的开通或关断；电流检测单元，所述电流检测单元与所述谐振单元相连，所述电流检测单元用于对所述谐振单元的电流进行检测，并在所述谐振单元的电流大于预设电流阈值时生成保护信号；电源控制单元，所述电源控制单元的第一端与所述电流检测单元相连，所述电源控制单元的第二端与第一预设电源相连，所述电源控制单元的第三端与所述驱动单元的供电端相连，所述电源控制单元用于在接收到所述保护信号时控制所述第一预设电源停止为所述驱动单元供电，以控制所述开关管关断。

根据本发明实施例提出的电磁加热系统的保护装置，控制芯片输出PPG信号至驱动单元，以通过驱动单元控制开关管的开通或关断，进而控制谐振单元进行加热，电流检测单元对谐振单元的电流进行检测，并在谐振单元的电流大于预设电流阈值时生成保护信号，进而，电源控制单元在接收到保护信号时控制第一预设电源停止为驱动单元供电，以控制开关管关断。由此，本发明实施例的电磁加热系统的保护装置通过监测流过开关管的电流，并在电磁加热系统发生故障时控制第一预设电源停止为驱动单元供电，从而避免开关管在电路发生故障时处于常开状态，防止出现开关管常开导致的过温或过流击穿现象，并且可以对电磁加热系统进行电流浪涌保护，响应快速，改善了保护机制。

根据本发明的一个实施例，所述电流检测单元包括：电流采样电路，所述电流采样电路与所述谐振单元相连，所述电流采样电路用于采样所述谐振单元的电流；电流处理电路，所述电流处理电路与所述电流采样电路相连，所述电流处理电路用于对采样到的所述谐振单元的电流进行处理以生成电流处理信号；比较电路，所述比较电路分别与所述电流处理电路和所述电源控制单元相连，所述比较电路用于在根据所述电流处理信号判断所述谐振单元的电流大于预设电流阈值时生成所述保护信号。

根据本发明的一个实施例，所述电流采样电路包括采样电阻，所述采样电阻设置在所述谐振单元中，所述采样电阻的一端接地，所述采样电阻的另一端与所述电流处理电路相连。

根据本发明的一个实施例，所述电流处理电路包括放大电路，所述放大电路包括：第一电阻，所述第一电阻的一端与所述电流采样电路相连；第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一电阻的另一端相连并具有第一节点；第一运算放大器，所述第一运算放大器的正输入端与所述第一节点相连，所述第一运算放大器的输出端分别与所述第二电阻的另一端和所述比较电路相连；第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第一运算放大器的负输入端相连，所述第三电阻的另一端接地。

根据本发明的一个实施例，所述电流处理电路包括滤波电路，所述滤波电路连接在所述放大电路与所述电流采样电路之间，所述滤波电路包括：第四电阻，所述第四电阻的一端与所述电流采样电路相连；第一电容，所述第一电容的一端与所述第四电阻的另一端相连并具有第二节点；第二运算放大器，所述第二运算放大器的负输入端与所述第二节点相连，所述第二运算放大器的输出端分别与所述第二运算放大器的正输入端和所述第一电阻的一端相连。

根据本发明的一个实施例，所述比较电路包括：第三运算放大器，第三运算放大器的正输入端与所述电流处理电路相连，所述第三运算放大器的负输入端与提供参考电压的参考电压提供电路相连，所述第三运算放大器的输出端与所述电源控制单元相连。

根据本发明的一个实施例，所述电源控制单元包括：第五电阻，所述第五电阻的一端与所述电流检测单元相连；第七电阻，所述第七电阻的一端与所述第五电阻的另一端相连，所述第七电阻的另一端接地；第二电容，所述第二电容与所述第七电阻并联；第一三极管，所述第一三极管的基极与所述第五电阻的另一端相连，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极通过第六电阻与所述第一预设电源相连，所述第一三极管与所述第六电阻之间具有第三节点，所述第三节点与所述驱动单元的供电端相连。

根据本发明的一个实施例，所述控制芯片还与所述电流检测单元相连，所述控制芯片还用于根据所述保护信号和PPG信号输出状态判断所述电磁加热系统的故障类型。

根据本发明的一个实施例，所述控制芯片进一步用于在接收到所述保护信号后判断所述控制芯片是否处于允许PPG信号输出状态，如果处于所述允许PPG信号输出状态，则判断所述电磁加热系统发生电流浪涌故障，并对所述电磁加热系统进行电流浪涌保护。

根据本发明的一个实施例，如果所述控制芯片未处于所述允许PPG信号输出状态，所述控制芯片则判断所述电磁加热系统发生电路或逻辑故障。

根据本发明的一个实施例，所述控制芯片进一步判断所述电磁加热系统在预设时间内发生所述电路或逻辑故障的次数，如果在所述预设时间内发生所述电路或逻辑故障的次数等于1，则判断所述控制芯片发生逻辑故障，并且，如果在所述预设时间内发生所述电路或逻辑故障的次数大于N，则判断所述控制芯片或所述驱动单元发生电路故障，其中，N为大于1的整数。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出的一种电磁加热系统，包括所述实施例的电磁加热系统的保护装置。

根据本发明实施例提出的电磁加热系统，通过上述电磁加热系统的保护装置，能够在电磁加热系统发生故障时控制第一预设电源停止为驱动单元供电，从而避免开关管在电路发生故障时处于常开状态，防止出现开关管常开导致的过温或过流击穿现象，并且可以对电磁加热系统进行电流浪涌保护，响应快速，改善了保护机制。

为达到上述目的，本发明又一方面实施例提出了一种电磁加热系统的保护方法，所述电磁加热系统包括谐振单元、驱动单元和第一预设电源，所述谐振单元包括加热线圈、谐振电容和开关管，所述驱动单元用于驱动所述开关管，所述第一预设电源用于为所述驱动单元供电，所述方法包括以下步骤：检测所述谐振单元的电流，并在所述谐振单元的电流大于预设电流阈值时生成保护信号；根据所述保护信号控制所述第一预设电源停止为所述驱动单元供电，以控制所述开关管关断。

根据本发明实施例提出的电磁加热系统的保护方法，首先检测所述谐振单元的电流，并在谐振单元的电流大于预设电流阈值时生成保护信号，然后，根据保护信号控制第一预设电源停止为驱动单元供电，以控制开关管关断。由此，本发明实施例的电磁加热系统的保护方法通过监测流过开关管的电流，并在电磁加热系统发生故障时控制第一预设电源停止为驱动单元供电，从而避免开关管在电路发生故障时处于常开状态，防止出现开关管常开导致的过温或过流击穿现象，并且可以对电磁加热系统进行电流浪涌保护，响应快速，改善了保护机制。

根据本发明的一个实施例，所述电磁加热系统的保护方法还包括：根据所述保护信号和所述电磁加热系统的PPG信号输出状态判断所述电磁加热系统的故障类型。

根据本发明的一个实施例，所述根据所述保护信号和所述电磁加热系统的PPG信号输出状态判断所述电磁加热系统的故障类型，包括：在接收到所述保护信号后判断所述电磁加热系统是否处于允许PPG信号输出状态；如果处于所述允许PPG信号输出状态，则判断所述电磁加热系统发生电流浪涌故障，并对所述电磁加热系统进行电流浪涌保护。

根据本发明的一个实施例，如果所述电磁加热系统未处于所述允许PPG信号输出状态，则判断所述电磁加热系统发生电路或逻辑故障。

根据本发明的一个实施例，所述判断所述电磁加热系统发生电路或逻辑故障，包括：判断所述电磁加热系统在预设时间内发生所述电路或逻辑故障的次数；如果在所述预设时间内发生所述电路或逻辑故障的次数等于1，则判断所述电磁加热系统发生逻辑故障，并且，如果在所述预设时间内发生所述电路或逻辑故障的次数大于N，则判断所述电磁加热系统发生电路故障，其中，N为大于1的整数。

附图说明

图1是根据本发明实施例的电磁加热系统的保护装置的方框示意图；

图2是根据本发明一个实施例的电磁加热系统的保护装置的电路原理图；

图3是根据本发明实施例的电磁加热系统的方框示意图；

图4是根据本发明实施例的电磁加热系统的保护方法的流程图；以及

图5是根据本发明一个具体实施例的电磁加热系统的保护方法的流程图。

附图标记：

谐振单元10、驱动单元20、控制芯片30、电流检测单元40和电源控制单元50；

加热线圈L0、谐振电容C0和开关管101；供电电路60；

EMI保护模块601、整流器602和滤波模块603；

滤波电感L603和滤波电容C603；

电流采样电路401、电流处理电路402和比较电路403；

采样电阻R0、放大电路402A和滤波电路402B；

第一电阻R1、第二电阻R2、第一运算放大器U1和第三电阻R3；

第四电阻R4、第一电容C1和第二运算放大器U2；

第三运算放大器U3和参考电压提供电路403A；

第五电阻R5、第七电阻R7、第二电容C2和第一三极管Q1；

第八电阻R8、第九电阻R9、第二三极管Q2、第十电阻R10、第十一电阻R11、第三三极管Q3和第四三极管Q4。

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系统及其保护装置和保护方法。

图1是根据本发明实施例的电磁加热系统的保护装置的方框示意图。如图1所示，该电磁加热系统的保护装置包括：谐振单元10、驱动单元20、控制芯片30、电流检测单元40和电源控制单元50。

其中，谐振单元10包括加热线圈L0、谐振电容C0和开关管101，其中，加热线圈L0和谐振电容C0并联连接，并联的加热线圈L0和谐振电容C0的一端与开关管101相连。驱动单元20的输出端与开关管101的控制端相连以驱动开关管101；控制芯片30与驱动单元20的输入端相连，控制芯片30用于输出PPG信号至驱动单元20，以通过驱动单元20控制开关管101的开通或关断；电流检测单元40与谐振单元10相连，电流检测单元40用于对谐振单元10的电流进行检测，并在谐振单元10的电流大于预设电流阈值时生成保护信号；电源控制单元50的第一端与电流检测单元40相连，电源控制单元50的第二端与第一预设电源VDD1相连，电源控制单元50的第三端与驱动单元20的供电端VCC相连，电源控制单元50用于在接收到保护信号时控制第一预设电源VDD1停止为驱动单元20供电，以控制开关管101关断。

根据本发明的一个实施例，如图2所示，电磁加热系统的保护装置还包括供电电路60，其中，供电电路60包括：EMI(Electromagnetic Interference，电磁干扰)保护模块601、整流器602和滤波模块603，其中，供电电源70例如交流市电的第一端AC1与EMI保护模块601的第一输入端相连，供电电源70的第二端AC2与EMI保护模块601的第二输入端相连，EMI保护模块601用于滤除交流市电的电磁干扰；整流器602的第一输入端与EMI保护模块601的第一输出端相连，整流器602的第二输入端与EMI保护模块601的第二输出端相连，整流器602的第一输出端与滤波模块603的输入端相连，整流器602的第二输出端接地，整流器602用于对交流市电进行整流处理，并将整流后的直流电输出至滤波模块603；滤波模块603的输出端与并联的加热线圈L0、谐振电容C0的另一端相连，滤波模块603用于对整流后的直流电进行滤波处理，其中，滤波模块603包括：滤波电感L603和滤波电容C603。

具体来说，在电磁加热系统的工作过程中，交流市电经过EMI保护模块601、整流器602和滤波模块603的处理之后输出直流电，以为谐振单元10提供稳定的直流电源。在谐振单元10进行加热工作时，电流检测单元40可实时检测流过谐振单元10的电流，并对流过谐振单元10即开关管101的小电流进行处理，以及判断谐振单元10的电流是否大于预设电流阈值，当谐振单元10的电流小于等于预设电流阈值时，电流检测单元40不输出保护信号例如输出低电平，电源控制单元50控制第一预设电源VDD1通过驱动单元20的供电端VCC为驱动单元20供电，并且，控制芯片30输出PPG(Program Pulse Generator，脉冲程序发生器)信号至驱动单元20，以控制开关管101开通或关断，从而控制谐振单元10进行加热；当谐振单元10的电流大于预设电流阈值时，电流检测单元40输出保护信号例如高电平，电源控制单元50在接收到保护信号后控制第一预设电源VDD1停止为驱动单元20供电，以使驱动单元20停止工作，开关管101关断。

由此，本发明实施例的电磁加热系统的保护装置通过监测流过开关管的电流，并在电磁加热系统发生故障时控制第一预设电源停止为驱动单元供电，从而避免开关管在电路发生故障时处于常开状态，防止出现开关管常开导致的过温或过流击穿现象，并且可以对电磁加热系统进行电流浪涌保护，响应快速，改善了保护机制。

根据本发明的一个具体实施例，如图2所示，开关管101可为IGBT管(InsulatedGate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)。其中，IGBT管的栅极G与驱动单元20的输出端相连，IGBT管的集电极C与并联的加热线圈L0和谐振电容C0的一端相连，IGBT管的集电极C与电流检测单元40相连。

根据本发明的一个实施例，如图2所示，电流检测单元40包括：电流采样电路401、电流处理电路402和比较电路403，其中，电流采样电路401与谐振单元10相连，电流采样电路401用于采样谐振单元10的电流；电流处理电路402与电流采样电路401相连，电流处理电路402用于对采样到的谐振单元10的电流进行处理以生成电流处理信号；比较电路403分别与电流处理电路402和电源控制单元50相连，比较电路403用于在根据电流处理信号判断谐振单元10的电流大于预设电流阈值时生成保护信号。

根据本发明的一个实施例，如图2所示，电流采样电路401包括采样电阻R0，采样电阻R0设置在谐振单元10中，采样电阻R0的一端接地，采样电阻R0的另一端与电流处理电路402相连。

具体来说，采样电阻R0、滤波电容C603、加热线圈L0、谐振电容C0和开关管101组成闭合回路，电流采样电路401可对流过开关管101的电流进行采样，输出电流采样信号至电流处理单元402。

根据本发明的一个实施例，如图2所示，电流处理电路402包括放大电路402A，放大电路402A包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第一运算放大器U1和第三电阻R3。其中，第一电阻R1的一端与电流采样电路401相连；第二电阻R2的一端与第一电阻R1的另一端相连并具有第一节点；第一运算放大器U1的正输入端+与第一节点相连，第一运算放大器U1的输出端分别与第二电阻R2的另一端和比较电路403相连；第三电阻R3的一端与第一运算放大器U1的负输入端-相连，第三电阻R3的另一端接地。

根据本发明的一个实施例，如图2所示，电流处理电路402包括滤波电路402B，滤波电路402B连接在放大电路402A与电流采样电路401之间，滤波电路402B包括：第四电阻R4、第一电容C1和第二运算放大器U2，其中，第四电阻R4的一端与电流采样电路401相连；第一电容C1的一端与第四电阻R4的另一端相连并具有第二节点；第二运算放大器U2的负输入端与第二节点相连，第二运算放大器U2的输出端分别与第二运算放大器U2的正输入端和第一电阻R1的一端相连，

具体来说，电压跟随回路由第四电阻R4、第一电容C1和第二运算放大器U2构成的电压跟随器组成，以提高信号的抗干扰能力和驱动能力。在本发明的实施例中，第四电阻R4和第一电容C1组成一级RC滤波器，该RC滤波器接收电流采样电路401输出的电流采样信号，并对电流采样信号进行滤波处理，并将滤波处理后的电流采样信号输出至第二运算放大器U2，从而消除外部信号对小电流信号的干扰，提高输入阻抗，并且可实现信号隔离。

进一步地，第二运算放大器U2将滤波处理后的信号输出至放大电路402A，放大电路402A对接收到的滤波处理后的信号进行线性放大以生成电流处理信号，并将电流处理信号输出至比较电路403，其中，放大电路402A的放大倍数A＝1+R2/R1。

根据本发明的一个实施例，如图2所示，比较电路403包括：第三运算放大器U3，其中，第三运算放大器U3的正输入端与电流处理电路402相连，第三运算放大器U3的负输入端与提供参考电压的参考电压提供电路403A相连，第三运算放大器U3的输出端与电源控制单元50相连。

具体来说，比较电路403根据电流处理信号判断谐振单元10的电流大于预设电流阈值时生成保护信号，当电磁加热系统正常工作时，第三运算放大器U3的正输入端接收到的电流处理信号的电压值小于等于第三运算放大器U3的负输入端接收到的参考电压的电压值，即谐振单元10的电流小于等于预设电流阈值，此时，比较电路403输出低电平至电源控制单元50，电源控制单元50控制第一预设电源VDD1通过驱动单元20的供电端VCC为驱动单元20供电，以使驱动单元20正常工作，以驱动开关管101开通或关断；当电磁加热系统的电路出现发生故障时，采样电阻R0两端的压差变大，第三运算放大器U3的正输入端接收到的电流处理信号的电压值超过第三运算放大器U3的负输入端接收到的参考电压的电压值，即谐振单元10的电流大于预设电流阈值，此时，比较电路403输出高电平至电源控制单元50，电源控制单元50控制第一预设电源VDD1停止为驱动单元20供电，从而使驱动单元20停止工作，开关管101关断。

根据本发明的一个实施例，如图2所示，电源控制单元50包括：第五电阻R5、第七电阻R7、第二电容C2和第一三极管Q1，其中，第五电阻R5的一端与电流检测单元40相连；第七电阻R7的一端与第五电阻R5的另一端相连，第七电阻R7的另一端接地；第二电容C2与第七电阻R7并联；第一三极管Q1的基极与第五电阻R5的另一端相连，第一三极管Q1的发射极接地，第一三极管Q1的集电极通过第六电阻R6与第一预设电源VDD1相连，第一三极管Q1与第六电阻R6之间具有第三节点，第三节点与驱动单元20的供电端VCC相连。

具体来说，电源控制单元50的输入端与电流检测单元40的输出端相连，以接收比较电路403生成的保护信号，第五电阻R5和第七电阻R7对保护信号进行分压处理，且第二电容C2对分压后的保护信号进行滤波处理，并将分压滤波处理后的保护信号输出至第一三极管Q1的基极，以控制第一三极管Q1的开通或关断。当比较电路403不输出保护信号即低电平时，第一三极管Q1关断，驱动单元20的供电端VCC的电压值等于第一预设电源VDD1的电压值例如+18V，开关管101的工作状态完全受控制芯片30输出的PPG信号控制；当比较电路403输出保护信号即输出高电平时，第一三极管Q1开通，驱动单元20的供电端VCC接地，驱动单元20的供电端VCC的电压被拉低至低电平，开关管101处于关断状态。当开关管101停止开通或者流过开关管101的电流小于预设电流阈值时，比较电路403不输出保护信号即低电平，驱动单元20的供电端VCC的电压值重新等于第一预设电源VDD1的电压值例如+18V，开关管101的工作状态再次受控制芯片30输出的PPG信号控制。

根据本发明的一个实施例，如图2所示，驱动单元20包括：第八电阻R8、第九电阻R9、第二三极管Q2、第十电阻R10、第十一电阻R11、第三三极管Q3和第四三极管Q4。

其中，第八电阻R8的一端作为驱动单元20的输入端与控制芯片30相连，以接收控制芯片30输出的PPG信号；第九电阻R9的一端分别与第八电阻R8的一端和控制芯片30相连，第九电阻R9的另一端与驱动单元20的供电端VCC相连；第二三极管Q2的基极与第八电阻R8的另一端相连，第二三极管Q2的发射极接地，第二三极管Q2的集电极通过第十电阻R10与驱动单元20的供电端VCC相连；第三三极管Q3的基极与第二三极管Q2的集电极相连，第三三极管Q3的集电极通过第十一电阻R11与驱动单元20的供电端VCC相连；第四三极管Q4的基极与第三三极管Q3的基极相连，第四三极管Q4的集电极与开关管101的发射极相连，第四三极管Q4的发射极与第三三极管Q3的发射极相连，第四三极管Q4的发射极与第三三极管Q3的发射极之间具有第四节点，开关管101的控制端与第四节点相连。

具体来说，驱动单元20包括一组三极管构成的推挽电路，电源控制单元50与驱动单元20的供电端VCC相连，以为驱动单元20提供电源；驱动单元20的输入端与控制芯片30相连，以接收控制芯片30输出的PPG信号。如果比较电路403不输出保护信号即低电平，则电源控制单元50控制第一预设电源VDD1为驱动单元20供电，驱动单元20的供电端VCC的电压可为18V，电磁加热系统正常工作；如果比较电路403输出保护信号即高电平，则电源控制单元50停止为驱动单元20供电，驱动单元20的供电端VCC的电压被拉低至低电平，电磁加热系统发生故障例如发生电路或逻辑故障或者发生电流浪涌故障。这样，驱动单元20在比较电路403输出的信号和控制芯片30输出的PPG信号共同作用下，驱动开关管101的开通或关断。

根据本发明的一个实施例，如图2所示，控制芯片30还与电流检测单元40相连，控制芯片30还用于根据保护信号和PPG信号输出状态判断电磁加热系统的故障类型。在本发明的实施例中，控制芯片30一方面响应电流检测单元40即比较电路403触发的外部中断，另一方面输出PPG信号至驱动单元20。

具体来说，比较电路403输出的信号还作用于控制芯片30的外部中断接口，作为外部中断源，可上升沿有效，即控制芯片30可通过外部中断接口与电流检测单元40相连，且控制芯片30可响应上升沿触发信号。也就是说，当电流检测单元40输出保护信号即高电平时，电流检测单元40输出的信号发生翻转，产生上升沿，控制芯片30响应该上升沿的外部中断，并进行快速处理，以判断电磁加热系统的故障类型例如发生电路或逻辑故障或者发生电流浪涌故障，并根据故障类型作出相应的报警、复位重新工作或者启动浪涌保护子程序等动作。

根据本发明的一个实施例，控制芯片30进一步用于在接收到保护信号后判断控制芯片30是否处于允许PPG信号输出状态，如果处于允许PPG信号输出状态，则判断电磁加热系统发生电流浪涌故障，并对电磁加热系统进行电流浪涌保护。

需要说明的是，在控制芯片30处于允许PPG信号输出状态时，如果控制芯片30接收到保护信号，则说明电磁加热系统中瞬间电流峰值过高，甚至达到预设电流阈值，此时，控制芯片30判断电磁加热系统发生电流浪涌故障，并进入电流浪涌保护函数，以对电磁加热系统进行电流浪涌保护。

根据本发明的一个实施例，如果控制芯片30未处于允许PPG信号输出状态，控制芯片30则判断电磁加热系统发生电路或逻辑故障。

需要说明的是，在控制芯片30未处于允许PPG信号输出状态时，如果控制芯片30接收到保护信号，则说明PPG信号不受控制芯片30的控制，控制芯片30则判断电磁加热系统发生电路或逻辑故障。

根据本发明的一个实施例，控制芯片30进一步判断电磁加热系统在预设时间内发生电路或逻辑故障的次数，如果在预设时间内发生电路或逻辑故障的次数等于1，则判断控制芯片30发生逻辑故障，并且，如果在预设时间内发生电路或逻辑故障的次数大于N，则判断控制芯片30或驱动单元20发生电路故障，其中，N为大于1的整数。

需要说明的是，控制芯片30或驱动单元20发生电路故障可为控制芯片30内部硬件电路引脚失效或者开关管101的驱动单元20的内部电路发生故障等。应当理解的是，控制芯片30或驱动单元20的电路故障为不可恢复的故障。

具体来说，在电磁加热系统进行工作时，控制芯片30上电，完成控制芯片30的初始化，并开外部中断。进一步地，电流检测单元40输出的信号提供至控制芯片30的外部中断接口，控制芯片30不断检测外部中断接口接收到的信号，并根据外部中断函数判断外部中断接口接收到的信号是否触发外部中断，如果外部中断接口接收到的信号未触发外部中断，则判断电磁加热系统处于正常工作状态；如果外部中断接口接收到的信号触发外部中断，则进一步判断控制芯片30是否处于允许PPG信号输出状态，如果在控制芯片30允许PPG信号输出的状态下触发外部中断，控制芯片30则判断电磁加热系统发生电流浪涌故障，并对电磁加热系统进行电流浪涌保护；如果在控制芯片30未处于允许PPG信号输出的状态下触发外部中断，控制芯片30则判断电磁加热系统发生电路或逻辑故障，同时外部中断计数器的计数数值加1，控制芯片30强制停止输出PPG信号，并打开定时器。

进一步地，控制芯片30判断定时器的定时时间是否达到预设时间。如果控制芯片30判断定时器的定时时间未达到预设时间，则控制芯片30继续判断控制芯片30接收到的信号是否触发外部中断；如果控制芯片30判断定时器的定时时间达到预设时间，则进一步判断在预设时间内外部中断计数器的计数数值即发生电路或逻辑故障的次数是否等于1，如果控制芯片30判断在预设时间内外部中断计数器的计数数值即发生电路或逻辑故障的次数等于1，则说明电磁加热系统只在初始状态时触发外部中断，控制芯片30判断其发生逻辑故障，此时，对电磁加热系统进行复位操作，以使电磁加热系统恢复正常工作；如果控制芯片30判断在预设时间内外部中断计数器的计数数值即发生电路或逻辑故障的次数不等于1，则说明多次触发外部中断，控制芯片30进一步判断在预设时间内外部中断计数器的计数数值即发生电路或逻辑故障的次数是否大于N，如果在预设时间内外部中断计数器的计数数值即发生电路或逻辑故障的次数未超过N，则重新判断外部中断接口接收到的信号是否触发外部中断，以避免误判；如果在预设时间内外部中断计数器的计数数值即发生电路或逻辑故障的次数超过N，控制芯片30则判断控制芯片30或驱动单元20发生电路故障，此时，控制芯片30发出警示信息，用户根据警示信息进行断电处理。

综上，根据本发明实施例提出的电磁加热系统的保护装置，控制芯片输出PPG信号至驱动单元，以通过驱动单元控制开关管的开通或关断，进而控制谐振单元进行加热，电流检测单元对谐振单元的电流进行检测，并在谐振单元的电流大于预设电流阈值时生成保护信号，进而，电源控制单元在接收到保护信号时控制第一预设电源停止为驱动单元供电，以控制开关管关断。由此，本发明实施例的电磁加热系统的保护装置通过监测流过开关管的电流，并在电磁加热系统发生故障时控制第一预设电源停止为驱动单元供电，从而避免开关管在电路发生故障时处于常开状态，防止出现开关管常开导致的过温或过流击穿现象，并且可以对电磁加热系统进行电流浪涌保护，响应快速，改善了保护机制。

图3是根据本发明实施例的电磁加热系统的方框示意图。如图3所示，该电磁加热系统200包括电磁加热系统的保护装置100。

综上，根据本发明实施例提出的电磁加热系统，通过上述电磁加热系统的保护装置，能够在电磁加热系统发生故障时控制第一预设电源停止为驱动单元供电，从而避免开关管在电路发生故障时处于常开状态，防止出现开关管常开导致的过温或过流击穿现象，并且可以对电磁加热系统进行电流浪涌保护，响应快速，改善了保护机制。

图4是根据本发明实施例的电磁加热系统的保护方法的流程图。其中，电磁加热系统包括谐振单元、驱动单元和第一预设电源，谐振单元包括加热线圈、谐振电容和开关管，驱动单元用于驱动开关管，第一预设电源用于为驱动单元供电，如图4所示，该方法包括以下步骤：

S10：检测谐振单元的电流，并在谐振单元的电流大于预设电流阈值时生成保护信号。

S20：根据保护信号控制第一预设电源停止为驱动单元供电，以控制开关管关断。

具体来说，在谐振单元进行加热工作时，可实时检测流过谐振单元的电流，并对流过谐振单元即开关管的小电流进行处理，以及判断谐振单元的电流是否大于预设电流阈值，当谐振单元的电流小于等于预设电流阈值时，不输出保护信号例如输出低电平，控制第一预设电源VDD1为驱动单元供电，并且，控制芯片输出PPG(Program Pulse Generator，脉冲程序发生器)信号至驱动单元，以控制开关管开通或关断，从而控制谐振单元进行加热；当谐振单元的电流大于预设电流阈值时，输出保护信号例如高电平，根据接收到的保护信号控制第一预设电源VDD1停止为驱动单元供电，以使驱动单元停止工作，开关管关断。

由此，本发明实施例的电磁加热系统的保护装置通过监测流过开关管的电流，并在电磁加热系统发生故障时控制第一预设电源停止为驱动单元供电，从而避免开关管在电路发生故障时处于常开状态，防止出现开关管常开导致的过温或过流击穿现象，并且可以对电磁加热系统进行电流浪涌保护，响应快速，改善了保护机制。

根据本发明的一个实施例，电磁加热系统的保护方法还包括：根据保护信号和电磁加热系统的PPG信号输出状态判断电磁加热系统的故障类型。在本发明的实施例中，电磁加热系统的控制芯片一方面响应触发的外部中断，另一方面输出PPG信号至驱动单元。

具体来说，保护信号还作用于控制芯片的外部中断接口，作为外部中断源，可上升沿有效。当接收到保护信号即高电平时，电磁加热系统的控制芯片可响应该上升沿的外部中断，并进行快速处理，以判断电磁加热系统的故障类型例如发生电路或逻辑故障或者发生电流浪涌故障，并根据故障类型作出相应的报警、复位重新工作或者启动浪涌保护子程序等动作。

根据本发明的一个实施例，根据保护信号和电磁加热系统的PPG信号输出状态判断电磁加热系统的故障类型，包括：在接收到保护信号后判断电磁加热系统是否处于允许PPG信号输出状态；如果处于允许PPG信号输出状态，则判断电磁加热系统发生电流浪涌故障，并对电磁加热系统进行电流浪涌保护。

需要说明的是，在电磁加热系统处于允许PPG信号输出状态时，如果接收到保护信号，则说明电磁加热系统中瞬间电流峰值过高，甚至达到预设电流阈值，此时，判断电磁加热系统发生电流浪涌故障，并进入电流浪涌保护函数，以对电磁加热系统进行电流浪涌保护。

根据本发明的一个实施例，如果电磁加热系统未处于允许PPG信号输出状态，则判断电磁加热系统发生电路或逻辑故障。

需要说明的是，在电磁加热系统未处于允许PPG信号输出状态时，如果接收到保护信号，则说明PPG信号不受电磁加热系统的控制芯片的控制，此时，判断电磁加热系统发生电路或逻辑故障。

根据本发明的一个实施例，判断电磁加热系统发生电路或逻辑故障，包括：判断电磁加热系统在预设时间内发生电路或逻辑故障的次数；如果在预设时间内发生电路或逻辑故障的次数等于1，则判断电磁加热系统发生逻辑故障，并且，如果在预设时间内发生电路或逻辑故障的次数大于N，则判断电磁加热系统发生电路故障，其中，N为大于1的整数。

需要说明的是，电路故障可为电磁加热系统的控制芯片内部硬件电路引脚失效或者开关管的驱动单元的内部电路发生故障等。应当理解的是，控制芯片或驱动单元的电路故障为不可恢复的故障。

如上所述，如图5所示，本发明实施例的电磁加热系统的保护方法具体包括以下步骤：

S101：初始化，并开外部中断。

S102：判断外部中断是否触发。

如果是，则执行步骤S103；如果否，则执行步骤S104。

S103：判断电磁加热系统是否处于允许PPG信号输出状态。

如果是，则执行步骤S105；如果否，则执行步骤S106。

S104：电磁加热系统处于正常工作状态。

S105：电磁加热系统发生电流浪涌故障，并对电磁加热系统进行电流浪涌保护。

S106：电磁加热系统发生电路或逻辑故障，同时外部中断计数器的计数数值加1，强制停止输出PPG信号，并打开定时器。

S107：判断定时器的定时时间是否达到预设时间。

如果是，则执行步骤S108；如果否，则执行步骤S102。

S108：判断在预设时间内外部中断计数器的计数数值是否等于1。

如果是，则执行步骤S109；如果否，则执行步骤S110。

S109：电磁加热系统发生逻辑故障，此时，对电磁加热系统进行复位操作，以使电磁加热系统恢复正常工作。

S110：判断在预设时间内外部中断计数器的计数数值即发生电路或逻辑故障的次数是否大于N。

如果是，则执行步骤S111；如果否，则执行步骤S102。

S111：电磁加热系统发生电路故障，此时，发出警示信息，用户根据警示信息进行断电处理。

综上，根据本发明实施例提出的电磁加热系统的保护方法，首先检测所述谐振单元的电流，并在谐振单元的电流大于预设电流阈值时生成保护信号，然后，根据保护信号控制第一预设电源停止为驱动单元供电，以控制开关管关断。由此，本发明实施例的电磁加热系统的保护方法通过监测流过开关管的电流，并在电磁加热系统发生故障时控制第一预设电源停止为驱动单元供电，从而避免开关管在电路发生故障时处于常开状态，防止出现开关管常开导致的过温或过流击穿现象，并且可以对电磁加热系统进行电流浪涌保护，响应快速，改善了保护机制。

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 (17)

1.一种电磁加热系统的保护装置，其特征在于，包括：

谐振单元，所述谐振单元包括加热线圈、谐振电容和开关管；

驱动单元，所述驱动单元的输出端与所述开关管的控制端相连以驱动所述开关管；

控制芯片，所述控制芯片与所述驱动单元的输入端相连，所述控制芯片用于输出PPG信号至所述驱动单元，以通过所述驱动单元控制所述开关管的开通或关断；

电流检测单元，所述电流检测单元与所述谐振单元相连，所述电流检测单元用于对所述谐振单元的电流进行检测，并在所述谐振单元的电流大于预设电流阈值时生成保护信号；

电源控制单元，所述电源控制单元的第一端与所述电流检测单元相连，所述电源控制单元的第二端与第一预设电源相连，所述电源控制单元的第三端与所述驱动单元的供电端相连，所述电源控制单元用于在接收到所述保护信号时控制所述第一预设电源停止为所述驱动单元供电，以控制所述开关管关断。

2.根据权利要求1所述的电磁加热系统的保护装置，其特征在于，所述电流检测单元包括：

电流采样电路，所述电流采样电路与所述谐振单元相连，所述电流采样电路用于采样所述谐振单元的电流；

电流处理电路，所述电流处理电路与所述电流采样电路相连，所述电流处理电路用于对采样到的所述谐振单元的电流进行处理以生成电流处理信号；

比较电路，所述比较电路分别与所述电流处理电路和所述电源控制单元相连，所述比较电路用于在根据所述电流处理信号判断所述谐振单元的电流大于预设电流阈值时生成所述保护信号。

3.根据权利要求2所述的电磁加热系统的保护装置，其特征在于，所述电流采样电路包括采样电阻，所述采样电阻设置在所述谐振单元中，所述采样电阻的一端接地，所述采样电阻的另一端与所述电流处理电路相连。

4.根据权利要求2所述的电磁加热系统的保护装置，其特征在于，所述电流处理电路包括放大电路，所述放大电路包括：

第一电阻，所述第一电阻的一端与所述电流采样电路相连；

第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一电阻的另一端相连并具有第一节点；

第一运算放大器，所述第一运算放大器的正输入端与所述第一节点相连，所述第一运算放大器的输出端分别与所述第二电阻的另一端和所述比较电路相连；

第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第一运算放大器的负输入端相连，所述第三电阻的另一端接地。

5.根据权利要求4所述的电磁加热系统的保护装置，其特征在于，所述电流处理电路包括滤波电路，所述滤波电路连接在所述放大电路与所述电流采样电路之间，所述滤波电路包括：

第四电阻，所述第四电阻的一端与所述电流采样电路相连；

第一电容，所述第一电容的一端与所述第四电阻的另一端相连并具有第二节点；

第二运算放大器，所述第二运算放大器的负输入端与所述第二节点相连，所述第二运算放大器的输出端分别与所述第二运算放大器的正输入端和所述第一电阻的一端相连。

6.根据权利要求2所述的电磁加热系统的保护装置，其特征在于，所述比较电路包括：

第三运算放大器，第三运算放大器的正输入端与所述电流处理电路相连，所述第三运算放大器的负输入端与提供参考电压的参考电压提供电路相连，所述第三运算放大器的输出端与所述电源控制单元相连。

7.根据权利要求1所述的电磁加热系统的保护装置，其特征在于，所述电源控制单元包括：

第五电阻，所述第五电阻的一端与所述电流检测单元相连；

第七电阻，所述第七电阻的一端与所述第五电阻的另一端相连，所述第七电阻的另一端接地；

第二电容，所述第二电容与所述第七电阻并联；

第一三极管，所述第一三极管的基极与所述第五电阻的另一端相连，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极通过第六电阻与所述第一预设电源相连，所述第一三极管与所述第六电阻之间具有第三节点，所述第三节点与所述驱动单元的供电端相连。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的电磁加热系统的保护装置，其特征在于，所述控制芯片还与所述电流检测单元相连，所述控制芯片还用于根据所述保护信号和PPG信号输出状态判断所述电磁加热系统的故障类型。

9.根据权利要求8所述的电磁加热系统的保护装置，其特征在于，所述控制芯片进一步用于在接收到所述保护信号后判断所述控制芯片是否处于允许PPG信号输出状态，如果处于所述允许PPG信号输出状态，则判断所述电磁加热系统发生电流浪涌故障，并对所述电磁加热系统进行电流浪涌保护。

10.根据权利要求9所述的电磁加热系统的保护装置，其特征在于，如果所述控制芯片未处于所述允许PPG信号输出状态，所述控制芯片则判断所述电磁加热系统发生电路或逻辑故障。

11.根据权利要求10所述的电磁加热系统的保护装置，其特征在于，所述控制芯片进一步判断所述电磁加热系统在预设时间内发生所述电路或逻辑故障的次数，如果在所述预设时间内发生所述电路或逻辑故障的次数等于1，则判断所述控制芯片发生逻辑故障，并且，如果在所述预设时间内发生所述电路或逻辑故障的次数大于N，则判断所述控制芯片或所述驱动单元发生电路故障，其中，N为大于1的整数。

12.一种电磁加热系统，其特征在于，包括根据权利要求1-11中任一项所述的电磁加热系统的保护装置。

13.一种电磁加热系统的保护方法，其特征在于，所述电磁加热系统包括谐振单元、驱动单元和第一预设电源，所述谐振单元包括加热线圈、谐振电容和开关管，所述驱动单元用于驱动所述开关管，所述第一预设电源用于为所述驱动单元供电，所述方法包括以下步骤：

检测所述谐振单元的电流，并在所述谐振单元的电流大于预设电流阈值时生成保护信号；

根据所述保护信号控制所述第一预设电源停止为所述驱动单元供电，以控制所述开关管关断。

14.根据权利要求13所述的电磁加热系统的保护方法，其特征在于，还包括：

根据所述保护信号和所述电磁加热系统的PPG信号输出状态判断所述电磁加热系统的故障类型。

15.根据权利要求14所述的电磁加热系统的保护方法，其特征在于，所述根据所述保护信号和所述电磁加热系统的PPG信号输出状态判断所述电磁加热系统的故障类型，包括：

在接收到所述保护信号后判断所述电磁加热系统是否处于允许PPG信号输出状态；

如果处于所述允许PPG信号输出状态，则判断所述电磁加热系统发生电流浪涌故障，并对所述电磁加热系统进行电流浪涌保护。

16.根据权利要求15所述的电磁加热系统的保护方法，其特征在于，如果所述电磁加热系统未处于所述允许PPG信号输出状态，则判断所述电磁加热系统发生电路或逻辑故障。

17.根据权利要求16所述的电磁加热系统的保护方法，其特征在于，所述判断所述电磁加热系统发生电路或逻辑故障，包括：

判断所述电磁加热系统在预设时间内发生所述电路或逻辑故障的次数；

如果在所述预设时间内发生所述电路或逻辑故障的次数等于1，则判断所述电磁加热系统发生逻辑故障，并且，如果在所述预设时间内发生所述电路或逻辑故障的次数大于N，则判断所述电磁加热系统发生电路故障，其中，N为大于1的整数。