CN108966395B - 电磁加热系统、igbt的驱动控制电路及其的故障检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁加热系统、IGBT的驱动控制电路及其的故障检测方法，其中驱动控制电路包括驱动模块、谐振电压检测模块、驱动电压调节模块、比较器模块和控制模块，谐振电压检测模块用于检测谐振模块进行谐振工作时的谐振电压；比较器模块用于对谐振电压与预设参考电压进行比较以输出比较信号；控制模块用于输出控制脉冲至驱动模块以通过驱动模块驱动IGBT开通或关断，并通过调节控制脉冲的宽度以使谐振模块进行谐振工作，以及根据驱动模块输出饱和区驱动电压时接收到的比较器翻转信号与驱动模块输出放大区驱动电压时接收到的比较器翻转信号之间的时间差异判断驱动电压调节支路是否发生故障，从而有效判断出驱动电压是否故障。

Description

电磁加热系统、IGBT的驱动控制电路及其的故障检测方法

技术领域

本发明涉及生活电器技术领域，特别涉及一种电磁加热系统中IGBT(InsulatedGate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)的驱动控制电路、一种电磁加热系统和一种电磁加热系统中IGBT的驱动控制电路的故障检测方法。

背景技术

在带有IGBT的电磁加热系统(例如电磁炉)中，由控制器输出控制信号至IGBT驱动电路，以通过IGBT驱动电路来驱动IGBT开通或关断。其中，IGBT驱动电路具有饱和区驱动电压和放大区驱动电压，当这两种驱动电压中的任一驱动电压发生故障时，如果继续控制IGBT工作，将导致IGBT击穿失效或功能失效或产生噪音。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述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系统中IGBT的驱动控制电路，通过根据驱动模块输出饱和区驱动电压时接收到的比较器翻转信号与驱动模块输出放大区驱动电压时接收到的比较器翻转信号之间的时间差异判断驱动电压调节支路是否发生故障，从而有效判断出驱动电压是否发生故障，以在驱动电压发生故障时及时采取保护措施，防止IGBT继续工作而发生损坏或产生噪音等。

本发明的第二个目的在于提出一种电磁加热系统。

本发明的第三个目的在于提出一种电磁加热系统中IGBT的驱动控制电路的故障检测方法。

为实现上述目的，本发明第一方面实施例提出的一种电磁加热系统中IGBT的驱动控制电路，包括驱动模块、谐振电压检测模块、驱动电压调节模块、比较器模块和控制模块，其中，所述谐振电压检测模块与所述比较器模块相连，所述谐振电压检测模块用于检测所述电磁加热系统中谐振模块进行谐振工作时的谐振电压，并将所述谐振电压输出至所述比较器模块；所述比较器模块与所述控制模块相连，所述比较器模块用于对所述谐振电压与预设参考电压进行比较以输出比较信号至所述控制模块；所述驱动电压调节模块与所述控制模块相连，所述驱动电压调节模块用于根据所述控制模块输出的电压调节信号调节所述驱动模块分别输出饱和区驱动电压和放大区驱动电压至所述IGBT，其中，所述饱和区驱动电压大于所述放大区驱动电压；所述控制模块与所述驱动模块相连，所述控制模块用于输出控制脉冲至所述驱动模块以通过所述驱动模块驱动所述IGBT开通或关断，并通过调节所述控制脉冲的宽度以使所述谐振模块进行谐振工作，以及根据所述驱动模块输出所述饱和区驱动电压时接收到的比较器翻转信号与所述驱动模块输出所述放大区驱动电压时接收到的比较器翻转信号之间的时间差异判断驱动电压调节支路是否发生故障。

根据本发明实施例的电磁加热系统中IGBT的驱动控制电路，通过谐振电压检测模块检测电磁加热系统中谐振模块进行谐振工作时的谐振电压，并将谐振电压输出至比较器模块，通过比较器模块对谐振电压与预设参考电压进行比较以输出比较信号至控制模块，并通过驱动电压调节模块根据控制模块输出的电压调节信号调节驱动模块分别输出饱和区驱动电压和放大区驱动电压至IGBT，以及通过控制模块输出控制脉冲至驱动模块以通过驱动模块驱动IGBT开通或关断，并通过调节控制脉冲的宽度以使谐振模块进行谐振工作，以及根据驱动模块输出饱和区驱动电压时接收到的比较器翻转信号与驱动模块输出放大区驱动电压时接收到的比较器翻转信号之间的时间差异判断驱动电压调节支路是否发生故障，从而有效判断出驱动电压是否发生故障，以在驱动电压发生故障时及时采取保护措施，防止IGBT继续工作而发生损坏或产生噪音等。

根据本发明的一个实施例，所述控制模块通过所述驱动电压调节模块调节所述驱动模块输出所述饱和区驱动电压时，每隔第一预设时间增加所述控制脉冲的宽度，直至接收到所述比较器模块输出的比较器翻转信号时，所述控制模块获取当前控制脉冲的宽度，并停止输出所述控制脉冲，以及在第二预设时间后，所述控制模块通过所述驱动电压调节模块调节所述驱动模块输出所述放大区驱动电压，并从获取的当前控制脉冲的宽度开始，每隔所述第一预设时间增加所述控制脉冲的宽度，直至接收到所述比较器模块输出的比较器翻转信号时，所述控制模块获取从所述驱动模块输出所述放大区驱动电压至接收到所述比较器模块输出的比较器翻转信号时输出的控制脉冲的个数N，并根据所述控制脉冲的个数N判断所述驱动电压调节支路是否发生故障。

根据本发明的一个实施例，当所述控制脉冲的个数N小于预设阈值时，所述控制模块判断所述驱动电压调节支路发生故障。

根据本发明的一个实施例，所述预设阈值可以为3-5。

根据本发明的一个实施例，上述的电磁加热系统中IGBT的驱动控制电路，还包括同步检测模块，所述同步检测模块与所述控制模块相连，所述同步检测模块用于检测所述谐振模块两端的电压以输出同步检测信号至所述控制模块，所述控制模块在接收到所述比较器模块输出的比较器翻转信号时根据所述同步检测信号获取当前控制脉冲的宽度。

为实现上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种电磁加热系统，其包括上述的电磁加热系统中IGBT的驱动控制电路。

本发明实施例的电磁加热系统，通过上述的IGBT的驱动控制电路，根据驱动模块输出饱和区驱动电压时接收到的比较器翻转信号与驱动模块输出放大区驱动电压时接收到的比较器翻转信号之间的时间差异判断驱动电压调节支路是否发生故障，从而有效判断出驱动电压是否发生故障，以在驱动电压发生故障时及时采取保护措施，防止IGBT继续工作而发生损坏或产生噪音等。

为实现上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种电磁加热系统中IGBT的驱动控制电路的故障检测方法，所述IGBT的驱动控制电路包括驱动模块、谐振电压检测模块、驱动电压调节模块、比较器模块和控制模块，所述故障检测方法包括以下步骤：所述控制模块输出控制脉冲至所述驱动模块以通过所述驱动模块驱动所述IGBT开通或关断，并通过调节所述控制脉冲的宽度以使所述电磁加热系统中的谐振模块进行谐振工作；通过所述谐振电压检测模块检测所述谐振模块进行谐振工作时的谐振电压，并将所述谐振电压输出至所述比较器模块；通过所述比较器模块对所述谐振电压与预设参考电压进行比较以输出比较信号至所述控制模块；所述控制模块输出电压调节信号至所述驱动电压调节模块以通过所述驱动电压调节模块调节所述驱动模块分别输出饱和区驱动电压和放大区驱动电压至所述IGBT，并根据所述驱动模块输出所述饱和区驱动电压时接收到的比较器翻转信号与所述驱动模块输出所述放大区驱动电压时接收到的比较器翻转信号之间的时间差异判断驱动电压调节支路是否发生故障，其中，所述饱和区驱动电压大于所述放大区驱动电压。

根据本发明实施例的电磁加热系统中IGBT的驱动控制电路的故障检测方法，首先控制模块输出控制脉冲至驱动模块以通过驱动模块驱动IGBT开通或关断，并通过调节控制脉冲的宽度以使电磁加热系统中的谐振模块进行谐振工作，同时通过谐振电压检测模块检测谐振模块进行谐振工作时的谐振电压，并将谐振电压输出至比较器模块，通过比较器模块对谐振电压与预设参考电压进行比较以输出比较信号至控制模块。同时控制模块还输出电压调节信号至驱动电压调节模块，以通过驱动电压调节模块调节驱动模块分别输出饱和区驱动电压和放大区驱动电压至IGBT，并根据驱动模块输出饱和区驱动电压时接收到的比较器翻转信号与驱动模块输出放大区驱动电压时接收到的比较器翻转信号之间的时间差异判断驱动电压调节支路是否发生故障。从而有效判断出驱动电压是否发生故障，以在驱动电压发生故障时及时采取保护措施，防止IGBT继续工作而发生损坏或产生噪音等。

根据本发明的一个实施例，根据所述驱动模块输出所述饱和区驱动电压时接收到的比较器翻转信号与所述驱动模块输出所述放大区驱动电压时接收到的比较器翻转信号之间的时间差异判断驱动电压调节支路是否发生故障，包括：所述控制模块通过所述驱动电压调节模块调节所述驱动模块输出所述饱和区驱动电压时，每隔第一预设时间增加所述控制脉冲的宽度，直至接收到所述比较器模块输出的比较器翻转信号时，所述控制模块获取当前控制脉冲的宽度，并停止输出所述控制脉冲；以及在第二预设时间后，所述控制模块通过所述驱动电压调节模块调节所述驱动模块输出所述放大区驱动电压，并从获取的当前控制脉冲的宽度开始，每隔所述第一预设时间增加所述控制脉冲的宽度，直至接收到所述比较器模块输出的比较器翻转信号时，所述控制模块获取从所述驱动模块输出所述放大区驱动电压至接收到所述比较器模块输出的比较器翻转信号时输出的控制脉冲的个数N，并根据所述控制脉冲的个数N判断所述驱动电压调节支路是否发生故障。

根据本发明的一个实施例，当所述控制脉冲的个数N小于预设阈值时，所述控制模块判断所述驱动电压调节支路发生故障。

根据本发明的一个实施例，所述预设阈值可以为3-5。

根据本发明的一个实施例，所述控制模块在接收到所述比较器模块输出的比较器翻转信号时，还根据同步检测模块检测到的同步检测信号获取当前控制脉冲的宽度。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的电磁加热系统中IGBT的驱动控制电路的结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的同步检测信号的曲线图；

图3是根据本发明一个实施例的电磁加热系统中IGBT的驱动控制电路的电路图；

图4是根据本发明一个实施例的电磁加热系统的方框示意图；

图5是根据本发明一个实施例的电磁加热系统中IGBT的驱动控制电路的故障检测方法的流程图。

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。

下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的电磁加热系统中IGBT的驱动控制电路、电磁加热系统和电磁加热系统中IGBT的驱动回路的故障检测方法。

在本发明的实施例中，电磁加热系统可以是电磁炉、电磁电饭煲、电磁压力锅等电磁加热产品。

图1是根据本发明一个实施例的电磁加热系统中IGBT的驱动控制电路的结构示意图。如图1所示，本发明实施例的电磁加热系统中IGBT的驱动控制电路可包括：驱动模块10、谐振电压检测模块20、驱动电压调节模块30、比较器模块40和控制模块50。

其中，谐振电压检测模块20与比较器模块40相连，谐振电压检测模块20用于检测电磁加热系统中谐振模块70进行谐振工作时的谐振电压，并将谐振电压输出至比较器模块40。例如，可通过检测A点的电压来获得谐振电压。

比较器模块40与控制模块50相连，比较器模块40用于对谐振电压与预设参考电压进行比较以输出比较信号至控制模块50。例如，当谐振电压大于预设参考电压时，比较信号为高电平信号；当谐振电压小于预设参考电压时，比较信号为低电平信号。

驱动电压调节模块30与控制模块50相连，驱动电压调节模块30用于根据控制模块50输出的电压调节信号调节驱动模块10分别输出饱和区驱动电压和放大区驱动电压至IGBT，其中，饱和区驱动电压大于放大区驱动电压。例如，当控制模块50输出第一电压调节信号(如高电平信号)至驱动电压调节模块30时，驱动电压调节模块30根据该调节信号调节驱动模块10输出饱和区驱动电压(如18V)至IGBT；当控制模块50输出第二电压调节信号(如低电平信号)至驱动电压调节模块30时，驱动电压调节模块30根据该调节信号调节驱动模块10输出放大区驱动电压(如10V)至IGBT。

控制模块50与驱动模块10相连，控制模块50用于输出控制脉冲至驱动模块10以通过驱动模块10驱动IGBT开通或关断，并通过调节控制脉冲的宽度以使谐振模块70进行谐振工作，以及根据驱动模块10输出饱和区驱动电压时接收到的比较器翻转信号与驱动模块10输出放大区驱动电压时接收到的比较器翻转信号之间的时间差异判断驱动电压调节支路是否发生故障。

在本发明的实施例中，上述的电磁加热系统中IGBT的驱动控制电路还可包括同步检测模块60。同步检测模块60与控制模块50相连，同步检测模块60用于检测谐振模块70两端的电压以输出同步检测信号至控制模块50，控制模块50在接收到比较器模块40输出的比较器翻转信号时根据同步检测信号获取当前控制脉冲的宽度。其中，谐振模块70可包括并联的谐振电容71和加热线圈72，谐振模块70两端的电压是指并联后的谐振电容71和加热线圈72两端的电压，即图中A点和B点的电压，同步检测模块60通过检测A点和B点的电压以输出同步检测信号至控制模块50。

具体而言，IGBT的驱动电压包括饱和区驱动电压(如18V)和放大区驱动电压(如10V)，两种不同的驱动电压在相同的控制脉冲宽度下，驱动IGBT导通时的电流不同，从而使得谐振电流不同，进而使得谐振振幅不同。其中，在饱和区驱动电压下，当采用的控制脉冲宽度合适时，通过此时产生的谐振振幅能够检测到同步检测信号，而在相同的控制脉冲宽度下，当以放大区驱动电压驱动IGBT时，由于放大区驱动电压小于饱和区驱动电压，所以IGBT导通时的电流相对较小，谐振振幅相对较小，此时无法检测到同步检测信号。因此，本发明基于该原理来判断驱动电压是否发生故障。例如，通过检测相同控制脉冲宽度下的谐振电压的振幅差异来判断驱动电压是否发生故障。

具体地，在电磁加热系统工作的过程中，可先输出第一电压调节信号(如高电平信号)至驱动电压调节模块30，以调节驱动模块10输出饱和区驱动电压至IGBT，同时控制模块50输出控制脉冲至驱动模块10，以通过驱动模块10驱动IGBT开通或关断，当IGBT开通或关断时，加热线圈72两端的电压发生突变，产生谐振，加热线圈72谐振加热。在此过程中，控制模块50通过同步检测模块60实时获取同步检测信号，其中，在获取同步检测信号时，由于谐振过程中的B点电压变化不明显，而A点电压会有突变情况，所以可根据A点的电压变化程度(即A点的谐振振幅)来获得同步检测信号，并通过谐振电压检测模块20获取A点的电压以获得谐振模块70进行谐振工作时的谐振电压。同时控制模块50实时获取比较器模块40输出的比较器翻转信号，如图2所示，当A点的谐振电压由小于预设参考电压VCC1变成大于预设参考电压VCC1时，比较器模块40输出的电平信号从低电平信号变为高电平信号，判断出现比较器翻转信号，如果此时同步检测模块60获取到同步检测信号，则记录当前的控制脉冲的宽度，可用时间t2进行表示。

然后，控制模块50输出第二电压调节信号(如低电平信号)至驱动电压调节模块30，以调节驱动模块10输出放大区驱动电压至IGBT，同时控制模块50输出控制脉冲至驱动模块10，以通过驱动模块10驱动IGBT开通或关断，以进行谐振加热。在此过程中，控制模块50还实时获取比较器翻转信号，并在获取到比较器翻转信号时，记录从输出第二电压调节信号至获取到比较器翻转信号的时间T或者输出的控制脉冲的总个数。最后，根据获取的两个时间来判断驱动电压调节支路是否发生故障，或者根据输出的控制脉冲的总个数来判断驱动电压调节支路是否发生故障，即判断驱动电压是否发生故障，如果故障，则采取相应的保护措施，以对IGBT进行保护，防止出现IGBT损坏、失效或产生噪音等。

进一步地，根据本发明的一个实施例，控制模块50通过驱动电压调节模块30调节驱动模块10输出饱和区驱动电压时，每隔第一预设时间增加控制脉冲的宽度，直至接收到比较器模块40输出的比较器翻转信号时，控制模块50获取当前控制脉冲的宽度，并停止输出控制脉冲，以及在第二预设时间后，控制模块50通过驱动电压调节模块30调节驱动模块10输出放大区驱动电压，并从获取的当前控制脉冲的宽度开始，每隔第一预设时间增加控制脉冲的宽度，直至接收到比较器模块40输出的比较器翻转信号时，控制模块50获取从驱动模块10输出放大区驱动电压至接收到比较器模块40输出的比较器翻转信号时输出的控制脉冲的个数N，并根据控制脉冲的个数N判断驱动电压调节支路是否发生故障。

根据本发明的一个实施例，当控制脉冲的个数N小于预设阈值时，控制模块50判断驱动电压调节支路发生故障。其中，预设阈值可以为3-5。

具体而言，如图2所示，控制模块50先输出第一电压调节信号至驱动电压调节模块30，此时驱动电压调节模块30调节驱动模块10输出饱和区驱动电压，同时，控制模块50输出宽度为t0(t0可以为小于3微秒的值)的控制脉冲至驱动模块10，并且从t0开始，每隔第一预设时间t1，将控制脉冲的宽度增加Δt。随着控制脉冲宽度的增加，驱动IGBT导通的电流变大，谐振振幅(谐振电压)变大，当谐振振幅达到一定程度时，例如，当A点的谐振电压变大到大于VCC1时，比较器模块40输出的电平信号由低电平信号变为高电平信号，此时比较器模块40输出比较器翻转信号。当接收到比较器翻转信号时，控制模块60继续输出与当前宽度相同的控制脉冲，并通过同步检测模块60实时检测同步检测信号，当连续多次检测到同步检测信号时，停止输出控制脉冲，并记录此时的控制脉冲的宽度，用时间表示为t2时间。

延时第二预设时间t3后，控制模块50开始输出第二电压调节信号至驱动电压调节模块30，驱动电压调节模块30调节驱动模块10输出放大区驱动电压，同时，控制模块50开始输出时间为t2对应宽度的控制脉冲至驱动模块10。由于放大区驱动电压小于饱和区驱动电压，所以此时控制模块50不能获取到比较器翻转信号。然后，采用与上述相同的方式来增加控制脉冲的宽度，即每隔第一预设时间t1将控制脉冲的宽度增加Δt，直至再次获取到比较器翻转信号，停止增加控制脉冲的宽度。当再次获取到比较器翻转信号时，记录从第二预设时间t3后至再次获得比较器翻转信号之间控制模块50输出的控制脉冲的个数N或者时间T。

然后，控制模块50根据控制脉冲的个数N判断驱动电压调节支路是否发生故障，例如，当N小于预设阈值(如3)时，控制模块50判断驱动电压调节支路发生故障；否则，控制模块50判断驱动电压调节支路正常工作。或者，控制模块50根据t2和时间T判断驱动电压调节支路是否发生故障，例如，当T-t2≤第三预设时间(如大于等于0.1微秒的值)时，控制模块50判断驱动电压调节支路发生故障；否则，控制模块50判断驱动电压调节支路正常工作。

为使本领域技术人员更加清楚的了解本发明，下面结合本发明的具体示例来做进一步说明。

图3是根据本发明一个实施例的电磁加热系统中IGBT的驱动控制电路的电路图。

如图3所示，驱动模块10可包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一二极管D1、第一开关管Q1、第三电阻R3、第四电阻R4、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第一电容C1、第五电阻R5、第六电阻R6和第一稳压管TV1。其中，第一电阻R1的一端与预设电源VCC相连，第一电阻R1的另一端分别与第二电阻R2的一端相连、第一二极管D1的阴极和控制模块50的控制脉冲输出端OUT1相连，第二电阻R2的另一端分别与第一二极管D1的阳极和第一开关管Q1的基极相连。第一开关管Q1的集电极通过第三电阻R3与预设电源VCC相连，第一开关管Q1的发射极接地。第二开关管Q2的基极和第三开关管Q3的基极相连后分别与第一开关管Q1的集电极和第一电容C1的一端相连，第一电容C1的另一端接地。第二开关管Q2的集电极还通过第四电阻R4与预设电源VCC相连，第二开关管Q2的发射极和第三开关管Q3的发射极相连后与第五电阻R5的一端相连，第五电阻R5的另一端与IGBT的基极相连，第三开关管Q3的集电极接地。第五电阻R5的另一端还分别与第六电阻R6的一端和第一稳压管TV1的阴极相连，第六电阻R6的另一端和第一稳压管TV1的阳极相连后接地。

驱动电压调节模块30可包括第四开关管Q4、第二稳压管TV2和第七电阻R7。其中，第四开关管Q4的基极通过第七电阻R7与控制模块50的电压调节输出端OUT2相连，第四开关管Q4的集电极与第二稳压管TV2的阳极相连，第二稳压管TV2的阴极与第五电阻R5的另一端相连，第四开关管Q4的发射极接地。其中，第一开关管Q1、第二开关管Q2和第四开关管Q4为NPN型三极管，第三开关管Q3为PNP型三极管，预设电源VCC的电压为18V，第一稳压管TV1的电压可以为19V，第二稳压管TV2的电压为10V。

同步检测模块60包括第一检测端、第二检测端、第一输出端、第二输出端和第三输出端，其中，第一检测端与B点相连，第二检测端与A点相连，第一输出端与控制模块50的B点电压检测端VB相连，第二输出端与控制模块50的A点电压检测端VA相连，第三输出端与控制模块50的集电极电压采样端VC(即IGBT集电极电压)。同步检测模块60主要由电阻构成，通过电阻分压法检测B点和A点的电压，控制模块50根据检测的A点和B点的电压来获取同步检测信号，如果检测到A点的电压与B点的电压之间的差值较大，则检测到同步检测信号。

具体地，同步检测模块60可包括第八电阻R8至第二十二电阻R15、第二电容C2至第四电容C4、第二二极管D2和第三二极管D3。其中，第八电阻R8至第十一电阻R11串联，且第八电阻R8至第十一电阻R11串联后的一端作为第一检测端与B点相连，第八电阻R8至第十一电阻R11串联后的另一端作为第一输出端，分别与控制模块50的B点电压检测端VB、第二电容C2的一端、第十二电阻R12的一端、第二二极管D2的阳极和第三电容C3的一端相连，第二电容C2的另一端和第十二电阻R12的另一端分别接地，第二二极管的D2的阴极接预设电源VDD。第十三电阻R13至第十八电阻R18串联，且第十三电阻R13至第十八电阻R18串联后的一端作为第二检测端与A点相连，第十三电阻R13至第十八电阻R18串联后的另一端分别与第十九电阻R19的一端、第二十电阻R20的一端相连，第二十电阻R20电阻的另一端与第二十一电阻R21的一端相连，且第二十电阻R20的另一端作为第三输出端与控制模块50的集电极电压采样端VC相连，第二十一电阻R21的另一端接地。第十九电阻R19的另一端作为第二输出端，分别与控制模块50的A点电压检测端VA、第三电容C3的另一端、第二十二电阻R22的一端、第四电容C4的一端及第三二极管D3的阳极相连，第二十二电阻R22的另一端和第四电容C4的另一端分别接地，第三二极管D3的阴极接预设电源VDD。

可以理解的是，谐振电压检测模块20也主要由电阻构成，通过电阻分压法检测A点的电压以获得谐振电压，考虑到同步检测模块60中的其中一条检测支路也是检测A点的电压，所以在图3中，谐振电压检测模块20与同步检测模块60共用同一检测支路，即，谐振电压检测模块20只要在同步检测模块60上引出一条线(即第三输出端)至比较器模块40即可。

其中，比较器模块40包括比较器，比较器的正输入端与谐振电压检测模块20(即同步检测模块60的第三输出端)相连，比较器的负输入端与预设参考电压VCC1相连。

当电磁加热系统上电工作后，整流模块90先将电源模块80提供的交流市电转换为脉冲的直流电，然后通过滤波模块100和平滑滤波电容110进行滤波处理后，输出稳定的直流电压至谐振回路。控制模块50通过电压调节输出端OUT2输出驱动电压调节信号至驱动电压调节模块30，同时输出控制脉冲至驱动模块10，驱动模块10根据驱动电压调节模块30输出的信号和控制脉冲信号对IGBT进行驱动控制。

其中，当控制脉冲为低电平信号且驱动电压调节信号为低电平信号时，第一开关管Q1断开，第二开关管Q2导通，第五电阻R5的另一端的电压为预设电源VCC的电压，即18V，此时驱动模块10输出饱和区驱动电压18V至IGBT，IGBT在饱和区驱动电压下导通；当控制脉冲为高电平信号且驱动电压调节信号为低电平信号时，第一开关管Q1导通，第三开关管Q3导通，此时第五电阻R5的另一端的电压为0，即IGBT的基极电压为0，IGBT关断。

当控制脉冲为低电平信号且驱动电压调节信号为高电平信号时，第一开关管Q1断开，第二开关管Q2导通，并且由于驱动电压调节信号为高电平信号，第四开关管Q4处于导通状态，且第二稳压管TV2的击穿电压为10V，所以在第二稳压管TV2的稳压作用下，第五电阻R5的另一端将输出10V电压，而非18V电压，此时驱动模块10输出放大区驱动电压10V至IGBT，IGBT在放大区驱动电压下导通；当控制脉冲为高电平信号且驱动电压调节信号为高电平信号时，第一开关管Q1导通，第三开关管Q3导通，此时第五电阻R5的另一端的电压为0，即IGBT的基极电压为0，IGBT关断。

基于上述驱动模块10、驱动电压调节模块30和同步检测模块60的电路工作原理，在对驱动电压进行故障检测时，控制模块50可先输出低电平信号至驱动电压调节模块30，同时输出宽度为t0的控制脉冲至驱动模块10，并每隔第一预设时间t1逐渐增加控制脉冲的宽度，直至获得比较器翻转信号，停止增加控制脉冲的宽度，并记录获取到同步检测信号时的控制脉冲的宽度，即饱和区驱动电压下的控制脉冲的宽度，记为t2时间，同时停止输出控制脉冲。

延时第二预设时间t3后，控制模块50开始输出高电平信号至驱动电压调节模块30，同时输出宽度为t2的控制脉冲至驱动模块10，并每隔第一预设时间t1逐渐增加控制脉冲的宽度，直至再次获得比较器翻转信号，停止增加控制脉冲的宽度。并记录从输出高电平信号至获取到比较器翻转信号时控制模块50输出的控制脉冲的个数N。

最后，控制模块50根据N判断驱动电压调节支路是否发生故障。例如，当N＜预设阈值(如3)时，判断驱动电压调节支路发生故障；否则，判断驱动电压调节支路正常工作。或者，控制模块50根据t2和时间T判断驱动电压调节支路是否发生故障，例如，当T-t2≤第三预设时间(如大于等于0.1微秒的值)时，控制模块50判断驱动电压调节支路发生故障；否则，控制模块50判断驱动电压调节支路正常工作。

其中，当控制模块50判断驱动电压调节支路发生故障时，控制模块50停止输出控制脉冲至IGBT，以防止IGBT损坏等，同时控制模块50通过显示模块(图中未具体示出)对故障进行显示，以对用户进行提醒，例如，输出故障代码E1至显示模块。

综上所述，根据本发明实施例的电磁加热系统中IGBT的驱动控制电路，通过谐振电压检测模块检测电磁加热系统中谐振模块进行谐振工作时的谐振电压，并将谐振电压输出至比较器模块，通过比较器模块对谐振电压与预设参考电压进行比较以输出比较信号至控制模块，并通过驱动电压调节模块根据控制模块输出的电压调节信号调节驱动模块分别输出饱和区驱动电压和放大区驱动电压至IGBT，以及通过控制模块输出控制脉冲至驱动模块以通过驱动模块驱动IGBT开通或关断，并通过调节控制脉冲的宽度以使谐振模块进行谐振工作，以及根据驱动模块输出饱和区驱动电压时接收到的比较器翻转信号与驱动模块输出放大区驱动电压时接收到的比较器翻转信号之间的时间差异判断驱动电压调节支路是否发生故障，从而有效判断出驱动电压是否发生故障，以在驱动电压发生故障时及时采取保护措施，防止IGBT继续工作而发生损坏或产生噪音等。

图4是根据本发明一个实施例的电磁加热系统的方框示意图。如图4所示，本发明实施例的电磁加热系统1000可包括上述的电磁加热系统中IGBT的驱动控制电路100。

本发明实施例的电磁加热系统，通过上述的IGBT的驱动控制电路，根据驱动模块输出饱和区驱动电压时接收到的比较器翻转信号与驱动模块输出放大区驱动电压时接收到的比较器翻转信号之间的时间差异判断驱动电压调节支路是否发生故障，从而有效判断出驱动电压是否发生故障，以在驱动电压发生故障时及时采取保护措施，防止IGBT继续工作而发生损坏或产生噪音等。

图5是根据本发明一个实施例的电磁加热系统中IGBT的驱动控制电路的故障检测方法的流程图。

在本发明的实施例中，IGBT的驱动控制电路可包括驱动模块、谐振电压检测模块、驱动电压调节模块、比较器模块和控制模块。

如图5所示，本发明实施例的电磁加热系统中IGBT的驱动控制电路的故障检测方法可包括以下步骤：

S1，控制模块输出控制脉冲至驱动模块以通过驱动模块驱动IGBT开通或关断，并通过调节控制脉冲的宽度以使电磁加热系统中的谐振模块进行谐振工作。

S2，通过谐振电压检测模块检测谐振模块进行谐振工作时的谐振电压，并将谐振电压输出至比较器模块。

S3，通过比较器模块对谐振电压与预设参考电压进行比较以输出比较信号至控制模块。

S4，控制模块输出电压调节信号至驱动电压调节模块以通过驱动电压调节模块调节驱动模块分别输出饱和区驱动电压和放大区驱动电压至IGBT，并根据驱动模块输出饱和区驱动电压时接收到的比较器翻转信号与驱动模块输出放大区驱动电压时接收到的比较器翻转信号之间的时间差异判断驱动电压调节支路是否发生故障，其中，饱和区驱动电压大于放大区驱动电压。

根据本发明的一个实施例，根据驱动模块输出饱和区驱动电压时接收到的比较器翻转信号与驱动模块输出放大区驱动电压时接收到的比较器翻转信号之间的时间差异判断驱动电压调节支路是否发生故障，包括：控制模块通过驱动电压调节模块调节驱动模块输出饱和区驱动电压时，每隔第一预设时间增加控制脉冲的宽度，直至接收到比较器模块输出的比较器翻转信号时，控制模块获取当前控制脉冲的宽度，并停止输出控制脉冲；以及在第二预设时间后，控制模块通过驱动电压调节模块调节驱动模块输出放大区驱动电压，并从获取的当前控制脉冲的宽度开始，每隔第一预设时间增加控制脉冲的宽度，直至接收到比较器模块输出的比较器翻转信号时，控制模块获取从驱动模块输出放大区驱动电压至接收到比较器模块输出的比较器翻转信号时输出的控制脉冲的个数N，并根据控制脉冲的个数N判断驱动电压调节支路是否发生故障。

根据本发明的一个实施例，当控制脉冲的个数N小于预设阈值时，控制模块判断驱动电压调节支路发生故障。

在本发明的实施例中，预设阈值为3-5。

根据本发明的一个实施例，控制模块在接收到比较器模块输出的比较器翻转信号时，还根据同步检测模块检测到的同步检测信号获取当前控制脉冲的宽度。

需要说明的是，本发明实施例的电磁加热系统中IGBT的驱动控制电路的故障检测方法中未披露的细节，请参照本发明实施例的电磁加热系统中IGBT的驱动控制电路中所披露的细节，具体这里不再赘述。

根据本发明实施例的电磁加热系统中IGBT的驱动控制电路的故障检测方法，首先控制模块输出控制脉冲至驱动模块以通过驱动模块驱动IGBT开通或关断，并通过调节控制脉冲的宽度以使电磁加热系统中的谐振模块进行谐振工作，同时通过谐振电压检测模块检测谐振模块进行谐振工作时的谐振电压，并将谐振电压输出至比较器模块，通过比较器模块对谐振电压与预设参考电压进行比较以输出比较信号至控制模块。同时控制模块还输出电压调节信号至驱动电压调节模块以通过驱动电压调节模块调节驱动模块分别输出饱和区驱动电压和放大区驱动电压至IGBT，并根据驱动模块输出饱和区驱动电压时接收到的比较器翻转信号与驱动模块输出放大区驱动电压时接收到的比较器翻转信号之间的时间差异判断驱动电压调节支路是否发生故障。从而有效判断出驱动电压是否发生故障，以在驱动电压发生故障时及时采取保护措施，防止IGBT继续工作而发生损坏或产生噪音等。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

另外，在本发明的描述中，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)

1.一种电磁加热系统中IGBT的驱动控制电路，其特征在于，包括驱动模块、谐振电压检测模块、驱动电压调节模块、比较器模块和控制模块，其中，

所述谐振电压检测模块与所述比较器模块相连，所述谐振电压检测模块用于检测所述电磁加热系统中谐振模块进行谐振工作时的谐振电压，并将所述谐振电压输出至所述比较器模块；

所述比较器模块与所述控制模块相连，所述比较器模块用于对所述谐振电压与预设参考电压进行比较以输出比较信号至所述控制模块；

所述驱动电压调节模块与所述控制模块相连，所述驱动电压调节模块用于根据所述控制模块输出的电压调节信号调节所述驱动模块分别输出饱和区驱动电压和放大区驱动电压至所述IGBT，其中，所述饱和区驱动电压大于所述放大区驱动电压；

所述控制模块与所述驱动模块相连，所述控制模块用于输出控制脉冲至所述驱动模块以通过所述驱动模块驱动所述IGBT开通或关断，并通过调节所述控制脉冲的宽度以使所述谐振模块进行谐振工作，以及根据所述驱动模块输出所述饱和区驱动电压时接收到的比较器翻转信号与所述驱动模块输出所述放大区驱动电压时接收到的比较器翻转信号之间的时间差异判断驱动电压调节支路是否发生故障；

其中，所述控制模块通过所述驱动电压调节模块调节所述驱动模块输出所述饱和区驱动电压时，每隔第一预设时间增加所述控制脉冲的宽度，直至接收到所述比较器模块输出的比较器翻转信号时，所述控制模块获取当前控制脉冲的宽度，并停止输出所述控制脉冲，以及在第二预设时间后，所述控制模块通过所述驱动电压调节模块调节所述驱动模块输出所述放大区驱动电压，并从获取的当前控制脉冲的宽度开始，每隔所述第一预设时间增加所述控制脉冲的宽度，直至接收到所述比较器模块输出的比较器翻转信号时，所述控制模块获取从所述驱动模块输出所述放大区驱动电压至接收到所述比较器模块输出的比较器翻转信号时输出的控制脉冲的个数N，并根据所述控制脉冲的个数N判断所述驱动电压调节支路是否发生故障。

2.如权利要求1所述的电磁加热系统中IGBT的驱动控制电路，其特征在于，当所述控制脉冲的个数N小于预设阈值时，所述控制模块判断所述驱动电压调节支路发生故障。

3.如权利要求2所述的电磁加热系统中IGBT的驱动控制电路，其特征在于，所述预设阈值为3-5。

4.如权利要求1所述的电磁加热系统中IGBT的驱动控制电路，其特征在于，还包括同步检测模块，所述同步检测模块与所述控制模块相连，所述同步检测模块用于检测所述谐振模块两端的电压以输出同步检测信号至所述控制模块，所述控制模块在接收到所述比较器模块输出的比较器翻转信号时根据所述同步检测信号获取当前控制脉冲的宽度。

5.一种电磁加热系统，其特征在于，包括如权利要求1-4中任一项所述的电磁加热系统中IGBT的驱动控制电路。

6.一种电磁加热系统中IGBT的驱动控制电路的故障检测方法，其特征在于，所述IGBT的驱动控制电路包括驱动模块、谐振电压检测模块、驱动电压调节模块、比较器模块和控制模块，所述故障检测方法包括以下步骤：

所述控制模块输出控制脉冲至所述驱动模块以通过所述驱动模块驱动所述IGBT开通或关断，并通过调节所述控制脉冲的宽度以使所述电磁加热系统中的谐振模块进行谐振工作；

通过所述谐振电压检测模块检测所述谐振模块进行谐振工作时的谐振电压，并将所述谐振电压输出至所述比较器模块；

通过所述比较器模块对所述谐振电压与预设参考电压进行比较以输出比较信号至所述控制模块；

所述控制模块输出电压调节信号至所述驱动电压调节模块以通过所述驱动电压调节模块调节所述驱动模块分别输出饱和区驱动电压和放大区驱动电压至所述IGBT，并根据所述驱动模块输出所述饱和区驱动电压时接收到的比较器翻转信号与所述驱动模块输出所述放大区驱动电压时接收到的比较器翻转信号之间的时间差异判断驱动电压调节支路是否发生故障，其中，所述饱和区驱动电压大于所述放大区驱动电压；

以及，根据所述驱动模块输出所述饱和区驱动电压时接收到的比较器翻转信号与所述驱动模块输出所述放大区驱动电压时接收到的比较器翻转信号之间的时间差异判断驱动电压调节支路是否发生故障，包括：

所述控制模块通过所述驱动电压调节模块调节所述驱动模块输出所述饱和区驱动电压时，每隔第一预设时间增加所述控制脉冲的宽度，直至接收到所述比较器模块输出的比较器翻转信号时，所述控制模块获取当前控制脉冲的宽度，并停止输出所述控制脉冲；以及

在第二预设时间后，所述控制模块通过所述驱动电压调节模块调节所述驱动模块输出所述放大区驱动电压，并从获取的当前控制脉冲的宽度开始，每隔所述第一预设时间增加所述控制脉冲的宽度，直至接收到所述比较器模块输出的比较器翻转信号时，所述控制模块获取从所述驱动模块输出所述放大区驱动电压至接收到所述比较器模块输出的比较器翻转信号时输出的控制脉冲的个数N，并根据所述控制脉冲的个数N判断所述驱动电压调节支路是否发生故障。

7.如权利要求6所述的故障检测方法，其特征在于，当所述控制脉冲的个数N小于预设阈值时，所述控制模块判断所述驱动电压调节支路发生故障。

8.如权利要求7所述的故障检测方法，其特征在于，所述预设阈值为3-5。

9.如权利要求6所述的故障检测方法，其特征在于，所述控制模块在接收到所述比较器模块输出的比较器翻转信号时，还根据同步检测模块检测到的同步检测信号获取当前控制脉冲的宽度。

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