CN109039030A - 改善功率开关温升的控制电路和方法、以及电饭煲 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改善功率开关温升的控制电路和方法、以及电饭煲，所述控制电路具有串接在主电路中的功率开关，向功率开关发送PWM控制信号的PWM控制模块，所述功率开关的控制极与PWM控制模块之间设有并联的高驱动电阻模块和低驱动电阻模块，还包括检测功率开关温度的温度检测模块、和连接温度检测模块的控制模块，控制模块根据功率开关的温度控制高驱动电阻模块导通、或是让低驱动电阻模块导通；本发明通过改变功率开关的驱动电阻可以改变功率开关的开通以及关断损耗，可以改善功率开关的温升，增加其使用寿命，降低外围散热模块的成本，有效的解决了功率开关散热成本高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及功率开关控制电路，尤其涉及一种可以改善功率开关温升的控制电路、以及具有该控制电路的电饭煲。
背景技术
目前市场上IH电饭煲、电磁炉的功率电路大多数采用并联谐振拓扑，通过IGBT的开通关断来控制系统的谐振状态，IGBT一般工作频率介于20KHz-30KHz，高频率的开通关断带来巨大的损耗转化为IGBT的温升。有时候功率的选取、供电电压的变化都会严重影响IGBT的工作电环境，故会导致IGBT温升异常达到其临界值或是裕量不足，导致使用寿命大大减小，可靠性降低。目前行业中多采用增加散热风扇、增大散热器面积来保证IGBT的散热，但IGBT温升有时仍无法满足最佳寿命以及可靠性要求，有效控制IGBT本身产生的损耗是很重要的一种降低IGBT损耗的办法。
故此业内亟需开发一种能改善功率开关温升的控制电路、以及具有该控制电路的电饭煲。
发明内容
本发明是要解决现有技术中IGBT温升高、可靠性低、IGBT散热成本高的问题。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是设计一种改善功率开关温升的控制电路，具有串接在主电路中的功率开关，向功率开关发送PWM控制信号的PWM控制模块，所述功率开关的控制极与PWM控制模块之间设有并联的高驱动电阻模块和低驱动电阻模块，还包括检测功率开关温度的温度检测模块、和连接温度检测模块的控制模块，控制模块根据功率开关的温度控制高驱动电阻模块导通、或是让低驱动电阻模块导通。
所述功率开关的控制极与地之间设有分压电阻R20，所述高驱动电阻模块包括依次串联在功率开关的控制极与PWM控制模块之间高驱动电阻R19和第一开关模块，所述控制模块控制第一开关模块的通断；所述低驱动电阻模块包括依次串联在功率开关的控制极与PWM控制模块之间低驱动电阻R26和第二开关模块，所述控制模块控制第二开关模块的通断。
所述功率开关的控制极与地之间设有稳压二极管ZD1。
所述第一开关模块包括第九三极管Q9、第十三极管Q10、第十一三极管Q11和第十二三极管Q12，第九三极管Q9采用PNP型三极管，第十三极管Q10、第十一三极管Q11和第十二三极管Q12采用NPN型三极管，第九三极管Q9和第十三极管Q10的发射极连接所述高驱动电阻R19的一端，高驱动电阻R19另的一端连接所述功率开关的控制极，第十三极管Q10的集电极通过第十八电阻R18连接所述PWM控制模块，第九三极管Q9的集电极接地，第九三极管Q9和第十三极管Q10的基极连接第一电容C1和第十七电阻R17的一端、以及第十一三极管Q11的集电极，第一电容C1的另一端接地， 第十一三极管Q11的基极接第十六电阻R16的一端和第十二三极管Q12的集电极，第十七电阻R17和第十六电阻R16的另一端接直流电源，第十一三极管Q11和第十二三极管Q12的发射极接地， 第十二三极管Q12的基极接第十四电阻R14和第十五电阻R15的一端，第十四电阻R14的另一端接地，第十五电阻R15的另一端接所述控制模块。
所述第二开关模块包括第十七三极管Q17、第十四三极管Q14、第十五三极管Q15和第十六三极管Q16，第十七三极管Q17采用PNP型三极管，第十四三极管Q14、第十五三极管Q15和第十六三极管Q16采用NPN型三极管，第十七三极管Q17和第十四三极管Q14的发射极连接所述低驱动电阻R26的一端，低驱动电阻R26另的一端连接所述功率开关的控制极，第十四三极管Q14的集电极通过第二十五电阻R25连接所述PWM控制模块，第十七三极管Q17的集电极接地，第十七三极管Q17和第十四三极管Q14的基极连接第二电容C2和第二十四电阻R24的一端、以及第十五三极管Q15的集电极，第二电容C2的另一端接地， 第十五三极管Q15的基极接第二十三电阻R23的一端和第十六三极管Q16的集电极，第二十四电阻R24和第二十三电阻R23的另一端接直流电源，第十五三极管Q15和第十六三极管Q16的发射极接地，第十六三极管Q16的基极接第二十一电阻R21和第二十二电阻R22的一端，第二十一电阻R21的另一端接地，第二十二电阻R22的另一端接所述控制模块。
所述温度检测模块采用温度传感器。
所述功率开关采用IGBT或MOS管。
一种上述控制电路的控制方法，所述控制方法包含以下步骤：检测功率开关温度，控制器根据功率开关温度令PWM控制信号通过高驱动电阻模块或低驱动电阻模块连接至功率开关的控制极。
所述控制器接收检测到的功率开关温度，当功率开关温度低于压阈值时控制高驱动电阻模块导通，当功率开关温度高于压阈值时控制低驱动电阻模块导通。
所述高驱动电阻模块包括高驱动电阻R19，在控制器控制高驱动电阻模块导通时，PWM控制信号通过高驱动电阻R19连接至功率开关的控制极；所述低驱动电阻模块包括低驱动电阻R26，在控制器控制低驱动电阻模块导通时，PWM控制信号通过低驱动电阻R26连接至功率开关的控制极。
所述阈值为90℃至120℃ 。
一种电饭煲，所述电饭煲中的功率开关采用上述的改善功率开关温升的控制电路。
一种电饭煲，所述电饭煲中的功率开关采用上述的控制方法。
本发明通过改变功率开关的驱动电阻可以改变功率开关的开通以及关断损耗，可以改善功率开关的温升，增加其使用寿命，降低外围散热模块的成本，有效的解决了功率开关散热成本高的问题。
附图说明
图1为较佳实施例原理框图；
图2为较佳实施例电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明通过改变功率开关的驱动电阻，功率开关因为制作工艺问题，其都有输入电容。故驱动电阻的大小便决定了功率开关从关断到完全开通的时间，而此阶段又是损耗最大的阶段，故加快功率开关的开通速度有利于降低IGBT的损耗。
本发明公开了一种改善功率开关温升的控制电路，参看图1示出的原理框图，其具有串接在主电路中的功率开关，向功率开关发送控制信号的PWM控制模块。所述功率开关的控制极与PWM控制模块之间设有并联的高驱动电阻模块和低驱动电阻模块，还包括检测功率开关温度的温度检测模块、和连接温度检测模块的控制模块，控制模块根据功率开关的温度控制高驱动电阻模块导通、或是让低驱动电阻模块导通。
在较佳实施例中，所述功率开关的控制极与地之间设有分压电阻R20，所述高驱动电阻模块包括依次串联在功率开关的控制极与PWM控制模块之间高驱动电阻R19和第一开关模块，所述控制模块控制第一开关模块的通断；所述低驱动电阻模块包括依次串联在功率开关的控制极与PWM控制模块之间低驱动电阻R26和第二开关模块，所述控制模块控制第二开关模块的通断。PWM控制模块发出的PWM控制信号经过高驱动电阻R19或低驱动电阻R26与分压电阻R20分压后加到功率开关的控制极，对功率开关实施控制。
在较佳实施例中，所述功率开关的控制极与地之间设有稳压二极管ZD1。稳压二极管ZD1在功率开关的控制极电压出现异常时进行限压保护。
参看图2示出的较佳实施例的电路图，所述第一开关模块包括第九三极管Q9、第十三极管Q10、第十一三极管Q11和第十二三极管Q12，第九三极管Q9采用PNP型三极管，第十三极管Q10、第十一三极管Q11和第十二三极管Q12采用NPN型三极管，第九三极管Q9和第十三极管Q10的发射极连接所述高驱动电阻R19的一端，高驱动电阻R19另的一端连接所述功率开关的控制极，第十三极管Q10的集电极通过第十八电阻R18连接所述PWM控制模块，第九三极管Q9的集电极接地，第九三极管Q9和第十三极管Q10的基极连接第一电容C1和第十七电阻R17的一端、以及第十一三极管Q11的集电极，第一电容C1的另一端接地， 第十一三极管Q11的基极接第十六电阻R16的一端和第十二三极管Q12的集电极，第十七电阻R17和第十六电阻R16的另一端接直流电源，第十一三极管Q11和第十二三极管Q12的发射极接地， 第十二三极管Q12的基极接第十四电阻R14和第十五电阻R15的一端，第十四电阻R14的另一端接地，第十五电阻R15的另一端接所述控制模块。
所述第二开关模块包括第十七三极管Q17、第十四三极管Q14、第十五三极管Q15和第十六三极管Q16，第十七三极管Q17采用PNP型三极管，第十四三极管Q14、第十五三极管Q15和第十六三极管Q16采用NPN型三极管，第十七三极管Q17和第十四三极管Q14的发射极连接所述低驱动电阻R26的一端，低驱动电阻R26另的一端连接所述功率开关的控制极，第十四三极管Q14的集电极通过第二十五电阻R25连接所述PWM控制模块，第十七三极管Q17的集电极接地，第十七三极管Q17和第十四三极管Q14的基极连接第二电容C2和第二十四电阻R24的一端、以及第十五三极管Q15的集电极，第二电容C2的另一端接地， 第十五三极管Q15的基极接第二十三电阻R23的一端和第十六三极管Q16的集电极，第二十四电阻R24和第二十三电阻R23的另一端接直流电源，第十五三极管Q15和第十六三极管Q16的发射极接地，第十六三极管Q16的基极接第二十一电阻R21和第二十二电阻R22的一端，第二十一电阻R21的另一端接地，第二十二电阻R22的另一端接所述控制模块。
下面结合图2对发明的工作原理作详细说明：正常工作时，IGBT温度低于阈值，控制模块通过端子EN1输出高电平，该高电平经过第十四电阻R14和第十五电阻R15分压后使得第十二三极管Q12饱和导通，此时Q12的集电极和第十一三极管Q11的基极变为低电平，所以Q11截止无法导通，第十一三极管Q11的集电极和第十三极管Q10的基极此时通过第十七电阻R17连接到直流电源（+15V）故第十三极管Q10可以导通，PWM控制信号通过高驱动电阻R19加载到功率开关（图2中的IGBT1）的控制端，控制功率开关的开通与关断，进而控制LC谐振回路的工作产生电磁场。需要指出，图2中的主电路为谐振主电路，左侧ACL/ACN为交流电输入，整流桥DB1将交流电整流为脉动直流电，电感L1与电容C6组成强电滤波电路，OUT1与OUT2接绕线盘组件与谐振电容C7组成LC并联谐振部分，此处的功率开关IGBT1控制谐振回路的谐振状态。
当温度检测模块检测到功率开关温度过高超过阈值（在较佳实施例中阈值为90℃，设计人员可根据自己的设计要求进行设定），此时控制模块通过EN2来启动低驱动电阻R26驱动功率开关。此时需要先由控制模块通过EN1输出低电平，第十二三极管Q12截止，第十一三极管Q11基极为高电平，Q11变导通，Q11集电极和第十三极管Q10的基极变为低电平，则三极管Q10反向截止无法导通，PWM信号不会通过驱动电阻R19加载到功率开关IGBT1控制端。然后控制模块再控制EN2输出高电平，输出高电平后第二开关模块通断（第一和二开关模块电路结构相同，工作原理相同，工作过程此处不再赘述），最终可保证PWM控制信号通过低驱动电阻R26加载到功率开关IGBT1的控制端，提高IGBT1的开通速度降低IGBT的损耗减小IGBT的温升。通过上述实施方式，可以保证当IGBT温升较高时通过电路切换为小阻值的驱动电阻，加快IGBT的开通与关断降低其损耗的目的。
在较佳实施例中，所述温度检测模块采用温度传感器。所述功率开关采用IGBT或MOS管。
本发明还公开了一种上述控制电路的控制方法，所述控制方法包含以下步骤：检测功率开关温度，控制器根据功率开关温度令PWM控制信号通过高驱动电阻模块或低驱动电阻模块连接至功率开关的控制极。
所述控制器接收检测到的功率开关温度，当功率开关温度低于压阈值时控制高驱动电阻模块导通，当功率开关温度高于压阈值时控制低驱动电阻模块导通。
所述高驱动电阻模块包括高驱动电阻R19，在控制器控制高驱动电阻模块导通时，PWM控制信号通过高驱动电阻R19连接至功率开关的控制极；所述低驱动电阻模块包括低驱动电阻R26，在控制器控制低驱动电阻模块导通时，PWM控制信号通过低驱动电阻R26连接至功率开关的控制极。
所述阈值为90℃至120℃ 。
使用上述方法，可以保证当功率开关IGBT温升较高时通过电路切换为小阻值的驱动电阻，加快IGBT的开通与关断降低其损耗的目的。
本发明开公开了一种电饭煲，所述电饭煲中的功率开关采用上述的改善功率开关温升的控制电路。
本发明开公开了一种电饭煲，所述电饭煲中的功率开关采用上述的控制方法。
以上实施例仅为举例说明，非起限制作用。任何未脱离本申请精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本申请的权利要求范围之中。
Claims (13)
1.一种改善功率开关温升的控制电路，具有串接在主电路中的功率开关，向功率开关发送PWM控制信号的PWM控制模块，其特征在于：所述功率开关的控制极与PWM控制模块之间设有并联的高驱动电阻模块和低驱动电阻模块，还包括检测功率开关温度的温度检测模块、和连接温度检测模块的控制模块，控制模块根据功率开关的温度控制高驱动电阻模块导通、或是让低驱动电阻模块导通。
2.如权利要求1所述的改善功率开关温升的控制电路，其特征在于：所述功率开关的控制极与地之间设有分压电阻R20，所述高驱动电阻模块包括依次串联在功率开关的控制极与PWM控制模块之间高驱动电阻R19和第一开关模块，所述控制模块控制第一开关模块的通断；所述低驱动电阻模块包括依次串联在功率开关的控制极与PWM控制模块之间低驱动电阻R26和第二开关模块，所述控制模块控制第二开关模块的通断。
3.如权利要求2所述的改善功率开关温升的控制电路，其特征在于：所述功率开关的控制极与地之间设有稳压二极管ZD1。
4.如权利要求2所述的改善功率开关温升的控制电路，其特征在于：所述第一开关模块包括第九三极管Q9、第十三极管Q10、第十一三极管Q11和第十二三极管Q12，第九三极管Q9采用PNP型三极管，第十三极管Q10、第十一三极管Q11和第十二三极管Q12采用NPN型三极管，第九三极管Q9和第十三极管Q10的发射极连接所述高驱动电阻R19的一端，高驱动电阻R19另的一端连接所述功率开关的控制极，第十三极管Q10的集电极通过第十八电阻R18连接所述PWM控制模块，第九三极管Q9的集电极接地，第九三极管Q9和第十三极管Q10的基极连接第一电容C1和第十七电阻R17的一端、以及第十一三极管Q11的集电极，第一电容C1的另一端接地， 第十一三极管Q11的基极接第十六电阻R16的一端和第十二三极管Q12的集电极，第十七电阻R17和第十六电阻R16的另一端接直流电源，第十一三极管Q11和第十二三极管Q12的发射极接地， 第十二三极管Q12的基极接第十四电阻R14和第十五电阻R15的一端，第十四电阻R14的另一端接地，第十五电阻R15的另一端接所述控制模块。
5.如权利要求2所述的改善功率开关温升的控制电路，其特征在于：所述第二开关模块包括第十七三极管Q17、第十四三极管Q14、第十五三极管Q15和第十六三极管Q16，第十七三极管Q17采用PNP型三极管，第十四三极管Q14、第十五三极管Q15和第十六三极管Q16采用NPN型三极管，第十七三极管Q17和第十四三极管Q14的发射极连接所述低驱动电阻R26的一端，低驱动电阻R26另的一端连接所述功率开关的控制极，第十四三极管Q14的集电极通过第二十五电阻R25连接所述PWM控制模块，第十七三极管Q17的集电极接地，第十七三极管Q17和第十四三极管Q14的基极连接第二电容C2和第二十四电阻R24的一端、以及第十五三极管Q15的集电极，第二电容C2的另一端接地， 第十五三极管Q15的基极接第二十三电阻R23的一端和第十六三极管Q16的集电极，第二十四电阻R24和第二十三电阻R23的另一端接直流电源，第十五三极管Q15和第十六三极管Q16的发射极接地， 第十六三极管Q16的基极接第二十一电阻R21和第二十二电阻R22的一端，第二十一电阻R21的另一端接地，第二十二电阻R22的另一端接所述控制模块。
6.如权利要求1所述的改善功率开关温升的控制电路，其特征在于：所述温度检测模块采用温度传感器。
7.如权利要求1所述的改善功率开关温升的控制电路，其特征在于：所述功率开关采用IGBT或MOS管。
8.一种权利要求1至7任一项所述控制电路的控制方法，其特征在于，所述控制方法包含以下步骤：检测功率开关温度，控制器根据功率开关温度令PWM控制信号通过高驱动电阻模块或低驱动电阻模块连接至功率开关的控制极。
9.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于：所述控制器接收检测到的功率开关温度，当功率开关温度低于压阈值时控制高驱动电阻模块导通，当功率开关温度高于压阈值时控制低驱动电阻模块导通。
10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于：所述高驱动电阻模块包括高驱动电阻R19，在控制器控制高驱动电阻模块导通时，PWM控制信号通过高驱动电阻R19连接至功率开关的控制极；所述低驱动电阻模块包括低驱动电阻R26，在控制器控制低驱动电阻模块导通时，PWM控制信号通过低驱动电阻R26连接至功率开关的控制极。
11.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于：所述阈值为90℃至120℃ 。
12.一种电饭煲，其特征在于：所述电饭煲中的功率开关采用权利要求1至7任一项所述的改善功率开关温升的控制电路。
13.一种电饭煲，其特征在于：所述电饭煲中的功率开关采用权利要求8至11任一项所述的控制方法。
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Cited By (2)
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| CN109870962A (zh) * | 2019-04-08 | 2019-06-11 | 深圳市搏世通用科技开发有限公司 | 一种吹风机的控制系统及其控制方法 |
| WO2021227415A1 (zh) * | 2020-05-11 | 2021-11-18 | 深圳先进技术研究院 | 一种电力电子系统功能安全控制装置和方法 |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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