CN110099469A - 电磁感应加热装置及其保护控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种电磁感应加热装置及其保护控制电路。电磁感应加热装置包含电源输入端、电源转换单元、脉冲产生单元、开关单元、谐振单元、线圈电流检测单元、相位检测单元及控制单元。谐振单元包含线圈。开关单元包含第一开关及第二开关。线圈电流检测单元根据线圈电流产生电流信号。相位检测单元检测第一开关之开关控制信号与第二开关之开关控制信号中的任一者的负缘与电流信号的负缘之间的时间宽度。控制单元根据前述时间宽度控制脉冲产生单元。

Description

电磁感应加热装置及其保护控制电路

技术领域

本发明是关于一种加热装置，且特别是电磁感应加热装置。

背景技术

传统的电磁炉的主回路电路包含有一谐振电路以及一开关。藉由脉冲宽度调变信号一控制开关的导通，谐振电路所包含的谐振线圈能在PWM动作时产生磁场，进而产生涡电流而产生热量，以达到对食物加热的目的。

然而，传统的电磁炉在设定功率较小时其工作状态不连续，也就是电磁炉的工作状态区分为工作周期与不工作周期，电磁炉的控制单元会根据用户设定的功率来调节开关的导通时间以设定前述工作周期与不工作周期的时间长度，这样的工作方式并无法真正实现小功率的工作状态，且以工作状态不连续的电磁炉对食物进行加热，将食物煮沸所需的时间较长，较为耗电。

再者，当电磁炉的功率设定较大功率时，开关的导通时间将达到最大，由于交流输入电压不稳定，具有一定的波动幅度，若输入电压达到高压，例如264V，谐振电路进行谐振的波峰会接近1200V，有时甚至会达到开关的耐压值，导致开关有过压损坏的风险，严重时甚至会造成电磁炉烧机。因此，如何使电磁炉更省电且更为安全为当前极重要的课题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种电磁感应加热装置及其保护控制电路。

在一实施例中，电磁感应加热装置包含电源输入端、电源转换单元、脉冲产生单元、开关单元、谐振单元、线圈电流检测单元、相位检测单元及控制单元。电源输入端接收交流电源。电源转换单元根据交流电源产生直流电源。脉冲产生单元产生第一开关控制信号及第二开关控制信号，第一开关控制信号及第二开关控制信号为脉冲宽度调变信号。开关单元耦接脉冲产生单元，开关单元包含第一开关及第二开关。第一开关根据第一开关控制信号导通，第二开关，耦接第一开关，第二开关根据第二开关控制信号导通而与第一开关之间择一地导通。谐振单元耦接于电源转换单元与开关单元之间，谐振单元包含第一电容、耦接第一电容的第二电容以及线圈。线圈耦接第一开关及第二开关之间的第一连接点与第一电容及第二电容之间的第二连接点之间，线圈于PWM动作时根据直流电源产生驱使电磁感应加热装置进行加热。线圈电流检测单元耦接前述线圈，以在PWM动作时检测流经线圈的电流以产生电流信号；相位检测单元耦接脉冲产生单元及线圈电流检测单元，以检测第一开关控制信号与第二开关控制信号中的任一者的负缘与电流信号的负缘之间的时间宽度。控制单元根据前述时间宽度是否等于零或时间宽度是否小于预设时间宽度控制脉冲产生单元执行一保护控制。

在一实施例中，适于电磁感应加热装置的保护控制电路包含脉冲产生单元、开关单元、谐振单元、线圈电流检测单元、相位检测单元及控制单元。脉冲产生单元产生第一开关控制信号及第二开关控制信号，第一开关控制信号及第二开关控制信号为脉冲宽度调变信号。开关单元耦接脉冲产生单元，开关单元包含第一开关及第二开关。第一开关根据第一开关控制信号导通，第二开关，耦接第一开关，第二开关根据第二开关控制信号导通而与第一开关之间择一地导通。谐振单元耦接于电源转换单元与开关单元之间，谐振单元包含第一电容、耦接第一电容的第二电容以及线圈。线圈耦接第一开关及第二开关之间的第一连接点与第一电容及第二电容之间的第二连接点之间，线圈于PWM动作时根据直流电源产生驱使电磁感应加热装置进行加热。线圈电流检测单元耦接前述线圈，以在PWM动作时检测流经线圈的电流以产生电流信号；相位检测单元耦接脉冲产生单元及线圈电流检测单元，以检测第一开关控制信号与第二开关控制信号中的任一者的负缘与电流信号的负缘之间的时间宽度。控制单元根据前述时间宽度是否等于零或时间宽度是否小于预设时间宽度控制脉冲产生单元执行一保护控制。

附图说明

图1 为根据本发明的电磁感应加热装置的一实施例的电路示意图。

图2 为根据本发明的电磁感应加热装置的另一实施例的电路示意图。

图3 为电磁感应加热装置的操作区间的一实施例的示意图。

图4 为脉冲产生单元的一实施例的电路示意图。

图5 为图4所示例的脉冲产生单元的各电路产生的各信号的波形图。

图6 为感测电路的一实施例的电路示意图。

图7A 为转换电路的第一实施例的电路示意图。

图7B 为转换电路的第二实施例的电路示意图。

图7C 为转换电路的第三实施例的电路示意图。

图8A 为感测信号与第一电流信号的一实施例的波形图。

图8B 为感测信号与第二电流信号的一实施例的波形图。

图9A 为相位检测单元的一实施例的电路示意图。

图9B 为相位检测单元的另一实施例的电路示意图。

图10 为开关控制信号、电流信号、相位信号及保护信号的一实施例的波形图。

图11 为线圈过电流检测单元的一实施例的电路示意图。

图12 为线圈过电流检测单元的一实施例的波形图。

图13 为电源过电压检测单元的一实施例的电路示意图。

其中，附图标记为：

100 电源输入端

1001 正极端

1002 负极端

101 电源转换单元

1011 整流单元

1012 滤波单元

102 脉冲产生单元

1021 PWM产生电路

1022 互补式PWM产生电路

1023 延迟控制电路

1024 极性控制电路

103 开关单元

1031 第一开关

1032 第二开关

104 谐振单元

1041 第一电容

1042 第二电容

1043 线圈

105 线圈电流检测单元

1051 感测电路

1052 转换电路

106 相位检测单元

1061 检测电路

1062 保护电路

107 控制单元

108 驱动单元

1081 第一驱动电路

1082 第二驱动电路

109 线圈过电流检测单元

110 电源过电压检测单元

111 电源电流检测单元

1111 感测电路

1112 转换电路

112 负载检测单元

AT0 PWM信号

AT1 PWM信号

AB0 PWM信号

AB1 PWM信号

C01 第一电流信号

C02 第二电流信号

CT71 电流检知器

DT0 延迟时间

DT1 延迟时间

GATA1 第一开关控制信号

GATA2 第二开关控制信号

N1 第一连接点

N2 第二连接点

OVP 过电压信号

OCP1 过电流信号

OCP2 过电流信号

OCP3 过电流信号

PHASE1 相位信号

PHASE2 相位信号

PROTECT1 保护信号

PROTECT2 保护信号

R71 电阻

R72 电阻

R73 电阻

S1 脉冲产生控制信号

S2 PWM信号

T1 第一时间宽度

T2 第二时间宽度

TTH1 第一预设时间宽度

TTH2 第二预设时间宽度

V1 预定电压

V2 预定电压

V3 预定电压

VAC0 电压信号

VAC1 电压信号

VAC 电压信号

VCS1 感测信号

VCS2 感测信号

VCS3 感测信号

具体实施方式

图1及图2分别为根据本发明的电磁感应加热装置的一实施例的电路示意图。请合并参照图1及图2，电磁感应加热装置包含电源输入端100、电源转换单元101、脉冲产生单元102、开关单元103、谐振单元104、线圈电流检测单元105、相位检测单元106及控制单元107。电源输入端100耦接电源转换单元101，谐振单元104耦接在电源转换单元101与开关单元103之间，开关单元103耦接脉冲产生单元102，脉冲产生单元102耦接控制单元107。线圈电流检测单元105耦接于谐振单元104与相位检测单元106之间。相位检测单元106耦接于脉冲产生单元102与控制单元107之间，且与接于线圈电流检测单元105与控制单元107之间。

在一实施例中，脉冲产生单元102、开关单元103、谐振单元104、线圈电流检测单元105、相位检测单元106及控制单元107为电磁感应加热装置的保护控制电路，也就是电磁感应加热装置包含一保护控制电路，而前述的保护控制电路至少包含脉冲产生单元102、开关单元103、谐振单元104、线圈电流检测单元105、相位检测单元106及控制单元107，保护控制电路能避免电磁感应加热装置烧机而损坏。

电源输入端100接收来自外部电源的一交流电源。电源输入端100可具有正极端1001及负极端1002。电源转换单元101接收来自于电源输入端100的交流电源，并根据交流电源产生直流电源。

脉冲产生单元102受控于控制单元107，脉冲产生单元102根据控制单元107的控制而产生具有相应频率的第一开关控制信号GATA1及第二开关控制信号GATA2。第一开关控制信号GATA1及第二开关控制信号GATA2均为脉冲宽度调变(Pulse Width Modulation；PWM)信号。

开关单元103包含第一开关1031及第二开关1032。第一开关1031根据脉冲产生单元102产生的第一开关控制信号GATA1导通。第二开关1032根据脉冲产生单元102产生的第二开关控制信号GATA2导通。第二开关1032与第一开关1031之间择一地导通，也就是当第一开关1031导通时，第二开关1032不导通，当第二开关1032导通时，第一开关1031不导通。在一实施例中，第一开关1031及第二开关1032可根据高电位导通，且第一开关控制信号GATA1与第二开关控制信号GATA2之间于相同时间点的电位互为反相。于此，当第一开关控制信号GATA1具有高电位时，第二开关控制信号GATA2具有低电位，此时第一开关1031导通而第二开关1032不导通；当第一开关控制信号GATA1具有低电位时，第二开关控制信号GATA2具有高电位，此时第一开关1031不导通而第二开关1032导通。

谐振单元104包含第一电容1041、第二电容1042及线圈1043。第一电容1041耦接第二电容1042。线圈1043的一端耦接第一开关1031及第二开关1032之间的第一连接点N1，线圈1043的另一端耦接第一电容1041及第二电容1042之间的第二连接点N2，也就是线圈1043耦接在第一连接点N1与第二连接点N2之间。基此，当PWM动作期间，线圈1043进行谐振，线圈1043于第一开关1031与第二开关1032交互导通时根据电源转换单元101产生的直流电源与第一电容1041及第二电容1042交互产生振荡。

进一步，线圈电流检测单元105能检测流经线圈1043的电流。在PWM动作期间，如图1所示，线圈电流检测单元105检测流经线圈1043的电流而产生一电流信号，例如图1所示例的第一电流信号C01。

相位检测单元106在PWM动作期间接收线圈电流检测单元105产生的第一电流信号C01，且相位检测单元106接收脉冲产生单元102所产生的第一开关控制信号GATA1及第二开关控制信号GATA2中的任一者。以下及图1以相位检测单元106自脉冲产生单元102接收第一开关控制信号GATA1为例进行说明。在PWM动作期间，相位检测单元106检测第一开关控制信号GATA1的负缘。当相位检测单元106检测出第一开关控制信号GATA1的负缘时，相位检测单元106检测第一电流信号C01的负缘，以检测第一开关控制信号GATA1的负缘与第一电流信号C01的负缘之间的时间宽度(为方便描述，以下称为第一时间宽度)。

如图1所示，相位检测单元106可输出表示第一时间宽度是否为零或是否小于第一默认时间宽度的保护信号PROTECT1给控制单元107。于是，藉由保护信号PROTECT1，控制单元107进一步判断第一时间宽度是否等于零或是第一时间宽度是否小于第一预设时间宽度。当第一时间宽度等于零或是第一时间宽度小于第一预设时间宽度时，控制单元107控制脉冲产生单元102执行一保护控制，例如，控制单元107可控制脉冲产生单元102停止产生开关控制信号GATA1、GATA2，或是控制脉冲产生单元102分别产生第三开关控制信号及第四开关控制信号给第一开关1031及第二开关1032，而第三开关控制信号的频率大于第一开关控制信号GATA1，第四开关控制信号的频率大于第二开关控制信号GATA2。如此一来，流经线圈1043的电流降低，进而避免流经线圈1043的电流过大而造成开关电路103烧毁，甚至是电磁感应加热装置烧机。

图3为电磁感应加热装置的操作区间的一实施例的示意图，其中的横轴表示脉冲产生单元102所产生的开关控制信号的频率，纵轴表示流经线圈1043的电流。请参照图3，电磁感应加热装置操作在电感性的操作区间II中。由图3可知，在操作区间II中，若开关控制信号的频率愈大，则流经线圈1043的电流愈小。于是，当控制单元107判断出第一时间宽度等于零或第一时间宽度小于第一预设时间宽度时，表示电磁感应加热装置的操作区间接近谐振频率，也就是接近电容性的操作区间I，而控制单元107进一步控制脉冲产生单元102，致使电磁感应加热装置操作在电感性的操作区间II中，而不致落入电容性的操作区间I中，进而提升电磁感应加热装置的安全性。

图2为电磁感应加热装置的另一实施例的电路示意图，如图2所示，线圈电流检测单元105除了产生第一电流信号C01之外，线圈电流检测单元105亦可产生第二电流信号C02。于此，相位检测单元106除了接收第一开关控制信号GATA1以及第一电流信号C01之外，相位检测单元106更接收第二开关控制信号GATA2以及第二电流信号C02，并在PWM动作期间检测第二开关控制信号GATA2的负缘。当相位检测单元106检测出第二开关控制信号GATA2的负缘时，相位检测单元106检测第二电流信号C02的负缘，以检测第二开关控制信号GATA2的负缘与第二电流信号C02的负缘之间的时间宽度(为方便描述，以下称为第二时间宽度)。接着，相位检测单元106可输出表示第二时间宽度是否为零或是否小于第二默认时间宽度的保护信号PROTECT2给控制单元107，使控制单元107进一步根据第二时间宽度是否等于零或第二时间宽度是否小于第二预设时间宽度来控制脉冲产生单元102。当第二时间宽度等于零或是第二时间宽度小于第二预设时间宽度时，控制单元107控制脉冲产生单元102执行保护控制，例如前述的控制脉冲产生单元102停止产生开关控制信号GATA1、GATA2，或是控制脉冲产生单元102分别产生第三开关控制信号及第四开关控制信号给第一开关1031及第二开关1032，而第三开关控制信号的频率大于第一开关控制信号GATA1，第四开关控制信号的频率大于第二开关控制信号GATA2。如此一来，根据两电流信号C01、C02，相位检测单元106能在一周期内检测两次开关控制信号与电流信号的负缘之间的时间宽度，使控制单元107能实时地控制脉冲产生单元102执行保护控制。

在一实施例中，前述的第一预设时间宽度以及第二预设时间宽度可为任意非零的时间长度且第二预设时间宽度可相同或不同于第一预设时间宽度，例如，第一预设时间宽度及第二预设时间宽度均为5μs，或是第一预设时间宽度及第二预设时间宽度分别为5μs及10μs，控制单元107可根据第一时间宽度是否小于非为零的第一预设时间宽度或第二时间宽度是否小于非为零的第二预设时间宽度来控制脉冲产生单元102。

在一实施例中，线圈1043可为电感；第一开关1031及第二开关1032可以绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor；IGBT)实现；控制单元107可为微控制器、内嵌式控制器或中央处理单元。

在一实施例中，请重新参照图1及图2，电源转换单元101包含整流单元1011及滤波单元1012。整流单元1011耦接电源输入端100。滤波单元1012耦接于整流单元1011与谐振单元104之间。整流单元1011能将自电源输入端100输入的交流电源进行整流而产生直流电源。滤波单元1012能对整流单元1011产生的直流电源进行滤波。谐振单元104的线圈1043接着再根据滤波后的直流电源产生加热信号。在一实施例中，整流单元1011可以全桥整流器实现，滤波单元1012可包含电感以及耦接于电感的电容。

在一实施例中，如前所述，脉冲产生单元102产生互补式的第一开关控制信号GATA1与第二开关控制信号GATA2，也就是在同一时间点下，第一开关控制信号GATA1与第二开关控制信号GATA2的电位之间互为反相。请合并参照图1、图2、图4以及图5，图4为脉冲产生单元102的一实施例的电路示意图，图5为图4所示例的脉冲产生单元102的各电路产生的各信号的波形图。如图4所示，脉冲产生单元102包含PWM产生电路1021、互补式PWM产生电路1022、延迟控制电路1023以及极性控制电路1024。PWM产生电路1021、互补式PWM产生电路1022、延迟控制电路1023以及极性控制电路1024之间依序串接。PWM产生电路1021耦接在控制单元107与互补式PWM产生电路1022之间，PWM产生电路1021接收控制单元107产生的脉冲产生控制信号S1，脉冲产生控制信号S1可包含一致能信号以及一频率控制信号，PWM产生电路1021根据脉冲产生控制信号S1产生由频率控制信号指定的频率的PWM信号S2。接着，互补式PWM产生电路1022接收PWM信号S2并根据PWM信号S2产生互补的PWM信号AT0以及PWM信号AB0。延迟控制电路1023自互补式PWM产生电路1022接收PWM信号AT0以及PWM信号AB0并分别在PWM信号AT0以及PWM信号AB0中插入一延迟时间DT0及一延迟时间DT1而分别产生PWM信号AT1及PWM信号AB1。最后，极性控制电路1024再决定PWM信号AT1以及PWM信号AB1是否需要进行反相而产生开关控制信号GATA1及开关控制信号GATA2。在此，图5所示例的开关控制信号GATA1与PWM信号AT1之间互为同相，且开关控制信号GATA2与PWM信号AB1之间亦互为同向。由图5可看出，第二开关控制信号GATA2的一负缘与第一开关控制信号GATA1的正缘之间相差一延迟时间DT0，且第一开关控制信号GATA1的一负缘与第二开关控制信号GATA2的正缘之间相差一延迟时间DT1，如此一来，第一开关1031与第二开关1032之间择一地导通，进而避免第一开关1031与第二开关1032同时导通。

在一实施例中，如图1及图2所示，线圈电流检测单元105包含感测电路1051及转换电路1052。感测电路1051耦接在第二连接点N2与线圈1043之间，转换电路1052耦接在感测电路1051与相位检测单元106之间。如图1所示，感测电路1051能感测流经线圈1043的电流并在PWM动作期间产生为模拟信号的感测信号VCS1。如图2所示，在PWM动作期间，感测电路1051能感测流经线圈1043的电流并进一步产生亦为模拟信号的感测信号VCS2。转换电路1052接收感测信号VCS1与感测信号VCS2，转换电路1052根据一预定电压将感测信号VCS1与感测信号VCS2分别转换为第一电流信号C01及第二电流信号C02，第一电流信号C01及第二电流信号C02为数字信号。

请合并参照图6，图6为感测电路1051的一实施例的电路示意图。感测电路1051包含电流检知器CT71、电阻R71、电阻R72、电阻R73。流经线圈1043的电流穿过电流传感器CT71，电流传感器CT71两端感应出与流经线圈1043的电流等比例的另一电流。其中，电流传感器CT71两端与电阻R71并联且与电阻R72及电阻R73所构成的串行电路并联，电阻R72和R73相连接的节点处连接到一特定电压。电流传感器CT71的其中一端能在PWM动作期间产生感测信号VCS1给转换电路1052，使转换电路1052据以产生第一电流信号C01。并且，在图2所示例的实施例中，电流传感器CT71的另一端能在PWM动作期间产生感测信号VCS2给转换电路1052，使转换电路1052据以产生第二电流信号C02。

进一步，请合并参照图7A及图7B，图7A及图7B分别为转换电路1052的第一实施例及第二实施例的电路示意图。如图7A所示，转换电路1052包含比较器。比较器的两输入端分别接收感测信号VCS1及预定电压V1，转换电路1052根据预定电压V1将感测信号VCS1转换为第一电流信号C01。如图7B所示，转换电路1052可包含另一比较器，其两输入端分别接收感测信号VCS2及预定电压V1，转换电路1052根据预定电压V1将感测信号VCS2转换为第二电流信号C02。在其他的实施例中，请参照图7C，图7C为转换电路的第三实施例的电路示意图，转换电路1052所包含的另一比较器的两输入端亦可分别接收感测信号VCS1、VCS2，以比较感测信号VCS1、VCS2而产生第二电流信号C02。

请合并参照图8A及图8B，图8A及图8B分别为感测信号VCS1与第一电流信号C01的一实施例的波形图以及感测信号VCS2与第二电流信号C02的一实施例的波形图，如图8A所示，当感测信号VCS1大于预定电压V1时，表示流过线圈1043的电流大小超过了预定电压V1所对应的电流大小，第一电流信号C01就会转态。如图8B所示，当感测信号VCS2大于预定电压V1时，表示流过线圈1043的电流大小超过了预定电压V1所对应的电流大小，第二电流信号C02就会转态。

图9A及图9B分别为相位检测单元106的一实施例的电路示意图，图10为开关控制信号GATA1、GATA2、电流信号C01、C02、相位信号PHASE1、PHASE2以及保护信号PROTECT1、PROTECT2的一实施例的波形图。请合并参照图1、图2、图9A、图9B及图10，相位检测单元106包含检测电路1061及保护电路1062，检测电路1061耦接在线圈电流检测单元105与保护电路1062之间，且耦接在脉冲产生单元102与保护电路1062之间。如图9A所示，为了产生保护信号PROTECT1，检测电路1061接收线圈电流检测单元105产生的第一电流信号C01以及脉冲产生单元102产生的开关控制信号GATA1。

在PWM动作期间，检测电路1061检测开关控制信号GATA1的负缘，当检测电路1061检测到开关控制信号GATA1的负缘时，检测周期即开始，检测电路1061在检测周期内自开关控制信号GATA1的负缘根据具高电位的第一电流信号C01产生具高电位的相位信号PHASE1，直到检测电路1061在检测周期内检测到第一电流信号C01的负缘，检测电路1061始产生具低电位的相位信号PHASE1。

同样地，如图9B所示，为了产生保护信号PROTECT2，检测电路1061接收线圈电流检测单元105产生的第二电流信号C02以及脉冲产生单元102产生的开关控制信号GATA2。在PWM动作期间，检测电路1061检测开关控制信号GATA2的负缘，检测周期即开始，当检测电路1061在检测周期内检测到开关控制信号GATA2的负缘时，检测电路1061自开关控制信号GATA2的负缘根据具高电位的第二电流信号C02产生具高电位的相位信号PHASE2，直到检测电路1061检测到第二电流信号C02的负缘，检测电路1061始产生具低电位的相位信号PHASE2。

于此，保护电路1062能接收相位信号PHASE1或同时接收相位信号PHASE1及相位信号PHASE2。在PWM动作期间，保护电路1062根据相位信号PHASE1于高电位的时间宽度是否等于零或是第一时间宽度T1是否小于第一预设时间宽度TTH1来产生具有高电位的保护信号PROTECT1。同样地，在PWM动作期间，保护电路1062根据相位信号PHASE2于高电位的时间宽度是否等于零或第二时间宽度T2是否小于第二预设时间宽度TTH2来产生具有高电位的保护信号PROTECT2。详细而言，若相位信号PHASE1于高电位的时间宽度等于零或是第一时间宽度T1小于第一预设时间宽度TTH1，保护电路1062产生具有高电位的保护信号PROTECT1；若相位信号PHASE2于高电位的时间宽度等于零或是第二时间宽度T2小于第二预设时间宽度TTH2，保护电路1062产生具有高电位的保护信号PROTECT2。

控制单元107接收保护电路1062产生的保护信号PROTECT1或是接收保护电路1062产生的保护信号PROTECT1及保护信号PROTECT2。控制单元107判断保护信号PROTECT1的电位是否具有高电位，也就是藉由保护信号PROTECT1的电位来判断相位信号PHASE1于高电位的时间宽度是否等于零或是第一时间宽度T1是否小于第一预设时间宽度TTH1。当控制单元107判断出保护信号PROTECT1的电位具有高电位时，控制单元107进一步控制脉冲产生单元102，致使流经线圈1043的电流降低，使电磁感应加热装置操作在电感性的操作区间II。同样地，控制单元107判断保护信号PROTECT2的电位是否具有高电位，也就是藉由保护信号PROTECT2的电位来判断相位信号PHASE2于高电位的时间宽度是否等于零或是第二时间宽度T2是否小于第二预设时间宽度TTH2。当控制单元107判断出保护信号PROTECT2的电位具有高电位时，控制单元107可控制脉冲产生单元102，致使流经线圈1043的电流降低或致使电流停止流经线圈1043，使电磁感应加热装置操作在电感性的操作区间II。

在一实施例中，保护电路1062可进一步进行计时，以计算相位信号PHASE1于高电位的第一时间宽度T1以及相位信号PHASE2于高电位的第二时间宽度T2。详细而言，保护电路1062包含定时器，在PWM动作期间，保护电路1062自相位信号PHASE1的正缘开始计时，直到相位信号PHASE1的负缘停止计时而产生相位信号PHASE1于高电位的第一时间宽度T1。同样地，在PWM动作期间，保护电路106自相位信号PHASE2的正缘开始计时，直到相位信号PHASE2的负缘停止计时而产生相位信号PHASE2于高电位之第二时间宽度T2。基此，保护电路1062可输出第一时间宽度T1及第二时间宽度T2给控制单元107，使控制单元107计算第一时间宽度T1与第一预设时间宽度TTH1之间的时间差并计算第二时间宽度T2与第二预设时间宽度TTH2之间的时间差，以根据前述的两时间差控制脉冲产生单元102产生具相应频率的开关控制信号。

基于上述实施例，所属技术领域中具有通常知识者应能明了本发明中所提及的高电位及低电位仅为示例，高电位与低电位之间可以互换，并不限于上述实施例。

在一实施例中，如图1及图2所示，电磁感应加热装置更包含线圈过电流检测单元109。线圈过电流检测单元109耦接在线圈电流检测单元105的感测电路1051与控制单元107之间。线圈过电流检测单元109能判断流经线圈1043的电流大小是否大于一默认值。图11为线圈过电流检测单元109的一实施例的电路示意图，且图11以线圈过电流检测单元109接收感测信号VCS1为例。如图11所示，线圈过电流检测单元109可包含比较器，比较器的其中一输入端接收预定电压V2，比较器的另一输入端接收感测电路1051产生的感测信号VCS1，线圈过电流检测单元109比较感测信号VCS1与预定电压V2，以将为模拟信号的感测信号VCS1转换为为数字信号的过电流信号OCP1。其中，图12为线圈过电流检测单元109的一实施例的波形图，如图12所示，当感测信号VCS1大于预定电压V2时，过电流信号OCP1具有高电位，表示流过线圈1043的电流大小超过预定电压V2所对应的电流大小(即，前述的默认值)。于此，控制单元107能根据过电流信号OCP1是否具有高电位来控制脉冲产生单元102停止产生开关控制信号GATA1以及开关控制信号GATA2，或是控制脉冲产生单元102产生具有较高频率的其他开关控制信号。另一方面，在PWM动作期间，线圈过电流检测单元109亦可接收感测信号VCS2，并根据预定电压V2将感测信号VCS2转换为过电流信号OCP2，使控制单元107进一步根据过电流信号OCP2控制脉冲产生单元102，于此不再赘述。

再者，如图1及图2所示，电磁感应加热装置更包含电源过电压检测单元110。请合并参照图1及图13，图13为电源过电压检测单元110的一实施例的电路示意图。电源过电压检测单元110耦接于电源输入端100的正极端1001与负极端1002，且电源过电压检测单元110耦接于电源输入端100与控制单元107之间。电源过电压检测单元110能判断电源输入端100两端之间的端电压是否大于一默认值。详细而言，电源过电压检测单元110自正极端1001接收电压信号VAC0，并自负极端1002接收电压信号VAC1。电源过电压检测单元110包含比较器，电源过电压检测单元110根据电压信号VAC0及电压信号VAC1的电压大小产生相应的电压信号VAC，电压信号VAC再输入至比较器的正端，比较器比较电压信号VAC与预定电压V3(即，前述的默认值)并产生为数字信号的过电压信号OVP，以表示电压信号VAC是否大于预定电压V3。于此，控制单元107自电源过电压检测单元110接收电压信号VAC以及过电压信号OVP，并根据电压信号VAC及过电压信号OVP的电位大小决定是否控制脉冲产生单元102停止产生开关控制信号GATA1、GATA2，或产生相应频率的其他开关控制信号。

进一步，电磁感应加热装置更包含电源电流检测单元111，电源电流检测单元111耦接在电源输入端100的其中一端(例如，负极端1002)与控制单元107之间。电流检测单元111能判断流经电源输入端100的其中一端的电流是否大于一默认值。电流检测单元111包含感测电路1111与转换电路1112。感测电路1111与感测电路1052可具有相同的电路结构，且转换电路1112与转换电路1052可具有相同的电路结构，于此不再赘述。以前述的负极端1002为例，感测电路1111感测流经负极端1002的电流并产生为模拟信号的感测信号VCS3，转换电路1112再根据一预定电压将感测信号VCS3转换为为数字信号的过电流信号OCP3，以表示感测信号VCS3的电流大小是否超过预定电压所对应的电流大小(即，前述的默认值)。基此，控制单元107接收过电流信号OCP3及感测信号VCS3并根据过电流信号OCP3及感测信号VCS3的电位大小决定是否控制脉冲产生单元102停止产生开关控制信号GATA1及开关控制信号GATA2，或产生具有相应频率的其他开关控制信号。

进一步，如图1及图2所示，电磁感应加热装置更包含负载检测单元112，负载检测单元112耦接在线圈电流检测单元105与控制单元107之间。负载检测单元112可在默认的一固定时间内进行计数以计数第一电流信号C01的脉冲产生次数以及/或第二电流信号C02的脉冲产生次数。负载检测单元112将前述的脉冲产生次数输出给控制单元107，使控制单元107能根据第一电流信号C01及/或第二电流信号C02的脉冲产生次数判断出有无负载放置于电磁感应加热装置，或判断出是何种负载放置于电磁感应加热装置，以控制脉冲产生单元102产生具有相应频率的开关控制信号GATA1、GATA2，或是保持在待机状态而不控制脉冲产生单元102产生开关控制信号。

在一实施例中，如图1及图2所示，电磁感应加热装置更包含驱动单元108，驱动单元108耦接在脉冲产生单元102与开关单元103之间。驱动单元108包含第一驱动电路1081及第二驱动电路1082。第一驱动电路1081耦接第一开关1031，第二驱动电路1082耦接第二开关1032。第一驱动电路1081接收脉冲产生单元102产生的开关控制信号GATA1并将其进行升压，以驱动第一开关1031导通。第二驱动电路1082接收脉冲产生单元102产生的开关控制信号GATA2并将其进行升压，以驱动第二开关1032导通。

在一实施例中，电源转换单元101更可包含一保险丝耦接在电源输入端100的正极端1001与负极端1002之间。

在一实施例中，电磁感应加热装置可为电磁电饭锅、电磁热水器、电磁搅拌机、电磁茶壶或电磁火锅炉。

综上所述，根据本发明的电磁感应加热装置及其保护控制电路的一实施例，电磁感应加热装置能实时地检测出电磁感应加热装置是否操作在电感性的操作区域，以自动地调整开关控制信号的周期，且电磁感应加热装置具有多重的电路保护机制，如此能避免电磁感应加热装置烧毁而提升其安全性。再者，电磁感应加热装置的工作状态为连续，电磁感应加热装置能调整功率不平衡的问题且较为省电。进一步，磁感应加热装置还能以较低成本的电路来实现，降低其生产成本。

虽然本发明已以实施例揭露如上然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视所附权利要求的保护范围所界定者为准。

Claims (14)

1.一种电磁感应加热装置，其特征在于，包含：

一电源输入端，用以接收一交流电源；

一电源转换单元，用以根据该交流电源产生一直流电源；

一脉冲产生单元，用以产生一第一开关控制信号及一第二开关控制信号，该第一开关控制信号及该第二开关控制信号为脉冲宽度调变信号；

一开关单元，耦接该脉冲产生单元，包含：

一第一开关，用以根据该第一开关控制信号导通；及

一第二开关，耦接该第一开关，用以根据该第二开关控制信号导通而与该第一开关之间择一地导通；

一谐振单元，耦接于该电源转换单元与该开关单元之间，包含：

一第一电容；

一第二电容，耦接该第一电容；及

一线圈，耦接于该第一开关及该第二开关之间的一第一连接点与该第一电容及该第二电容之间的一第二连接点之间，该线圈用以根据该直流电源驱使该电磁感应加热装置进行加热；

一线圈电流检测单元，耦接该线圈，用以根据流经该线圈的电流产生一电流信号；

一相位检测单元，耦接该脉冲产生单元及该线圈电流检测单元，以检测该第一开关控制信号与该第二开关控制信号中的任一者的负缘与该电流信号的负缘之间的一时间宽度；及

一控制单元，用以根据该时间宽度是否等于零或该时间宽度是否小于一预设时间宽度控制该脉冲产生单元执行一保护控制。

2.如权利要求1所述的电磁感应加热装置，其特征在于，该电流信号包含一第一电流信号及一第二电流信号，该时间宽度包含一第一时间宽度及一第二时间宽度；其中，该相位检测单元检测该第一开关控制信号的负缘与该第一电流信号的负缘之间的该第一时间宽度，并检测该第二开关控制信号的负缘与该第二电流信号的负缘之间的该第二时间宽度，该控制单元根据该第一时间宽度是否等于零或该第一时间宽度是否小于一第一预设时间宽度，以及该第二时间宽度是否等于零或该第二时间宽度是否小于一第二预设时间宽度控制该脉冲产生单元执行该保护控制。

3.如权利要求1或2所述的电磁感应加热装置，其特征在于，在该保护控制中，该控制单元控制该脉冲产生单元停止产生该第一开关控制信号及该第二开关控制信号，或控制该脉冲产生单元产生一第三开关控制信号给该第一开关并产生一第四开关控制信号给该第二开关，其中该第三开关信号的频率大于该第一开关控制信号的频率，且该第四开关控制信号的频率大于该第二开关控制信号的频率。

4.如权利要求1或2所述的电磁感应加热装置，其特征在于，更包含一线圈过电流检测单元，耦接于该线圈电流检测单元与该控制单元之间，该线圈过电流检测单元用以判断流经该线圈的电流大小是否大于一默认值。

5.如权利要求1或2所述的电磁感应加热装置，其特征在于，更包含一电源过电压检测单元，耦接于该电源输入端与该控制单元之间，该电源过电压检测单元用以判断该电源输入端两端之间的端电压是否大于一默认值。

6.如权利要求1或2所述的电磁感应加热装置，其特征在于，更包含一电源电流检测单元，耦接于该电源输入端的其中一端与该控制单元之间，该电源电流检测单元用以判断流经该电源输入端的其中一端的电流是否大于一默认值。

7.如权利要求1或2所述的电磁感应加热装置，其特征在于，更包含一负载检测单元，耦接在该线圈电流检测单元与该控制单元之间，该负载检测单元用以根据该电流信号的脉冲产生次数判断有无负载放置于该电磁感应加热装置或是何种负载放置于该电磁感应加热装置。

8.如权利要求1或2所述的电磁感应加热装置，其特征在于，更包含一驱动单元，耦接在该开关单元与该脉冲产生单元之间，该驱动单元用以根据该第一开关控制信号驱动该第一开关导通并根据该第二开关控制信号驱动该第二开关导通。

9.如权利要求2所述的电磁感应加热装置，其特征在于，该相位检测单元于检测到该第一开关控制信号的负缘后的一检测周期内检测该第一电流信号的负缘，并在检测到该第二开关控制信号的负缘后的另一检测周期内检测该第二电流信号的负缘，以检测该第一时间宽度及该第二时间宽度。

10.如权利要求1或2所述的电磁感应加热装置，其特征在于，该第一开关控制信号的一信号变化缘与该第二开关控制信号的另一信号变化缘之间相差一延迟时间。

11.如权利要求2所述的电磁感应加热装置，其特征在于，于该保护控制中，该控制单元根据该第一时间宽度与该第一预设时间宽度之间的一时间差控制该脉冲产生单元产生具有相应频率的一第三开关控制信号，并根据该第二时间宽度与该第二预设时间宽度之间的另一时间差控制该脉冲产生单元产生具有相应频率的一第四开关控制信号，其中该第三开关信号的频率大于该第一开关控制信号的频率，且该第四开关控制信号的频率大于该第二开关控制信号的频率。

12.一种适于电磁感应加热装置的保护控制电路，其特征在于，包含：

一脉冲产生单元，用以产生一第一开关控制信号及一第二开关控制信号，该第一开关控制信号及该第二开关控制信号为脉冲宽度调变信号；

一开关单元，耦接该脉冲产生单元，包含：

一第一开关，用以根据该第一开关控制信号导通；及

一第二开关，耦接该第一开关，用以根据该第二开关控制信号导通而与该第一开关之间择一地导通；

一谐振单元，耦接于该开关单元，包含：

一第一电容；

一第二电容，耦接该第一电容；及

一线圈，耦接于该第一开关及该第二开关之间的一第一连接点与该第一电容及该第二电容之间的一第二连接点之间该线圈用以根据一直流电源驱使该电磁感应加热装置进行加热；

一线圈电流检测单元，耦接该线圈，用以根据流经该线圈的电流产生一电流信号；

一相位检测单元，耦接该脉冲产生单元及该线圈电流检测单元，以检测该第一开关控制信号与该第二开关控制信号中的任一者的负缘与该电流信号的负缘之间的一时间宽度；及

一控制单元，用以根据该时间宽度是否等于零或该时间宽度是否小于一预设时间宽度控制该脉冲产生单元执行一保护控制。

13.如权利要求12所述的保护控制电路，其特征在于，该电流信号包含一第一电流信号及一第二电流信号，该时间宽度包含一第一时间宽度及一第二时间宽度；其中，该相位检测单元检测该第一开关控制信号的负缘与该第一电流信号的负缘之间的该第一时间宽度，并检测该第二开关控制信号的负缘与该第二电流信号的负缘之间的该第二时间宽度，该控制单元根据该第一时间宽度是否等于零或该第一时间宽度是否小于一第一预设时间宽度，以及该第二时间宽度是否等于零或该第二时间宽度是否小于一第二预设时间宽度控制该脉冲产生单元执行该保护控制。

14.如权利要求12或13所述的保护控制电路，其特征在于，在该保护控制中，该控制单元控制该脉冲产生单元停止产生该第一开关控制信号及该第二开关控制信号，或控制该脉冲产生单元产生一第三开关控制信号给该第一开关并产生一第四开关控制信号给该第二开关，其中该第三开关信号的频率大于该第一开关控制信号的频率，且该第四开关控制信号的频率大于该第二开关控制信号的频率。