CN112097293A - 电生明火电路和电焰灶 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于电加热技术领域，尤其涉及一种电生明火电路和电焰灶，其中，电生明火电路包括整流滤波电路、逆变电路、谐振升压电路、信号发生电路和多个并联连接的放电点对，信号发生电路输出可调的方波信号至逆变电路，从而控制逆变电路输出可调的高频方波信号，进而使得谐振升压电路输出可调、可控的高压正弦波信号至放电点对进而产生输出功率和火焰大小可调和稳定的明火，实现加热等功能，解决了现有电生明火不可控和不稳定的问题。

Description

电生明火电路和电焰灶
技术领域
本发明属于电加热技术领域，尤其涉及一种电生明火电路和电焰灶。
背景技术
电生明火在大自然界很常见，比如雷电，带电的电线短路相碰，都会产生明火，但这些明火的大小都是不可控的，无法输出可调稳定的明火，难以应用于生活或者生产中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电生明火电路，旨在解决传统的电生明火存在的不可控和不稳定的问题。
本发明实施例的第一方面提了一种电生明火电路，电生明火电路包括整流滤波电路、逆变电路、谐振升压电路、信号发生电路和多个并联连接的放电点对；
所述整流滤波电路、所述逆变电路、所述谐振升压电路和所述多个放电点对依次电性连接，所述逆变电路还与所述信号发生电路电性连接；
所述整流滤波电路，用于对输入的交流电源进行整流滤波转换，并输出直流电源至所述逆变电路；
所述信号发生电路，用于输出预设大小的幅值或者频率的方波信号至所述逆变电路；
所述逆变电路，用于根据所述方波信号对所述直流电源进行逆变转换，并输出预设大小的高频方波信号至所述谐振升压电路；
所述谐振升压电路，用于将所述高频方波信号进行谐振升压转换为高压正弦波信号并输出至所述多个放电点对，以使每一放电点对释放高压击穿空气产生等离子放电。
在一个实施例中，所述电生明火电路还包括软启动电路，所述软启动电路的电源输出端与所述整流滤波电路的电源输入端连接；
所述软启动电路，用于对输入的交流电源进行限流延时，并在预设时间或者所述交流电源的电压达到预设电压时输出所述交流电源至所述整流滤波电路。
在一个实施例中，所述整流滤波电路包括第一整流桥、熔断器和滤波电容；
所述第一整流桥的输入端为所述整流滤波电路的电源输入端，所述第一整流桥的第一输出端与所述熔断器的第一端连接，所述熔断器的第二端和所述滤波电容的第一端共接构成所述整流滤波电路的电源输出端，所述第一整流桥的第二输出端与所述滤波电容的第二端均接地。
在一个实施例中，所述软启动电路包括限流电阻、继电器、辅助电源、第一电阻、第二电阻、第一二极管、第二二极管、稳压管、第一电容、第二电容、第一电子开关管和第二电子开关管；
所述限流电阻的第一端和所述继电器的开关的第一端共接构成所述软启动电路的第一电源输入端，所述限流电阻的第二端、所述继电器的开关的第二端和所述第一电容的第一端共接构成所述软启动电路的第一电源输出端，所述第一电容的第二端为所述软启动电路的第二电源输入端和第二电源输出端，所述辅助电源的电源端、所述第一电阻的第一端、所述第一二极管的阴极、所述继电器的线圈的第一端和所述第二二极管的阴极互连，所述第一电阻的第二端、所述第二二极管的阳极、所述稳压管的阴极、所述第二电阻的第一端和所述第二电容的第一端互连，所述第一二极管的阳极、所述继电器的线圈的第二端、所述第一电子开关管的集电极和所述第二电子开关管的集电极互连，所述稳压管的阳极与所述第一电子开关管的基极连接，所述第一电子开关管的发射极与所述第二电子开关管的基极连接，所述第二电阻的第二端、所述第二电容的第二端和所述第二电子开关管的发射极均接地，所述辅助电源与输入至所述软启动电路的交流电源同步输出。
在一个实施例中，所述电生明火电路还包括开关电路，所述开关电路分别与所述软启动电路和所述辅助电源电性连接；
所述开关电路，用于根据触发信号控制所述辅助电源和输入至所述软启动电路的交流电源同步输出。
在一个实施例中，所述逆变电路包括逆变桥和第一变压器，所述逆变桥分别与所述整流滤波电路、所述信号发生电路和所述第一变压器电性连接。
在一个实施例中，所述谐振升压电路包括第一升压变压器、第二升压变压器和多个谐振电容，所述多个放电点对包括一对一相对设置的多个第一放电点和多个第二放电点；
所述第一升压变压器的初级线圈和所述第二升压变压器的初级线圈共接构成所述谐振升压电路的电源输入端，所述第一升压变压器的次级线圈的第一端分别与每一所述谐振电容的第一端互连，每一所述谐振电容的第二端与每一所述第一放电点连接，所述第一升压变压器的次级线圈的第二端与所述第二升压变压器的次级线圈的第一端连接，所述第二升压变压器的次级线圈的第二端与每一所述第二放电点连接且接地。
在一个实施例中，电生明火电路还包括控制器和串接在所述逆变桥和所述第一变压器之间的电流采样电路，所述控制器分别与所述电流采样电路和所述开关电路电性连接；
所述电流采样电路，用于对所述逆变桥输出的交流电源的电流进行采样，并输出电流采样信号至所述控制器；
所述控制器，用于根据所述电流采样信号的大小对应输出控制信号控制所述开关电路导通或者截止。
在一个实施例中，所述电流采样电路包括第二变压器和第二整流桥；
所述第二变压器的初级线圈串接在所述逆变桥和所述第一变压器之间，所述第二变压器的次级线圈与所述第二整流桥的输入端连接，所述第二整流桥的输出端为所述电流采样电路的信号输出端。
本发明实施例的第二方面提了一种电焰灶，电焰灶包括如上所述的电生明火电路。
本发明实施例通过采用整流滤波电路、逆变电路、谐振升压电路、信号发生电路和多个并联连接的放电点对，信号发生电路输出可调的方波信号至逆变电路，从而控制逆变电路输出可调的高频方波信号，进而使得谐振升压电路输出可调、可控的高压正弦波信号至放电点对进而产生输出功率和火焰大小可调和稳定的明火，实现加热等功能，解决了现有电生明火不可控和不稳定的问题。
附图说明
图1为本发明实施例提供的电生明火电路的第一种结构示意图；
图2为本发明实施例提供的电生明火电路的第二种结构示意图；
图3为图2所示的电生明火电路中软启动电路和整流滤波电路的示例电路原理图；
图4为本发明实施例提供的电生明火电路的第三种结构示意图；
图5为图1所示的电生明火电路中逆变电路的示例电路原理图；
图6为图1所示的电生明火电路中谐振升压电路的示例电路原理图；
图7为本发明实施例提供的电生明火电路的第四种结构示意图；
图8为图7所示的电生明火电路中电流采样电路的示例电路原理图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本发明实施例的第一方面提了一种电生明火电路。
如图1所示，图1为本发明实施例提供的电生明火电路的第一种结构示意图，本实施例中，电生明火电路包括整流滤波电路10、逆变电路20、谐振升压电路30、信号发生电路40和多个并联连接的放电点对；
整流滤波电路10、逆变电路20、谐振升压电路30和多个放电点对依次电性连接，逆变电路20还与信号发生电路40电性连接；
整流滤波电路10，用于对输入的交流电源进行整流滤波转换，并输出直流电源至逆变电路20；
信号发生电路40，用于输出预设大小的幅值或者频率的方波信号至逆变电路20；
逆变电路20，用于根据方波信号对直流电源进行逆变转换，并输出预设大小的高频方波信号至谐振升压电路30；
谐振升压电路30，用于将高频方波信号进行谐振升压转换为高压正弦波信号并输出至多个放电点对，以使每一放电点对释放高压击穿空气产生等离子放电。
本实施例中，整流滤波电路10实现交直流转换，并将输入的交流电源即市电进行整流滤波转换，并输出直流电源至后端的逆变电路20，整流滤波电路10可采用整流桥和滤波电容的组合电路，整流桥可为半桥和全桥，如图3所示，在一个实施例中，整流滤波电路10包括第一整流桥、熔断器FU和滤波电容，第一整流桥的输入端为整流滤波电路10的电源输入端，第一整流桥的第一输出端与熔断器FU的第一端连接，熔断器FU的第二端和滤波电容的第一端共接构成整流滤波电路10的电源输出端，第一整流桥的第二输出端与滤波电容的第二端均接地，其中整流桥用于交直流转换，整流桥包括第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6分别并联在二极管两端的电容C3、C4、C5和C6，熔断器FU用于过流保护，滤波电容用于滤波，滤波电容可包括多个，例如电容C7、C8、C9和C10，具体个数不限。
信号发生电路40用于产生两路或者四路幅值可调(PWM)或频率可调(PFM)的方波信号，信号发生电路40可连接控制器90，并根据控制器90输出的调节信号输出预设大小的方波信号，或者与调节器连接，例如旋钮开关、按键开关等，并根据开关不同的触发信号输出预设大小的方波信号，信号发生电路40可采用信号源或者信号发生器，信号发生电路40具体调节方式和结构可根据需求进行设计，在此不做具体限制。
逆变电路20接收信号发生电路40输出的方波信号和整流滤波电路10输出的直流电源，并根据方波信号对直流电源进行逆变转换，逆变电路20可采用半桥逆变电路20或者全桥逆变电路20，具体根据需求进行设置，如图5所示，在一个实施例中，逆变电路20包括逆变桥和第一变压器T1，逆变桥分别与整流滤波电路10、信号发生电路40和第一变压器T1电性连接，逆变桥为半桥，包括第三开关管Q3、第四开关管Q4以及并联连接的第十一电容C11和第十二电容C12，逆变桥和第一变压器T1用于逆变转换，在方波信号的驱动下，输出300V的高频方波信号。
谐振升压电路30用于对逆变电路20输出的高频方波信号进行谐振升压，并输出高压正弦波信号至放电点对，每一放电点对内的两个放电点相对设置，两端的放电点施加高压后击穿空气产生等离子放电，从而产生明火，每一对放电点对产生一条火焰，N对放电点对则产生N条火焰，从而实现加热、烘烤等功能，放电点对采用金属导体实现导电放电，谐振升压电路30可采用串联谐振模块、升压模块等结构，如图6所示，在一个实施例中，谐振升压电路30包括第一升压变压器TR1、第二升压变压器TR2和多个谐振电容，多个放电点对包括一对一相对设置的多个第一放电点和多个第二放电点，例如FD1与FD2组成放电点对，FD3与FD4组成放电点对等，放电点对的个数根据明火的功率和火力大小对应设置，在此不做具体限制，第一升压变压器TR1的初级线圈和第二升压变压器TR2的初级线圈共接构成谐振升压电路30的电源输入端，第一升压变压器TR1的次级线圈的第一端分别与每一谐振电容的第一端互连，每一谐振电容的第二端与每一第一放电点连接，第一升压变压器TR1的次级线圈的第二端与第二升压变压器TR2的次级线圈的第一端连接，第二升压变压器TR2的次级线圈的第二端与每一第二放电点连接且接地。
第一升压变压器TR1和第二升压变压器TR2用于升压转换，将300V的高频方波信号升压到6000～8000V的高压正弦波信号，并与后面的谐振电容C14、C15、C16...Cn构成串联谐振，产生更高的电压(通电瞬间约20000V左右)至放电点对，每一放电点对内的两个放电点相对设置，两端的放电点施加高压后击穿空气产生等离子放电，从而产生可调稳定的明火。
本发明实施例通过采用整流滤波电路10、逆变电路20、谐振升压电路30、信号发生电路40和多个并联连接的放电点对，信号发生电路40输出可调的方波信号至逆变电路20，从而控制逆变电路20输出可调的高频方波信号，进而使得谐振升压电路30输出可调、可控的高压正弦波信号至放电点对进而产生输出功率和火焰大小可调和稳定的明火，实现加热等功能，解决了现有电生明火不可控和不稳定的问题。
为了实现开机保护和限流延时保护，如图2所示，在一个实施例中，电生明火电路还包括软启动电路60，软启动电路60的电源输出端与整流滤波电路10的电源输入端连接；
软启动电路60，用于对输入的交流电源进行限流延时，并在预设时间或者交流电源的电压达到预设电压时输出交流电源至整流滤波电路10，如图3所示，在一个实施例中，软启动电路60包括限流电阻、继电器J1、辅助电源VDD、第一电阻R1、第二电阻R2、第一二极管D1、第二二极管D2、稳压管ZD1、第一电容C1、第二电容C2、第一电子开关管Q1和第二电子开关管Q2；
限流电阻的第一端和继电器J1的开关的第一端共接构成软启动电路60的第一电源输入端，限流电阻的第二端、继电器J1的开关的第二端和第一电容C1的第一端共接构成软启动电路60的第一电源输出端，第一电容C1的第二端为软启动电路60的第二电源输入端和第二电源输出端，辅助电源VDD的电源端、第一电阻R1的第一端、第一二极管D1的阴极、继电器J1的线圈的第一端和第二二极管D2的阴极互连，第一电阻R1的第二端、第二二极管D2的阳极、稳压管ZD1的阴极、第二电阻R2的第一端和第二电容C2的第一端互连，第一二极管D1的阳极、继电器J1的线圈的第二端、第一电子开关管Q1的集电极和第二电子开关管Q2的集电极互连，稳压管ZD1的阳极与第一电子开关管Q1的基极连接，第一电子开关管Q1的发射极与第二电子开关管Q2的基极连接，第二电阻R2的第二端、第二电容C2的第二端和第二电子开关管Q2的发射极均接地，辅助电源VDD与输入至软启动电路60的交流电源同步输出。
本实施例中，限流电阻包括第三电阻R3和第四电阻R4，第一电阻R1和第二电阻R2组成电阻分压电路，辅助电源VDD与L/N两端的交流电源同步输出，上电时，L/N两端输入交流电源，同时辅助电源VDD输入，此时第二电容C2初始充电，端电压较小，稳压管ZD1未击穿，第一电子开关管Q1和第二电子开关管Q2保持截止状态，继电器J1未吸合，限流电阻串接在电路中实现限流，输入至整流滤波电路10的交流电源的电压缓慢上升，避免大电压冲击整流滤波电路10，当第二电容C2充电至预设电压时，稳压管ZD1击穿，第一电子开关管Q1和第二电子开关管Q2导通，继电器J1吸合，限流电阻被短路，输入至整流滤波电路10的交流电源的电压快速上升，从而实现软启动，以对整流滤波电路10实现开机保护和限流延时保护。
如图4所示，为了实现辅助电源VDD和L/N两端的交流电源同步输出，在一个实施例中，电生明火电路还包括开关电路70，开关电路70分别与软启动电路60和辅助电源VDD电性连接；
开关电路70，用于根据触发信号控制辅助电源VDD和输入至软启动电路60的交流电源同步输出。
开关电路70可包括多个开关器件，并分别用于通断辅助电源VDD和L/N两端的交流电源，开关电路70的受控端可与开关按键或者遥控设备连接，根据开关按键或者遥控设备输出的开关信号对应导通或者关断，从而通断辅助电源VDD和L/N两端的交流电源。
如图7所示，在一个实施例中，电生明火电路还包括控制器90和串接在逆变桥和第一变压器T1之间的电流采样电路80，控制器90分别与电流采样电路80和开关电路70电性连接；
电流采样电路80，用于对逆变桥输出的交流电源的电流进行采样，并输出电流采样信号至控制器90；
控制器90，用于根据电流采样信号的大小对应输出控制信号控制开关电路70导通或者截止。
本实施例中，通过设置电流采样电路80实现过流保护，电流采样电路80对逆变桥输出的交流电源进行电流采样，控制器90内设电流阈值，并与电流采样信号进行比较，当电流采样信号的电流大小过高时，控制器90则控制开关电路70关断，从而切断电源输出，并且熄灭明火，实现过流保护，如图8所示，在一个实施例中，电流采样电路80包括第二变压器T2和第二整流桥；
第二变压器T2的初级线圈串接在逆变桥和第一变压器T1之间，第二变压器T2的次级线圈与第二整流桥的输入端连接，第二整流桥的输出端为电流采样电路80的信号输出端。
第二变压器T2将流经回路的电流进行采样传递，并反馈至第二整流桥，第二整流桥进行交直流转换，并反馈直流信号至控制器90，从而实现电流采样功能，第二整流桥包括第七二极管D7、第八二极管D8、第九二极管D9和第十二极管D10，电流采样电路内还包括多个电阻以及电容。
控制器90可为单片机、MCU、CPU等控制元件，具体根据需求设置。
本发明还提出一种电焰灶，该电焰灶包括电生明火电路，该电生明火电路的具体结构参照上述实施例，由于本电焰灶采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
本实施例中，电生明火电路设置在电焰灶内，放电点对设置在电焰灶的出火口处，通过旋钮开关、按钮开关等开关元件进行点火，并触发市电输入至电生明火电路，同时触发电生明火电路内的信号发生电路40输出对应大小的方波信号，从而输出火力可调的明火，并对放置在出火处的锅具进行加热。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电生明火电路，其特征在于，包括整流滤波电路、逆变电路、谐振升压电路、信号发生电路和多个并联连接的放电点对；
所述整流滤波电路、所述逆变电路、所述谐振升压电路和所述多个放电点对依次电性连接，所述逆变电路还与所述信号发生电路电性连接；
所述整流滤波电路，用于对输入的交流电源进行整流滤波转换，并输出直流电源至所述逆变电路；
所述信号发生电路，用于输出预设大小的幅值或者频率的方波信号至所述逆变电路；
所述逆变电路，用于根据所述方波信号对所述直流电源进行逆变转换，并输出预设大小的高频方波信号至所述谐振升压电路；
所述谐振升压电路，用于将所述高频方波信号进行谐振升压转换为高压正弦波信号并输出至所述多个放电点对，以使每一放电点对释放高压击穿空气产生等离子放电。
2.如权利要求1所述的电生明火电路，其特征在于，所述电生明火电路还包括软启动电路，所述软启动电路的电源输出端与所述整流滤波电路的电源输入端连接；
所述软启动电路，用于对输入的交流电源进行限流延时，并在预设时间或者所述交流电源的电压达到预设电压时输出所述交流电源至所述整流滤波电路。
3.如权利要求1所述的电生明火电路，其特征在于，所述整流滤波电路包括第一整流桥、熔断器和滤波电容；
所述第一整流桥的输入端为所述整流滤波电路的电源输入端，所述第一整流桥的第一输出端与所述熔断器的第一端连接，所述熔断器的第二端和所述滤波电容的第一端共接构成所述整流滤波电路的电源输出端，所述第一整流桥的第二输出端与所述滤波电容的第二端均接地。
4.如权利要求2所述的电生明火电路，其特征在于，所述软启动电路包括限流电阻、继电器、辅助电源、第一电阻、第二电阻、第一二极管、第二二极管、稳压管、第一电容、第二电容、第一电子开关管和第二电子开关管；
所述限流电阻的第一端和所述继电器的开关的第一端共接构成所述软启动电路的第一电源输入端，所述限流电阻的第二端、所述继电器的开关的第二端和所述第一电容的第一端共接构成所述软启动电路的第一电源输出端，所述第一电容的第二端为所述软启动电路的第二电源输入端和第二电源输出端，所述辅助电源的电源端、所述第一电阻的第一端、所述第一二极管的阴极、所述继电器的线圈的第一端和所述第二二极管的阴极互连，所述第一电阻的第二端、所述第二二极管的阳极、所述稳压管的阴极、所述第二电阻的第一端和所述第二电容的第一端互连，所述第一二极管的阳极、所述继电器的线圈的第二端、所述第一电子开关管的集电极和所述第二电子开关管的集电极互连，所述稳压管的阳极与所述第一电子开关管的基极连接，所述第一电子开关管的发射极与所述第二电子开关管的基极连接，所述第二电阻的第二端、所述第二电容的第二端和所述第二电子开关管的发射极均接地，所述辅助电源与输入至所述软启动电路的交流电源同步输出。
5.如权利要求4所述的电生明火电路，其特征在于，所述电生明火电路还包括开关电路，所述开关电路分别与所述软启动电路和所述辅助电源电性连接；
所述开关电路，用于根据触发信号控制所述辅助电源和输入至所述软启动电路的交流电源同步输出。
6.如权利要求5所述的电生明火电路，其特征在于，所述逆变电路包括逆变桥和第一变压器，所述逆变桥分别与所述整流滤波电路、所述信号发生电路和所述第一变压器电性连接。
7.如权利要求1所述的电生明火电路，其特征在于，所述谐振升压电路包括第一升压变压器、第二升压变压器和多个谐振电容，所述多个放电点对包括一对一相对设置的多个第一放电点和多个第二放电点；
所述第一升压变压器的初级线圈和所述第二升压变压器的初级线圈共接构成所述谐振升压电路的电源输入端，所述第一升压变压器的次级线圈的第一端分别与每一所述谐振电容的第一端互连，每一所述谐振电容的第二端与每一所述第一放电点连接，所述第一升压变压器的次级线圈的第二端与所述第二升压变压器的次级线圈的第一端连接，所述第二升压变压器的次级线圈的第二端与每一所述第二放电点连接且接地。
8.如权利要求6所述的电生明火电路，其特征在于，电生明火电路还包括控制器和串接在所述逆变桥和所述第一变压器之间的电流采样电路，所述控制器分别与所述电流采样电路和所述开关电路电性连接；
所述电流采样电路，用于对所述逆变桥输出的交流电源的电流进行采样，并输出电流采样信号至所述控制器；
所述控制器，用于根据所述电流采样信号的大小对应输出控制信号控制所述开关电路导通或者截止。
9.如权利要求8所述的电生明火电路，其特征在于，所述电流采样电路包括第二变压器和第二整流桥；
所述第二变压器的初级线圈串接在所述逆变桥和所述第一变压器之间，所述第二变压器的次级线圈与所述第二整流桥的输入端连接，所述第二整流桥的输出端为所述电流采样电路的信号输出端。
10.一种电焰灶，其特征在于，包括如权利要求1～9任一项所述的电生明火电路。
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