CN117366631A - 用于灶具的点火驱动装置和用于控制点火驱动装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供一种用于灶具的点火驱动装置，所述点火驱动装置包括：功率模块，其用于由第一输出电压以自激振荡方式产生千赫兹数量级的高频激励信号，所述高频激励信号用于在电弧点火针处引起电弧形成；电源模块，其耦合到交流电网并用于产生直流形式的第一输出电压，所述第一输出电压被提供用于所述功率模块的运行。本发明还提供一种用于灶具的电弧点火器、一种灶具、一种用于控制用于灶具的点火驱动装置的运行的方法和一种机器可读的存储介质。根据本方面的某些实施例，通过将点火脉冲频率提高至千赫兹数量级，有效降低了点火时的放电噪音污染，而且通过直接由交流电网进行馈电，节省了电源设计开销且确保了点火功率的稳定性。

Description

用于灶具的点火驱动装置和用于控制点火驱动装置的方法

技术领域

本发明涉及家用电器领域，尤其是涉及一种用于灶具的点火驱动装置、一种用于灶具的电弧点火器、一种灶具、一种用于控制用于灶具的点火驱动装置的运行的方法和一种机器可读的存储介质。

背景技术

目前燃气灶普遍采用脉冲点火方式，一般会通过LC振荡电路产生脉冲信号，再经由高压包升压输出10Hz左右的高压脉冲，当高压脉冲被施加在电弧点火探针的两极间时会产生放电而形成电弧。但是这种点火方式由于放电频率较低，点火时会发出“哒哒”的明显噪音，从而给用户带来困扰。

为此，现有技术中提出通过外接直流电源来产生高频振荡信号，但是这种供电方案对外部直流电源的功率要求很高、设计复杂，电源整体效率较低。现有方案中也有一些采用单片机输出PWM信号来控制开关回路通断，进而产生振荡脉冲，但是这种硬开关模式不仅成本较高，而且工作时开关损耗大，晶体管发热严重。

在这种背景下，期待提供一种改进的灶具点火方案，以更加稳定可靠的方式降低灶具点火时的噪音、甚至做到无声点火。

发明内容

本发明的实施例的目的是提供一种用于灶具的点火驱动装置、一种用于灶具的电弧点火器、一种灶具、一种用于控制用于灶具的点火驱动装置的运行的方法和一种机器可读的存储介质，以至少解决现有技术中的部分问题。

根据本发明的第一方面，提供一种用于灶具的点火驱动装置，所述点火驱动装置包括：

功率模块，其用于由第一输出电压以自激振荡方式产生千赫兹数量级的高频激励信号，所述高频激励信号用于在电弧点火针处引起电弧形成；以及

电源模块，其耦合到交流电网并用于产生直流形式的第一输出电压，所述第一输出电压被提供用于所述功率模块的运行。

本发明尤其包括以下技术构思：在此利用自激振荡方式实现点火的软开关技术，不仅阻抗容易匹配且耦合紧密，更重要的是，能将点火脉冲频率显著提高至千赫兹数量级，点火声音极低，有效降低了点火时的放电噪音污染。此外，直接由交流电网整流后得到馈电信号，这一方面节省了电源设计开销，另一方面也确保了点火功率的稳定性，从而解决了使用外接直流电池盒时出现的能量衰减严重、打不着火的问题。

可选地，所述高频激励信号的频率高于18kHz、尤其高于20kHz。

由此，实现以下技术优点：目前已经认识到，在点火针击穿空气产生电弧时，空气振动会产生声波，如果激励信号的振荡频率被置于18kHz～20kHz以上，则所产生的声波接近或超出人耳感知波段，从而可以完全起到消声效果，进一步提升用户体验。

可选地，所述点火驱动装置还包括辅助电源模块，所述辅助电源模块用于产生直流形式的第二输出电压，所述第二输出电压被提供用于与人员操作相关联的至少一个模块的运行，所述第二输出电压小于所述第一输出电压。

由此，实现以下技术优点：在整个点火驱动装置中提供不同电压等级的两路直流电压输出，由此不仅确保了点火驱动的稳定性，而且也提升了人员交互的安全性。

可选地，所述辅助电源模块连接到或者被构造为独立于所述电源模块的恒压源，或者，所述辅助电源模块耦合到所述电源模块并且用于将第一输出电压经变压式耦合为第二输出电压。

由此，实现以下技术优点：“恒压源”尤其应理解为如下电压源：该电压源提供时间上至少基本上恒定的电压。由此，即使在负载造成交流电网的输出电压波动的情况下，也可以有利地提供近似保持不变的第二输出电压，避免了电压波动对点火触发控制产生的影响。

可选地，所述辅助电源模块被构造为自激式开关电源，所述自激式开关电源包括开关晶体管和辅助变压器，所述开关晶体管通过交替的接通和截止操作在辅助变压器的初级绕组上形成振荡电压，并在辅助变压器的次级绕组上形成感应电压，所述感应电压被提供用于形成直流形式的第二输出电压。

由此，实现以下技术优点：相比于普通变压器，自激式开关电源除了起到电压变换作用，还兼具输入和输出之间的有效隔离作用以及功率传送功能。此外，通过限制变压器规格减小了开关电源所需的结构空间，使整个电路结构更加紧凑。

可选地，所述功率模块包括高频振荡单元和升压单元，所述高频振荡单元用于由第一输出电压产生确定频率的高频中间电压，所述升压单元用于将高频中间电压经升压式耦合为所述高频激励信号。

由此，实现以下技术优点：为了最终能够提供电弧打火所需的高频高压信号，将升压环节和变频环节拆分开来，可以有利地实现电压调节和频率调节之间的简单匹配。

可选地，所述功率模块包括：

启动触发电路，其包括启动电容器和双向触发二极管，所述启动电容器通过充电操作使触发二极管两端电压达到触发电压而导通，以为振荡电路提供起振条件；以及

振荡电路，其包括第一开关回路和第二开关回路，所述第一开关回路和第二开关回路连接成使得在满足起振条件的情况下被交替置于导通状态。

由此，实现以下技术优点：通过启动电容器与双向触发二极管的配合，以简单的方式为整个自激振荡电路提供了起振条件，此外，通过调节启动电容器能够灵活地改变充电时间，从而实现输出电压的有效匹配。此外，通过第一开关回路和第二开关回路的交替导通/截止方式，使整个电路在无须复杂控制逻辑的前提下快速进入振荡状态。

可选地，所述振荡电路包括互感变压器，其中，所述第一开关回路包括第一电感，所述第二开关回路包括第二电感，所述第一电感和第二电感反向绕制在同一磁芯上并构成互感变压器的初级绕组，所述振荡电路还包括第三电感，所述第三电感构成互感变压器的次级绕组。

由此，实现以下技术优点：相比于一般的LC振荡回路，通过互感耦合方式能以更稳定的波形以及较小的非线性失真产生高频振荡，而且起振快速可靠、调准方便。

可选地，所述点火驱动装置还包括控制模块，所述控制模块用于控制和/或调节功率模块的高频激励信号的输出，其中，所述控制模块尤其是与人员操作相关联的模块并用于响应于人员操作来控制和/或调节功率模块的高频激励信号的输出。

由此，实现以下技术优点：能够使点火过程以及高频激励信号的调节过程受控地进行。

可选地，所述功率模块还包括用于使功率模块关断或接通的开关单元，所述开关单元尤其被构造为继电器开关。

由此，实现以下技术优点：能够非常安全且简单地实现电弧点火的触发和关断。

可选地，所述电源模块包括输入保护电路、整流电路和/或滤波电路，其中，所述输入保护电路包括保险丝，所述保险丝一端连接交流电压源并且另一端连接整流电路的输入端，所述整流电路被构造为由四个二极管连接成的桥式电路，所述滤波电路包括串联于整流电路的输出端之间的电容器。

由此，实现以下技术优点：有效实现了过电流/过电压保护以及从交流到直流的整流作用。

可选地，所述控制模块包括触发开关和延时触发电路，所述延时触发电路被配置为响应于触发开关的接通信号延时第一设定时间之后触发功率模块的运行，和/或，所述延时触发电路被配置为响应于触发开关的断开信号延时第二设定时间之后关断功率模块的运行。

由此，实现以下技术优点：由此不容易造成回火，提高了操作安全性。

根据本发明的第二方面，提供一种用于灶具的电弧点火器，所述电弧点火器包括电弧点火针以及根据本发明的第一方面所述的点火驱动装置，所述点火驱动装置被配置为在电弧点火针处提供高频激励信号。

根据本发明的第三方面，提供一种灶具，所述灶具包括根据本发明的第一方面所述的点火驱动装置和/或根据本发明的第二方面所述的电弧点火器。

根据本发明的第三方面，提供一种用于控制用于灶具的点火驱动装置的运行的方法，所述方法用于借助根据本发明的第一方面所述的点火驱动装置和/或根据本发明的第二方面所述的电弧点火器和/或根据本发明的第三方面所述的灶具实施，所述方法包括以下步骤：

将点火驱动装置的电源模块耦合到交流电网并产生直流形式的第一输出电压，所述第一输出电压被提供用于功率模块的运行；以及

借助点火驱动装置的功率模块由第一输出电压以自激振荡方式产生高频激励信号，所述高频激励信号用于在电弧点火针处引起电弧形成。

根据本发明第五方面，提供一种机器可读的存储介质，在所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序用于当在计算机上运行时执行根据本发明的第四方面所述的方法。

附图说明

下面，通过参看附图更详细地描述本发明，可以更好地理解本发明的原理、特点和优点。附图包括：

图1在一个示例性实施例中以高度简化方式示出了根据本发明的电弧点火器的概览视图；

图2a-图2b分别在另外的示例性实施例中以高度简化方式示出了根据本发明的电弧点火器的概览视图；

图3示出了根据本发明的点火驱动装置的结构框图；

图4示出了根据本发明的点火驱动装置的电路原理图；

图5示出了根据本发明的点火驱动装置的高频振荡单元的电路原理图；以及

图6示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于控制用于灶具的点火驱动装置的运行的方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案以及有益的技术效果更加清楚明白，以下将结合附图以及多个示例性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用于解释本发明，而不是用于限制本发明的保护范围。

应理解，在本文中，表述“第一”、“第二”等仅用于描述性目的，而不应理解为指示或暗示相对重要性，也不应理解为隐含指明所指示的技术特征的数量。

如果一个实施例包括第一特征与第二特征之间的“和/或”关联，则应如此解读：根据一种实施方式，该实施例不仅具有第一特征而且具有第二特征，根据另一实施方式，该实施例要么仅具有第一特征要么仅具有第二特征。

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，或一体地连接；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。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。

图1在一个示例性实施例中以高度简化方式示出了根据本发明的电弧点火器的概览视图。

图1中示例性示出了用于灶具的电弧点火器1，该电弧点火器1例如包括电弧点火针20和点火驱动装置10，点火驱动装置10被配置为在电弧点火针20处提供高频激励信号。电弧点火针20例如被集成在燃气灶处并具有放电端，在点火驱动装置10的激励作用下，放电端产生电火花或连续的电弧。

点火驱动装置10包括相互连接的电源模块11和功率模块12。电源模块11例如借助接口31耦合到交流电网32并通过整流作用将交流电压输入转换为直流形式的第一输出电压U_out1，然后将该第一输出电压U_out1提供给功率模块12，以用于功率模块12的运行。接口31例如构造为可插拔连接器并用于在电源模块11与交流电网32之间建立可靠电连接。功率模块12由电源模块11以第一输出电压U_out1馈电，并且用于由第一输出电压U_out1以自激振荡方式产生千赫兹数量级的高频激励信号，该高频激励信号在电弧点火针20处引起电弧形成。在此，为了使击穿空气产生电弧时产生的空气振动频率接近或超出人耳感知范围，可通过调整自激振荡环节的参数而将高频激励信号的频率置于18kHz以上、尤其20kHz以上。

图2a-图2b分别在另外的示例性实施例中以高度简化方式示出了根据本发明的电弧点火器的概览视图。

图2a及图2b与图1的区别在于，在图2a及图2b中所示的点火驱动装置10还附加地包括辅助电源模块13和控制模块14。

控制模块14用于控制和/或调节功率模块12的高频激励信号的输出。在此，控制模块14例如是与人员操作相关联的模块并用于响应于人员操作来执行相应的控制或调节。作为示例，用户可通过控制模块21内的触发开关下达点火指令，从而控制点火驱动装置10向点火针20输出高频激励信号。控制模块21中的触发开关例如可以设置在燃气灶的面板上，并被构造为触摸式开关或旋钮，由此，用户可通过触摸感应或下压旋钮来启动点火操作。

辅助电源模块13用于产生直流形式的第二输出电压U_out2，该第二输出电压U_out2被提供用于控制模块14的运行。由于控制模块14被配置为直接与人员进行交互，因此第二输出电压U_out2应当符合人体安全电压标准(例如不高于24V)，于是有意义的是，第二输出电压数值U_out2在数值大小上小于所述第一输出电压U_out1。

在图2a所示实施例中，辅助电源模块13耦合到电源模块11的输出端，在电源模块11的输出端与功率模块12的输入端之间形成中间回路，在该中间回路处施加有中间回路电压，在本实施例中，中间回路电压例如相应于电源模块11经整流作用输出的直流形式的第一输出电压U_out1。在该实施例中，辅助电源模块13与中间回路直接并联，从而辅助电源模块13获得第一输出电压U_out1作为输入，然后再将第一输出电压U_out1经变压式耦合为第二输出电压U_out2。这里，辅助电源模块13例如充当低电压转换环节并用于使中间回路的第一输出电压U_out1降压转化，由此能够使所提供的第二输出电压U_out2适配于控制模块14的运行需求。在一个具体示例中，可将辅助电源模块13构造为自激式开关电源。

在图2b所示实施例中，辅助电源模块13不再依赖于电源模块11的输出端，而是连接到恒压源41。在上下文中，“恒压源”理解为如下电压源：该电压源提供时间上至少基本恒定的电压。恒压源41尤其是稳定化的电压源，并且被构造成至少基本上独立于电源模块11(并因此独立于交流电网32)。由此，即使在电源模块11的输出电压波动的情况下，也可以有利地给控制模块14提供近似保持不变的电压，这确保了对点火触发的可靠控制。

图3示出了根据本发明的点火驱动装置的结构框图。

在图3所示实施例中，按照功能对点火驱动装置10进一步划分，从而以更具体的方式示出了点火驱动装置10的各模块结构。

点火驱动装置10中的电源模块11包括输入保护电路111、整流电路112以及滤波电路113，这三个电路例如相继串联连接。输入保护电路111被设置成位于点火驱动装置10的接口31与整流电路112之间，借助输入保护电路111可以安全且节能地切断交流电网32与电源模块11之间的连接，从而在必要时实现整个点火驱动装置10的电隔离。借助整流电路112可以将交流电网32提供的交流电压整流成直流形式的中间电压，这种中间电压被提供给滤波电路113，在那里，中间电压经滤波电路113的平滑作用后转变为直流形式的第一输出电压U_out1。

点火驱动装置10的功率模块12例如包括高频振荡单元121、升压单元122和开关单元123。高频振荡单元121用于将直流形式的第一输出电压U_out1转变为交流形式的高频中间电压。这种高频中间电压被馈送给连接在高频振荡单元121下游的升压单元122，从而借助升压单元122使高频中间电压经升压式耦合为上下文中提到的高频激励信号。借助开关单元123，可以使功率模块12选择性地关断或接通，从而允许受控地将所述高频激励信号提供给点火针20。

点火驱动装置10的控制模块14进一步包括触发开关、延时触发电路141和输出控制电路142，延时触发电路141例如用于在触发开关的接通作用下延时第一设定时间，并在第一设定时间之后触发输出控制电路142中的继电器动作，以使功率模块12运行。附加地或替代地，延时触发电路141例如在触发开关的断开作用下延时间第二设定时间，并在第二设定时间之后触发输出控制电路142中的继电器复位，以关断功率模块12的运行。

第一和第二设定时间由延时触发电路的具体参数决定，典型的第二设定时间例如为3～10秒。具体地，控制模块14中的输出控制电路142例如与功率模块12中的开关单元123联动地或者说协同地工作，这使得开关单元123能够响应于接收到输出控制电路142提供的触发信号而使功率模块12从关断状态转换到接通状态。通过这种延时点火操作，可以使高频高压放电持续3～10秒，并且还可确保燃气管内的可燃气体完全达到灶具处时才执行点燃。

图4示出了根据本发明的点火驱动装置的电路原理图。

首先结合图4介绍点火驱动装置10的电源模块11。如上文中已经描述的，输入保护电路111用于在必要时可靠地切换安全电网32与电源模块11之间的连接。为此，输入保护电路111例如包括保险丝F1，该保险丝F1的一端经由接口31连接至交流电压源32的正极或负极，保险丝F1的另一端连接整流电路112的一个输入端，当发生过电流和/或过电压现象时，保险丝F1自动熔断，这使得点火驱动装置10的其余子模块与交流电网32可靠电隔离。除了在该实施例中示出的保险丝F1，此外也能想到使用压敏电阻、X电容、Y电容等组成较为完整的保护电路来实现输入保护作用。整流电路112被构造为由四个二极管D1、D2、D3、D4连接形成的桥式电路，第一二极管D1的阳极连接第三二极管D3的阴极并由此构成整流电路112的第一输入端，第二二极管D2的阳极连接第四二极管D4的阴极并由此构成整流电路112的第二输入端，第一二极管D1的阴极连接第二二极管D2的阴极并由此构成整流电路112的第一输出端，第三二极管D3的阴极连接第四二极管D4的阴极并由此构成整流电路112的第二输出端。滤波电路113包括串联于桥式电路(即整流电路112)的第一和第二输出端之间的两个极性电容器C1、C2，此外也能想到采用EMI滤波电路进行滤波操作。

点火驱动装置10的功率模块12包括高频振荡单元121、升压单元122和开关单元123。高频振荡单元121的第一和第二输入端分别连接极性电容器C1的正极和极性电容器C2的负极，该高频振荡单元121将高频中间电压作为输出电压提供在升压单元122的第一变压器T1的初级绕组L11上。高频振荡单元121的具体电路结构和原理将在下文中结合图5详细阐述。

升压单元122的第一变压器T1的初级绕组L11的一端经由开关单元123的继电器触点J1耦合到高频振荡单元121，初级绕组L11的另一端连接至滤波电路113的两个电容器C1和C2的中间节点处。通过第一变压器T1的升压式耦合作用，在第一变压器T1的次级绕组L12上产生高频高压信号，这将作为高频激励信号被提供给点火针(未具体示出)。

开关单元123例如被构造为继电器开关的一部分，该继电器开关包括继电器触点J1和继电器线圈J1'，继电器触点J1位于开关单元123中。继电器线圈J1'位于控制模块14的输出控制电路142中。当满足动作条件时，继电器线圈J1'通电并且继电器触点J1闭合，由此使位于功率模块12中的工作电路闭合。

在该示例性实施例中，点火驱动装置10的辅助电源模块13被构造为自激式开关电源，其由电源模块11的第一输出电压U_out1馈电。该自激式开关电源可按照各电路环节的职能进一步划分为：变压部分、振荡部分、稳压部分、过流保护部分和电压输出部分。

自激式开关电源13的变压部分包括辅助变压器T3，辅助变压器T3包括两个初级绕组L31、L32和一个次级绕组L33，第一初级绕组L31的上端和下端分别对应于辅助变压器T3的1脚和2脚，第二初级绕组L32的上端和下端分别对应辅助变压器T3的3脚和4脚，次级绕组L33的上端和下端分别对应辅助变压器T的6脚和5脚。辅助变压器T3的1脚和4脚分别连接电源模块11的第一和第二输出端。

自激式开关电源13的振荡部分包括电阻R8、开关晶体管Q4(在上下文中也简称为晶体管)、电容器C6以及电阻R10。电阻R8的一端与辅助变压器T3的1脚连接，另一端与晶体管Q4的基极连接，电阻R10的一端与辅助变压器T3的3脚连接，另一端与电容器C6连接，电容器C6的另一端与第四晶体管Q4的基极连接。

自激式开关电源13的稳压部分包括齐纳二极管ZD1、电容器C5、电阻R9以及二极管D9。齐纳二极管ZD1的阴极与晶体管Q4的基极连接，齐纳二极管ZD1的阳极与二极管D9的阳极连接，二极管D9的阴极与辅助变压器T3的3脚连接。此外，电阻R9与电容器C5并联连接在二极管D9的阳极与辅助变压器T3的4脚之间。电容器C5的负极与电源模块11的第二输出端连接。

自激式开关电源的过流保护部分包括电阻R11、二极管D10和晶体管Q3，电阻R11的一端与辅助变压器T3的4脚连接，另一端与二极管D10的阳极连接，二极管D10的阴极与晶体管Q3的基极连接，晶体管Q3的集电极与晶体管Q4的基极连接，晶体管Q3的发射极与辅助变压器T3的4脚连接。在该实施例中，开关晶体管Q3和Q4分别为NPN型三极管。

自激式开关电源的电压输出部分包括第二极管D11和极性电容器C7，二极管D11的阳极连接到辅助变压器T3的6脚，二极管D11的阴极连接到电容器C7的正极，电容器C7的负极连接到辅助变压器T3的5脚。

经电源模块11整流滤波之后形成的第一输出电压U_out1通过电阻R8给晶体管Q4加偏置后使其导通，有电流流过第一初级绕组L31而产生自感，由此第一初级绕组感应出上正下负的电压。根据同名端电压相同，在次级绕组L33上产生上负下正的电压，二极管D11反向偏置截止，辅助变压器T3次级侧没有电流流过。同时，第二初级绕组L32上感应出上正下负的电压，这一电压经电容器C6反馈给晶体管Q4，使其加速导通直至饱和。随着晶体管Q3的导通，晶体管Q4的基极电流减小，其集电极电流也开始变小，第一初级绕组L31的电感为了阻止电流变小而产生反向电动势(上负下正)，第二初级绕组L32上也感应出同向的上负下正电压，由此电容器C6放电，晶体管Q4迅速退出饱和而截止。如此循环振荡，当晶体管Q4截止时，在次级绕组L33上感应出上正下负电压，从而辅助变压T3释放能量，给后续的负载电路(即控制模块14)提供所需的电压。

在总体上，当充当开关晶体管作用的晶体管Q4接通时，辅助变压器T3把电能转换成磁能储存起来，当晶体管Q4截止时辅助变压器T3将存储的能量重新释放出来。由此，能够把一定规模内的第一输出电压U_out1转换为很精确的安全低压(即第二输出电压U_out2)，同时这种安全低压不会受到输入的第一输出电压U_out1的波动影响。晶体管Q4通过交替的接通和截止操作在辅助变压器T3的第一初级绕组L31上形成振荡电压，并在辅助变压器T3的次级绕组L33上形成感应电压，这种感应电压被提供用于形成直流形式的第二输出电压U_out2。

接下来结合图4介绍控制模块14的具体电路结构及相关原理。如上文中已经阐述地，控制模块14包括触发开关K1、延时触发电路141和输出控制电路142。

延时触发电路141在总体上由辅助电源模块13的第二输出电压U_out2馈电，触发开关K1连接在辅助电源模块13的第二输出端与延时触发电路141的控制输入端之间。

延时触发电路141包括晶体管Q5～Q7、电阻R12～R18、电容器C8。在该实施例中，在延时触发电路141中，晶体管Q5、Q6为PNP型三极管，晶体管Q7为NPN型晶体管。这里，晶体管Q5的基极充当延时触发电路141的控制输入端并通过电阻R12与触发开关K1连接，以便接收触发开关K1的接通或断开信号，晶体管Q5的发射极连接辅助电源模块13的第一输出端。晶体管Q6的基极一方面连接到晶体管Q5的集电极，另一方面通过电阻R13连接到辅助电源模块13的第二输出端，晶体管Q6的发射极连接到辅助电源模块13的第一输出端，晶体管Q6的集电极通过电阻R14、电容器C8连接到辅助电源模块13的第二输出端。晶体管Q7的基极通过电阻R15、R14连接到晶体管Q6的集电极，晶体管Q7的基极通过电阻R15、R16及触发开关K1连接到辅助电源模块13的第二输出端，此外晶体管Q7的基极还通过电阻R15、电容器C8连接到辅助电源模块13的第二输出端，晶体管Q7的集电极通过电阻R17连接到辅助电源模块13的第一输出端，晶体管Q7的发射极通过触发开关K1连接到辅助电源模块的第二输出端。

输出控制电路142包括晶体管Q8、二极管D13以及继电器线圈J'。晶体管Q8的基极经由电阻R18连接到晶体管Q7的集电极，晶体管Q8的发射极连接到辅助电源模块13的第一输出端。二极管D13的阴极连接到晶体管Q8的集电极以及继电器线圈J'的一端，二极管D13的阳极连接到继电器线圈J'的另一端并且还连接到晶体管Q7的发射极。

在触发开关K1闭合之后，晶体管Q5、Q6相继导通，在晶体管Q6导通阶段通过电阻R14对电容器C8充电，于是晶体管Q7、Q8依次从截止变为导通，从总体上来看，延时触发电路141在开始延时第一设定时间后使继电器线圈J1'通电，从而使位于功率模块12的开关单元123中的继电器触点J1闭合。

一旦触发开关K1被断开，这部分电路中的电流不会瞬间消失，而是在电容器C8的缓慢放电作用下，晶体管Q7继续保持导通第二设定时间，直至电容器C8放电完毕。因此，在总体上实现以下效果：当用户通过按下旋钮给出点火指令时，由于电容器C8的充电作用，高频激励信号会在延迟第一设定时间之后才被提供给点火针；当用户松开旋钮后，由于电容器C8的放电作用，高频激励信号不会立即中断，而是会延迟第二设定时间之后才终止供给。目前的延时触发点火多采用振荡计数或MCU软件实现延时，这在有些环境条件下无法可靠启动且不易小型化二次集成。通过采用这种多级单稳态触发方式，可以通过储能电容提供点火电流，对电源负载要求低，且低温工作稳定。

图5示出了根据本发明的点火驱动装置的高频振荡单元的电路原理图。

高频振荡单元121包括启动触发电路1210和振荡电路。启动触发电路1210中的稳压部分包括电阻R1～R3、电容器C3以及二极管D5，电阻R1、R2、R3串联于电源模块11的第一和第二输出端之间，电容器C3并联在第一电阻R1两端，二极管D5沿截止方向与电阻R2并联连接。启动触发电路1210的起振部分包括启动电容器C4和双向触发二极管D8，启动电容器C4连接在二极管D5的阳极与电源模块的第二输出端之间，并且该启动电容器C4还并联于第三电阻R3两端，双向触发二极管D8的一端连接二极管D5的阳极，另一端连接到振荡电路部分中的第二晶体管Q2的基极。

振荡电路包括第一开关回路1211和第二开关回路1212。第一开关回路1211包括第一晶体管Q1、电阻R6、二极管D6、电阻R4，第二开关回路1212包括第二晶体管Q2、电阻R5、二极管D7、电阻R7。此外，该振荡电路还包括互感变压器T2，第一开关回路1211还附加地包括互感变压器T2的初级侧的第一电感L1，第二开关回路1212包括互感变压器T2的初级侧的第二电感L2，所述第一电感L1和第二电感L2反向绕制在同一磁芯上并构成互感变压器T2的初级绕组。所述振荡电路还包括第三电感L3，所述第三电感L3构成互感变压器T2的次级绕组L3，此外在互感变压器T2的次级侧还附加地设有第四电感L4，该第四电感L4与第三电感L3沿着同名方向串联连接，从而同样形成互感。

在第一开关回路1211中，第一晶体管Q1的集电极连接到电源模块的第一输出端，第一晶体管Q1的发射极通过电阻R4连接到第一电感L1的下端，二极管D6沿导通状态布置在第一晶体管Q1的发射极与基极之间，第一晶体管Q1的基极通过电阻R6与第一电感L1的上端连接，同时，第一电感L1的下端还连接到启动触发电路1210中的二极管D5的阴极。

在第二开关回路1212中，第二晶体管Q2的集电极连接到启动触发电路1210中的二极管D5的阴极、并且还通过电阻R4连接到第一晶体管Q1的发射极，第二晶体管Q2的发射极通过电阻R5连接到电源模块11的第二输出端以及第二电感L2的下端，二极管D7沿导通状态布置在第二晶体管Q2的发射极与基极之间，此外第二晶体管Q2的基极还通过电阻R7与第二电感L2的上端连接。

在该实施例中，第一和第二晶体管Q1、Q2均构造为NPN型三极管。

下面简要介绍高频振荡单元121的工作原理：在借助布置在上游的电源模块11提供的第一输出电压U_out1上电的情况下，当第一晶体管Q1处于截止状态时，电源模块11通过电阻R1、R2对启动电容器C4充电，启动电容器C4两端电压不断上升，直至双向触发二极管D8两端电压达到触发电压时，该双向触发二极管D8被击穿，此时，启动电容器C4通过双向触发二极管D8向第二晶体管Q2的基极形成触发脉冲，第二晶体管Q2正偏导通。在第二晶体管Q2导通期间，启动电容器C4通过第二晶体管Q2和电阻R5放电，随着放电的进行，启动电容器C4两端电压逐渐减小，从而使第二晶体管Q2的基极电位降低，第二电感L2中的电流相应减小，为了阻止电流变小，在第二电感L2中产生上负下正的电动势。同时在第一电感L1中产生上正下负的感应电动势，于是第一晶体管Q1正向偏置导通，接下来由于启动电容器C4持续放电，第二晶体管Q2变为截止。随后启动电容器C4又开始被正向充电，经互感变压器T2的互感作用，第二晶体管Q2再次导通，第一晶体管Q1截止，由此产生Q1、Q2交替导通的自激振荡，这种自激振荡经互感变压器T2耦合到次级的第三电感L3上，通过第四电感L4的放大作用，最终在升压单元的初级绕组上形成高频中间电压。应注意的是，虽然在本实施例中均采用三极管形式的开关晶体管Q1、Q2，但是同样也可用场效应管进行替换。

图6示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于控制用于灶具的点火驱动装置的运行的方法的流程图。该方法示例性地包括步骤S1-S2，并且例如可以在使用结合图1-图5介绍的电弧点火器1和/或点火驱动装置10的情况下实施。

在步骤S1中，将点火驱动装置10的电源模块11耦合到交流电网32，并产生直流形式的第一输出电压U_out1，将该第一输出电压U_out1提供用于功率模块12的运行；

在步骤S2中，借助点火驱动装置10的功率模块12由第一输出电压U_out1以自激振荡方式产生高频激励信号，该高频激励信号用于在电弧点火针20处引起电弧形成。

以上已经参照图1-图5对第一输出电压U_out1的产生、变频及变压过程以及点火操作的控制进行了详细描述，这里不再赘述。

尽管上文已经描述了具体实施方案，但这些实施方案并非要限制本发明公开的范围，即使仅相对于特定特征描述单个实施方案的情况下也是如此。本发明公开中提供的特征示例意在进行举例说明，而非限制，除非做出不同表述。在具体实施中，可根据实际需求，在技术上可行的情况下，可以将多项特征彼此组合。在不脱离本发明精神和范围的前提下，各种替换、变更和改造也可被构想出来。

Claims (16)

1.一种用于灶具的点火驱动装置(10)，所述点火驱动装置(10)包括：

功率模块(12)，其用于由第一输出电压(U_out1)以自激振荡方式产生千赫兹数量级的高频激励信号，所述高频激励信号用于在电弧点火针(20)处引起电弧形成；以及

电源模块(11)，其耦合到交流电网(32)并用于产生直流形式的第一输出电压(U_out1)，所述第一输出电压(U_out1)被提供用于所述功率模块(12)的运行。

2.根据权利要求1所述的点火驱动装置(10)，所述高频激励信号的频率高于18kHz、尤其高于20kHz。

3.根据权利要求1或2所述的点火驱动装置(10)，其中，所述点火驱动装置(10)还包括辅助电源模块(13)，所述辅助电源模块(13)用于产生直流形式的第二输出电压(U_out2)，所述第二输出电压(U_out2)被提供用于与人员操作相关联的至少一个模块的运行，所述第二输出电压(U_out2)小于所述第一输出电压(U_out1)。

4.根据权利要求3所述的点火驱动装置(10)，其中，所述辅助电源模块(13)连接到或者被构造为独立于所述电源模块(11)的恒压源，或者，所述辅助电源模块(13)耦合到所述电源模块(11)并且用于将第一输出电压(U_out1)经变压式耦合为第二输出电压(U_out2)。

5.根据权利要求3或4所述的点火驱动装置(10)，其中，所述辅助电源模块(13)被构造为自激式开关电源，所述自激式开关电源包括开关晶体管(Q4)和辅助变压器(T3)，所述开关晶体管(Q4)通过交替的接通和截止操作在辅助变压器(T3)的初级绕组(L31)上形成振荡电压，并在辅助变压器(T3)的次级绕组(L33)上形成感应电压，所述感应电压被提供用于形成直流形式的第二输出电压(U_out2)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的点火驱动装置(10)，其中，所述功率模块(12)包括高频振荡单元(121)和升压单元(122)，所述高频振荡单元(121)用于由第一输出电压(U_out1)产生确定频率的高频中间电压，所述升压单元(122)用于将高频中间电压经升压式耦合为所述高频激励信号。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的点火驱动装置(10)，其中，所述功率模块(12)包括：

振荡电路，其包括第一开关回路(1211)和第二开关回路(1212)，所述第一开关回路(1211)和第二开关回路(1212)连接成使得在满足起振条件的情况下被交替置于导通状态；以及

启动触发电路(1210)，其包括启动电容器(C4)和双向触发二极管(D8)，所述启动电容器(C4)通过充电操作使触发二极管(D8)两端电压达到触发电压而导通，以为所述振荡电路提供起振条件。

8.根据权利要求7所述的点火驱动装置(10)，其中，所述振荡电路包括互感变压器(T2)，其中，所述第一开关回路(1211)包括第一电感(L1)，所述第二开关回路(1212)包括第二电感(L2)，所述第一电感(L1)和第二电感(L2)反向绕制在同一磁芯上并构成互感变压器(T2)的初级绕组(L1，L2)，所述振荡电路还包括第三电感(L3)，所述第三电感(L3)构成互感变压器(T2)的次级绕组(L3)。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的点火驱动装置(10)，其中，所述点火驱动装置(10)还包括控制模块(14)，所述控制模块(14)用于控制和/或调节功率模块(12)的高频激励信号的输出，其中，所述控制模块(14)尤其是与人员操作相关联的模块并用于响应于人员操作来控制和/或调节功率模块(12)的高频激励信号的输出。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的点火驱动装置(10)，其中，所述功率模块(12)还包括用于使功率模块(12)关断或接通的开关单元(123)，所述开关单元(123)尤其被构造为继电器开关(J1，J1')。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的点火驱动装置(10)，其中，所述电源模块(11)包括输入保护电路(111)、整流电路(112)和/或滤波电路(113)，其中，所述输入保护电路(111)包括保险丝(F1)，所述保险丝(F1)一端连接交流电压源(32)并且另一端连接整流电路(112)的输入端，所述整流电路(112)被构造为由四个二极管(D1，D2，D3，D4)连接成的桥式电路，所述滤波电路(113)包括串联于整流电路(112)的输出端之间的电容器(C1，C2)。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的点火驱动装置(10)，其中，所述控制模块(14)包括触发开关(K1)和延时触发电路(141)，所述延时触发电路(141)被配置为响应于触发开关(K1)的接通信号延时第一设定时间之后触发功率模块(12)的运行，和/或，所述延时触发电路(141)被配置为响应于触发开关(K1)的断开信号延时第二设定时间之后关断功率模块(12)的运行。

13.一种用于灶具的电弧点火器(1)，所述电弧点火器(1)包括电弧点火针(20)以及根据权利要求1至12中任一项所述的点火驱动装置(10)，所述点火驱动装置(10)被配置为在电弧点火针(20)处提供高频激励信号。

14.一种灶具，所述灶具包括根据权利要求1至12中任一项所述的点火驱动装置(10)和/或根据权利要求13所述的电弧点火器(1)。

15.一种用于控制用于灶具的点火驱动装置(10)的运行的方法，所述方法用于借助根据权利要求1至12中任一项所述的点火驱动装置(10)和/或根据权利要求13所述的电弧点火器(1)和/或根据权利要求14所述的灶具实施，所述方法包括以下步骤：

将点火驱动装置(10)的电源模块(11)耦合到交流电网(32)并产生直流形式的第一输出电压(U_out1)，所述第一输出电压(U_out1)被提供用于功率模块(12)的运行；以及

借助点火驱动装置(10)的功率模块(12)由第一输出电压(U_out1)以自激振荡方式产生高频激励信号，所述高频激励信号用于在电弧点火针(20)处引起电弧形成。

16.一种机器可读的存储介质，在所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序用于当在计算机上运行时执行根据权利要求15所述的方法。