CN203504788U - 用于电磁加热装置的升降压电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种用于电磁加热装置的升降压电路，包括：H桥电路，包括第一IGBT和第一开关管、第二IGBT和第二开关管、第一电感，H桥电路的输入端与电磁加热装置中的整流桥的输出端相连；并联在H桥电路的输出端的第一电容；谐振电路，与第一电容相连；控制器，与第一IGBT的G极和第二IGBT的G极分别相连，根据电磁加热装置的工作状态通过控制第一IGBT和第二IGBT的占空比以调整第一电容两端的电压。本实用新型通过控制IGBT的占空比调整电容电压，从而升高或降低谐振电路的电压，进而使电磁加热装置在高电压低功率时减小开关器件的开通损耗，在低电压高功率时使电磁加热装置快速提升功率。

Description

用于电磁加热装置的升降压电路

技术领域

本实用新型涉及生活电器领域，特别涉及一种用于电磁加热装置的升降压电路。

背景技术

现有技术中，在诸如电磁炉的电磁加热装置中应用单管并联谐振电路，然而，电磁加热装置在高电压低功率时，IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管）开通电压高，开通损耗大，IGBT温升高，容易损坏；电磁加热装置在低电压高功率时，功率提升困难，因此存在改进的需要。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在至少在一定程度上解决上述技术缺陷之一。

为此，本实用新型的目的在于提出一种用于电磁加热装置的升降压电路，该用于电磁加热装置的升降压电路通过控制IGBT的占空比调整电容电压，从而升高或降低谐振电路的电压，进而使电磁加热装置在高电压低功率时减小开关器件的开通电压，降低开通损耗，减少开关器件发热，提高开关器件的寿命，在低电压高功率时使电磁加热装置快速获得能量，提升功率。

为达到上述目的，本实用新型提出一种用于电磁加热装置的升降压电路，包括：H桥电路，所述H桥电路包括第一IGBT和第一开关管、第二IGBT和第二开关管、第一电感，所述H桥电路的输入端与所述电磁加热装置中的整流桥的输出端相连；第一电容，所述第一电容并联在所述H桥电路的输出端；以及控制器，所述控制器与所述第一IGBT的G极和所述第二IGBT的G极分别相连，所述控制器根据所述电磁加热装置的工作状态通过控制所述第一IGBT和所述第二IGBT的占空比以调整所述第一电容两端的电压。

根据本实用新型的用于电磁加热装置的升降压电路，通过控制第一IGBT和第二IGBT的占空比以调整第一电容两端的电压，从而升高或降低谐振电路的电压，进而使电磁加热装置在高电压低功率时减小开关器件的开通电压，降低开通损耗，减少开关器件发热，提高开关器件的寿命，在低电压高功率时使电磁加热装置快速获得能量，提升功率。其中，在本实用新型的一个实施例中，当所述电磁加热装置处于第一预设电压、第一预设功率的工作状态时，所述控制器控制所述升降压电路进入降压工作模式；当所述电磁加热装置处于第二预设电压、第二预设功率的工作状态时，所述控制器控制所述升降压电路进入升压工作模式，其中，所述第二预设电压小于所述第一预设电压，所述第二预设功率大于所述第一预设功率。

优选地，所述第一开关管和所述第二开关管分别为二极管、IGBT、可控硅或者MOS管之一。

进一步地，当所述第一开关管为第一二极管，所述第二开关管为第三IGBT时，所述第一二极管的阳极与所述整流桥的负输出端相连，所述第一二极管的阴极与所述第一IGBT的E极相连，所述第一二极管的阴极和所述第一IGBT的E极之间具有第一节点，所述第一IGBT的C极与所述整流桥的正输出端相连，所述第三IGBT的C极与所述第一电容的一端相连，所述第三IGBT的E极与所述第二IGBT的C极相连，所述第三IGBT的E极和所述第二IGBT的C极之间具有第二节点，所述第二IGBT的E极分别与所述第一电容的另一端和所述整流桥的负输出端相连，所述第一电感连接在所述第一节点和所述第二节点之间。

进一步地，当所述第一开关管为第一二极管，所述第二开关管为第三IGBT时，所述第一二极管的阳极与所述整流桥的负输出端相连，所述第一二极管的阴极与所述第一IGBT的E极相连，所述第一二极管的阴极和所述第一IGBT的E极之间具有第一节点，所述第一IGBT的C极与所述整流桥的正输出端相连，所述第三IGBT的G极与所述控制器相连，所述第三IGBT的C极与所述第一电容的一端相连，所述第三IGBT的E极与所述第二IGBT的C极相连，所述第三IGBT的E极和所述第二IGBT的C极之间具有第二节点，所述第二IGBT的E极分别与所述第一电容的另一端和所述整流桥的负输出端相连，所述第一电感连接在所述第一节点和所述第二节点之间。

另外，当所述第一开关管为第一二极管，所述第二开关管为第二二极管时，所述第一二极管的阳极与所述整流桥的负输出端相连，所述第一二极管的阴极与所述第一IGBT的E极相连，所述第一二极管的阴极和所述第一IGBT的E极之间具有第一节点，所述第一IGBT的C极与所述整流桥的正输出端相连，所述第二二极管的阴极与所述第一电容的一端相连，所述第二二极管的阳极与所述第二IGBT的C极相连，所述第二二极管的阳极和所述第二IGBT的C极之间具有第三节点，所述第二IGBT的E极分别与所述第一电容的另一端和所述整流桥的负输出端相连，所述第一电感连接在所述第一节点和所述第三节点之间。

其中，所述的用于电磁加热装置的升降压电路还包括扼流线圈，所述扼流线圈连接在所述整流桥的正输出端与所述第一IGBT的C极之间。

进一步地，所述谐振电路包括并联的第二电容和谐振线圈，所述第二电容的一端和谐振线圈的一端分别与所述第一电容的一端相连，所述第二电容的另一端和谐振线圈的另一端分别与所述电磁加热装置中的开关器件相连。

其中，所述开关器件为第四IGBT，所述第四IGBT的C极与所述第二电容的另一端和谐振线圈的另一端分别相连，所述第四IGBT的G极与所述控制器相连，所述第四IGBT的E极与所述第一电容的另一端相连。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本实用新型一个实施例的用于电磁加热装置的升降压电路的电路示意图；

图2为根据本实用新型另一个实施例的用于电磁加热装置的升降压电路的电路示意图；

图3为根据本实用新型实施例的用于电磁加热装置的升降压电路的控制方法的流程图。

附图标记：

H桥电路1000、控制器2000、整流桥3000、谐振电路4000、开关器件5000，第一IGBT101、第二IGBT102、第三IGBT103、第四IGBT104，第一开关管201、第二开关管202，第一电感L1、扼流线圈L2、谐振线圈L3，第一二极管D1、第二二极管D2，第一电容C1、第二电容C2。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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的具体含义。

下面参照附图来描述根据本实用新型实施例提出的用于电磁加热装置的升降压电路及其控制方法。

首先对本实用新型实施例提出的用于电磁加热装置的升降压电路进行描述实用新型。

如图1、图2所示，根据本实用新型实施例的用于电磁加热装置的升降压电路，包括：H桥电路1000、第一电容C1、谐振电路4000和控制器2000。

具体而言，H桥电路1000包括：第一IGBT101和第一开关管201、第二IGBT102和第二开关管202、第一电感L1，H桥电路1000的输入端与电磁加热装置中的整流桥3000的输出端相连。第一电容C1并联在H桥电路1000的输出端。谐振电路4000与第一电容C1相连，第一电容C1为谐振电路4000提供电源。控制器2000与第一IGBT101的G极和第二IGBT102的G极分别相连，控制器2000根据电磁加热装置的工作状态通过控制第一IGBT101和第二IGBT102的占空比以调整第一电容C1两端的电压。

其中，在本实用新型的一个实施例中，当电磁加热装置处于第一预设电压、第一预设功率的工作状态时，控制器2000控制H桥电路1000进入降压工作模式；当电磁加热装置处于第二预设电压、第二预设功率的工作状态时，控制器2000控制H桥电路1000进入升压工作模式。其中，第二预设电压小于第一预设电压，第二预设功率大于第一预设功率。也就是说，控制器2000根据电磁加热装置的工作状态控制H桥电路1000进入相应的工作模式。具体地，当电磁加热装置工作在高电压、低功率状态时，控制器2000控制H桥电路1000进入降压工作模式，当电磁加热装置工作在低电压、高功率状态时，控制器2000控制H桥电路1000进入升压工作模式。

优选地，在本实用新型的一个实施例中，第一开关管201和第二开关管202分别为二极管、IGBT、可控硅或者MOS管之一。

在本实用新型的一个实施例中，如图1所示，当第一开关管201为第一二极管D1，第二开关管202为第三IGBT103时，第一二极管D1的阳极与整流桥3000的负输出端相连，第一二极管D1的阴极与第一IGBT101的E极相连，第一二极管D1的阴极和第一IGBT101的E极之间具有第一节点a，第一IGBT101的C极与整流桥3000的正输出端相连，第三IGBT103的G极与控制器2000相连，第三IGBT103的C极与第一电容C1的一端相连，第三IGBT103的E极与第二IGBT102的C极相连，第三IGBT103的E极和第二IGBT102的C极之间具有第二节点b，第二IGBT102的E极分别与第一电容C1的另一端和整流桥3000的负输出端相连，第一电感L1连接在第一节点a和第二节点b之间。需要说明的是，当第二开关管202为第三IGBT103时，第三IGBT103的G极也可以不与控制器2000相连，即悬空，此时第三IGBT103不受控制器2000的控制。

在本实用新型的另一个实施例中，如图2所示，当第一开关201为第一二极管D1，第二开关管为第二二极管D2时，第一二极管D1的阳极与整流桥3000的负输出端相连，第一二极管D1的阴极与第一IGBT101的E极相连，第一二极管D1的阴极和第一IGBT101的E极之间具有第一节点a，第一IGBT101的C极与整流桥3000的正输出端相连，第二二极管D2的阴极与第一电容C1的一端相连，第二二极管D2的阳极与第二IGBT102的C极相连，第二二极管D2的阳极和第二IGBT102的C极之间具有第三节点c，第二IGBT102的E极分别与第一电容C1的另一端和整流桥3000的负输出端相连，第一电感L1连接在第一节点a和第三节点c之间。

进一步地，如图1、2所示，在本实用新型的一个实施例中，上述的用于电磁加热装置的升降压电路还包括扼流线圈L2，扼流线圈L2连接在整流桥3000的正输出端与第一IGBT101的C极之间。扼流线圈L2具有抑制电流变化的特性。

另外，如图1、2所示，在本实用新型的一个实施例中，谐振电路4000包括并联的第二电容C2和谐振线圈L3，第二电容C2的一端和谐振线圈L3的一端分别与第一电容C1的一端相连，第二电容C2的另一端和谐振线圈L3的另一端分别与电磁加热装置中的开关器件5000相连。

优选地，开关器件5000可以为第四IGBT104，第四IGBT104的C极与第二电容C2的另一端和谐振线圈L3的另一端分别相连，第四IGBT104的G极与控制器2000相连，第四IGBT104的E极与第一电容C1的另一端相连。

下面以图1所示的实施方式对本实用新型提出的用于电磁加热装置的升降压电路的工作过程进行描述。在本示例中，第一开关管201为第一二极管D1，第二开关管202为第三IGBT103，第三IGBT103的G极与控制器2000相连，即第三IGBT103受控制器2000的控制。

具体地说，当电磁加热装置处于第一预设电压、第一预设功率的工作状态时，控制器2000例如为MCU控制H桥电路1000进入降压工作模式，即当电磁加热装置工作在高电压、低功率状态时，控制器2000控制H桥电路1000进入降压工作模式，此时，升降压电路的工作过程为：控制器2000控制第一IGBT101开通，第三IGBT103关断，第二IGBT102关断，整流桥3000输出的直流电流过第一IGBT101、扼流线圈L2、第二开关管202对第一电容C1充电。当控制器2000控制第一IGBT101关断，第三IGBT103关断，第二IGBT102关断时，第一电感L1中电流保持电流方向不变，电流流过第三IGBT103的续流二极管、第一电容C1、第一开关管201，形成回路，第一电容C1放电，电压下降。综上所述，控制器2000通过控制第一IGBT101的占空比控制第一电容C1的电压实现降压功能。当电磁加热装置工作在高电压、低功率状态时，控制器2000通过控制第一IGBT101的占空比实现第一电容C1两端电压的下降，降低谐振线圈L3和第二电容C2组成的谐振电路4000的振荡初始电压，使振荡电压可以下降到一个较低的电压，从而降低开关器件5000如第四IGBT104的开通电压，降低开通损耗。

当电磁加热装置处于第二预设电压、第二预设功率的工作状态时，控制器2000控制H桥电路1000进入在升压工作模式。即当电磁加热装置工作在低电压、高功率状态时，控制器2000控制H桥电路1000进入升压工作模式，此时，升降压电路的工作过程为：控制器2000控制第一IGBT101持续开通，当控制器2000控制第二IGBT102关断，第三IGBT103关断时，第一电感L1中存储的能量流向第一电容C1，对第一电容C1充电；当控制器2000控制第二IGBT102开通，第三IGBT103关断时，电流流过第一IGBT101、第一电感L1、第二IGBT102。由于在第一IGBT101持续开通过程中第一电感L1电流急剧上升，第一电感L1储存的能量大，能对第一电容C1有效充电，使第一电容C1电压快速提升。综上所述控制器2000通过控制第二IGBT102的占空比调整第一电容C1的电压，实现升压功能。当电磁加热装置工作在低电压、高功率状态时，控制器2000通过控制第二IGBT102的占空比升高第一电容C1两端的电压使谐振线圈L3与第二电容C2组成的谐振电路4000在单个振荡周期中获得更多的能量，使电磁加热装置达到更高的功率。

根据本实用新型实施例的用于电磁加热装置的升降压电路，通过控制第一IGBT和第二IGBT的占空比以调整第一电容两端的电压，从而升高或降低谐振电路的电压，进而使电磁加热装置在高电压低功率时减小开关器件的开通电压，降低开通损耗，减少开关器件发热，提高开关器件的寿命，在低电压高功率时使电磁加热装置快速获得能量，提升功率。

此外，本实用新型还提出一种如上述实施例的用于电磁加热装置的升降压电路的控制方法，如图3所示，该用于电磁加热装置的升降压电路的控制方法包括以下步骤：

S301，获取电磁加热装置的工作状态。

S302，根据电磁加热装置的工作状态通过控制H桥电路中的第一IGBT和第二IGBT的占空比以调整第一电容两端的电压。

具体地说，控制器2000在获取电磁加热装置的工作状态之后，并对工作状态进行判断，以根据电磁加热装置的工作状态通过控制H桥电路1000中的第一IGBT101和第二IGBT102的占空比以调整第一电容C1两端的电压，从而升高或降低谐振电路4000的电压。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，电磁加热装置的工作状态包括电磁加热装置的工作电压和工作功率，其中，当电磁加热装置的工作电压高于预设电压阈值且电磁加热装置的工作功率低于预设功率阈值时，控制H桥电路进入降压工作模式；当电磁加热装置的工作电压不高于预设电压阈值且电磁加热装置的工作功率不低于预设功率阈值时，控制H桥电路进入升压工作模式。优选地，在本实用新型的一个实施例中，预设电压阈值可以为200-220V，预设功率阈值可以为1000-1400W。可选地，预设电压阈值为220V，预设功率阈值可以为1300W。

具体而言，当电磁加热装置的工作电压高于220V且电磁加热装置的工作功率低于1300W时，即当电磁加热装置工作在高电压、低功率状态时，控制器2000控制H桥电路1000进入降压工作模式，控制器2000通过控制第一IGBT101的占空比控制第一电容C1两端的电压实现降压功能。当电磁加热装置工作在高电压、低功率状态时，控制器2000通过控制第一IGBT101的占空比实现第一电容C1两端电压的下降，降低谐振电路4000的振荡初始电压，使振荡电压可以下降到一个较低的电压，从而降低开关器件5000开通电压，降低开通损耗。

当电磁加热装置的工作电压不高于220V且电磁加热装置的工作功率不低于1300W时，即当电磁加热装置工作在低电压、高功率状态时，控制器2000控制H桥电路1000进入升压工作模式，控制器2000通过控制第二IGBT102的占空比调整第一电容C1两端的电压实现升压功能。当电磁加热装置工作在低电压、高功率状态时，控制器2000通过控制第二IGBT102的占空比升高第一电容C1两端的电压使谐振电路4000在单个振荡周期中获得更多的能量，使电磁加热装置达到更高的功率。

根据本实用新型实施例的用于电磁加热装置的升降压电路的控制方法，根据电磁加热装置的工作状态通过控制第一IGBT和第二IGBT的占空比以调整第一电容两端的电压，从而升高或降低谐振电路的电压，进而使电磁加热装置在高电压低功率时减小开关器件的开通电压，降低开通损耗，减少开关器件发热，提高开关器件的寿命，在低电压高功率时使电磁加热装置快速获得能量，提升功率。另外，该控制方法简单可靠，易于实现。

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实用新型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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (9)

1.一种用于电磁加热装置的升降压电路，其特征在于，包括： 

H桥电路，所述H桥电路包括第一IGBT和第一开关管、第二IGBT和第二开关管、第一电感，所述H桥电路的输入端与所述电磁加热装置中的整流桥的输出端相连； 

第一电容，所述第一电容并联在所述H桥电路的输出端； 

谐振电路，所述谐振电路与所述第一电容相连，所述第一电容为所述谐振电路提供电源；以及 

控制器，所述控制器与所述第一IGBT的G极和所述第二IGBT的G极分别相连，所述控制器根据所述电磁加热装置的工作状态通过控制所述第一IGBT和所述第二IGBT的占空比以调整所述第一电容两端的电压。 

2.如权利要求1所述的用于电磁加热装置的升降压电路，其特征在于， 

当所述电磁加热装置处于第一预设电压、第一预设功率的工作状态时，所述控制器控制所述H桥电路进入降压工作模式； 

当所述电磁加热装置处于第二预设电压、第二预设功率的工作状态时，所述控制器控制所述H桥电路进入升压工作模式，其中，所述第二预设电压小于所述第一预设电压，所述第二预设功率大于所述第一预设功率。 

3.如权利要求1所述的用于电磁加热装置的升降压电路，其特征在于，所述第一开关管和所述第二开关管分别为二极管、IGBT、可控硅或者MOS管之一。 

4.如权利要求3所述的用于电磁加热装置的升降压电路，其特征在于，当所述第一开关管为第一二极管，所述第二开关管为第三IGBT时，所述第一二极管的阳极与所述整流桥的负输出端相连，所述第一二极管的阴极与所述第一IGBT的E极相连，所述第一二极管的阴极和所述第一IGBT的E极之间具有第一节点，所述第一IGBT的C极与所述整流桥的正输出端相连，所述第三IGBT的C极与所述第一电容的一端相连，所述第三IGBT的E极与所述第二IGBT的C极相连，所述第三IGBT的E极和所述第二IGBT的C极之间具有第二节点，所述第二IGBT的E极分别与所述第一电容的另一端和所述整流桥的负输出端相连，所述第一电感连接在所述第一节点和所述第二节点之间。 

5.如权利要求3所述的用于电磁加热装置的升降压电路，其特征在于，当所述第一开关管为第一二极管，所述第二开关管为第三IGBT时，所述第一二极管的阳极与所述整流桥的负输出端相连，所述第一二极管的阴极与所述第一IGBT的E极相连，所述第一二极管的阴极和所述第一IGBT的E极之间具有第一节点，所述第一IGBT的C 极与所述整流桥的正输出端相连，所述第三IGBT的G极与所述控制器相连，所述第三IGBT的C极与所述第一电容的一端相连，所述第三IGBT的E极与所述第二IGBT的C极相连，所述第三IGBT的E极和所述第二IGBT的C极之间具有第二节点，所述第二IGBT的E极分别与所述第一电容的另一端和所述整流桥的负输出端相连，所述第一电感连接在所述第一节点和所述第二节点之间。 

6.如权利要求3所述的用于电磁加热装置的升降压电路，其特征在于，当所述第一开关管为第一二极管，所述第二开关管为第二二极管时，所述第一二极管的阳极与所述整流桥的负输出端相连，所述第一二极管的阴极与所述第一IGBT的E极相连，所述第一二极管的阴极和所述第一IGBT的E极之间具有第一节点，所述第一IGBT的C极与所述整流桥的正输出端相连，所述第二二极管的阴极与所述第一电容的一端相连，所述第二二极管的阳极与所述第二IGBT的C极相连，所述第二二极管的阳极和所述第二IGBT的C极之间具有第三节点，所述第二IGBT的E极分别与所述第一电容的另一端和所述整流桥的负输出端相连，所述第一电感连接在所述第一节点和所述第三节点之间。 

7.如权利要求4-6任一项所述的用于电磁加热装置的升降压电路，其特征在于，还包括扼流线圈，所述扼流线圈连接在所述整流桥的正输出端与所述第一IGBT的C极之间。 

8.如权利要求4-6任一项所述的用于电磁加热装置的升降压电路，其特征在于，所述谐振电路包括并联的第二电容和谐振线圈，所述第二电容的一端和谐振线圈的一端分别与所述第一电容的一端相连，所述第二电容的另一端和谐振线圈的另一端分别与所述电磁加热装置中的开关器件相连。 

9.如权利要求8所述的用于电磁加热装置的升降压电路，其特征在于，所述开关器件为第四IGBT，所述第四IGBT的C极与所述第二电容的另一端和谐振线圈的另一端分别相连，所述第四IGBT的G极与所述控制器相连，所述第四IGBT的E极与所述第一电容的另一端相连。 

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