CN204518109U - 电磁加热控制电路和电磁电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电磁加热控制电路，包括谐振电路、微控制器和IPM模块；其中，IPM模块包括IGBT、同步检测单元、驱动单元和延时单元，谐振电路分别与同步检测单元和IGBT连接，驱动单元分别与同步检测单元、微控制器和IGBT连接；或者，IPM模块包括IGBT、同步检测单元和驱动单元，微控制器集成延时单元的功能，谐振电路分别与同步检测单元和IGBT连接，同步检测单元与微控制器连接，驱动单元分别与微控制器和IGBT连接。本实用新型还公开了一种电磁电器，包括上述电磁加热控制电路。本实用新型确保IGBT每次开通时IGBT的集电极电压都处于最低值，使IGBT开通损耗降低，有效降低电磁加热系统的损耗，提高电磁加热系统的可靠性。

Description

电磁加热控制电路和电磁电器

技术领域

本实用新型涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种电磁加热控制电路和电磁电器。

背景技术

目前，电磁加热的方案主要有三种：单管、半桥和全桥，其中半桥和全桥是串联谐振的电路拓扑，单管是并联谐振的电路拓扑。

在目前的单管电磁加热方案中，驱动电路根据微控制器发出的PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号，控制IGBT(Insulated GateBipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)开通或关断，而且保护电路检测谐振电路的两输出端电压并反馈检测信号，以对IGBT进行过压、过流、过温等保护，实现电磁加热控制功能。然而，IGBT在开通时存在较大的功率损耗，导致电磁加热系统损耗大。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种电磁加热控制电路和电磁电器，旨在降低电磁加热系统的损耗。

为了达到上述目的，本实用新型提供一种电磁加热控制电路，所述电磁加热控制电路包括谐振电路、微控制器和IPM模块(Intelligent Power Modules，智能功率模块)；

所述IPM模块包括IGBT、用于检测所述谐振电路的两输出端电压并输出检测信号的同步检测单元、用于对所述检测信号进行延时处理的延时单元，以及用于根据经所述延时单元延时后的检测信号和所述微控制器输出的PWM信号控制所述IGBT开通的驱动单元；所述谐振电路分别与所述同步检测单元和IGBT连接，所述驱动单元分别与所述延时单元、微控制器和IGBT连接；

或者，所述IPM模块包括IGBT、用于检测谐振电路的两输出端电压并输出检测信号的同步检测单元，以及用于根据所述微控制器输出的PWM信号控制所述IGBT开通的驱动单元，所述微控制器用于对所述同步检测单元输出的检测信号进行延时后输出PWM信号至所述驱动单元；所述谐振电路分别与所述同步检测单元和IGBT连接，所述同步检测单元与所述微控制器连接，所述驱动单元分别与所述微控制器和IGBT连接。

优选地，所述谐振电路包括线圈盘和第一电容，所述第一电容的第一端与所述线圈盘的第一端连接，且分别与一直流电源和所述同步检测单元的第一输入端连接；所述第一电容的第二端与所述线圈盘的第二端连接，且分别与所述IGBT的集电极、所述同步检测单元的第二输入端连接。

优选地，所述IGBT的门极与所述驱动单元的驱动输出端连接，所述IGBT的集电极分别与所述第一电容的第二端和线圈盘的第二端连接，所述IGBT的发射极接地。

优选地，所述同步检测单元包括一比较器；所述比较器的同相输入端作为所述同步检测单元的第一输入端，与所述第一电容的第一端连接，所述比较器的反相输入端作为所述同步检测单元的第二输入端，与所述第一电容的第二端连接，所述比较器的输出端作为所述同步检测单元的输出端，与所述延时单元的输入端连接。

优选地，所述同步检测单元还包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；

所述第一电阻的一端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电阻的另一端经由所述第二电阻接地，所述第一电阻和第二电阻的公共端与所述比较器的同相输入端连接；所述第三电阻的一端与所述第一电容的第二端连接，所述第三电阻的另一端经由所述第四电阻接地，所述第三电阻和第四电阻的公共端与所述比较器的反相输入端连接。

优选地，所述延时单元包括第五电阻、第二电容和与门；

所述第五电阻的一端与所述同步检测单元的输出端连接，所述第五电阻的另一端经由所述第二电容接地；所述与门的一输入端与所述同步检测单元的输出端连接，所述与门的另一输入端与所述第五电阻和第二电容的公共端连接，所述与门的输出端与所述驱动单元的检测输入端连接。

优选地，所述同步检测单元包括一比较器；所述比较器的同相输入端作为所述同步检测单元的第一输入端，与所述第一电容的第一端连接，所述比较器的反相输入端作为所述同步检测单元的第二输入端，与所述第一电容的第二端连接，所述比较器的输出端作为所述同步检测单元的输出端，与所述微控制器的检测输入端连接。

优选地，所述同步检测单元还包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；

所述第一电阻的一端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电阻的另一端经由所述第二电阻接地，所述第一电阻和第二电阻的公共端与所述比较器的同相输入端连接；所述第三电阻的一端与所述第一电容的第二端连接，所述第三电阻的另一端经由所述第四电阻接地，所述第三电阻和第四电阻的公共端与所述比较器的反相输入端连接。

此外，为了达到上述目的，本实用新型还提供一种电磁电器，所述电磁电器包括电磁加热控制电路，所述电磁加热控制电路包括谐振电路、微控制器和IPM模块；

所述IPM模块包括IGBT、用于检测所述谐振电路的两输出端电压并输出检测信号的同步检测单元、用于对所述检测信号进行延时处理的延时单元，以及用于根据经所述延时单元延时后的检测信号和所述微控制器输出的PWM信号控制所述IGBT开通的驱动单元；所述谐振电路分别与所述同步检测单元和IGBT连接，所述驱动单元分别与所述延时单元、微控制器和IGBT连接；

或者，所述IPM模块包括IGBT、用于检测谐振电路的两输出端电压并输出检测信号的同步检测单元，以及用于根据所述微控制器输出的PWM信号控制所述IGBT开通的驱动单元，所述微控制器用于对所述同步检测单元输出的检测信号进行延时后输出PWM信号至所述驱动单元；所述谐振电路分别与所述同步检测单元和IGBT连接，所述同步检测单元与所述微控制器连接，所述驱动单元分别与所述微控制器和IGBT连接。

本实用新型提供的电磁加热控制电路和电磁电器，在同步检测单元检测谐振电路的两输出端电压并输出检测信号后，通过IPM模块中的延时单元或者微控制器对该检测信号进行延时，驱动单元在延时单元或者微控制器对该检测信号进行延时至IGBT的集电极电压达到最低值时再控制IGBT开通，从而使得IGBT每次开通时IGBT的集电极电压都处于最低值，有效地降低了IGBT的开通损耗，从而能够降低电磁加热系统的损耗，提高电磁加热系统的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型电磁加热控制电路一实施例的电路结构示意图；

图2为本实用新型电磁加热控制电路另一实施例的电路结构示意图。

本实用新型的目的、功能特点及优点的实现，将结合实施例，并参照附图作进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供一种电磁加热控制电路，该电磁加热控制电路可应用于电磁电器，如电磁炉。

参照图1，图1为本实用新型电磁加热控制电路一实施例的电路结构示意图。

本实用新型一实施例中，如图1所示，所述电磁加热控制电路包括谐振电路10、微控制器20和IPM模块30。

其中，所述IPM模块30包括IGBT Q1、同步检测单元31、驱动单元32和延时单元33；同步检测单元31用于检测所述谐振电路10的两输出端电压并输出检测信号，延时单元33用于对所述检测信号进行延时处理，驱动单元32用于根据经所述延时单元33延时后的检测信号和所述微控制器20输出的PWM信号控制所述IGBT Q1在其集电极电压为最低值时开通。

所述谐振电路10分别与所述同步检测单元31和IGBT Q1连接，所述驱动单元32分别与所述延时单元33、微控制器20和IGBT Q1连接；即如图1所示，谐振电路10的输入端连接一直流电源Udc，所述谐振电路10的第一输出端与所述同步检测单元31的第一输入端连接，所述谐振电路10的第二输出端分别与所述同步检测单元31的第二输入端和所述IGBT Q1的集电极连接，所述同步检测单元31的输出端与所述延时单元33的输入端连接，所述延时单元33的输出端与所述驱动单元32的检测输入端连接，所述驱动单元32的控制输入端与所述微控制器20的控制输出端连接，所述驱动单元32的驱动输出端与所述IGBT Q1的门极连接。

在本实施例中，谐振电路10接通直流电源Udc后产生谐振，同步检测单元31检测所述谐振电路10的两输出端的电压，根据检测结果输出相应的高低电平变化的检测信号，该检测信号类似于PWM信号，延时单元33对同步检测单元31输出的检测信号进行延时处理后将经延时后的检测信号输出至驱动单元32，驱动单元32根据经所述延时单元33延时后的检测信号，以及微控制器20输出的PWM信号，在该检测信号和PWM信号符合预设条件(如检测信号和PWM信号均为高电平)时，驱动单元32确定此时为谐振电路10的第二输出端的电压达到最低值，即IGBT Q1的集电极电压为最低值，驱动单元32输出驱动信号至IGBT Q1的门极控制IGBT Q1开通。

从而，相对于现有技术，在本实用新型一实施例中，电磁加热控制电路通过IPM模块30中的延时单元33对同步检测单元31检测谐振电路10的两输出端电压后输出的检测信号进行延时，确保驱动单元32在IGBT Q1的集电极电压为最低值时控制IGBT Q1开通，使得IGBT Q1每次开通时IGBT Q1的集电极电压都处于最低值，有效地降低了IGBT Q1的开通损耗，进而能够降低电磁加热系统的损耗，提高电磁加热系统的可靠性。

如图1所示，所述谐振电路10包括线圈盘L1和第一电容C1，在谐振电路10产生谐振时，第一电容C1为谐振电容，线圈盘L1与锅具耦合后的耦合电感为谐振电感。所述第一电容C1的第一端与所述线圈盘L1的第一端连接，且分别与一直流电源Udc和所述同步检测单元31的第一输入端连接；所述第一电容C1的第二端与所述线圈盘L1的第二端连接，且分别与所述IGBT Q1的集电极、所述同步检测单元31的第二输入端连接。

如图1所示，所述IGBT Q1的门极与所述驱动单元32的驱动输出端连接，所述IGBT Q1的集电极分别与所述第一电容C1的第二端和线圈盘L1的第二端连接，所述IGBT Q1的发射极接地。

如图1所示，所述同步检测单元31包括比较器U1；所述比较器U1的同相输入端作为所述同步检测单元31的第一输入端，与所述第一电容C1的第一端连接，所述比较器U1的反相输入端作为所述同步检测单元31的第二输入端，与所述第一电容C1的第二端连接，所述比较器U1的输出端作为所述同步检测单元31的输出端，与所述延时单元33的输入端连接。

具体地，所述同步检测单元31还包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4。

所述第一电阻R1的一端与所述第一电容C1的第一端连接，所述第一电阻R1的另一端经由所述第二电阻R2接地，所述第一电阻R1和第二电阻R2的公共端与所述比较器U1的同相输入端连接；所述第三电阻R3的一端与所述第一电容C1的第二端连接，所述第三电阻R3的另一端经由所述第四电阻R4接地，所述第三电阻R3和第四电阻R4的公共端与所述比较器U1的反相输入端连接。

如图1所示，所述延时单元33包括第五电阻R5、第二电容C2和与门U2。

所述第五电阻R5的一端与所述同步检测单元31的输出端连接，即图1中，第五电阻R5的一端与比较器U1的输出端连接，所述第五电阻R5的另一端经由所述第二电容C2接地；所述与门U2的一输入端与所述同步检测单元31的输出端连接，即图1中，与门U2的一输入端与比较器U1的输出端连接，所述与门U2的另一输入端与所述第五电阻R5和第二电容C2的公共端连接，所述与门U2的输出端与所述驱动单元32的检测输入端连接。

如图1所示，本实用新型电磁加热控制电路的工作原理具体描述如下：

谐振电路10接通直流电源Udc后，谐振电路10中的线圈盘L1和第一电容C1产生谐振，在第一电容C1的两端形成压差，同步检测单元31中，第一电阻R1和第二电阻R2对第一电容C1的第一端的电压进行分压，分压后的电压V_A被输入到比较器U1的同相输入端，同时，第三电阻R3和第四电阻R4对第一电容C1的第二端的电压进行分压，分压后的电压V_B被输入到比较器U1的反相输入端。比较器U1对电压V_A和电压V_B进行比较，当电压V_A大于电压V_B时，比较器U1输出高电平的检测信号；当电压V_A小于电压V_B时，比较器U1输出低电平的检测信号。从而在第一电容C1的第二端的电压，即IGBT Q1的集电极电压降低至低于第一电容C1的第一端的电压时，比较器U1输出的检测信号为高电平。延时单元33中，第五电阻R5、第二电容C2和与门U2对比较器U1输出的检测信号进行延时，即延时检测信号的翻转时间，以确保IGBT Q1的集电极电压降低至最低值时检测信号才翻转。驱动单元32根据经延时单元33延时后的检测信号，以及微控制器20输出的PWM信号，在该检测信号和PWM信号符合预设条件(如检测信号和PWM信号均为高电平)时，驱动单元32确定此时为第一电容C1的第二端的电压达到最低值，即IGBT Q1的集电极电压为最低值，驱动单元32输出驱动信号至IGBTQ1的门极控制IGBT Q1开通。从而，使得IGBT Q1每次开通时IGBT Q1的集电极电压都处于最低值。

再参照图2，图2为本实用新型电磁加热控制电路另一实施例的电路结构示意图。

本实用新型另一实施例中，如图2所示，所述电磁加热控制电路包括谐振电路10、微控制器20和IPM模块30。

与图1所示电路不同的是，图2中，所述IPM模块30包括IGBT Q1、同步检测单元31和驱动单元32，同步检测单元31用于检测谐振电路10的两输出端电压并输出检测信号，驱动单元32用于根据所述微控制器20输出的PWM信号控制所述IGBT Q1在其集电极电压为最低值时开通；微控制器20集成有延时单元的功能，所述微控制器20用于对所述同步检测单元31输出的检测信号进行延时后输出PWM信号至所述驱动单元32。

所述谐振电路10分别与所述同步检测单元31和IGBT Q1连接，所述同步检测单元31与所述微控制器20连接，所述驱动单元32分别与所述微控制器20和IGBT Q1连接；即如图2所示，谐振电路10的输入端连接一直流电源Udc，所述谐振电路10的第一输出端与所述同步检测单元31的第一输入端连接，所述谐振电路10的第二输出端分别与所述同步检测单元31的第二输入端和所述IGBT Q1的集电极连接，所述同步检测单元31的输出端与所述微控制器20的检测输入端连接，所述微控制器20的控制输出端与所述驱动单元32的控制输入端连接，所述驱动单元32的驱动输出端与所述IGBT Q1的门极连接。

在本实施例中，谐振电路10接通直流电源Udc后产生谐振，同步检测单元31检测所述谐振电路10的两输出端的电压，根据检测结果输出相应的高低电平变化的检测信号，该检测信号类似于PWM信号，微控制器20对同步检测单元31输出的检测信号进行延时处理后输出PWM信号至驱动单元32，驱动单元32根据微控制器20输出的PWM信号确定此时为谐振电路10的第二输出端的电压达到最低值，即IGBT Q1的集电极电压为最低值，驱动单元32输出驱动信号至IGBT Q1的门极控制IGBT Q1开通。

从而，相对于现有技术，在本实用新型另一实施例中，电磁加热控制电路通过微控制器20对同步检测单元31检测谐振电路10的两输出端电压后输出的检测信号进行延时，确保驱动单元32在IGBT Q1的集电极电压为最低值时控制IGBT Q1开通，使得IGBT Q1每次开通时IGBT Q1的集电极电压都处于最低值，有效地降低了IGBT Q1的开通损耗，进而能够降低电磁加热系统的损耗，提高电磁加热系统的可靠性。

如图2所示，所述谐振电路10包括线圈盘L1和第一电容C1，所述第一电容C1的第一端与所述线圈盘L1的第一端连接，且分别与一直流电源Udc和所述同步检测单元31的第一输入端连接；所述第一电容C1的第二端与所述线圈盘L1的第二端连接，且分别与所述IGBT Q1的集电极、所述同步检测单元31的第二输入端连接。

所述IGBT Q1的门极与所述驱动单元32的驱动输出端连接，所述IGBTQ1的集电极分别与所述第一电容C1的第二端和线圈盘L1的第二端连接，所述IGBT Q1的发射极接地。

如图2所示，所述同步检测单元31包括比较器U1；所述比较器U1的同相输入端作为所述同步检测单元31的第一输入端，与所述第一电容C1的第一端连接，所述比较器U1的反相输入端作为所述同步检测单元31的第二输入端，与所述第一电容C1的第二端连接，所述比较器U1的输出端作为所述同步检测单元31的输出端，与所述微控制器20的检测输入端连接。

具体地，所述同步检测单元31还包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4。

所述第一电阻R1的一端与所述第一电容C1的第一端连接，所述第一电阻R1的另一端经由所述第二电阻R2接地，所述第一电阻R1和第二电阻R2的公共端与所述比较器U1的同相输入端连接；所述第三电阻R3的一端与所述第一电容C1的第二端连接，所述第三电阻R3的另一端经由所述第四电阻R4接地，所述第三电阻R3和第四电阻R4的公共端与所述比较器U1的反相输入端连接。

如图2所示，本实用新型电磁加热控制电路的工作原理具体描述如下：

谐振电路10接通直流电源Udc后，谐振电路10中的线圈盘L1和第一电容C1产生谐振，在第一电容C1的两端形成压差，同步检测单元31中，第一电阻R1和第二电阻R2对第一电容C1的第一端的电压进行分压，分压后的电压V_A被输入到比较器U1的同相输入端，同时，第三电阻R3和第四电阻R4对第一电容C1的第二端的电压进行分压，分压后的电压V_B被输入到比较器U1的反相输入端。比较器U1对电压V_A和电压V_B进行比较，当电压V_A大于电压V_B时，比较器U1输出高电平的检测信号；当电压V_A小于电压V_B时，比较器U1输出低电平的检测信号。从而在第一电容C1的第二端的电压，即IGBT Q1的集电极电压降低至低于第一电容C1的第一端的电压时，比较器U1输出的检测信号为高电平。比较器U1输出的检测信号被输出至微控制器20的检测输入端，微控制器20对比较器U1输出的检测信号进行延时，即延时检测信号的翻转时间，以确保IGBT Q1的集电极电压降低至最低值时检测信号才翻转。微控制器20在对检测信号进行延时后输出PWM信号至驱动单元32，驱动单元32确定此时为第一电容C1的第二端的电压达到最低值，即IGBT Q1的集电极电压为最低值，驱动单元32输出驱动信号至IGBT Q1的门极控制IGBT Q1开通。从而，使得IGBT Q1每次开通时IGBT Q1的集电极电压都处于最低值。

本实用新型还提供一种电磁电器，该电磁电器包括上述电磁加热控制电路，该电磁加热控制电路的电路结构、工作原理以及所带来的有益效果均参照上述实施例，此处不再赘述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种电磁加热控制电路，其特征在于，所述电磁加热控制电路包括谐振电路、微控制器和IPM模块；

所述IPM模块包括IGBT、用于检测所述谐振电路的两输出端电压并输出检测信号的同步检测单元、用于对所述检测信号进行延时处理的延时单元，以及用于根据经所述延时单元延时后的检测信号和所述微控制器输出的PWM信号控制所述IGBT在其集电极电压为最低值时开通的驱动单元；所述谐振电路分别与所述同步检测单元和IGBT连接，所述驱动单元分别与所述延时单元、微控制器和IGBT连接；

或者，所述IPM模块包括IGBT、用于检测谐振电路的两输出端电压并输出检测信号的同步检测单元，以及用于根据所述微控制器输出的PWM信号控制所述IGBT在其集电极电压为最低值时开通的驱动单元，所述微控制器用于对所述同步检测单元输出的检测信号进行延时后输出PWM信号至所述驱动单元；所述谐振电路分别与所述同步检测单元和IGBT连接，所述同步检测单元与所述微控制器连接，所述驱动单元分别与所述微控制器和IGBT连接。

2.如权利要求1所述的电磁加热控制电路，其特征在于，所述谐振电路包括线圈盘和第一电容，所述第一电容的第一端与所述线圈盘的第一端连接，且分别与一直流电源和所述同步检测单元的第一输入端连接；所述第一电容的第二端与所述线圈盘的第二端连接，且分别与所述IGBT的集电极、所述同步检测单元的第二输入端连接。

3.如权利要求2所述的电磁加热控制电路，其特征在于，所述IGBT的门极与所述驱动单元的驱动输出端连接，所述IGBT的集电极分别与所述第一电容的第二端和线圈盘的第二端连接，所述IGBT的发射极接地。

4.如权利要求2或3所述的电磁加热控制电路，其特征在于，所述同步检测单元包括一比较器；所述比较器的同相输入端作为所述同步检测单元的第一输入端，与所述第一电容的第一端连接，所述比较器的反相输入端作为所述同步检测单元的第二输入端，与所述第一电容的第二端连接，所述比较器的输出端作为所述同步检测单元的输出端，与所述延时单元的输入端连接。

5.如权利要求4所述的电磁加热控制电路，其特征在于，所述同步检测单元还包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；

所述第一电阻的一端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电阻的另一端经由所述第二电阻接地，所述第一电阻和第二电阻的公共端与所述比较器的同相输入端连接；所述第三电阻的一端与所述第一电容的第二端连接，所述第三电阻的另一端经由所述第四电阻接地，所述第三电阻和第四电阻的公共端与所述比较器的反相输入端连接。

6.如权利要求4所述的电磁加热控制电路，其特征在于，所述延时单元包括第五电阻、第二电容和与门；

所述第五电阻的一端与所述同步检测单元的输出端连接，所述第五电阻的另一端经由所述第二电容接地；所述与门的一输入端与所述同步检测单元的输出端连接，所述与门的另一输入端与所述第五电阻和第二电容的公共端连接，所述与门的输出端与所述驱动单元的检测输入端连接。

7.如权利要求2或3所述的电磁加热控制电路，其特征在于，所述同步检测单元包括一比较器；所述比较器的同相输入端作为所述同步检测单元的第一输入端，与所述第一电容的第一端连接，所述比较器的反相输入端作为所述同步检测单元的第二输入端，与所述第一电容的第二端连接，所述比较器的输出端作为所述同步检测单元的输出端，与所述微控制器的检测输入端连接。

8.如权利要求7所述的电磁加热控制电路，其特征在于，所述同步检测单元还包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；

所述第一电阻的一端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电阻的另一端经由所述第二电阻接地，所述第一电阻和第二电阻的公共端与所述比较器的同相输入端连接；所述第三电阻的一端与所述第一电容的第二端连接，所述第三电阻的另一端经由所述第四电阻接地，所述第三电阻和第四电阻的公共端与所述比较器的反相输入端连接。

9.一种电磁电器，其特征在于，所述电磁电器包括权利要求1至8中任意一项所述的电磁加热控制电路。