CN205160355U - 一种浪涌保护电路、igbt电路和加热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种浪涌保护电路、IGBT电路和加热器，该装置包括：实时检测待保护IGBT一侧的CE极电压，并在浪涌发生的瞬时对所述IGBT进行浪涌保护；基于对所述IGBT的浪涌保护，实时检测IGBT另一侧的CE极电压，完全释放并在浪涌能量未完全释放、和/或IGBT另一侧的CE极电压未下降至预设的安全状态时对所述IGBT进行另一重的浪涌保护，以及在浪涌能量被完全释放、且IGBT另一侧的CE极电压下降至预设的安全状态时及时解除对所述IGBT的前述浪涌保护。本实用新型的方案，可以克服现有技术中保护时长难以掌控、抗干扰能力弱和用户体验差等缺陷，实现保护时长易掌控、抗干扰能力强和用户体验好的有益效果。

Description

一种浪涌保护电路、IGBT电路和加热器

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，具体地，涉及一种浪涌保护电路、IGBT电路和加热器。

背景技术

IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)是由双极型三极管BJT和绝缘栅型场效应管MOS组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有金氧半场效晶体管MOSFET的高输入阻抗和电力晶体管GTR的低导通压降两方面的优点。

目前，IH(IndirectHeating，间接加热、旁热)电饭煲、电磁炉等，为防止浪涌电压损坏IGBT等器件而设置了浪涌保护电路。浪涌保护电路在关断IGBT之后，浪涌能量在短时间内还未能完全释放；此时IGBT的CE极(集电极C-发射极E)电压较高，若立即开通IGBT则有击穿的风险。

针对立即开通IGBT存在的击穿风险，一般的处理方式是延时一定的时间才再次开通IGBT。但此保护方式经常由于保护时间过短而未能有效保护IGBT；或保护时间过长影响煮饭、加热效果等，同时电网干扰信号使浪涌保护电路误保护(一般保护停机1S左右)而造成经常停机工作的情况。

现有技术中，存在保护时长难以掌控、抗干扰能力弱和用户体验差等缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对上述缺陷，提出一种浪涌保护电路、IGBT电路和加热器，以解决通过CE极电压(例如：CE极电压)实时检测对IGBT进行保护和控制，更准确地控制IGBT的通断，提升IGBT使用的可靠性、避免因电网干扰信号而发生误保护的问题，从而达到保护时长易掌控、抗干扰能力强和用户体验好等效果。

本实用新型一方面提供一种浪涌保护电路，包括：浪涌保护单元，用于实时检测待保护IGBT一侧的CE极电压，并在浪涌发生的瞬时对所述IGBT进行浪涌保护；保护解除单元，用于基于对所述IGBT的浪涌保护，实时检测所述IGBT另一侧的CE极电压，完全释放并在浪涌能量未完全释放、和/或所述IGBT另一侧的CE极电压未下降至预设的安全状态时对所述IGBT进行另一重的浪涌保护，以及在浪涌能量被完全释放、且所述IGBT另一侧的CE极电压下降至预设的安全状态时及时解除对所述IGBT的前述浪涌保护。

其中，所述浪涌保护单元，包括：浪涌检测模块，用于通过依次连接于所述IGBT的直流电源输入侧的浪涌电压瞬间响应电路、采样电阻R7、隔离二极管D1和高频信号滤波电路，获取所述IGBT靠近电源侧的CE极电压，以确定是否有浪涌发生。

其中，所述浪涌保护单元，还包括：第一瞬时保护模块，用于在浪涌发生的瞬时，通过拉低所述IGBT的驱动信号的方式，关断拉低所述IGBT的驱动信号至预设驱动阈值以下；其中，通过拉低所述IGBT的驱动信号的方式，包括：将至少一个第一比较器U1B和与所述第一比较器U1B的数量匹配的三极管T1，同时连接于所述IGBT；所述IGBT靠近电源侧的CE极电压作为所述第一比较器U1B的正相输入端电压，所述第一比较器U1B的反相输入端电压为预设的基准电压；所述第一比较器U1B的正相输入端电压瞬间抬高，使得第一比较器U1B的正相输入端电压高于第一比较器U1B的反向输入端电压，第一比较器U1B输出高阻态，使得所述三极管T1处于导通状态，所述IGBT的驱动信号被拉低到地。

进一步地，所述浪涌保护单元，还包括：第二瞬时保护模块，用于在浪涌发生的瞬时，通过所述IGBT的控制器发出关断信号的方式，关断所述IGBT的驱动信号；其中，通过所述IGBT的控制器发出关断信号的方式，包括：将数量匹配的至少一个所述IGBT的控制器和所述第一比较器U1B，连接于所述IGBT；所述第一比较器U1B输出的高电平信号，同时输入到所述控制器的中断检测口，所述控制器发出关断信号。

其中，所述保护解除单元，包括：释放量检测模块，包括依次连接于所述IGBT远离直流电源输入侧的第一同步电阻R12和/或第二同步电阻R14、以及第一分压保护电阻R13和/或第二分压保护电阻R15，获取所述IGBT远离电源侧的CE极电压，以确定浪涌能量是否被完全释放。

优选地，所述保护解除单元，还包括：第一检测结果处理模块，用于在浪涌能量未被完全释放、和/或所述IGBT另一侧的CE极电压未下降至预设的安全状态时，通过所述IGBT的控制器，维持所述IGBT的关断状态；其中，通过所述IGBT的控制器，维持所述IGBT的关断状态，包括：将数量匹配地至少一个所述IGBT的控制器和第二比较器U2B，连接于所述IGBT；所述IGBT远离电源侧的CE极电压作为所述第二比较器U2B的正相输入端电压，所述第二比较器U2B的反相输入端电压为预设的另一基准电压；所述第二比较器U2B的正相输入端电压高于第二比较器U2B的反相输入端电压，所述第二比较器U2B输出高电平信号到所述控制器的I/O口或中断口，所述控制器关断IGBT的驱动信号。

进一步地，所述保护解除单元，还包括：第二检测结果处理模块，用于在涌能量被完全释放、且所述IGBT另一侧的CE极电压下降至预设的安全状态时，通过所述IGBT的控制器，重新开通所述IGBT；其中，通过所述IGBT的控制器，重新开通所述IGBT，包括：所述IGBT的CE极电压恢复至预设的安全状态时，所述比较器U2B的正相输入端电压低于比较器U2B的反相输入端电压，所述比较器U2B输出低电平信号到所述控制器的I/O口或中断口，所述控制器重新开通所述IGBT的驱动信号。

与上述装置和/或电路相匹配，本实用新型再一方面提供一种IGBT电路，包括：IGBT，以及，以上所述的浪涌保护电路；其中，所述浪涌保护电路的输入端与电源连接，输出端分别所述IGBT的控制器和所述IGBT的B极连接，以实时检测待保护IGBT一侧的CE极电压，并在浪涌发生的瞬时对所述IGBT进行浪涌保护；所述保护解除单元的输入端与电磁单元连接，输出端与所述IGBT的控制器连接，以实时检测所述IGBT另一侧的CE极电压，并在浪涌能量未完全释放、和/或所述IGBT另一侧的CE极电压未下降至预设的安全状态时对所述IGBT进行另一重的浪涌保护，以及在浪涌能量被完全释放、且所述IGBT另一侧的CE极电压下降至预设的安全状态时及时解除对所述IGBT的前述浪涌保护完全释放；所述IGBT的E极接地，所述电源的负极接地。

其中，所述电磁单元，包括：连接在所述电源的正极与负极之间的滤波电容C1，依次连接在所述电源正极与所述IGBT的C极之间的线圈盘L1，以及连接在所述IGBT的C极与浪涌保护解除检测电路之间的分流电阻R1。

与上述装置和/或电路和/或IGBT电路相匹配，本实用新型再一方面提供一种加热器，包括以上所述的IGBT电路。

本实用新型的方案，通过实时检测浪涌发生的瞬时IGBT的CE极电压(例如：CE极电压)，当浪涌能量完全释放，CE极电压(例如：CE极电压)恢复至安全状态浪涌保护才得以解除；不仅提高了浪涌发生的瞬时IGBT使用的可靠性，而且提高了加热器(例如：IH电饭煲煮饭、电磁炉等)的加热效果等。

进一步，本实用新型的方案，通过实现浪涌发生的瞬时浪涌能量完全释放，IGBT的CE极电压(例如：CE极电压)恢复至安全状态IGBT才能再次开通；不仅提高了浪涌发生的瞬时IGBT使用的可靠性，而且提高了加热器(例如：IH电饭煲煮饭、电磁炉等)的加热效果，同时避免了电网干扰信号使浪涌保护电路误保护而造成经常停机工作的情况。

由此，本实用新型的方案解决利用CE极电压(例如：CE极电压)实时检测对IGBT进行保护和控制，更准确地控制IGBT的通断，提升IGBT使用的可靠性、避免因电网干扰信号而发生误保护的问题，从而，克服现有技术中保护时长难以掌控、抗干扰能力弱和用户体验差的缺陷，实现保护时长易掌控、抗干扰能力强和用户体验好的有益效果。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型的浪涌保护装置的一实施例的工作原理示意图；

图2为本实用新型的浪涌保护电路的一实施例的结构示意图；

图3为本实用新型的电路中瞬时保护模块的一实施例的结构示意图；

图4为本实用新型的电路中检测结果处理模块的一实施例的结构示意图；

图5为本实用新型的浪涌保护电路的一实施例的结构示意图；

图6为本实用新型的浪涌保护电路的一优选实施例的结构示意图。

结合附图，本实用新型实施例中附图标记如下：

102-浪涌保护单元；1022-浪涌检测模块；1024-瞬时保护模块；10242-驱动信号拉低子模块；10244-驱动信号关断子模块；104-保护解除单元；1042-释放量检测模块；1044-检测结果处理模块；10442-继续保护子模块；10444-中断保护子模块；202-电源；204-线圈盘；206-浪涌保护解除检测电路；208-MCU；210-浪涌保护检测电路；212-IGBT。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

根据本实用新型的实施例，提供了一种浪涌保护装置，如图1所示本实用新型的装置的一实施例的工作原理示意图所示。该装置至少包括：

在(一)处，实时检测待保护IGBT一侧的CE极电压，并在浪涌发生的瞬时对所述IGBT进行浪涌保护。通过实时检测待保护IGBT的CE极电压，可以在浪涌发生的第一时间给予该IGBT瞬时的浪涌保护，以保证IGBT及其所在线路的安全。

其中，可以通过实时检测待保护IGBT靠近电源侧的CE极电压，以确定是否有浪涌发生。通过实时检测待保护IGBT靠近电源侧的CE极电压，判断是否有浪涌发生，精确性好，操作方式简便，可靠性高。

在一个实施方式中，实时检测待保护IGBT靠近电源侧的CE极电压，包括：通过依次连接于所述IGBT的直流电源输入侧的浪涌电压瞬间响应电路、采样电阻R7、隔离开关管D1和高频信号滤波电路，获取所述IGBT靠近电源侧的CE极电压，以确定是否有浪涌发生。

在一个例子中，该检测过程中，IGBT的C极可以连接于所述直流电源输入侧，IGBT的E极接地(参见图6所示的例子)。通过滤波电路与同步电阻相配合的方式检测所述IGBT的CE极电压，检测方式简便、可靠，检测结果精准性好。

例如：参见图6所示的例子，浪涌电压瞬间响应电路，可以包括连接在电源正极(例如：DC+输入端)与采样电阻R7靠近电源侧之间的RC滤波电路(例如：由电容C2和电阻R2构成的滤波电路)。高频信号滤波电路，可以包括连接在隔离开关管D1的阴极与地之间的RC滤波电路(例如：由电容C4和电阻R4构成的滤波电路)。

在一个实施方式中，基于对所述IGBT靠近电源侧的CE极电压的检测结果，在浪涌发生的瞬时对所述IGBT进行浪涌保护。通过检测结果对所述IGBT进行瞬时的浪涌保护，安全性和及时性都可以得到保证。

在一个例子中，在浪涌发生，可以通过拉低所述IGBT的驱动信号的方式，关断所述IGBT。

其中，通过拉低所述IGBT的驱动信号的方式，包括：具体地，通过拉低所述IGBT的驱动信号的方式，关断所述IGBT，可以包括：将至少一个第一比较器U1B和至少一个开关器件(例如：三极管T1)连接于所述IGBT，所述IGBT一侧的CE极电压作为所述第一比较器U1B的正相输入端电压，所述第一比较器U1B的反相输入端电压为预设的基准电压。

其中，第一比较器U1B和开关器件(例如：三极管T1)在数量上是匹配设置的。

通过拉低所述IGBT的驱动信号的方式，关断所述IGBT，还可以包括：所述第一比较器U1B的正相输入端电压瞬间抬高，使得第一比较器U1B的正相输入端电压高于第一比较器U1B的反向输入端电压，第一比较器U1B输出高阻态，使得所述开关器件(例如：三极管T1)处于导通状态，所述IGBT的驱动信号被拉低到地，IGBT关断。

其中，第一比较器U1B的反相输入端预设的基准电压，可以通过电阻(例如：分压电阻R3、分压电阻R6和预设的第一基准直流电源)分压输入，具体参数根据保护电压阈值来设置。其中，该第一基准直流电源可以是5V直流电源。

例如：在分压电阻R3的两端还可以并联电容C3，以滤除第一比较器U1B的反相输入端电压中的谐波信号。

例如：在第一比较器U1B的输出端，还可以连接电阻R9，以进行限流，从而可以在第一比较器U1B的输出电压信号较大时保护控制器的中断检测口。

其中，在开关器件(例如：三极管T1)的B极(即基极)，可以依次连接电阻R10和第二基准直流电源(例如：+15V直流电源)，以与第一比较器U1B输出的高电平信号进行比较，当第一比较器U1B输出的高电平信号高于所述第二基准直流电源为开关器件(例如：三极管T1)的B极提供的电压时，开关器件(例如：三极管T1)才导通，可以减小对所述IGBT的误保护。

进一步，在开关器件(例如：三极管T1)的C极(即集电极)，可以依次连接电阻R8和第三基准直流电源(例如：+15V直流电源)，以进一步限制开关器件(例如：三极管T1)的导通条件，从而更进一步减小甚至避免对所述IGBT的误保护而影响所述IGBT工作的有效性。

在一个例子中，在浪涌发生的瞬时对所述IGBT进行浪涌保护，还可以通过所述IGBT的控制器，关断所述IGBT。

其中，通过所述IGBT的控制器发出关断信号的方式，包括：将数量匹配的至少一个所述IGBT的控制器和所述第一比较器(U1B)，连接于所述IGBT；所述第一比较器(U1B)输出的高电平信号，同时输入到所述控制器的中断检测口，所述控制器发出关断信号。

由此，通过拉低所述IGBT的驱动信号的方式关断所述IGBT，和/或，通过控制器控制的方式关断所述IGBT，可以提高浪涌保护的及时性和可靠性，进而提升所述IGBT工作的安全性和有效性。

在(二)处，基于对所述IGBT的浪涌保护，实时检测所述IGBT另一侧的CE极电压，完全释放并在浪涌能量未完全释放、和/或所述IGBT另一侧的CE极电压未下降至预设的安全状态时对所述IGBT进行另一重的浪涌保护，以及在浪涌能量被完全释放、且所述IGBT另一侧的CE极电压下降至预设的安全状态时及时解除对所述IGBT的前述浪涌保护。在对待保护IGBT进行浪涌保护的同时，继续实时检测该IGBT的CE极电压，实现浪涌能量完全释放之后IGBT才能再次开通，可以提高浪涌发生的瞬时IGBT使用的可靠性和加热器(例如：IH电饭煲煮饭、电磁炉等)的加热效果，避免电网干扰信号使浪涌保护电路误保护而造成经常停机工作的情况，使用户可放心使用，人性化好。

其中，所述预设的安全状态，是IGBT正常工作前待机状态时CE极的合理电压，例如：IGBT所属整机的安全工作电压(即该整机规定的使用电压范围，高低压保护电压范围之外)下的待机电压范围。

其中，IGBT的CE极电压恢复至所述预设的安全状态：通过电路(例如：控制器)监控IGBT的CE极电压，避免提前开通而使IGBT损坏或延时开通造成加热效果变差。IGBT的CE极电压恢复至所述预设的安全状态的时间不固定，只要CE极电压恢复至所述预设的安全状态时即可重新开通IGBT，从而避免提前或延时开通，IGBT处于关断状态的时间更加可靠合理。

在一个实施方式中，实时检测所述IGBT另一侧(例如：远离电源侧)的CE极电压，以确定浪涌能量是否被完全释放、且所述IGBT另一侧的CE极电压是否下降至预设的安全状态。通过实时检测所述IGBT另一侧的CE极电压判断浪涌能量是否已释放彻底，检测精度高，操作难度低。

在一个例子中，可以通过依次连接于所述IGBT远离电源侧(例如：远离直流电源输入侧)的第一同步电阻R12和/或第二同步电阻R14、以及第一分压保护电阻R13和/或第二分压保护电阻R15，获取所述IGBT另一侧(例如：远离电源侧)的CE极电压，以确定浪涌能量是否被完全释放。通过一路或多路的采用电阻和分压保护电阻配合的方式，获取所述IGBT的CE极电压，操作方式简便，获取电压信号的精度高、可靠性高。

在一个实施方式中，基于对所述IGBT远离电源侧的CE极电压的检测结果，在浪涌能量被完全释放、且所述IGBT另一侧的CE极电压下降至预设的安全状态时，解除对所述IGBT的浪涌保护。通过检测所述IGBT远离电源侧的CE极电压，判断在浪涌能量释放彻底、且所述IGBT另一侧的CE极电压下降至预设的安全状态时，第一时间解除对所述IGBT的浪涌保护，可以提高所述IGBT使用的可靠性和有效性，有利于提升用户体验和使用效果。

在一个例子中，在浪涌能量未完全释放、和/或所述IGBT另一侧的CE极电压未下降至预设的安全状态时对所述IGBT进行另一重的浪涌保护，可以包括：涌能量被完全释放、且所述IGBT另一侧的CE极电压下降至预设的安全状态时，通过所述IGBT的控制器，重新开通所述IGBT。其中，控制器，可以包括MCU、MPU、CPU、单片机和DSP处理器中的至少一种。通过控制器控制的方式，在浪涌能量释放彻底、且所述IGBT另一侧的CE极电压下降至预设的安全状态时，重新使所述IGBT处于有效地工作状态，控制方式简单，可靠性和安全性均有保证，更重要的是可以避免因误保护而影响所述IGBT的工作效果。

其中，通过所述IGBT的控制器，重新开通所述IGBT，可以包括：所述IGBT的CE极电压恢复至预设的安全状态时，所述第二比较器U2B的正相输入端电压低于第二比较器U2B的反相输入端电压，所述第二比较器U2B输出低电平信号到所述控制器的I/O口或中断口，所述控制器重新开通所述IGBT的驱动信号。

在一个例子中，在浪涌能量被完全释放、且所述IGBT另一侧的CE极电压下降至预设的安全状态时及时解除对所述IGBT的前述浪涌保护，可以包括：在浪涌能量未被完全释放、且所述IGBT另一侧的CE极电压下降至预设的安全状态时，通过所述IGBT的控制器，维持所述IGBT的关断状态。通过在浪涌能量释放情况和所述IGBT另一侧的CE极电压下降情况的检测过程中对所述IGBT的双重浪涌保护，可以进一步提高浪涌保护的可靠性和有效性，减少误动作率。

其中，通过所述IGBT的控制器，维持所述IGBT的关断状态，可以包括：将至少一个第二比较器U2B和/或至少一个控制器连接于所述IGBT；所述IGBT另一侧的CE极电压作为所述第二比较器U2B的正相输入端电压，所述第二比较器U2B的反相输入端电压为预设的另一基准电压；所述第二比较器U2B的正相输入端电压高于第二比较器U2B的反相输入端电压，所述第二比较器U2B输出高电平信号到所述控制器的I/O口或中断口，所述控制器关断IGBT的驱动信号。通过控制器关断的方式，在浪涌能量未释放彻底时，进一步维持所述IGBT的关断状态，可以提高浪涌保护的可靠性和安全性，提升所述IGBT工作的安全性，使用户可以放心地使用。

其中，第二比较器U2B反相输入端预设的基准电压，可以通过电阻(例如：分压电阻R16、分压电阻R5和预设的第四基准直流电源)分压输入，具体参数根据浪涌解除电压阈值来设置。其中，该第四基准直流电源可以是5V直流电源。

例如：在分压电阻R5的两端还可以并联电容C5，以滤除第二比较器U2B的反相输入端电压中的谐波信号。

例如：在第二比较器U2B的输出端，还可以依次连接电阻U11和第五直流基准电源(例如：+5V直流电源)，以进行限流，从而可以在第二比较器U2B的输出电压信号较大时保护控制器的中断检测口。

经大量的试验验证，采用本实施例的技术方案，通过实时检测浪涌发生的瞬时IGBT的CE极电压(例如：CE极电压)，当浪涌能量完全释放，CE极电压(例如：CE极电压)恢复至安全状态浪涌保护才得以解除；不仅提高了浪涌发生的瞬时IGBT使用的可靠性，而且提高了加热器(例如：IH电饭煲煮饭、电磁炉等)的加热效果等。

根据本实用新型的实施例，还提供了对应于浪涌保护装置的一种浪涌保护电路。参见图4所示本实用新型的电路的一实施例的结构示意图。该电路至少包括：浪涌保护单元102和保护解除单元104。

其中，浪涌保护单元102，用于实时检测待保护IGBT一侧的CE极电压，并在浪涌发生的瞬时对所述IGBT进行浪涌保护。该浪涌保护单元102的具体功能及处理参见(一)。通过实时检测待保护IGBT的CE极电压，可以在浪涌发生的第一时间给予该IGBT瞬时的浪涌保护，以保证IGBT及其所在线路的安全。

具体地，浪涌实时保护是靠浪涌保护单元102检测市电输入浪涌电压，IGBT的CE极电压实时检测是属于保护解除单元104。在浪涌保护单元102检测到没有浪涌(例如：自市电的L、N线输入的浪涌)的基础上，同时保护解除单元104检测到IGBT的CE极电压安全时才解除浪涌保护。

在一个实施方式中，浪涌保护单元102，包括：浪涌检测模块1022和瞬时保护模块1024。

其中，浪涌检测模块1022，用于实时检测待保护IGBT一侧的CE极电压，以确定是否有浪涌发生。该浪涌检测模块1022的具体功能及处理参见步骤S210。通过实时检测待保护IGBT靠近电源一侧的CE极电压，判断是否有浪涌发生，精确性好，操作方式简便，可靠性高。

在一个例子中，所述浪涌检测模块1022，包括：依次连接于所述IGBT的直流电源输入侧的浪涌电压瞬间响应电路、采样电阻R7、隔离二极管D1和高频信号滤波电路，通过所述浪涌电压瞬间响应电路、采样电阻R7、隔离开关管D1和高频信号滤波电路，获取所述IGBT一侧的CE极电压；所述IGBT的C极连接于所述直流电源输入侧，IGBT的E极接地(参见图6所示的例子)。通过滤波电路与采样电阻相配合的方式检测所述IGBT的CE极电压，检测方式简便、可靠，检测结果精准性好。

例如：参见图6所示的例子，浪涌电压瞬间响应电路，可以包括连接在电源正极(例如：DC+输入端)与采样电阻R7靠近电源侧之间的RC滤波电路(例如：由电容C2和电阻R2构成的滤波电路)。高频信号滤波电路，可以包括连接在隔离开关管D1的阴极与地之间的RC滤波电路(例如：由电容C4和电阻R4构成的滤波电路)。

其中，瞬时保护模块1024，用于基于对所述IGBT一侧的CE极电压的检测结果，在浪涌发生的瞬时对所述IGBT进行浪涌保护。该瞬时保护模块1024的具体功能及处理参见步骤S220。通过检测结果对所述IGBT进行瞬时的浪涌保护，安全性和及时性都可以得到保证。

参加图3，所述瞬时保护模块1024，包括：驱动信号拉低子模10242，和/或，驱动信号关断子模块10244。

在一个例子中，驱动信号拉低子模10242，用于浪涌发生的瞬时，通过拉低所述IGBT的驱动信号的方式，关断所述IGBT。

在一个例子中，驱动信号关断子模块10244，用于浪涌发生的瞬时，通过所述IGBT的控制器，关断所述IGBT。其中，控制器，可以包括MCU、MPU、CPU、单片机和DSP处理器等中的至少一种，可以根据实际的功能需求选择和匹配多种控制器，以提升浪涌保护的通用性和可靠性。

由此，通过拉低所述IGBT的驱动信号的方式关断所述IGBT，和/或，通过控制器控制的方式关断所述IGBT，可以提高浪涌保护的及时性和可靠性，进而提升所述IGBT工作的安全性和有效性。

具体地，通过拉低所述IGBT的驱动信号的方式，关断所述IGBT，可以包括：将至少一个第一比较器U1B和/或至少一个开关器件(例如：三极管T1)连接于所述IGBT，所述IGBT一侧的CE极电压作为所述第一比较器U1B的正相输入端电压，所述第一比较器U1B的反相输入端电压为预设的基准电压；所述第一比较器U1B的正相输入端电压瞬间抬高，使得第一比较器U1B的正相输入端电压高于第一比较器U1B的反向输入端电压，第一比较器U1B输出高阻态，使得所述开关器件(例如：三极管T1)处于导通状态，所述IGBT的驱动信号被拉低到地，IGBT关断。

其中，第一比较器U1B的反相输入端预设的基准电压，可以通过电阻(例如：分压电阻R3、分压电阻R6和预设的第一基准直流电源)分压输入，具体参数根据实际需要的保护电压阈值来设置。其中，该第一基准直流电源可以是5V直流电源。

例如：在分压电阻R3的两端还可以并联电容C3，以滤除第一比较器U1B的反相输入端电压中的谐波信号。

例如：在第一比较器U1B的输出端，还可以连接电阻R9，以进行限流，从而可以在第一比较器U1B的输出电压信号较大时保护控制器的中断检测口。

其中，在开关器件(例如：三极管T1)的B极(即基极)，可以依次连接电阻R10和第二基准直流电源(例如：+5V直流电源)，以与第一比较器U1B输出的高电平信号进行比较，当第一比较器U1B输出高阻态，所述第二基准直流电源触发所述开关器件(例如：三极管T1)才导通，IGBT驱动信号被拉低，IGBT驱动关断，可以减小对所述IGBT的误保护。

进一步，在开关器件(例如：三极管T1)的C极(即集电极)，可以依次连接电阻R8和第三基准直流电源(例如：+15V直流电源)，作为IGBT驱动供电电路，以进一步限制开关器件(例如：三极管T1)的导通条件，从而更进一步减小甚至避免对所述IGBT的误保护而影响所述IGBT工作的有效性。

具体地，通过所述IGBT的控制器，关断所述IGBT，可以包括：将至少一个控制器连接于所述IGBT和所述第一比较器U1B；所述第一比较器U1B输出的高电平信号，同时输入到所述控制器的中断检测口，所述控制器关断所述IGBT的驱动信号。

其中，保护解除单元104，用于基于对所述IGBT的浪涌保护，实时检测所述IGBT的CE极电压，完全释放并在浪涌能量未完全释放、和/或所述IGBT另一侧的CE极电压未下降至预设的安全状态时对所述IGBT进行另一重的浪涌保护，以及在浪涌能量被完全释放、且所述IGBT另一侧的CE极电压下降至预设的安全状态时及时解除对所述IGBT的前述浪涌保护。该保护解除单元104的具体功能及处理参见(二)。该保护解除单元104，包括：释放量检测模块1042和检测结果处理模块1044。

在对待保护IGBT进行浪涌保护的同时，继续实时检测该IGBT的CE极电压，实现浪涌能量完全释放、且所述IGBT另一侧的CE极电压下降至预设的安全状态之后IGBT才能再次开通，可以提高浪涌发生的瞬时IGBT使用的可靠性和加热器(例如：IH电饭煲煮饭、电磁炉等)的加热效果，避免电网干扰信号使浪涌保护电路误保护而造成经常停机工作的情况，使用户可放心使用，人性化好。

其中，所述预设的安全状态，是IGBT正常工作前待机状态时CE极的合理电压，例如：IGBT所属整机的安全工作电压(即该整机规定的使用电压范围，高低压保护电压范围之外)下的待机电压范围。

其中，IGBT的CE极电压恢复至所述预设的安全状态：通过电路(例如：控制器)监控IGBT的CE极电压，避免提前开通而使IGBT损坏或延时开通造成加热效果变差。IGBT的CE极电压恢复至所述预设的安全状态的时间不固定，只要CE极电压恢复至所述预设的安全状态时即可重新开通IGBT，从而避免提前或延时开通，IGBT处于关断状态的时间更加可靠合理。

其中，释放量检测模块1042，用于实时检测所述IGBT另一侧的CE极电压，以确定浪涌能量是否被完全释放、且所述IGBT另一侧的CE极电压是否下降至预设的安全状态。该释放量检测模块1042的具体功能及处理参见步骤S310。通过实时检测所述IGBT另一侧的CE极电压判断浪涌能量是否已释放彻底，检测精度高，操作难度低。

在一个例子中，释放量检测模块1042，包括：依次连接于所述IGBT远离直流电源输入侧的第一同步电阻R12和/或第二同步电阻R14、以及第一分压保护电阻R13和/或第二分压保护电阻R15，以获取所述IGBT另一侧的CE极电压。通过一路或多路的采用电阻和分压保护电阻配合的方式，获取所述IGBT的CE极电压，操作方式简便，获取电压信号的精度高、可靠性高。

其中，检测结果处理模块1044，用于基于对所述IGBT另一侧的CE极电压的检测结果，在浪涌能量被完全释放时，解除对所述IGBT的浪涌保护。该检测结果处理模块1044的具体功能及处理参见步骤S320。通过检测所述IGBT远离电源侧的CE极电压，判断在浪涌能量释放彻底时，第一时间解除对所述IGBT的浪涌保护，可以提高所述IGBT使用的可靠性和有效性，有利于提升用户体验和使用效果。

参加图4，检测结果处理模块1044，包括：继续保护子模块10442(例如：第一检测结果处理模块)和中断保护子模块10444(例如：第二检测结果处理模块)。

其中，继续保护子模块10442，用于浪涌发生和/或浪涌能量未被完全释放、和/或所述IGBT另一侧的CE极电压未下降至预设的安全状态时，通过所述IGBT的控制器，维持所述IGBT的关断状态。通过在浪涌能量释放情况的检测过程中对所述IGBT的双重浪涌保护，可以进一步提高浪涌保护的可靠性和有效性，减少误动作率。

在一个例子中，通过所述IGBT的控制器，维持所述IGBT的关断状态，包括：将至少一个第二比较器U2B和/或至少一个控制器连接于所述IGBT；所述IGBT另一侧的CE极电压作为所述第二比较器U2B的正相输入端电压，所述第二比较器U2B的反相输入端电压为预设的另一基准电压；所述第二比较器U2B的正相输入端电压高于第二比较器U2B的反相输入端电压，所述第二比较器U2B输出高电平信号到所述控制器的I/O口或中断口，所述控制器关断IGBT的驱动信号。通过控制器关断的方式，在浪涌能量未释放彻底、和/或所述IGBT另一侧的CE极电压未下降至预设的安全状态时，进一步维持所述IGBT的关断状态，可以提高浪涌保护的可靠性和安全性，提升所述IGBT工作的安全性，使用户可以放心地使用。

其中，第二比较器U2B反相输入端预设的基准电压，可以通过电阻(例如：分压电阻R16、分压电阻R5和预设的第四基准直流电源)分压输入，具体参数根据实际需要的浪涌解除电压阈值来设置。其中，该第四基准直流电源可以是5V直流电源。

例如：在分压电阻R5的两端还可以并联电容C5，以滤除第二比较器U2B的反相输入端电压中的谐波信号。

例如：在第二比较器U2B的输出端，还可以依次连接电阻U11和第五直流基准电源(例如：+5V直流电源)，以进行限流，从而可以在第二比较器U2B的输出电压信号较大时保护控制器的中断检测口。

中断保护子模块10444，用于涌能量被完全释放、且所述IGBT另一侧的CE极电压下降至预设的安全状态时，通过所述IGBT的控制器，重新开通所述IGBT。通过控制器控制的方式，在浪涌能量释放彻底、且所述IGBT另一侧的CE极电压下降至预设的安全状态时，重新使所述IGBT处于有效地工作状态，控制方式简单，可靠性和安全性均有保证，更重要的是可以避免因误保护而影响所述IGBT的工作效果。

在一个例子中，通过所述IGBT的控制器，重新开通所述IGBT，包括：所述IGBT的CE极电压恢复至预设的安全状态时，所述第二比较器U2B的正相输入端电压低于第二比较器U2B的反相输入端电压，所述第二比较器U2B输出低电平信号到所述控制器的I/O口或中断口，所述控制器重新开通所述IGBT的驱动信号。

由此，通过浪涌保护单元102和保护解除单元104，可以实现浪涌发生(例如：刚出现)时的瞬间保护、以及实现浪涌能量完全释放、且所述IGBT另一侧的CE极电压下降至预设的安全状态之后IGBT才能再次开通，从而可以提高浪涌保护的安全性和有效性，进而提升浪涌发生的瞬时IGBT使用的可靠性和用户体验。

由于本实施例的电路所实现的处理及功能基本相应于前述图1所示的装置的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。

经大量的试验验证，采用本实用新型的技术方案，通过实现浪涌发生的瞬时浪涌能量完全释放，IGBT的CE极电压(例如：CE极电压)恢复至安全状态IGBT才能再次开通；不仅提高了浪涌发生的瞬时IGBT使用的可靠性，而且提高了加热器(例如：IH电饭煲煮饭、电磁炉等)的加热效果，同时避免了电网干扰信号使浪涌保护电路误保护而造成经常停机工作的情况。

根据本实用新型的实施例，还提供了对应于浪涌保护装置和/或浪涌保护电路的一种IGBT电路。参见图5所示本实用新型的电路的一实施例的结构示意图。该电路至少包括：IGBT，以及，前述浪涌保护电路。

其中，IGBT(例如：IGBT212)，依次连接至所述IGBT的C极的电源202的正极和电磁单元204，连接至所述IGBT的B极的至少一个IGBT驱动电路或控制器(例如：MCU208)，以及，以上所述的浪涌保护单元102(例如：浪涌保护检测电路210)，和/或，以上所述的保护解除单元104(例如：浪涌保护解除检测电路206)。

其中，浪涌保护检测电路210的输入端与电源202连接，输出端分别与控制器(例如：MCU208)和IGBT(例如：IGBT212)的B极连接，以实时检测待保护IGBT的CE极电压(例如：CE极电压)，并在浪涌出现时对IGBT(例如：IGBT212)进行浪涌保护；浪涌保护解除检测电路206的输入端与电磁单元204连接，输出端与控制器(例如：MCU208)连接，以实时检测IGBT(例如：IGBT212)的CE极电压，在浪涌能量被完全释放时解除对IGBT(例如：IGBT212)的浪涌保护；IGBT(例如：IGBT212)的E极接地，电源202的负极接地。

其中，IGBT的数量可以为多个，以满足更多的控制需求。

其中，浪涌保护电路的数量可以为多个，以更可靠地对IGBT进行保护。

其中，在电磁单元204与浪涌保护解除检测电路206之间，还可以连接电阻R1，以在浪涌发生的瞬时对IGBT的CE极电压进行分压，更好地保护电磁单元204和/或浪涌保护解除检测电路206。

其中，浪涌保护检测电路210的功能及处理参见浪涌保护单元102的相关说明，浪涌保护解除检测电路206的功能及处理参见保护解除单元104的相关说明，在此不再赘述。

例如：浪涌保护检测电路210实现浪涌刚出现时的瞬间保护。浪涌出现时，第一比较器U1B的正相输入端电压瞬间抬高，第一比较器U1B的正相输入端电压高于第一比较器U1B的反向输入端电压，第一比较器U1B输出高电平。此时开关器件(例如：三极管T1)处于导通状态，IGBT驱动信号(例如：IGBT驱动信号P1)被拉低到地，IGBT关断。第一比较器U1B输出的高电平同时输入到控制器(例如：MCU)的中断检测口(例如：浪涌保护输入S1)，MCU关断IGBT驱动信号。

例如：浪涌保护解除检测电路206实现浪涌能量完全释放、且所述IGBT另一侧的CE极电压下降至预设的安全状态之后IGBT才能再次开通，不仅提高了浪涌发生的瞬时IGBT使用的可靠性，而且提高了加热器(例如：IH电饭煲煮饭、电磁炉加热效果等)(目前一般处理方式保护时间固定1S左右，此时间有可能太长)。浪涌发生以及浪涌能量未完全释放时，第二比较器U2B的正相输入端的电压较高，第二比较器U2B的正相输入端电压高于第二比较器U2B的反相输入端电压，第二比较器U2B输出高电平，同时输入到控制器(例如：MCU)的普通I/O口(例如：浪涌解除输入S2)或中断口，MCU关断IGBT的驱动信号；直到涌能量完全释放，CE极电压恢复至安全状态，此时第二比较器U2B正相端电压低于反相输入端，第二比较器U2B输出低电平，MCU才再次开通IGBT。

由此，通过浪涌保护检测电路210和浪涌保护解除检测电路206，解决了常用保护方式由于保护时间过短而未能有效保护IGBT；或保护时间过长影响煮饭，加热效果等，也避免了干扰信号使浪涌保护电路误保护而造成经常停机工作的情况。

在一个实施方式中，电磁单元204，包括：连接在电源202的正极与负极之间的滤波电容C1，依次连接在电源202的正极与IGBT(例如：IGBT212)的C极之间的线圈盘L1，以及连接在IGBT(例如：IGBT212)的C极与浪涌保护解除检测电路206之间的分流电阻R1。

例如：参见图6，在线圈盘L1的两端，还可以分别连接第一接线柱OUT1(如：四脚柱)和第二接线柱OUT2(如：四脚柱)。通过第一接线柱OUT1和第二接线柱OUT2，用于连接电磁线圈(例如：线圈盘L1)，可以加固和保护线圈盘L1。

由于本实施例的电路所实现的处理及功能基本相应于前述图1所示的装置和/或图2至图4的电路的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。

经大量的试验验证，采用本实用新型的技术方案，通过浪涌保护检测电路210和浪涌保护解除检测电路206，可以实现发生浪涌时浪涌能量完全释放，CE极电压(例如：CE极电压)恢复至安全状态浪涌保护才得以解除。在浪涌能量未完全释放、和/或所述IGBT另一侧的CE极电压未下降至预设的安全状态时，控制器(例如：MCU)不会重新发出IGBT驱动信号(例如：IGBT驱动信号P1)，避免IGBT因反压过高、电流过大等而烧毁。

根据本实用新型的实施例，还提供了对应于浪涌保护装置和/或浪涌保护电路和/或IGBT电路的一种加热器。该加热器至少包括以上所述的IGBT电路。

其中，该加热器中，IGBT电路采用以上所述的浪涌保护装置、和/或具有以上所述的浪涌保护电路，对自身进行浪涌保护。

由于本实施例的加热器所实现的处理及功能基本相应于前述图1所示的装置和/或图2至图4的电路和/或图5至图6所示的电路的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。

经大量的试验验证，采用本实用新型的技术方案，通过实时检测IGBT的CE极电压，可以在浪涌发生的瞬时给予及时、可靠的保护，在浪涌能量彻底释放时及时恢复IGBT的正常工作，一方面可以提高对IGBT的可靠保护，另一方面可以提高浪涌发生的瞬时IGBT使用的可靠性，使得加热器本身的加热效率大大提高，用户体验也有极大提升。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、装置、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、装置、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、装置、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域内的技术人员应明白，本实用新型的实施例可提供为装置、电路、或计算机程序产品。因此，本实用新型可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本实用新型可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

以上所述仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种浪涌保护电路，其特征在于，包括：

浪涌保护单元，用于实时检测待保护IGBT一侧的CE极电压，并在浪涌发生的瞬时对所述IGBT进行浪涌保护；

保护解除单元，用于基于对所述IGBT的浪涌保护，实时检测所述IGBT另一侧的CE极电压，完全释放并在浪涌能量未完全释放、和/或所述IGBT另一侧的CE极电压未下降至预设的安全状态时对所述IGBT进行另一重的浪涌保护，以及在浪涌能量被完全释放、且所述IGBT另一侧的CE极电压下降至预设的安全状态时及时解除对所述IGBT的前述浪涌保护。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述浪涌保护单元，包括：

浪涌检测模块，包括依次连接于所述IGBT的直流电源输入侧的浪涌电压瞬间响应电路、采样电阻(R7)、隔离二极管(D1)和高频信号滤波电路，获取所述IGBT靠近电源侧的CE极电压，以确定是否有浪涌发生。

3.根据权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述浪涌保护单元，还包括：

第一瞬时保护模块，用于在浪涌发生的瞬时，通过拉低所述IGBT的驱动信号的方式，关断拉低所述IGBT的驱动信号至预设驱动阈值以下；

其中，通过拉低所述IGBT的驱动信号的方式，包括：

将至少一个第一比较器(U1B)和与所述第一比较器(U1B)的数量匹配的三极管(T1)，同时连接于所述IGBT；所述IGBT靠近电源侧的CE极电压作为所述第一比较器(U1B)的正相输入端电压，所述第一比较器(U1B)的反相输入端电压为预设的基准电压；

所述第一比较器(U1B)的正相输入端电压瞬间抬高，使得第一比较器(U1B)的正相输入端电压高于第一比较器(U1B)的反向输入端电压，第一比较器(U1B)输出高阻态，使得所述三极管(T1)处于导通状态，所述IGBT的驱动信号被拉低到地。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述浪涌保护单元，还包括：

第二瞬时保护模块，用于在浪涌发生的瞬时，通过所述IGBT的控制器发出关断信号的方式，关断所述IGBT的驱动信号；

其中，通过所述IGBT的控制器发出关断信号的方式，包括：

将数量匹配的至少一个所述IGBT的控制器和所述第一比较器(U1B)，连接于所述IGBT；

所述第一比较器(U1B)输出的高电平信号，同时输入到所述控制器的中断检测口，所述控制器发出关断信号。

5.根据权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述保护解除单元，包括：

释放量检测模块，用于通过依次连接于所述IGBT远离直流电源输入侧的第一同步电阻(R12)和/或第二同步电阻(R14)、以及第一分压保护电阻(R13)和/或第二分压保护电阻(R15)，获取所述IGBT远离电源侧的CE极电压，以确定浪涌能量是否被完全释放。

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述保护解除单元，还包括：

第一检测结果处理模块，用于在浪涌能量未被完全释放、和/或所述IGBT另一侧的CE极电压未下降至预设的安全状态时，通过所述IGBT的控制器，维持所述IGBT的关断状态；

其中，通过所述IGBT的控制器，维持所述IGBT的关断状态，包括：

将数量匹配地至少一个所述IGBT的控制器和第二比较器(U2B)，连接于所述IGBT；所述IGBT远离电源侧的CE极电压作为所述第二比较器(U2B)的正相输入端电压，所述第二比较器(U2B)的反相输入端电压为预设的另一基准电压；

所述第二比较器(U2B)的正相输入端电压高于第二比较器(U2B)的反相输入端电压，所述第二比较器(U2B)输出高电平信号到所述控制器的I/O口或中断口，所述控制器关断IGBT的驱动信号。

7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述保护解除单元，还包括：

第二检测结果处理模块，用于在涌能量被完全释放、且所述IGBT另一侧的CE极电压下降至预设的安全状态时，通过所述IGBT的控制器，重新开通所述IGBT；

其中，通过所述IGBT的控制器，重新开通所述IGBT，包括：

所述IGBT的CE极电压恢复至预设的安全状态时，所述比较器(U2B)的正相输入端电压低于比较器(U2B)的反相输入端电压，所述比较器(U2B)输出低电平信号到所述控制器的I/O口或中断口，所述控制器重新开通所述IGBT的驱动信号。

8.一种IGBT电路，其特征在于，包括：

IGBT，以及，

如权利要求1-7任一项所述的浪涌保护电路；其中，

所述浪涌保护电路的输入端与电源连接，输出端分别所述IGBT的控制器和所述IGBT的B极连接，以实时检测待保护IGBT一侧的CE极电压，并在浪涌发生的瞬时对所述IGBT进行浪涌保护；

所述保护解除单元的输入端与电磁单元连接，输出端与所述IGBT的控制器连接，以实时检测所述IGBT另一侧的CE极电压，并在浪涌能量未完全释放、和/或所述IGBT另一侧的CE极电压未下降至预设的安全状态时对所述IGBT进行另一重的浪涌保护，以及在浪涌能量被完全释放、且所述IGBT另一侧的CE极电压下降至预设的安全状态时及时解除对所述IGBT的前述浪涌保护完全释放；

所述IGBT的E极接地，所述电源的负极接地。

9.根据权利要求8所述的IGBT电路，其特征在于，所述电磁单元，包括：

连接在所述电源的正极与负极之间的滤波电容(C1)，依次连接在所述电源正极与所述IGBT的C极之间的线圈盘(L1)，以及连接在所述IGBT的C极与浪涌保护解除检测电路之间的分流电阻(R1)。

10.一种加热器，其特征在于，包括如权利要求8所述的IGBT电路。