CN205657421U - 电磁加热系统及其电压浪涌保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电磁加热系统及其电压浪涌保护装置，所述装置包括：过压保护电路，过压保护电路的输入端与功率开关管的集电极相连，过压保护电路用于在功率开关管的集电极电压大于预设电压阈值时输出过压保护信号；升降压电路，升降压电路的输出端与功率开关管的控制极相连；控制模块，控制模块分别与过压保护电路的输出端、升降压电路的输入端相连，控制模块在接收到过压保护信号时，通过控制升降压电路以控制功率开关管导通，以使功率开关管进行泄压保护。该装置能够在功率开关管的集电极过压时，通过控制升降压电路以控制功率开关管导通，以使功率开关管释放超过功率开关管规格的电压，从而对功率开关管进行保护。

Description

电磁加热系统及其电压浪涌保护装置

技术领域

本实用新型涉及家用电器技术领域，特别涉及一种电磁加热系统的电压浪涌保护装置以及一种具有该电压浪涌保护装置的电磁加热系统。

背景技术

功率开关管如IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)在电磁加热产品(如电磁炉)中占有十分重要地位，但是当出现电压浪涌或者产品遭受雷击时，功率开关管的集电极电压将会达到很高，很容易造成功率开关管损坏，因此，如何有效的对功率开关管进行保护成为目前噬待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种电磁加热系统的电压浪涌保护装置，能够在功率开关管的集电极过压时，通过控制升降压电路以控制功率开关管导通，以使功率开关管释放超过功率开关管规格的电压，从而对功率开关管进行保护。

本实用新型的另一个目的在于提出一种电磁加热系统。

为实现上述目的，本实用新型一方面提出了一种电磁加热系统的电压浪涌保护装置，所述电磁加热系统包括功率开关管，所述电压浪涌保护装置包括：过压保护电路，所述过压保护电路的输入端与所述功率开关管的集电极相连，所述过压保护电路用于在所述功率开关管的集电极电压大于预设电压阈值时输出过压保护信号；升降压电路，所述升降压电路的输出端与所述功率开关管的控制极相连；控制模块，所述控制模块分别与所述过压保护电路的输出端、所述升降压电路的输入端相连，所述控制模块在接收到所述过压保护信号时，通过控制所述升降压电路以控制所述功率开关管导通，以使所述功率开关管进行泄压保护。

根据本实用新型的电磁加热系统的电压浪涌保护装置，当功率开关管的集电极电压大于预设电压阈值时，通过过压保护电路输出过压保护信号至控制模块，控制模块在接收到过压保护信号时，通过控制升降压电路以控制功率开关管导通，以使功率开关管进行泄压保护。因此，本实用新型的电磁加热系统的电压浪涌保护装置能够在功率开关管的集电极过压时，通过控制升降压电路以控制功率开关管导通，以使功率开关管释放超过功率开关管规格的电压，从而对功率开关管进行保护，提高了系统的安全性和可靠性。

进一步地，所述控制模块还与所述功率开关管的控制极相连，所述控制模块在未接收到所述过压保护信号时输出PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号至所述功率开关管以控制所述功率开关管正常导通或关断。

具体地，所述过压保护电路包括：串联的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端与所述功率开关管的集电极相连，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端相连，所述第二电阻的另一端接地，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端之间具有第一节点；串联的第三电阻与第四电阻，所述第三电阻的一端与预设电源相连，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端相连，所述第四电阻的另一端接地，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端之间具有第二节点；比较器，所述比较器的正输入端与所述第一节点相连，所述比较器的负输入端与所述第二节点相连，所述比较器的输出端与所述控制模块相连，所述比较器的输出端还通过第五电阻与所述预设电源相连。

进一步地，所述过压保护电路还包括：第六电阻，所述第六电阻设置在所述比较器的输出端与所述比较器的正输入端之间。

具体地，所述预设电源的电压为3.3V-20V。

具体地，所述功率开关管为IGBT。

进一步地，所述升降压电路的输出电压为3.3V-20V。

为实现上述目的，本实用新型另一方面提出了一种电磁加热系统，其包括上述的电磁加热系统的电压浪涌保护装置。

本实用新型的电磁加热系统，通过上述的电压浪涌保护装置，能够在功率开关管的集电极出现过压时，通过控制升降压电路以控制功率开关管导通，以使功率开关管释放超过功率开关管规格的电压，从而对功率开关管进行保护，提高了系统的安全性和可靠性。

具体地，所述电磁加热系统可以为电磁炉、电磁电饭煲、电磁压力锅。

附图说明

图1是根据本实用新型一个实施例的电磁加热系统的电压浪涌保护装置的结构示意图。

图2是根据本实用新型一个实施例的功率开关管的保护原理图。

图3是根据本实用新型另一个实施例的电磁加热系统的电压浪涌保护装置的结构示意图。

图4是根据本实用新型又一个实施例的电磁加热系统的电压浪涌保护装置的结构示意图。

附图标记：过压保护电路10、升降压电路20、控制模块30、功率开关管40、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、比较器U1、预设电源VCC、地GND。

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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参照附图来描述根据本实用新型实施例提出的电磁加热系统的电压浪涌保护装置和具有其的电磁加热系统。

图1是根据本实用新型一个实施例的电磁加热系统的电压浪涌保护装置的结构示意图。在本实用新型的实施例中，电磁加热系统包括功率开关管，功率开关管可以为IGBT。

如图1所示，该电磁加热系统的电压浪涌保护装置包括：过压保护电路10、升降压电路20和控制模块30。

其中，过压保护电路10的输入端与功率开关管40的集电极相连，过压保护电路10用于在功率开关管40的集电极电压大于预设电压阈值时输出过压保护信号。升降压电路20的输出端与功率开关管40的控制极相连。控制模块30分别与过压保护电路10的输出端、升降压电路20的输入端相连，控制模块30在接收到过压保护信号时，通过控制升降压电路20以控制功率开关管40导通，以使功率开关管40进行泄压保护。其中预设电压阈值可以根据功率开关管的实际情况进行标定。

具体地，在电磁加热系统工作过程中，可以通过过压保护电路10实时判断功率开关管40的集电极是否过压。如果过压，则过压保护电路10将输出过压保护信号(高电平信号或者低电平信号)至控制模块30。例如图2所示，在功率开关管40的集电极电压处于上升阶段时，如果功率开关管40的集电极电压超过启动保护电压点N(预设电压阈值)，则过压保护电路10将输出过压保护信号至控制模块30。控制模块30在接收到过压保护信号时，输出一定时间(如小于1μs)的高电平信号至升降压电路20，升降压电路20通过升压或者降压，输出符合功率开关管40导通的电压，以使功率开关管40在过压下导通，使得功率开关管40处于泄压状态(放大状态或饱和状态)，功率开关管40通过自身发热，消耗掉集电极的高压，从而有效释放超过功率开关管规格的电压，达到保护的目的。经泄压后，当功率开关管40的集电极电压下降至图2所示的停止保护电压点M时，控制模块30输出低电平信号至升降压电路20，升降压电路20停止工作，以使功率开关管40停止泄压保护。

根据本实用新型的一个实施例，如图3所示，控制模块30还与功率开关管40的控制极相连，控制模块30在未接收到过压保护信号时输出PWM信号至功率开关管40以控制功率开关管40正常导通或关断。

也就是说，在电磁加热系统工作过程中，控制模块30根据过压保护电路10的输出状态选择是正常驱动功率开关管40导通或关断，还是启动升降压电路20进行升压或降压，以对功率开关管40进行泄压保护。

具体地，如图3所示，当功率开关管40的集电极过压时，过压保护电路10输出高电平信号至控制模块30，控制模块30在接收到高电平信号后，输出一定时间的高电平信号至升降压电路20，升降压电路20通过升压或者降压，输出符合功率开关管40导通的电压，以使功率开关管40导通，进行泄压保护；当功率开关管40的集电极未过压时，过压保护电路10输出低电平信号至控制模块30，控制模块30在接收到低电平信号后，停止输出高电平信号至升降压电路20，同时输出PWM信号至功率开关管40，以驱动功率开关管40正常工作。

根据本实用新型的一个实施例，如图4所示，过压保护电路10包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、比较器U1和第五电阻R5。其中，第一电阻R1和第二电阻R2串联，第一电阻R1的一端与功率开关管40的集电极相连，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端相连，第二电阻R2的另一端接地GND，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端之间具有第一节点J1。第三电阻R3和第四电阻R4串联，第三电阻R3的一端与预设电源VCC相连，第三电阻R3的另一端与第四电阻R4的一端相连，第四电阻R4的另一端接地GND，第三电阻R3的另一端与第四电阻R4的一端之间具有第二节点J2。比较器U1的正输入端与第一节点J1相连，比较器U1的负输入端与第二节点J2相连，比较器U1的输出端与控制模块30相连，比较器U1的输出端还通过第五电阻R5与预设电源VCC相连，第五电阻R5作为比较器U1的输出上拉电阻。其中，预设电源的电压可以为3.3V-20V，升降压电路20的输出电压可以为3.3V-20V。

进一步地，如图4所示，过压保护电路10还包括：第六电阻R6，第六电阻R6设置在比较器U1的输出端与比较器U1的正输入端之间，作为比较器U1的正反馈电阻，决定比较器U1翻转时间的长短。

具体地，如图4所示，功率开关管40的集电极电压经第一电阻R1和第二电阻R2分压后与比较器U1的负输入端的电压(预设电压阈值)进行比较，比较器U1的负输入端的电压由第三电阻R3和第四电阻R4提供。当功率开关管40的集电极电压超过预设电压阈值时，比较器U1的正输入端的电压将大于比较器U1的负输入端的电压，此时比较器U1输出高电平信号，并通过第六电阻R6调节输出高电平信号时间的长短。当比较器U1输出高电平信号时，将触发控制模块30的INT口中断，控制模块30判断功率开关管40的集电极电压有过压出现，控制模块30关闭PWM通道(即停止输出正常的PWM信号)，并输出一定时间的高电平信号至升降压电路20，同时，控制模块30根据过压保护电路10已经输出的高电平信号的个数确定是否继续输出高电平信号。升降压电路20在接收到高电平信号后，根据预先设好的电压输出一定时间高电平信号至功率开关管40，使得功率开关管40导通以进行泄压保护。也就是说，当功率开关管的集电极出现电压浪涌时，采用软件中断处理，硬件协同的方式使功率开关管工作在适当时间范围/适当的电压区间内，有效释放超过功率开关管规格的电压，对功率开关管进行保护。

需要说明的是，过压保护电路10输出的高电平信号的总个数不超过20个，原因在于：一次高电平泄压不一定能够完全释放功率开关管40的集电极的高压，但功率开关管40的开启时间不能太长，如果开启时间太长，则将导致功率开关管40发热烧毁，因此，可通过短时间内多次导通和关断功率开关管40来达到泄压目的，但是，功率开关管40的导通和关断的次数也不能太多，太多将导致功率开关管40的发热无法及时散出，也会导致功率开关管40烧毁，因此，需要选择一个既能保证泄压，又不会导致功率开关管发热烧毁的个数，经实验验证，高电平信号的总个数为20个较为合适。

而当功率开关管40的集电极未过压时，比较器U1的正输入端的电压将小于比较器U1的负输入端的电压，此时比较器U1输出低电平信号，控制模块30的INT口中断不会被触发，控制模块30关闭升降压电路20，并输出正常的PWM信号至功率开关管40，使得功率开关管40处于正常工作状态。

因此，本实用新型实施例的电压浪涌保护装置，可以通过比较器判断功率开关管的集电极是否过压，并输出高低电平信号至控制模块，控制模块根据比较器的输出状态确定是正常驱动功率开关管还是向升降压电路输出高低电平信号，以及向升降压电路输出的高低电平的时间和个数，进而控制功率开关管的工作状态，实现对功率开关管的正常驱动和保护。

根据本实用新型的电磁加热系统的电压浪涌保护装置，当功率开关管的集电极电压大于预设电压阈值时，通过过压保护电路输出过压保护信号至控制模块，控制模块在接收到过压保护信号时，通过控制升降压电路以控制功率开关管导通，以使功率开关管进行泄压保护。因此，本实用新型的电磁加热系统的电压浪涌保护装置能够在功率开关管的集电极出现电压浪涌时，通过控制升降压电路以控制功率开关管导通，以使功率开关管释放超过功率开关管规格的电压，从而对功率开关管进行保护，提高了系统的安全性和可靠性。

为实现上述目的，本实用新型另一方面提出了一种电磁加热系统，其包括上述的电磁加热系统的电压浪涌保护装置。

本实用新型的电磁加热系统，通过上述的电压浪涌保护装置，能够在功率开关管的集电极出现电压浪涌时，通过控制升降压电路以控制功率开关管导通，以使功率开关管释放超过功率开关管规格的电压，从而对功率开关管进行保护，提高了系统的安全性和可靠性。

具体地，所述电磁加热系统可以为电磁炉、电磁电饭煲、电磁压力锅等，具体这里不做限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

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至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，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，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种电磁加热系统的电压浪涌保护装置，其特征在于，所述电磁加热系统包括功率开关管，所述电压浪涌保护装置包括：

过压保护电路，所述过压保护电路的输入端与所述功率开关管的集电极相连，所述过压保护电路用于在所述功率开关管的集电极电压大于预设电压阈值时输出过压保护信号；

升降压电路，所述升降压电路的输出端与所述功率开关管的控制极相连；

控制模块，所述控制模块分别与所述过压保护电路的输出端、所述升降压电路的输入端相连，所述控制模块在接收到所述过压保护信号时，通过控制所述升降压电路以控制所述功率开关管导通，以使所述功率开关管进行泄压保护。

2.根据权利要求1所述的电磁加热系统的电压浪涌保护装置，其特征在于，所述控制模块还与所述功率开关管的控制极相连，所述控制模块在未接收到所述过压保护信号时输出PWM信号至所述功率开关管以控制所述功率开关管正常导通或关断。

3.根据权利要求1或2所述的电磁加热系统的电压浪涌保护装置，其特征在于，所述过压保护电路包括：

串联的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端与所述功率开关管的集电极相连，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端相连，所述第二电阻的另一端接地，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端之间具有第一节点；

串联的第三电阻与第四电阻，所述第三电阻的一端与预设电源相连，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端相连，所述第四电阻的另一端接地，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端之间具有第二节点；

比较器，所述比较器的正输入端与所述第一节点相连，所述比较器的负输入端与所述第二节点相连，所述比较器的输出端与所述控制模块相连，所述比较器的输出端还通过第五电阻与所述预设电源相连。

4.根据权利要求3所述的电磁加热系统的电压浪涌保护装置，其特征在于，所述过压保护电路还包括：

第六电阻，所述第六电阻设置在所述比较器的输出端与所述比较器的正输入端之间。

5.根据权利要求3所述的电磁加热系统的电压浪涌保护装置，其特征在于，所述预设电源的电压为3.3V-20V。

6.根据权利要求1所述的电磁加热系统的电压浪涌保护装置，其特征在于，所述功率开关管为IGBT。

7.根据权利要求6所述的电磁加热系统的电压浪涌保护装置，其特征在于，所述升降压电路的输出电压为3.3V-20V。

8.一种电磁加热系统，其特征在于，包括根据权利要求1-7中任一项所述的电磁加热系统的电压浪涌保护装置。

9.根据权利要求8所述的电磁加热系统，其特征在于，所述电磁加热系统为电磁炉、电磁电饭煲、电磁压力锅。