CN205812425U - 一种厨房电器浪涌保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种厨房电器浪涌保护电路，属于家用电器领域，解决现有厨房电器浪涌保护电路保护不及时导致电路重要元器件损坏的问题，本实用新型的厨房电器浪涌保护电路包括控制器、连接控制器的IGBT模块和连接IGBT模块的整流模块，所述浪涌保护电路还包括用于吸收浪涌扰动信号的第一浪涌吸收模块，所述第一浪涌吸收模块连接在整流模块与IGBT模块之间，以对所述整流模块输出的电压进行浪涌吸收。本实用新型实施例应用于电磁炉、电磁灶、IH电饭煲、IH压力煲以及其他类似的烹饪器具。

Description

一种厨房电器浪涌保护电路

【技术领域】

本实用新型涉及家用电器领域，尤其涉及一种厨房电器浪涌保护电路。

【背景技术】

厨房电器在使用过程中会经常遇到浪涌冲击，这种浪涌冲击来源于电网电压波动、其他电器的接入带来的波动等，造成该厨房电器无法正常工作。浪涌也叫突波，顾名思义就是正常工作电压的瞬间突变，本质上讲，浪涌是发生在微秒级到毫秒级时间内的一种电压脉冲，浪涌有可能使电路瞬间烧坏，并导致其部件的损坏，产生如PN结电容击穿、电阻烧断等现象，而浪涌保护电路就是利用非线性元件对高频(浪涌)的敏感设计的保护电路。

现有应用于电磁炉的浪涌保护电路的作用是在电磁炉工作过程中，当外部电网出现各种异常浪涌信号时，通过对电网浪涌电压信号进行采集，将采集到的信号与比较器参考电压进行比较，控制器根据比较结果控制IGBT驱动模块关闭或导通IGBT，从而达到浪涌保护的目的。但是随着电器种类及数量的增多，电网干扰日益严重，这对电磁炉的浪涌保护设计提出了更高的要求，现有常规的浪涌保护电路已无法满足这种要求，易出现浪涌保护不及时而导致IGBT等元器件击穿损坏。防止浪涌损害是关系到厨房电器安全可靠运行的重要问题，因此有必要对现有浪涌保护电路做出改进，以满足更高的浪涌保护要求。

【实用新型内容】

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足而提供一种厨房电器浪涌保护电路，为厨房电器提供更为稳定、可靠的浪涌保护。

解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种厨房电器浪涌保护电路，包括控制器、连接控制器的IGBT模块和连接IGBT模块的整流模块，所述浪涌保护电路还包括用于吸收浪涌扰动信号的第一浪涌吸收模块，所述第一浪涌吸收模块连接在整流模块与IGBT模块之间，以对所述整流模块输出的电压进行浪涌吸收。

进一步的方案，所述第一浪涌吸收模块包括一个压敏电阻；或者所述第一浪涌吸收模块包括多个串联的压敏电阻；或者所述第一浪涌吸收模块包括多个并联的压敏电阻。

进一步的方案，所述浪涌保护电路还包括第一滤波模块，所述第一滤波模块包括LC滤波单元，所述LC滤波单元的输入端连接第一浪涌吸收模块的输出端，用于对第一浪涌吸收模块输出的电压进行滤波。

进一步的方案，所述厨房电器浪涌保护电路还包括用于吸收电压浪涌扰动信号的第二浪涌吸收模块，所述第二浪涌吸收模块的输出端连接整流模块的输入端。

更进一步的方案，所述第二浪涌吸收模块包括压敏电阻；或者所述第二浪涌吸收模块包括压敏电阻和增强浪涌吸收功能的放电管，所述压敏电阻和放电管串联连接。

更进一步的方案，所述厨房电器浪涌保护电路还包括第二滤波模块，所述第二滤波模块的输出端连接第二浪涌吸收模块的输入端，用于平滑输入到第二浪涌吸收模块的电压。

进一步的方案，所述厨房电器浪涌保护电路还包括用于电流信号和/或电压信号采样的浪涌采样模块，所述控制器根据采样的电流信号和/或电压信号对IGBT模块调节以进行浪涌保护。

更进一步的方案，所述浪涌采样模块包括用于电压采样的电压浪涌采样模块和用于电流采样的电流浪涌采样模块，所述电压浪涌采样模块的采样输入端连接整流模块的输入端，所述电流浪涌采样模块连接整流模块的输出端。

更进一步的方案，所述浪涌采样模块包括电压浪涌采样模块，所述电压浪涌采样模块设有与整流模块输入端连接的半桥整流单元。

更进一步的方案，所述半桥整流单元至少包括一个二极管，所述二极管为快速恢复二极管。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的厨房电器浪涌保护电路，设置用于吸收电压浪涌扰动信号的第一浪涌吸收模块，该第一浪涌吸收模块连接在整流模块与IGBT模块之间，以对整流模块输出的电压进行浪涌吸收。当电网环境出现浪涌扰动信号(包括电压浪涌和电流浪涌)时，第一浪涌吸收模块进行浪涌吸收，尽可能降低电压浪涌扰动信号对后级电路的影响，如本实用新型所述的IGBT模块，使IGBT模块在一个相对安全的电压范围内工作，降低IGBT模块受电压浪涌扰动信号影响而损坏的几率，IGBT模块是厨房电器感应加热装置的核心部件，IGBT模块安全稳定工作能提高厨房电器工作可靠性；经整流模块整流的电流输入IGBT模块，在整流模块与IGBT模块之间设置第一浪涌吸收模块用于吸收电压浪涌扰动信号，其吸收效果更加直接而有效，充分发挥第一浪涌吸收模块的吸收功能，从而更好的保护后级的IGBT模块。

所述第一浪涌吸收模块包括一个压敏电阻；或者所述第一浪涌吸收模块包括多个串联的压敏电阻；或者所述第一浪涌吸收模块包括多个并联的压敏电阻。选用一个压敏电阻的情况下，可以最低成本实现浪涌吸收；选用多个压敏电阻并联或者串联的情况下，可以提升第一浪涌吸收模块的吸收能力，从而提供更好的浪涌保护。

所述浪涌保护电路还包括第一滤波模块，所述第一滤波模块包括LC滤波单元，所述LC滤波单元的输入端连接第一浪涌吸收模块的输出端，用于对第一浪涌吸收模块输出的电压进行滤波。通常来说，整流模块输出的电压不是纯粹的直流，其波形中含有较大的脉动成分，为获得较为理想的直流电压，利用LC滤波模块来滤除整流模块输出电压中的脉动成分以获得直流电压。

所述厨房电器浪涌保护电路还包括用于吸收电压浪涌扰动信号的第二浪涌吸收模块，所述第二浪涌吸收模块的输出端连接整流模块的输入端。第二浪涌吸收模块的设置一方面是对输入电压进行浪涌吸收，保护后级的整流模块，另一方面是配合第一浪涌吸收模块，实现前后两次浪涌吸收，进一步提升浪涌保护电路的浪涌吸收能力。

第二浪涌吸收模块包括压敏电阻；或者所述第二浪涌吸收模块包括压敏电阻和增强浪涌吸收功能的放电管，所述压敏电阻和放电管串联后连接到L线、N线。选用一个压敏电阻的情况下，可以最低成本实现浪涌吸收；选用压敏电阻和放电管串联的情况下，放电管可以增强浪涌吸收功能，这种功能主要表现在两方面，一是提升压敏电阻的吸收能力，在电路产生浪涌冲击时使压敏电阻迅速导通泻放浪涌电压，提升响应速度；二是，拓宽压敏电阻的吸收范围，放电管与压敏电阻串联后可以给出比单个压敏电阻更低的钳位电压，从而更好的吸收浪涌。

所述厨房电器浪涌保护电路还包括第二滤波模块，所述第二滤波模块的输出端连接第二浪涌吸收模块的输入端，用于平滑输入到第二浪涌吸收模块的电压、滤除杂波；除此之外，第二滤波模块也具备一定的浪涌吸收能力，从而减轻第二浪涌吸收模块负担，提升浪涌保护可靠性。

所述厨房电器浪涌保护电路还包括用于电流信号和/或电压信号采样的浪涌采样模块，所述控制器根据采样的电流信号和/或电压信号对IGBT模块调节以进行浪涌保护。结合浪涌采样模块，在电网电压不稳定的情况下，可直接关断IGBT模块中的重要元件，以保护重要元件。

所述浪涌采样模块包括电压浪涌采样模块，所述电压浪涌采样模块设有与整流模块输入端连接的半桥整流单元，半桥整流单元用于将输入的交流电转换成直流电压和交流电压混合的单向脉动性直流电，以便电压浪涌采样模块的采样；进一步采用快速恢复二极管，利用其反向恢复时间短的特性，使后级电路快速响应，提高采样速度，以在浪涌发生时快速建立保护。

本实用新型的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。

【附图说明】

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

图1为本实用新型实施例一中浪涌保护电路的原理框图；

图2为本实用新型实施例一中浪涌保护电路的电路示意图；

图3为本实用新型实施例二中浪涌保护电路的原理框图；

图4为本实用新型实施例二中浪涌保护电路的电路示意图。

【具体实施方式】

下面结合本实用新型实施例的附图对本实用新型实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本实用新型的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

实施例一：

参照图1、2，本实用新型实施例一提出的厨房电器浪涌保护电路，包括控制器1、连接控制器1的IGBT模块2和连接IGBT模块2的整流模块3，其中，IGBT模块2包括IGBT和IGBT驱动电路，整流模块3可以是四个二极管构成的桥式整流，也可以是只包含一个二极管的单管整流，整流模块3用于将输入的电压转换成直流电压和交流电压混合的单向脉动性直流电压进行输出。对于采用电磁感应加热的厨房电器来说，主要是依靠交变磁场在锅具上产生涡流，进而实现加热，而交变磁场的产生需要依靠内部IGBT的反复开通关断和谐振电路的振荡产生，当电网出现浪涌时，电器的工作电压瞬间攀升，若软件部分不能及时检测反应，加上硬件电路对浪涌的监测和处理不够完善，加载在IGBT上的峰值电压就有可能超出其耐压值，导致IGBT击穿损坏。

为此，本实施例的浪涌保护电路设置用于吸收电压浪涌扰动信号的第一浪涌吸收模块4，该第一浪涌吸收模块4连接在整流模块3与IGBT模块2之间，整流模块3输出的电压经第一浪涌吸收模块4进行浪涌吸收后输入所述IGBT模块2。如此设计，当电网环境出现电压浪涌扰动信号时，第一浪涌吸收模块4进行浪涌吸收，尽可能降低电压浪涌扰动信号对后级电路的影响，使IGBT模块2在一个相对安全的电压范围内工作，降低IGBT模块2受电压浪涌扰动信号影响而损坏的几率，IGBT模块2是厨房电器感应加热装置的核心部件，IGBT模块2安全稳定工作能提高厨房电器工作可靠性；另外，经整流模块3整流的电流输入IGBT模块2，在整流模块3与IGBT模块2之间设置第一浪涌吸收模块4用于吸收电压浪涌扰动信号，其吸收效果更加直接而有效，充分发挥第一浪涌吸收模块4的吸收功能，从而更好的保护后级的IGBT模块2。

优选的，本实施例的第一浪涌吸收模块4包括两个并联的压敏电阻CNR2和压敏电阻CNR3，且将这两个压敏电阻的其中一个并联节点接地。压敏电阻是一种限压型保护器件，利用压敏电阻的非线性特性，当过电压出现在压敏电阻的两极间，压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值，从而实现对后级电路的保护，具体应用到本实施例中，当电网正常工作时，压敏电阻呈高阻抗状态，压敏电阻不导通；当电网受到浪涌冲击后，压敏电阻的阻抗变小，压敏电阻导通，使浪涌通过压敏电阻泄放到接地端上，即起到浪涌吸收的作用，而使用两个并联的压敏电阻所给出的残压要远远小于单一压敏电阻的残压，故而其浪涌吸收能力要更强。当然，在其他次优的方案中，考虑到电路安全设计的要求以及电路的设计成本，第一浪涌吸收模块4可以选用一个压敏电阻；或者两个以上的压敏电阻并联设置；或者两个及以上的压敏电阻串联设置，这些方案都应在本实用新型的保护范围内。

优选的，本实施例的浪涌保护电路还包括第一滤波模块，该第一滤波模块包括RC滤波单元5和LC滤波单元6，RC滤波单元5连接在整流模块3的输出端与第一浪涌吸收模块4的输入端之间，用于平滑整流模块3输出的电压，具体的：RC滤波单元5包括滤波电容C4和放电电阻R2，滤波电容C4和放电电阻R2并联在整流模块3的输出端上，通过滤波电容C4的充电以及放电电阻R2的放电，使第一滤波模块5也具备一定的浪涌吸收能力，从而减轻后级第一浪涌吸收模块4负担，提升浪涌保护可靠性。LC滤波单元6的输入端连接第一浪涌吸收模块4的输出端，用于对第一浪涌吸收模块4输出的电压进行滤波，LC滤波单元6包括电感L1和滤波电容C5，因为整流模块3输出的电压不是纯粹的直流，其波形中含有较大的脉动成分，为获得较为理想的直流电压，需要利用具有储能作用的电感L1和滤波电容C5组成的LC滤波模块6来滤除整流模块3输出电压中的脉动成分以获得直流电压，进而输入IGBT模块2。另外，利用电感L1两端具有电流不能突变的特点，当电网受到浪涌冲击后，电感L1对浪涌的阻抗变大，从而降低了浪涌对后级电路的冲击，也即起到浪涌保护的作用。

可以理解：在本实用新型的其他实施例中，可以省去RC滤波单元，仅靠LC滤波单元进行平滑滤波；或者RC滤波单元用一个电容代替都是可以的。

为了提供更好的浪涌保护，本实施例的浪涌保护电路还追加了用于吸收电压浪涌扰动信号的第二浪涌吸收模块7，该第二浪涌吸收模块7的输出端连接整流模块3的输入端。第二浪涌吸收模块7的设置一方面是对输入电压进行浪涌吸收，保护后级的整流模块3，另一方面是配合第一浪涌吸收模块4，实现前后两次浪涌吸收，进一步提升浪涌保护电路的浪涌吸收能力。具体来说：本实施例的第二浪涌吸收模块7包括压敏电阻CNR1和增强浪涌吸收功能的放电管FD1，压敏电阻和放电管串联后连接到L线、N线。压敏电阻的特性是：当加载在压敏电阻上的电压低于它的参考电压时，流过它的电流极小，这时的压敏电阻相当于一个阻值无穷大的电阻，也即相当于一个断开状态的开关；而当加载在压敏电阻上的电压超过它的参考电压时，流过它的电流激增，这时的压敏电阻相当于一个阻值无穷小的电阻。也即相当于一个闭合状态的开关。放电管是一种用于设备输入端的高压保护元件，在其两端的电压高过其保护设定值时，其内部会出现短路现象，并吸收掉输入的过高压。根据压敏电阻和放电管的这种特性可以理解：本实施例中，压敏电阻CNR1具有较大的寄生电容，往往会在系统正常运行状态下产生数值可观的泄漏电流，这样大的泄漏电流往往会对系统的正常运行产生一定影响，将压敏电阻CNR1与放电管FD1串联之后接到L线、N线，由于放电管的寄生电容很小，可使整个串联支路的总电容减到微法级；当没有暂态过电压作用时，放电管FD1能够将压敏电阻CNR1与系统隔离开，使压敏电阻CNR1中几乎无泄漏电流，这就能降低压敏电阻CNR1的参考电压，由于压敏电阻CNR1的参考电压可选得较低，只要放电管FD1能迅速放电导通，该条串联支路就能给出比单个压敏电阻更低的钳位电压，从而更好的吸收浪涌。总的来说，放电管FD1起到的作用是增强浪涌吸收功能，这种功能主要表现在两方面，一是提升压敏电阻CNR1的吸收能力，在电路产生浪涌冲击时使压敏电阻迅速导通泻放浪涌电压，提升响应速度；二是拓宽压敏电阻CNR1的吸收范围，放电管与压敏电阻串联后可以给出比单个压敏电阻更低的钳位电压，从而更好的吸收浪涌。

当然，在其他次优的方案中，考虑到电路安全设计的要求以及电路的设计成本，第二浪涌吸收模块7可以仅设置一个压敏电阻；或者一个放电管串联多个压敏电阻；又或者参照前述第一浪涌吸收模块4的方案来设计第二浪涌吸收模块7。这些方案都应在本实用新型的保护范围内。

优选的，本实施例的浪涌保护电路还包括第二滤波模块8，该第二滤波模块8的输出端连接第二浪涌吸收模块7的输入端，用于平滑输入到第二浪涌吸收模块7的电压。具体来说，第二滤波模块8包括滤波电容C1、滤波电容C2以及为滤波电容C1和滤波电容C2放电的放电电阻R1，滤波电容C1、滤波电容C2和放电电阻R1并联在第二浪涌吸收模块7的输入端上，通过滤波电容C1、滤波电容C2的充电以及放电电阻R1的放电，使第二滤波模块8也具备一定的浪涌吸收能力，从而减轻后级第二浪涌吸收模块7负担，提升浪涌保护可靠性。

实施例二

参照图3、4，本实施例方案基于实施例一基础上追加浪涌采样模块，控制器1根据采样信号对IGBT模块2调节以进行浪涌保护。具体来说，浪涌采样模块包括用于电压信号采样的电压浪涌采样模块9和用于电流信号采样的电流浪涌采样模块10，电压浪涌采样模块9的采样输入端连接整流模块3的输入端，电流浪涌采样模块10连接整流模块3的输出端。其中，控制器1内部集成比较器11和IGBT驱动信号控制模块12，电流浪涌采样模块10包括采样电阻R5、采样电阻R3和下拉电阻R6,下拉电阻R6一端连接到电源端Vcc(+5V)，分压电阻R6另一端与采样电阻R5的并联节点连接到比较器11的输入端，采样电阻R3与采样电阻R5串联，采样电阻R3一端连接到IGBT的发射极，其原理为：当系统正常工作时，控制器1的11引脚为高电平，当浪涌电流流进采样电阻R3后，分压电阻R6和采样电阻R5的并联节点的电压降低，控制器1的11引脚采集到该点的电压值并输入比较器11中，与比较器11的参考电压进行比较，当控制器1内部比较器11输出低电平则控制器1内比较器11翻转，并禁止IGBT驱动信号控制模块12输出正脉冲波形，进而关闭IGBT模块2中的IGBT，避免IGBT受浪涌冲击而损坏。

上述电压浪涌采样模块9包括滤波电容C8、分压电阻R11、分压电阻R12、分压电阻R13、快速电容C7、分压电阻R7、分压电阻R8、分压电阻R9、分压电阻R10以及三极管Q1，其中，分压电阻R7、分压电阻R8、分压电阻R9串联后与快速电容C7并联，其一个并联节点为电压浪涌采样模块9的采样输入端，另一个并联节点连接分压电阻R10一端，分压电阻R10另一端与滤波电容C203、分压电阻R11、分压电阻R12、分压电阻R12的并联节点，三极管Q1的基极连接在分压电阻R11和分压电阻R13之间，三极管Q1的发射极接地，集电极接到控制器1的11引脚，其原理为：电压浪涌采样模块9预先设定一个采样阈值，比如310V，当然也可以根据具体情况设置其他的采样阀值，当电路中有高于采样阀值310V的浪涌电压时，浪涌电压通过快速电容C7一端直接耦合到另一端，浪涌电压流经分压电阻R10、分压电阻R11和分压电阻R13后，在三极管Q1的基极连接分压电阻R11和分压电阻R13的节点上产生的电压高于三极管Q1的导通电压，使得三极管Q1导通，三极管Q1导通后输入到控制器相应的电平信号发生变化，对应引脚获取信号后，控制器控制IGBT关断，进而实现浪涌保护。如此设计，能有效保护系统正常工作，对频繁启动浪涌保护问题有明显的改善作用，减少误保护的发生。

可以理解，上述浪涌保护电路可以仅设置电压浪涌采样模块或者仅设置电流浪涌采样模块，也能起到浪涌采样检测作用，进而起到浪涌保护。

优选的，本实施例的电压浪涌采样模块9设有与整流模块3输入端连接的半桥整流单元，半桥整流单元用于将输入的交流电转换成直流电压和交流电压混合的单向脉动性直流电，以便电压浪涌采样模块9的采样；更佳的：该半桥整流单元包括两条支路，其中一条为串联的二极管D1和二极管D2且连接到L线，另外一条为串联的二极管D3和二极管D3且连接到N线，两个二极管串联可以增加反压承受值。本实施例二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4均采用快速恢复二极管，利用其反向恢复时间短的特性，使后级电压浪涌采样模块9快速响应，提高采样速度，以在浪涌发生时快速建立保护，降低保护延迟带来的风险。当然，在其他实施例中，根据电路设计的要求，半桥整流单元也可以采用一个二极管，或者两个以上二极管串联的结构。

以上实施例所述之厨房电器可以是目前常规的电磁炉、电磁灶、IH电饭煲、IH压力煲以及其他类似的烹饪器具。

本实用新型实施例应用于厨房压力烹饪器具，如电压力锅。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本实用新型包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本实用新型的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (10)

1.一种厨房电器浪涌保护电路，包括整流模块、控制器、连接控制器的IGBT模块，其特征在于，所述浪涌保护电路还包括用于吸收浪涌扰动信号的第一浪涌吸收模块，所述第一浪涌吸收模块连接在整流模块与IGBT模块之间，以对所述整流模块输出的电压进行浪涌吸收。

2.如权利要求1所述厨房电器浪涌保护电路，其特征在于，所述第一浪涌吸收模块包括一个压敏电阻；或者所述第一浪涌吸收模块包括多个串联的压敏电阻；或者所述第一浪涌吸收模块包括多个并联的压敏电阻。

3.如权利要求1所述厨房电器浪涌保护电路，其特征在于，所述浪涌保护电路还包括第一滤波模块，所述第一滤波模块包括LC滤波单元，所述LC滤波单元的输入端连接第一浪涌吸收模块的输出端。

4.如权利要求1所述厨房电器浪涌保护电路，其特征在于，所述厨房电器浪涌保护电路还包括用于吸收电压浪涌扰动信号的第二浪涌吸收模块，所述第二浪涌吸收模块的输出端连接整流模块的输入端。

5.如权利要求4所述厨房电器浪涌保护电路，其特征在于，所述第二浪涌吸收模块包括压敏电阻；或者所述第二浪涌吸收模块包括压敏电阻和增强浪涌吸收功能的放电管，所述压敏电阻和放电管串联。

6.如权利要求4所述厨房电器浪涌保护电路，其特征在于，所述厨房电器浪涌保护电路还包括第二滤波模块，所述第二滤波模块的输出端连接第二浪涌吸收模块的输入端，用于平滑输入到第二浪涌吸收模块的电压。

7.如权利要求1至6之一所述厨房电器浪涌保护电路，其特征在于，所述厨房电器浪涌保护电路还包括用于电流信号和/或电压信号采样的浪涌采样模块，所述控制器根据采样的电流信号和/或电压信号对IGBT模块调节以进行浪涌保护。

8.如权利要求7所述厨房电器浪涌保护电路，其特征在于，所述浪涌采样模块包括用于电压采样的电压浪涌采样模块和用于电流采样的电流浪涌采样模块，所述电压浪涌采样模块的采样输入端连接整流模块的输入端，所述电流浪涌采样模块连接整流模块的输出端。

9.如权利要求7所述厨房电器浪涌保护电路，其特征在于，所述浪涌采样 模块包括电压浪涌采样模块，所述电压浪涌采样模块设有与整流模块输入端连接的半桥整流单元。

10.如权利要求9所述厨房电器浪涌保护电路，其特征在于，所述半桥整流单元至少包括一个二极管，所述二极管为快速恢复二极管。