CN207854214U - 电磁加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电磁加热装置，包括：过零检测电路(10)、开关电源电路(20)和控制器(30)，开关电源电路(20)包括电源芯片(21)，过零检测电路(10)集成在电源芯片(21)中，电源芯片(21)与控制器(30)连接，电源芯片(21)用于对输入的脉动直流电进行过零检测，向控制器(30)输出过零检测信号。本实用新型提供的技术方案，可以降低电磁加热装置的电路复杂度，并提高电磁加热装置过零检测的稳定性。

Description

电磁加热装置

技术领域

本实用新型涉及家电技术领域，尤其涉及一种电磁加热装置。

背景技术

电磁加热装置，例如：电磁炉，是利用线圈盘产生的磁力线切割锅具产生涡旋电流，涡旋电流的焦耳热效应使锅具升温，从而实现加热。电磁加热装置由于加热方便快捷，且没有明火等优点，已成为人们生活中使用频率很高的一种烹饪器具。

现有的电磁加热装置中，有许多都增加有过零检测电路，通过过零检测电路实现低功率加热、降噪或电路保护等功能。目前常见的过零检测电路，有些是采用光耦或比较器进行检测，有些是采用三极管与微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)共地检测，最终将输入的正弦波电压信号转变成过零脉冲信号，通过过零脉冲信号的上升沿或下降沿表示过零点。

但是，上述过零检测电路中，采用光耦或比较器的电路，元件较多；采用三极管与MCU共地检测的电路，由于三极管与MCU和电磁加热的主回路共地，在谐振电路工作时，地线的噪声干扰比较多，导致过零信号容易被干扰，稳定性不够好。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种电磁加热装置，用于降低电磁加热装置的电路复杂度，并提高电磁加热装置过零检测的稳定性。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供一种电磁加热装置，包括：过零检测电路、开关电源电路和控制器，开关电源电路包括电源芯片，过零检测电路集成在电源芯片中，电源芯片与控制器连接，电源芯片用于对输入的脉动直流电进行过零检测，向控制器输出过零检测信号。

通过将过零检测电路集成在开关电源电路的电源芯片中，由电源芯片对输入的脉动直流电进行过零检测，向控制器输出过零检测信号，可以减少电磁加热装置中的电路元件，降低电磁加热装置的电路复杂度，并提高电磁加热装置过零检测的稳定性。

作为本实用新型实施例一种可选的实施方式，开关电源电路还包括：整流电路，整流电路与电源芯片连接，用于将输入的交流电转换成脉动直流电输出给电源芯片。

通过整流电路可以将输入开关电源电路的交流电转换成脉动直流电提供给电源芯片，使电源芯片稳定工作。

作为本实用新型实施例一种可选的实施方式，开关电源电路还包括：滤波电路和电源输出电路，滤波电路的输入端与整流电路的输出端连接，滤波电路的输出端与电源芯片连接；电源输出电路的输入端与电源芯片连接，电源输出电路的输出端与控制器连接。

通过滤波电路可以将整流电路输出的脉动直流电转换为平滑的直流电提供给电源芯片，使电源芯片可以控制电源输出电路将平滑的高压直流电转换成稳定的低压直流电提供给弱电器件。

作为本实用新型实施例一种可选的实施方式，整流电路与滤波电路之间连接有隔离电路，用于隔离整流电路与滤波电路。

通过在整流电路与滤波电路之间连接隔离电路，可以隔离整流电路与滤波电路，进而隔离电源芯片的过零检测输入端口与滤波电路，避免滤波电路影响电源芯片的过零检测输入端口输入的脉动直流电，保证电源芯片过零检测的可靠性。

作为本实用新型实施例一种可选的实施方式，整流电路包括第一二极管和第二二极管，第一二极管的正极和第二二极管的正极形成整流电路的两个输入端，第一二极管的负极和第二二极管的负极连接在一起后形成整流电路的输出端。

上述实施方式中，采用第一二极管和第二二极管组成整流电路，电路结构简单，成本较低。

作为本实用新型实施例一种可选的实施方式，滤波电路包括电阻和电容，电阻的一端形成滤波电路的输入端，电阻的另一端与电容的一端连接，电容的另一端接地；电阻与电容之间的连接点形成滤波电路的输出端。

上述实施方式中，采用电阻和电容组成滤波电路，电路结构简单，成本较低；而且，在起到滤波作用的同时，还可以通过电阻起到限流作用。

作为本实用新型实施例一种可选的实施方式，隔离电路包括第三二极管，第三二极管的正极与整流电路的输出端连接，第三二极管的负极与滤波电路的输入端连接。

上述实施方式中，采用第三二极管作为隔离电路，电路结构简单，成本较低。

作为本实用新型实施例一种可选的实施方式，电磁加热装置还包括市电输入电路和主回路，市电输入电路分别与开关电源电路的输入端和主回路的输入端连接，主回路的控制端与控制器连接。

作为本实用新型实施例一种可选的实施方式，电磁加热装置还包括电磁兼容性EMC滤波电路，EMC滤波电路的输入端与市电输入电路连接，EMC滤波电路的输出端分别与开关电源电路的输入端和主回路的输入端连接。

通过在市电输入电路后连接EMC滤波电路，可以滤除市电与电磁加热装置之间的电磁干扰。

作为本实用新型实施例一种可选的实施方式，电磁加热装置为电磁炉。

本实用新型的构造以及它的其他实用新型目的及有益效果将会通过结合附图而对优选实施例的描述而更加明显易懂。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的电磁加热装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的电磁加热装置的电路原理示意图。

附图标记说明：

10-过零检测电路； 20-开关电源电路；

30-控制器； 40-市电输入电路；

50-主回路； 60-EMC滤波电路；

21-电源芯片； 22-整流电路；

23-滤波电路； 24-电源输出电路；

25-隔离电路。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。

目前常见的过零检测电路，采用光耦或比较器的电路，元件较多，成本较高；采用三极管与MCU共地检测的电路，由于三极管与MCU和电磁加热的主回路共地，在谐振电路工作时，地线的噪声干扰比较多，导致过零信号容易被干扰，稳定性不够好。

针对上述技术问题，本实用新型实施例提供一种电磁加热装置，主要通过将过零检测电路集成在开关电源电路的电源芯片中，由电源芯片对输入的脉动直流电进行过零检测，向控制器输出过零检测信号，来实现降低电磁加热装置的电路复杂度和成本，并提高电磁加热装置过零检测的稳定性。

本实用新型实施例中所述的电磁加热装置可以是电磁炉、电磁加热饭煲或电磁加热压力锅等。

下面结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细描述。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。

图1为本实用新型实施例提供的电磁加热装置的结构示意图，图2为本实用新型实施例提供的电磁加热装置的电路原理示意图，如图1和图2所示，本实施例提供的电磁加热装置包括：过零检测电路10、开关电源电路20和控制器30，开关电源电路20包括电源芯片21，过零检测电路10集成在电源芯片21中，电源芯片21与控制器30连接，电源芯片21用于对输入的脉动直流电进行过零检测，向控制器30输出过零检测信号。

具体的，开关电源电路20主要为弱电器件提供电能，其可以将高压直流电转换为弱电器件需要的低压直流电，例如：开关电源电路20输出18V电压，提供给风机和绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)驱动电路等电路工作；开关电源电路20输出5V电压，提供给控制器30、显示板和信号采样等电路工作。

电源芯片21是开关电源电路20中的主要器件，其可以控制开关电源电路20中的其他器件工作，将输入开关电源电路20的交流市电转换成低压直流电提供给弱电器件。

过零检测电路10用于对交流电或脉动直流电进行过零检测，输出过零检测信号。本实施例中，过零检测电路10集成在电源芯片21中，由电源芯片21对输入的脉动直流电进行过零检测，向控制器30输出过零检测信号。

具体实现时，电源芯片21上具有过零检测输入端口和过零检测输出端口，电源芯片21通过过零检测输入端口接收脉动直流电，然后对脉动直流电进行过零检测，再通过过零检测输出端口向控制器30输出过零检测信号。

相比现有的采用光耦或比较器的过零检测电路，本实施例中，过零检测功能由电磁加热装置中原有的电源芯片21实现，从而可以有效的减少电路元件，降低电路成本。相比现有的采用三极管与MCU共地检测的过零检测电路，本实施例中，过零检测功能在电源芯片21中实现，不受谐振电路工作的影响，不容易受到电磁加热装置中主回路的干扰，因而过零检测结果准确可靠，稳定性高。

电源芯片21输出给控制器30的过零检测信号一般为矩形波或者方波，控制器30接收到过零检测信号后，通过检测过零检测信号的上升沿或者下降沿，得到市电电压的过零信号(一般为窄脉冲信号)，从而根据电路控制需求，输出一定的控制信号，例如：驱动IGBT或者继电器在过零信号对应的过零点开通或关断。控制器30具体可以为微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)等控制芯片。

在具体应用时，控制器30可以根据过零信号采用间歇加热的方式实现低功率加热，例如：控制器30可以将连续两个过零信号之间的时间间隔或者过零检测信号的脉冲宽度作为基本加热时间单元，采用加热1个或几个基本加热时间单元，停止1个或几个基本加热时间单元的方法来实现低功率加热。

控制器30也可以根据过零信号控制IGBT在每个过零信号对应的过零点开通，使主回路50可以去除滤波电路23，实现谐振电路的连续工作。

当然，控制器30还可以根据过零检测信号实现其他功能，本实施例对此不做特别限定。

本实施例中，开关电源电路20还包括：整流电路22，整流电路22与电源芯片21连接，用于将输入的交流电转换成脉动直流电输出给电源芯片21。

在具体实现时，整流电路22可以为零式整流电路或桥式整流电路(即整流桥)，桥式整流电路通常是将整流管封在一个壳体内，分为全桥和半桥；全桥是指将连接好的桥式整流电路的四个二极管封在一起；半桥是指将四个二极管桥式整流的一半封在一起，用两个半桥可组成一个全桥。整流电路22的具体电路结构可以采用现有的电磁加热装置中开关电源电路20的整流电路结构。

本实施例中，作为一种优选的实施方式，整流电路22采用半桥整流电路实现，在具体工作时，整流电路22可以借助主回路50中的整流电路实现全波整流，这样可以减少电路中的元件，降低电路成本。

在具体实现时，半桥整流电路22可以采用两个二极管实现，将两个二极管的正极作为整流电路22的两个输入端，将两个二极管的负极相连后作为整流电路22的输出端。

在具体连接时，整流电路22的输出端连接电源芯片21中的过零检测输入端口，电源芯片21从过零检测输入端口接收到脉动直流电后，可以对脉动直流电进行过零检测，通过过零检测输出端口输出过零检测信号给控制器30。

本实施例中，开关电源电路20还可以包括：滤波电路23和电源输出电路24，滤波电路23的输入端与整流电路22的输出端连接，滤波电路23的输出端与电源芯片21连接；电源输出电路24的输入端与电源芯片21连接，电源输出电路24的输出端与控制器30连接。

其中，滤波电路23用于对整流电路22输出的脉动直流电进行滤波以获得直流电压，提供给电源芯片21。

在具体连接时，滤波电路23具体可以与电源芯片21的启动脚(DRAIN脚)相连，提供电源芯片21的输入电压。

滤波电路23具体可以采用电阻和电容等滤波器件实现，例如：采用电阻和电容组成RC滤波电路，或者只采用电容形成滤波电路。

作为一种优选的实施方式，本实施例中，采用电阻和电容组成RC滤波电路，这样在提高滤波效果的同时，电阻还可以起到限流作用，提高电路的安全性。

电源输出电路24用于在电源芯片21的控制下将滤波电路23提供给电源芯片21的高压直流电转换成低压直流电，输出给弱电器件。

电源输出电路24主要包括变压器和信号处理电路，通过变压器将高压直流电转换成低压直流电，再通过信号处理电路对低压直流电进行信号处理后输出稳定的低压直流电。电源输出电路24的具体结构可以采用现有的开关电源电路20中对应的电路结构，本实施例对此不做特别限定。

为了保证电源芯片21的过零检测的可靠性，本实施例中，整流电路22与滤波电路23之间连接有隔离电路25，用于隔离整流电路22与滤波电路23。

具体的，整流电路22的输出端同时连接电源芯片21的过零检测输入端和滤波电路23，电源芯片21的过零检测输入端需要输入脉动直流电，而在工作过程中，由于滤波电路23的滤波作用，滤波电路23会影响整流电路22输出端的脉动直流信号，即影响电源芯片21的过零检测输入端口输入的脉动直流信号，从而会影响过零检测结果。因此，本实施例中，在整流电路22与滤波电路23之间连接隔离电路25，将整流电路22和滤波电路23隔离开来，避免滤波电路23影响电源芯片21的过零检测输入端输入的脉动直流信号，保证过零检测的可靠性。

在具体实现时，隔离电路25可以采用具有单向导通特性的器件，例如：二极管，使滤波电路23的信号不会通过隔离电路25影响整流电路22输出端的信号。

本实施例中，电磁加热装置还可以包括市电输入电路40和主回路50，市电输入电路40分别与开关电源电路20的输入端和主回路50的输入端连接，主回路50的控制端与控制器30连接。

具体的，市电输入电路40为整个电路提供电源，其可以包括市电输入端，用于连接交流电源，以提供电源，还可以包括保险丝和压敏电阻等安全器件。市电输入电路40具体的电路结构可以采用现有的电磁加热装置中对应的电路结构，本实施例对此不做特别限定。

主回路50主要实现对锅具的加热功能，其可以包括整流电路、谐振电路、IGBT和IGBT驱动电路(未示出)等。主回路50的输入端即为主回路50中整流电路的输入端，同样的，开关电源电路20的输入端即为开关电源电路20中整流电路22的输入端。

其中，主回路50中的整流电路与开关电源电路20中的整流电路22类似，用于将市电交流电转换为脉动直流电，其可以为零式整流电路或桥式整流电路(即整流桥)，作为一种优选的实施方式，主回路50中的整流电路为整流桥，以降低电路结构复杂度。

谐振电路可以由并联的线圈盘和电容实现，其串联在主回路的整流桥与IGBT之间的火线上，即谐振电路串联在整流桥的正相输出端与IGBT的集电极(C极)之间。IGBT的发射极(E极)与整流桥的反相输出端连接，IGBT的基极(G极)通过IGBT驱动电路与控制器30连接。

控制器30通过IGBT驱动电路控制IGBT高频通断，使得谐振电路发生振荡，进而使谐振电路中的线圈盘产生高频变化的磁场；当电磁加热装置上放置有锅具时，磁场内的磁力线切割锅具产生涡旋电流，涡旋电流的焦耳热效应使锅具自行升温，然后再加热锅具内的食物，实现电磁加热。

本实施例中，电磁加热装置还可以包括电磁兼容性(Electro MagneticCompatibility，EMC)滤波电路60，EMC滤波电路60的输入端与市电输入电路40连接，EMC滤波电路60的输出端分别与开关电源电路20的输入端和主回路50的输入端连接。

EMC滤波电路60可以滤除市电与电磁加热装置之间的电磁干扰，具体可以采用差模电感、共模电感和电容等滤波器件组成，以滤除差模干扰和共模干扰。

下面结合图2详细说明本实用新型的具体电路结构。

如图2所示，市电输入电路40包括市电输入端和保险丝FUSE1，市电输入端用于连接交流市电AC，市电输入端具有火线和零线，保险丝FUSE1串联在市电输入端的火线上。

开关电源电路20中，整流电路22包括第一二极管D1和第二二极管D2，第一二极管D1的正极和第二二极管D2的正极形成整流电路22的两个输入端，第一二极管D1的负极和第二二极管D2的负极连接在一起后形成整流电路22的输出端。

其中，整流电路22的两个输入端分别与EMC滤波电路60输出端的火线和零线连接，输出端分别与电源芯片21和隔离电路25的输入端连接。

隔离电路25包括第三二极管D3，第三二极管D3的正极(即隔离电路25的输入端)与整流电路22的输出端连接，第三二极管D3的负极与滤波电路23的输入端连接。

滤波电路23包括电阻R1和电容C1，电阻R1的一端形成滤波电路23的输入端，电阻R1的另一端与电容C1的一端连接，电容C1的另一端接地；电阻R1与电容C1之间的连接点形成滤波电路23的输出端。

电磁加热装置工作时，市电输入电路40输出的交流市电经EMC滤波电路60滤波后提供给主回路50和开关电源电路20，开关电源电路20中的整流电路22对输入的交流市电进行整流后，输出脉动直流电给电源芯片21和滤波电路23。电源芯片21对输入的脉动直流电进行过零检测，输出过零检测信号给控制器30，控制器30根据过零检测信号控制电磁加热装置中其他器件的工作；同时，滤波电路23对脉动直流电进行滤波，输出高压直流电给电源芯片21，电源芯片21控制电源输出电路24将高压直流电转换为低压直流电，输出低压VDD和/或其他电压给控制器30等弱电器件。其中，控制器30具体为MCU。

另外，整流电路22输出的脉动直流电经第三二极管D3(隔离电路25)提供给滤波电路23，滤波电路23滤波时，由于第三二极管D3的反向截止特性，滤波信号被隔离在滤波电路23部分，而不会经过第三二极管D3传递至整流电路22，从而可以避免滤波电路23影响电源芯片21输入的脉动直流电。

需要说明的是，上述各实施例中的电路结构只是一种示例，电路中还可以包括其他提高电路性能的器件，本实施例对此不做特别限定。

本实施例提供的电磁加热装置，通过将过零检测电路集成在开关电源电路的电源芯片中，由电源芯片对输入的脉动直流电进行过零检测，向控制器输出过零检测信号，可以减少电磁加热装置中的电路元件，降低电磁加热装置的电路复杂度，并提高电磁加热装置过零检测的稳定性。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，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。

另外，在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“相连”、“固定”、“安装”等应做广义理解，例如可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，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。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电磁加热装置，包括：过零检测电路(10)、开关电源电路(20)和控制器(30)，所述开关电源电路(20)包括电源芯片(21)，其特征在于，所述过零检测电路(10)集成在所述电源芯片(21)中，所述电源芯片(21)与所述控制器(30)连接，所述电源芯片(21)用于对输入的脉动直流电进行过零检测，向所述控制器(30)输出过零检测信号。

2.根据权利要求1所述的电磁加热装置，其特征在于，所述开关电源电路(20)还包括：整流电路(22)，所述整流电路(22)与所述电源芯片(21)连接，用于将输入的交流电转换成脉动直流电输出给所述电源芯片(21)。

3.根据权利要求2所述的电磁加热装置，其特征在于，所述开关电源电路(20)还包括：滤波电路(23)和电源输出电路(24)，所述滤波电路(23)的输入端与所述整流电路(22)的输出端连接，所述滤波电路(23)的输出端与所述电源芯片(21)连接；所述电源输出电路(24)的输入端与所述电源芯片(21)连接，所述电源输出电路(24)的输出端与所述控制器(30)连接。

4.根据权利要求3所述的电磁加热装置，其特征在于，所述整流电路(22)与所述滤波电路(23)之间连接有隔离电路(25)，用于隔离所述整流电路(22)与所述滤波电路(23)。

5.根据权利要求2所述的电磁加热装置，其特征在于，所述整流电路(22)包括第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的正极和所述第二二极管的正极形成所述整流电路(22)的两个输入端，所述第一二极管的负极和所述第二二极管的负极连接在一起后形成所述整流电路(22)的输出端。

6.根据权利要求3所述的电磁加热装置，其特征在于，所述滤波电路(23)包括电阻和电容，所述电阻的一端形成所述滤波电路(23)的输入端，所述电阻的另一端与所述电容的一端连接，所述电容的另一端接地；所述电阻与所述电容之间的连接点形成所述滤波电路(23)的输出端。

7.根据权利要求4所述的电磁加热装置，其特征在于，所述隔离电路(25)包括第三二极管，所述第三二极管的正极与所述整流电路(22)的输出端连接，所述第三二极管的负极与所述滤波电路(23)的输入端连接。

8.根据权利要求1-7任一项所述的电磁加热装置，其特征在于，所述电磁加热装置还包括市电输入电路(40)和主回路(50)，所述市电输入电路(40)分别与所述开关电源电路(20)的输入端和所述主回路(50)的输入端连接，所述主回路(50)的控制端与所述控制器(30)连接。

9.根据权利要求8所述的电磁加热装置，其特征在于，所述电磁加热装置还包括电磁兼容性EMC滤波电路(60)，所述EMC滤波电路(60)的输入端与所述市电输入电路(40)连接，所述EMC滤波电路(60)的输出端分别与所述开关电源电路(20)的输入端和所述主回路(50)的输入端连接。

10.根据权利要求9所述的电磁加热装置，其特征在于，所述电磁加热装置为电磁炉。