CN207854215U - 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：市电输入电路(10)、整流电路(20)、加热回路(30)、控制电路(40)和过零检测电路(50)，市电输入电路(10)连接整流电路(20)的两相输入端，加热回路(30)连接在整流电路(20)的两相输出端，过零检测电路(50)的输入端连接在市电输入电路(10)与加热回路(30)之间；控制电路(40)分别与加热回路(30)和过零检测电路(50)的输出端连接，用于根据过零检测电路(50)输出的过零信号控制加热回路(30)的关断时间。本实用新型提供的电磁加热装置可以降低电磁加热装置关机时的噪音，同时延长电磁加热装置的使用寿命。

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的主回路通常包括市电输入电路、整流电路、加热回路和控制电路，其中，加热回路包括谐振电路和绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor，IGBT)。电磁加热装置工作时，市电输入电路输出交流市电，交流市电经过整流电路整流后变成脉动直流电提供给加热回路中的谐振电路；谐振电路工作时，通过同步电路采集线圈盘两端的电压，将电压输送到同步比较器两端，通常称线圈盘连接IGBT的集电极(C极)的一端为高压端，另一端为低压端；当同步比较器检测到线圈盘的高压端低于线圈盘的低压端时，同步比较器翻转输出信号到控制电路，控制电路再次开通IGBT，使IGBT在IGBT的C极电压最低时导通，以降低IGBT的内部损耗，延长IGBT的使用寿命。

但是，当电磁加热装置连续工作时，市电整流过后的直流电存在波峰和波谷，当用户关机后，控制电路立即关闭IGBT的时间存在着随机性，如果在市电波谷附近时关闭IGBT，关机将没有噪音，如果在市电波峰附近时关闭IGBT，关机将产生较大的噪音，并对IGBT产生较大冲击，从而容易损坏IGBT，影响电磁加热装置的使用寿命。

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关机时的噪音，同时延长电磁加热装置的使用寿命。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种电磁加热装置，包括：市电输入电路、整流电路、加热回路和控制电路，市电输入电路连接整流电路的两相输入端，加热回路连接在整流电路的两相输出端，电磁加热装置还包括：过零检测电路，过零检测电路的输入端连接在市电输入电路与加热回路之间；

控制电路分别与加热回路和过零检测电路的输出端连接，用于根据过零检测电路输出的过零信号控制加热回路的关断时间。

通过在电磁加热装置主回路中增加过零检测电路，将过零检测电路的输入端连接在市电输入电路与加热回路之间，过零检测电路的输出端连接控制电路；由控制电路根据过零检测电路输出的过零信号控制加热回路的关断时间，可以实现加热回路在市电的过零点关断，避免电磁加热装置在关机时产生噪音，同时可以延长电磁加热装置的使用寿命。

作为本实用新型一种可选的实施方式，加热回路包括：谐振电路和绝缘栅双极型晶体管IGBT，谐振电路串联在整流电路的正相输出端与IGBT的集电极之间，IGBT的发射极与整流电路的反相输出端连接，IGBT的基极与控制电路连接；

控制电路具体用于当接收到关机指令后，在接收到过零检测电路输出的过零信号时关断IGBT。

上述实施方式中，控制电路在接收到关机指令后，在接收到过零检测电路输出的过零信号时关断IGBT，可以避免IGBT在关机时产生的噪音，同时可以提高IGBT的使用寿命。

作为本实用新型一种可选的实施方式，控制电路包括相互连接的控制器和IGBT驱动电路，控制器通过IGBT驱动电路与IGBT连接。

上述实施方式中，控制器通过IGBT驱动电路与IGBT连接，可以方便控制电路对IGBT的控制。

作为本实用新型一种可选的实施方式，过零检测电路的输入端连接在市电输入电路与整流电路之间。

通过将过零检测电路的输入端连接在市电输入电路与整流电路之间，可以降低过零检测电路对抗干扰性的要求。

作为本实用新型一种可选的实施方式，过零检测电路的输入端连接在整流电路的正相输出端与加热回路之间。

通过将过零检测电路的输入端连接在整流电路的正相输出端与加热回路之间，可以提高控制器根据过零检测电路检测的结果控制电磁加热装置工作时的控制精度。

作为本实用新型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滤波电路连接在市电输入电路与整流电路之间。

通过EMC滤波电路，可以滤除市电与整流电路之间的电磁干扰。

作为本实用新型一种可选的实施方式，EMC滤波电路包括：共模电感、差模电感、第一电容、第二电容、压敏电阻和第一电阻，共模电感的输入端并联在市电输入电路的火线与零线之间，压敏电阻并联在市电输入电路与共模电感之间，第一电容并联在压敏电阻与共模电感之间，第一电阻并联在第一电容与共模电感之间，第二电容并联在共模电感的两输出端，差模电感串联在共模电感与第二电容之间的火线上。

作为本实用新型一种可选的实施方式，过零检测电路包括：光耦、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第一二极管，光耦的正输入端连接市电输入电路与整流电路之间的零线，光耦的负输入端连接市电输入电路与整流电路之间的火线，光耦的正输出端连接直流电源，光耦的负输出端连接控制电路；第二电阻串联在光耦的正输入端与整流电路的反相输入端之间，第三电阻串联在光耦的负输入端与整流电路的正相输入端之间；第一二极管的负极分别与第二电阻和光耦的正输入端连接，第一二极管的正极分别与第三电阻和光耦的负输入端连接；第四电阻的一端分别与光耦的负输出端和控制电路连接，第四电阻的另一端接地。

作为本实用新型一种可选的实施方式，谐振电路包括：线圈盘和谐振电容，线圈盘串联在整流电路的正相输出端与IGBT的集电极之间，谐振电容并联在线圈盘的两端。

作为本实用新型一种可选的实施方式，市电输入电路包括：市电输入端和保险丝，保险丝串联在市电输入端的火线上。

通过在市电输入端的火线上串联保险丝，可以提高电路的安全性。

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；

图3为本实用新型实施例提供的电磁加热装置中电路原理波形图。

附图标记说明：

10-市电输入电路； 20-整流电路；

30-加热回路； 40-控制电路；

50-过零检测电路； 60-EMC滤波电路；

31-谐振电路； 32-IGBT；

41-控制器； 42-IGBT驱动电路。

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。

现有的电磁加热装置通过同步电路采集谐振电路两端的电压，输出同步信号给控制电路，由控制电路根据该同步信号控制IGBT的通断，使IGBT在IGBT的C极电压最低时导通。但是，市电整流过后的直流电存在波峰和波谷，当用户关机后，控制电路立即关闭IGBT的时间存在着随机性，如果在市电波峰附近时关闭IGBT，关机将产生较大的“嗒”的一声，噪音较大；并且会对IGBT产生较大冲击，从而容易损坏IGBT，影响电磁加热装置的使用寿命。

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，主要是通过在电磁加热装置主回路中增加过零检测电路，将过零检测电路的输入端连接在市电输入电路与加热回路之间，过零检测电路的输出端连接控制电路；由控制电路根据过零检测电路输出的过零信号控制加热回路的关断时间，来实现加热回路在市电的过零点关断，避免电磁加热装置在关机时产生噪音，同时延长电磁加热装置的使用寿命。

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：市电输入电路10、整流电路20、加热回路30和控制电路40，市电输入电路10连接整流电路20的两相输入端，加热回路30连接在整流电路20的两相输出端，电磁加热装置还包括：过零检测电路50，过零检测电路50的输入端连接在市电输入电路10与加热回路30之间；控制电路40分别与加热回路30和过零检测电路50的输出端连接，用于根据过零检测电路50输出的过零信号控制加热回路30的关断时间。

具体的，市电输入电路10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，还可以包括保险丝等安全器件。其中，市电输入端包括火线和零线，保险丝可以串联在市电输入端的火线上。

整流电路20连接市电的火线和零线，用于将市电交流电转换为脉动直流电；整流电路20可以为桥式整流电路(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。整流电路的具体电路结构可以采用现有的电磁加热装置中的整流电路，本实施例对此不做特别限定。

整流电路20与市电输入电路10之间可以连接电磁兼容性(Electro MagneticCompatibility，EMC)滤波电路60，以滤除市电与整流电路20之间的电磁干扰。

加热回路30包括谐振电路31和IGBT32，谐振电路31可以由并联的线圈盘和谐振电容实现，其串联在整流电路20与IGBT32之间的火线上，即谐振电路31串联在整流电路20的正相输出端与IGBT32的集电极(C极)之间。IGBT32的发射极(E极)与整流电路20的反相输出端连接，IGBT32的基极(G极)与控制电路40连接。

控制电路40可以包括控制器41和IGBT驱动电路42，在具体连接时，控制器41可以通过IGBT驱动电路42与IGBT32的G极连接，以方便控制器41对IGBT32的控制；过零检测电路50具体与控制电路40中的控制器41连接。其中，控制器41具体可以为微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)等控制芯片。

过零检测电路50的输入端可以连接在市电输入电路10与整流电路20之间，用于检测市电输入电路10输出的交流电的过零点；也可以连接在整流电路20的正相输出端与加热回路30之间，用于检测整流电路20输出的脉动直流电的过零点，向控制器41输出过零信号。

其中，过零检测电路50的输入端连接在市电输入电路10与整流电路20之间，可以减少谐振电路31工作时对过零检测电路50的干扰，在抗干扰性方面，电路结构要求较低；过零检测电路50的输入端连接在整流电路20的正相输出端与加热回路30之间，过零检测电路50靠近IGBT32，检测整流电路20输出端的信号，控制电路40根据过零检测电路50检测的结果控制IGBT32工作时，控制精度更高。如附图所示，本实施例中，以过零检测电路50的输入端连接在市电输入电路10与整流电路20之间示例性说明本实用新型的技术方案。过零检测电路50的具体电路结构可以采用各种具有过零检测功能的电路，本实施例对此不做特别限定。

本实施例中，电磁加热装置工作时，控制电路40根据过零检测电路50输出的过零信号控制加热回路30的关断时间。当用户关机后，控制电路40会接收到关机指令，此时，控制电路40不立刻关断加热回路30中的IGBT32，而是等待过零检测电路50输出的过零信号；在接收到过零信号后，立即关断IGBT32，使加热回路30关断，避免高压对IGBT32的冲击和出现“嗒”的一声，提高IGBT32的使用寿命。

本实施例中，谐振电路31的两端可以连接同步电路(未示出)，通过同步电路检测谐振电路31两端的电压，进而控制IGBT32的通断。具体连接时，同步电路的输入端连接谐振电路31的两端，同步电路的输出端连接控制电路40；同步电路可以采用电压采样电路和比较器实现，通过电压采样电路采集谐振电路31两端的电压，然后输出到比较器的两个输入端，比较器根据输入的两个采样信号输出同步信号给控制电路40，控制电路40根据该同步信号控制IGBT32的通断，使IGBT32在IGBT32的C极电压最低时导通，以降低IGBT32的内部损耗，延长IGBT32的使用寿命。

为了保证同步电路中比较器在市电过零时可靠翻转，现有的电磁加热装置中整流电路20与谐振电路31之间需要连接滤波电路，以市电为220V为例，经整流滤波后，IGBT32的C极电压可达310V，这样IGBT32开通时电流会比较大，从而容易损坏IGBT32，影响IGBT32的使用寿命。本实施例中，在整流电路20与控制电路40之间增加过零检测电路50，可以无需连接滤波电路，在检测到过零信号时控制IGBT32开通，此时在过零检测电路50的检测误差下，IGBT32的C极电压通常只有几十伏，这样开通电流就很小，因而可以有效的延长IGBT32的使用寿命。

另外，控制电路40还可以根据过零检测电路50输出的过零信号采用间歇加热的方式实现低功率加热，例如：控制电路40可以将过零检测电路50输出的连续两个过零信号之间的时间间隔或者过零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。在间歇加热的过程中，在控制加热回路30关断时，控制IGBT32在过零信号对应的过零点关断，以避免IGBT32在关断时产生噪音，同时提高IGBT32的使用寿命。

下面结合图2详细说明本实用新型的具体电路结构。

市电输入电路10包括市电输入端和保险丝FUSE1，市电输入端用于连接交流电源AC，市电输入端具有火线AC/L和零线AC/N，保险丝FUSE1串联在市电输入端的火线上。

EMC滤波电路60包括：共模电感L1、差模电感L2、第一电容C1、第二电容C2、压敏电阻RZ1和第一电阻R1，共模电感L1的输入端并联在市电输入电路10的火线与零线之间，压敏电阻RZ1并联在市电输入电路10与共模电感L1之间，第一电容C1并联在压敏电阻RZ1与共模电感L1之间，第一电阻R1并联在第一电容C1与共模电感L1之间，第二电容C2并联在共模电感L1的两输出端，差模电感L2串联在共模电感L1与第二电容C2之间的火线上。

其中，共模电感L1用于滤除共模干扰，差模电感L2和第二电容C2用于滤除差模干扰；第一电容C1为X电容，用于进一步提高EMC滤波电路60滤除干扰的效果；压敏电阻RZ1用于在电压过高时吸收多余的电压以保护电路。

整流电路20为整流桥BG1，整流电路20的正相输入端分别与差模电感L2和第二电容C2的一端连接，整流电路20的反相输入端与第二电容C2的另一端连接。

过零检测电路50包括：光耦U1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第一二极管D1，光耦U1的正输入端连接市电输入电路10与整流电路20之间的零线，光耦U1的负输入端连接市电输入电路10与整流电路20之间的火线，光耦U1的正输出端连接直流电源VCC，光耦U1的负输出端连接控制电路40；第二电阻R2串联在光耦U1的正输入端与整流电路20的反相输入端之间，第三电阻R3串联在光耦U1的负输入端与整流电路20的正相输入端之间；第一二极管D1的负极分别与第二电阻R2和光耦U1的正输入端连接，第一二极管D1的正极分别与第三电阻R3和光耦U1的负输入端连接；第四电阻R4的一端分别与光耦U1的负输出端和控制电路40连接，第四电阻R4的另一端接地GND。

其中，第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4为限流电阻，第一二极管D1用于筛选交流信号中的正半周信号，使光耦U1在交流信号的正半周导通，通过负输出端输出低电平信号给控制电路40；并使光耦U1在交流信号的负半周关断，通过负输出端输出高电平信号给控制电路40。

加热回路30包括谐振电路31和IGBT32，谐振电路31包括线圈盘L3和谐振电容C3，线圈盘L3串联在整流电路20的正相输出端与IGBT32的C极之间，谐振电容C3并联在所述线圈盘L3的两端；IGBT32的E极与整流电路20的反相输出端连接，IGBT32的G极与控制电路40连接。

IGBT32的E极与整流电路20之间可以连接采样电阻RK1，控制电路40可以通过电流采样电路采集采样电阻RK1上的电流，以监测IGBT32的电流变化，防止IGBT32在过流的情况下损坏。

控制电路40包括控制器41和IGBT驱动电路42，控制器41通过IGBT驱动电路42与IGBT32的G极连接，过零检测电路50中的光耦U1的负输出端具体与控制电路40中的控制器41连接。

图3为本实用新型实施例提供的电磁加热装置中电路原理波形图，如图3所示，市电输入电路10输入的市电输入波形为正弦波，经整流电路20整流后的整流输出波形为脉动直流电，该脉动直流电存在波峰和波谷；过零检测电路50检测市电输入电路10输出的市电的过零点，对应的过零输出波形为矩形波(即过零信号)，其中，过零信号的上升沿和下降沿对应整流输出波形中的波谷。在电磁加热装置加热过程中，控制电路40通过IGBT驱动电路42向IGBT32输出IGBT32驱动信号，对应的IGBT32驱动电压如图3中所示的为高频的脉冲电压。如图3所示，假设用户在整流输出波形中的第二个波形周期中关机，控制电路40则不立即关闭IGBT32，而是在接收到过零信号时，关断IGBT32。

需要说明的是，过零检测电路50和市电采样电路的输入端可以连接在市电输入电路10与EMC滤波电路60之间，也可以连接在EMC滤波电路60与整流电路20之间，图中只是以过零检测电路50和市电采样电路的输入端连接在EMC滤波电路60与整流电路20之间为例进行示例性说明。

另外，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，通过在电磁加热装置主回路中增加过零检测电路，将过零检测电路的输入端连接在市电输入电路与加热回路之间，过零检测电路的输出端连接控制电路；由控制电路根据过零检测电路输出的过零信号控制加热回路的关断时间，可以实现加热回路在市电的过零点关断，避免电磁加热装置在关机时产生噪音，同时可以延长电磁加热装置的使用寿命。

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 (11)

1.一种电磁加热装置，包括：市电输入电路(10)、整流电路(20)、加热回路(30)和控制电路(40)，所述市电输入电路(10)连接所述整流电路(20)的两相输入端，所述加热回路(30)连接在所述整流电路(20)的两相输出端，其特征在于，所述电磁加热装置还包括：过零检测电路(50)，所述过零检测电路(50)的输入端连接在所述市电输入电路(10)与所述加热回路(30)之间；

所述控制电路(40)分别与所述加热回路(30)和所述过零检测电路(50)的输出端连接，用于根据所述过零检测电路(50)输出的过零信号控制所述加热回路(30)的关断时间。

2.根据权利要求1所述的电磁加热装置，其特征在于，所述加热回路(30)包括：谐振电路(31)和绝缘栅双极型晶体管IGBT(32)，所述谐振电路(31)串联在所述整流电路(20)的正相输出端与所述IGBT(32)的集电极之间，所述IGBT(32)的发射极与所述整流电路(20)的反相输出端连接，所述IGBT(32)的基极与所述控制电路(40)连接；

所述控制电路(40)具体用于当接收到关机指令后，在接收到所述过零检测电路(50)输出的过零信号时关断所述IGBT(32)。

3.根据权利要求2所述的电磁加热装置，其特征在于，所述控制电路(40)包括相互连接的控制器(41)和IGBT驱动电路(42)，所述控制器(41)通过所述IGBT驱动电路(42)与所述IGBT(32)连接。

4.根据权利要求1所述的电磁加热装置，其特征在于，所述过零检测电路(50)的输入端连接在所述市电输入电路(10)与整流电路(20)之间。

5.根据权利要求1所述的电磁加热装置，其特征在于，所述过零检测电路(50)的输入端连接在所述整流电路(20)的正相输出端与所述加热回路(30)之间。

6.根据权利要求1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)连接在所述市电输入电路(10)与整流电路(20)之间。

7.根据权利要求6所述的电磁加热装置，其特征在于，所述EMC滤波电路(60)包括：共模电感、差模电感、第一电容、第二电容、压敏电阻和第一电阻，所述共模电感的输入端并联在所述市电输入电路(10)的火线与零线之间，所述压敏电阻并联在所述市电输入电路(10)与所述共模电感之间，所述第一电容并联在所述压敏电阻与所述共模电感之间，所述第一电阻并联在所述第一电容与所述共模电感之间，所述第二电容并联在所述共模电感的两输出端，所述差模电感串联在所述共模电感与所述第二电容之间的火线上。

8.根据权利要求4所述的电磁加热装置，其特征在于，所述过零检测电路(50)包括：光耦、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第一二极管，所述光耦的正输入端连接所述市电输入电路(10)与所述整流电路(20)之间的零线，所述光耦的负输入端连接所述市电输入电路(10)与所述整流电路(20)之间的火线，所述光耦的正输出端连接直流电源，所述光耦的负输出端连接所述控制电路(40)；所述第二电阻串联在所述光耦的正输入端与所述整流电路(20)的反相输入端之间，所述第三电阻串联在所述光耦的负输入端与所述整流电路(20)的正相输入端之间；所述第一二极管的负极分别与所述第二电阻和所述光耦的正输入端连接，所述第一二极管的正极分别与所述第三电阻和所述光耦的负输入端连接；所述第四电阻的一端分别与所述光耦的负输出端和所述控制电路(40)连接，所述第四电阻的另一端接地。

9.根据权利要求2所述的电磁加热装置，其特征在于，所述谐振电路(31)包括：线圈盘和谐振电容，所述线圈盘串联在所述整流电路(20)的正相输出端与所述IGBT(32)的集电极之间，所述谐振电容并联在所述线圈盘的两端。

10.根据权利要求1所述的电磁加热装置，其特征在于，所述市电输入电路(10)包括：市电输入端和保险丝，所述保险丝串联在所述市电输入端的火线上。

11.根据权利要求1-10任一项所述的电磁加热装置，其特征在于，所述电磁加热装置为电磁炉。