CN209375963U - 电磁加热电路及电磁炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种电磁加热电路及电磁炉，电磁加热电路，其特征在于，包括：微控制单元(10)、加热驱动电路(20)、保护电路(30)以及谐振加热电路(40)，保护电路(30)包括滤波电容C1、滤波电容C2以及开关电路(31)，滤波电容C2的容量大于滤波电容C1的容量；其中加热驱动电路(20)分别与谐振加热电路(40)和微控制单元(10)连接；滤波电容C1和滤波电容C2分别与谐振加热电路(40)连接，开关电路(31)分别与滤波电容C2和微控制单元(10)连接；开关电路(31)用于在微控制单元(10)的控制下导通或断开。本实用新型提高了电磁加热电路以及电磁炉的使用安全性。

Description

电磁加热电路及电磁炉

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电路及电磁炉。

背景技术

电磁炉是一种常见的用于加热的家用电器。电磁炉在工作时，利用高频交流电通过线圈盘以使放置在电磁炉上的锅具底部产生涡流，从而对电磁炉上设置的锅具进行加热。

现有技术中，电磁炉的工作电路主要包括整流电路、滤波电路、谐振加热电路、绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)驱动电路、IGBT以及控制芯片。工作时，市电经整流电路和EMC滤波电路作用在谐振加热电路上，为谐振加热电路提供电能。控制芯片可以控制IGBT驱动电路的工作，以提供合理的IGBT导通起点，使得谐振加热电路产生谐振电流，从而谐振加热电路的线圈盘产生周期性变化的磁场。

为了保证IGBT的加热效率，通常在IGBT的栅极设置很小的滤波电容，或者不设置滤波电容，但在电磁加热开始前，控制系统在进行检锅时，若IGBT栅极无滤波电容，或滤波电容较小，则IGBT上的瞬间导通电流过大，存在IGBT结温过高或炸机风险。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种电磁加热电路及电磁炉，以避免检锅时IGBT瞬间电流过大造成的危险。

第一方面，本实用新型提供一种电磁加热电路，包括：微控制单元、加热驱动电路、保护电路以及谐振加热电路，所述保护电路包括滤波电容C1、滤波电容C2以及开关电路；其中

所述加热驱动电路分别与所述谐振加热电路和所述微控制单元连接；

所述滤波电容C1和所述滤波电容C2分别与所述谐振加热电路连接，所述开关电路分别与所述滤波电容C2和所述微控制单元连接；

所述开关电路用于在所述微控制单元的控制下导通或断开。

本实用新型提供的电磁加热电路，包括：微控制单元、加热驱动电路、保护电路以及谐振加热电路，该保护电路包括滤波电容C1、滤波电容C2以及开关电路，该加热驱动电路分别与谐振加热电路和微控制单元连接；该滤波电容C1和滤波电容C2分别与谐振加热电路连接，该开关电路分别与滤波电容C2和微控制单元连接；该开关电路可以在微控制单元的控制下导通或断开，在开关电路导通时，滤波电容C2连接到电路，降低检锅时的瞬间大电流，在开关电路断开时，滤波电容C2从电路中断开，防止滤波电容C2降低电磁加热的谐振加热效率。

在一种可能的设计中，所述开关电路包括电磁继电器RY1，所述电磁继电器RY1分别与所述微控制单元和所述滤波电容C2连接；

所述电磁继电器RY1在所述微控制单元的控制下导通或断开。

微控制单元向电磁继电器RY1输入电流信号时，产生电磁效应，从而使得电磁继电器RY1导通，当微控制单元停止向电磁继电器RY1输入电流信号时，则电磁继电器RY1断开。通过采用电磁继电器RY1来控制滤波电容C2是否接入电路，不仅结构简单易于实现，而且安全性较高。

在一种可能的设计中，所述开关电路还包括三极管Q1，所述三极管Q1分别与所述电磁继电器RY1和所述微控制单元连接。

在一种可能的设计中，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的基极与所述微控制单元连接，所述三极管Q1的集电极与所述电磁继电器RY1连接。

当电磁炉开始检锅时，微控制单元可以向该三极管Q1输出高电平，该三极管Q1的集电极和发射极之间相当于开关的导通状态，使继电器RY1通电导通，滤波电容C2可以连接到电路中，降低检锅时的瞬间大电流；当电磁炉开始正常加热时，微控制单元可以向该三极管Q1输出低电平，该三极管Q1的集电极和发射极之间相当于开关的断开状态，使继电器RY1断电截止，滤波电容C2从电路中断开，防止滤波电容C2降低电磁加热过程中的谐振加热效率。

在一种可能的设计中，所述开关电路还包括二极管D1，所述二极管D1分别与电源和所述三极管Q1连接。

在一种可能的设计中，所述二极管D1的正极与所述三极管Q1的集电极连接，所述二极管D1的负极与电源连接。

当电磁炉开始检锅时，微控制单元可以向该三极管Q1输出高电平，该三极管Q1的集电极和发射极之间相当于开关的导通状态，使继电器RY1通电导通，滤波电容C2可以连接到电路中，此时二极管D1中有从二极管D1的正极流向负极的电流，二极管D1可以起到稳压作用；当电磁炉开始正常加热时，微控制单元可以向该三极管Q1输出低电平，该三极管Q1的集电极和发射极之间相当于开关的断开状态，使继电器RY1断电截止，滤波电容C2从电路中断开，此时二极管D1起到反向阻断作用，避免电源流向继电器RY1。

在一种可能的设计中，所述开关电路还包括电阻R1，所述电阻R1的一端与所述二极管Q1的负极连接，所述电阻R1的另一端与所述电源连接。

在一种可能的设计中，所述开关电路还包括电阻R2，所述电阻R2的一端与所述微控制单元连接，所述电阻R2的另一端与所述三极管Q1的基电极连接。

在一种可能的设计中，所述谐振加热电路包括绝缘栅双极型晶体管G1，所述绝缘栅双极型晶体管G1的栅极分别与所述滤波电容C1和所述滤波电容C2连接。

第二方面，本实用新型提供一种电磁炉，包括如上第一方面或第一方面各种可能的设计所述的电磁加热电路。

本实用新型提供的电磁炉，包括：微控制单元、加热驱动电路、保护电路以及谐振加热电路，该保护电路包括滤波电容C1、滤波电容C2以及开关电路，该加热驱动电路分别与谐振加热电路和微控制单元连接；该滤波电容C1和滤波电容C2分别与谐振加热电路连接，该开关电路分别与滤波电容C2和微控制单元连接；该开关电路可以在微控制单元的控制下导通或断开，在开关电路导通时，滤波电容C2连接到电路，降低检锅时的瞬间大电流，在开关电路断开时，滤波电容C2从电路中断开，防止滤波电容C2降低电磁加热的谐振加热效率。

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为本实用新型提供的电磁加热电路的结构示意图一；

图2为本实用新型提供的电磁加热电路的结构示意图二；

图3为本实用新型提供的电磁加热电路的结构示意图三。

附图标记说明：

10-微控制单元；

20-加热驱动电路；

30-保护电路；

31-开关电路；

40-谐振加热电路；

50-整流滤波电路；

60-线圈盘。

具体实施方式

图1为本实用新型提供的电磁加热电路的结构示意图一，如图1所示，该电磁加热电路包括：微控制单元10、加热驱动电路20、保护电路30以及谐振加热电路40，保护电路30包括滤波电容C1、滤波电容C2以及开关电路31；其中

加热驱动电路20分别与谐振加热电路40和微控制单元10连接；滤波电容C1和滤波电容C2分别与谐振加热电路40连接，开关电路31分别与滤波电容C2和微控制单元10连接；开关电路31用于在微控制单元10的控制下导通或断开。

本实施例提供的电磁加热电路可以应用到电磁加热设备中，该电磁加热设备可以为任何通过电磁进行加热的设备。在本实施例中，以该电磁加热设备为电磁炉为例，进行详细说明。

电磁炉是运用高频电磁感应原理进行加热，通过绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGate Bipolar Transistor，IGBT)的导通和关闭，使得谐振加热电路产生谐振电流，从而谐振加热电路的线圈盘产生周期性变化的磁场，磁力线经线圈与金属器皿底部构成的磁回路穿透炉面作用于锅底，利用小电阻大电流的短路热效应产生热量，在锅底形成涡流而发热，起到加热器皿中的食物的作用。本实施例对谐振加热电路的实现方式不做特别限制。

可选地，IGBT，是由三极管和绝缘栅型场效应管组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件。IGBT的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给晶体管提供基极电流，使IGBT导通。反之，加反向门极电压消除沟道，切断基极电流，使IGBT关断。

谐振加热电路中的IGBT开通时，其栅极是否有滤波电容以及滤波电容有多大，对IGBT的瞬间电流影响很大。

在电磁加热开始前，需要执行检锅流程，检锅流程可以为电流互感器检锅或者高压脉冲检锅流程，本实施例对检锅流程不做特别限制。在检锅过程中，需要开启IGBT。若IGBT栅极无滤波电容，则IGBT上的瞬间导通电流非常大，远大于正常加热时的最大电流，若IGBT栅极有滤波电容，瞬间导通电流随滤波电容的增大而降低，滤波电容越大，瞬间导通电流越小。因此，对于检锅而言，IGBT栅极存在较大的滤波电容，能够降低IGBT的瞬间电流。

在检锅结束后开始电磁加热时，若电磁加热以小功率加热，谐振呈现容性负载时，若IGBT栅极无滤波电容，则IGBT上的瞬间导通电流很大，若IGBT栅极有滤波电容，瞬间导通电流随滤波电容的增大而降低，滤波电容越大，瞬间导通电流越小，但滤波电容太大会使IGBT栅极电压慢慢增大到驱动最高电压，这样使IGBT不能快速处于饱和导通状态，导致加热效率变低。因此，对于小功率加热时，IGBT的电容过大，会导致加热效率变低。

在检锅结束后开始电磁加热时，若电磁加热以中功率加热，谐振呈现阻性负载，或电磁加热以大功率加热，谐振呈现感性负载时，IGBT上的瞬间导通电流较小，不需要栅极有滤波电容，如果有滤波电容且太大会使IGBT栅极电压慢慢增大到驱动最高电压，这样使IGBT不能快速处于饱和导通状态，导致加热效率变低。

为了保证IGBT的加热效率，通常在IGBT的栅极设置很小的滤波电容，或者不设置滤波电容，但在检锅时存在IGBT上的瞬间导通电流过大的问题，基于此，本实施例设置了保护电路30，该保护电路30能够使得电磁加热电路在不同的需求下，具有不同的滤波电容。

在具体实现过程中，微控制单元10可以向电平转换电路(未示出)发送脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)波，使得电平转换电路向加热驱动电路20提供驱动电压，微控制单元10还会向加热驱动电路20发送脉冲程序信号，该脉冲程序信号可以用来控制加热谐振电路30中的IGBT的导通或关闭。

该微控制单元10还会向开关电路31发送控制信号，开关电路31在微控制单元10的控制下导通或断开。在该开关电路31导通时，滤波电容C1和滤波电容C2同时工作，当该开关电容31断开时，滤波电容C1工作，而滤波电容C2则没有接入电路中。其中，滤波电容C2的容量大于滤波电容C1的容量，即滤波电容C2为大电容，滤波电容C1为小电容。可选地，滤波电容C2的容量至少为滤波电容C1的容量的10倍。

其中，微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)，又称单片微型计算机(SingleChip Microcomputer)或者单片机，是把中央处理器(Central Process Unit，CPU))的频率与规格做适当缩减，并将内存等周边接口，甚至驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。

在一种可能的示例中，当电磁炉开始检锅时，微控制单元10向开关电路31输出第一信号，开关电路31导通，滤波电容C2连接到电路，降低检锅时的瞬间大电流；当电磁炉开始正常加热时，微控制单元10输出第二信号，开关电路32断开，使得滤波电容C2从电路中断开，防止滤波电容C2降低电磁加热的谐振加热效率。

本实用新型提供的电磁加热电路，包括：微控制单元、加热驱动电路、保护电路以及谐振加热电路，该保护电路包括滤波电容C1、滤波电容C2以及开关电路，该加热驱动电路分别与谐振加热电路和微控制单元连接；该滤波电容C1和滤波电容C2分别与谐振加热电路连接，该开关电路分别与滤波电容C2和微控制单元连接；该开关电路可以在微控制单元的控制下导通或断开，在开关电路导通时，滤波电容C2连接到电路，降低检锅时的瞬间大电流，在开关电路断开时，滤波电容C2从电路中断开，防止滤波电容C2降低电磁加热的谐振加热效率。

图2为本实用新型提供的电磁加热电路的结构示意图二。如图2所示，开关电路31包括电磁继电器RY1，电磁继电器RY1分别与微控制单元10和滤波电容C2连接；电磁继电器RY1在微控制单元10的控制下导通或断开。

在本实施例中，通过微控制单元10控制电磁继电器RY1的导通将滤波电容C2接入到电路中，电磁继电器RY1的断开将滤波电路从电路中断开。

该电磁继电器RY1例如可以包括电磁铁、衔铁、弹簧和动触点、静触点。只要在电磁铁的线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向电磁铁，从而带动衔铁的动触点与静触点吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点释放。

在一种可能的示例中，微控制单元10向电磁继电器RY1输入电流信号时，产生电磁效应，从而使得电磁继电器RY1导通，当微控制单元10停止向电磁继电器RY1输入电流信号时，则电磁继电器RY1断开。通过采用电磁继电器RY1来控制滤波电容C2是否接入电路，不仅结构简单易于实现，而且安全性较高。

可选地，请继续参照图2所示，该电磁加热电路还包括整流滤波电路50，还整流滤波电路50可以与电源的火线(L)和零线(N)相接。该整流滤波电路50可以将市电变换为脉动直流，并对该脉动直流进行滤波，从而向谐振加热电路提供电能。本领域技术人员可以理解，该整流滤波电路可以为电磁兼容性(Electro Magnetic Compatibility，EMC)的整流滤波电路。

该谐振加热电路40包括绝缘栅双极型晶体管G1，绝缘栅双极型晶体管G1的栅极分别与滤波电容C1和滤波电容C2连接。可选地，该谐振加热电路40还包括：线圈盘60和谐振电容C4，以及电感L1和电容C3。本实施例对谐振加热电路40的实现方式不做特别限制。

图3为本实用新型提供的电磁加热电路的结构示意图三。如图3所示，该开关电路31还包括三极管Q1，三极管Q1分别与电磁继电器RY1和微控制单元10连接。

具体地，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的基极与微控制单元10连接，三极管Q1的集电极与电磁继电器RY1连接。

在本实施例中，该三极管Q1为NPN型三极管。NPN型三极管发射区"发射"的是自由电子，其移动方向与电流方向相反，故发射极箭头向外。发射极箭头指向也是PN结在正向电压下的导通方向。

该三极管Q1可以作为无触点开关来使用。当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压，并当基极电流增大到一定程度时，集电极电流不再随着基极电流的增大而增大，而是处于某一定值附近不怎么变化，这时三极管Q1失去电流放大作用，集电极与发射极之间的电压很小，集电极和发射极之间相当于开关的导通状态，三极管Q1的这种状态我们称之为饱和导通状态。

当电磁炉开始检锅时，微控制单元10可以向该三极管Q1输出高电平，该三极管Q1的集电极和发射极之间相当于开关的导通状态，使继电器RY1通电导通，滤波电容C2可以连接到电路中，降低检锅时的瞬间大电流；当电磁炉开始正常加热时，微控制单元10可以向该三极管Q1输出低电平，该三极管Q1的集电极和发射极之间相当于开关的断开状态，使继电器RY1断电截止，滤波电容C2从电路中断开，防止滤波电容C2降低电磁加热过程中的谐振加热效率。

可选地，如图3所示，该开关电路31还包括二极管D1，二极管D1分别与电源和三极管Q1连接。具体地，二极管D1的正极与三极管Q1的集电极连接，二极管D1的负极与电源连接。

其中，二极管(Diode)在电子元件当中，是一种具有两个电极的装置，只允许电流由单一方向流过。二极管最普遍的功能就是只允许电流由单一方向通过(称为顺向偏压)，反向时阻断(称为逆向偏压)，二极管还可以起到稳压的作用。

当电磁炉开始检锅时，微控制单元10可以向该三极管Q1输出高电平，该三极管Q1的集电极和发射极之间相当于开关的导通状态，使继电器RY1通电导通，滤波电容C2可以连接到电路中，此时二极管D1中有从二极管D1的正极流向负极的电流，二极管D1可以起到稳压作用；当电磁炉开始正常加热时，微控制单元10可以向该三极管Q1输出低电平，该三极管Q1的集电极和发射极之间相当于开关的断开状态，使继电器RY1断电截止，滤波电容C2从电路中断开，此时二极管D1起到反向阻断作用，避免电源流向继电器RY1。

可选地，如图3所示，开关电路31还包括电阻R1，电阻R1的一端与二极管Q1的负极连接，电阻R1的另一端与电源连接。开关电路31还包括电阻R2，电阻R2的一端与微控制单元10连接，电阻R2的另一端与三极管Q1的基电极连接。该电阻R1和电阻R2可以起到限流、分压等作用，对电路提供保护。

本实用新型还提供一种电磁炉，包括如上所述的电磁加热电路。

本实用新型提供的电磁炉，包括：微控制单元、加热驱动电路、保护电路以及谐振加热电路，该保护电路包括滤波电容C1、滤波电容C2以及开关电路，该加热驱动电路分别与谐振加热电路和微控制单元连接；该滤波电容C1和滤波电容C2分别与谐振加热电路连接，该开关电路分别与滤波电容C2和微控制单元连接；该开关电路可以在微控制单元的控制下导通或断开，在开关电路导通时，滤波电容C2连接到电路，降低检锅时的瞬间大电流，在开关电路断开时，滤波电容C2从电路中断开，防止滤波电容C2降低电磁加热的谐振加热效率。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。

此外，在本申请中，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申请中的具体含义。

术语“包括”和“包括”，还有其衍生表述，均意味着不加限制的包括。术语“或者”是包容性的，表示和/或。

术语“电路”指的是(a)仅硬件电路实现(例如模拟电路和/或数字电路中的实现)；(b)包括在一个或多个计算机可读存储器上存储的软件和/或固件指令的电路和计算机程序产品的组合，该指令一起工作以使得装置执行这里所述的一个或多个功能；以及(c)需要软件或固件(即使软件或固件物理上并不存在)以进行操作的电路，例如微处理器或微处理器的一部分。“电路”的这个定义也应用于该术语在此的所有使用，包括在任意权利要求中的使用。作为其他实例，这里，术语“电路”还包括一个或多个处理器和/或其部分以及伴随软件和/或固件的实现。

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)

1.一种电磁加热电路，其特征在于，包括：微控制单元(10)、加热驱动电路(20)、保护电路(30)以及谐振加热电路(40)，所述保护电路(30)包括滤波电容C1、滤波电容C2以及开关电路(31)，所述滤波电容C2的容量大于所述滤波电容C1的容量；其中

所述加热驱动电路(20)分别与所述谐振加热电路(40)和所述微控制单元(10)连接；

所述滤波电容C1和所述滤波电容C2分别与所述谐振加热电路(40)连接，所述开关电路(31)分别与所述滤波电容C2和所述微控制单元(10)连接；

所述开关电路(31)用于在所述微控制单元(10)的控制下导通或断开。

2.根据权利要求1所述的电磁加热电路，其特征在于，所述开关电路(31)包括电磁继电器RY1，所述电磁继电器RY1分别与所述微控制单元(10)和所述滤波电容C2连接；

所述电磁继电器RY1在所述微控制单元(10)的控制下导通或断开。

3.根据权利要求2所述的电磁加热电路，其特征在于，所述开关电路(31)还包括三极管Q1，所述三极管Q1分别与所述电磁继电器RY1和所述微控制单元(10)连接。

4.根据权利要求3所述的电磁加热电路，其特征在于，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的基极与所述微控制单元(10)连接，所述三极管Q1的集电极与所述电磁继电器RY1连接。

5.根据权利要求4所述的电磁加热电路，其特征在于，所述开关电路(31)还包括二极管D1，所述二极管D1分别与电源和所述三极管Q1连接。

6.根据权利要求5所述的电磁加热电路，其特征在于，所述二极管D1的正极与所述三极管Q1的集电极连接，所述二极管D1的负极与电源连接。

7.根据权利要求5所述的电磁加热电路，其特征在于，所述开关电路(31)还包括电阻R1，所述电阻R1的一端与所述二极管Q1的负极连接，所述电阻R1的另一端与所述电源连接。

8.根据权利要求4所述的电磁加热电路，其特征在于，所述开关电路(31)还包括电阻R2，所述电阻R2的一端与所述微控制单元(10)连接，所述电阻R2的另一端与所述三极管Q1的基电极连接。

9.根据权利要求1所述的电磁加热电路，其特征在于，所述谐振加热电路(40)包括绝缘栅双极型晶体管G1，所述绝缘栅双极型晶体管G1的栅极分别与所述滤波电容C1和所述滤波电容C2连接。

10.一种电磁炉，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的电磁加热电路。