CN209517544U - 电磁加热电路及电磁炉 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例提供一种电磁加热电路及电磁炉，包括：整流滤波电路(10)、谐振加热电路(20)、功率开关管驱动电路(30)、单向放电电路(40)以及开关电源(50)；其中，所述整流滤波电路(10)分别与所述开关电源(50)以及所述谐振加热电路(20)连接，所述单向放电电路(40)分别与所述谐振加热电路(20)和所述功率开关管驱动电路(30)连接；所述单向放电电路(40)用于在所述整流滤波电路(10)连接市电时，对所述谐振加热电路(20)进行放电处理。提高了电磁加热电路的安全性。
Description
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，市电经整流电路和电磁兼容性(Electro Magnetic Compatibility，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。
然而，当电磁炉上电时，IGBT的漏极在瞬间加载市电电压，产生过大的电压变化率dv/dt，而IGBT的漏极和栅极之间有寄生电容，dv/dt通过寄生电容使栅极产生寄生电压，当寄生电压达到IGBT栅极导通电压时，将导致IGBT非正常导通，引起电磁炉炸机的风险。
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，提高了电磁加热电路的安全性。
第一方面，本实用新型实施例提供一种电磁加热电路，包括：整流滤波电路10、谐振加热电路20、功率开关管驱动电路30、单向放电电路40以及开关电源50；其中
所述整流滤波电路10分别与所述开关电源50以及所述谐振加热电路20连接，所述单向放电电路40分别与所述谐振加热电路20和所述功率开关管驱动电路30连接；
所述单向放电电路40用于在所述整流滤波电路10连接市电时，对所述谐振加热电路20进行放电处理。
本实用新型提供的电磁加热电路包括整流滤波电路10、谐振加热电路20、功率开关管驱动电路30、单向放电电路40以及开关电源50；其中，整流滤波电路10分别与开关电源50以及谐振加热电路20连接，单向放电电路40分别与谐振加热电路20和功率开关管驱动电路30连接；单向放电电路40用于在整流滤波电路10连接市电时，对谐振加热电路20进行放电处理。在谐振加热电路20接入市电电压之后，单向放电电路40可以对谐振加热电路20中IGBT的栅极的寄生电压进行放电处理，进而可以避免寄生电压升高至IGBT栅极导通电压，进而避免IGBT非正常导通，提高了电磁加热电路的安全性。
在一种可能的设计中，所述谐振加热电路20包括绝缘栅双极型晶体管IGBT G1，所述IGBT G1的栅极与所述单向放电电路40连接，所述IGBT G1的漏极与所述整流滤波电路10连接，所述IGBT G1的射极接地；
所述单向放电电路40用于在所述整流滤波电路10连接市电时，对所述IGBT G1的栅极形成的寄生电压放电。
在一种可能的设计中，所述单向放电电路40包括单向导通部件401和电容C1；其中
所述单向导通部件401分别与所述电容C1和所述IGBT G1的栅极连接。
在一种可能的设计中，所述单向导通部件401为二极管。
在一种可能的设计中，所述二极管的正极与所述IGBT G1的栅极连接，所述二极管的负极与所述电容C1连接。
由于在整流滤波电路10接入市电的瞬间，二极管的负极的电压为零，由于二极管的正极与IGBT G1的栅极连接，栅极的寄生电压大于零，因此，在整流滤波电路10接入市电的瞬间，二极管的正极电压大于二极管的负极电压，使得二极管导通。在二极管导通之后，IGBT G1栅极的寄生电压对电容C1进行充电，以实现对IGBT G1栅极的寄生电压放电处理，可以避免寄生电压升高至IGBT G1栅极导通电压，进而避免IGBT G1非正常导通，提高了电磁加热电路的安全性。
在电磁加热电路正常工作过程中，IGBT G1的栅极周期性的输出高电平和低电平。在电磁加热电路正常工作过程中，二极管的负极电压等于电源电压。电源电压的大小通常等于IGBT G1的栅极输出的高电平，使得二极管的正极电压小于或等于二极管的负极电压，进而使得二极管截止，进而避免单向放电电路40对谐振加热电路20的影响。
在一种可能的设计中，所述电容C1的一端分别与所述二极管的负极和电源电压连接，所述电容C1的另一端接地。
电容C1可以通过电源电压对电容C1进行及时放电处理。
在一种可能的设计中，所述单向放电电路40还包括电阻R1，所述电阻R1与所述电容C1连接。
在一种可能的设计中，所述电阻R1与所述电容C1并联。
电容C1可以通过电源电压对电容C1进行及时放电处理。
在一种可能的设计中，还包括：微控制单元60，所述微控制单元60与所述功率开关管驱动电路30连接。
第二方面，本实用新型提供一种电磁炉，包括如第一方面任一项所述的电磁加热电路。
本实用新型提供的电磁炉包括整流滤波电路10、谐振加热电路20、功率开关管驱动电路30、单向放电电路40以及开关电源50；其中，整流滤波电路10分别与开关电源50以及谐振加热电路20连接，单向放电电路40分别与谐振加热电路20和功率开关管驱动电路30连接；单向放电电路40用于在整流滤波电路10连接市电时，对谐振加热电路20进行放电处理。在谐振加热电路20接入市电电压之后，单向放电电路40可以对谐振加热电路20中IGBT G1的栅极的寄生电压进行放电处理，进而可以避免寄生电压升高至IGBT G1栅极导通电压，进而避免IGBT G1非正常导通，提高了电磁加热电路的安全性。
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-整流滤波电路；
20-谐振加热电路；
30-功率开关管驱动电路；
40-单向放电电路；
50-开关电源；
60-微控制单元；
201-线圈盘；
401-单向导通部件。
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：整流滤波电路10、谐振加热电路20、功率开关管驱动电路30、单向放电电路40以及开关电源50；其中
整流滤波电路10分别与开关电源50以及谐振加热电路20连接，单向放电电路40分别与谐振加热电路20和功率开关管驱动电路30连接。单向放电电路40用于在整流滤波电路10连接市电时，对谐振加热电路20进行放电处理。
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。
整流滤波电路10与市电连接，例如，整流滤波电路10可以通过火线(L)和零线(N)与市电连接。整流滤波电路10可以对市电进行处理，并将处理后的市电提供给谐振加热电路20和开关电源50。
可选地，整流滤波电路10可以对市电进行整流滤波处理，并将整流滤波处理后的电信号提供给谐振加热电路20。例如，整流滤波电路10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20提供电能。本领域技术人员可以理解，该整流滤波电路10可以为EMC的整流滤波电路10。
可选地，整流滤波电路10可以将整流滤波处理后得到的强电(例如220V)提供给开关电源50。开关电源50可以对强电进行处理得到弱电，并向电磁加热电路中的弱电电路提供该弱电，例如，弱电的电压可以为5V、18V等。例如，开关电源50可以将弱电提供给电磁加热部件中的功率开关管驱动电路30和单向放电电路40。功率开关管驱动电路30可以根据弱电启动工作。
可选地，功率开关管驱动电路30用于控制谐振加热电路20中的IGBT的导通与断开。通过IGBT的导通和断开，使得谐振加热电路20产生谐振电流，从而谐振加热电路20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20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。
可选地，单向放电电路40可以为单向导通电路，在整流滤波电路10连接市电时，单向放电电路40导通，并对谐振加热电路20进行放电处理。
下面，对电磁加热电路的工作过程进行详细说明。
在整流滤波电路10接入市电之后，整流滤波电路10将市电变为脉动直流，并对该脉动直流进行滤波，整流滤波电路10将脉动直流提供给谐振加入电路，以向谐振加热电路20提供电能。
在谐振加热电路20接收到整流滤波电路10提供的电能之后，谐振加热电路20中的IGBT的漏极在瞬间加载市电电压，产生过大的电压变化率dv/dt，由于谐振加热电路20中的IGBT的漏极和栅极之间有寄生电容，使得dv/dt通过寄生电容使栅极产生寄生电压。此时，单向放电电路40可以对栅极产生的电压进行放电处理，进而避免寄生电压升高至IGBT栅极导通电压，进而避免IGBT非正常导通。
整流滤波电路10还对市电进行整流滤波处理，并将处理后的强电提供给开关电源50。开关电源50可以对强电进行处理得到弱电，并将弱电提供给功率开关管驱动电路30和单向放电电路40。功率开关管驱动电路30可以根据弱电启动工作。
在功率开关管驱动电路30启动工作之后，功率开关管驱动电路30可以对谐振加热电路20进行控制，以使谐振加热电路20中的IGBT可以周期性的导通与断开，进而使得谐振加热电路20产生谐振电流，从而谐振加热电路20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。
本实用新型提供的电磁加热电路包括整流滤波电路10、谐振加热电路20、功率开关管驱动电路30、单向放电电路40以及开关电源50；其中，整流滤波电路10分别与开关电源50以及谐振加热电路20连接，单向放电电路40分别与谐振加热电路20和功率开关管驱动电路30连接；单向放电电路40用于在整流滤波电路10连接市电时，对谐振加热电路20进行放电处理。在谐振加热电路20接入市电电压之后，单向放电电路40可以对谐振加热电路20中IGBT的栅极的寄生电压进行放电处理，进而可以避免寄生电压升高至IGBT栅极导通电压，进而避免IGBT非正常导通，提高了电磁加热电路的安全性。
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，谐振加热电路20包括IGBT G1，IGBT G1的栅极与单向放电电路40连接，IGBT G1的漏极与整流滤波电路10连接，IGBT G1的射极接地。单向放电电路40用于在整流滤波电路10连接市电时，对IGBTG1的栅极形成的寄生电压放电。
可选的，该谐振加热电路20还可以包括：线圈盘201、谐振电容C2、电感L1和电容C3。
可选的，电感的一端与整流滤波电路10的输出端连接，电感的另一端分别与电容C3、谐振电容C2和线圈盘的一端连接。电容C3的另一端与整流滤波电路10连接、并接地。IGBT G1的漏极分别与谐振电容C2的另一端和线圈盘201的另一端连接。
在整流滤波电路10接入市电之后，IGBT G1的漏极在瞬间加载市电电压，产生过大的电压变化率dv/dt，而IGBT G1的漏极和栅极之间有寄生电容，dv/dt通过寄生电容使栅极产生寄生电压。
可选地，请继续参照图2所示，单向放电电路40包括单向导通部件401和电容C1；其中，单向导通部件401分别与电容C1和IGBT G1的栅极连接。
在实际应用过程中，在整流滤波电路10接入市电之后的瞬间，单向导通部件401导通，并对IGBT G1的栅极形成的寄生电压放电。在电磁加热电路正常工作过程中(例如，整流滤波电路10接入市电预设时长之后，例如，预设时长可以为10秒等)，单向导通部件401截止，不再对IGBT G1的栅极电压进行放电。
可选地，单向导通部件401为二极管。
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。
可选地，二极管的正极与IGBT G1的栅极连接，二极管的负极与电容C1连接。
可选地，二极管的负极还与电源电压连接。
可选地，电容C1的一端分别与二极管的负极和电源电压连接，电容C1的另一端接地。
可选的，电源电压通常为弱电电压。
可选的，电源电压可以为开关电源50输出的电压。
例如，弱电电压可以为18V、5V等。
在实际应用过程中，在整流滤波电路10接入市电的瞬间，电源电压还无法及时向二极管的负极供电，使得二极管的负极的电压为零。
例如，假设电源电压为开关电源50输出的电压，由于在整流滤波电路10接入市电之后，需要经过整流滤波电路10和开关电源50的处理，开关电源50才能够输出电源电压，因此，在整流滤波电路10接入市电的瞬间，二极管的负极的电压为零。
下面，对图2实施例所示的电磁加热电路中的单向放电电路40的工作过程进行详细说明。
在实际应用过程中，由于在整流滤波电路10接入市电的瞬间，二极管的负极的电压为零，由于二极管的正极与IGBT G1的栅极连接，栅极的寄生电压大于零，因此，在整流滤波电路10接入市电的瞬间，二极管的正极电压大于二极管的负极电压，使得二极管导通。在二极管导通之后，IGBT G1栅极的寄生电压对电容C1进行充电，以实现对IGBT G1栅极的寄生电压放电处理，可以避免寄生电压升高至IGBT G1栅极导通电压，进而避免IGBT G1非正常导通，提高了电磁加热电路的安全性。在电容C1充电完成之后，电容C1可以通过电源电压进行放电。
在电磁加热电路正常工作过程中(例如，整流滤波电路10接入市电预设时长之后，例如，预设时长可以为10秒等)，IGBT G1的栅极周期性的输出高电平和低电平。例如，高电平可以为18V等，低电平可以为0V。在电磁加热电路正常工作过程中，二极管的负极电压等于电源电压。电源电压的大小通常等于IGBT G1的栅极输出的高电平，使得二极管的正极电压小于二极管的负极电压，进而使得二极管截止，进而避免单向放电电路40对谐振加热电路20的影响。
需要说明的是，电磁加热电路中其它部件的工作过程可以参见图1所示的实施例，此处不再进行赘述。
可选地，请继续参照图2所示，电磁加热电路还可以包括：微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)60，其中微控制单元60与功率开关管驱动电路30连接。
可选地，微控制单元60可以通过脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)模块向功率开关管驱动电路30提供驱动电压，以使功率开关管驱动电路30根据驱动电压控制谐振加热电路20中的IGBT G1的导通或关闭。
其中，微控制单元60(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。
可选的，微控制单元60的一端与电源电压连接，微控制单元60的另一端接地。
可选的，功率开关管驱动电路30的一端与电源电压连接，功率开关管驱动电路30的另一端接地。
图3为本实用新型提供的电磁加热电路的结构示意图三。在图2所示实施例的基础上，请参见图3，单向放电电路40还包括电阻R1，电阻R1与电容C1连接。
可选的，电阻R1与电容C1并联。
下面，对图3实施例所示的电磁加热电路中的单向放电电路40的工作过程进行详细说明。
在实际应用过程中，由于在整流滤波电路10接入市电的瞬间，二极管的负极的电压为零，由于二极管的正极与IGBT G1的栅极连接，栅极的寄生电压大于零，因此，在整流滤波电路10接入市电的瞬间，二极管的正极电压大于二极管的负极电压，使得二极管导通。在二极管导通之后，IGBT G1栅极的寄生电压对电容C1进行充电，以实现对IGBT G1栅极的寄生电压放电处理，可以避免寄生电压升高至IGBT G1栅极导通电压，进而避免IGBT G1非正常导通，提高了电磁加热电路的安全性。与电容C1并联的电阻R1可以消耗电容C1中的电能，以使电容C1通过电阻R1进行放电。
在电磁加热电路正常工作过程中(例如，整流滤波电路10接入市电预设时长之后，例如，预设时长可以为10秒等)，IGBT G1的栅极周期性的输出高电平和低电平。例如，高电平可以为18V等，低电平可以为0V。在电磁加热电路正常工作过程中，二极管的负极电压等于电源电压。电源电压的大小通常等于IGBT G1的栅极输出的高电平，使得二极管的正极电压小于二极管的负极电压，进而使得二极管截止，进而避免单向放电电路40对谐振加热电路20的影响。
需要说明的是，电磁加热电路中其它部件的工作过程可以参见图1所示的实施例，此处不再进行赘述。
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整流滤波电路10、谐振加热电路20、功率开关管驱动电路30、单向放电电路40以及开关电源50；其中，整流滤波电路10分别与开关电源50以及谐振加热电路20连接，单向放电电路40分别与谐振加热电路20和功率开关管驱动电路30连接；单向放电电路40用于在整流滤波电路10连接市电时，对谐振加热电路20进行放电处理。在谐振加热电路20接入市电电压之后，单向放电电路40可以对谐振加热电路20中IGBT G1的栅极的寄生电压进行放电处理，进而可以避免寄生电压升高至IGBT G1栅极导通电压，进而避免IGBT G1非正常导通，提高了电磁加热电路的安全性。
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：整流滤波电路(10)、谐振加热电路(20)、功率开关管驱动电路(30)、单向放电电路(40)以及开关电源(50)；其中
所述整流滤波电路(10)分别与所述开关电源(50)以及所述谐振加热电路(20)连接，所述单向放电电路(40)分别与所述谐振加热电路(20)和所述功率开关管驱动电路(30)连接；
所述单向放电电路(40)用于在所述整流滤波电路(10)连接市电时，对所述谐振加热电路(20)进行放电处理。
2.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(20)包括绝缘栅双极型晶体管IGBT G1，所述IGBT G1的栅极与所述单向放电电路(40)连接，所述IGBT G1的漏极与所述整流滤波电路(10)连接，所述IGBT G1的射极接地；
所述单向放电电路(40)用于在所述整流滤波电路(10)连接市电时，对所述IGBT G1的栅极形成的寄生电压放电。
3.根据权利要求2所述的电磁加热电路，其特征在于，所述单向放电电路(40)包括单向导通部件(401)和电容C1；其中
所述单向导通部件(401)分别与所述电容C1和所述IGBT G1的栅极连接。
4.根据权利要求3所述的电磁加热电路，其特征在于，所述单向导通部件(401)为二极管。
5.根据权利要求4所述的电磁加热电路，其特征在于，所述二极管的正极与所述IGBTG1的栅极连接，所述二极管的负极与所述电容C1连接。
6.根据权利要求5所述的电磁加热电路，其特征在于，所述电容C1的一端分别与所述二极管的负极和电源电压连接，所述电容C1的另一端接地。
7.根据权利要求6所述的电磁加热电路，其特征在于，所述单向放电电路(40)还包括电阻R1，所述电阻R1与所述电容C1连接。
8.根据权利要求7所述的电磁加热电路，其特征在于，所述电阻R1与所述电容C1并联。
9.根据权利要求1所述的电磁加热电路，其特征在于，还包括：微控制单元(60)，所述微控制单元(60)与所述功率开关管驱动电路(30)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。
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| GR01 | Patent grant |