CN210807707U

CN210807707U - 一种功率控制电路及电磁炉

Info

Publication number: CN210807707U
Application number: CN201921729451.3U
Authority: CN
Inventors: 高张; 常明亮; 王香军
Original assignee: Shenzhen Megmeet Electrical Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Megmeet Electrical Co Ltd
Priority date: 2019-10-15
Filing date: 2019-10-15
Publication date: 2020-06-19
Anticipated expiration: 2029-10-15

Abstract

本实用新型涉及功率控制领域，公开一种功率控制电路及电磁炉，应用于电磁炉，包括:主控制器，用于产生控制信号；驱动电路，与主控制器连接，用于根据控制信号，产生驱动信号；谐振电路，与驱动电路连接，用于根据驱动信号，产生负载电流；信号处理电路，分别与所述谐振电路、所述驱动电路及所述主控制器连接，用于根据所述控制信号和所述负载电流两者的频率，向所述主控制器发送电平信号，以使所述主控制器根据所述电平信号调节所述控制信号的频率。通过上述电路结构，实现了动态调节电路的输出功率。

Description

一种功率控制电路及电磁炉

技术领域

本实用新型涉及功率控制领域，尤其涉及一种功率控制电路及电磁炉。

背景技术

电磁炉是现代厨房革命的产物，它无需明火或传导式加热而让热直接在锅底产生，因此热效率得到极大的提高。它是一种高效节能的电器，完全区别于传统所有的有火或无火传导加热炉具，由于其使用方便，从而在各个家庭得到广泛使用。

电磁炉的加热原理是通过交变电流通过线圈产生方向不断改变的交变磁场，处于交变磁场中的导体的内部将会出现旋涡电流，旋涡电流的焦耳热效应使导体升温，从而实现了加热。因此，在电磁炉上使用的锅具的材料必须是铁质或合金钢。锅具的不同材质会影响电磁炉的最大输出功率。然而，目前市场上电磁炉的输出功率只能按照面板上的功率设置进行调节，即使使用不同的材质的锅具在电磁炉上进行加热，其输出功率也只能按照面板上的功率设置进行调节。

实用新型内容

本实用新型实施例的一个目的旨在提供一种功率控制电路及电磁炉，其能够动态调节电路的输出功率。

在第一方面，本实用新型实施例提供一种功率控制电路，应用于电磁炉，所述功率控制电路包括:

主控制器，用于产生控制信号；

驱动电路，与所述主控制器连接，用于根据所述控制信号，产生驱动信号；

谐振电路，与所述驱动电路连接，用于根据所述驱动信号，产生负载电流；

信号处理电路，分别与所述谐振电路、所述驱动电路及所述主控制器连接，用于根据所述控制信号和所述负载电流两者的频率，向所述主控制器发送电平信号，以使所述主控制器根据所述电平信号调节所述控制信号的频率。

可选地，所述谐振电路包括开关单元和谐振单元；

所述驱动电路通过所述开关单元与所述谐振单元连接，所述驱动信号通过所述开关单元驱动所述谐振单元工作。

可选地，所述开关单元包括第一谐振开关、第二谐振开关、第五电容及第六电容；

所述第一谐振开关与所述第五电容并联，所述第二谐振开关与所述第六电容并联，并联的所述第一谐振开关和所述第五电容与并联的所述第二谐振开关和所述第六电容串联；

所述驱动信号包括第一驱动信号和第二驱动信号，所述第一驱动信号连接所述第一谐振开关，用于控制所述第一谐振开关的开关状态，所述第二驱动信号连接所述第二谐振开关，用于控制所述第二谐振开关的开关状态。

可选地，所述谐振单元包括线圈盘、第七电容和第八电容；

所述第七电容与所述第八电容并联，所述线圈盘与并联的所述第七电容和所述第八电容串联，构成LLC谐振单元。

可选地，所述谐振单元还包括电流互感器，所述电流互感器与所述线圈盘串联，用于输出所述谐振单元的负载电流；

所述负载电流包括第一电流信号和第二电流信号，所述电流互感器的第一端输出所述第一电流信号，所述电流互感器的第二端输出所述第二电流信号。

可选地，所述信号处理电路包括谐振腔电流采样单元和信号处理单元；

所述谐振腔电流采样单元的输入端与所述谐振电路相连，用于采集所述第一电流信号和所述第二电流信号；

所述谐振腔电流采样单元的输出端与所述信号处理单元相连，用于将采样的所述第一电流信号和所述第二电流信号输出至所述信号处理单元。

可选地，所述谐振腔电流采样单元包括第一谐振腔电流采样单元和第二谐振腔电流采样单元；

所述第一谐振腔电流采样单元用于采集所述第一电流信号，所述第二谐振腔电流采样单元用于采集所述第二电流信号。

可选地，所述第一谐振腔电流采样单元包括第一运算放大器、第一二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一电容及第二电容；

所述第一运算放大器的同向输入端通过所述第一二极管连接所述第三电阻，所述第二电容与所述第五电阻并联，所述第一运算放大器的同向输入端通过并联的所述第二电容与所述第五电阻接地，所述第一运算放大器的同向输入端还通过所述第四电阻连接第一电源；

所述第一电阻和所述第一电容并联，所述第一运算放大器的反向输入端通过并联的所述第一电阻和所述第一电容接地，所述第一运算放大器的反向输入端还通过所述第二电阻连接所述第一电源；

所述第一运算放大器的输出端通过所述第六电阻连接所述第一电源；

所述第一运算放大器的电源输入端用于与接收所述第一电源，所述第一运算放大器的接地端接地。

可选地，所述第二谐振腔电流采样单元包括第二运算放大器、第二二极管、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第三电容及第四电容；

所述第二运算放大器的同向输入端通过所述第二二极管连接所述第九电阻，所述第四电容与所述第十一电阻并联，所述第二运算放大器的同向输入端通过并联的所述第四电容与所述第十一电阻接地，所述第二运算放大器的同向输入端还通过所述第十电阻连接第一电源；

所述第七电阻和所述第三电容并联，所述第二运算放大器的反向输入端通过并联的所述第七电阻和所述第三电容接地，所述第二运算放大器的反向输入端还通过所述第八电阻连接所述第一电源；

所述第二运算放大器的输出端通过所述第十二电阻连接所述第一电源；

所述第二运算放大器的电源输入端用于与接收所述第一电源，所述第二运算放大器的接地端接地。

在第二方面，本实用新型实施例提供一种电磁炉，所述电磁炉包括电磁炉本体以及如上所述的电磁炉的功率控制电路。

本实用新型的有益效果是：与现有技术相比较，本实用新型实施例提供了功率控制电路及电磁炉。其中，信号处理电路分别与所述谐振电路、所述驱动电路及所述主控制器连接，比较控制信号和谐振电路产生的负载电流信号两者的频率值，根据比较的结果向所述主控制器发送电平信号，以使所述主控制器根据所述电平信号调节所述控制信号的频率，从而实现了动态调节电路的输出功率。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本实用新型实施例提供的一种功率控制电路的结构框图；

图2为本实用新型实施例提供的一种功率控制电路的结构框图；

图3为本实用新型实施例提供的一种功率控制电路的电路连接示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种功率控制电路的电路连接示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种功率控制电路的电路连接示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种功率控制电路的电路连接示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。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。

需要说明的是，如果不冲突，本实用新型实施例中的各个特征可以相互结合，均在本实用新型的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。再者，本实用新型所采用的“第一”、“第二”、“第三”等字样并不对数据和执行次序进行限定，仅是对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。

对本实用新型进行详细说明之前，对本实用新型实施例中涉及的名词和术语进行说明，本实用新型实施例中涉及的名词和术语适用于如下的解释。

请一并参阅图1和图2，为本实用新型实施例提供的一种功率控制电路的结构示意图。如图1所示，所述功率控制电路100包括主控制器101、驱动电路102、谐振电路103及信号处理电路104。

其中，主控制器101用于产生控制信号，所述控制信号用于驱动所述功率控制电路100，其中，控制信号包括但不限于是脉冲宽度调制信号(Pulse Width Modulation，PWM)或脉冲频率调制信号(Pulse Frequency Modulation，PFM)。在本申请中，控制信号具体为PFM脉冲信号，主控制器101输出两路互补的PFM1和PFM2脉冲信号,通过控制PFM1和PFM2的频率来调节所述控制信号。

在一些实施例中，主控制器101可以是基础的51系列单片机，PIC系列单片机、STM系列单片机(例如STM32f103)等。

在另一些实施例中，主控制器101还可以是通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、ARM(Acorn RISC Machine)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立的硬件组件或者这些部件的任何组合。还有，控制器还可以是任何传统处理器、控制器、微控制器或状态机。也可以被实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合DSP核、或任何其它这种配置。

驱动电路102与所述主控制器101连接，用于根据所述控制信号，产生驱动信号。在本申请中，驱动电路102为IGBT驱动电路，所述IGBT驱动电路接收由主控制器101输出的控制信号PFM1和PFM2，并经过所述IGBT驱动电路后，产生第一驱动信号IGBT1和第二驱动信号IGBT2。

谐振电路103，与所述驱动电路102连接，用于根据所述驱动信号，产生负载电流。

在一些实施例中，所述谐振电路103包括开关单元1031和谐振单元1032，所述驱动电路102通过所述开关单元1031与所述谐振单元1032连接，所述驱动信号通过所述开关单元1031驱动所述谐振单元1032工作在所述负载电流，其中，所述负载电流包括第一电流信号和第二电流信号。

信号处理电路104，分别与所述谐振电路103、所述驱动电路102及所述主控制器101连接，用于根据所述控制信号和所述负载电流两者的频率，向所述主控制器101发送电平信号，主控制器101根据所述电平信号调节所述控制信号的频率。具体的，当负载电流的频率大于控制信号的频率时，信号处理电路104向所述主控制器101发送低电平信号，主控制器101根据该低电平信号调节控制信号的频率；否则，信号处理电路104向所述主控制器101发送高电平信号，主控制器101停止调节控制信号的频率。

在一些实施例中，信号处理电路104包括谐振腔电流采样单元1041和信号处理单元1042，所述谐振腔电流采样单元1041的输入端与所述谐振电路103相连，用于采集所述第一电流信号和所述第二电流信号，所述谐振腔电流采样单元1041的输出端与所述信号处理单元1042相连，用于将采样后的所述第一电流信号和采样后的所述第二电流信号输出至所述信号处理单元1042。

具体的，信号处理电路104采集控制信号PFM1与第一电流信号作为第一组频率对比信号，采集控制信号PFM2与第二电流信号作为第二组频率对比信号，当任意一组对比信号中的电流信号的频率大于控制信号的频率时，信号处理电路104向主控制器101输出低电平信号，主控制器101根据该低电平信号调整输出的PFM脉冲信号的频率；直至任意一组对比信号中的电流信号的频率等于或小于控制信号的频率时，信号处理电路104向主控制器101输出高电平信号，主控制器101根据该高电平信号停止调整输出的PFM脉冲信号的频率，从而完成了电路的功率调整。

在本实施例中，通过信号处理电路采集驱动信号与谐振电路产生的负载电流信号，将控制信号与负载电流信号进行频率值的比较，并将比较的结果以电平信号的形式输出至主控制器，主控制器根据该电平信号调整输出的控制信号的频率，从而实现了动态调节电路的输出功率。

在一些实施例中，请参阅图3，所述开关单元1031包括第一谐振开关Q1、第二谐振开关Q2、第五电容C5及第六电容C6；所述第一谐振开关Q1与所述第五电容C5并联，所述第二谐振开关Q2与所述第六电容C6并联，并联的所述第一谐振开关Q1和所述第五电容C5与并联的所述第二谐振开关Q2和所述第六电容C6串联；所述驱动信号包括第一驱动信号和第二驱动信号，所述第一驱动信号连接所述第一谐振开关Q1，用于控制所述第一谐振开关Q1的开关状态，所述第二驱动信号连接所述第二谐振开关Q2，用于控制所述第二谐振开关Q2的开关状态。

其中，第一谐振开关Q1和第二谐振开关Q2可以为任何合适开关，例如，继电器、MOS管、三极管、IGBT管、晶闸管等，在本申请中，第一谐振开关Q1和第二谐振开关Q2均为IGBT管。第五电容C5和第六电容C6为吸收电容，用于吸收谐振开关在开关过程中形成的尖峰脉冲。

在另一些实施例中，请继续参阅图3，所述谐振单元1032包括线圈盘、第七电容C7和第八电容C8，所述第七电容C7与所述第八电容C8并联，所述线圈盘与并联的所述第七电容C7和所述第八电容C8串联，构成LLC谐振单元。其中，第七电容C7和第八电容C8均为谐振电容。

在另一些实施例中，请一并参阅图3至图5，所述谐振单元1032还包括电流互感器T1，所述电流互感器T1与所述线圈盘串联，用于输出所述谐振单元的负载电流。所述负载电流包括第一电流信号Sample A1和第二电流信号Sample A2，所述电流互感器的第一端输出所述第一电流信号Sample A1，所述电流互感器的第二端输出所述第二电流信号SampleA2。

在一些实施例中，所述谐振腔电流采样单元1041包括第一谐振腔电流采样单元和第二谐振腔电流采样单元；所述第一谐振腔电流采样单元用于采集所述第一电流信号Sample A1，所述第二谐振腔电流采样单元用于采集所述第二电流信号Sample A2。

在一些实施例中，所述第一谐振腔电流采样单元包括第一运算放大器U1、第一二极管D1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一电容C1及第二电容C2。

其中，所述第一运算放大器U1的同向输入端通过所述第一二极管D1连接所述第三电阻R3，所述第二电容C2与所述第五电阻R5并联，所述第一运算放大器U1的同向输入端通过并联的所述第二电容C2与所述第五电阻R5接地，所述第一运算放大器U1的同向输入端还通过所述第四电阻R4连接第一电源；所述第一电阻R1和所述第一电容C1并联，所述第一运算放大器U1的反向输入端通过并联的所述第一电阻R1和所述第一电容C1接地，所述第一运算放大器U1的反向输入端还通过所述第二电阻R2连接所述第一电源；所述第一运算放大器U1的输出端通过所述第六电阻R6连接所述第一电源；所述第一运算放大器U1的电源输入端用于与接收所述第一电源，所述第一运算放大器U1的接地端接地。

在一些实施例中，所述第二谐振腔电流采样单元包括第二运算放大器U2、第二二极管D2、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第三电容C3及第四电容C4。

其中，所述第二运算放大器U2的同向输入端通过所述第二二极管D2连接所述第九电阻R9，所述第四电容C4与所述第十一电阻R11并联，所述第二运算放大器U2的同向输入端通过并联的所述第四电容C4与所述第十一电阻R11接地，所述第二运算放大器U2的同向输入端还通过所述第十电阻R10连接第一电源；所述第七电阻R7和所述第三电容C3并联，所述第二运算放大器U2的反向输入端通过并联的所述第七电阻R7和所述第三电容C3接地，所述第二运算放大器U2的反向输入端还通过所述第八电阻R8连接所述第一电源；所述第二运算放大器U2的输出端通过所述第十二电阻R12连接所述第一电源；所述第二运算放大器U2的电源输入端用于与接收所述第一电源，所述第二运算放大器U2的接地端接地。

在一些实施例中，请参阅图6，所述信号处理单元1042为74hc74双D型触发器，可以同时进行多路输入信号的频率值比较。

锅具放置于电磁炉上进行加热，由于锅具材料或锅具与线圈盘接触面积的大小的不同，均会影响电磁线圈盘的有效感应电量，从而使谐振单元中产生的谐振频率也发生变化。为了使电磁炉的加热效果达到最优，主控制器根据该锅具材料的不同动态的调整输出的控制信号的频率，以使该锅具的加热效果达到最优。

为了更好的说明本实用新型实施方式的工作原理，请一并参阅图3至图6，以下详细说明电路功率调整具体过程：

电磁炉开始工作，将锅具放置于电磁炉上，主控制器输出控制信号以控制电磁炉进行工作，两路控制信号分别为控制信号PFM1和控制信号PFM2，假设控制信号PFM1和控制信号PFM2的频率分别为F1a和F1b。一方面，将两路控制信号直接输出至信号处理单元，另一方面，两路控制信号经过驱动电路驱动后输出至谐振电路以驱动谐振电路工作，同时，谐振电路产生负载电流，其中，负载电流包括第一电流信号SampleA1和第二电流信号SampleA2；谐振腔采样单元采样第一电流信号Sample A1和第二电流信号Sample A2，并将采样后的第一电流信号ZA1和采样后的第二电流信号ZA2传送至信号处理单元，假设采样后的第一电流信号ZA1和采样后的第二电流信号ZA2的频率分别为F2a和F2b，分别将控制信号PFM1与采样后的第一电流信号ZA1作为第一组对比信号、控制信号PFM2与采样后的第二电流信号ZA2作为第二组对比信号传送至信号处理单元进行频率值比较，当任意一组对比信号中的电流信号的频率大于驱动信号的频率时，即当F2a>F1a或F2b>F1b时，触发信号处理单元的BKOFF端产生低电平信号至主控制器，主控制器控制输出的控制信号的频率，以调整驱动电路输出的驱动信号的频率，直至F2a<＝F1a且F2b<＝F1b，信号处理单元的BKOFF端产生高电平信号至主控制器，主控制器停止调整输出的控制信号的频率，从而完成了电路的功率调整。

本实用新型实施例还提供一种电磁炉，电磁炉包括电磁炉本体以及上述电磁炉的功率控制电路。其中，功率控制电路通过信号处理电路采集驱动信号与谐振电路产生的负载电流信号，将驱动信号与负载电流信号进行频率值的比较，并将比较的结果以电平信号的形式输出至主控制器，主控制器根据该电平信号调整输出的控制信号的频率，从而实现了动态调节电磁炉的输出功率。

以上所描述的装置或设备实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述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申请各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种功率控制电路，应用于电磁炉，其特征在于，所述功率控制电路包括:

主控制器，用于产生控制信号；

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述谐振电路包括开关单元和谐振单元；

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述开关单元包括第一谐振开关、第二谐振开关、第五电容及第六电容；

4.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述谐振单元包括线圈盘、第七电容和第八电容；

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述谐振单元还包括电流互感器，所述电流互感器与所述线圈盘串联，用于输出所述谐振单元的负载电流；

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述信号处理电路包括谐振腔电流采样单元和信号处理单元；

7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述谐振腔电流采样单元包括第一谐振腔电流采样单元和第二谐振腔电流采样单元；

8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述第一谐振腔电流采样单元包括第一运算放大器、第一二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一电容及第二电容；

9.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述第二谐振腔电流采样单元包括第二运算放大器、第二二极管、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第三电容及第四电容；

10.一种电磁炉，其特征在于，所述电磁炉包括电磁炉本体以及如权利要求1-9任意一项所述的电磁炉的功率控制电路。