CN210899712U - 灵敏度可调的浪涌保护电路及电磁炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种灵敏度可调的浪涌保护电路及电磁炉，该电路包括：功率开关管IGBT、电流峰值采样电路(30)、电流浪涌保护电路(40)、电容切换电路(50)以及微控制器(60)；其中功率开关管IGBT分别与电流峰值采样电路(30)和电流浪涌保护电路(40)连接；电流峰值采样电路(30)和电流浪涌保护电路(40)还分别与微控制器(60)连接；电容切换电路(50)分别与电流浪涌保护电路(40)和微控制器(60)连接；微控制器(60)用于在电流峰值采样电路(30)输出的第一电压高于第一基准电压时控制电容切换电路(50)导通，以降低电流浪涌保护电路(40)的灵敏度，避免频繁浪涌保护，间歇加热。

Description

灵敏度可调的浪涌保护电路及电磁炉

技术领域

本实用新型实施例涉及家电技术领域，尤其涉及一种灵敏度可调的浪涌保护电路及电磁炉。

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含有磁性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谐振电路、绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)驱动电路、IGBT以及微控制单元。工作时，微控制单元可以控制IGBT驱动电路的工作，以提供IGBT导通起点和驱动电压，使得谐振电路产生谐振电流，从而谐振电路的线圈盘产生周期性变化的磁场。在电磁炉的使用过程中，用户可以自由选配锅具，然而在一些情况下，例如锅具包括逆磁性材料，会使线圈盘实际工作的电感量下降很多，电磁炉控制器即使将脉冲程序发生器(Programme Pulse Generator，PPG)产生的脉冲程序信号的宽度加到IGBT允许的最大阈值，电磁炉的功率也很难达到最大功率。

由于PPG的宽度已经加到最大，IGBT的峰值电流很大，导致电磁炉很容易进入电流浪涌保护。电磁炉一旦进入浪涌保护，会产生间歇加热，导致锅具加热效率较低。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种灵敏度可调的浪涌保护电路及电磁炉，避免频繁浪涌保护，间歇加热。

第一方面，本实用新型提供一种灵敏度可调的浪涌保护电路，包括：功率开关管IGBT、电流峰值采样电路、电流浪涌保护电路、电容切换电路以及微控制器；其中

所述功率开关管IGBT分别与所述电流峰值采样电路和所述电流浪涌保护电路连接；

所述电流峰值采样电路和所述电流浪涌保护电路还分别与所述微控制器连接；

所述电容切换电路分别与所述电流浪涌保护电路和所述微控制器连接；

所述微控制器用于在所述电流峰值采样电路输出的第一电压高于第一基准电压时控制所述电容切换电路导通，以降低所述电流浪涌保护电路的灵敏度。

本实用新型提供的灵敏度可调的浪涌保护电路，通过功率开关管IGBT分别与电流峰值采样电路和电流浪涌保护电路连接；电流峰值采样电路和电流浪涌保护电路还分别与微控制器连接；电容切换电路分别与电流浪涌保护电路和微控制器连接；微控制器用于在电流峰值采样电路输出的第一电压高于第一基准电压时控制电容切换电路导通，通过电容切换电路的滤波作用，以降低电流浪涌保护电路的灵敏度，避免谐振电路频繁间歇加热导致的加热时间长用户体验差的问题。

在一种可能的设计中，所述微控制器内设置有第一电压比较器；所述第一电压比较器的反相输入端与所述电流峰值采样电路连接，所述第一电压比较器的同相输入端用于输入第一基准电压；

所述微控制器具体用于根据所述第一电压比较器的输出用于指示所述第一电压高于所述第一基准电压时控制所述电容切换电路导通，以降低所述电流浪涌保护电路的灵敏度。

通过第一电压比较器来进行电压比较，结构简单，灵敏度高。

在一种可能的设计中，该电路还包括：电流采样电阻RK1，所述电流采样电阻RK1的一端与所述功率开关管IGBT连接，另一端分别与所述电流峰值采样电路和所述电流浪涌保护电路连接。

通过设置电流采样电阻RK1，能够准确的反映该功率开关管IGBT的电流。

在一种可能的设计中，所述电流浪涌保护电路包括第一分压电路和滤波电容C3；所述电容切换电路包括滤波电容C4以及单向导通电路；

所述第一分压电路分别与所述电流采样电阻RK1和所述滤波电容C3连接；

所述滤波电容C4分别与所述滤波电容C3和所述单向导通电路连接；

所述单向导通电路还与所述微控制器连接。

在单向导通电路导通时，实现了滤波电容C3和滤波电容C4并联，增大了对电流的滤波作用，从而使得峰值电流变的更加平滑，从而降低了浪涌保护电路的灵敏度。通过设置该第一分压电路，可以使得电流浪涌保护电路输入该微控制器的第一电压在合理的电压范围内，避免第一电压过大对微控制器造成损坏。

在一种可能的设计中，所述单向导通电路包括三极管Q1，所述三极管Q1为NPN型三极管，所述三极管Q1的基极与所述微控制器连接，所述三极管Q1的集电极与所述滤波电容C4连接，所述三极管Q1的发射极接地。

该单向导通电路包括三极管，结构简单、易于实现并且成本低。

在一种可能的设计中，所述单向导通电路还包括电阻R3，所述电阻R3分别与所述三极管Q1的基极和所述微控制器连接。该电阻R3起到限流作用，对三极管Q1起到保护作用。

在一种可能的设计中，所述电流峰值采样电路包括第二分压电路和滤波电容C5，所述第二分压电路分别与所述滤波电容C5和所述电流采样电阻RK1连接，所述滤波电容C5还与所述微控制器连接。

通过设置该第二分压电路，可以使得电流峰值采样电路输入该微控制器的第二电压在合理的电压范围内，避免第二电压过大对微控制器造成损坏。

在一种可能的设计中，所述微控制器还用于在所述电流浪涌保护电路输入的第二电压高于第二基准电压时，控制所述谐振电路间歇加热，从而进行浪涌保护。

在一种可能的设计中，所述微控制器内设置有第二电压比较器，所述第二电压比较器的反相输入端与所述电流浪涌保护电路连接，所述第二电压比较器的同相输入端用于输入所述第二基准电压；

所述微控制器还具体用于根据所述第二电压比较器的输出用于指示所述第二电压高于所述第二基准电压时，控制所述谐振电路间歇加热。

通过第二电压比较器来进行电压比较，结构简单，灵敏度高。

在一种可能的设计中，所述电流采样电阻RK1具体为康铜电阻、锰铜电阻或康锰铜电阻中的任一。

第二方面，本实用新型提供一种电磁炉，所述电磁炉包括上第一方面或第一方面可能的设计所述的灵敏度可调的浪涌保护电路。该电磁炉在对逆磁性烹饪器具加热时，可以降低浪涌保护电路的灵敏度，避免谐振电路频繁间歇加热导致的加热时间长用户体验差的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的灵敏度可调的浪涌保护电路的示意图一；

图2为本实用新型提供的灵敏度可调的浪涌保护电路的示意图二；

图3为本实用新型提供的灵敏度可调的浪涌保护电路的电流流向示意图。

附图标记说明：

10-谐振电路；

20-驱动电路；

30-电流峰值采样电路；

40-电流浪涌保护电路；

50-电容切换电路；

60-微控制器；

61-第一电压比较器；

62-第二电压比较器。

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做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。

图1为本实用新型提供的灵敏度可调的浪涌保护电路的示意图一，如图1所示，该灵敏度可调的浪涌保护电路包括：

功率开关管IGBT、电流峰值采样电路30、电流浪涌保护电路40、电容切换电路50以及微控制器60；其中

功率开关管IGBT分别与电流峰值采样电路30和电流浪涌保护电路40连接；电流峰值采样电路30和电流浪涌保护电路40还分别与微控制器60连接；电容切换电路50分别与电流浪涌保护电路40和微控制器60连接；微控制器60用于在电流峰值采样电路30输出的第一电压高于第一基准电压时控制电容切换电路50导通，以降低电流浪涌保护电路40的灵敏度。

该功率开关管IGBT还与谐振电路10和驱动电路20连接，微控制器(Microcontroller Unit，MCU)60可以控制驱动电路20的工作，该驱动电路20能够控制功率开关管的导通和关闭。在本实施例中，以该功率开关管为绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGate Bipolar Transistor，IGBT)为例进行说明。当该功率开关管IGBT导通和关闭时，谐振电路10产生谐振电流，从而谐振电路10的线圈盘产生周期性变化的磁场。

该电流峰值采样电路30和电流浪涌保护电路40能够反馈该功率开关管IGBT的电流。可选地，该电路还包括：电流采样电阻RK1，该电流采样电阻RK1的一端与功率开关管IGBT连接，另一端分别与电流峰值采样电路30和电流浪涌保护电路40连接。

在本实施例中，通过电流采样电阻RK1来采集该功率开关管IGBT的电流。该电流采样电阻RK1的阻值较小，电阻率较高，具有低的电阻率温度系数，不易随温度变化而改变其性质。该电流采样电阻RK1例如可以为康铜电阻、锰铜电阻或康锰铜电阻。

由此，该电流采样电阻RK1相当于一个低值电阻器，此时该电流采样电阻RK1的电压与电流成正比，而且温度漂移量非常小。

电流峰值采样电路30用于对流经该电流采样电阻RK1的电流进行分压和/或滤波处理等，使得电流峰值采样电路30向微控制器60输入的第一电压处于合理的电压范围。

该电流浪涌保护电路40同样可以对电流采样电阻RK1的电流进行分压和/或滤波处理等，使得浪涌保护电路40向微控制器60输入的第二电压处于合理的电压范围。

该电流浪涌保护电路40向微控制器60输出的第二电压为微控制器60确定是否启动浪涌保护操作的依据。当该第二电压大于第二基准电压时，启动浪涌保护。当该第二电压小于第二基准电压时，则不启动浪涌保护。

该微控制器60将该第一电压与第一基准电压进行比较，当该第一电压大于该第一基准电压时，说明流经该电流采样电阻RK1的电流较大，即功率开关管IGBT的电流较大。在本实施例中，当在预设时长内检测到该第一电压大于第一基准电压的次数超过预设次数时，则说明功率开关管IGBT的电流较大。

其中，由于该电流采样电阻RK1具有低的电阻率温度系数，因此可以根据该电流采样电阻RK1的分压和该电流采样电阻RK1的阻值，来确定功率开关管IGBT的电流，而该电流采样电阻RK1的分压是根据电路中的其它分压器件的分压和该第一电压确定的，因此，该第一电压能够反映出功率开关管IGBT的电流的大小，该第一电压与该功率开关管IGBT的电流正相关。同理，第二电压也能够反映出功率开关管IGBT的电流的大小。

在具体实现过程中，当烹饪器具为导磁性差的锅具，例如逆磁性锅具时，功率开关管IGBT的电流会比较大，从而会出现第一电压大于第一基准电压的情况，而当该锅具为导磁性好的锅具，例如顺磁性锅具时，功率开关管IGBT的电流在合适的范围内，不会出现第一电压大于第一基准电压的情况。

因此，在第一电压小于第一基准电压时，电容切换电路50不会导通，通过电流浪涌保护电路40输出的第二电压来确定是否进行浪涌保护，该电流浪涌保护电路40的精度较高，微控制器60会控制谐振电路10间歇加热，从而能够及时进行浪涌保护。

而当第一电压大于第一基准电压时，该微控制器60控制电容切换电路50导通，当电容切换电路50导通后，该电流浪涌保护电路40的灵敏度降低，防止谐振电路10频繁加热而导致用户体验差的问题。

具体地，该电容切换电路50为包括电容的可以导通或关闭的电路。当电容切换电路50导通后，该电容切换电路50能够对该电流浪涌保护电路40流出的电流进行滤波处理，从而平滑电流，减小电流的峰值，从而降低电流浪涌保护电路40的灵敏度，使得输入微控制器60的第二电压低于平滑处理前的电流对应的电压，即在电容切换电路50导通后，通过电容切换电路50的处理，适当减小了第二电压，从而在将第二电压与第二基准电压进行比较时，降低了第二电压大于第二基准电压的可能性。

例如，第二基准电压为4.7V，在电容切换电路50未导通前，该第二电压为4.8V，大于该第二基准电压，而在电容切换电路50导通后，该第二电压经过电容切换电路50的滤波处理后，第二电压为4.5V，小于该第二基准电压，由此可知，在电容切换电路50导通前，第二电压大于第二基准电压，需要进行浪涌保护，而在电容切换电路50导通后，第二电压小于该第二基准电压，即未检测出浪涌电流，浪涌检测的灵敏度降低，不会执行浪涌保护。

本实用新型提供的灵敏度可调的浪涌保护电路，通过功率开关管IGBT分别与电流峰值采样电路和电流浪涌保护电路连接；电流峰值采样电路和电流浪涌保护电路还分别与微控制器连接；电容切换电路分别与电流浪涌保护电路和微控制器连接；微控制器用于在电流峰值采样电路输出的第一电压高于第一基准电压时控制电容切换电路导通，通过电容切换电路的滤波作用，以降低电流浪涌保护电路的灵敏度，避免谐振电路频繁间歇加热导致的加热时间长用户体验差的问题。

图2为本实用新型提供的灵敏度可调的浪涌保护电路的示意图二，图3为本实用新型提供的灵敏度可调的浪涌保护电路的电流流向示意图。如图2和图3所示，功率开关管IGBT的删极与驱动电路20连接，集电极与谐振电路10连接，发射极与电流采样电阻RK1连接，该发射极还连接参考地。功率开关管IGBT的发射极流出的电流经过电流采样电阻RK1至电流浪涌保护电路40和电流峰值采样电路30。

谐振电路10包括电感L1(线圈)以及电容C2。该灵敏度可调的浪涌保护电路还包括桥式整流电路DG1和滤波电容C1，该桥式整流电路DG1用于对市电进行整流，该滤波电容C1用于进行滤波处理。

可选地，微控制器60内设置有第一电压比较器61；第一电压比较器61的反相输入端(CMP1)与电流峰值采样电路30连接，第一电压比较器61的同相输入端用于输入第一基准电压Vref1；微控制器60具体用于根据第一电压比较器61的输出用于指示第一电压高于第一基准电压时控制电容切换电路50导通，以降低电流浪涌保护电路40的灵敏度。

该第一电压比较器61可以通过输出高电平或低电平来说明该第一电压是否高于第一基准电压，例如该第一电压高于该第一基准电压，则输出低电平，低于或等于输出高电平。通过第一电压比较器61来进行电压比较，结构简单，灵敏度高。

可选地，微控制器60内设置有第二电压比较器62，第二电压比较器62的反相输入端(CMP2)与电流浪涌保护电路40连接，第二电压比较器62的同相输入端用于输入第二基准电压；微控制器60还具体用于根据第二电压比较器62的输出用于指示第二电压高于第二基准电压时，控制谐振电路10间歇加热。

该第二电压比较器62可以通过输出高电平或低电平来说明该第二电压是否高于第二基准电压，例如该第二电压高于该第二基准电压，则输出低电平，低于或等于输出高电平。通过第二电压比较器62来进行电压比较，结构简单，灵敏度高。

上述的第一电压比较器61或第二电压比较器62还可以为改进后的滞回比较器和窗口比较器等，本实施例对第一电压比较器和第二电压比较器实现方式不做特别限制。

可选地，电流浪涌保护电路40包括第一分压电路和滤波电容C3；电容切换电路50包括滤波电容C4以及单向导通电路；第一分压电路分别与电流采样电阻RK1和滤波电容C3连接；滤波电容C4分别与滤波电容C3和单向导通电路连接；单向导通电路还与微控制器60连接。

在本实施例中，该第一分压电路可以为电阻分压电路或二极管分压电路，以电阻分压电路为例，该第一分压电路包括电阻R1和电阻R2。在选取电阻R1和电阻R2时，会考虑电阻R1和电阻R2的阻值稳定性，即在检测浪涌电流的过程中，二者的阻值在小的范围内波动，保持二者的分压稳定，本实施例对电阻R1和电阻R2的选取不做特别限制。

通过设置该第一分压电路，可以使得电流浪涌保护电路40输入该微控制器60的第一电压在合理的电压范围内，避免第一电压过大对微控制器造成损坏。

该单向导通电路可以为包括二极管或三极管的能够单向导通的电路，例如，单向导通电路包括三极管Q1，三极管Q1为NPN型三极管，三极管Q1的基极与微控制器60连接，三极管Q1的集电极与滤波电容C4连接，三极管Q1的发射极接地。可选地，可选地，单向导通电路还包括电阻R3，电阻R3分别与三极管Q1的基极和微控制器60连接。该电阻R3能够起到限流作用，对三极管Q1起到保护作用。

微控制器60可以通过控制(ConTroL，CTL)端口向该三极管Q1输出高电平时，该三极管Q1导通，滤波电容C4接入电路。此时，滤波电容C3和滤波电容C4并联，增大了对电流的滤波作用，从而使得峰值电流变的更加平滑，从而降低了浪涌保护电路的灵敏度。

可选地，电流峰值采样电路30包括第二分压电路和滤波电容C5，第二分压电路分别与滤波电容C5和电流采样电阻RK1连接，滤波电容C5还与微控制器60连接。

该第二分压电路可以为电阻分压电路或二极管分压电路，以电阻分压电路为例，该第二分压电路包括电阻R4和电阻R5。滤波电容C5能够对电流进行滤波处理。在选取电阻R4和电阻R5时，会考虑电阻R4和电阻R5的阻值稳定性，即在检测浪涌电流的过程中，二者的阻值在小的范围内波动，保持二者的分压稳定，本实施例对电阻R4和电阻R5的选取不做特别限制。

通过设置该第二分压电路，可以使得电流峰值采样电路30输入该微控制器60的第二电压在合理的电压范围内，避免第二电压过大对微控制器造成损坏。

本实用新型还提供一种电磁炉，该电磁炉包括如上所述的灵敏度可调的浪涌保护电路。该电磁炉在对逆磁性烹饪器具加热时，可以降低浪涌保护电路的灵敏度，避免谐振电路频繁间歇加热导致的加热时间长用户体验差的问题。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，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。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型实施例进行了详细的说明，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实施例方案的范围。

Claims (10)

1.一种灵敏度可调的浪涌保护电路，其特征在于，包括：功率开关管IGBT、电流峰值采样电路(30)、电流浪涌保护电路(40)、电容切换电路(50)以及微控制器(60)；其中

所述功率开关管IGBT分别与所述电流峰值采样电路(30)和所述电流浪涌保护电路(40)连接；

所述电流峰值采样电路(30)和所述电流浪涌保护电路(40)还分别与所述微控制器(60)连接；

所述电容切换电路(50)分别与所述电流浪涌保护电路(40)和所述微控制器(60)连接；

所述微控制器(60)用于在所述电流峰值采样电路(30)输出的第一电压高于第一基准电压时控制所述电容切换电路(50)导通，以降低所述电流浪涌保护电路(40)的灵敏度。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述微控制器(60)内设置有第一电压比较器(61)；所述第一电压比较器(61)的反相输入端与所述电流峰值采样电路(30)连接，所述第一电压比较器(61)的同相输入端用于输入第一基准电压；

所述微控制器(60)具体用于根据所述第一电压比较器(61)的输出用于指示所述第一电压高于所述第一基准电压时控制所述电容切换电路(50)导通，以降低所述电流浪涌保护电路(40)的灵敏度。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括：电流采样电阻RK1，所述电流采样电阻RK1的一端与所述功率开关管IGBT连接，另一端分别与所述电流峰值采样电路(30)和所述电流浪涌保护电路(40)连接。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述电流浪涌保护电路(40)包括第一分压电路和滤波电容C3；所述电容切换电路(50)包括滤波电容C4以及单向导通电路；

所述第一分压电路分别与所述电流采样电阻RK1和所述滤波电容C3连接；

所述滤波电容C4分别与所述滤波电容C3和所述单向导通电路连接；

所述单向导通电路还与所述微控制器(60)连接。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述单向导通电路包括三极管Q1，所述三极管Q1为NPN型三极管，所述三极管Q1的基极与所述微控制器(60)连接，所述三极管Q1的集电极与所述滤波电容C4连接，所述三极管Q1的发射极接地。

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述单向导通电路还包括电阻R3，所述电阻R3分别与所述三极管Q1的基极和所述微控制器(60)连接。

7.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述电流峰值采样电路(30)包括第二分压电路和滤波电容C5，所述第二分压电路分别与所述滤波电容C5和所述电流采样电阻RK1连接，所述滤波电容C5还与所述微控制器(60)连接。

8.根据权利要求1至7任一项所述的电路，其特征在于，还包括：谐振电路(10)和驱动电路(20)，所述谐振电路(10)和所述功率开关管IGBT连接，所述驱动电路(20)分别与所述功率开关管IGBT和所述微控制器(60)连接，所述微控制器(60)还用于在所述电流浪涌保护电路(40)输入的第二电压高于第二基准电压时，控制所述谐振电路(10)间歇加热。

9.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，所述微控制器(60)内设置有第二电压比较器(62)，所述第二电压比较器(62)的反相输入端与所述电流浪涌保护电路(40)连接，所述第二电压比较器(62)的同相输入端用于输入所述第二基准电压；

所述微控制器(60)还具体用于根据所述第二电压比较器(62)的输出用于指示所述第二电压高于所述第二基准电压时，控制所述谐振电路(10)间歇加热。

10.一种电磁炉，其特征在于，所述电磁炉包括如权利要求1至9任一项所述的灵敏度可调的浪涌保护电路。

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