CN214675751U - 一种电磁谐振控制电路及电磁加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁谐振控制电路及电磁加热装置，包括电源模块、谐振电路单元、驱动控制单元和晶体管组件单元，其中所述第一谐振电路和第二谐振电路相互并联，且所述第一谐振电路的输出端和第二谐振电路的输出端共同连接所述晶体管组件单元的输入端，通过采用谐振电路单元、驱动控制单元和晶体管组件单元的串联连接方式，实现晶体管组件单元对两路谐振电路的控制，进而能实现两个加热回路能同时加热的效果，同时利用串联分压的方式，可以有效避免晶体管组件单元损坏,另外，第一谐振电路和第二谐振电路相互并联使两路谐振电路分流，同时伴随着晶体管组件单元的分压，使电磁谐振控制电路的整体发热量降低，从而提高电路的使用寿命。

Description

一种电磁谐振控制电路及电磁加热装置

技术领域

本发明涉及电磁谐振技术领域，特别涉及一种电磁谐振控制电路及电磁加热装置。

背景技术

目前，采IH产品(Electromagnetic induction heater电磁感应加热产品) 多采用单管并联谐振的电磁谐振电路，对于两个加热单元，采用两套谐振回路，和两套独立的控制电路，需要采用两个IGBT分别对两个线圈盘进行控制。

当单独的一组谐振回路工作时，因采用单管并联谐振的电磁谐振电路，其谐振参数是根据产品大功率运行来设计确定的，如果采用小功率连续运行，会出现IGBT电压超前开通，产生超限于IGBT的瞬态电流，导致IGBT损坏，如果采用两组谐振回路同时工作，情况会更加恶劣，在可能导致IGBT损坏的同时还增加了加热产品器件的发热量，将减少加热产品的使用寿命，并且使用元器件较多，使得加热产品的整体构成臃肿，不利于使用。

发明内容

本发明旨在解决背景技术中提到的至少一个技术问题，本发明提供一种电磁谐振控制电路及电磁加热装置，能够同时运用在产品大功率运行和小功率运行的状态，而且能够实现加热产品发热量小，节约电路的整体构成，使其应用的产品控制部分体积小的效果，同时电路结构简单，成本较低。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案有：

一种电磁谐振控制电路，包括电源模块；

谐振电路单元，包括第一谐振电路和第二谐振电路，所述第一谐振电路的输入端和第二谐振电路的输入端均连接至所述电源模块，且第一谐振电路和第二谐振电路均包括相互并联的感应绕组和电容；

驱动控制单元，所述驱动控制单元用于驱动第一谐振电路和第二谐振电路导通，所述驱动控制单元包括第一驱动单元和第二驱动单元，所述第一驱动单元连接至所述第一谐振电路的输入端与电源模块之间，所述第二驱动单元连接至所述第二谐振电路的输入端与电源模块之间；

晶体管组件单元，所述晶体管单元用于控制所述谐振电路单元的工作状态，所述晶体管组件单元的输入端连接至第一谐振电路的输出端或第二谐振电路的输出端；

其中，所述第一谐振电路和第二谐振电路相互并联，且所述第一谐振电路的输出端和第二谐振电路的输出端共同连接所述晶体管组件单元的输入端。

与现有技术相比，本发明的一种基于双电磁加热单元加热的电磁谐振控制电路，包括电源模块、谐振电路单元、驱动控制单元和晶体管组件单元，其中所述第一谐振电路和第二谐振电路相互并联，且所述第一谐振电路的输出端和第二谐振电路的输出端共同连接所述晶体管组件单元的输入端，通过采用谐振电路单元、驱动控制单元和晶体管组件单元的串联连接方式，实现晶体管组件单元对两路谐振电路(第一谐振电路和第二谐振电路)的控制，进而能实现两个加热回路能同时加热的效果，另外，第一谐振电路和第二谐振电路相互并联使两路谐振电路分流，而且第一谐振电路和第二谐振电路本身具有并联的感应绕组和电容使电磁谐振控制电路能够应对产品大功率运行和小功率运行的状态，启用该连接方式的电磁谐振控制电路的整体发热量降低，提高了电路的使用寿命。

进一步的，所述电磁谐振控制电路还包括：

信号控制单元，所述信号控制单元包括第一控制信号端口和第二控制信号端口；

所述第一控制信号端口用于对驱动控制单元的开关状态进行控制，所述第二控制信号用于对晶体管组件单元的导通状态进行控制。

进一步的，所述信号控制单元具有第一控制信号组、第二控制信号组和第三控制信号组，所述信号控制单元具体用于：

发出所述第一控制信号组，所述驱动控制单元根据第一控制信号组开通第一谐振电路、关断第二谐振电路和开通/关断晶体管单元；

发出所述第二控制信号组，所述驱动控制单元根据第二控制信号组关断第一谐振电路、开通第二谐振电路和开通/关断晶体管单元；

发出所述第三控制信号组，所述驱动控制单元根据第三控制信号组关开通第一谐振电路、开通第二谐振电路和开通/关断晶体管单元。

进一步的，所述第二控制信号端口为脉冲信号输出端口。

进一步的。所述第一谐振电路和第二谐振电路中的每个谐振电路均包括一感应绕组和一电容，所述感应绕组与所述电容相互并联连接。

进一步的，所述驱动控制单元包括第一继电器、第二继电器和继电器驱动单元；

所述第一继电器和继电器驱动单元构成所述第一驱动单元；

所述第二继电器和继电器驱动单元构成所述第二驱动单元。

进一步的，所述晶体管组件单元包括晶体管，所述晶体管为绝缘栅极双极型晶体管，所述晶体管的控制端连接至所述信号控制单元。

进一步的，所述电源模块包括：

整流电路，所述整流电路的一端连接至交流电源，用于对所述交流电源输出的电压进行整流处理，以得到直流电压；

滤波电路，连接至所述整流电路与所述谐振电路单元之间，用于对经过所述整流

本发明还提供了一种电磁加热装置，包括如上述电磁谐振控制电路。

进一步的，所述电磁加热装置包括：第一加热装置和第二加热装置，所述第一加热装置和第二加热装置并联连接；以及控制器，所述第一加热装置和第二加热装置共同电连接该控制器。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

附图说明

图1是本发明的电磁谐振控制电路的结构框图；

图2是信号控制单元的信号结构框图；

图3是本发明的电磁谐振控制电路的电路原理简图；

图4是三种模式下流经晶体管组件单元的晶体管的电流及晶体管的电压的波形变化图；

图5是电源模块的结构示意图。

具体实施方式

为了更好地阐述本发明，下面参照附图对本发明作进一步的详细描述。

如图1至图2所示，一种基于双电磁加热单元加热的电磁谐振控制电路，包括电源模块1；谐振电路单元，包括第一谐振电路21和第二谐振电路22，所述第一谐振电路21的输入端和第二谐振电路22的输入端均连接至所述电源模块1，且第一谐振电路21和第二谐振电路22均包括相互并联的感应绕组和电容；驱动控制单元，所述驱动控制单元用于驱动第一谐振电路21和第二谐振电路22 导通，所述驱动控制单元包括第一驱动单元31和第二驱动单元32，所述第一驱动单元31连接至所述第一谐振电路21的输入端与电源模块1之间，所述第二驱动单元32连接至所述第二谐振电路22的输入端与电源模块1之间；晶体管组件单元4，所述晶体管组件单元4用于控制所述谐振电路单元的工作状态，所述晶体管组件单元4的输入端连接至第一谐振电路21的输出端或第二谐振电路 22的输出端；其中，所述第一谐振电路21和第二谐振电路22相互并联，且所述第一谐振电路21的输出端和第二谐振电路22的输出端共同连接所述晶体管组件单元4的输入端。

与现有技术相比，本实施例的一种基于双电磁加热单元加热的电磁谐振控制电路，包括电源模块1、谐振电路单元、驱动控制单元和晶体管组件单元4，其中所述第一谐振电路21和第二谐振电路22相互并联，且所述第一谐振电路 21的输出端和第二谐振电路22的输出端共同连接所述晶体管组件单元4的输入端，通过采用谐振电路单元、驱动控制单元和晶体管组件单元4的串联连接方式，实现晶体管组件单元4对两路谐振电路(第一谐振电路21和第二谐振电路 22)的控制，进而能实现两个加热回路能同时加热的效果，另外，第一谐振电路21和第二谐振电路22相互并联使两路谐振电路分流，而且第一谐振电路21 和第二谐振电路22本身具有并联的感应绕组和电容使电磁谐振控制电路能够应对产品大功率运行和小功率运行的状态，启用该连接方式的电磁谐振控制电路的整体发热量降低，从而提高电路的使用寿命。

需要说明的是，当第一谐振电路21和第二谐振电路22并联组成的谐振电路单元，再与晶体管组件单元4串联的方式，电磁谐振电路采用小功率运行时，晶体管组件单元4导通时间缩短，因谐振电路单元中的谐振频率不变，储存的磁场能量较大，没有时间完全消耗，而使得晶体管组件单元4提前导通，此时施加在晶体管组件单元4上的电压过大，而产生出使晶体管组件单元4本身限值的瞬态电流，导致其损坏。

以具体的方式说明，第一谐振电路21和第二谐振电路22中的感应绕组和电容分别对应为L1和L2，以及C1和C2，那么第一谐振电路21和第二谐振电路22的等效的感应绕组为L1L2/(L1+L2)，其等效的电容为(C1+C2)，那么当在电磁谐振电路采用小功率运行时，晶体管组件单元4导通时间缩短，因谐振电路单元中的谐振频率不变，等效的电容中储存在能量较多，没有时间完全消耗，而使得晶体管组件单元4具有提前导通的风险。

但是，当谐振电路采用大功率运行时，晶体管组件单元4导通时间较长，根据前述，等效的电容储存的磁场能量虽然也会增多，但是其具有足够的时间完全消耗，取得与其相反的效果。

使得本发明的电磁谐振电路能够以电磁谐振电路采用大功率运行的模式下，第一谐振电路21和第二谐振电路22及其对应的负载同时运行工作，使本发明的电磁谐振电路满足大功率运行状态下的应用。

相对的，当第一谐振电路21，或第二谐振电路22独立作为谐振电路单元，与晶体管组件单元4串联时，电磁谐振电路采用小功率运行时，晶体管组件单元4导通时间缩短，相对谐振电路并联的方式，谐振电路单元中的谐振频率变大，储存的磁场能量较小，可以完全消耗，而使得晶体管组件单元4不会提前导通状态，此时施加在晶体管组件单元4上的电压接近0，而不会产生超出使晶体管组件单元4本身限值的瞬态电流，从而保证了电磁谐振控制电路的安全使用。

使得本发明的电磁谐振电路能够以电磁谐振电路采用小功率运行的模式下，第一谐振电路21和第二谐振电路22及其对应的负载独立运行工作，使本发明的电磁谐振电路满足小功率运行状态下的应用。

如图1至图3所示，所述电磁谐振控制电路还包括：

信号控制单元5，所述信号控制单元5包括第一控制信号端口51和第二控制信号端口52；所述第一控制信号端口51用于对驱动控制单元的开关状态进行控制，所述第二控制信号用于对晶体管组件单元4的导通状态进行控制。

通过信号控制单元5的第一控制信号端口51和第二控制信号端口52，第一控制信号端口51和第二控制信号端口52分别与所述驱动控制单元和晶体管组件单元4连接，使电磁谐振控制电路能够实现至少三种导通状态。

具体的，所述信号控制单元5具有第一控制信号组、第二控制信号组和第三控制信号组，所述信号控制单元5具体用于：

发出所述第一控制信号组，所述驱动控制单元根据第一控制信号组开通第一谐振电路21、关断第二谐振电路22和开通/关断晶体管组件单元4；

发出所述第二控制信号组，所述驱动控制单元根据第二控制信号组关断第一谐振电路21、开通第二谐振电路22和开通/关断晶体管组件单元4；

发出所述第三控制信号组，所述驱动控制单元根据第三控制信号组开通第一谐振电路21、开通第二谐振电路22和开通/关断晶体管组件单元4。

下面根据具体的实现方式说明，如图3所示，

发出所述第一控制信号组，所述驱动控制单元根据第一控制信号组开通第一谐振电路21、关断第二谐振电路22和开通/关断晶体管组件单元4：

其中，第一谐振电路21与负载构成负载单元A，第二谐振电路22与负载构成负载单元B；

模式一：即负载单元A开通，负载单元B关断，信号控制单元5通过继电器驱动单元33控制第一继电器REL1闭合，第二继电器REL2断开，此时组成负载单元B中的第二谐振电路的感应绕组L2和第二谐振电路的电容C2与电路回路断开，仅负载单元A组成的第一谐振电路的感应绕组L1和第一谐振电路的电容C1工作，信号控制单元5发出第一控制信号组，驱动晶体管组件单元4通断，使第一谐振电路的感应绕组L1和第一谐振电路的电容C1组成的回路中产生磁通量变化的磁场，从而产生热量；

模式二：即负载单元A关断，负载单元B开通，信号控制单元5通过继电器驱动单元33控制第一继电器REL1断开，第二继电器REL2闭合，此时组成负载单元A中的第一谐振电路的感应绕组L1和第一谐振电路的电容C1与电路回路断开，仅负载单元B组成的第二谐振电路的感应绕组L2和第二谐振电路的电容C2工作，信号控制单元5发出第二控制信号组，驱动晶体管组件单元4通断，使第一谐振电路的感应绕组L2和第一谐振电路的电容C2组成的回路中产生磁通量变化的磁场，从而产生热量；

模式三：即负载单元A开通，负载单元B开通，信号控制单元5通过继电器驱动单元33控制第一继电器REL1闭合，第二继电器REL2闭合，此时组成负载单元B中的第二谐振电路的感应绕组L2和第二谐振电路的电容C2工作，负载单元A组成的第一谐振电路的感应绕组L1和第一谐振电路的电容C1工作，信号控制单元5发出第三控制信号组，驱动晶体管组件单元4通断，使第一谐振电路的感应绕组L1和第一谐振电路的电容C1组成的回路中产生磁通量变化的磁场，第二谐振电路的感应绕组L2和第二谐振电路的电容C2组成的回路中产生磁通量变化的磁场，从而产生热量；

在模式三中，由于负载单元A和负载单元B对应的第一谐振电路21和第二谐振电路22是并联的关系，由于电路回路中电流的分流，从而使得流经负载单元A和负载单元B的电流较低，从而减小了第一谐振电路的感应绕组L1和第一谐振电路的电容C1、第二谐振电路的感应绕组L2和第二谐振电路22的发热量。

在模式一与模式二中，根据上述，施加在晶体管组件单元4的电压接近0，而不会产生超出使晶体管组件单元4本身限值的瞬态电流，所以相对电路回路中的电源模块1所提供的额定电流降低，等效的也会降低第一谐振电路21和第二谐振电路22的发热量。

根据上述，具体的，在本实施例中，所述第二控制信号端口52为脉冲信号输出端口。

在本实施例中，在所述第一谐振电路21和第二谐振电路22中的每个谐振电路均包括一感应绕组和一电容，所述感应绕组与所述电容相互并联连接。

在本实施例中，所述驱动控制单元包括第一继电器、第二继电器和继电器驱动单元33；所述第一继电器和继电器驱动单元33构成所述第一驱动单元31；所述第二继电器和继电器驱动单元33构成所述第二驱动单元32。

在本实施例中，所述晶体管组件单元4包括晶体管，所述晶体管为绝缘栅极双极型晶体管，所述晶体管的控制端连接至所述信号控制单元5。

如图4所示，图中所示为三种模式下晶体管中的电流Ig及电压Ug状态变化图，在模式三中，流经晶体管的发射极和集电极的电流由第一谐振电路21和第二谐振电路22分担，第一谐振电路的感应绕组L1和第一谐振电路的电容C1、第二谐振电路的感应绕组L2和第二谐振电路的电容C2的温升，相对于模式一和模式二中，等效为一组谐振电路具有温升，而且分别流经第一谐振电路21和第二谐振电路22的电流分摊，从而使对应的感应绕组和电容发热量降低，延长了第一谐振电路的感应绕组L1和第一谐振电路的电容C1、第二谐振电路的感应绕组L2和第二谐振电路的电容C2的使用寿命。

由于谐振电路单元和晶体管组件单元4是串联连接的，使得在上述三种模式下，晶体管的驱动波形频率近似，晶体管的功率和电压超前导通幅值仅收到流经晶体管的电流的影响，另外，在上述三种模式下在全功率工作的状态下电流是最大的，在此状态下晶体管能够减少发热量，即可延长其寿命，由于晶体管驱动波形频率的范围微小，可以忽略，相对的晶体管瞬态电流也随着减小，所以晶体管结温相对降低，延长晶体管的寿命。

在本实施例中，如图5所示，所述电源模块1包括：

整流电路11，所述整流电路11的一端连接至交流电源，用于对所述交流电源输出的电压进行整流处理，以得到直流电压；滤波电路12，连接至所述整流电路11与所述谐振电路单元之间，用于对经过所述整流电路11处理之后的所述直流电压进行滤波处理，并提供给所述第一谐振电路21和所述第二谐振电路 22。

本发明还提供了一种电磁加热装置，包括如上述电磁谐振控制电路，其中，所述电磁加热装置包括第一加热装置和第二加热装置，所述第一加热装置和第二加热装置并联连接；以及控制器，所述第一加热装置和第二加热装置共同电连接该控制器。

所述电磁加热装置包括可以是电磁炉、电饭煲或电压力锅。以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，实现了第一加热装置和第二加热装置同时加热的效果；简化了电路结构，能够避免两路同步信号回路出现相互干扰的问题，同时也降低了电路控制的复杂度，提高了产品的可靠性。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (9)

1.一种电磁谐振控制电路，其特征在于，包括

电源模块；

谐振电路单元，包括第一谐振电路和第二谐振电路，所述第一谐振电路的输入端和第二谐振电路的输入端均连接至所述电源模块，且第一谐振电路和第二谐振电路均包括相互并联的感应绕组和电容；

驱动控制单元，所述驱动控制单元用于驱动第一谐振电路和第二谐振电路导通，所述驱动控制单元包括第一驱动单元和第二驱动单元，所述第一驱动单元连接至所述第一谐振电路的输入端与电源模块之间，所述第二驱动单元连接至所述第二谐振电路的输入端与电源模块之间；

晶体管组件单元，所述晶体管单元用于控制所述谐振电路单元的工作状态，所述晶体管组件单元的输入端连接至第一谐振电路的输出端或第二谐振电路的输出端；

其中，所述第一谐振电路和第二谐振电路相互并联，且所述第一谐振电路的输出端和第二谐振电路的输出端共同连接所述晶体管组件单元的输入端。

2.根据权利要求1所述的电磁谐振控制电路，其特征在于，所述电磁谐振控制电路还包括：

信号控制单元，所述信号控制单元包括第一控制信号端口和第二控制信号端口；所述第一控制信号端口用于对驱动控制单元的开关状态进行控制，所述第二控制信号用于对晶体管组件单元的导通状态进行控制。

3.根据权利要求2所述的电磁谐振控制电路，其特征在于，所述信号控制单元具有第一控制信号组、第二控制信号组和第三控制信号组，所述信号控制单元具体用于：

发出所述第一控制信号组，所述驱动控制单元根据第一控制信号组开通第一谐振电路、关断第二谐振电路和开通/关断晶体管单元；

发出所述第二控制信号组，所述驱动控制单元根据第二控制信号组关断第一谐振电路、开通第二谐振电路和开通/关断晶体管单元；

发出所述第三控制信号组，所述驱动控制单元根据第三控制信号组关断开通第一谐振电路、开通第二谐振电路和开通/关断晶体管单元。

4.根据权利要求2所述的电磁谐振控制电路，其特征在于，

所述第二控制信号端口为脉冲信号输出端口。

5.根据权利要求2所述的电磁谐振控制电路，其特征在于，

所述晶体管组件单元包括晶体管，所述晶体管为绝缘栅极双极型晶体管，所述晶体管的控制端连接至所述信号控制单元。

6.根据权利要求1所述的电磁谐振控制电路，其特征在于，所述驱动控制单元包括第一继电器、第二继电器和继电器驱动单元；

所述第一继电器和继电器驱动单元构成所述第一驱动单元；

所述第二继电器和继电器驱动单元构成所述第二驱动单元。

7.根据权利要求1所述的电磁谐振控制电路，其特征在于，所述电源模块包括：整流电路，所述整流电路的一端连接至交流电源，用于对所述交流电源输出的电压进行整流处理，以得到直流电压；

滤波电路，连接至所述整流电路与所述谐振电路单元之间，用于对经过所述整流电路处理之后的所述直流电压进行滤波处理，并提供给所述第一谐振电路和所述第二谐振电路。

8.一种电磁加热装置，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述电磁谐振控制电路。

9.根据权利要求8所述的电磁加热装置，其特征在于，所述电磁加热装置包括：

第一加热装置和第二加热装置，所述第一加热装置和第二加热装置并联连接；

以及控制器，所述第一加热装置和第二加热装置共同电连接该控制器。

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