CN215344520U - 一种igbt的保护电路和烹饪器具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种IGBT的保护电路和烹饪器具，保护电路包括IGBT、IGBT驱动模块、电源输入端、控制信号输入端和保护模块。IGBT驱动模块包括信号输入端和信号输出端，信号输出端与IGBT的门极连接；电源输入端用于向IGBT的门极供电；控制信号输入端提供控制信号；保护模块连接在IGBT驱动模块的信号输入端和电源输入端之间，保护模块还连接至控制信号输入端，保护模块至少包括第一三极管；其中，保护模块配置为在电源输入端的电压处于稳定状态下，第一三极管导通，从而控制电源输入端为IGBT提供驱动电压。由此，借助保护模块可以给IGBT驱动模块提供稳定的电压输出环境，从而保证IGBT能够接收到稳定的工作电压，提升IGBT的使用寿命，同时保证保护电路能够正常的工作。

Description

一种IGBT的保护电路和烹饪器具

技术领域

本实用新型涉及厨房家用电器的技术领域，具体而言涉及一种IGBT的保护电路和烹饪器具。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT)以其快速的开关性能，较低的开关损耗，击穿电压高、通过大电流能力强等优点被广泛地应用在各种高功率的开关电路中。常用的诸如电磁炉、烧水壶等的厨房家用电器的开关电路也是由IGBT来实现的。

IGBT驱动模块能够驱动IGBT的导通或者关断。现有技术中，为了避免IGBT损坏，通常在上电时控制IGBT驱动模块不对IGBT输出驱动电压，即关断IGBT。然而，在实际上电过程中，IGBT驱动模块输出的驱动电压可能不稳定，因此有可能无法有效地关断IGBT，而且IGBT驱动模块的供电电压也有可能不稳定，会导致IGBT不能正常的工作。

因此，需要提供一种IGBT的保护电路和烹饪器具，以至少部分地解决上述问题。

实用新型内容

在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本实用新型的第一方面，提供了一种IGBT的保护电路，所述保护电路包括：

IGBT；

IGBT驱动模块，所述IGBT驱动模块包括信号输入端和信号输出端，所述信号输出端与所述IGBT的门极连接，用于驱动所述IGBT的导通与关断；

电源输入端，用于向所述IGBT的门极供电；

控制信号输入端，所述控制信号输入端提供控制信号，控制所述IGBT的导通与关断；以及

保护模块，所述保护模块连接在所述IGBT驱动模块的信号输入端和所述电源输入端之间，所述保护模块还连接至所述控制信号输入端，所述保护模块至少包括第一三极管；

其中，所述保护模块配置为在所述电源输入端的电压处于稳定状态下，所述第一三极管导通，从而控制所述电源输入端为所述IGBT提供驱动电压。

根据本实用新型的保护电路，包括IGBT、IGBT驱动模块、电源输入端、控制信号输入端和保护模块，保护模块设置在IGBT驱动模块的信号输入端和电源输入端之间，并且保护模块还能够接收控制信号输入端的控制信号。在该保护电路上电时，保护模块能够在电源输入端的电压处于稳定状态时将相应的稳定电压提供至IGBT驱动模块，从而有效地控制IGBT的导通与关断。由此，借助保护模块可以给IGBT驱动模块提供稳定的电压输出环境，从而保证IGBT能够接收到稳定的工作电压，提升IGBT的使用寿命，同时保证保护电路能够正常的工作。

可选地，所述第一三极管的集电极与所述IGBT驱动模块的所述信号输入端连接，所述第一三极管的发射极与所述电源输入端连接，所述第一三极管的基极与所述控制信号输入端连接。

通过上述设置方式，可使得保护模块能够有效地接收来自控制信号输入端的控制信号，保证其能够在接收到控制信号时能够将电源输入端的供电电压稳定地传输至IGBT驱动模块。

可选地，所述保护模块还包括第一稳压管，所述第一稳压管的负极与所述第一三极管的基极连接，所述第一稳压管的正极与所述控制信号输入端连接。

通过上述设置方式，由于稳压管是在一定电流的情况下起到稳压的作用，由此可以借助该稳压管的特性使得电源输入端的电压上升至稳定电压后才能够导通保护模块。

可选地，所述第一稳压管的正极和所述控制信号输入端之间还设置有稳压电阻。

通过上述设置方式，可借助该电阻提供稳定的电流，有效地避免电源输入端在稳压管发生损坏的状态下让电流直接流到控制信号输入端而损坏控制信号输入端。

可选地，所述第一稳压管的稳压值大于5V且小于18V。

通过上述设置方式，可保证第一稳压管能够提供稳定的电压。

可选地，所述稳压电阻的阻值大于100Ω且小于10KΩ。

通过上述设置方式，可借助稳压电阻有效地保护控制信号输入端。

可选地，所述保护电路还包括控制模块，所述控制信号输入端为所述控制模块的I/O端口，所述控制信号为高电压或低电压，所述控制模块的工作电压低于所述电源输入端的电压。

通过上述设置方式，可借助控制模块为IGBT驱动模块提供有效的控制信号。

可选地，在所述IGBT驱动模块的所述信号输出端和所述IGBT的门极之间设置有第一电阻。

通过上述设置方式，可借助第一电阻在IGBT驱动模块和IGBT之间传递驱动电流，同时也能够限制该驱动电流，以使得IGBT的导通和关断能够更加的迅速且饱和。

本实用新型的第二方面，提供了一种烹饪器具，上述烹饪器具包括根据本实用新型的第一方面中任一项所述的保护电路。

根据本实用新型的烹饪器具，设置有保护电路，该保护电路包括IGBT、IGBT驱动模块、电源输入端、控制信号输入端和保护模块，保护模块设置在IGBT驱动模块的信号输入端和电源输入端之间，并且保护模块还能够接收控制信号输入端的控制信号。在该保护电路上电时，保护模块能够在电源输入端的电压处于稳定状态时将相应的稳定电压提供至IGBT驱动模块，从而有效地控制IGBT的导通与关断。由此，借助保护模块可以给IGBT驱动模块提供稳定的电压输出环境，从而保证IGBT能够接收到稳定的工作电压，提升IGBT的使用寿命，同时保证保护电路能够正常的工作。

可选地，所述烹饪器具还包括外部负载模块，所述外部负载模块与所述IGBT的集电极连接，所述外部负载模块配置为LC谐振电路。

通过上述设置方式，可使得保护电路有效地控制LC谐振电路的导通和关断。

附图说明

本实用新型的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施例及其描述，用来解释本实用新型的原理。

附图中：

图1为根据本实用新型的一个实施方式中的保护电路的结构示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本实用新型实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型实施方式发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应予以注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

现在，将参照附图更详细地描述根据本实用新型的示例性实施例。然而，这些示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本实用新型的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施例的构思充分传达给本领域普通技术人员。在附图中，为了清楚起见，使用相同的附图标记表示相同的元件，因而将省略对它们的描述。

本实用新型的第一方面提供了一种IGBT的保护电路。可以理解，根据本实用新型的IGBT的保护电路可用于烹饪器具中，烹饪器具可以为电磁炉、电磁电饭煲、电磁压力锅或电磁灶。

在一个具体实施方式中，烹饪器具可以包括煲体组件和盖体。煲体组件中设置有内锅，煲体组件可以具有圆筒形状(或其他形状)的收纳部，内锅可以自由地放入收纳部或者从收纳部中取出，以方便对内锅的清洗。内锅由金属材料制成且上表面具有圆形开口，内锅可以构造为由锅壁形成的具有开口和内腔的回转体。内锅的容量通常在6L以下，例如内锅的容量可以为2L或4L等。

煲体组件具体可以包括壳体、中板和底座，中板至少部分地设置在壳体的顶部内侧，底座设置在壳体的底部。优选地，壳体可以同时与中板的外周和底座的外周连接在一起。中板和底座之间可以设置有内部电元件，具体地说，内部电元件可以设置在中板的下方和底座的上方。而且，内部电元件可以通过设置在底座上的插座来与外置的电源线连接以通电。

盖体可以包括可拆盖和上盖，可拆盖可拆卸地连接至上盖。盖体可以通过枢转轴可枢转地连接至煲体组件，用于盖合煲体组件。当盖体盖合煲体组件时，可拆盖和内锅之间构成烹饪空间。

烹饪器具还包括控制装置，用于实现对烹饪器具的烹饪控制。例如该控制装置可以为微处理单元(Micro Control Unit，简称MCU)。此外，烹饪器具还可以具有感温装置和加热装置。感温装置能够连接至烹饪器具的控制装置，以在感测到内锅的温度之后将感测到的温度信号反馈至控制装置，从而控制装置能够基于温度信号对例如加热装置等实现更精确的控制。其中，加热装置可以是线圈盘，线圈盘可以至少部分地设置的内锅的底部或者侧部。通常，线圈盘与控制电路中的谐振电容产生谐振对内锅进行加热；并且，通常根据微处理单元发送的控制信号控制谐振加热回路中的IGBT是否导通，进而控制是否进行谐振加热。因此，可以理解，本实用新型提供的IGBT的保护电路可广泛地应用于采用IGBT作为开关元件实现对应功能的电饭煲、电压力锅或电炖锅等烹饪器具中。例如，可以应用于烹饪器具的谐振加热回路中，以给IGBT提供稳定的电压，使IGBT能够稳定正常工作。

另外，煲体组件还可以包括电源板，电源板可以用于为控制装置、控制面板等进行供电。

应注意，尽管此时示意性地描述了烹饪器具的部分结构，但是这些列举仅是示例性地，其不能作为对本实用新型实施例的烹饪器具的结构限定。

接下来，为更清楚解释本实用新型提供的IGBT的保护电路的工作原理，以下将以烹饪器具为例，对本实用新型提供的IGBT的保护电路进行详细说明。本领域技术人员应当明白，将本实用新型提供的IGBT的保护电路应用于其他电器设备，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，该电路包括IGBT、IGBT驱动模块U1、电源输入端V1、控制信号输入端IO和保护模块。IGBT驱动模块U1包括信号输入端和信号输出端，其信号输出端与IGBT的门极连接，用于驱动IGBT的导通与关断。电源输入端V1用于向IGBT的门极供电。控制信号输入端IO能够提供控制信号，以控制IGBT的导通与关断。示例性地，IGBT驱动模块可以具有三极管且能够放大电流的电路模块。

保护模块连接在IGBT驱动模块U1的信号输入端和电源输入端V1之间，保护模块还连接至控制信号输入端IO。在本实施方式中，保护模块至少包括第一三极管Q1，其中，保护模块配置为在电源输入端V1的电压处于稳定状态下，第一三极管Q1导通，从而控制电源输入端V1为IGBT提供驱动电压。

在本实施方式中，如图1所示，由IGBT驱动的外部负载模块可以配置为LC并联谐振电路。该LC并联谐振电路具体包括相互并联设置的第一电容C1和第一电感F1。可以理解，第一电感F1可以构造为线圈盘。由此，LC并联谐振电路、IGBT和IGBT驱动模块共同构成烹饪器具的谐振加热回路。可以理解，在其他实施方式中，外部负载模块还可以为烹饪器具的其他功能装置。

接下来继续参考图1，说明保护模块的具体结构。保护模块中的第一三极管Q1的集电极与IGBT驱动模块U1的信号输入端连接，第一三极管Q1的发射极与电源输入端V1连接，第一三极管Q1的基极与控制信号输入端IO连接。由此，控制信号输入端IO能够向第一三极管Q1发出控制信号，以便于控制第一三极管Q1是否向IGBT驱动模块U1提供驱动电压。

保护模块还包括第一稳压管ZD1。如图1所示，第一稳压管ZD1的负极与第一三极管Q1的基极连接，第一稳压管ZD1的正极与控制信号输入端IO连接。可以理解，稳压管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件。在本实施方式中，由于第一稳压管ZD1的负极连接至第一三极管Q1的基极，第一三极管Q1的基极输出的电压在不足以击穿第一稳压管ZD1之前将会持续处于断开的状态。

优选地，第一稳压管ZD1的稳压值大于5V且小于18V。例如，在本实施方式中，第一稳压管ZD1的稳压值大于12V且18V。

此外，第一稳压管ZD1的正极和控制信号输入端IO之间还设置有稳压电阻R2。由此，在使用的过程中，当第一稳压管ZD1发生损坏时，可以有效地避免电源输入端V1的电压直接流到控制信号输入端IO而损坏控制信号输入端IO。

优选地，稳压电阻R2的阻值大于100Ω且小于10KΩ。例如，在本实施方式中，稳压电阻R2的阻值为1KΩ。

当然可以理解，保护电路还包括控制模块，如图1所示，控制信号输入端IO为控制模块的I/O端口。控制信号为高电压或低电压，例如，控制信号可以为对应高电压或低电压的高低电平信号。

此外，在IGBT驱动模块U1的信号输出端和IGBT的门极之间还可以设置有第一电阻R1。在本实施方式中，第一电阻R1能够限制IGBT驱动模块U1对IGBT输出的驱动电流，以便于让IGBT的导通和关断能够更加的迅速且饱和。

优选地，第一电阻R1的阻值大于2.2Ω且小于1000Ω。

而且，在本实施方式中，控制模块的工作电压低于电源输入端V1的电压。在烹饪器具上电时，控制模块和电源输入端V1接收到的电压均从0逐渐上升，由于控制模块的工作电压低于电源输入端V1的电压，以便于控制模块率先达到稳定的工作状态。

可以理解的是，本实施方式中的外部负载模块构造为LC谐振电路，由于第一电感F1为感性负载，在IGBT通电并断开的周期内会和第一电容C1产生谐振，而且IGBT与外部负载模块的连接处会形成具有一定幅度的谐振电压。为了能够最大程度的保护IGBT，最佳状态为在IGBT与外部负载模块的连接处的谐振电压下降至最低时打开IGBT，此时电路中对IGBT的损耗最小。然而，在上电时，如果来自IGBT驱动模块U1的电压不稳定，则可能使得IGBT的打开不受控制，当IGBT在打开时IGBT与外部负载模块的连接处的谐振电压不是最小值，则会导致IGBT的损耗增加，影响IGBT的使用寿命。因此，控制模块能够借助保护模块有效地保证IGBT与外部负载模块的连接处的谐振电压下降至最低时才会打开IGBT。

在本实施方式中，保护电路的工作原理为：在工作的过程中，市电在IGBT导通的时候会给外部负载模块供电，IGBT断开的时候市电会停止给外部负载模块供电。当保护电路上电时，控制模块的控制信号输入端IO和电源输入端V1的电压会从零开始逐渐上升。此时，两处的电压均不稳定，但是由于控制模块的工作电压低于电源输入端V1的电压，控制模块的控制信号输入端IO的电压将会率先进入稳定状态，控制模块能够提前进入正常运行。当控制信号输入端IO的电压进入稳定状态之后，电源输入端V1继续上升，由于第一稳压管ZD1的存在，第一三极管Q1的基极无法导通，电源输入端V1的电压不能传输至IGBT驱动模块U1，IGBT保持关断状态。此时，无论控制模块输出何种控制信号，第一三极管Q1将持续保持关断状态，可以避免控制模块出现误操作而使得IGBT进入工作状态。再之后，当电源输入端V1的电压上升至最佳供电电压(例如13V)且保持稳定状态时，第一稳压管ZD1被反向击穿而导通，此时，当控制模块对第一三极管Q1输出导通的控制信号时，第一三极管Q1能够被导通从而使得IGBT驱动模块U1能够接收到稳定的供电电压。

根据本实用新型的第二方面，还提供了一种烹饪器具，其包括上述任一实施方式的用于IGBT的保护电路。为了行文简洁，不再赘述。

本实用新型已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本实用新型并不局限于上述实施例，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。本实用新型的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (11)

1.一种IGBT的保护电路，其特征在于，所述保护电路包括：

IGBT；

IGBT驱动模块，所述IGBT驱动模块包括信号输入端和信号输出端，所述信号输出端与所述IGBT的门极连接，用于驱动所述IGBT的导通与关断；

电源输入端，用于向所述IGBT的门极供电；

控制信号输入端，所述控制信号输入端提供控制信号，控制所述IGBT的导通与关断；以及

保护模块，所述保护模块连接在所述IGBT驱动模块的信号输入端和所述电源输入端之间，所述保护模块还连接至所述控制信号输入端，所述保护模块至少包括第一三极管；

其中，所述保护模块配置为在所述电源输入端的电压处于稳定状态下，所述第一三极管导通，从而控制所述电源输入端为所述IGBT提供驱动电压。

2.根据权利要求1所述的IGBT的保护电路，其特征在于，所述第一三极管的集电极与所述IGBT驱动模块的所述信号输入端连接，所述第一三极管的发射极与所述电源输入端连接，所述第一三极管的基极与所述控制信号输入端连接。

3.根据权利要求2所述的IGBT的保护电路，其特征在于，所述保护模块还包括第一稳压管，所述第一稳压管的负极与所述第一三极管的基极连接，所述第一稳压管的正极与所述控制信号输入端连接。

4.根据权利要求3所述的IGBT的保护电路，其特征在于，所述第一稳压管的正极和所述控制信号输入端之间还设置有稳压电阻。

5.根据权利要求3所述的IGBT的保护电路，其特征在于，所述第一稳压管的稳压值大于5V且小于18V。

6.根据权利要求4所述的IGBT的保护电路，其特征在于，所述稳压电阻的阻值大于100Ω且小于10KΩ。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的IGBT的保护电路，其特征在于，所述保护电路还包括控制模块，所述控制信号输入端为所述控制模块的I/O端口，所述控制信号为高电压或低电压，所述控制模块的工作电压低于所述电源输入端的电压。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的IGBT的保护电路，其特征在于，在所述IGBT驱动模块的所述信号输出端和所述IGBT的门极之间设置有第一电阻。

9.根据权利要求8所述的IGBT的保护电路，其特征在于，所述第一电阻的阻值大于2.2Ω且小于1000Ω。

10.一种烹饪器具，其特征在于，所述烹饪器具包括根据权利要求1至9中任一项所述的保护电路。

11.根据权利要求10所述的烹饪器具，其特征在于，所述烹饪器具还包括外部负载模块，所述外部负载模块与所述IGBT的集电极连接，所述外部负载模块配置为LC谐振电路。

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