CN215818669U - 电磁感应加热电路及设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电磁感应加热电路及加热设备。该电磁感应加热电路包括串联谐振模块，所述串联谐振模块用于进行LC谐振,以产生谐振电流，将电能转化为热能；电流采样模块，所述电流采样模块包括至少一个采样电阻，所述采样电阻的一端与所述串联谐振模块连接，所述采样电阻的另一端接地，所述电流采样模块用于将所述串联谐振模块的谐振电流转化成采样电压；处理模块，用于与所述电流采样模块的所述采样电阻连接，以获取并放大所述采样电压，并根据放大后的采样电压产生控制信号。该电磁感应加热电路可以降低成本和电路复杂度。

Description

电磁感应加热电路及设备

技术领域

本实用新型涉及电磁感应技术领域，特别是涉及电磁感应加热电路及设备。

背景技术

电磁感应加热作为一种新的金属加热技术，以其无明火，环保，安全，节能等优点日益受到广大消费者青睐。目前市面上的电磁炉普遍采用电流互感器的方式进行谐振电流采样后，供MCU处理器进行各种功能处理。

在传统技术中，采用电流互感器的方式对电磁炉进行谐振电流采样，然而这种方式存在成本高的问题。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种可以降低成本和电路复杂度的电磁感应加热电路及设备。

一种电磁感应加热电路，包括：

串联谐振模块，所述串联谐振模块用于产生谐振电流，以进行LC谐振,将电能转化为热能；

电流采样模块，所述电流采样模块包括至少一个采样电阻，所述采样电阻的一端与所述串联谐振模块连接，所述采样电阻的另一端接地，所述电流采样模块用于将所述串联谐振模块的谐振电流转化成采样电压；

处理模块，用于与所述电流采样模块的所述采样电阻连接，以获取并放大所述采样电压，并根据放大后的采样电压产生控制信号。

在其中一个实施例中，所述采样电阻包括康铜丝电阻。

在其中一个实施例中，所述采样电阻的数量≥2，所述采样电阻依次串联。

在其中一个实施例中，所述串联谐振模块包括：

谐振单元，所述谐振单元用于产生所述谐振电流；

控制单元，所述控制单元与所述谐振单元连接，所述控制单元用于控制所述谐振电流。

在其中一个实施例中，所述谐振单元包括第一电容、第二电容、第三电容、第四电容和电感线圈，其中：

所述第一电容的一端用于获取电压，所述第一电容的另一端分别与所述电感线圈的一端和所述第二电容的一端连接；

所述第二电容的一端分别与所述第一电容的一端和所述电感线圈的一端连接，所述第二电容的另一端接地；

所述第三电容的一端用于获取电压，所述第三电容的另一端分别于与所述电感线圈的另一端连接和所述第四电容的一端连接；

所述第四电容的一端分别于所述电感线圈的另一端和所述第三电容的另一端连接，所述第四电容的另一端与所述采样电阻的一端连接。

在其中一个实施例中，所述控制单元包括第一二极管、第二二极管、第一开关管和第二开关管，其中：

所述第一二极管的负端与所述第三电容的一端连接，所述第一二极管的正端与所述第三电容的另一端；

所述第二二极管的负端与所述第四电容的一端连接，所述第二二极管的正端与所述第四电容的另一端连接；

所述第一开关管并联于所述第一二极管的两端，所述第一开关管导通时电流流向与所述第一二极管导通时电流流向相反；所述第二开关管并联于所述第二二极管的两端，所述第二开关管导通时的电流流向与所述第二二极管导通时的电流流向相反。

在其中一个实施例中，所述电磁感应加热电路还包括：

驱动模块，所述驱动模块的输入端与所述处理模块连接，用于接收所述处理模块的控制信号，所述驱动模块的输出端分别与所述串联谐振模块的第一开关管和所述串联谐振模块的第二开关管连接，用于根据控制信号分别驱动所述第一开关管和所述第二开关管导通，以控制所述谐振电流。

在其中一个实施例中，所述电磁感应加热电路还包括：

供电模块，所述供电模块用于所述电磁感应加热电路提供电源。

在其中一个实施例中，所述电磁感应加热电路还包括：

保护模块，所述保护模块用于保护所述电磁感应加热电路正常工作。

一种电磁感应加热设备，所述电磁感应设备包括上述的电磁感应加热电路。

上述电磁感应加热电路将电流采样模块的一端与串联谐振模块串联，则在采样时，通过电流采样模块中的采样电阻可以得到采样电压，避免了采用电流互感器的方式对进行谐振电流采样而导致成本高的问题，实现了降低对串联谐振模块采样的成本和电路复杂度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一个实施例提供的一种电磁感应加热电路的结构示意图；

图2为一个实施例提供的一种电流采样模块的结构示意图；

图3为一个实施例提供的一种串联谐振模块的结构示意图；

图4为一个实施例提供的一种半桥串联谐振的结构示意图；

图5为一个实施例提供的一种全桥串联谐振的结构示意图；

图6a为一个实施例提供的一种串联谐振输入保护电路的结构示意图；

图6b为一个实施例提供的一种供电模块输入保护的结构示意图；

图6c为一个实施例提供的一种开关单元控制输入保护的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一电阻称为第二电阻，且类似地，可将第二电阻称为第一电阻。第一电阻和第二电阻两者都是电阻，但其不是同一电阻。

可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。

本申请实施例涉及的电磁感应加热电路可以应用到电磁感应加热设备，其电磁感应加热设备可以为半桥电磁炉、电磁加热热水器、医疗器械蒸汽消毒器或炒货机茶叶等通过电磁感应加热的设备。为方便描述，上面提到的设备统称为电磁感应加热设备。

参考图1，图1是本实施例提供的一种电磁感应加热电路的结构示意图。在一个实施例中，如图1所示，提供了一种电磁感应加热电路，包括串联谐振模块110、电流采样模块120和处理模块130，其中：

所述串联谐振模块110用于进行LC谐振,以产生谐振电流，将电能转化为热能；所述电流采样模块120包括至少一个采样电阻R1，所述采样电阻R1的一端与所述串联谐振模块110连接，所述采样电阻R1的另一端接地，所述电流采样模块120用于将所述串联谐振模块110的谐振电流转化成采样电压；处理模块130用于与所述电流采样模块120的所述采样电阻R1连接，以获取并放大所述采样电压，并根据放大后的采样电压产生控制信号。

在本实施例中，串联谐振模块110是指能够进行LC谐振的模块。串联谐振模块110可以是能够进行半桥串联谐振或全桥串联谐振的模块。以串联谐振模块110是进行半桥串联谐振的模块为例进行说明，串联谐振模块110包括上下两个桥臂，具体的上桥臂和下桥臂共用一个电感元件，上下桥臂分别包括两个电容，电容分别串联于电感元件两端，在上下两个桥臂中的电容和电感发生串联谐振时，在上下两个桥臂中产生谐振电流，写真电流通过电感时产生交变的磁场，以实现底电能转化为热能。电流采样模块120是指用于采集通过串联谐振模块110中上下桥臂中的一个桥臂的谐振电流的模块，电流采样模块120可以包括一个采样电阻或多个采样电阻，可以根据电路中电流和电压的需要选择，能使电流采样模块120采样到谐振电流即可。电流采样模块120串联于串联谐振模块110的两个桥臂中的一个桥臂中，电流采样模块120采样其中一个桥臂的谐振电流，并将谐振电流转化为采样电压，电流采样模块120两端的电压即为采样电压。处理模块130是指处理对电流采样模块120的采样电压进行处理的模块。可选的，处理模块130包括运算放大器、MCU单元，MCU单元可以是单片机，MCU单元根据放大的采样电压进行功能处理，具体的可以是调节电磁感应加热电路的加热等级，以使电磁感应加热电路产生更多的热量。电流采样模块120两端的采样电压一般是mV级电压，需要运算放大器将采样电压放大，以使MCU单元能处理采样电压。处理模块130将放大后的采样电压进行处理，具体可以通过对电压的处理使串联谐振模块110中的谐振电流保持稳定输出。处理模块130将放大后的采样电压进行处理，产生控制信号，控制信号用于对串联谐振模块110中的谐振电流的控制。

具体的，串联谐振模块110进行LC谐振，产生谐振电流，电流采样模块120采样谐振电流，通过电流采样模块120将谐振电流转化为采样电压，处理模块130中的运算放大器对采样电压放大，处理模块130中的MCU单元处理放大后的采样电压，产生控制信号以控制串联谐振模块110的谐振电流稳定，从而控制电磁感应加热设备的加热能力。

可以理解的是，电流采样模块120串联于串联谐振模块110的两个桥臂中的一个桥臂以采样其中一个桥臂的谐振电流，相较于采用电流互感器的方式采集电磁感应加热电路中的半桥串联谐振的谐振电流来说，采样的谐振电流经处理模块处理便可实现对电磁感应加热电路中的半桥串联谐振的谐振电流控制；电路结构简单，仅将电流采样模块120串联与串联谐振模块110中便可采样谐振电流，仅使用采样电阻，便可采样谐振电流成本降低。

在一个实施例中，所述采样电阻R1包括康铜丝电阻。采样电阻R1是指在电流采样模块中将谐振电流转化为采样电压的电阻元件，在本申请的实施例中，采样电阻R1采用康铜丝绕制而成。

康铜丝绕制而成的采样电阻采样谐振电流时康铜丝电阻具有较低的温度系数，电阻受温度影响小，电阻率小，采样精度高。

参考图2，图2是本实施例提供的一种电磁感应加热电路的采样模块结构示意图。在一个实施例中，如图2所示，n个所述采样电阻R1的数量≥2，所述采样电阻R1依次串联。根据采样谐振电流的精度需求来设置采样电阻R1的数量，增加采样电阻R1的数量，使串联于串联谐振模块的采样电阻R1分压变大，从而使电磁感应加热电路中增加采样电阻R1的数量以增大采样电压的测量范围。

在一个实施例中，如图3所示，所述串联谐振模块110包括：谐振单元111，所述谐振单元111用于进行LC谐振,以产生谐振电流；控制单元112，所述控制单元112与所述谐振单元111连接，所述控制单元112用于控制所述谐振电流。

通过控制单元112控制谐振单元111的谐振电流，实现对谐振电流的可调节。

在一个实施例中，如图4所示，所述谐振单元包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4和电感线圈L1，其中：所述第一电容C1的一端用于获取电压，所述第一电容C1的另一端分别与所述电感线圈L1的一端和所述第二电容C2的一端连接；所述第二电容C2的一端分别与所述第一电容C1的一端和所述电感线圈L1的一端连接，所述第二电容C2的另一端接地；所述第三电容C3的一端用于获取电压，所述第三电容C3的另一端分别于与所述电感线圈L3的另一端连接和所述第四电容C4的一端连接；所述第四电容C4的一端分别于所述电感线圈L1的另一端和所述第三电容C3的另一端连接，所述第四电容C4的另一端与所述采样电阻R1的一端连接。

继续参考图4，在一个实施例中，所述控制单元包括第一二极管D1、第二二极管D2、第一开关管IGBT1和第二开关管IGBT2，其中：所述第一二极管D1的负端与所述第三电容C3的一端连接，所述第一二极管D1的正端与所述第三电容C3的另一端；所述第二二极管D2的负端与所述第四电容C4的一端连接，所述第二二极管D2的正端分别与所述第四电容C4和所述采样电阻R1的另一端连接；所述第一开关管IGBT1并联于所述第一二极管D1的两端，所述第一开关管IGBT1导通时电流流向与所述第一二极管D2导通时电流流向相反；所述第二开关管IGBT2并联于所述第二二极管D2的两端，所述第二开关管IGBT2导通时的电流流向与所述第二二极管D2导通时的电流流向相反。

其中，当所述第一电容C1、所述第二电容C2、所述第三电容C3、所述第四电容C4和所述电感线圈L1采用半桥电路结构连接，半桥电路中发生串联谐振，具体的，当第一开关管IGBT1导通时，所述第一电容C1和所述电感线圈L1形成谐振回路，当第二开关管IGBT2导通时，所述第二电容C2和所述电感线圈L1形成谐振回路，谐振电路中产生谐振电流，谐振电流发生变化，变化的谐振电流通过电感线圈产生变化的磁场，变化的磁场使处于磁场中加热设备产热，具体的例如半桥电磁炉，变化的磁场使处于磁场中的铁锅产热从而加热食物。

可以理解的是，上述谐振单元中，所述第一电容C1、所述第二电容C2、所述第三电容C3、所述第四电容C4和所述电感线圈L1半桥谐振电路结构，当第一开关管IGBT1导通时，所述第一电容C1和所述电感线圈L1形成谐振回路，当第二开关管IGBT2导通时，所述第二电容C2和所述电感线圈L1形成谐振回路，谐振单元采用半桥电路发生串联谐振，电路结构简单，成本低，可以理解的是，通过控制单元控制谐振单元的谐振电流，从而实现对谐振电流的控制，从而实现对电磁感应加热电路的加热功能的控制。

在一个实施例中，如图5所示，所述串联谐振模块还包括全桥串联谐振的模块，全桥串联谐振模块包括第三开关管IGBT3、第四开关管IGBT4、第五开关管IGBT5、第六开关管IGBT6、第三二级管D3、第四二级管D4、第五二级管D5、第六二级管D6、第五电容C5和电感线圈L1；其中第三开关管IGBT3的第一端作为电压输入端，第三开关管IGBT3的第二端分别与第四开关管IGBT4的第一端和第五电容C5的第一端连接；所述第四开关管IGBT4的第一端与所述第三开关管IGBT3的第二端连接，所述第四开关管IGBT4的第二端接地；所述第五开关管IGBT5的第一端与所述第一开关管IGBT1的第一端连接，所述第五开关管IGBT5的第二端分别与所述电感线圈L1的第二端和第六开关管IGBT6的第一端连接；所述第六开关管IGBT6的第一端与所述第五开关管IGBT5的第二端连接，所述第六开关管IGBT6的第二端与采样电阻R的一端连接；所述第五电容C5的第二端与所述电磁线圈的第一端连接；所述第三二级管D3的正端与所述第三开关管IGBT3的第二端连接，所述第三二级管D3的负端与所述第三开关管IGBT3的第一端连接；所述第四二级管D4的正端与所述第四开关管IGBT4的第二端连接，所述第四二级管D4的负端与所述第四开关管IGBT4的第一端连接；所述第五二级管D5的正端与所述第五开关管IGBT5的第二端连接，所述第五二级管D5的负端与所述第五开关管IGBT5的第一端连接；所述第六二级管D6的正端与所述第六开关管IGBT6的第二端连接，所述第六二级管D6的负端与所述第六开关管IGBT6的第一端连接。

其中，当第三开关管IGBT3和第六开关管IGBT6导通且第四开关管IGBT4和第五开关管IGBT5截止时，第三开关管IGBT3、第六开关管IGBT6、第五电容C5和电感线圈L1形成谐振回路，当第三开关管IGBT3和第六开关管IGBT6截止且第四开关管IGBT4和第五开关管IGBT5导通时，第四开关管IGBT4、第五开关管IGBT5、第五电容C5和电感线圈L1形成谐振回路，采样电阻R采样全桥串联谐振的谐振电流。

仅仅通过采样电阻R串联于全桥串联谐振电路中采样电流电路较传统技术简单，大大降低成本。

在一个实施例中，所述的电磁感应加热电路还包括：

供电模块，所述供电模块用于所述电磁感应加热电路提供电源。

其中，供电模块具体为开关电源，供电模块向处理模块和驱动模块供电。

在一个实施例中，所述的电磁感应加热电路还包括：保护模块，所述保护模块用于保护所述电磁感应加热电路正常工作。所述保护模块包括串联谐振输入保护单元、供电模块保护单元和开关管输入控制电压保护单元。

串联谐振输入处理并保护单元用于保护串联谐振模块的输入电压，如图6a所示，串联谐振输入保护单元包括整流子单元610和第六电容C6。整流子单元610用于将市电220V交流电整流成直流电压，直流电压用于向串联谐振模块110中的第一电容和第三电容供电。具体的整流子单元610可以为桥堆，其中桥堆包括多个二极管。

供电模块保护单元用于保护供电模块的输入电压以避免供电模块过压输入，如图6b所示，供电模块保护单元包括第七二极管D7、第八二极管D8和第九二极管D9。其中第七二极管D7的正端与火线连接，第七二极管D7的负端与第八二极管D8的正端和第九二极管D9的负端连接；第八二极管D8的正端与第七二极管D7的负端和第九二极管D9的负端连接，第八二极管D8的负端与供电模块620连接；第九二极管D9的正端与零线连接；第九二极管D9的负端分别与第七二极管D7的负端和第八二极管D8的正端连接。

开关管输入控制电压保护单元用于保护串联谐振模块中控制单元中的输入控制电压，避免输入电压过大而损坏控制元件。具体的控制元件可以是IGBT。如图6c所述，开关管输入控制电压保护单元包括第十二极管D10、第一保护电阻Ra和第二保护电阻Rb。第十二极管D10的正端接地，第十二极管D10的负端与控制元件IGBT1的G级、第一保护电阻Ra和第二保护电阻Rb连接，第一保护电阻Ra的一端与驱动模块630连接，第一保护电阻Ra的另一端分别与第二保护电阻Rb的一端、第十二极管D10的负端和控制元件IGBT1的G级连接；第二保护电阻Rb的一端分别与第一保护电阻Ra的另一端、第十二极管D10的负端和控制元件IGBT1的G级连接，第二保护电阻Rb的另一端接地。

保护电路对电磁感应加热电路提供保护，以避免输入电压过大而损坏电路元件。

在一个实施例中，还提供了一种电磁感应加热设备。电磁感应加热设备包括电磁感应加热电路。其中，电磁感应加热电路可以参考上述任一实施例的描述，本实施例不作赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征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描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求。

Claims (10)

1.一种电磁感应加热电路，其特征在于，包括：

串联谐振模块，所述串联谐振模块用于进行LC谐振，以产生谐振电流，将电能转化为热能；

电流采样模块，所述电流采样模块包括至少一个采样电阻，所述采样电阻的一端与所述串联谐振模块连接，所述采样电阻的另一端接地，所述电流采样模块用于将所述串联谐振模块的谐振电流转化成采样电压；

处理模块，用于与所述电流采样模块的所述采样电阻连接，以获取并放大所述采样电压，并根据放大后的采样电压产生控制信号。

2.根据权利要求1所述的电磁感应加热电路，其特征在于，所述采样电阻包括康铜丝电阻。

3.根据权利要求2所述的电磁感应加热电路，其特征在于，所述采样电阻的数量≥2，所述采样电阻依次串联。

4.根据权利要求1所述的电磁感应加热电路，其特征在于，所述串联谐振模块包括：

谐振单元，所述谐振单元用于产生所述谐振电流；

控制单元，所述控制单元与所述谐振单元连接，所述控制单元用于控制所述谐振电流。

5.根据权利要求4所述的电磁感应加热电路，其特征在于，所述谐振单元包括第一电容、第二电容、第三电容、第四电容和电感线圈，其中：

所述第一电容的一端用于获取电压，所述第一电容的另一端分别与所述电感线圈的一端和所述第二电容的一端连接；

所述第二电容的一端分别与所述第一电容的一端和所述电感线圈的一端连接，所述第二电容的另一端接地；

所述第三电容的一端用于获取电压，所述第三电容的另一端分别于与所述电感线圈的另一端连接和所述第四电容的一端连接；

所述第四电容的一端分别于所述电感线圈的另一端和所述第三电容的另一端连接，所述第四电容的另一端与所述采样电阻的一端连接。

6.根据权利要求5所述的电磁感应加热电路，其特征在于，所述控制单元包括第一二极管、第二二极管、第一开关管和第二开关管，其中：

所述第一二极管的负端与所述第三电容的一端连接，所述第一二极管的正端与所述第三电容的另一端；

所述第二二极管的负端与所述第四电容的一端连接，所述第二二极管的正端与所述第四电容的另一端连接；

所述第一开关管并联于所述第一二极管的两端，所述第一开关管导通时电流流向与所述第一二极管导通时电流流向相反；

所述第二开关管并联于所述第二二极管的两端，所述第二开关管导通时的电流流向与所述第二二极管导通时的电流流向相反。

7.根据权利要求6所述的电磁感应加热电路，其特征在于，所述电磁感应加热电路还包括：

驱动模块，所述驱动模块的输入端与所述处理模块连接，用于接收所述处理模块的控制信号，所述驱动模块的输出端分别与所述串联谐振模块的第一开关管和所述串联谐振模块的第二开关管连接，用于根据控制信号分别驱动所述第一开关管和所述第二开关管导通，以控制所述谐振电流。

8.根据权利要求1所述的电磁感应加热电路，其特征在于，还包括：

供电模块，所述供电模块用于所述电磁感应加热电路提供电源。

9.根据权利要求1-8任一项所述的电磁感应加热电路，其特征在于，还包括：

保护模块，所述保护模块用于保护所述电磁感应加热电路正常工作。

10.一种电磁感应加热设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的电磁感应加热电路。

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