CN216672595U - 电磁炉半桥igbt保护电路及电磁炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型用于电气设备技术领域，提供一种电磁炉半桥IGBT保护电路及电磁炉，电路包括半桥IGBT模块，包括上桥臂和下桥臂，上桥臂和下桥臂与半桥驱动电路连接；电压检测模块，一端连接至所述上桥臂和所述下桥臂之间的连接线路上，另一端与主控芯片连接，用于检测所述上桥臂和所述下桥臂之间的连接线路的电压信号并输出至所述主控芯片，以使所述主控芯片根据所述电压信号判断所述上桥臂或所述下桥臂是否短路。本实用新型通过检测上桥臂或者下桥臂是否短路，只有当确认上桥臂和下桥臂不短路，才会上电启动功率管，能有效避免因上桥臂或者下桥臂的IGBT短路异常而导致炸管的情况，保护电路安全，同时避免炸管的声音惊吓到用户，提升用户体验。

Description

电磁炉半桥IGBT保护电路及电磁炉

技术领域

本实用新型属于电气设备技术领域，尤其涉及一种电磁炉半桥IGBT保护电路及电磁炉。

背景技术

电磁炉是利用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涡旋电流，涡旋电流的焦耳热效应使导体升温，从而实现加热的电器设备。

在半桥电磁炉电路中，IGBT功率管是一个非常重要的器件，相当于半桥电磁炉的心脏，在实际维修过程中，IGBT功率管的故障率是最高的，由于IGBT功率管承担着半桥电磁炉整机的功率输出，直接关系到半桥电磁炉是否能长期稳定工作。现有的半桥电磁炉中通常具有IGBT短路保护功能，在工作中的IGBT短路保护是通过IGBT的退饱和现象进行保护的。但是，现有半桥电磁炉电路中缺少在上电启动之前检测IGBT功率管是否短路的功能，当IGBT功率管在短路情况下直接上电启动时，例如IGBT功率管因质量问题而存在短路现象，启动时退饱和无法保护IGBT功率管，导致IGBT功率管炸管，半桥电磁炉存在使用安全隐患，同时IGBT功率管炸管时产生的噪声会对用户造成惊吓，用户体验差。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种电磁炉半桥IGBT保护电路，旨在解决半桥电磁炉中因IGBT短路而导致炸管的问题。

本实用新型实施例提供一种电磁炉半桥IGBT保护电路，包括：

半桥IGBT模块，包括上桥臂和下桥臂，上桥臂和下桥臂与半桥驱动电路连接；

电压检测模块，一端连接至所述上桥臂和所述下桥臂之间的连接线路上，另一端与主控芯片连接，用于检测所述上桥臂和所述下桥臂之间的连接线路的电压信号并输出至所述主控芯片，以使所述主控芯片根据所述电压信号判断所述上桥臂或所述下桥臂是否短路。

可选地，所述电压检测模块包括第一分压电阻和第二分压电阻；

所述第一分压电阻的一端与所述上桥臂和所述下桥臂之间的连接线路连接，所述第一分压电阻的另一端与所述第二分压电阻的一端连接，所述第一分压电阻的另一端还与所述主控芯片连接；

所述第二分压电阻的另一端接地。。

可选地，所述电压检测模块还包括二极管，所述二极管的阳极与所述第一分压电阻的另一端连接，所述二极管的阴极与第一电压端连接。

可选地，所述电压检测模块还包括第一电容，所述第一电容的一端与所述第一分压电阻的另一端连接，所述第一电容的另一端接地。

可选地，所述上桥臂包括上管，所述下桥臂包括下管，所述上管的栅极与所述半桥驱动电路的上臂控制端连接，所述上管的漏极与母线连接，所述上管的源极与所述半桥驱动电路的上臂接地端连接，所述上管的源极与所述下管的漏极连接，所述下管的栅极与所述半桥驱动电路的下臂控制端连接，所述下管的源极接地。

可选地，所述上桥臂还包括泄放电阻和第二电容；

所述泄放电阻的一端与所述上管的漏极连接，所述泄放电阻的另一端与所述上管的源极连接；

所述第二电容与所述泄放电阻并联。

可选地，所述上桥臂还包括第三电容；

所述第三电容的一端与所述上管的漏极连接，所述第三电容的另一端与电磁炉线盘的一端连接，所述电磁炉线盘的另一端与所述半桥驱动电路的上臂接地端连接。

可选地，所述下桥臂还包括第四电容；

所述第四电容的一端与所述下管的漏极连接，所述第四电容的另一端与所述下管的源极连接。

可选地，所述下桥臂还包括第五电容；

所述第五电容的一端与所述电磁炉线盘的一端连接，所述第五电容的另一端与所述下管的源极连接。

第二方面，本申请还提供一种电磁炉，电磁炉包括如上述的电磁炉半桥IGBT保护电路。

本实用新型实施例通过电压检测模块连接到上桥臂和下桥臂之间的线路上，从而获取上桥臂和下桥臂之间的连接线路的电压信号，并将电压信号输出至主控芯片，由主控芯片根据该电压信号判断上桥臂或者下桥臂是否短路，当上桥臂或者下桥臂出现短路时，主控芯片不会启动功率管以对电磁炉进行保护，只有当电压信号处于预设电压范围值内时，确认上桥臂和下桥臂不短路，主控芯片才会上电启动功率管，能有效避免因上桥臂或者下桥臂的IGBT异常短路而导致炸管的情况，保护电路及产品安全，同时避免炸管的声音惊吓到用户，提升用户体验。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种电磁炉半桥IGBT保护电路一个实施例的模块结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种电磁炉半桥IGBT保护电路一个实施例的电路结构示意图。

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仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

现在的IGBT短路保护是通过IGBT的退饱和现象进行保护的，当IGBT功率管来料质量低而存在短路现象时，启动时退饱和无法保护IGBT功率管，导致IGBT功率管炸管。本实用新型只有在确认上桥臂和下桥臂不短路，主控芯片才会上电启动功率管，能有效避免因上桥臂或者下桥臂的IGBT异常短路而导致炸管的情况，保护电路安全，同时避免炸管的声音惊吓到用户，提升用户体验。

实施例一

在一些可选实施例中，如图1和图2所示，本申请一个实施例提供一种电磁炉半桥IGBT保护电路，包括半桥IGBT模块100和电压检测模块200。

半桥IGBT模块100包括上桥臂和下桥臂，上桥臂和下桥臂与半桥驱动电路U1连接；

电压检测模块200，电压检测模块200的一端连接至所述上桥臂和所述下桥臂之间的连接线路上，电压检测模块200的另一端与主控芯片U2连接，用于检测所述上桥臂和所述下桥臂之间的连接线路的电压信号并输出至所述主控芯片U2，以使所述主控芯片U2根据所述电压信号判断所述上桥臂或所述下桥臂是否短路。

在实施时，半桥IGBT模块100的上桥臂和下桥臂包括IGBT功率管，驱动电路U1与上桥臂的IGBT功率管和下桥臂的IGBT功率管连接，以控制上桥臂的IGBT功率管和下桥臂的IGBT功率管的通断，其中，上桥臂的IGBT功率管的栅极(G极)与半桥驱动电路U1的上臂控制端CZ1连接，上桥臂的IGBT功率管的漏极(C极)与母线连接，上桥臂的IGBT功率管的源极(E极)与半桥驱动电路U1的上臂接地端CGND连接，上桥臂的IGBT功率管的源极与下桥臂的IGBT功率管的漏极连接，下桥臂的IGBT功率管的栅极与半桥驱动电路U1的下臂控制端CZ2连接，下桥臂的IGBT功率管的源极接地。在实施时，半桥IGBT模块100、半桥驱动电路U1的连接结构可以采用市面上常见的半桥IGBT拓扑结构，在此不再赘述。

电压检测模块200检测下桥臂和上桥臂之间的线路的电压信号，当上桥臂短路时，电压检测模块200检测到母线的母线电压Vbus并输出至主控芯片U2，主控芯片U2控制电磁炉不工作，防止出现炸管，或者控制电磁炉进行报警，报警方式包括但不限于蜂鸣、灯光、上传报警信号等，以提醒用户电磁炉出现故障。当下桥臂短路时，电压检测模块200的一端接地其检测到的电压信号为零，此时主控芯片U2可以控制电磁炉不工作或者控制电磁炉报警。当上桥臂和下桥臂都不短路时，电压检测模块200检测到的电压信号为零到母线电压Vbus之间，此时主控芯片U2才会控制电磁炉正常工作。

本申请实施例通过电压检测模块200连接到上桥臂和下桥臂之间的线路上，从而获取上桥臂和下桥臂之间的连接线路的电压信号，并将电压信号输出至主控芯片U2，由主控芯片U2根据该电压信号判断上桥臂或者下桥臂是否短路，当上桥臂或者下桥臂出现短路时，主控芯片U2不会启动功率管以对电磁炉进行保护，只有当电压信号处于预设电压范围值内时，确认上桥臂和下桥臂不短路，主控芯片U2才会上电启动功率管，能有效避免因上桥臂或者下桥臂的IGBT异常短路而导致炸管的情况，保护电路及产品安全，同时避免炸管的声音惊吓到用户，提升用户体验。

实施例二

在一些可选实施例中，所述电压检测模块200包括第一分压电阻R1和第二分压电阻R2；

所述第一分压电阻R1的一端与所述上桥臂和所述下桥臂之间的连接线路连接，所述第一分压电阻R1的另一端与所述第二分压电阻R2的一端连接，所述第一分压电阻R1的另一端还与所述主控芯片U2连接；

所述第二分压电阻R2的另一端接地。

在实施时，第一分压电阻R1和第二分压电阻R2串联组成分压电路，以对下桥臂和上桥臂之间的线路的电压进行分压，并将分压电压输出至主控芯片U2，以使主控芯片U2根据该分压电压判断上桥臂或者下桥臂是否短路，可选地，当上桥臂短路时，第一分压电阻R1和第二分压电阻R2对母线的母线电压Vbus进行分压得到的分压电压并输出至主控芯片U2，预设电压值存储在主控芯片U2中，主控芯片U2将分压电压与预设电压值进行比对，确定该分压电压高于预设电压值，主控芯片U2控制电磁炉不工作，防止出现炸管，或者控制电磁炉进行报警，报警方式包括但不限于蜂鸣、灯光、上传报警信号等，以提醒用户电磁炉出现故障。当下桥臂短路时，第一分压电阻R1和第二分压电阻R2对母线电压Vbus进行分压检测的分压电压为零，此时主控芯片U2可以控制电磁炉不工作或者控制电磁炉报警。在实施时，预设电压值的具体数值可以根据第一分压电阻R1和第二分压电阻R2的电阻值进行设置，当上桥臂和下桥臂都不短路时，第一分压电阻R1和第二分压电阻R2之间的分压电压为零到预设电压值之间，此时主控芯片U2才会控制电磁炉正常工作。保护电路安全，同时避免炸管的声音惊吓到用户，提升用户体验。

实施例三

在一些可选实施例中，电压检测模块200包括二极管D1，二极管D1的阳极与第一分压电阻R1的另一端连接，二极管D1的阴极与第一电压端V1连接。

在实施时，主控芯片U2用于根据分压电压判断上桥臂和下桥臂是否短路，主控芯片U2可以采用电磁炉常用控制MCU，例如主控芯片U2可以采用的芯片包括但不限于GC87C510A、HMS87C1202A、TMP86C807MN或者MC908QY4CP等，能用于电磁炉控制即可。主控芯片U2的AD采样口连接至第一分压电阻R1和第二分压电阻R2之间的线路上，从而获取第一分压电阻R1和第二分压电阻R2之间的分压电压，二极管D1用于保护主控芯片U2的AD采样口，从而保护主控芯片U2的安全。

在另一些实施例中，电压检测模块200还包括第一电容C1，第一电容C1的一端与第一分压电阻R1的另一端连接，电容C1的另一端接地。通过设置第一电容C1，能有效对分压电压进行滤波，从而过滤掉分压电压中的杂波，提高电压信号稳定性。

实施例四

在一些可选实施例中，上桥臂包括上管Q1，下桥臂包括下管Q2，上管Q1和下管Q2可以采用IGBT功率管，在实施时，上管Q1的栅极与半桥驱动电路U1的上臂控制端CZ1连接，上管Q1的漏极与母线连接，上管Q1的源极与半桥驱动电路U1的上臂接地端CGND连接，上管Q1的源极与下管Q2的漏极连接，下管Q2的栅极与半桥驱动电路U1的下臂控制端CZ2连接，下管Q2的源极接地。

可选地，上桥臂还包括泄放电阻R3、第二电容C2和第三电容C3；

泄放电阻R3的一端与上管Q1的漏极连接，泄放电阻R3的另一端与上管Q1的源极连接；

第二电容C2与泄放电阻R3并联；具体地，所述第二电容C2的一端与所述上管Q1的漏极连接，所述第二电容C2的另一端与所述上管Q1的源极连接；

所述第三电容C3的一端与所述上管Q1的漏极连接，所述第三电容C3的另一端与电磁炉线盘的一端CN1连接，所述电磁炉线盘的另一端CN2与所述半桥驱动电路U1的上臂接地端CGND连接。

可选地，所述下桥臂还包括第四电容和第五电容；

所述第四电容C4的一端与所述下管Q2的漏极连接，所述第四电容C4的另一端与所述下管Q2的源极连接，具体地，所述第一分压电阻R1和所述第二分压电阻R2组成的串联体与所述第四电容C4并联。所述第五电容C5的一端与所述电磁炉线盘的一端CN1连接，所述第五电容C5的另一端与所述下管Q2的源极连接。

在实施时，泄放电阻R3的阻值等于第一电阻R1和第二电阻R2的阻值的和，第二电容C2和第四电容C4的电容量相等，第三电容C3和第五电容C5的电容量相等。可选地，第一电阻R1、第二电阻R2和泄放电阻R3的阻值，第二电容C2和第四电容C4的电容量，以及第三电容C3和第五电容C5的电容量可以根据半桥IGBT模块100的参数和使用需求进行设置。第二电容C2与泄放电阻R3并联，在工作过程中，可以对第二电容C2进行充电，在电路断电后，泄放电阻R3用于泄放第二电容C2的残留电荷。第一分压电阻R1和第二分压电阻R2组成的串联体是第四电容C4的泄放电阻，第一分压电阻R1和第二分压电阻R2组成的串联体可以将第四电容C4的残留电荷泄放掉。

实施例五

在一些可选实施例中，本申请还提供一种电磁炉，电磁炉包括如上述的电磁炉半桥IGBT保护电路。

电磁炉半桥IGBT保护电路包括半桥IGBT模块100和电压检测模块200。

半桥IGBT模块100包括上桥臂和下桥臂，上桥臂和下桥臂与半桥驱动电路U1连接；

电压检测模块200，电压检测模块200的一端连接至所述上桥臂和所述下桥臂之间的连接线路上，电压检测模块200的另一端与主控芯片U2连接，用于检测所述上桥臂和所述下桥臂之间的连接线路的电压信号并输出至所述主控芯片U2，以使所述主控芯片U2根据所述电压信号判断所述上桥臂或所述下桥臂是否短路。

在实施时，半桥IGBT模块100的上桥臂和下桥臂包括IGBT功率管，驱动电路U1与上桥臂的IGBT功率管和下桥臂的IGBT功率管连接，以控制上桥臂的IGBT功率管和下桥臂的IGBT功率管的通断，其中，上桥臂的IGBT功率管的栅极(G极)与半桥驱动电路U1的上臂控制端CZ1连接，上桥臂的IGBT功率管的漏极(C极)与母线连接，上桥臂的IGBT功率管的源极(E极)与半桥驱动电路U1的上臂接地端CGND连接，上桥臂的IGBT功率管的源极与下桥臂的IGBT功率管的漏极连接，下桥臂的IGBT功率管的栅极与半桥驱动电路U1的下臂控制端CZ2连接，下桥臂的IGBT功率管的源极接地。在实施时，半桥IGBT模块100、半桥驱动电路U1的连接结构可以采用市面上常见的半桥IGBT拓扑结构，在此不再赘述。

电压检测模块200检测下桥臂和上桥臂之间的线路的电压信号，当上桥臂短路时，电压检测模块200检测到母线的母线电压Vbus并输出至主控芯片U2，主控芯片U2控制电磁炉不工作，防止出现炸管，或者控制电磁炉进行报警，报警方式包括但不限于蜂鸣、灯光、上传报警信号等，以提醒用户电磁炉出现故障。当下桥臂短路时，电压检测模块200的一端接地其检测到的电压信号为零，此时主控芯片U2可以控制电磁炉不工作或者控制电磁炉报警。当上桥臂和下桥臂都不短路时，电压检测模块200检测到的电压信号为零到母线电压Vbus之间，此时主控芯片U2才会控制电磁炉正常工作。

本申请实施例通过电压检测模块200连接到上桥臂和下桥臂之间的线路上，从而获取上桥臂和下桥臂之间的连接线路的电压信号，并将电压信号输出至主控芯片U2，由主控芯片U2根据该电压信号判断上桥臂或者下桥臂是否短路，当上桥臂或者下桥臂出现短路时，主控芯片U2不会启动功率管以对电磁炉进行保护，只有当电压信号处于预设电压范围值内时，确认上桥臂和下桥臂不短路，主控芯片U2才会上电启动功率管，能有效避免因上桥臂或者下桥臂的IGBT异常短路而导致炸管的情况，保护电路及产品安全，同时避免炸管的声音惊吓到用户，提升用户体验。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电磁炉半桥IGBT保护电路，其特征在于，包括：

半桥IGBT模块，包括上桥臂和下桥臂，所述上桥臂和所述下桥臂与半桥驱动电路连接；

电压检测模块，一端连接至所述上桥臂和所述下桥臂之间的连接线路上，另一端与主控芯片连接，用于检测所述上桥臂和所述下桥臂之间的连接线路的电压信号并输出至所述主控芯片，以使所述主控芯片根据所述电压信号判断所述上桥臂或所述下桥臂是否短路。

2.如权利要求1所述的电磁炉半桥IGBT保护电路，其特征在于，所述电压检测模块包括第一分压电阻和第二分压电阻；

所述第一分压电阻的一端与所述上桥臂和所述下桥臂之间的连接线路连接，所述第一分压电阻的另一端与所述第二分压电阻的一端连接，所述第一分压电阻的另一端还与所述主控芯片连接；

所述第二分压电阻的另一端接地。

3.如权利要求2所述的电磁炉半桥IGBT保护电路，其特征在于，所述电压检测模块还包括二极管，所述二极管的阳极与所述第一分压电阻的另一端连接，所述二极管的阴极与第一电压端连接。

4.如权利要求2或3所述的电磁炉半桥IGBT保护电路，其特征在于，所述电压检测模块还包括第一电容，所述第一电容的一端与所述第一分压电阻的另一端连接，所述第一电容的另一端接地。

5.如权利要求1所述的电磁炉半桥IGBT保护电路，其特征在于，所述上桥臂包括上管，所述下桥臂包括下管，所述上管的栅极与所述半桥驱动电路的上臂控制端连接，所述上管的漏极与母线连接，所述上管的源极与所述半桥驱动电路的上臂接地端连接，所述上管的源极与所述下管的漏极连接，所述下管的栅极与所述半桥驱动电路的下臂控制端连接，所述下管的源极接地。

6.如权利要求5所述的电磁炉半桥IGBT保护电路，其特征在于，所述上桥臂还包括泄放电阻和第二电容；

所述泄放电阻的一端与所述上管的漏极连接，所述泄放电阻的另一端与所述上管的源极连接；

所述第二电容与所述泄放电阻并联。

7.如权利要求6所述的电磁炉半桥IGBT保护电路，其特征在于，所述上桥臂还包括第三电容；

所述第三电容的一端与所述上管的漏极连接，所述第三电容的另一端与电磁炉线盘的一端连接，所述电磁炉线盘的另一端与所述半桥驱动电路的上臂接地端连接。

8.如权利要求7所述的电磁炉半桥IGBT保护电路，其特征在于，所述下桥臂还包括第四电容；

所述第四电容的一端与所述下管的漏极连接，所述第四电容的另一端与所述下管的源极连接。

9.如权利要求8所述的电磁炉半桥IGBT保护电路，其特征在于，所述下桥臂还包括第五电容；

所述第五电容的一端与所述电磁炉线盘的一端连接，所述第五电容的另一端与所述下管的源极连接。

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中任一项所述的电磁炉半桥IGBT保护电路。

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