CN217087760U - 全桥式逆变器相位侦测电路 - Google Patents

Abstract

一种全桥式逆变器相位侦测电路，包含脉冲产生单元、全桥式开关单元、谐振单元、线圈电流侦测单元、相位侦测单元以及控制单元。全桥式开关单元的各个开关根据脉冲产生单元所产生的相应的开关控制信号而导通或不导通。谐振单元包含谐振电容以及线圈。线圈电流侦测单元根据流经线圈的电流而产生电流信号。相位侦测单元侦测开关控制信号与电流信号之间的时间宽度。控制单元判断所述时间宽度是否等于零或小于等于一预设时间宽度而控制脉冲产生单元执行一保护机制。

Description

全桥式逆变器相位侦测电路

技术领域

本实用新型是有关一种相位侦测电路，特别是指一种全桥式逆变器相位侦测电路。

背景技术

传统的电磁炉进行功率控制时，脉冲宽度调变(PWM)的工作频率必须大于系统主回路电路的系统谐振频率，否则系统主回路电路的绝缘闸双极性晶体管(IGBT)会处于硬导通状态而使其发热，严重一点IGBT甚至会烧毁。在实际应用中，系统主回路电路的系统谐振频率会受到负载以及温度的变化而改变，因此需要能随时取得即时的输出频率与系统谐振频率之间的差值。要解决这个问题，目前市面上大多使用数字信号处理芯片(DSP IC)来进行相位检测和信号处理，然而数字信号处理芯片有着成本过高的问题存在。

因此，需要一种新的电磁感应加热技术，能够使用相对简单及成本相对低的方式来检测PWM驱动频率是否大于或小于等于谐振频率，并使用更简单的方式以即时地保护IGBT。

实用新型内容

一种全桥式逆变器相位侦测电路包含一脉冲产生单元、一全桥式开关单元、一谐振单元、一线圈电流侦测单元、一相位侦测单元以及一控制单元。脉冲产生单元用以产生一第一开关控制信号、一第二开关控制信号、一第三开关控制信号以及一第四开关控制信号，其中该第一开关控制信号、该第二开关控制信号、该第三开关控制信号以及该第四开关控制信号为一脉冲宽度调变信号。全桥式开关单元耦接该脉冲产生单元以及一直流电压源，该全桥式开关单元包含一第一开关、一第二开关、一第三开关以及一第四开关，其中，在一特定时段，该第一开关与该第二开关择一地导通，该第三开关与该第四开关择一地导通。第一开关根据该第一开关控制信号而导通或不导通。

第二开关串联于该第一开关，且根据该第二开关控制信号而导通或不导通。第三开关耦接该第二开关，根据该第三开关控制信号而导通或不导通。第四开关串联于该第三开关且耦接该第一开关，并根据该第四开关控制信号而导通或不导通。谐振单元包含一谐振电容以及一线圈。谐振电容的一端耦接该全桥式开关单元。线圈的一端耦接该全桥式开关单元，该线圈的另一端耦接该谐振电容的另一端，该线圈用以接收一直流电源。线圈电流侦测单元耦接该谐振单元，用以侦测流经该谐振单元的一电流以产生一电流信号。相位侦测单元耦接该脉冲产生单元以及该线圈电流侦测单元，用以侦测该第三开关控制信号的正缘或该第四开关控制信号的正缘与该电流信号的正缘之间的一时间宽度。控制单元耦接该相位侦测单元以及该脉冲产生单元，用以判断该时间宽度是否等于零或小于等于一预设时间宽度以控制该脉冲产生单元执行一保护机制。

在一些实施例中，上述电流信号包含一第一电流信号及一第二电流信号，该相位侦测单元用以侦测该第三开关控制信号的正缘与该第一电流信号的正缘之间的一第一时间宽度，及侦测该第四开关控制信号的正缘与该第二电流信号的正缘之间的一第二时间宽度，该控制单元用以判断该第一时间宽度是否等于零或是否小于等于一第一预设时间宽度，及判断该第二时间宽度是否等于零或小于等于一第二预设时间宽度，且当该第一时间宽度等于零或小于等于该第一预设时间或者该第二时间宽度等于零或小于等于该第二预设时间宽度时，该控制单元控制该脉冲产生单元执行该保护机制。

在一些实施例中，上述控制单元更用以控制该脉冲产生单元停止产生该第一开关控制信号、该第二开关控制信号、该第三开关控制信号以及该第四开关控制信号。

在一些实施例中，上述控制单元更用以控制该脉冲产生单元产生一第五开关控制信号至该第一开关与该第三开关以及一第六开关控制信号至该第二开关与该第四开关，其中该第五开关控制信号的频率大于该第一开关控制信号的频率以及该第三开关控制信号的频率，该第六开关控制信号的频率大于该第二开关的频率以及该第四开关控制信号的频率。

在一些实施例中，上述第三开关控制信号以及该第四开关控制信号分别同步于该第一开关控制信号以及该第二开关控制信号。

在一些实施例中，上述第三开关控制信号以及该第四开关控制信号分别延迟于该第一开关控制信号以及该第二开关控制信号一移相延迟时间。

在一些实施例中，上述第一开关控制信号的信号变化缘与该第二开关控制信号的信号变化缘之间相差一第一延迟时间，该第三开关控制信号的信号变化缘与该第四开关控制信号的信号变化缘之间相差一第二延迟时间。

在一些实施例中，上述全桥式逆变器相位侦测电路更包含一驱动单元，耦接该全桥式开关单元与该脉冲产生单元之间，该驱动单元用以根据该第一开关控制信号、该第二开关控制信号、该第三开关控制信号以及该第四开关控制信号以分别驱动该第一开关、该第二开关、该第三开关以及该第四开关导通或不导通。

在一些实施例中，上述全桥式逆变器相位侦测电路更包含一线圈过电流侦测单元，耦接该线圈电流侦测单元与该控制单元之间，该线圈过电流侦测单元用以判断流经该线圈的电流值是否大于一预设值。

在一些实施例中，上述全桥式逆变器相位侦测电路更包含一负载侦测单元，耦接该线圈电流侦测单元与该控制单元之间，该负载侦测单元用以根据该电流信号的一脉冲产生次数以判断有无负载设置于该全桥式逆变器相位侦测电路。

附图说明

图1是根据本实用新型的一实施例中，全桥式逆变器相位侦测电路的模块方块图。

图2是根据本实用新型的一实施例中，全桥式逆变器相位侦测电路的电路示意图。

图3是根据本实用新型的另一实施例中，全桥式逆变器相位侦测电路的电路示意图。

图4是根据本实用新型的一实施例中，脉冲产生单元的操作区间的示意图。

图5是根据本实用新型的一实施例中，脉冲产生单元的电路示意图。

图6是根据本实用新型的一实施例中，脉冲产生单元中各电路所产生的信号的波形图。

图7是根据本实用新型的一实施例中，感测电路的电路示意图。

图8A是根据本实用新型的一实施例中，转换电路的电路示意图。

图8B是根据本实用新型的另一实施例中，转换电路的电路示意图(一)。

图8C是根据本实用新型的另一实施例中，转换电路的电路示意图(二)。

图9A是根据本实用新型的一实施例中，第一感测信号与第一电流信号的波形图。

图9B是根据本实用新型的一实施例中，第二感测信号与第二电流信号的波形图。

图10A是根据本实用新型的一实施例中，相位侦测单元的电路示意图。

图10B是根据本实用新型的另一实施例中，相位侦测单元的电路示意图。

图11是根据本实用新型的一实施例中，全桥式逆变器相位侦测电路中多种信号的波形图。

图12是根据本实用新型的一实施例中，线圈过电流侦测单元的电路示意图。

图13是根据本实用新型的一实施例中，线圈过电流侦测单元的信号的波形图。

图14是根据本实用新型的一实施例中，全桥式逆变器相位侦测电路执行所述保护机制的流程图。

图15是根据本实用新型的另一实施例中，全桥式逆变器相位侦测电路的模块方块图。

其中，附图标记说明如下：

10：全桥式逆变器相位侦测电路

100：脉冲产生单元

101：PWM产生电路

102：互补式PWM产生电路

103：延迟控制电路

104：极性控制电路

105：脉冲移相电路

106：脉冲移相互补式PWM产生电路

107：脉冲移相延迟控制电路

108：脉冲移相极性控制电路

110：全桥式开关单元

111：第一开关

112：第二开关

113：第三开关

114：第四开关

120：谐振单元

121：谐振电容

122：线圈

130：线圈电流侦测单元

131：感测电路

132：转换电路

140：相位侦测单元

141：侦测电路

142：保护电路

150：控制单元

160：驱动单元

161：第一驱动电路

162：第二驱动电路

163：第三驱动电路

164：第四驱动电路

170：线圈过电流侦测单元

180：负载侦测单元

190：电源过电压侦测单元

AB0：PWM信号

AB1：PWM信号

AT0：PWM信号

AT1：PWM信号

AB0D：脉冲移相PWM信号

AB1D：脉冲移相PWM信号

AT0D：脉冲移相PWM信号

AT1D：脉冲移相PWM信号

C01：第一电流信号

C02：第二电流信号

COMP：比较器

CT71：电流感测器

DT0：第一延迟时间

DT1：第二延迟时间

DTD：移相延迟时间

GATA1：第一开关控制信号

GATA2：第二开关控制信号

GATA3：第三开关控制信号

GATA4：第四开关控制信号

I：操作区间

II：操作区间

N1：第一连接点

N2：第二连接点

OCP1：第一过电流信号

OCP2：第二过电流信号

PHASE1：第一相位信号

PHASE2：第二相位信号

PROTECT1：第一保护信号

PROTECT2：第二保护信号

R71：电阻

R72：电阻

R73：电阻

S1：脉冲产生控制信号

S2：PWM信号

S2D：脉冲移相PWM信号

S10～S50：步骤

T1：第一时间宽度

T2：第二时间宽度

TTH1：第一预设时间宽度

TTH2：第二预设时间宽度

V1：第一预定电压

V2：第二预定电压

VCS1：第一感测信号

VCS2：第二感测信号

VDC：直流电压源

具体实施方式

以下将以图式公开本实用新型的一些实施例，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明，但这并不旨在限制本实用新型的权利要求。

请参照图1至图3，图1绘示出全桥式逆变器相位侦测电路10的模块方块图的一实施例，图2与图3绘示出全桥式逆变器相位侦测电路10的一实施例与另一实施例。如图1至图3所示，全桥式逆变器相位侦测电路10包含一脉冲产生单元100、一全桥式开关单元110、一谐振单元120、一线圈电流侦测单元130、一相位侦测单元140以及一控制单元150。以下将详细解释脉冲产生单元100、全桥式开关单元110、谐振单元120、线圈电流侦测单元130、相位侦测单元140以及控制单元150各自的结构与功能，并说明彼此间的设置方式。

脉冲产生单元100用以产生一第一开关控制信号GATA1、一第二开关控制信号GATA2、一第三开关控制信号GATA3以及一第四开关控制信号GATA4，其中第一开关控制信号GATA1、第二开关控制信号GATA2、第三开关控制信号GATA3以及第四开关控制信号GATA4为一脉冲宽度调变(Pulse Width Modulation，PWM)信号。在一些实施例中，第一开关控制信号GATA1与第二开关控制信号GATA2之间为互补的信号，第三开关控制信号GATA3与第四开关控制信号GATA4之间为互补的信号。也就是说，在同一时间点之下，第一开关控制信号GATA1的电位与第二开关控制信号GATA2的电位互为反向，第三开关控制信号GATA3的电位与第四开关控制信号GATA4的电位互为反向。

全桥式开关单元110耦接脉冲产生单元100以及一直流电压源VDC，其中全桥式开关单元110包含一第一开关111、一第二开关112、一第三开关113以及一第四开关114。在一些实施例中，第二开关112串联于第一开关111，第三开关113耦接第二开关112，第四开关114串联于第三开关113且耦接第一开关111。也就是说，第三开关113与第四开关114的串联组是并联于第二开关112与第一开关111的串联组。在一些实施例中，第一开关111是根据该第一开关控制信号GATA1以决定是否导通，第二开关112是根据该第二开关控制信号GATA2以决定是否导通，第三开关113是根据该第三开关控制信号GATA3以决定是否导通，第四开关114是根据该第四开关控制信号GATA4以决定是否导通，其中第一开关111与第二开关112不会同时导通，第三开关113与第四开关114不会同时导通。也就是说，当第一开关111导通时，第二开关112不会导通，反之亦然；当第三开关113导通时，第四开关114不会导通，反之亦然。

在一些实施例中，谐振单元120包含一谐振电容121以及一线圈122，其中谐振电容121的一端耦接线圈122的一端，谐振电容121的另一端耦接第一开关111与第二开关112之间的一第一连接点N1，线圈122的另一端耦接第三开关113与第四开关114之间的一第二连接点N2。在一些实施例中，谐振电容121与线圈122的位置可以互换，也就是说，谐振电容121的一端耦接线圈122的一端，谐振电容121的另一端耦接第三开关113与第四开关114之间的一第二连接点N2，线圈122的另一端耦接第一开关111与第二开关112之间的一第一连接点N1。

在一些实施例中，当第一开关111、第二开关112、第三开关113以及第四开关114先后交替导通时，谐振单元120会接收直流电压源VDC所产生的电流并交互产生谐振，进而通过线圈122进行电磁感应加热。为方便描述，以下称谐振单元120产生谐振的期间为一PWM动作期间。

线圈电流侦测单元130耦接谐振单元120，其中线圈电流侦测单元130用以侦测流经谐振单元120的电流以产生一电流信号。如图2所示，在一些实施例中，所述电流信号是为第一电流信号C01。

相位侦测单元140耦接脉冲产生单元100以及线圈电流侦测单元130，其中相位侦测单元140用以在所述PWM动作期间接收脉冲产生单元100所产生的第三开关控制信号GATA3，并同时接收线圈电流侦测单元130所产生的第一电流信号C01。如图2所示，在本实施例中，当相位侦测单元140侦测第三开关控制信号GATA3时，相位侦测单元140同时会侦测第一电流信号C01，并进而侦测第三开关控制信号GATA3与第一电流信号C01之间的第一时间宽度T1。在一些实施例中，相位侦测单元140是侦测第三开关控制信号GATA3的正缘与第一电流信号C01的正缘之间的第一时间宽度T1。

控制单元150耦接相位侦测单元140以及脉冲产生单元100，其中控制单元150用以判断第一时间宽度T1是否等于零或小于等于第一预设时间宽度TTH1。在一些实施例中，相位侦测单元140会产生一第一保护信号PROTECT1，此时控制单元150会接收第一保护信号PROTECT1以判断第一时间宽度T1是否等于零或小于等于第一预设时间宽度TTH1，若是，控制单元150会控制脉冲产生单元100执行一保护机制。在一些实施例中，控制单元150是控制脉冲产生单元100停止产生第一开关控制信号GATA1、第二开关控制信号GATA2、第三开关控制信号GATA3以及第四开关控制信号GATA4，以实现所述保护机制。在一些实施例中，第一预设时间宽度TTH1的值是选自2.5至3微秒(μs)之间的一个值，以确保较佳的保护特性。

在一些实施例中，控制单元150接收第一保护信号PROTECT1后，会进一步控制脉冲产生单元100产生一第五开关控制信号至第一开关111与第三开关113以及一第六开关控制信号至第二开关112与第四开关114，其中所述第五开关控制信号的频率大于第一开关控制信号GATA1的频率与第三开关控制信号GATA3的频率，所述第六开关控制信号的频率大于第二开关控制信号GATA2的频率与第四开关控制信号GATA4的频率。通过所述保护机制，以让第五开关控制信号与第六开关控制信号的工作周期(Duty cycle)进行自适应调整，且流经谐振单元120的电流值会降低，如此一来即可避免流经谐振单元120的电流值过大而导致全桥式开关单元110烧毁。

在一些实施例中，所述电流信号包含一第一电流信号C01以及一第二电流信号C02。也就是说，线圈电流侦测单元130除了产生第一电流信号C01之外，亦会产生第二电流信号C02。此外，在一些实施例中，相位侦测单元140更用以在所述PWM动作期间接收脉冲产生单元100所产生的第四开关控制信号GATA4，并同时接收线圈电流侦测单元130所产生的第二电流信号C02。如图3所示，在本实施例中，当相位侦测单元140侦测第三开关控制信号GATA3以及第四开关控制信号GATA4时，相位侦测单元140同时会侦测第一电流信号C01以及第二电流信号C02，并进而侦测第三开关控制信号GATA3与第一电流信号C01之间的第一时间宽度T1以及第四开关控制信号GATA4与第二电流信号C02之间的第二时间宽度T2。在一些实施例中，相位侦测单元140是侦测第四开关控制信号GATA4的正缘与第二电流信号C02的正缘之间的第二时间宽度T2。

在一些实施例中，控制单元150更用以判断第二时间宽度T2是否等于零或小于等于第二预设时间宽度TTH2。在一些实施例中，相位侦测单元140会产生一第二保护信号PROTECT2，此时控制单元150会接收第二保护信号PROTECT2以判断第二时间宽度T2是否等于零或小于等于第二预设时间宽度TTH2，若是，控制单元150会控制脉冲产生单元100执行所述保护机制。在一些实施例中，第二预设时间宽度TTH2的值是选自2.5至3微秒(μs)之间的一个值，以确保较佳的保护特性。

请参照图4，图4绘示出脉冲产生单元100的操作区间的示意图，其中图4的横轴为脉冲产生单元100所产生的一开关控制信号的频率，图4的纵轴为流经谐振单元120的电流。如图4所示，在一些实施例中，当全桥式逆变器相位侦测电路10进行电磁感应加热的操作时，脉冲产生单元100所产生的开关控制信号的频率是大于谐振频率，因此脉冲产生单元100是操作于电感性的操作区间II中，在该区间如果所述开关控制信号的频率愈大，则流经谐振单元120的电流值就愈小。在一些实施例中，当控制单元150判断第一时间宽度T1(或第二时间宽度T2)等于零或小于等于第一预设时间宽度TTH1(或第二预设时间宽度TTH2)时，脉冲产生单元100会将所述开关控制信号的频率往所述谐振频率调整，此时脉冲产生单元100会逐渐朝向电容性的操作区间I操作，其中在电容性的操作区间I中，如果所述开关控制信号的频率愈大，则流经谐振单元120的电流值就愈大。所述保护机制是用以控制全桥式逆变器相位侦测电路10操作于电感性的操作区间II中，进而避免流经谐振单元120的电流值过大而导致全桥式开关单元110烧毁。

在一些实施例中，控制单元150是可在同一周期(即脉冲产生单元100产生第一开关控制信号GATA1、第二开关控制信号GATA2、第三开关控制信号GATA3及第四开关控制信号GATA4的期间)内判断第一时间宽度T1以及第二时间宽度T2是否等于零或分别小于等于第一预设时间宽度TTH1以及第二预设时间宽度TTH2，使得控制单元150在所述周期内可以接收二个保护信号(第一保护信号PROTECT1以及第二保护信号PROTECT2)以提升触发所述保护机制的机率，进而使控制单元150能更即时地控制脉冲产生单元100执行所述保护机制。

在一些实施例中，第一预设时间宽度TTH1的值与第二预设时间宽度TTH2的值可为一任意且非零的时间长度，其中第一预设时间宽度TTH1的值与第二预设时间宽度TTH2的值是可相同或不相同。

请参照图5，图5绘示出脉冲产生单元100的电路示意图。如图5所示，在一些实施例中，脉冲产生单元100包含一PWM产生电路101、一互补式PWM产生电路102、一延迟控制电路103、一极性控制电路104、一脉冲移相电路105、一脉冲移相互补式PWM产生电路106、一脉冲移相延迟控制电路107以及一脉冲移相极性控制电路108，其中PWM产生电路101、互补式PWM产生电路102、延迟控制电路103以及极性控制电路104先依序串联，接着脉冲移相电路105、脉冲移相互补式PWM产生电路106、脉冲移相延迟控制电路107以及脉冲移相极性控制电路108依序串联，最后脉冲移相电路105并联于PWM产生电路101与互补式PWM产生电路102之间。

在一些实施例中，脉冲产生单元100是通过PWM产生电路101、互补式PWM产生电路102、延迟控制电路103以及极性控制电路104以分别产生第一开关控制信号GATA1以及第二开关控制信号GATA2。首先，PWM产生电路101会接收控制单元150所产生的一脉冲产生控制信号S1而产生一特定频率的PWM信号S2。接着，互补式PWM产生电路102会接收PWM信号S2而分别产生PWM信号AT0以及PWM信号AB0，其中PWM信号AT0与PWM信号AB0之间是为互补的PWM信号。随后，延迟控制电路103会接收PWM信号AT0以及PWM信号AB0，并分别在PWM信号AT0以及PWM信号AB0中加入一第一延迟时间DT0以及一第二延迟时间DT1而分别产生PWM信号AT1以及PWM信号AB1。最后，极性控制电路104会接收PWM信号AT1以及PWM信号AB1，并决定是否要对PWM信号AT1以及PWM信号AB1进行反相调整而分别产生第一开关控制信号GATA1以及第二开关控制信号GATA2。

在一些实施例中，脉冲产生单元100是通过PWM产生电路101、脉冲移相电路105、脉冲移相互补式PWM产生电路106、脉冲移相延迟控制电路107以及脉冲移相极性控制电路108以分别产生第三开关控制信号GATA3以及第四开关控制信号GATA4。首先，PWM产生电路101会接收控制单元150所产生的一脉冲产生控制信号S1而产生一特定频率的PWM信号S2，此时脉冲移相电路105会接收PWM信号S2而产生脉冲移相PWM信号S2D。接着，脉冲移相互补式PWM产生电路106会接收脉冲移相PWM信号S2D而分别产生脉冲移相PWM信号AT0D以及脉冲移相PWM信号AB0D，其中脉冲移相PWM信号AT0D与脉冲移相PWM信号AB0D之间是为互补的脉冲移相PWM信号。随后，脉冲移相延迟控制电路107会接收脉冲移相PWM信号AT0D以及脉冲移相PWM信号AB0D，并分别在脉冲移相PWM信号AT0D以及脉冲移相PWM信号AB0D中加入一第一延迟时间DT0以及一第二延迟时间DT1而分别产生脉冲移相PWM信号AT1D以及脉冲移相PWM信号AB1D。最后，脉冲移相极性控制电路108会接收脉冲移相PWM信号AT1D以及脉冲移相PWM信号AB1D，并决定是否要对脉冲移相PWM信号AT1D以及脉冲移相PWM信号AB1D进行反相调整而分别产生第三开关控制信号GATA3以及第四开关控制信号GATA4。

请参照图6，图6绘示出脉冲产生单元100中各电路所产生的信号的波形图。如图6所示，在本实施例中，第一开关控制信号GATA1与PWM信号AT1之间是为同相，第二开关控制信号GATA2与PWM信号AB1之间是为同相，第三开关控制信号GATA3与脉冲移相PWM信号AT1D之间是为同相，第四开关控制信号GATA4与脉冲移相PWM信号AB1D之间是为同相。在一些实施例中，脉冲移相电路105是可控制第三开关控制信号GATA3与第一开关控制信号GATA1同步，并控制第四开关控制信号GATA4与第二开关控制信号GATA2同步。此外，在另一实施例中，脉冲移相电路105亦可控制第三开关控制信号GATA3以及第四开关控制信号GATA4分别延迟于第一开关控制信号GATA1以及第二开关控制信号GATA2。

在一些实施例中，第一开关控制信号GATA1的信号变化缘与第二开关控制信号GATA2的信号变化缘之间相差第一延迟时间DT0，第三开关控制信号GATA3的信号变化缘与第四开关控制信号GATA4的信号变化缘之间相差第二延迟时间DT1，其中信号变化缘为一正缘或一负缘。

如图6所示，在本实施例中，第二开关控制信号GATA2的负缘与第一开关控制信号GATA1的正缘之间相差一第一延迟时间DT0，且第一开关控制信号GATA1的负缘与第二开关控制信号GATA2的正缘之间相差一第二延迟时间DT1，使得第一开关111与第二开关112之间为择一导通的状态；同理，第四开关控制信号GATA4的负缘与第三开关控制信号GATA3的正缘之间相差一第一延迟时间DT0，且第三开关控制信号GATA3的负缘与第四开关控制信号GATA4的正缘之间相差一第二延迟时间DT1，使得第三开关113与第四开关114之间为择一导通的状态。在一些实施例中，脉冲移相PWM信号S2D与PWM信号S2之间相差一个移相延迟时间DTD，使得第三开关控制信号GATA3以及第四开关控制信号GATA4分别延迟于第一开关控制信号GATA1以及第二开关控制信号GATA2一个移相延迟时间DTD。

如图2与图3所示，在一些实施例中，线圈电流侦测单元130包含一感测电路131以及一转换电路132，其中感测电路131耦接于全桥式开关单元110的第一连接点N1与谐振单元120之间，转换电路132耦接于感测电路131与相位侦测单元140之间。感测电路131用以感测流经谐振单元120的电流，并在所述PWM动作期间产生一第一感测信号VCS1，其中第一感测信号VCS1是为一模拟信号。如图3所示，在一些实施例中，感测电路131更用以在所述PWM动作期间产生一第二感测信号VCS2，其中第二感测信号VCS2是为一模拟信号。

在一些实施例中，转换电路132用以接收第一感测信号VCS1以及第二感测信号VCS2，并将第一感测信号VCS1以及第二感测信号VCS2分别转换为第一电流信号C01以及第二电流信号C02，其中第一电流信号C01以及第二电流信号C02是为一数字信号。

请参照图7，图7绘示出感测电路131的电路示意图。如图7所示，感测电路131包含电流感测器CT71以及电阻R71、R72、R73，其中电流感测器CT71为一变压器，所述变压器中次级线圈的二端先并联于电阻R71，接着电阻R72与电阻R73之间彼此串联，且电阻R72与电阻R73相连接的节点处连接至一特定电压(以本实施例来说，所述特定电压为一接地)，最后电流感测器CT71中次级线圈的二端并联于电阻R72与电阻R73所构成的串联电路。在一些实施例中，电流感测器CT71的一端在所述PWM动作期间是产生第一感测信号VCS1，此时转换电路132会接收第一感测信号VCS1而产生第一电流信号C01；电流感测器CT71的另一端在所述PWM动作期间是产生第二感测信号VCS2，此时转换电路132会接收第二感测信号VCS2而产生第二电流信号C02。

请同时参照图8A与图8B，图8A与图8B分别绘示出转换电路132的不同实施例的电路示意图。如图8A所示，在一些实施例中，转换电路132包含一比较器COMP，其中比较器COMP的二输入端分别接收第一感测信号VCS1与第一预定电压V1，且转换电路132是根据第一预定电压V1将第一感测信号VCS1转换为第一电流信号C01。如图8B所示，在一些实施例中，转换电路132更包含另一比较器COMP，其中另一比较器COMP的二输入端分别接收第二感测信号VCS2与第一预定电压V1，且转换电路132是根据第一预定电压V1将第二感测信号VCS2转换为第二电流信号C02。

请参照图8C，图8C绘示出转换电路132的另一实施例的电路示意图。如图8C所示，在本实施例中，转换电路132包含一比较器COMP，其中比较器COMP的二输入端分别接收第一感测信号VCS1与第二感测信号VCS2，且转换电路132用以比较第一感测信号VCS1与第二感测信号VCS2而产生第一电流信号C01或第二电流信号C02。

请同时参照图9A与图9B，图9A绘示出第一感测信号VCS1与第一电流信号C01的波形图，图9B绘示出第二感测信号VCS2与第二电流信号C02的波形图。如图9A所示，在一些实施例中，当第一感测信号VCS1大于第一预定电压V1时，代表流经谐振单元120的电流值大于第一预定电压V1所对应的电流值，此时转换电路132会输出高电位的第一电流信号C01。如图9B所示，在一些实施例中，当第二感测信号VCS2大于第一预定电压V1时，代表流经谐振单元120的电流值大于第一预定电压V1所对应的电流值，此时转换电路132会输出高电位的第二电流信号C02。

请同时参照图10A与图10B，图10A与图10B分别绘示出相位侦测单元140的不同实施例的电路示意图。相位侦测单元140包含一侦测电路141以及一保护电路142，其中侦测电路141耦接于线圈电流侦测单元130与保护电路142之间，并耦接于脉冲产生单元100与保护电路142之间。如图10A所示，在一些实施例中，相位侦测单元140是通过侦测电路141与保护电路142产生第一保护信号PROTECT1。

请进一步参照图11，图11绘示出全桥式逆变器相位侦测电路10中多种信号的波形图。如图11所示，在一些实施例中，侦测电路141会在所述PWM动作期间侦测第三开关控制信号GATA3的正缘。当侦测电路141侦测到第三开关控制信号GATA3的正缘时，一侦测周期即开始，此时侦测电路141会根据低电位的第一电流信号C01而产生高电位的第一相位信号PHASE1。当侦测电路141在所述侦测周期内侦测第一电流信号C01的正缘时，侦测电路141即会产生低电位的第一相位信号PHASE1。

如图10B所示，在一些实施例中，相位侦测单元140是通过侦测电路141与保护电路142产生第二保护信号PROTECT2。如图11所示，在一些实施例中，侦测电路141会在所述PWM动作期间侦测第四开关控制信号GATA4的正缘。当侦测电路141侦测到第四开关控制信号GATA4的正缘时，另一侦测周期即开始，此时侦测电路141会根据低电位的第二电流信号C02而产生高电位的第二相位信号PHASE2。当侦测电路141在所述另一侦测周期内侦测第二电流信号C02的正缘时，侦测电路141即会产生低电位的第二相位信号PHASE2。在一些实施例中，保护电路142是单独接收第一相位信号PHASE1或同时接收第一相位信号PHASE1与第二相位信号PHASE2。

如图11所示，在一些实施例中，保护电路142是根据第一相位信号PHASE1处于高电位时的第一时间宽度T1是否等于零或小于等于第一预设时间宽度TTH1而产生高电位的第一保护信号PROTECT1；同理，保护电路142亦根据第二相位信号PHASE2处于高电位时的第二时间宽度T2是否等于零或小于等于第二预设时间宽度TTH2而产生高电位的第二保护信号PROTECT2。

在一些实施例中，控制单元150会接收保护电路142所产生的第一保护信号PROTECT1，并判断第一保护信号PROTECT1是否处于高电位状态，进而判断第一时间宽度T1是否等于零或小于等于第一预设时间宽度TTH1；同理，控制单元150亦会接收保护电路142所产生的第二保护信号PROTECT2，并判断第二保护信号PROTECT2是否处于高电位状态，进而判断第二时间宽度T2是否等于零或小于等于第二预设时间宽度TTH2。当控制单元150根据第一保护信号PROTECT1判断出第一时间宽度T1等于零或小于等于第一预设时间宽度TTH1时，控制单元150会控制脉冲产生单元100，使得全桥式逆变器相位侦测电路10操作于电感性的操作区间II中，进而降低流经谐振单元120的电流；同理，当控制单元150根据第二保护信号PROTECT2判断出第二时间宽度T2等于零或小于等于第二预设时间宽度TTH2时，控制单元150亦会控制脉冲产生单元100，使得全桥式逆变器相位侦测电路10操作于电感性的操作区间II中，进而降低流经谐振单元120的电流。

在一些实施例中，保护电路142包含一计时器，其中保护电路142是通过所述计时器以计算第一相位信号PHASE1处于高电位时的第一时间宽度T1以及第二相位信号PHASE2处于高电位时的第二时间宽度T2。在一些实施例中，保护电路142自第一相位信号PHASE1的正缘开始计时，直到第一相位信号PHASE1的负缘即停止计时而产生相对应的第一时间宽度T1；同理，保护电路142自第二相位信号PHASE2的正缘开始计时，直到第二相位信号PHASE2的负缘即停止计时而产生相对应的第二时间宽度T2。

在一些实施例中，全桥式逆变器相位侦测电路10更包含一驱动单元160。如图2与图3所示，驱动单元160耦接于脉冲产生单元100与全桥式开关单元110之间。驱动单元160包含一第一驱动电路161、一第二驱动电路162、一第三驱动电路163以及一第四驱动电路164，其中第一驱动电路161耦接第一开关111，第二驱动电路162耦接第二开关112，第三驱动电路163耦接第三开关113，第四驱动电路164耦接第四开关114。在一些实施例中，第一驱动电路161是用以接收脉冲产生单元100所产生的第一开关控制信号GATA1，并根据第一开关控制信号GATA1驱动第一开关111导通；同理，第二驱动电路162是用以接收脉冲产生单元100所产生的第二开关控制信号GATA2，并根据第二开关控制信号GATA2驱动第二开关112导通；第三驱动电路163是用以接收脉冲产生单元100所产生的第三开关控制信号GATA3，并根据第三开关控制信号GATA3驱动第三开关113导通；第四驱动电路164是用以接收脉冲产生单元100所产生的第四开关控制信号GATA4，并根据第四开关控制信号GATA4驱动第四开关114导通。

在一些实施例中，全桥式逆变器相位侦测电路10更包含一线圈过电流侦测单元170。如图2与图3所示，线圈过电流侦测单元170耦接于线圈电流侦测单元130的感测电路131与控制单元150之间。在一些实施例中，线圈过电流侦测单元170是用以判断流经谐振单元120的一电流值是否大于一预设值。请同时参照图12与图13，图12绘示出线圈过电流侦测单元170的电路示意图，图13则绘示出线圈过电流侦测单元170的信号的波形图。如图12所示，在一些实施例中，线圈过电流侦测单元170包含一比较器COMP，其中比较器COMP的二输入端分别接收第一感测信号VCS1与第二预定电压V2。线圈过电流侦测单元170是通过比较器COMP比较第一感测信号VCS1与第二预定电压V2，并将第一感测信号VCS1转换为第一过电流信号OCP1，其中第一感测信号VCS1为一模拟信号，第一过电流信号OCP1为一数字信号。在一些实施例中，第二预定电压V2的值是选自2至5伏特(V)之间的一个值。

如图13所示，在一些实施例中，当第一感测信号VCS1大于第二预定电压V2时，第一过电流信号OCP1处于高电位状态，此时即代表流经谐振单元120的电流值超过第二预定电压V2所对应的电流值(即所述预设值)。也就是说，控制单元150是可根据第一过电流信号OCP1是否处于高电位状态以控制脉冲产生单元100停止产生第一开关控制信号GATA1、第二开关控制信号GATA2、第三开关控制信号GATA3以及第四开关控制信号GATA4。在一些实施例中，控制单元150亦可根据第一过电流信号OCP1是否处于高电位状态以产生具有较高频率的开关控制信号(例如，所述第五开关信号以及所述第六开关信号)。

在一些实施例中，线圈过电流侦测单元170亦通过比较器COMP比较第二感测信号VCS2与第二预定电压V2，并将第二感测信号VCS2转换为第二过电流信号OCP2，其中第二感测信号VCS2为一模拟信号，第二过电流信号OCP2为一数字信号。当第二感测信号VCS2大于第二预定电压V2时，第二过电流信号OCP2处于高电位状态，此时即代表流经谐振单元120的电流值超过第二预定电压V2所对应的电流值(即所述预设值)。也就是说，控制单元150亦可根据第二过电流信号OCP2是否处于高电位状态以控制脉冲产生单元100停止产生第一开关控制信号GATA1、第二开关控制信号GATA2、第三开关控制信号GATA3以及第四开关控制信号GATA4。在一些实施例中，控制单元150亦可根据第二过电流信号OCP2是否处于高电位状态以产生具有较高频率的开关控制信号(例如，所述第五开关信号以及所述第六开关信号)。

在一些实施例中，全桥式逆变器相位侦测电路10更包含一负载侦测单元180。如图2与图3所示，负载侦测单元180耦接于线圈电流侦测单元130与控制单元150之间。负载侦测单元180是用以在一固定时间内计算第一电流信号C01(或第二电流信号C02)的一脉冲产生次数。接着，控制单元150会接收所述脉冲产生次数，并根据所述脉冲产生次数以判断是否有无负载设置于全桥式逆变器相位侦测电路10，进而控制脉冲产生单元100产生具有相对应频率的第一开关控制信号GATA1、第二开关控制信号GATA2、第三开关控制信号GATA3以及第四开关控制信号GATA4。

请参照图14，图14绘示出全桥式逆变器相位侦测电路10执行所述保护机制的流程图。如图14所示，当全桥式逆变器相位侦测电路10进行电磁感应加热的操作时，全桥式逆变器相位侦测电路10的相位侦测单元140会侦测第三开关控制信号GATA3的正缘与第一电流信号C01的正缘之间的第一时间宽度T1(或第四开关控制信号GATA4的正缘与第二电流信号C02的正缘之间的第二时间宽度T2)(步骤S10)。

接着，全桥式逆变器相位侦测电路10的控制单元150会判断第一时间宽度T1(或第二时间宽度T2)是否等于零、小于等于或大于第一预设时间宽度TTH1(或第二预设时间宽度TTH2)(步骤S20)。当第一时间宽度T1(或第二时间宽度T2)等于零时，控制单元150会控制全桥式逆变器相位侦测电路10的脉冲产生单元100停止产生第一开关控制信号GATA1、第二开关控制信号GATA2、第三开关控制信号GATA3以及第四开关控制信号GATA4(步骤S30)，此时全桥式逆变器相位侦测电路10会停止电磁感应加热的操作。当第一时间宽度T1(或第二时间宽度T2)大于第一预设时间宽度TTH1(或第二预设时间宽度TTH2)时，控制单元150则会控制脉冲产生单元100继续产生第一开关控制信号GATA1、第二开关控制信号GATA2、第三开关控制信号GATA3以及第四开关控制信号GATA4(步骤S40)，此时全桥式逆变器相位侦测电路10会继续电磁感应加热的操作。

在一些实施例中，当第一时间宽度T1(或第二时间宽度T2)大于零且小于等于第一预设时间宽度TTH1(或第二预设时间宽度TTH2)时，又或者当全桥式逆变器相位侦测电路10停止电磁感应加热的操作后(接续步骤S30)，控制单元150可以进一步控制脉冲产生单元100产生一第五开关控制信号至第一开关111与第三开关113，并产生一第六开关控制信号至第二开关112与第四开关114(步骤S50)，使得全桥式逆变器相位侦测电路10重新开始电磁感应加热的操作。由于所述第五开关控制信号的频率大于第一开关控制信号GATA1的频率与第三开关控制信号GATA3的频率，且所述第六开关控制信号的频率大于第二开关控制信号GATA2的频率与第四开关控制信号GATA4的频率，因此流经谐振单元120的电流值会较低，以避免全桥式逆变器相位侦测电路10在进行电磁感应加热时将全桥式开关单元110烧毁。

请参照图15，图15绘示出全桥式逆变器相位侦测电路10的模块方块图的另一实施例。如图15所示，在一些实施例中，全桥式逆变器相位侦测电路10更包含一电源过电压侦测单元190，其中电源过电压侦测单元190耦接直流电压源VDC以及控制单元150。电源过电压侦测单元190是用以判断直流电压源VDC所输出的一直流电压是否大于一预设值，当所述直流电压大于所述预设值时，电源过电压侦测单元190会产生一过电压信号，此时控制单元150会接收所述过电压信号而控制脉冲产生单元100停止产生第一开关控制信号GATA1、第二开关控制信号GATA2、第三开关控制信号GATA3以及第四开关控制信号GATA4而使得全桥式开关单元110不导通，进而避免过大的直流电压被输入至谐振单元120而导致其烧毁。

在一些实施例中，第一开关111、第二开关112、第三开关113以及第四开关114是为一绝缘栅极双极性晶体管(IGBT)，线圈122是为一电感，控制单元150是选自一微控制器(MCU)、一嵌入式控制器(Embedded Controller)或一中央处理器(CPU)。

虽然本实用新型已以实施例公开如上，然其并非用以限定本本实用新型，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本公开内容的精神和范围内，当可作些许的修改与变化，惟该些许的修改与变化仍然在本实用新型的权利要求书内。

Claims (10)

1.一种全桥式逆变器相位侦测电路，其特征在于，包含：

一脉冲产生单元，用以产生一第一开关控制信号、一第二开关控制信号、一第三开关控制信号以及一第四开关控制信号，其中该第一开关控制信号、该第二开关控制信号、该第三开关控制信号以及该第四开关控制信号为脉冲宽度调变信号；

一全桥式开关单元，耦接该脉冲产生单元以及一直流电压源，该全桥式开关单元包含：

一第一开关，根据该第一开关控制信号而导通或不导通；

一第二开关，串联于该第一开关，根据该第二开关控制信号而导通或不导通；

一第三开关，耦接该第二开关，根据该第三开关控制信号而导通或不导通；以及

一第四开关，串联于该第三开关且耦接该第一开关，根据该第四开关控制信号而导通或不导通；

其中，在一特定时段，该第一开关与该第二开关择一地导通，该第三开关与该第四开关择一地导通；

一谐振单元，包含：

一谐振电容，一端耦接该全桥式开关单元；以及

一线圈，一端耦接该全桥式开关单元，另一端耦接该谐振电容的另一端，该线圈用以接收一直流电源；

一线圈电流侦测单元，耦接该谐振单元，用以侦测流经该谐振单元的电流以产生一电流信号；

一相位侦测单元，耦接该脉冲产生单元以及该线圈电流侦测单元，用以侦测该第三开关控制信号的正缘或该第四开关控制信号的正缘与该电流信号的正缘之间的一时间宽度；以及

一控制单元，耦接该相位侦测单元以及该脉冲产生单元，用以判断该时间宽度是否等于零或小于等于一预设时间宽度以控制该脉冲产生单元执行一保护机制。

2.如权利要求1所述的全桥式逆变器相位侦测电路，其特征在于，该电流信号包含一第一电流信号及一第二电流信号，该相位侦测单元用以侦测该第三开关控制信号的正缘与该第一电流信号的正缘之间的一第一时间宽度，及侦测该第四开关控制信号的正缘与该第二电流信号的正缘之间的一第二时间宽度，该控制单元用以判断该第一时间宽度是否等于零或是否小于等于一第一预设时间宽度，及判断该第二时间宽度是否等于零或小于等于一第二预设时间宽度，且当该第一时间宽度等于零或小于等于该第一预设时间或者该第二时间宽度等于零或小于等于该第二预设时间宽度时，该控制单元控制该脉冲产生单元执行该保护机制。

3.如权利要求1或2所述的全桥式逆变器相位侦测电路，其特征在于，该控制单元更用以控制该脉冲产生单元停止产生该第一开关控制信号、该第二开关控制信号、该第三开关控制信号以及该第四开关控制信号。

4.如权利要求3所述的全桥式逆变器相位侦测电路，其特征在于，该控制单元更用以控制该脉冲产生单元产生一第五开关控制信号至该第一开关与该第三开关以及一第六开关控制信号至该第二开关与该第四开关，其中该第五开关控制信号的频率大于该第一开关控制信号的频率以及该第三开关控制信号的频率，该第六开关控制信号的频率大于该第二开关的频率以及该第四开关控制信号的频率。

5.如权利要求1或2所述的全桥式逆变器相位侦测电路，其特征在于，该第三开关控制信号以及该第四开关控制信号分别同步于该第一开关控制信号以及该第二开关控制信号。

6.如权利要求1或2所述的全桥式逆变器相位侦测电路，其特征在于，该第三开关控制信号以及该第四开关控制信号分别延迟于该第一开关控制信号以及该第二开关控制信号一移相延迟时间。

7.如权利要求1或2所述的全桥式逆变器相位侦测电路，其特征在于，该第一开关控制信号的信号变化缘与该第二开关控制信号的信号变化缘之间相差一第一延迟时间，该第三开关控制信号的信号变化缘与该第四开关控制信号的信号变化缘之间相差一第二延迟时间。

8.如权利要求1或2所述的全桥式逆变器相位侦测电路，其特征在于，更包含一驱动单元，耦接于该全桥式开关单元与该脉冲产生单元之间，该驱动单元用以根据该第一开关控制信号、该第二开关控制信号、该第三开关控制信号以及该第四开关控制信号以分别驱动该第一开关、该第二开关、该第三开关以及该第四开关导通或不导通。

9.如权利要求1或2所述的全桥式逆变器相位侦测电路，其特征在于，更包含一线圈过电流侦测单元，耦接于该线圈电流侦测单元与该控制单元之间，该线圈过电流侦测单元用以判断流经该线圈的电流值是否大于一预设值。

10.如权利要求1或2所述的全桥式逆变器相位侦测电路，其特征在于，更包含一负载侦测单元，耦接于该线圈电流侦测单元与该控制单元之间，该负载侦测单元用以根据该电流信号的一脉冲产生次数以判断有无负载设置于该全桥式逆变器相位侦测电路。

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