TW201811109A - 一種用於電磁爐的無橋電路和電磁爐 - Google Patents

Abstract

本發明公開了一種用於電磁爐的無橋電路和電磁爐。無橋電路包括：第一開關，與全波整流橋的第一二極體並聯；第二開關，與全波整流橋的第二二極體並聯；第三開關，與全波整流橋的第三二極體並聯；第四開關，與全波整流橋的第四二極體並聯；第一控制單元，被配置為控制第一開關和第四開關的導通與關斷；第二控制單元，被配置為控制第二開關和第三開關的導通與關斷。在電磁爐中的功率開關處於間歇工作模式中的截止狀態時，第一控制單元在交流輸入電壓為正時控制第一開關和第四開關導通，在交流輸入電壓為負時控制第一開關和第四開關關斷；第二控制單元在交流輸入電壓為正時控制第二開關和第三開關關斷，在交流輸入電壓為負時控制第二開關和第三開關導通。

Description

一種用於電磁爐的無橋電路和電磁爐

本發明一般地涉及電路領域，更具體地涉及一種用於電磁爐的無橋電路和電磁爐。

電磁爐又名電磁灶，是現代廚房革命的產物，它無需明火或傳導式加熱即讓熱直接在鍋底產生，因此熱效率得到了極大地提高。電磁爐主要包括以下兩個部分：用於產生高頻交變磁場的電路系統；以及用於固定電路系統並承載鍋具的結構性外殼。

第1圖示出了電磁爐的工作原理的示意圖。如第1圖所示，電磁爐是採用磁場感應渦流原理，利用高頻交變電流通過環形線圈產生的無數封閉磁場使鍋體本身自行快速發熱來實現對鍋內食物的加熱的。具體地，當環形線圈中通過高頻交變電流時，環形線圈周圍產生高頻交變磁場；當高頻交變磁場產生的磁力線通過導磁材料的底部(例如，鐵質鍋的鍋底)時，鍋底在高頻交變磁場的作用下會產生無數小渦流，使得鍋底迅速釋放出大量熱量從而達到加熱鍋內食物的目的。

第2圖示出了電磁爐的電路系統的示意圖。如第2圖所示，電磁爐的電路系統包括主迴路和控制電路兩部分，其中主迴路包括整流橋202、LC濾波元件204、電磁線圈(即，上面提到的環形線圈)206、諧振電容208以及功率開關210(例如，絕緣閘雙極性接面電晶體(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT))；控制電路包括跨導放大器212、比較器214、比較器216、谷底感測單元218以及邏輯運算單元220。

在電磁爐的主迴路中，整流橋202和LC濾波元件204對 交流輸入電壓V_AC進行全波整流和LC濾波，生成整流後的輸入電壓Vin，即正弦半波電壓Vin；功率開關210不斷地導通和關斷，其中當功率開關210導通時正弦半波電壓Vin被施加在電磁線圈206兩端，流過電磁線圈206的正向電流增加，當功率開關210關斷時電磁線圈206與諧振電容208形成高頻諧振，電磁線圈206上的電壓反向，流經電磁線圈206的電流減小；流過電磁線圈206的變化電流形成高頻交變磁場，高交變頻磁場產生的磁力線穿過鍋底，使鍋底發熱。由於電磁爐的輸入功率等於交流輸入電壓與輸入電流的乘積，而交流輸入電壓是基本固定的電網電壓，所以可以通過控制輸入電流來控制電磁爐的輸入功率。這裡，輸入電流是指從電網端流入電磁爐的電流，其在功率開關210導通時流入電磁爐並且在功率開關210關斷時停止流入電磁爐，所以可以通過控制功率開關210的導通與關斷來控制電磁爐的輸入功率。

在電磁爐的控制電路中，跨導放大器212對電流感測電壓Vcs與預先設定的參考電壓Vref做差積分，生成補償電壓Vcomp，其中電流感測電壓Vcs是與功率開關210串聯的電流感測電阻上的電壓，能夠反映輸入電流的大小；比較器214對補償電壓Vcomp與預先設定的斜坡電壓Vramp進行比較，生成控制功率開關210關斷的控制信號off，其中，功率開關210在控制信號off為高位準時關斷；比較器216對補償電壓Vcomp與功率開關210的最高導通電壓Vth_H或最低導通電壓Vth_L進行比較，生成控制功率開關210是否處於間歇工作狀態的控制信號burst，其中，功率開關210在間歇工作狀態的控制信號burst為高位準時處於截止狀態；谷底感測單元218感測功率開關210上的開關電壓V_IGBT，並基於開關電壓V_IGBT形成控制功率開關210導通的控制信號on，其中，功率開關210在控制信號on為高位準時導通；邏輯運算單元220基於控制信號off、控制信號on以及控制信號burst，生成控制功率開關210的導通與關斷的控制信號gate。

這裡，斜坡電壓Vramp與補償電壓Vcomp的比較結果決 定了功率開關210關斷的時刻，即功率開關210的導通時間Ton；功率開關210關斷後，電磁線圈206與諧振電容208發生諧振；當功率開關210上的開關電壓V_IGBT諧振到谷底時，功率開關210導通。由於電磁線圈206的感量與諧振電容210的大小是不變的，所以諧振週期基本恒定，功率開關210的開關電壓V_IGBT諧振到谷底的時間，即開關210的關斷時間Toff基本恒定，只需要調節功率開關210的導通時間Ton即可調節電磁爐的輸入功率，其中導通時間Ton長時輸入功率大，導通時間Ton短時輸入功率小。

第3圖示出了當功率開關210導通時電磁爐的主迴路中的電流流向的示意圖。第4圖示出了當功率開關210關斷時電磁爐的主迴路中的給諧振電容208正向充電的電流流向的示意圖。第5圖示出了當功率開關210關斷時電磁爐的主迴路中的給諧振電容208反向充電的電流流向的示意圖。下面，結合第3圖至第5圖詳細描述第2圖所示的電路系統的具體工作過程。

如第3圖所示，當功率開關210導通時，正弦半波電壓Vin經過電磁線圈206和功率開關210形成電流迴路，電磁線圈206等效為一個感量為L的電感，流過電磁線圈206的電流增加。在功率開關210的導通時間Ton內，流過電流線圈206的電流上升至峰值電流I_pk。其中：L．I _pk =V _in ．T _on (1)

如第4圖所示，當功率開關210從導通變為關斷時，存儲在電磁線圈206中的電流流入與其並聯的諧振電容208，形成LC諧振 迴路。該LC諧振迴路的諧振頻率為：，其中，L是電磁線圈206的感值，C是諧振電容208的電容值。

當電磁線圈206中的能量全部轉移到諧振電容208時，諧振電容208兩端的電壓最高，此時功率開關210上的開關電壓V_IGBT達到諧振峰值V_PEAK。

將公式(2)代入公式(3)，可得：

如第5圖所示，當諧振電容208中的能量全部轉移到電磁線圈206上時在電磁線圈206和諧振電容208之間形成負向電流，電磁線圈206中的能量又全部轉移到諧振電容208上形成反向電壓，功率開關210上的開關電壓V_IGBT達到諧振谷底V_VALLEY：V _VALLEY =2．V _in -V _PEAK (5)

將公式(4)代入公式(5)，可得：

從公式(6)可以看出，開關電壓V_IGBT的諧振谷底V_VALLEY隨功率開關210的導通時間Ton變化。當電磁爐的輸入功率減小時，功率開關210的導通時間Ton也減小，開關電壓V_IGBT的諧振谷底V_VALLEY，即功率開關210的導通電壓隨之增大。

通常，當電磁爐的輸入功率減小至某一功率(例如，1000W)時，開關電壓V_IGBT的諧振谷底V_VALLEY會上升至100V。如果功率開關210的導通時間Ton繼續減小，則開關電壓V_IGBT的諧振谷底V_VALLEY會超出100V，即功率開關210的安全導通電壓。若此時使功率開關210導通，可能會因開關損耗過大而損壞功率開關210。因此，當電磁爐的輸入功率小於某一功率(例如，1000W)時，功率開關210的導通時間Ton不再減小，而是固定在某個值(例如，7us)，電磁爐的電路系統進入間歇工作(burst)模式，即，在一段時間內功率開關210處於正常的高頻工作狀態，在另一段時間內功率開關210處於截止狀態。

第6圖示出了第2圖所示的電路系統中的補償電壓Vcomp、正弦半波電壓Vin、和控制信號gate的波形圖。

如第6圖所示，在結合第2圖至第5圖描述的電磁爐的電路系統中，通過補償電壓Vcomp來調節功率開關210處於正常的高頻工作狀態的時間T₁和處於截止狀態的時間T₂從而調節電磁爐的輸入功率。具體地，當補償電壓Vcomp高於功率開關210的最高導通電壓V_{th_H}時，功率開關210正常工作；當補償電壓Vcomp低於功率開關210的最低導通電壓V_{th_L}時，功率開關210處於截止狀態。由於LC濾波元件204中的濾波電容Cin的存在，在電磁爐的電路系統進入間歇工作(burst)模式時，在功率開關210處於截止狀態的時間T₂內，正弦半波電壓Vin會充電到交流輸入電壓V_AC的最大值，並且由於功率開關210處於截止狀態時不輸出工作電流，因此濾波電容Cin上的正弦半波電壓Vin及功率開關210上的開關電壓V_IGBT會一直保持在交流輸入電壓V_AC的最大值，直至功率開關210處於截止狀態的時間T₂結束、下一個工作時間T₁開始。當功率開關210的下一個工作時間T₁開始時，功率開關210上的開關電壓V_IGBT會從交流輸入電壓V_AC的最大值瞬間降到零伏，在功率開關210上會產生很大的衝擊電流，導致功率開關210的瞬間損耗極大。另外，在電磁爐的電路系統退出間歇工作(burst)模式、功率開關210第一次導通時，正弦半波電壓Vin處於交流輸入電壓V_AC的最大值，電磁爐的輸入電流會被正弦半波電壓Vin充電到較大電流，所以流過電磁爐中的電磁線圈的電流會從零突變到較大值，該突變通常會產生刺耳的聲響。

本發明提供了一種用於電磁爐的無橋電路和電磁爐。

根據本發明實施例的一個方面，提供了一種用於電磁爐的無橋電路，包括：第一開關，與全波整流橋的第一二極體並聯；第二開關，與全波整流橋的第二二極體並聯；第三開關，與全波整流橋的第三二極體並聯；第四開關，與全波整流橋的第四二極體並聯；第一控制單元，被配置為控制第一開關和第四開關的導通與關斷；以及第二控制單元，被配置為控制第二開關和第三開關的導通與關斷。其中，在電磁爐中的功率 開關處於間歇工作模式中的截止狀態時，第一控制單元在交流輸入電壓為正時控制第一開關和第四開關導通，在交流輸入電壓為負時控制第一開關和第四開關關斷；第二控制單元在交流輸入電壓為正時控制第二開關和第三開關關斷，在交流輸入電壓為負時控制第二開關和第三開關導通。

根據本發明實施例的另一方面，提供了一種用於電磁爐的電路系統，包括：第一開關，與全波整流橋的第一二極體並聯；第二開關，與全波整流橋的第四二極體並聯；控制單元，被配置為控制第一開關和第二開關的導通與關斷。其中，在電磁爐中的功率開關處於間歇工作模式中的截止狀態時，控制電路在交流輸入電壓為正時控制第一開關和第二開關導通，在交流輸入電壓為負時控制第一開關和第二開關關斷。

根據本發明實施例的又一方面，提供了一種電磁爐，包括以上所述的無橋電路。

202‧‧‧整流橋

204、704、1104‧‧‧LC濾波元件

V_IGBT‧‧‧開關電壓

Ton‧‧‧導通時間

206、706、1106‧‧‧電磁線圈

208、708、1108‧‧‧諧振電容

210、710、1110‧‧‧功率開關

212‧‧‧跨導放大器

214、216‧‧‧比較器

218‧‧‧谷底感測單元

220‧‧‧邏輯運算單元

V_AC‧‧‧交流輸入電壓

Vin‧‧‧正弦半波電壓

Vcs‧‧‧電流感測電壓

Vref‧‧‧參考電壓

Vcomp‧‧‧補償電壓

Vramp‧‧‧斜坡電壓

Vth_H‧‧‧最高導通電壓

Vth_L‧‧‧最低導通電壓

g2_b‧‧‧延遲控制信號

off、burst、on、gate、g1、g2、g3、g4‧‧‧控制信號

L‧‧‧電磁線圈206的感值

C‧‧‧諧振電容208的電容值

T₁‧‧‧正常的高頻工作狀態的時間

T₂‧‧‧處於截止狀態的時間

V_L‧‧‧第一輸入端子處的電壓

V_N‧‧‧第二輸入端子處的電壓

Toff‧‧‧關斷時間

I_pk‧‧‧峰值電流

V_PEAK‧‧‧諧振峰值

V_VALLEY‧‧‧諧振谷底

V_L1‧‧‧第一表徵電壓

V_N1‧‧‧第二表徵電壓

V1‧‧‧閾值電壓

Cin‧‧‧濾波電容

702、1102‧‧‧無橋電路

702-1‧‧‧第一控制單元

702-2‧‧‧第二控制單元

S1、S2、S3、S4‧‧‧開關

D1、D2、D3、D4‧‧‧二極體

R1、R2、R3、R4‧‧‧電阻

1102-1‧‧‧控制單元

1102-2‧‧‧延遲單元

通過閱讀以下參照附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特徵、目的和優點將會變得更明顯，其中，相同或相似的附圖標記表示相同或相似的特徵。

第1圖示出了電磁爐的工作原理的示意圖；第2圖示出了電磁爐的電路系統的示意圖；第3圖示出了當功率開關210導通時電磁爐的主迴路中的電流流向的示意圖；第4圖示出了當功率開關210關斷時電磁爐的主迴路中的給諧振電容正相充電的電流流向的示意圖；第5圖示出了當功率開關210關斷時電磁爐的主迴路中的給諧振電容反向充電的電流流向的示意圖；第6圖示出了第2圖所示的電路系統中的補償電壓Vcomp、正弦半波電壓Vin、和控制信號gate的波形圖；第7圖示出了包括根據本發明第一實施例的無橋電路的電磁爐的電路 系統的示意圖；第8圖示出了第7圖所示的電路系統處於間歇工作(burst)模式時的補償電壓Vcomp、正弦半波電壓Vin、控制信號gate、開關S1和S4的控制信號以及開關S2和S3的控制信號的波形圖；第9圖示出了包括根據本發明第二實施例的無橋電路的電磁爐的電路系統的示意圖；第10圖示出了第9圖所示的電路系統中的交流輸入電壓V_AC、正弦半波電壓Vin、控制信號gate、開關S1和S4的控制信號g1和g4、開關S2和S3的控制信號g2和g3、補償電壓Vcomp以及間歇工作模式的控制信號burst的波形圖；第11圖示出了包括根據本發明第三實施例的無橋電路的電磁爐的電路系統的示意圖；第12圖示出了第11圖所示的電路系統中的交流輸入電壓V_AC、正弦半波電壓Vin、控制信號gate、開關S2和S1的控制信號、延遲控制信號、補償電壓Vcomp以及間歇工作模式的控制信號burst的波形圖。

下面將詳細描述本發明的各個方面的特徵和示例性實施例。在下面的詳細描述中，提出了許多具體細節，以便提供對本發明的全面理解。但是，對於本領域技術人員來說很明顯的是，本發明可以在不需要這些具體細節中的一些細節的情況下實施。下面對實施例的描述僅僅是為了通過示出本發明的示例來提供對本發明的更好的理解。本發明決不限於下面所提出的任何具體配置和演算法，而是在不脫離本發明的精神的前提下覆蓋了元素、部件和演算法的任何修改、替換和改進。在附圖和下面的描述中，沒有示出公知的結構和技術，以便避免對本發明造成不必要的模糊。

鑒於上述情況，本發明提出了一種用於電磁爐的無橋電路，能夠消除在電磁爐退出間歇工作(burst)模式時功率開關上的大電流 衝擊，從而讓電磁爐在任何功率下工作都不會產生異音。

第7圖示出了包括根據本發明第一實施例的無橋電路的電磁爐的電路系統的示意圖。如第7圖所示，該電路系統的主迴路包括無橋電路702、LC濾波元件704、電磁線圈706、諧振電容708以及功率開關710(例如，絕緣閘雙極性接面電晶體(IGBT)；無橋電路702包括分別與全波整流橋的二極體D1、二極體D2、二極體D3、和二極體D4並聯的開關S1、開關S2、開關S3、和開關S4，用於控制開關S1和S4的導通與關斷的第一控制單元702-1，以及用於控制開關S2和S3的導通與關斷的第二控制單元702-2；在功率開關710處於間歇工作模式中的截止狀態時，第一控制單元702-1在交流輸入電壓為正時控制開關S1和開關S4導通，在交流輸入電壓為負時控制開關S1和開關S4關斷；第二控制單元702-1在交流輸入電壓為正時控制開關S2和開關S3關斷，在交流輸入電壓為負時控制開關S2和開關S3導通。這裡，需要說明的是，用於第7圖所示的電路系統的控制電路類似於第2圖中所示的控制電路，因此在此沒有示出且不再贅述。

具體地，分別與二極體D1-D4並聯的開關S1-S4可以是小功率MOSFET。在功率開關710工作時，二極體D1-D4正常導通。在功率開關710處於截止狀態時：在交流輸入電壓V_AC的正半周(即，交流輸入電壓為正時)，開關S1和開關S4導通，開關S2和開關S3關斷；在交流輸入電壓V_AC的負半周(即，交流輸入電壓為負時)，開關S1和開關S4關斷，開關S2和開關S3導通；在正弦半波電壓Vin的左半個週期內，即交流輸入電壓V_AC上升時，交流輸入電壓V_AC給LC濾波元件704中的濾波電容Cin充電；在正弦半波電壓Vin的右半個週期內，即交流輸入電壓V_AC下降時，LC濾波元件704中的濾波電容Cin上儲存的能量通過導通的開關S1和S4或者開關S2和S3回饋到電網側，這樣正弦半波電壓Vin可以時刻跟隨交流輸入電壓V_AC。因此，在交流輸入電壓V_AC過零處，用於控制功率開關710的導通與關斷的控制信號gate為高位準，濾波電容 Cin上的正弦半波電壓Vin和功率開關710上的開關電壓V_IGBT都接近於零，功率開關710可以實現零電壓導通，減小了功率開關710的開關損耗；而且此時由於濾波電容Cin上的正弦半波電壓Vin接近於零，功率開關710導通後流過電磁爐的電流也接近於零，之後隨著交流輸入電壓V_AC的逐漸升高，電磁爐的工作電流也逐漸變大，不會產生任何突變，也就消除了原先的異音。第8圖示出了第7圖所示的電路系統處於burst模式時的補償電壓Vcomp、正弦半波電壓Vin、控制信號gate、開關S1和S4的控制信號以及開關S2和S3的控制信號的波形圖。

第9圖示出了包括根據本發明第二實施例的無橋電路的電磁爐的電路系統的示意圖。這裡，需要說明的是，第9圖所示的電路系統中除以下描述的內容以外的部分均與第7圖所示的電路系統類似，在此不再贅述。

如第9圖所示，開關S1、開關S2、開關S3、和開關S4分別串聯有電阻R1、R2、R3和R4，該四個電阻的電阻值較小，例如，電阻值大小為10ohm。這樣，在交流輸入電壓V_AC的正半周，當交流輸入電壓V_AC給濾波電容Cin充電時，雖然開關S1和S4導通，但是由於二極體D1和D4的阻抗遠小於分別與開關S1和S4串聯的電阻R1和R4的阻抗，所以輸入電流仍然會流過二極體D1和D4；當交流輸入電壓V_AC下降到低於濾波電容Cin上的正弦半波電壓Vin時，二極體D1和D4無法導通，濾波電容Cin上的正弦半波電壓Vin通過開關S1和S4回饋至電網側。在交流輸入電壓V_AC的負半周，當交流輸入電壓V_AC給濾波電容Cin充電時，雖然開關S2和S3導通，但是由於二極體D2和D3的阻抗遠小於分別與S2和S3串聯的電阻R1和R4的阻抗，所以輸入電流仍然會流過二極體D2和D3；當交流輸入電壓V_AC下降到會低於濾波電容Cin上的正弦半波電壓Vin時，二極體D2和D4無法導通，濾波電容Cin上的正弦半波電壓Vin通過開關S2和S3回饋至電網側。

如第9圖所示，第一控制單元702-1包括第一比較器和 第一隔離單元，第二控制單元702-2包括第二比較器和第二隔離單元，其中：第一比較器接收交流輸入電壓V_AC的第一表徵電壓V_L1，並將第一表徵電壓V_L1與閾值電壓V1進行比較，以生成用於控制開關S4的導通與關斷的控制信號g4；第一隔離單元使控制信號g1與第一表徵電壓V_L1的電壓差等於控制信號g4，即，使開關S1的汲極電壓與源極電壓之間的電壓差等於控制信號g4；當第一表徵電壓V_L1高於閾值電壓V1時，控制信號g4為高位準，開關S4和S1導通；第二比較器接收交流輸入電壓V_AC的第二表徵電壓V_N1，並將第二表徵電壓V_N1與閾值電壓V1進行比較，以生成用於控制開關S3的導通與關斷的控制信號g3；第二隔離單元使控制信號g2與第二表徵電壓V_N1的電壓差等於控制信號g3，即，使開關S2的汲極電壓與源極電壓之間的電壓差等於控制信號g4；當第二表徵電壓V_N1高於閾值電壓V1(例如，0.2V)時，控制信號g3為高位準，開關S3和S2導通。無橋電路702通過第一輸入端子和第二輸入端子接收交流輸入電壓V_AC，第一表徵電壓V_L1是通過對第一輸入端子處的電壓V_L進行分壓得到的，第二表徵電壓V_N1是通過對第二輸入端子處的電壓V_N進行分壓得到的。這裡，第一和第二隔離單元可以是任意的電氣隔離單元，例如，變壓器隔離單元或者如圖所示的光耦隔離單元等。

第10圖示出了第9圖所示的電路系統中的交流輸入電壓V_AC、正弦半波電壓Vin、控制信號gate、開關S1和S4的控制信號g1和g4、開關S2和S3的控制信號g2和g3、補償電壓Vcomp以及間歇工作模式的控制信號burst的波形圖。從第10圖可以看出，在第9圖所示的電路系統中，無論輸出是否有負載，濾波電容Cin上的正弦半波電壓Vin都能跟隨交流輸入電壓V_AC。

第11圖示出了包括本發明第三實施例的無橋電路的電磁爐的電路系統的示意圖。如第11圖所示，該電路系統的主迴路包括無橋電路1102、LC濾波元件1104、電磁線圈1106、諧振電容1108以及功率開關1110(例如，絕緣閘雙極性接面電晶體(IGBT))。無橋電路1102 包括分別與全波整流橋的二極體D1和二極體D4並聯的開關S1和開關S2，控制單元1102-1，和延遲單元1102-2。

如第11圖所示，開關S1和開關S2分別與電阻R1和電阻R2串聯。這樣，在交流輸入電壓V_AC的正半周，當交流輸入電壓V_AC給濾波電容Cin充電時，雖然開關S1和S2導通，但是由於二極體D1和D4的阻抗遠小於分別與開關S1和S2串聯的電阻R1和R4的阻抗，所以輸入電流仍然會流過二極體D1和D4；當交流輸入電壓V_AC下降到低於濾波電容Cin上的正弦半波電壓Vin時，二極體D1和D4無法導通，濾波電容Cin上的正弦半波電壓Vin通過開關S1和S2回饋至電網側。

如第11圖所示，控制單元1102-1包括比較器和隔離單元，其中：比較器接收交流輸入電壓V_AC的表徵電壓V_L1，並將表徵電壓V_L1與閾值電壓V1進行比較，以生成用於控制開關S2的導通與關斷的控制電壓g2；隔離單元使用於控制開關S1的導通與關斷的控制信號g1與表徵電壓V_L1的電壓差等於控制信號g2，即，使開關S1的汲極電壓與源極電壓的電壓差等於控制信號g2；當表徵分壓V_L1高於閾值電壓V1(例如，0.2V)時，控制信號g2為高位準，開關S2和S1導通。無橋電路1102通過第一輸入端子和第二輸入端子接收交流輸入電壓V_AC，第一表徵電壓V_L1是通過對第一輸入端子處的電壓V_L進行分壓得到的。這裡，隔離單元可以是任意的電氣隔離單元，例如，變壓器隔離單元或者如圖所示的光耦隔離單元等。

延遲單元1102-2接收控制單元1102-1生成的控制信號g2，並將控制信號g2進行延遲以生成延遲控制信號g2_b。延遲控制信號g2_b是位準信號，當延遲控制信號g2_b是高位準時，可控制電磁爐退出burst模式。

這裡，當表徵電壓V_L1高於閾值電壓V1時，控制信號g2為高位準，開關S2和S3導通；當補償電壓Vcomp低於功率開關1110的最低導通電壓Vth_L時，第11圖所示的電路系統進入間歇工作 (burst)模式，功率開關1110截止；當補償電壓Vcomp電壓高於功率開關1110的最高導通電壓Vth_H時，第11圖所示的電路系統必須等到開關S1、S2關斷，濾波電容Cin上的電壓已經全部回饋回交流電網，Vin接近於零時再退出間歇工作(burst)模式，功率開關1110開始工作。此時，濾波電容Cin上的正弦半波電壓Vin和功率開關1110上的開關電壓V_IGBT都接近於零，功率開關1110可以實現零電壓導通，減小了功率開關1110的開關損耗；同時由於濾波電容Cin上的正弦半波電壓Vin接近於零，流過電磁爐的電流也接近於零，之後隨著交流輸入電壓的逐漸升高，電磁爐的工作電流也逐漸變大，不會產生任何突變，也就消除了原先的異音。

第12圖示出了第11圖所示的電路系統中的交流輸入電壓V_AC、正弦半波電壓Vin、控制信號gate、開關S2和S1的控制信號、延遲控制信號、補償電壓Vcomp以及間歇工作模式的控制信號burst的波形圖。

以上結合第7圖至第12圖描述的電路系統都能消除傳統電磁爐在小功率工作下的異音，去除電磁爐在退出間歇工作(burst)模式時功率開關上的大電流衝擊，減小功率開關的開關損耗，讓功率開關工作更加安全。

本發明可以以其他的具體形式實現，而不脫離其精神和本質特徵。例如，特定實施例中所描述的演算法可以被修改，而系統體系結構並不脫離本發明的基本精神。因此，當前的實施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本發明的範圍由所附申請專利範圍而非上述描述定義，並且，落入申請專利範圍的含義和等同物的範圍內的全部改變從而都被包括在本發明的範圍之中。

704‧‧‧LC濾波元件

V_IGBT‧‧‧開關電壓

706‧‧‧電磁線圈

702‧‧‧無橋電路

708‧‧‧諧振電容

702-1‧‧‧第一控制單元

710‧‧‧功率開關

702-2‧‧‧第二控制單元

Cin‧‧‧濾波電容

S1、S2、S3、S4‧‧‧開關

Vin‧‧‧正弦半波電壓

D1、D2、D3、D4‧‧‧二極體

Vcs‧‧‧電流感測電壓

gate、g1、g2、g3、g4‧‧‧控制信號

Claims (12)

1. 一種用於電磁爐的無橋電路，包括：第一開關，與全波整流橋的第一二極體並聯；第二開關，與所述全波整流橋的第二二極體並聯；第三開關，與所述全波整流橋的第三二極體並聯；第四開關，與所述全波整流橋的第四二極體並聯；第一控制單元，被配置為控制所述第一開關和所述第四開關的導通與關斷；以及第二控制單元，被配置為控制所述第二開關和所述第三開關的導通與關斷，其中在電磁爐中的功率開關處於間歇工作模式中的截止狀態時，所述第一控制單元在交流輸入電壓為正時控制所述第一開關和所述第四開關導通，在所述交流輸入電壓為負時控制所述第一開關和所述第四開關關斷，所述第二控制單元在所述交流輸入電壓為正時控制所述第二開關和所述第三開關關斷，在所述交流輸入電壓為負時控制所述第二開關和所述第三開關導通。
2. 如申請專利範圍第1項所述的無橋電路，其中，所述第一開關、所述第二開關、所述第三開關和所述第四開關分別與第一電阻、第二電阻、第三電阻和第四電阻串聯，以使輸入電流在所述第一開關和所述第四開關導通時仍流過所述第一二極體和所述第四二極體，在所述第二開關和所述第三開關導通時仍流過所述第二二極體和所述第三二極體。
3. 如申請專利範圍第1項所述的無橋電路，其中，所述第一控制單元包括：第一比較器，被配置為通過將所述交流輸入電壓的第一表徵電壓與第一閾值電壓進行比較，生成控制所述第四開關的導通與關斷的第一控制信號；以及 第一隔離單元，被配置為使所述第一開關的閘極電壓與源極電壓之間的電壓差等於所述第一控制信號。
4. 如申請專利範圍第1項所述的無橋電路，其中，所述第二控制單元包括：第二比較器，被配置為通過將所述交流輸入電壓的第二表徵電壓與第一閾值電壓進行比較，生成控制所述第三開關的導通與關斷的第二控制信號；以及第二隔離單元，被配置為使所述第二開關的閘極電壓與源極電壓之間的電壓差等於所述第二控制信號。
5. 如申請專利範圍第3項所述的無橋電路，其中，所述無橋電路通過第一輸入端子和第二輸入端子接收所述交流輸入電壓，所述第一表徵電壓是通過對所述第一輸入端子處的電壓進行分壓得到的。
6. 如申請專利範圍第4項所述的無橋電路，其中，所述無橋電路通過第一輸入端子和第二輸入端子接收所述交流輸入電壓，所述第二表徵電壓是通過對所述第二輸入端子處的電壓進行分壓得到的。
7. 一種用於電磁爐的無橋電路，包括：第一開關，與全波整流橋的第一二極體並聯；第二開關，與所述全波整流橋的第四二極體並聯；控制單元，被配置為控制所述第一開關和所述第二開關的導通與關斷，其中在電磁爐中的功率開關處於間歇工作模式中的截止狀態時，所述控制電路在所述交流輸入電壓為正時控制所述第一開關和所述第二開關導通，在所述交流輸入電壓為負時控制所述第一開關和所述第二開關關斷。
8. 如申請專利範圍第7項所述的無橋電路，其中，所述第一開關和所述第二開關分別與第一電阻和第二電阻串聯，以使輸入電流在所述第一開關和所述第二開關導通時仍流過所述第一二極體和所述第四二極體。
9. 如申請專利範圍第7項所述的無橋電路，其中，所述控制單元包 括：比較器，被配置為通過將所述交流輸入電壓的表徵電壓與閾值電壓進行比較，生成控制所述第二開關的導通與關斷的控制信號；以及隔離單元，被配置為使所述第一開關的閘極電壓與源極電壓之間的電壓差等於所述控制信號。
10. 如申請專利範圍第9項所述的無橋電路，其中，所述無橋電路通過第一輸入端子和第二輸入端子接收所述交流輸入電壓，所述表徵電壓是通過對所述第一輸入端子處的電壓進行分壓得到的。
11. 如申請專利範圍第7項所述的無橋電路，進一步包括：延遲單元，被配置為基於所述控制信號生成延遲信號，並將所述延遲信號提供給所述電磁爐的控制電路，以使所述功率開關在所述第一開關和所述第二開關從導通變到關斷後開始工作。
12. 一種電磁爐，包括如申請專利範圍第1-11項中任一項所述的無橋電路。