电磁炉的制作方法

本实用新型涉及家用电器技术领域，尤其涉及一种电磁炉。

背景技术：

随着无线技术的发展，现阶段通常将具有测温功能和无线发射功能的精控装置安装于与电磁炉配套使用的锅具的锅盖上，利用该精控装置将检测锅具内食物的温度并将其发送给电磁炉，可使电磁炉及时调整工作状态，提高了电磁炉的热效率。

目前，为了保证精控模块正常工作，最接近的现有技术是申请号为201420042041.2的一种具有无线充电的电磁炉，该电磁炉包括电磁炉本体、线圈、供电单元和电路基板，该电路基板中包括微控制器、谐振电路、逆变器和用户接口，该用户接口供用户选择无线充电模式或电磁加热模式，以使该线圈在控制器、谐振电路和逆变器的作用下分别产生无线发射电波或者电磁加热电波。

然而，在上述电磁炉中，无线充电模式或电磁加热模式均是利用控制器来触发，需要逆变器来调节供电单元的电源输出，其无法提供与待充电设备所需充电功率一致的工作功率，电能使用效率低。

技术实现要素：

为了解决背景技术中提到的至少一个问题，本实用新型提供一种电磁炉，利用同步电路和定时电路来触发控制器控制谐振电路的导通或截止，使电磁炉产生不同的工作功率，提高了电能的使用效率。

本实用新型提供一种电磁炉，包括：谐振电路、控制器以及电源接口，所述谐振电路的第一端与所述控制器连接，所述谐振电路的第二端与所述电源接口连接，进一步的，该电磁炉，还包括：同步电路和定时电路；

所述同步电路和所述定时电路均与所述控制器连接，所述同步电路还与所述谐振电路的第三端连接，所述同步电路用于在所述电磁炉处于加热模式时触发所述控制器控制所述谐振电路开启或截止，所述定时电路用于在所述电磁炉处于充电模式时触发所述控制器控制所述谐振电路开启或截止。

在本实用新型实施例中，利用该同步电路在电磁炉处于加热模式时触发控制器控制谐振电路开启或截止，利用定时电路在电磁炉处于充电模式时触发控制器控制谐振电路开启或截止，其可根据电磁炉的工作模式利用同步电路或定时电路来触发控制器，进而控制电磁炉产生不同的工作功率，能够最大限度提高电能的使用效率。

在本实用新型的一实施例中，所述电磁炉，还包括：驱动电路；

所述驱动电路连接在所述控制器与所述谐振电路之间，所述控制器用于通过控制所述驱动电路通路以控制所述谐振电路开启，通过控制所述驱动电路断路以控制所述谐振电路截止。

通过在谐振电路与控制器之间设置驱动电路，利用控制器控制驱动电路通路或断路来控制谐振电路的开启或截止，这样能够准确控制谐振电路的开启或截止，有效控制电磁炉的工作功率。

在本实用新型的上述实施例中，所述驱动电路包括：相互连接的单晶体管和驱动保护单元；

所述单晶体管与所述谐振电路连接，所述驱动保护单元与所述控制器连接。

本实施例使用单晶体管控制谐振电路，控制电路简单，易于实现。

在本实用新型的另一实施例中，所述控制器包括相互连接的比较电路和脉宽控制单元，所述比较电路与所述同步电路连接；

所述比较电路用于在所述电磁炉处于加热模式时根据所述同步电路的两路输出电压控制所述脉宽控制单元输出第一脉冲信号，以控制所述驱动电路通路或断路。

利用同步电路在电磁炉处于加热模式时来控制比较电路，进而控制脉宽控制单元输出第一脉冲信号，以控制驱动电路通路或断路，有效控制了电磁炉在加热模式时产生的工作功率。

在本实用新型的上述实施例中，所述第一脉冲信号包括第一导通时长和第一截止时长，所述第一导通时长由所述电磁炉的加热功率确定，所述第一截止时长由所述谐振电路的谐振频率确定。

根据电磁炉的加热功率确定第一导通时长，根据谐振电路的谐振频率确定第一截止时长，能够最大效率利用电磁炉的工作功率，避免了资源浪费。

在本实用新型的再一实施例中，所述定时电路与所述脉宽控制单元连接；

所述定时电路用于在所述电磁炉处于充电模式时控制所述脉宽控制单元输出第二脉冲信号，以控制所述驱动电路通路或断路。

利用定时电路在电磁炉处于充电模式时来控制脉宽控制单元输出第二脉冲信号，以控制驱动电路通路或断路，有效控制了电磁炉在充电模式时产生的工作功率。

在本实用新型的上述实施例中，所述第二脉冲信号包括第二导通时长和第二截止时长，所述第二导通时长和所述第二截止时长均由待充电设备的充电功率和充电效率确定。

根据待充电设备的充电功率和充电效率确定第二导通时长和第二截止时长，使得电磁炉在充电模式时产生的工作功率最大限度的被待充电设备吸收，避免了资源浪费。

在本实用新型的又一实施例中，所述定时电路与所述控制器集成于一体。

通过将定时电路集成于控制器上，可有效缩短定时电路与控制器之间的线路长度，减小了定时电路占用空间。

在本实用新型的又一实施例中，所述谐振电路为并联谐振电路，所述并联谐振电路包括：并联连接的线圈盘和谐振电容。

利用电磁炉的线圈盘和谐振电容组成LC谐振电路，其具有选频的功能，能够从众多频率中选择合适的频率信号进行谐振，使电磁炉输出合适的工作功率。

本实用新型的构造以及它的其他实用新型目的及有益效果将会通过结合附图而对优选实施例的描述而更加明显易懂。

附图说明

图1为本实用新型提供的电磁炉实施例一的结构示意图；

图2为本实用新型提供的电磁炉实施例二的结构示意图；

图3为本实用新型提供的电磁炉实施例的电路图；

图4为图3所示实施例中脉宽控制单元输出的第一脉冲信号的波形示意图；

图5为图3所示实施例中脉宽控制单元输出的第二脉冲信号的波形示意图。

附图标记：

1：谐振电路； 2：控制器； 3：电源接口；

4：同步电路； 5：定时电路； 6：驱动电路；

61：单晶体管； 62：驱动保护单元； 21：比较电路；

22：脉宽控制单元； 11：线圈盘； 12：谐振电容；

7：滤波电路； 8：保险丝； 9：压敏电阻；

10：EMC电路。

具体实施方式

图1为本实用新型提供的电磁炉实施例一的结构示意图。如图1所示，本实施例提供的电磁炉，包括：谐振电路1、控制器2以及电源接口3，该谐振电路1的第一端与控制器2连接，该谐振电路1的第二端与电源接口3连接。进一步的，该电磁炉，还包括：同步电路4和定时电路5。

其中，该同步电路4和定时电路5均与控制器2连接，该同步电路4还与谐振电路1的第三端连接，该同步电路4用于在电磁炉处于加热模式时触发控制器2控制谐振电路1开启或截止，该定时电路5用于在电磁炉处于充电模式时触发控制器2控制谐振电路1开启或截止。

可选的，本实施例提供的电磁炉，还包括人机交互界面，用户可通过该人机交互界面来选择电磁炉的工作模式。在本实施例中，电磁炉至少包括加热模式和充电模式。当用户将待加热锅具放置于电磁炉上，且用户通过人机交互界面选择加热模式时，同步电路4的输出电压作用于控制器2，并触发该控制器2发出第一控制信号，进而控制谐振电路1的开启或截止，从而实现电磁炉的正常加热过程。

当电磁炉的加热过程结束或者锅盖上精控模块的电池电量不足时，将设置有精控模块的锅盖放置于电磁炉上，用户通过人机交互界面选择充电模式时，定时电路5输出的定时控制信号作用于控制器2，并触发该控制器2发出第二控制信号，进而控制谐振电路1的开启或截止，从而实现给精控模块无线充电的目的。

值得说明的是，本实施例提供的电磁炉，不能在加热模式时利用同步电路4的输出电压来触发该控制器2控制谐振电路1的开启或截止，这是由于谐振电路1的LC谐振频率是固定的，其不能产生较小的功率给精控模块中的充电电池进行无线充电。一般情况下，充电电池的充电功率为几瓦(比如5W)，而加热模式下的电磁加热功率最高可达到千瓦(例如21KW)，这样使得若采用充电模式的触发模式触发控制器2控制谐振电路1开启时，不仅使得电磁炉损耗功率非常发，而且造成了充电能源浪费，极易损坏电磁炉。

作为另一可能实现方式，如果非要采用加热模式时的同步电路4来控制谐振电路1开启，进而实现无线充电，可选的，只能增加硬件电路，利用该硬件电路实现充电模式和加热模式之间相互切换。

而本实施例根据精控模块中充电电池的充电功率需求，控制定时电路5发出的定时控制信号，使电磁炉充电模式产生的功率与充电功率精确相等，提高了充电电池的充电效率最高，减小了能源浪费，不需要额外增加硬件电路，成本低。

本实用新型实施例提供的电磁炉，包括谐振电路、控制器以及电源接口，该谐振电路的第一端与控制器连接，该谐振电路的第二端与电源接口连接，且该电磁炉还包括同步电路和定时电路，通过将同步电路和定时电路均与控制器连接，同步电路还与谐振电路的第三端连接，利用该同步电路在电磁炉处于加热模式时触发控制器控制谐振电路开启或截止，利用定时电路在电磁炉处于充电模式时触发控制器控制谐振电路开启或截止，其可根据电磁炉的工作模式利用同步电路或定时电路来触发控制器，进而控制电磁炉产生不同的工作功率，能够最大限度提高电能的使用效率。

进一步的，在上述实施例的基础上，图2为本实用新型提供的电磁炉实施例二的结构示意图。如图2所示，本实用新型的实施例提供的电磁炉，还包括：驱动电路6。

该驱动电路6连接在控制器2与谐振电路1之间，该控制器2用于通过控制该驱动电路6通路以控制谐振电路1开启，通过控制驱动电路6断路以控制谐振电路1截止。

在本实施例中，如图2所示，该驱动电路6包括：相互连接的单晶体管61和驱动保护单元62。

该单晶体管61与谐振电路1连接，该驱动保护单元62与控制器2连接。

作为一种示例，在本实施例中，单晶体管61是绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT)，驱动保护单元62是IGBT驱动保护电路，该驱动保护单元62用于驱动IGBT导通或截止，并保护该IGBT不受损坏。

本实施例使用单晶体管控制谐振电路，控制电路简单，易于实现。

值得说明的是，IGBT开关频率是由自身决定的，不同型号的IGBT其工作频率范围可能不同。当电磁炉中使用单晶体管61工作时，考虑到家用电器的工作功率不同，经过实践证明，本实施例中使用的单晶体管61一般工作16k～40kHZ的开关频率范围内。可选的，在此范围时，电磁炉的工作功率对铁质锅具的加热效果最好。

在本实施例中，通过在谐振电路与控制器之间设置驱动电路，利用控制器控制驱动电路通路或断路来控制谐振电路的开启或截止，这样能够准确控制谐振电路的开启或截止，有效控制电磁炉的工作功率。

进一步的，在如图2所示实施例的基础上，图3为本实用新型提供的电磁炉实施例的电路图。如图3所示，在本实施例提供的电磁炉中，上述控制器2包括相互连接的比较电路21和脉宽控制单元22，该比较电路21与上述同步电路4连接。

该比较电路21用于在电磁炉处于加热模式时根据同步电路4的两路输出电压控制脉宽控制单元22输出第一脉冲信号，以控制驱动电路6通路或断路。

具体的，比较电路21可采用比较器等硬件形式实现，也可以采用软件形式实现，本实施例并不限定比较电路21的具体实现形式，只要能够实现比较功能的实现方式均属于本实施例的保护范围。

利用同步电路在电磁炉处于加热模式时来控制比较电路，进而控制脉宽控制单元输出第一脉冲信号，以控制驱动电路通路或断路，有效控制了电磁炉产生的工作功率。

参照图3所示，比较电路21具有两个输入端和一个输出端B，两个输入端分别是同相输入端A1和反相输入端A2，同相输入端A1和反相输入端A2分别连接到同步电路4的节点P1和节点P2上，也即，同步电路4的两路输出电压分别从同步电路4的节点P1和节点P2处引出。

相应的，如图3所示，同步电路4由多个电阻组成，同步电路4的两端分别连接到谐振电路1的两端。同步电路4的第一端串联连接有电阻R1、电阻R2和电阻R3，其中，电阻R1接地，电阻R3连接到谐振电路1的第二端，节点P1位于电阻R1和电阻R2之间；同步电路4的第二端串联连接有电阻R11、电阻R12、电阻R13和电阻R14，其中，电阻R14接地，电阻R11连接到谐振电路1的第一端，节点P2位于电阻R13和电阻R14之间。

具体的，当比较器反相输入端A2电压高于同相输入端A1电压时，比较器输出端B输出的电平翻转，控制脉宽控制单元22输出第一脉冲信号，通过该第一脉冲信号控制驱动电路6通路或断路。

在本实施例中，图4为图3所示实施例中脉宽控制单元输出的第一脉冲信号的波形示意图。如图4所示，第一脉冲信号包括第一导通时长T1和第一截止时长T2，第一导通时长T1由电磁炉的加热功率确定，第一截止时长T2由谐振电路1的谐振频率确定。

具体的，电磁炉的加热功率越大，第一导通时长T1则越长。详细而言，控制器2根据电磁炉的加热功率计算出第一导通时长T1，而谐振电路1的谐振频率是由组成该电路的电感和电容确定，其与谐振电路1的输入信号频率有关，即谐振时，输入信号频率等于谐振频率时，谐振电路1发生谐振，电阻中的阻抗处于最大状态，流过整个谐振电路1的信号电流最小，而当输入信号频率高于或低于谐振频率时，谐振电路1处于失谐状态，电路阻抗比谐振时小，也即，第一截止时长T2与谐振电路1的输入信号频率及谐振频率有关。

如图3所示，当第一脉冲信号的第一导通时长T1作用于脉宽控制单元22时，IGBT的栅极G电压高于发射极E的电压，此时IGBT导通，谐振电路1谐振，电磁炉处于加热模式，且此时IGBT的集电极C电压为零，可以实现IGBT的零电压导通，减小了IGBT的开通损耗，防止IGBT过热。

进一步的，如图3所示，上述定时电路5与控制器2的脉宽控制单元22连接。

该定时电路5用于在电磁炉处于充电模式时控制脉宽控制单元22输出第二脉冲信号，以控制驱动电路6通路或断路。

具体的，定时电路5可利用元器件通过设计硬件电路的形式实现，也可以采用在控制器2内设置应用程序通过软件形式实现，本实施例也不对定时电路5的具体实现形式进行限定，只要能够实现定时功能的实现方式均属于本实施例的保护范围。

在本实施例中，图5为图3所示实施例中脉宽控制单元输出的第二脉冲信号的波形示意图。如图5所示，第二脉冲信号包括第二导通时长T3和第二截止时长T4，该第二导通时长T3和第二截止时长T4均由待充电设备的充电功率和充电效率确定。

通常情况下，由第二导通时长T3和第二截止时长T4组成的第二脉冲信号主要用于控制谐振电路1的开启或截止，进而得到电磁炉的充电功率，也即，电磁炉的无线充电功率由第二导通时长T3和第二截止时长T4决定，具体的，第二导通时长T3越大，第二截止时长T4越小，电磁炉的无线充电功率就越大。

而在设置第二导通时长T3和第二截止时长T4时，可根据待充电设备的充电功率和充电效率确定，根据待充电设备的充电效率以及充电功率需求，设置合适的第二导通时长T3和第二截止时长T4，使电磁炉的无线充电功率略大于或等于待充电设备的充电功率，能够减低能源的额外浪费，提高充电效率，具体的，该无线充电功率由控制器2计算得到，由脉宽控制单元22通过第二导通时长T3和第二截止时长T4输出。

值得说明的是，第二导通时长T3越大，IGBT的导通时间越长，电磁炉的电能转化电磁场磁能的能力越强，电磁噪声越大。一般情况下，较高的电磁噪声，也称为电磁啸叫，低频是指因为频率小于20K，人耳能听到的频率范围。

具体的，在电磁炉处于充电模式时，第二导通时长T3越大，第二截止时长T4越小，电磁炉的充电功率越大，第二导通时长T3越小，第二截止时长T4越大，电磁炉的充电功率越小。

在实际应用中，第二截止时长T4应远大于第二导通时长T3，T4>>T3。第二导通时长T3越大，电磁噪声越大，在此低频磁场下产生振动越强，从而引起周围空气共振越强，所以噪音越大，只要T3大小合适，人耳基本听不到噪音。所以电磁炉在充电模式下，根据充电功率大小，选择合适的T3和T4大小，既能满足功率需求，使充电效率最高，也不会产生噪音。

由于电磁炉在充电模式下，IGBT的开关频率在5K以下，而在加热模式下，IGBT的开关频率是16K到40K，功率最大21KW，因此，需要采用不同的触发方式来触发控制器2进而控制谐振电路1的开启或截止。

作为一种可能实现方式，在该电磁炉中，可将定时电路5与控制器2集成于一体。

当定时电路5采用硬件实现时，将定时电路5集成于控制器2上，可有效缩短定时电路5与控制器2之间的线路长度，减小了定时电路5占用空间。当定时电路5采用软件等形式实现时，将定时电路5的定时功能集成到控制器2上，利用同一个控制器2可实现脉冲信号的生成和控制，无需元器件，降低了电路复杂度，成本低。

进一步的，如图3所述，在本实施例提供的电磁炉中，上述谐振电路1为并联谐振电路，该并联谐振电路包括：并联连接的线圈盘11和谐振电容12。

利用电磁炉的线圈盘11和谐振电容12组成LC谐振电路1，其具有选频的功能，能够从众多频率中选择合适的频率信号进行谐振，使电磁炉输出合适的工作功率。

进一步的，如图3所示，该电磁炉还包括滤波电路7，该滤波电路7连接在电源接口3与谐振电路1之间，该滤波电路7包括电感L1和电容C1，该电感L1用于滤除市电干扰和防止电磁炉的高频信号向外泄露，电容C1用于滤除市电杂波信号。

可选的，在待充电设备位于电磁炉上，处于无线充电过程中时，电磁炉和锅具上的精控装置需保持无线通讯状态，电磁炉会将根据精控装置发来的无线信息，调整电磁炉的充电功率大小，这样既能使待充电设备满足充电功率需求，又能使充电效率最高。当待充电设备的充电结束时，精控装置发送充电完成的信息通知电磁炉，使电磁炉停止输出功率，电磁炉自动关机。

进一步的，如图3所示，电磁炉的电源接口3与火线和零线组成的市电电压连接，利用市电为电磁炉供电。

可选的，供电电源的火线上连接有保险丝8，该保险丝8在流经供电线的电流过大时，及时切断火线与电磁炉的通路，保护电磁炉和用户的安全。

可选的，供电电源的火线和零线之间还连接有压敏电阻9，该压敏电阻9具有高压保护的作用，用于在供电线的电压高于限定值时，压敏电阻9短路，使电压降下来，保护后续电路。

进一步的，供电电源的火线和零线之间还连接有电磁兼用性(Electro Magnetic Compatibility，简称EMC)电路10，该EMC电路10用于防止电磁炉干扰外部市电电网，并在和外部市电电网有干扰时，滤除该干扰。

该EMC电路10与谐振电路1之间还设置有整流桥BG1，该整流桥BG1用于将交流电转化为直流电。

本实用新型实施例提供的电磁炉，在电磁炉处于加热模式时，利用同步电路来触发控制器控制谐振电路的开启或截止，且在电磁炉处于充电模式时，利用定时电路来触发控制器控制谐振电路的开启或截止，能够控制电磁炉产生不同的工作功率，能够最大限度提高电能的使用效率，避免了资源浪费。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。