电磁加热装置及其保护电路的制作方法

本实用新型涉及家用电器技术领域，特别涉及一种电磁加热装置的保护电路以及一种电磁加热装置。

背景技术：

相关技术中，当电磁加热装置处于恶劣的锅具加热状态或者盘间距非受控状态下时，容易造成开关管的加载电压过大，影响电路中元器件的工作状态，且容易造成开关管损毁，影响整机的工作性能。并且，电磁加热装置的控制芯片的端口资源较少，无法增加过多的检测电路。

因此，相关技术需要进行改进。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的第一个目的在于提出一种电磁加热装置的保护电路，通过将开关管的过压检测信号和电压浪涌检测信号进行逻辑与，并共用一个浪涌保护监测端口，提高了芯片端口利用率，并可以及时检测开关管承受的异常高压，提高了电路的保护能力。

本实用新型的第二个目的在于提出一种电磁加热装置。

为达到上述目的，本实用新型一方面提出的一种电磁加热装置的保护电路，包括：电压浪涌检测单元，所述电压浪涌检测单元与交流电源相连，所述电压浪涌检测单元通过检测所述交流电源的浪涌电压以生成浪涌检测信号；开关管过压检测单元，所述开关管过压检测单元与开关管的集电极相连，所述开关管过压检测单元通过检测所述开关管的集电极电压以生成过压检测信号；与门逻辑单元，所述与门逻辑单元的第一输入端与所述电压浪涌检测单元的输出端相连，所述与门逻辑单元的第二输入端与所述开关管过压检测单元的输出端相连，所述与门逻辑单元根据所述浪涌检测信号和所述过压检测信号生成保护信号；主控单元，所述主控单元的保护端与所述与门逻辑单元的输出端相连，所述主控单元的控制信号输出端与所述开关管的门极相连，所述主控单元根据所述保护信号停止输出控制信号至所述开关管。

根据本实用新型提出的电磁加热装置的保护电路，电压浪涌检测单元检测交流电源的浪涌电压以生成浪涌检测信号，开关管过压检测单元检测开关管的集电极电压以生成过压检测信号，进而与门逻辑单元根据浪涌检测信号和过压检测信号生成保护信号，主控单元根据保护信号停止输出控制信号至开关管。由此，本实用新型的电磁加热装置的保护电路将开关管的过压检测信号和电压浪涌检测信号进行逻辑与，并共用一个浪涌保护监测端口，提高了芯片端口利用率，并且可以及时检测开关管承受的异常高压，从而，可以在恶劣的锅具加热状态及盘间距非受控状态下保护开关管和整机，扩展了电路的保护源，提高了电路的保护能力。

进一步地，所述电压浪涌检测单元包括：第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述交流电源的第一端相连；第二二极管，所述第二二极管的阳极与所述交流电源的第二端相连，所述第二二极管的阴极与所述第一二极管的阴极相连以构成第一节点；第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第一电阻的一端与所述第一节点相连，所述第一电阻、所述第二电阻和所述第三电阻之间相互串联连接，所述第二电阻与所述第三电阻之间具有第二节点，所述第三电阻接地；第一电容，所述第一电容与所述第一电阻并联连接；第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第二节点相连；第一三极管，所述第一三极管的基极与所述第四电阻的另一端相连，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极通过第五电阻与预设电源相连，所述第一三极管的集电极作为所述电压浪涌检测单元的输出端。

优选地，所述第一电容可为瓷片电容。

进一步地，所述电压浪涌检测单元还包括：第二电容，所述第二电容的一端与所述第一三极管的基极相连，所述第二电容的另一端接地。

进一步地，所述开关管过压检测单元包括：第六电阻，所述第六电阻的一端与所述开关管的集电极相连；第七电阻，所述第七电阻的一端与所述第六电阻的另一端相连，所述第七电阻的一端与所述第六电阻的另一端之间具有第三节点，所述第七电阻的另一端接地；第一稳压管，所述第一稳压管的阴极与所述第三节点相连；第八电阻，所述第八电阻的一端与所述第一稳压管的阳极相连；第九电阻，所述第九电阻的一端与所述第八电阻的另一端相连，所述第九电阻的一端与所述第八电阻的另一端之间具有第四节点，所述第九电阻的另一端与所述第七电阻的另一端相连后接地；第二三极管，所述第二三极管的基极与所述第四节点相连，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极通过第十电阻与预设电源相连，所述第二三极管的集电极作为所述开关管过压检测单元的输出端。

进一步地，所述与门逻辑单元包括：第十一电阻，所述第十一电阻的一端与所述开关管过压检测单元的输出端相连；第三二极管，所述第三二极管的阴极与所述电压浪涌检测单元的输出端相连，所述第三二极管的阳极与所述第十一电阻的另一端相连以构成所述与门逻辑单元的输出端。

优选地，所述开关管可为IGBT。

为达到上述目的，本实用新型另一方面提出的一种电磁加热装置，包括如权利所述电磁加热装置的保护电路。

优选地，所述电磁加热装置可为电磁炉、电磁压力锅或电磁电饭煲。

根据本实用新型提出的电磁加热装置，通过上述电磁加热装置的保护电路，将开关管的过压检测信号和电压浪涌检测信号进行逻辑与，并共用一个浪涌保护监测端口，提高了芯片端口利用率，并且可以及时检测开关管承受的异常高压，从而，可以在恶劣的锅具加热状态及盘间距非受控状态下保护开关管和整机，扩展了电路的保护源，提高了电路的保护能力。

附图说明

图1为根据本实用新型一个实施例的电磁加热装置的保护电路的方框示意图；

图2为根据本实用新型一个实施例的电磁加热装置的保护电路的电路原理图；以及

图3为根据本实用新型一个实施例的电磁加热装置的方框示意图。

附图标记说明：

电压浪涌检测单元10、开关管过压检测单元20、与门逻辑单元30和主控单元40；交流电源50和开关管60；

第一二极管D1、第二二极管D2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1、第四电阻R4、第五电阻R5、第一三极管Q1和第二电容C2；

第六电阻R6、第七电阻R7、第一稳压管ZD1、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10和第二三极管Q2；第十一电阻R11和第三二极管Q3；

电磁加热装置100和电磁加热装置的保护电路200。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参照附图来描述根据本实用新型实施例提出的电磁加热装置及其保护电路。

图1为根据本实用新型一个实施例的电磁加热装置的保护电路的方框示意图。如图1所示，该电磁加热装置的保护电路包括：电压浪涌检测单元10、开关管过压检测单元20、与门逻辑单元30和主控单元40。

其中，电压浪涌检测单元10与交流电源50相连，电压浪涌检测单元10通过检测交流电源50的浪涌电压以生成浪涌检测信号；开关管过压检测单元20与开关管60的集电极C相连，开关管过压检测单元20通过检测开关管60的集电极电压以生成过压检测信号；与门逻辑单元30的第一输入端与电压浪涌检测单元10的输出端相连，与门逻辑单元30的第二输入端与开关管过压检测单元20的输出端相连，与门逻辑单元30根据浪涌检测信号和过压检测信号生成保护信号；主控单元40的保护端与与门逻辑单元30的输出端相连，主控单元40的控制信号输出端与开关管60的门极G相连，主控单元40根据保护信号停止输出控制信号至开关管60。

具体来说，在电磁加热装置的工作过程中，交流电源50为电磁加热装置供电，控制单元40输出控制信号至开关管60，以控制开关管60的开通或关断，以控制电磁加热装置进行加热。电压浪涌检测单元10对交流电源50提供的交流市电进行整流和采样，当市电电压发生突变，即交流电源50产生电压浪涌时，电压浪涌检测单元50生成的浪涌检测信号从高电平跳变为低电平；同时，开关管过压检测单元20对开关管60的集电极电压即开关管50的加载电压进行采样，当开关管60的集电极电压超过第一预设阈值，即开关管60的加载电压过高时，开关管过压检测单元20生成的过压检测信号从高电平跳变为低电平。

进一步地，与门逻辑单元30对浪涌检测信号和过压检测信号进行逻辑与运算，当浪涌检测信号和过压检测信号同时为高电平时，与门逻辑单元30的输出端为高电平，主控单元40判断交流电源50的电压未发生浪涌故障且开关管60的加载电压正常，并输出控制信号至开关管60，以控制开关管60的开通或关断；当浪涌检测信号为低电平和/或过压检测信号为低电平时，与门逻辑单元30的输出端从高电平跳变为低电平，产生下降沿翻转信号，并将此下降沿信号作为保护信号输出至主控单元40。主控单元40在接收到保护信号后，触发主控单元40的PPG控制模块，以使PPG控制模块停止输出控制信号，开关管60停止工作，以实现保护开关管60和整机的目的。

根据本实用新型的一个具体实施例，主控单元40输出控制信号可为PPG信号，由于PPG信号的驱动能力较低，主控单元40可将PPG信号输出至驱动电路，以通过驱动电路驱动开关管60的开通或关断。

由此，本实用新型实施例的电磁加热装置的保护电路将开关管60的加载电压作为保护源，与电压浪涌检测信号进行逻辑与，并共用一个浪涌保护监测端口，提高了芯片端口利用率，并且可以及时检测开关管承受的异常高压，从而，可以在恶劣的锅具加热状态及盘间距非受控状态下保护开关管和整机，扩展了电路的保护源，提高了电路的保护能力。

根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，电压浪涌检测单元10包括：第一二极管D1、第二二极管D2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1、第四电阻R4、第五电阻R5和第一三极管Q1。

其中，第一二极管D1的阳极与交流电源50的第一端ACL相连；第二二极管D2的阳极与交流电源50的第二端ACN相连，第二二极管D2的阴极与第一二极管D1的阴极相连以构成第一节点；第一电阻R1的一端与第一节点相连，第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3之间相互串联连接，第二电阻R2与第三电阻R3之间具有第二节点，第三电阻R3接地；第一电容C1与第一电阻R1并联连接；第四电阻R4的一端与第二节点相连；第一三极管Q1的基极与第四电阻R4的另一端相连，第一三极管Q1的发射极接地，第一三极管Q1的集电极通过第五电阻R5与预设电源VCC相连，第一三极管Q1的集电极作为电压浪涌检测单元10的输出端。

根据本实用新型的一个具体实施例，第一电容C1可为瓷片电容。其中，瓷片电容在其两端的电压突变时发生短路。

根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，电压浪涌检测单元10还包括：第二电容C2，第二电容C2的一端与第一三极管Q1的基极相连，第二电容C2的另一端接地。

具体来说，电压浪涌检测单元10对交流电源50提供的交流市电进行整流和采样，其中，第一二极管D1和第二二极管D2将交流电源50提供的交流市电整流为直流电压Vdc，第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3对整流后的直流电压进行阻容分压，第四电阻R4和第二电容C2对第一电压采样点A的电压即第三电阻R3两端的电压进行处理，并将处理后的采样电压输出至第一三极管Q1的基极，第一三极管Q1输出相应的浪涌检测信号。在正常情况下，处理后的第一电压采样点A的电压V1＝Vdc*R3/(R1+R2+R3)，此时，第一三极管Q1的基极的电压值小于第一三极管Q1的开通电压V_be1，第一三极管Q1截止，第一三极管Q1的集电极输出高电平；当市电电压发生突变，即交流电源50产生电压浪涌时，第一电阻R1两端的电压瞬间突变，第一电容C1发生短路，第一电压采样点A的电压瞬间被抬高，第一电压采样点A的电压V2＝Vdc*R3/(R2+R3)，此时，第一三极管Q1的基极的电压值大于第一三极管Q1的开通电压V_be1，第一三极管Q1开通，第一三极管Q1的集电极输出低电平。

需要说明的是，第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3的阻容分压比例，第四电阻R4和第二电容C2的参数选择，以及第一三极管Q1的开关速度均影响电压浪涌检测单元10的电压浪涌保护灵敏度。

根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，开关管过压检测单元20包括：第六电阻R6、第七电阻R7、第一稳压管ZD1、第八电阻R8、第九电阻R9和第二三极管Q2。

其中，第六电阻R6的一端与开关管60的集电极C相连；第七电阻R7的一端与第六电阻R6的另一端相连，第七电阻R7的一端与第六电阻R6的另一端之间具有第三节点，第七电阻R7的另一端接地；第一稳压管ZD1的阴极与第三节点相连；第八电阻R8的一端与第一稳压管ZD1的阳极相连；第九电阻R9的一端与第八电阻R8的另一端相连，第九电阻R9的一端与第八电阻R8的另一端之间具有第四节点，第九电阻R9的另一端与第七电阻R7的另一端相连后接地；第二三极管Q2的基极与第四节点相连，第二三极管Q2的发射极接地，第二三极管Q2的集电极通过第十电阻R10与预设电源VCC相连，第二三极管Q2的集电极作为开关管过压检测单元20的输出端。

具体来说，开关管过压检测单元20对开关管60的集电极电压即开关管50的加载电压进行采样，并生成相应的过压检测信号，其中，第六电阻R6和第七电阻R7的对开关管60的集电极电压进行分压，开关管60的集电极电压越高，第七电阻R7两端的电压越大，当开关管60的集电极电压超过第二预设阈值时，第七电阻R7两端的电压足够大，第一稳压管ZD1击穿，第八电阻R8、第九电阻R9和第一稳压管ZD1串联支路导通，假设第七电阻R7两端的电压为V_R7，且第一稳压管ZD1的漏源电压为V_DS，则第二电压采样点B的电压即第七电阻R7两端的电压将第二电压采样点B的电压输出至第二三极管Q2的基极，以监控开关管60的集电极电压。当开关管60的集电极电压正常时，第二三极管Q2的基极的电压值小于第二三极管Q2的开通电压V_be2，第二三极管Q2关断，第二三极管Q2的集电极输出高电平；当开关管60的集电极电压超过第一预设阈值时，第二三极管Q2的基极的电压值大于第二三极管Q2的开通电压V_be2，第二三极管Q2开通，第二三极管Q2的集电极输出低电平。

根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，与门逻辑单元30包括：第十一电阻R11和第三二极管D3，其中，第十一电阻R11的一端与开关管过压检测单元20的输出端相连；第三二极管D3的阴极与电压浪涌检测单元10的输出端相连，第三二极管D3的阳极与第十一电阻R11的另一端相连以构成与门逻辑单元30的输出端。

具体来说，串联连接的第十一电阻R11和第三二极管D3的一端接收电压浪涌检测单元10输出的浪涌检测信号，串联连接的第十一电阻R11和第三二极管D3的另一端接收开关管过压检测单元20输出的过压检测信号，第十一电阻R11和第三二极管D3的连接点作为与门逻辑单元30的输出端，当浪涌检测信号和过压检测信号同时为高电平，即交流电源50的电压未发生浪涌故障且开关管60的加载电压正常时，第三二极管D3截止，与门逻辑单元30的输出端为高电平，此时，主控单元40继续输出控制信号至开关管60，以控制开关管60进行开通或关断；当浪涌检测信号为低电平即交流电源50的电压发生浪涌故障时，第三二极管D3开通，如果此时过压检测信号为低电平即开关管60的加载电压过高，则与门逻辑单元30的输出端为低电平；如果此时过压检测信号为高电平即开关管60的加载电压正常，则由于第三二极管D3开通，与门逻辑单元30的输出端仍为低电平；当过压检测信号为低电平即开关管60的加载电压过高时，第三二极管D3导通或者截止，与门逻辑单元30的输出端均为低电平。由此可知，当浪涌检测信号为低电平或者过压检测信号为低电平，即电磁加热装置发生电压浪涌故障或者开关管60的集电极电压过高时，与门逻辑单元30的输出端从高电平跳变为低电平，产生下降沿翻转信号，并将此下降沿信号作为保护信号输出至主控单元40。主控单元40在接收到保护信号后，触发主控单元40的PPG控制模块，以使PPG控制模块停止输出控制信号，从而，控制开关管60停止工作，以实现保护开关管60和整机的目的。

根据本实用新型的一个实施例，如图1和2所示，电磁加热装置的保护电路还包括供电单元70和谐振单元80，其中，供电单元70用于对交流电源50提供的交流市电进行整流和滤波处理，以为电磁加热装置提供稳定的直流电；谐振单元80用于在开关管60的控制下将电能转化为电磁能，从而进行谐振加热。

其中，供电单元70包括整流模块701和滤波模块702，整流模块701的第一输入端与交流电源50的第一端ACL相连，整流模块701的第二输入端与交流电源50的第二端ACN相连；滤波模块702包括滤波电感L0、第一滤波电容C3、第二滤波电容C4和第十二电阻R12，其中，滤波电感L0的一端与整流模块701的第一输出端相连，滤波电感L0的另一端与谐振单元80相连，滤波电感L0的一端与整流模块701的第一输出端之间具有第五节点，滤波电感L0的另一端与谐振单元80之间具有第六节点；第一滤波电容C3的一端与第五节点相连，第一滤波电容C3的另一端与整流模块701的第二输出端相连，第一滤波电容C3的另一端与整流模块701的第二输出端之间具有第七节点；第二滤波电容C4的一端与第六节点相连，第二滤波电容C4的另一端接地GND；第十二电阻R12的一端与第七节点相连，第十二电阻R12的另一端接地。谐振模块80包括：并联连接的谐振电感L80和谐振电容C80，其中，并联连接的谐振电感L80和谐振电容C80的一端与滤波供电单元70相连，并联连接的谐振电感L80和谐振电容C80的另一端与开关管60的集电极C相连。

根据本实用新型的一个具体实施例，如图2所示，开关管60可为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)。其中，开关管60的门极G与主控单元40的控制信号输出端相连，开关管60的集电极C与并联的谐振电感L80和谐振电容C80的另一端相连，开关管60的发射极E接地。

如上所述，供电单元70作为整个电磁加热装置的能量源，谐振单元80作为电磁加热装置的加热单元，开关管60根据主控单元40发出的PPG控制信号开通或关断，以调整电路的工作状态。在电磁加热装置的工作过程中，电压浪涌检测单元10检测交流电源50的浪涌电压并生成浪涌检测信号，开关管过压检测单元20检测开关管60的集电极电压并生成过压检测信号，与门逻辑单元30对浪涌检测信号和过压检测信号进行逻辑与处理。当开关管60的集电极电压过高和/或交流电源50出现电压浪涌故障时，与门逻辑单元30产生下降沿翻转信号，并将此下降沿信号作为保护信号输出至主控单元40。如果主控单元40未接收到保护信号，则主控单元40持续发出PPG控制信号，以控制开关管60开通或关断，从而控制谐振单元80进行谐振加热；如果主控芯片40接收到保护信号，则主控单元40停止发出PPG控制信号，开关管60停止工作，以对开关管60和整机进行保护。

综上，根据本实用新型实施例提出的电磁加热装置的保护电路，电压浪涌检测单元检测交流电源的浪涌电压以生成浪涌检测信号，开关管过压检测单元检测开关管的集电极电压以生成过压检测信号，进而与门逻辑单元根据浪涌检测信号和过压检测信号生成保护信号，主控单元根据保护信号停止输出控制信号至开关管。由此，本实用新型的电磁加热装置的保护电路将开关管的过压检测信号和电压浪涌检测信号进行逻辑与，并共用一个浪涌保护监测端口，提高了芯片端口利用率，并且可以及时检测开关管承受的异常高压，从而，可以在恶劣的锅具加热状态及盘间距非受控状态下保护开关管和整机，扩展了电路的保护源，提高了电路的保护能力。

图3是根据本实用新型实施例的电磁加热装置的方框示意图。如图3所示，该电磁加热装置100包括电磁加热装置的保护电路200。

根据本实用新型的一个具体实施例，电磁加热装置100可为电磁炉、电磁压力锅或电磁电饭煲。

综上，根据本实用新型实施例提出的电磁加热装置，通过上述电磁加热装置的保护电路，将开关管的过压检测信号和电压浪涌检测信号进行逻辑与，并共用一个浪涌保护监测端口，提高了芯片端口利用率，并且可以及时检测开关管承受的异常高压，从而，可以在恶劣的锅具加热状态及盘间距非受控状态下保护开关管和整机，扩展了电路的保护源，提高了电路的保护能力。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点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表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。