电磁加热系统中功率开关管的控制方法和装置与流程

本发明涉及生活电器技术领域，特别涉及一种电磁加热系统中功率开关管的控制方法以及一种电磁加热系统中功率开关管的控制装置。

背景技术：

相关电磁加热系统工作过程中的信号干扰比较大，容易造成开关管关断后短时间内再次开通的，然而，此时开关管的开通电压高，开通峰值电流大，振荡电压高，开通损耗大，并且开关管连续两次开关时间过短容易造成工作频率过高，损耗增大，影响IGBT可靠性。

因此，相关技术需要进行改进。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种电磁加热系统中功率开关管的控制方法，该控制方法能够防止开关管在关断后的短时间内误开通。

本发明的一个目的在于提出一种电磁加热系统中功率开关管的控制装置。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种电磁加热系统中功率开关管的控制方法，所述电磁加热系统包括由功率开关管、谐振电容和谐振线圈组成的谐振电路以及驱动所述功率开关管开通或关断的驱动电路，所述控制方法包括以下步骤：通过所述驱动电路驱动所述功率开关管关断时，启动定时器开始计时；判断计时时间是否小于预设时间；如果判断所述计时时间小于所述预设时间，则继续控制所述驱动电路输出第一驱动信号以使所述功率开关管保持关断状态；如果判断所述计时时间大于或等于所述预设时间，则控制所述驱动电路正常输出驱动信号以驱动所述功率开关管。

根据本发明实施例提出的控制方法，在功率开关管关断时，启动定时器开始计时，如果判断计时时间小于预设时间，则继续控制驱动电路输出第一驱动信号以使功率开关管保持关断状态，如果判断计时时间大于或等于预设时间，则控制驱动电路正常输出驱动信号以驱动功率开关管。由此，该控制方法可以有效防止功率开关管在关断后的短时间内误开通，避免关断时间过短造成的开通电压高、峰值电压/峰值电流高、损耗大的问题，并且防止功率开关管工作在过高的工作频率，有效的提高功率开关管的可靠性。

根据本发明的一些实施例，控制所述驱动电路正常输出驱动信号以驱动所述功率开关管具体包括：控制所述驱动电路正常输出所述第一驱动信号以驱动所述功率开关管关断，或者控制所述驱动电路正常输出第二驱动信号以驱动所述功率开关管开通。

根据本发明的一些实施例，所述第一驱动信号为低电平信号，所述第二驱动信号为高电平信号。

根据本发明的一些实施例，所述的控制方法还包括：检测所述谐振电路的工作状态以生成检测信号；根据所述检测信号生成关断控制信号，以通过所述驱动电路驱动所述功率开关管关断。

根据本发明的一些实施例，所述功率开关管为IGBT。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种电磁加热系统中功率开关管的控制装置，所述电磁加热系统包括由功率开关管、谐振电容和谐振线圈组成的谐振电路以及驱动所述功率开关管开通或关断的驱动电路，所述控制装置包括：定时器；控制模块，所述控制模块用于通过所述驱动电路驱动所述功率开关管关断时启动所述定时器开始计时，并判断计时时间是否小于预设时间，其中，如果判断所述计时时间小于所述预设时间，所述控制模块则继续控制所述驱动电路输出第一驱动信号以使所述功率开关管保持关断状态；如果判断所述计时时间大于或等于所述预设时间，所述控制模块则控制所述驱动电路正常输出驱动信号以驱动所述功率开关管。

根据本发明实施例提出的控制装置，在功率开关管关断时，启动定时器开始计时，如果判断计时时间小于预设时间，则控制器继续控制驱动电路输出第一驱动信号以使功率开关管保持关断状态，如果判断计时时间大于或等于预设时间，则控制器控制驱动电路正常输出驱动信号以驱动功率开关管。由此，该控制装置可以有效防止功率开关管在关断后的短时间内误开通，避免关断时间过短造成的开通电压高、峰值电压/峰值电流高、损耗大的问题，并且防止功率开关管工作在过高的工作频率，有效的提高功率开关管的可靠性。

根据本发明的一些实施例，当所述控制模块控制所述驱动电路正常输出驱动信号以驱动所述功率开关管时，其中，所述控制模块控制所述驱动电路正常输出所述第一驱动信号以驱动所述功率开关管关断，或者所述控制模块控制所述驱动电路正常输出第二驱动信号以驱动所述功率开关管开通。

根据本发明的一些实施例，所述第一驱动信号为低电平信号，所述第二驱动信号为高电平信号。

根据本发明的一些实施例，所述的控制装置还包括：信号检测模块，所述信号检测模块与所述控制模块相连，所述信号检测模块用于检测所述谐振电路的工作状态以生成检测信号，其中，所述控制模块用于根据所述检测信号生成关断控制信号以通过所述驱动电路 驱动所述功率开关管关断。

根据本发明的一些实施例，所述功率开关管为IGBT，所述控制模块为MCU或信号发生电路。

附图说明

图1是根据本发明实施例的电磁加热系统中功率开关管的控制方法的流程图；

图2是根据本发明一个实施例的电磁加热系统中功率开关管的控制方法的流程图；

图3是根据本发明实施例的电磁加热系统中功率开关管的控制装置的方框示意图；以及

图4是根据本发明一个实施例的电磁加热系统中功率开关管的控制装置的方框示意图。

附图标记：

定时器10、控制模块20、功率开关管30、谐振电路40驱动电路50和信号检测模块10。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图来描述本发明实施例提出的电磁加热系统中功率开关管的控制方法和装置。

电磁加热系统包括由功率开关管、谐振电容和谐振线圈组成的谐振电路以及驱动功率开关管开通或关断的驱动电路，电磁加热系统还可包括为谐振电路供电的供电电路。其中，谐振电容和谐振线圈可以并联或串联方式连接，当谐振电容和谐振线圈以并联方式连接时，谐振电容的一端与功率开关管的集电极相连，谐振电容的另一端与供电电路相连，功率开关管的发射极接地，功率开关管的栅极与驱动电路相连。在电磁加热系统工作过程中，当功率开关管开通时，谐振线圈得到充电，以为谐振电容和谐振线圈之间的振荡做准备，当功率开关管关断时，谐振电容和谐振线圈开始进行振荡，谐振线圈产生交变磁场，交变磁场的磁力线大部分通过锅具，并在锅具的锅底中产生大量涡流，从而产生烹饪所需的热，实现谐振加热。

图1是根据本发明实施例的电磁加热系统中功率开关管的控制方法的流程图。根据本发明的一个具体示例，功率开关管可为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)。如图1所示，控制方法包括以下步骤：

S1：通过驱动电路驱动功率开关管关断时，启动定时器开始计时。

也就是说，电磁加热系统的控制模块可输出关断控制信号至驱动电路，以驱动功率开关管关断。并且在功率开关管关断时，控制模块控制定时器开始计时。

S2：判断计时时间是否小于预设时间。

S3：如果判断计时时间小于预设时间，则继续控制驱动电路输出第一驱动信号以使功率开关管保持关断状态。

S4：如果判断计时时间大于或等于预设时间，则控制驱动电路正常输出驱动信号以驱动功率开关管。

也就是说，在功率开关管关断期间，实时获取定时器的计时时间T，当计时时间T小于预设时间Tmin时，控制模块不允许功率开关管开通，将驱动电路输出的第一驱动信号锁死，以使第一驱动信号不受干扰信号的影响，这样控制驱动电路继续输出第一驱动信号以控制功率开关管关断；当计时时间T大于或等于预设时间Tmin时，控制模块允许功率开关管开通，第一驱动信号的锁死状态被解除，这样控制模块可向驱动电路正常输出驱动信号，以驱动功率开关管开通或关断，从而可以有效防止功率开关管在关断后的短时间内误开通，避免关断时间过短造成的开通电压高、峰值电压/峰值电流高、损耗大的问题，并且防止功率开关管工作在过高的工作频率，有效的提高功率开关管的可靠性。

另外，可以理解的是，每次在功率开关管开通时均可将定时器的计时时间清零。

根据本发明的一个实施例，控制驱动电路正常输出驱动信号以驱动功率开关管具体包括：控制驱动电路正常输出第一驱动信号以驱动功率开关管关断，或者控制驱动电路正常输出第二驱动信号以驱动功率开关管开通。其中，第一驱动信号可为低电平信号，第二驱动信号可为高电平信号。

也就是说，当T大于或等于Tmin时，如果控制模块依然输出关断控制信号给驱动电路，则驱动电路正常输出第一驱动信号以驱动功率开关管关断；如果控制模块输出开通控制信号给驱动电路，则驱动电路正常输出第二驱动信号以驱动功率开关管开通。

进一步地，本发明实施例的控制方法还可包括：检测谐振电路的工作状态以生成检测信号；根据检测信号生成关断控制信号，以通过驱动电路驱动功率开关管关断。

也就是说，在功率开关管开通期间，可通过同步比较电路检测谐振电路的工作状态，控制模块可根据同步比较电路输出的检测信号来控制功率开关管关断，即言在同步比较电路的输出信号发生变化例如由低电平信号变为高电平信号时，控制模块可生成关断控制信号，以通过驱动电路驱动功率开关管关断。

如图2所示，根据本发明实施例的功率开关管的控制方法具体可包括以下步骤：

S101：输出关断控制信号以关断功率开关管。

S102：启动定时器开始计时，以记录计时时间T。

S103：设置预设时间Tmin。

S104：判断计时时间T是否小于预设时间Tmin。

如果是，则执行步骤S105；如果否，则执行步骤S106。

S105：禁止功率开关管开通。

S106：允许功率开关管开通。

综上所述，根据本发明实施例提出的控制方法，在功率开关管关断时，启动定时器开始计时，如果判断计时时间小于预设时间，则继续控制驱动电路输出第一驱动信号以使功率开关管保持关断状态，如果判断计时时间大于或等于预设时间，则控制驱动电路正常输出驱动信号以驱动功率开关管。由此，该控制方法可以有效防止功率开关管在关断后的短时间内误开通，避免关断时间过短造成的开通电压高、峰值电压/峰值电流高、损耗大的问题，并且防止功率开关管工作在过高的工作频率，有效的提高功率开关管的可靠性。

基于上述实施例，本发明实施例还提出了一种电磁加热系统中功率开关管的控制装置。其中，电磁加热系统包括由功率开关管、谐振电容和谐振线圈组成的谐振电路40以及驱动功率开关管30开通或关断的驱动电路50。电磁加热系统还可包括为谐振电路供电的供电电路。其中，谐振电容和谐振线圈可以并联或串联方式连接，当谐振电容和谐振线圈以并联方式连接时，谐振电容的一端与功率开关管30的集电极相连，谐振电容的另一端与供电电路相连，功率开关管30的发射极接地，功率开关管30的栅极与驱动电路50相连。

图3是根据电磁加热系统中功率开关管的控制装置的方框示意图。根据本发明的一个具体示例，功率开关管30可为IGBT。如图3所示，该控制装置包括：定时器10和控制模块20。

其中，控制模块10用于通过驱动电路50驱动功率开关管30关断时启动定时器10开始计时，并判断计时时间是否小于预设时间，其中，如果判断计时时间小于预设时间，控制模块20则继续控制驱动电路50输出第一驱动信号以使功率开关管30保持关断状态；如果判断计时时间大于或等于预设时间，控制模块20则控制驱动电路50正常输出驱动信号以驱动功率开关管30。

也就是说，控制模块20可输出关断控制信号至驱动电路50，以驱动功率开关管30关断。并且在功率开关管30关断时，控制模块50控制定时器10开始计时。

在功率开关管30关断期间，控制模块20实时获取定时器10的计时时间T，当计时时间T小于预设时间Tmin时，控制模块20不允许功率开关管30开通，将驱动电路50输出的第一驱动信号锁死，以使第一驱动信号不受干扰信号的影响，这样控制驱动电路50继续输出第一驱动信号以控制功率开关管30关断；当计时时间T大于或等于预设时间Tmin时， 控制模块20允许功率开关管开通，第一驱动信号的锁死状态被解除，这样控制模块20可向驱动电路50正常输出驱动信号，以驱动功率开关管30开通或关断，从而可以有效防止功率开关管在关断后的短时间内误开通，避免关断时间过短造成的开通电压高、峰值电压/峰值电流高、损耗大的问题，并且防止功率开关管工作在过高的工作频率，有效的提高功率开关管的可靠性。

另外，可以理解的是，每次在功率开关管20开通时均控制模块20可将定时器10的计时时间清零。

根据本发明的一个具体示例，控制模块20可为MCU或信号发生电路。

根据本发明的一个实施例，当控制模块20控制驱动电路50正常输出驱动信号以驱动功率开关管30时，其中，控制模块20控制驱动电路50正常输出第一驱动信号以驱动功率开关管30关断，或者控制模块20控制驱动电路50正常输出第二驱动信号以驱动功率开关管30开通。其中，第一驱动信号为低电平信号，第二驱动信号为高电平信号。

也就是说，当T大于或等于Tmin时，如果控制模块20依然输出关断控制信号给驱动电路50，则驱动电路50正常输出第一驱动信号以驱动功率开关管30关断；如果控制模块20输出开通控制信号给驱动电路50，则驱动电路50正常输出第二驱动信号以驱动功率开关管30开通。

进一步地，如图4所示，本发明实施例的控制装置，还包括：信号检测模块60。其中，信号检测模块60与控制模块20相连，信号检测模块60用于检测谐振电路40的工作状态以生成检测信号，其中，控制模块20用于根据检测信号生成关断控制信号以通过驱动电路50驱动功率开关管30关断。

根据本发明的一个具体示例，信号检测模块60可为同步比较电路。

也就是说，在功率开关管30开通期间，控制模块20可通过同步比较电路检测谐振电路的工作状态，并可根据同步比较电路输出的检测信号来控制功率开关管30关断，即言在同步比较电路的输出信号发生变化例如由低电平信号变为高电平信号时，控制模块20可生成关断控制信号，以通过驱动电路50驱动功率开关管30关断。

综上所述，根据本发明实施例提出的控制装置，在功率开关管关断时，启动定时器开始计时，如果判断计时时间小于预设时间，则控制器继续控制驱动电路输出第一驱动信号以使功率开关管保持关断状态，如果判断计时时间大于或等于预设时间，则控制器控制驱动电路正常输出驱动信号以驱动功率开关管。由此，该控制装置可以有效防止功率开关管在关断后的短时间内误开通，避免关断时间过短造成的开通电压高、峰值电压/峰值电流高、损耗大的问题，并且防止功率开关管工作在过高的工作频率，有效的提高功率开关管的可靠性。

在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明的限制。

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。在本发明的描述中，“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。

在本发明中，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发明中的具体含义。

在本发明中，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发明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发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。