电磁加热烹饪装置及其加热控制电路和低功率加热控制方法与流程

本发明涉及电磁加热技术领域，特别涉及一种电磁加热烹饪装置的加热控制电路、一种电磁加热烹饪装置的低功率加热控制方法以及一种电磁加热烹饪装置。

背景技术：

目前，在电磁炉、电磁加热饭煲等产品上，单igbt(insulatedgatebipolartransistor，绝缘栅双极型晶体管)的电磁谐振电路通常采用并联谐振方式，并在采用实现电磁炉大功率运行的谐振参数时，如果在连续低功率段运行，则会出现以下问题：

(1)igbt电压超前开通，开通瞬间会导致igbt瞬态电流峰值高，容易超过igbt电流峰值规格限制，损坏igbt；

(2)igbt会发热严重，需要加强对igbt散热(如增大散热片、增加风机转速等)以实现igbt的温升要求；

(3)如果采用占空比加热方式下实现低功率，即采用断续加热方式，由于滤波电容存在，igbt在下一周期开通时存在硬开通现象，容易导致igbt烧毁。

技术实现要素：

本发明旨在至少从一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种电磁加热烹饪装置的加热控制电路，通过改变功率开关管的控制信号的脉冲宽度来减少其硬开通时的冲击电流，从而降低功率开关管损坏的风险，减少开通噪音。

本发明的第二个目的在于提出一种电磁加热烹饪装置的低功率加热控制方法。本发明的第三个目的在于提出一种电磁加热烹饪装置。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出的一种电磁加热烹饪装置的加热控制电路，包括：电压过零检测单元，所述电压过零检测单元用于检测输入到电磁加热烹饪装置的交流电源的电压过零信号；谐振加热单元；整流滤波单元，所述整流滤波单元对所述交流电源进行整流滤波处理后供给所述谐振加热单元；用于控制所述谐振加热单元进行谐振工作的功率开关管；驱动单元，所述驱动单元与所述功率开关管的驱动端相连以驱动所述功率开关管的开通或关断；主控单元，所述主控单元分别与所述电压过零检测单元和所述 驱动单元相连，所述主控单元采用丢波的方式控制所述电磁加热烹饪装置进行间断加热，其中，在控制所述电磁加热烹饪装置从停止加热区间向加热区间切换时，所述主控单元根据所述电压过零信号判断在所述交流电源的过零点前的第一时间段输出第一控制信号至所述驱动单元，并在所述交流电源的过零点后的第二时间段输出第二控制信号至所述驱动单元，其中，所述第一控制信号的电压幅值与所述第二控制信号的电压幅值相等，且所述第一控制信号的脉冲宽度小于所述第二控制信号的脉冲宽度。

根据本发明实施例的电磁加热烹饪装置的加热控制电路，在电磁加热烹饪装置以低功率加热时，主控单元采用丢波的方式控制电磁加热烹饪装置进行间断加热，并且在控制电磁加热烹饪装置从停止加热区间向加热区间切换时，主控单元根据电压过零信号判断在交流电源的过零点前的第一时间段输出第一控制信号至驱动单元，并在交流电源的过零点后的第二时间段输出第二控制信号至驱动单元，从而在电磁加热烹饪装置低功率加热时采用脉冲宽度可变的控制信号来控制功率开关管，能够使得功率开关管的开通电流减小，可以降低功率开关管硬开通带来的损害，同时还可降低开通噪音，避免功率开关管发热严重，提高了电磁加热烹饪装置的运行可靠性，并能拓宽电磁加热烹饪装置的加热功率范围。

根据本发明的一个实施例，所述第一控制信号的脉冲宽度逐渐递增，所述第二控制信号的脉冲宽度先逐渐递增然后再保持不变。

根据本发明的一个实施例，所述第一控制信号的脉冲宽度和所述第二控制信号的脉冲宽度均保持不变。

根据本发明的另一个实施例，所述第一控制信号的脉冲宽度逐渐递增，所述第二控制信号的脉冲宽度保持不变。

根据本发明的一个实施例，所述功率开关管为igbt，所述第一控制信号和所述第二控制信号均为ppg(programmablepulsegenerator，可编程脉冲发生器)信号。

为达到上述目的，本发明的第二方面实施例提出了一种电磁加热烹饪装置的低功率加热控制方法，所述电磁加热烹饪装置包括谐振加热单元、用于控制所述谐振加热单元进行谐振工作的功率开关管、驱动所述功率开关管开通或关断的驱动单元，所述方法包括以下步骤：在接收到低功率加热指令时，采用丢波的方式控制所述电磁加热烹饪装置进行间断加热；检测输入到所述电磁加热烹饪装置的交流电源的电压过零信号；在控制所述电磁加热烹饪装置从停止加热区间向加热区间切换时，根据所述电压过零信号判断在所述交流电源的过零点前的第一时间段输出第一控制信号至所述驱动单元，并在所述交流电源的过零点后的第二时间段输出第二控制信号至所述驱动单元，其中，所述第一控制信号的电压幅值与所述第二控制信号的电压幅值相等，且所述第一控制信号的脉冲宽度小于所述第二控制信号的脉冲宽度。

根据本发明实施例的电磁加热烹饪装置的低功率加热控制方法，在接收到低功率加热指令时采用丢波的方式来控制电磁加热烹饪装置进行间断加热，并在控制电磁加热烹饪装置从停止加热区间向加热区间切换时，根据电压过零信号判断在交流电源的过零点前的第一时间段输出第一控制信号至驱动单元，并在交流电源的过零点后的第二时间段输出第二控制信号至驱动单元，从而在电磁加热烹饪装置低功率加热时采用脉冲宽度可变的控制信号来控制功率开关管，能够使得功率开关管的开通电流减小，可以降低功率开关管硬开通带来的损害，同时还可降低开通噪音，避免功率开关管发热严重，提高了电磁加热烹饪装置的运行可靠性，并能拓宽电磁加热烹饪装置的加热功率范围。

根据本发明的一个实施例，所述第一控制信号的脉冲宽度逐渐递增，所述第二控制信号的脉冲宽度先逐渐递增然后再保持不变。

根据本发明的一个实施例，所述第一控制信号的脉冲宽度和所述第二控制信号的脉冲宽度均保持不变。

根据本发明的另一个实施例，所述第一控制信号的脉冲宽度逐渐递增，所述第二控制信号的脉冲宽度保持不变。

根据本发明的一个实施例，所述第一控制信号和所述第二控制信号均为ppg信号。

此外，本发明的实施例还提出了一种电磁加热烹饪装置，其包括上述的电磁加热烹饪装置的加热控制电路。

本发明实施例的电磁加热烹饪装置，通过上述的加热控制电路，能够在低功率加热时采用脉冲宽度可变的控制信号来控制功率开关管，从而使得功率开关管的开通电流减小，可以降低功率开关管硬开通带来的损害，同时还可降低开通噪音，避免功率开关管发热严重，提高了运行可靠性，并能拓宽加热功率范围。

附图说明

图1为根据本发明一个实施例的电磁加热烹饪装置的加热控制电路的方框示意图；

图2为根据本发明一个实施例的电磁加热烹饪装置低功率加热运行时的波形图；

图3为根据本发明一个实施例的igbt的集电极c极电压波形与主控单元输出的控制信号波形之间的对应关系示意图；

图4为根据本发明另一个实施例的igbt的集电极c极电压波形与主控单元输出的控制信号波形之间的对应关系示意图；

图5为根据本发明再一个实施例的igbt的集电极c极电压波形与主控单元输出的控制信号波形之间的对应关系示意图；以及

图6为根据本发明实施例的电磁加热烹饪装置的低功率加热控制方法的流程图。

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。

下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的电磁加热烹饪装置的加热控制电路、电磁加热烹饪装置的低功率加热控制方法以及电磁加热烹饪装置。

图1为根据本发明一个实施例的电磁加热烹饪装置的加热控制电路的方框示意图。如图1所示，该电磁加热烹饪装置的加热控制电路包括：电压过零检测单元10、谐振加热单元20、整流滤波单元30、功率开关管40、驱动单元50和主控单元60。

其中，电压过零检测单元10用于检测输入到电磁加热烹饪装置的交流电源(l，n)的电压过零信号，例如如图1所示，电压过零检测单元10与交流电源(l，n)相连。整流滤波单元30对交流电源进行整流滤波处理后输出直流电供给谐振加热单元20，如图1所示，整流滤波单元30包括整流桥301以及滤波电感l1和滤波电容c1，谐振加热单元20包括谐振线圈l2和谐振电容c2，谐振线圈l2和谐振电容c2并联连接。功率开关管40用于控制谐振加热单元20进行谐振工作，其中，功率开关管40可以是igbt，igbt的集电极连接到并联的谐振线圈l2和谐振电容c2。

如图1所示，驱动单元50与功率开关管40的驱动端例如igbt的门极相连以驱动功率开关管40的开通或关断，主控单元60例如主控芯片分别与电压过零检测单元10和驱动单元50相连，主控单元60采用丢波的方式控制电磁加热烹饪装置进行间断加热，从而使得电磁加热烹饪装置以低功率进行加热工作。其中，在控制电磁加热烹饪装置从停止加热区间向加热区间切换时，主控单元60根据电压过零信号判断在交流电源的过零点前的第一时间段t1输出第一控制信号至驱动单元50，并在交流电源的过零点后的第二时间段t2输出第二控制信号至驱动单元50，其中，第一控制信号的电压幅值与第二控制信号的电压幅值相等，且第一控制信号的脉冲宽度小于第二控制信号的脉冲宽度。

其中，所述第一控制信号和所述第二控制信号均可为ppg信号。

进一步地，根据本发明的一个实施例，结合图2至图5所示，为电磁加热烹饪装置低功率加热运行时的波形图。其中，如图2所示，从上向下依次为交流市电波形、低功率加热波形(采用丢波的方式进行间断加热，占空比为1/2)、电磁加热烹饪装置低功率加热时igbt的集电极c极电压波形，图3为根据本发明一个实施例的igbt的集电极c极电压波形与主控单元输出的控制信号波形之间的对应关系，图4为根据本发明另一个实施例的igbt的集电极c极电压波形与主控单元输出的控制信号波形之间的对应关系，图5为根据 本发明再一个实施例的igbt的集电极c极电压波形与主控单元输出的控制信号波形之间的对应关系。

结合图2至图5，可以得出，当电磁加热烹饪装置采用丢波的方式即间断加热方式(加热占空比为1/2)进行低功率加热时，在停止加热区间向加热区间切换时，在第一时间段t1主控单元60输出第一控制信号至驱动单元50，并在第二时间段t2主控单元60输出第二控制信号至驱动单元50，从而在第一时间段t1使得igbt在第一控制信号的控制下开通或关断，并在igbt的c极开通时电压到最小时开始的第二时间段t2使得igbt在第二控制信号的控制下开通或关断，以改变控制信号的脉冲宽度的方式来控制igbt，实现igbt的软启动。

根据本发明的一个实施例，如图3所示，第一控制信号的脉冲宽度和第二控制信号的脉冲宽度均保持不变，即第一时间段t1的ppg脉冲信号等宽，第二时间段t2的ppg脉冲信号也等宽，且幅值保持不变。

其中，固定的第一控制信号的脉冲宽度d1小于等于2us，第二控制信号的脉冲宽度d2为根据实际功率需要主控芯片的自动调整值，且d1小于d2。

根据本发明的另一个实施例，如图4所示，第一控制信号的脉冲宽度逐渐递增，第二控制信号的脉冲宽度均保持不变，即第一时间段t1的ppg脉冲信号的宽度递增，第二时间段t2的ppg脉冲信号等宽，且幅值保持不变。

根据本发明的再一个实施例，如图5所示，第一控制信号的脉冲宽度逐渐递增，第二控制信号的脉冲宽度先逐渐递增然后再保持不变，即第一时间段t1的ppg脉冲信号的宽度递增，第二时间段t2的ppg脉冲信号宽度先逐渐递增然后再保持不变，且幅值不变。

其中，第一控制信号的启动脉冲宽度应小于等于2us。

在本发明的实施例中，在igbt启动阶段(t1阶段)，主控单元以固定宽度(d1)或宽度递增的方式输出igbt驱动脉冲；在正式加热阶段(t2阶段)，主控单元以固定宽度(d2)方式输出igbt驱动脉冲。

也就是说，本发明实施例的电磁加热烹饪装置的加热控制电路在控制电磁加热烹饪装置低功率加热时，在igbt启动阶段(t1)，采用ppg信号为等脉冲宽度的窄脉冲的方式或脉冲宽度递增的方式启动igbt，在t2时间段恢复为等脉冲宽度的ppg信号来控制igbt开通或关断。例如，在交流电源的过零点前1～2ms内为t1时间段，在过零点后为t2时间段。其中，t1为放电阶段，由于在停止加热区间，滤波电容c1的存在，导致igbt的c极电压在t1启动点为市电的1.4倍。但由于t1时间段的igbt导通脉冲比较窄，其流过igbt的脉冲电流比较小，因此可以认为是通过igbt缓慢放电来达到降低igbt的c极导通电压的目的，在接近电压过零点时，转入t2阶段，此时igbt的c极电压比较小，并且在t2阶段 ppg脉冲宽度为控制功率加热需要的实际宽度，但igbt的冲击电流比较小。这样就实现了igbt的软启动，从而可以减小igbt硬开通带来的损害，降低igbt的开通噪音。

其中，如图3或图4或图5所示，在交流电源的过零点，功率开关管例如igbt的集电极电压振荡到最小例如振荡到零，实现停止加热区间向加热区间的切换。

在本发明的实施例中，电磁加热烹饪装置可以是电磁炉、电磁压力锅或电磁电饭煲等电磁加热产品。

根据本发明实施例的电磁加热烹饪装置的加热控制电路，在电磁加热烹饪装置以低功率加热时，主控单元采用丢波的方式控制电磁加热烹饪装置进行间断加热，并且在控制电磁加热烹饪装置从停止加热区间向加热区间切换时，主控单元根据电压过零信号判断在交流电源的过零点前的第一时间段输出第一控制信号至驱动单元，并在交流电源的过零点后的第二时间段输出第二控制信号至驱动单元，从而在电磁加热烹饪装置低功率加热时采用脉冲宽度可变的控制信号来控制功率开关管，能够使得功率开关管的开通电流减小，可以降低功率开关管硬开通带来的损害，同时还可降低开通噪音，避免功率开关管发热严重，提高了电磁加热烹饪装置的运行可靠性，并能拓宽电磁加热烹饪装置的加热功率范围。

图6为根据本发明实施例的电磁加热烹饪装置的低功率控制方法的流程图。其中，该电磁加热烹饪装置包括谐振加热单元、用于控制所述谐振加热单元进行谐振工作的功率开关管、驱动所述功率开关管开通和关断的驱动单元。如图6所示，该电磁加热烹饪装置的低功率加热控制方法包括以下步骤：

s1，在接收到低功率加热指令时，采用丢波的方式控制电磁加热烹饪装置进行间断加热。

根据本发明的一个实施例，如图2所示，可采用丢波的方式控制电磁加热烹饪装置进行低功率加热，占空比为1/2。例如，加热功率低于或等于1000w时，主控芯片默认为低功率状态，否则为高功率状态。当用户控制电磁加热烹饪装置运行某小功率(例如600w)加热时，主控芯片采用丢波的方式处理，丢弃交流电源1/2的波形，实现电磁加热烹饪装置低功率加热。

s2，检测输入到电磁加热烹饪装置的交流电源的电压过零信号。例如，可通过电压过零检测单元来检测交流电源的电压过零点信号。

s3，在控制电磁加热烹饪装置从停止加热区间向加热区间切换时，根据电压过零信号判断在交流电源的过零点前的第一时间段输出第一控制信号至驱动单元，并在交流电源的过零点后的第二时间段输出第二控制信号至驱动单元，其中，第一控制信号的电压幅值与第二控制信号的电压幅值相等，且第一控制信号的脉冲宽度小于第二控制信号的脉冲宽度。即言，采用丢波的方式控制电磁加热烹饪装置进行低功率加热时，在每次从停止加热区间 向加热区间切换时，采用窄脉冲的ppg启动igbt，可以降低igbt的冲击电流值，减少开关噪音。

具体地，根据本发明的一个示例，所述第一控制信号和所述第二控制信号均可为ppg信号。

根据本发明的一个实施例，如图3所示，第一控制信号的脉冲宽度和第二控制信号的脉冲宽度均保持不变，即第一时间段t1的ppg脉冲信号等宽，第二时间段t2的ppg脉冲信号也等宽，且幅值保持不变。

其中，固定的第一控制信号的脉冲宽度d1小于等于2us，第二控制信号的脉冲宽度d2为根据实际功率需要主控芯片的自动调整值，且d1小于d2。

根据本发明的另一个实施例，如图4所示，第一控制信号的脉冲宽度逐渐递增，第二控制信号的脉冲宽度均保持不变，即第一时间段t1的ppg脉冲信号的宽度递增，第二时间段t2的ppg脉冲信号等宽，且幅值保持不变。

根据本发明的再一个实施例，如图5所示，第一控制信号的脉冲宽度逐渐递增，第二控制信号的脉冲宽度先逐渐递增然后再保持不变，即第一时间段t1的ppg脉冲信号的宽度递增，第二时间段t2的ppg脉冲信号宽度先逐渐递增然后再保持不变，且幅值不变。

其中，第一控制信号的启动脉冲宽度应小于等于2us。

在本发明的实施例中，在igbt启动阶段(t1阶段)，主控单元以固定宽度(d1)或宽度递增的方式输出igbt驱动脉冲；在正式加热阶段(t2阶段)，主控单元以固定宽度(d2)方式输出igbt驱动脉冲。

具体而言，在本发明的实施例中，控制电磁加热烹饪装置以一定的加热功率例如600w运行时，可采用间断加热的方式，来实现低功率加热。在停止加热区间，由于滤波电容c1存在，igbt的c极电压维持在交流电源整流滤波后的电压值。结合图3和图4及图5所示，在交流电源的电压过零点前的b点启动时，采用窄脉冲的ppg启动，使igbt导通，多个ppg脉冲信号使振荡回路产生振荡，igbt的c极电压振荡变小。其中，可以设定ppg的脉冲宽度不变或递增，经过多个振荡之后，在到达电压过零点c点即igbt的c极电压振荡到最小时，使电容c1的电压接近为0v，此时启动阶段t1结束，再进入t2阶段，igbt的驱动采用宽脉冲的ppg信号，此时的脉冲宽度保持不变，具体根据实际功率需要确定。并在下个过零点d点时，关闭igbt驱动。

因此，在采用丢波的方式控制电磁加热烹饪装置低功率加热时，可采用窄脉冲的方式启动igbt加热，并在igbt启动阶段(t1阶段)，igbt驱动脉冲以固定宽度(d1)或宽度递增的方式输出；在正式加热阶段(t2阶段)，igbt驱动脉冲以固定宽度(d2)方式输出。

根据本发明实施例的电磁加热烹饪装置的低功率加热控制方法，在接收到低功率加热 指令时采用丢波的方式来控制电磁加热烹饪装置进行间断加热，并在控制电磁加热烹饪装置从停止加热区间向加热区间切换时，根据电压过零信号判断在交流电源的过零点前的第一时间段输出第一控制信号至驱动单元，并在交流电源的过零点后的第二时间段输出第二控制信号至驱动单元，从而在电磁加热烹饪装置低功率加热时采用脉冲宽度可变的控制信号来控制功率开关管，能够使得功率开关管的开通电流减小，可以降低功率开关管硬开通带来的损害，同时还可降低开通噪音，避免功率开关管发热严重，提高了电磁加热烹饪装置的运行可靠性，并能拓宽电磁加热烹饪装置的加热功率范围。

此外，本发明的实施例还提出了一种电磁加热烹饪装置，其包括上述的电磁加热烹饪装置的加热控制电路。

本发明实施例的电磁加热烹饪装置，通过上述的加热控制电路，能够在低功率加热时采用脉冲宽度可变的控制信号来控制功率开关管，从而使得功率开关管的开通电流减小，可以降低功率开关管硬开通带来的损害，同时还可降低开通噪音，避免功率开关管发热严重，提高了运行可靠性，并能拓宽加热功率范围。

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。