一种电压调节电路及电压调节方法与流程

本发明涉及功率控制技术领域，尤其涉及一种电压调节电路及电压调节方法。

背景技术：

目前，电磁加热产品无论在大功率还是在低功率的条件下，无论其IGBT温度及线盘温度是高还是低的情况下，电磁加热产品的风机的工作电压都是固定的，相应地转速也是固定的；或者有的电磁加热产品在固定的电压下通过PWM信号来对风机进行调速。

然而，以上几种风机调速方案使得风机长时间在固定电压或以固定转速工作，均会导致风机的寿命不足，可靠性差，还会引起能耗大和噪音大的问题。因此，现急需在不同功率和不同IGBT温度及线盘温度的条件下对风机的转速也可以进行调整的方案，以解决风机寿命短，噪音大及能耗低等问题。

技术实现要素：

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种电压调节电路及电压调节方法，能够解决现有技术中风机电压或转速无法调节的问题。

第一方面，本发明提供了一种电压调节电路，所述电压调节电路包括：控制器、多级开关单元、负载及多级调压单元；

第一级开关单元的第一端与所述负载的第一端连接，所述第一级开关单元的第二端与地连接，所述第一级开关单元的第三端与所述控制器连接；所述负载的第二端与高电平连接；

第n级开关单元的第一端与第n-1级调压单元的第二端连接，所述第n级开关单元的第二端与地连接，所述第n级开关单元的第三端与所述控制器连接；n为大于等于2的正整数；

第一级调压单元的第一端与所述负载的第一端连接，所述第一级调压单元的第二端与第二级调压单元的第一端连接；除第一级之外的任一级调压单元的第一端与前一级调压单元的第二端连接；

其中，控制器控制所述第一级开关单元导通以将负载的第一端与地连接或者控制与任一级调压单元连接的开关单元导通以调节所述负载的第一端的电位。

可选地，所述第一级开关单元包括：第一开关管及第一电阻；

所述第一开关管的控制端与所述第一电阻的第一端连接，所述第一开关管的第一端与所述负载的第一端连接，所述第一开关管的第二端与地连接；所述第一电阻的第二端与所述控制器连接。

可选地，所述第n级开关单元包括：限流电阻及开关管；

所述第n级开关单元的开关管的控制端与所述第n级开关单元的限流电阻的第一端连接，所述第n级开关单元的开关管的第一端与所述第n-1级调压单元的第二端连接，所述第n级开关单元的开关管的第二端与地连接；所述第n级开关单元的限流电阻的第二端与所述控制器连接。

可选地，每一级调压单元包括：稳压二极管及调压电阻；

所述稳压二极管与所述调压电阻并联；

所述第一级调压单元的稳压二极管的阴极与所述负载的第一端连接，除第一级之外的任一级调压单元的稳压二极管的阴极与前一级调压单元的稳压二极管的阳极连接。

可选地，所述电压调节电路还包括：续流二极管；

所述续流二极管与所述负载并联。

可选地，所述电压调节电路包括N级开关单元；

每一级开关单元的第三端与所述控制器输出的N个驱动信号一一对应连接；其中，N为大于等于1的正整数。

第二方面，本发明提供了一种基于上述任意一种电压调节电路的电压调节方法，所述方法包括：

在电磁加热装置运行时，实时检测线盘温度及绝缘栅双极型晶体管IGBT温度；

基于所述线盘温度对应的预设线盘温度范围或者所述IGBT对应的预设IGBT温度范围，控制器输出控制信号至所述预设线盘温度范围或所述预设IGBT温度范围对应的端口，以调节负载两端的电压。

可选地，所述负载为电磁加热装置的风机；

相应地，所述控制器输出控制信号至所述预设线盘温度范围或所述预设IGBT温度范围对应的端口，以调节负载两端的电压，包括：

所述控制器控制第一级开关单元导通以将风机的第一端与地连接或者控制与任一级调压单元连接的开关单元导通以调节所述风机的第一端的电位，以对所述风机进行调速。

可选地，所述基于所述线盘温度对应的预设线盘温度范围或者所述IGBT对应的预设IGBT温度范围，所述控制器输出控制信号至所述预设线盘温度范围或所述预设IGBT温度范围对应的端口，以调节负载两端的电压，包括：

在所述线盘温度大于第一预设线盘温度或者所述IGBT温度大于第一预设IGBT温度时，控制器输出第一驱动信号至所述第一级开关单元，控制所述第一级开关单元导通以将负载的第一端与地连接；

在所述线盘温度小于等于第一预设线盘温度且所述IGBT温度小于等于第一预设IGBT温度时，基于所述线盘温度对应的预设线盘温度范围或者所述IGBT对应的预设IGBT温度范围，控制器输出驱动信号至与所述预设线盘温度范围或者所述预设IGBT温度范围对应的调压单元连接的开关单元，以控制与所述调压单元连接的开关单元导通以调节所述负载的第一端的电位。

可选地，所述基于所述线盘温度对应的预设线盘温度范围或者所述IGBT对应的预设IGBT温度范围，控制器输出驱动信号至与所述预设线盘温度范围或者所述预设IGBT温度范围对应的调压单元连接的开关单元，以控制与所述调压单元连接的开关单元导通以调节所述负载的第一端的电位，包括：

在所述线盘温度大于第二预设线盘温度且小于等于所述第一预设线盘温度，或者所述IGBT温度大于第二预设IGBT温度且小于等于所述第一预设IGBT温度时，控制器输出第二驱动信号至与第一级调压单元连接的第二级开关单元，以控制与所述第一级调压单元连接的第二级开关单元导通以调节所述负载的第一端的电位；

在所述线盘温度大于第三预设线盘温度且小于等于所述第二预设线盘温度，或者所述IGBT温度大于第三预设IGBT温度且小于等于所述第二预设IGBT温度时，控制器输出第三驱动信号至与第二级调压单元连接的第三级开关单元，以控制与所述第二级调压单元连接的第三级开关单元导通以调节所述负载的第一端的电位；

在所述线盘温度大于第M+1预设线盘温度且小于等于所述第M预设线盘温度，或者所述IGBT温度大于第M+1预设IGBT温度且小于等于所述第M预设IGBT温度时，控制器输出第M+1驱动信号至与第M级调压单元连接的第M+1级开关单元，以控制与所述第M级调压单元连接的第M+1级开关导员导通以调节所述负载的第一端的电位；

其中，M为大于等于3的正整数。

由上述技术方案可知，本发明提供一种电压调节电路及电压调节方法，所述电压调节电路包括：控制器、多级开关单元、负载及多级调压单元，第一级开关单元在所述控制器的控制下将所述负载的第一端与地连接；所述每一级调压单元在与其连接的开关单元导通时调节所述负载的第一端的电位。如此，在控制器的控制下，通过多级开关单元及多级调压单元能够实现对负载两端的电压进行多级调压；

进一步地，基于上述电压调节电路的电压调节方法中，则可通过采集线盘温度及IGBT温度，根据两者对应的预设温度范围，通过开关单元及多级调压单元能够实现对风机两端的电压进行多级调压，而负载为风机时，则可实现根据线盘或IGBT温度对风机的风速进行多级调节，能够延长风机的寿命，且解决了风机噪音大、能耗高且温度性差等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例中的一种电压调节电路的结构示意图；

图2是本发明另一实施例中的一种电压调节电路的电路结构示意图；

图3是本发明一实施例中的一种电压调节方法的流程示意图；

图4是本发明另一实施例中的一种电压调节方法的流程示意图；

图5是本发明另一实施例中的一种电压调节方法的流程示意图；

图6是本发明另一实施例中的一种电压调节方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本发明一实施例中的一种电压调节电路的结构示意图，如图1所示，所述电压调节电路包括：控制器1、多级开关单元、负载3及多级调压单元。其中，多级开关单元包括：图1中示出的第一级开关单元21、第二级开关单元22、……、第N级开关单元2N；多级调压单元包括：图1中示出的第一级调压单元41、第二级调压单元42、……、第N-1级调压单元4(N-1)。

具体地，第一级开关单元21的第一端与所述负载3的第一端连接，所述第一级开关单元21的第二端与地连接，所述第一级开关单元21的第三端与所述控制器1连接；所述负载3的第二端与高电平VCC连接。

第n级开关单元2n的第一端与第n-1级调压单元4(n-1)的第二端连接，第n级开关单元2n的第二端与地连接，所述第n级开关单元2n的第三端与所述控制器1连接；n为大于等于2的正整数。

第一级调压单元41的第一端与所述负载3的第一端连接，所述第一级调压单元41的第二端与第二级调压单元42的第一端连接。如图1所示，除第一级之外的任一级调压单元的第一端与前一级调压单元的第二端连接。

其中，控制器1控制所述第一级开关21导通以将负载3的第一端与地连接或者控制与任一级调压单元连接的开关单元导通以调节所述负载的第一端的电位。

具体来说，在第一级开关单元21接收到控制器1发送的驱动信号时，第一级开关单元21导通将负载3的第一端直接连接到接地端，则此时加在负载3两端的电压为VCC；而当除第一级之外的任一级开关单元接收到控制器1发送的驱动信号时，该开关单元导通以使与该开关单元连接的调压单元调节所述负载的第一端的电位，且不同的开关单元导通时，最终调节得到的负载的第一端的电位不同，例如当第二级开关单元22导通时，第一级调压单元41接入电路中以调节负载3第一端的电位；当第三级开关单元23导通时，第一级调压单元41及第二级调压单元42均接入负载电路中以调节负载3第一端的电位，依次类推，在此不再赘述。如此，通过多级开关开单元及多级调压单元可使得加在负载3两端的电压不同。

需要说明的是，本实施例中的负载3可为电磁加热装置风机，则基于本实施例中的电压调节电路可以调节风机两端的电压，从而调节风机的风速。本实施例中的负载3还可为蜂鸣器，则基于本实施例中的电压调节电路可以调节蜂鸣器两端的电压，从而调节蜂鸣器的音量大小。本实施例对此不加以限制。

举例来说，本实施例中的控制器1可为处理器，如中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)等。

本实施例中，电压调节电路包括：控制器1、多级开关单元、负载3及多级调压单元。其中，第一级开关单元21在所述控制器1的控制下将所述负载3的第一端与地连接；所述每一级调压单元在与其连接的开关单元导通时调节所述负载3的第一端的电位。如此，在控制器1的控制下，通过多级开关单元及多级调压单元能够实现对负载两端的电压进行多级调压，如负载为电磁加热装置的风机时，则基于本实施例中的电压调节电路可以调节风机两端的电压，从而达到调节风机的风速的目的，能够延长风机的寿命，且解决了风机噪音大、能耗高且温度性差等问题。

在本发明的一个可选实施例中，如图2所示，所述第一级开关单元21具体包括：第一开关管Q1及第一电阻R2。

其中，所述第一开关管Q1的控制端与所述第一电阻R1的第一端连接，所述第一开关管Q1的第一端与所述负载3的第一端连接，所述第一开关管Q1的第二端与地连接；所述第一电阻R1的第二端与所述控制器1连接。可理解地，所述电压调节电路包括N级开关单元；每一级开关单元的第三端与所述控制器输出的N个驱动信号一一对应连接；其中，N为大于等于1的正整数。

具体来说，当第一开关管Q1的控制端接收到控制器1发送的驱动信号，且驱动信号为高电平时，第一开关管Q1导通，从而将负载3的第一端与地连接，使得负载3两端的电压为VCC，若负载为风机，加在风机两端的电压为VCC，则此时风机的风速达到最大。

可理解地，本实施例中的R1用于限流，以保护第一开关管Q1。

举例来说，本实施例中的第一开关管Q1可为三级管。则相应地，所述第一开关管Q1的基极与所述第一电阻R1的第一端连接，所述第一开关管Q1的集电极与所述负载3的第一端连接，所述第一开关管Q1的发射极与地连接。

具体地，所述第n级开关单元包括：限流电阻及开关管；n为大于等于2的正整数。举例来说，如图2所示，每级开关单元中的开关模块均包括限流电阻及开关管，如第二级开关单元22包括限流电阻R3及开关管Q2，第三级开关单元包括限流电阻R5及开关管Q3。

具体地，所述第n级开关单元的开关管的控制端与所述第n级开关单元的限流电阻的第一端连接，所述第n级开关单元的开关管的第一端与所述第n-1级调压单元的第二端连接，所述第n级开关单元的开关管的第二端与地连接；所述第n级开关单元的限流电阻的第二端与所述控制器连接。例如，第二级开关单元的开关管Q2的控制端通过限流电阻R3与控制器1连接，开关管Q2的第一端与第一级调压单元的第二端连接，开关管Q2的第二端与接地端连接。

举例来说，上述各级开关单元中的开关管可为三级管，相应地，所述三级管的基极与所述限流电阻的第一端连接，所述三级管的集电极与相应的调压单元的第二端连接，所述三级管的发射极与地连接。

在本发明的一个可选实施例中，每一级调压单元均包括：稳压二极管及调压电阻。如图2所示，每级调压单元中均包括稳压二极管及调压电阻，如第一级调压单元41包括稳压二极管ZD1及调压电阻R2；第二级调压单元42包括稳压二级管ZD2及调压电阻R4。

具体地，所述稳压二极管与所述调压电阻并联；所述第一级调压单元41的稳压二极管ZD1的阴极与所述负载3的第一端连接，除第一级之外的任一级调压单元的稳压二极管的阴极与前一级调压单元的稳压二极管的阳极连接。如图2所示，稳压二极管ZD1与调压电阻R2并联，且稳压二极管ZD1的阴极与所述负载3的第一端连接，所述稳压二极管ZD1的阳极与相应的开关单元的第一端连接；第二级调压单元42的稳压二极管ZD2的阴极与第一级调压单元41的稳压二极管ZD1的阳极连接。

本实施例中，当第二级开关单元22中的开关管Q2接收到控制器1发送的驱动信号，且驱动信号为高电平时，开关管Q2导通，且此时控制器1发送至其他开关管的信号为低电平，则其他开关管均截止，如此，开关管Q2导通，则此时负载3两端的电压为VCC-VZD1(VZD1为稳压二极管ZD1两端的电压)；同理，第三级开关单元23的开关管Q3导通时，负载3两端的电压为VCC-VZD1-VZD2；依次类推，第N级开关单元2N中的开关管QN导通时，负载3两端的电压为VCC-VZD1-VZD2…-VZD(N-1)。从而，基于本实施例中的电压调节电路可对负载3实现多级调压。

进一步地，在本发明的一个可选实施例中，如图2所示，所述电压调节电路还包括：续流二极管D1。其中，所述续流二极管D1与所述负载3并联。

图3是本发明一实施例中的一种基于上述任意一种电压调节电路的电压调节方法的流程示意图，如图3所示，所述电压调节方法包括：

S41：在电磁加热装置运行时，实时检测线盘温度及绝缘栅双极型晶体管IGBT温度。

S42：基于所述线盘温度对应的预设线盘温度范围或者所述IGBT对应的预设IGBT温度范围，控制器输出控制信号至所述预设线盘温度范围或所述预设IGBT温度范围对应的端口，以调节负载两端的电压。

具体地，所述负载为电磁加热装置的风机；相应地，所述控制器输出控制信号至所述预设线盘温度范围或所述预设IGBT温度范围对应的端口，以调节负载两端的电压，包括：所述控制器控制第一级开关单元导通以将风机的第一端与地连接或者控制与任一级调压单元连接的开关单元导通以调节所述风机的第一端的电位，以对所述风机进行调速。

本实施例中，负载为风机，则可通过实时采集线盘温度及IGBT温度，并根据所述线盘温度对应的预设线盘温度范围或者所述IGBT对应的预设IGBT温度范围，通过多级开关单元及多级调压单元能够实现对风机两端的电压进行多级调压，以实现根据线盘或IGBT温度对风机的风速进行多级调节，从而能够延长风机的寿命，且解决了风机噪音大、能耗高且温度性差等问题。

在本发明的一个可选实施例中，如图4所示，上述步骤S42具体可包括：

S421：在所述线盘温度大于第一预设线盘温度或者所述IGBT温度大于第一预设IGBT温度时，控制器输出第一驱动信号至所述第一级开关单元，控制所述第一级开关单元导通以将负载的第一端与地连接。

S422：在所述线盘温度小于等于第一预设线盘温度且所述IGBT温度小于等于第一预设IGBT温度时，基于所述线盘温度对应的预设线盘温度范围或者所述IGBT对应的预设IGBT温度范围，控制器输出驱动信号至与所述预设线盘温度范围或者所述预设IGBT温度范围对应的调压单元连接的开关单元，以控制与所述调压单元连接的开关单元导通以调节所述负载的第一端的电位。

进一步地，上述步骤S422，具体可包括：

在所述线盘温度大于第二预设线盘温度且小于等于所述第一预设线盘温度，或者所述IGBT温度大于第二预设IGBT温度且小于等于所述第一预设IGBT温度时，控制器输出第二驱动信号至与第一级调压单元连接的第二级开关单元，以控制与所述第一级调压单元连接的第二级开关单元导通以调节所述负载的第一端的电位；

在所述线盘温度大于第三预设线盘温度且小于等于所述第二预设线盘温度，或者所述IGBT温度大于第三预设IGBT温度且小于等于所述第二预设IGBT温度时，控制器输出第三驱动信号至与第二级调压单元连接的第三级开关单元，以控制与所述第二级调压单元连接的第三级开关单元导通以调节所述负载的第一端的电位；

在所述线盘温度大于第M+1预设线盘温度且小于等于所述第M预设线盘温度，或者所述IGBT温度大于第M+1预设IGBT温度且小于等于所述第M预设IGBT温度时，控制器输出第M+1驱动信号至与第M级调压单元连接的第M+1级开关单元，以控制与所述第M级调压单元连接的第M+1级开关导员导通以调节所述负载的第一端的电位；

其中，M为大于等于3的正整数。

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面通过一个更为具体的实施例说明了上述电压调节方法，本实施例中负载为电磁炉风机，控制器为CPU，如图5及图6所示，所述电压调节方法具体包括如下步骤：

S1：电磁炉初始化，主循环程序开始。

S2：风机调速程序，每100ms执行一次。

具体地，如图6所示，步骤S2中的风机调速程序具体包括如下步骤：

S201：风机调速程序开始。

S202：判断线盘温度Mtemp是否小于线盘温度判断值Main_PD_AD1，如果小于说明目前线盘温度还不算高，再跳转到S204判断IGBT温度，如果大于说明线盘温度较高，需要风机全速工作，跳转到S203。

S203：置起风机全速转标志FAN_NO_SPEED＝1，跳转到S3。

S204：判断IGBT温度IGBTtemp是否小于IGBT温度判断值IGBT_PD_AD1，如果小于说明目前IGBT温度还不算高，再跳转到S206判断线盘温度，如果大于说明IGBT温度较高，需要风机全速工作，跳转到S205。

S205：置起风机全速转标志FAN_NO_SPEED＝1，跳转到S3。

S206：判断线盘温度Mtemp是否大于线盘温度判断值Main_PD_AD2，如果大于进入风机第一级调速状态S207，如果小于进入IGBT温度判断S208。

S207：开启风机第一级调速，CPU管脚Driver2输出高电平，其他风机控制IO口输出低电平，跳转到S3。

本步骤中，如图2所示，开启风机第一级调速具体指：CPU管脚Driver2输出高电平至第二级开关单元22中的开关管Q2，以使该开关管Q2导通，从而使得风机两端的电压为VCC-VZD1。

S208：判断IGBT温度IGBTtemp是否大于线盘温度判断值IGBT_PD_AD2，如果大于进入风机第一级调速状态S209，如果小于进入线盘温度判断S2010。

S209：开启风机第一级调速，CPU管脚Driver2输出高电平，其他风机控制IO口输出低电平，跳转到S3。

S2010：判断线盘温度Mtemp是否大于线盘温度判断值Main_PD_AD3，如果大于进入风机第一级调速状态S2011，如果小于进入IGBT温度判断S2012。

S2011：开启风机第二级调速，CPU管脚Driver3输出高电平，其他风机控制IO口输出低电平，跳转到S3。

本步骤中，如图2所示，开启风机第二级调速具体指：CPU管脚Driver3输出高电平至第三级开关单元23中的开关管Q3，以使该开关管Q3导通，从而使得风机两端的电压为VCC-VZD1-VZD2。

S2012：判断IGBT温度IGBTtemp是否大于线盘温度判断值IGBT_PD_AD3，如果大于进入风机第一级调速状态S2013，如果小于进入线盘温度判断S2014。

S2013：开启风机第二级调速，CPU管脚Driver3输出高电平，其他风机控制IO口输出低电平，跳转到S3。

如此类推，一直判断直至第N级风机调速，然后返回S3。

S3:判断风机是否需要调速标志FAN_NO_SPEED＝1？，如果FAN_NO_SPEED为1，跳转至S4，如果FAN_NO_SPEED为0，跳转至S5。

S4:风机全速状态，CPU管脚Driver1输出高电平，其他风机控制IO口输出低电平，跳转到S5。

本步骤中，如图2所示，风机全速状态具体指：CPU管脚Driver1输出高电平至第一级开关单元21中的第一开关管Q1，以使第一开关管Q1导通，从而将风机的第一端直接与地连接，使得风机两端的电压为VCC。此时风机的风速达到最大。

S5：顺向执行电磁炉功能函数。

需要说明的是，步骤S5中顺向执行电磁炉功能函数是指除了上述风机调速程序外的其他功能函数，可根据电磁炉的实际使用情况进行设置，在此不再赘述。

本实施例中，线盘温度判断值Main_PD_AD1>Main_PD_AD2>Main_PD_AD3>…；IGBT温度判断值IGBT_PD_AD1>IGBT_PD_AD2>IGBT_PD_AD3>…。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围。