主电路及加延迟自激振荡电路的制作方法

本实用新型涉及振荡电路技术领域，尤其是涉及主电路及加延迟自激振荡电路。

背景技术：

单管感应加热是电磁炉中最常见的拓扑之一。通常，单管感应加热电路拓扑常采用由2个集电极开路输出的比较器和若干电容电阻组成的自激振荡电路进行功率控制。控制器只需给出一定占空比的脉冲，就能使得电路振荡工作起来。因此，从控制上来看，其控制方式也相对简单。但是，其无法保证电路能工作在零电压开通(Zero Voltage Switch，ZVS)，从而导致电容脉冲爬升速率(du/dt)大，IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)损耗增大陷。在有些应用中，采用软件同步来替代该振荡电路，但是该方法会占用更多的处理器资源，存在处理器跑飞时，可能导致IGBT烧毁等问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供主电路及加延迟自激振荡电路，以在低成本情况下增加单管感应加热电路的ZVS实现范围。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种主电路，其中，包括直流电源U、等效电感L1、等效电阻R1、谐振电容C1和绝缘栅双极型晶体管Q1；

所述直流电源U的正极分别与所述等效电感L1的一端和所述谐振电容C1的一端相连于第一节点，所述等效电感L1的另一端与所述等效电阻R1的一端相连，所述等效电阻R1的另一端分别与所述谐振电容C1的另一端和所述绝缘栅双极型晶体管Q1的漏极相连于第二节点，所述绝缘栅双极型晶体管Q1的源极与所述电源U的负极相连并接地。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种加延迟自激振荡电路，其中，包括如上所述的主电路，还包括自激振荡电路和延迟电路；

所述自激振荡电路，分别与所述主电路和所述延迟电路相连，用于根据所述主电路的直流电压产生方波信号，并根据所述主电路的特性，对所述主电路的工作状态进行控制；

所述延迟电路，分别与所述自激振荡电路和所述主电路相连，用于给所述方波信号增加固定延迟时间，输出第一脉冲宽度调制信号以控制所述主电路实现零电压开通。

结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，

所述自激振荡电路包括第一比较电路和与所述第一比较电路相连的第二比较电路；

所述第一比较电路，用于输入所述直流电压，通过一定的比例缩放输出为锯齿波；

所述第二比较电路，用于将输入的初始方波信号进行滤波得到电平信号，将所述电平信号与所述锯齿波进行比较，输出所述方波信号。

结合第二方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述第一比较电路包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、比较器U1A、电容C2和二极管D1；

所述电阻R2的一端与所述主电路相连于所述第二节点，所述电阻R2的另一端分别与所述电阻R4的一端和所述比较器U1A的漏极相连，所述电阻R4的另一端接地，所述电阻R3的一端与所述主电路相连于所述第一节点，所述电阻R3的另一端分别与所述电阻R5的一端和所述比较器U1A的源极相连，所述电阻R5的另一端接地，所述比较器U1A的栅极分别与电阻R6的一端和电容C2的一端相连，所述电阻R6的另一端接输出电压，所述电容C2的另一端分别与所述二极管D1的正极和所述第二比较电路相连，所述二极管D1的负极接所述输出电压。

结合第二方面的第二种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述第二比较电路包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、比较器U1B、和电容C3；

所述电阻R7的一端接输入电压，所述电阻R7的另一端分别与所述二极管D1的正极和所述比较器U2B的源极相连，所述电阻R9的一端输入所述初始方波信号，所述电阻R9的另一端分别与所述电阻R10的一端、所述电容C3的一端和所述电阻R8的一端相连，所述电阻R10的另一端和所述电容C3的另一端分别接地，所述电阻R8的另一端与所述比较器U1B的漏极相连，所述比较器的U1B的栅极分别与所述延迟电路的所述电阻R11的一端和所述比较器U2A的漏极相连。

结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方式，其中，所述延迟电路包括电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、比较器U2A和比较器U2B；

所述比较器U2A的漏极分别与所述比较器U1B的栅极和所述电阻R11的一端相连，所述电阻R11的另一端与所述电阻R16的一端相连并接输出电压，所述电阻R16的另一端分别与所述电阻R17的一端和所述比较器U2A的源极相连，所述电阻R17的另一端接地，所述比较器U2A的栅极分别与所述电阻R12的一端和所述比较器U2B的漏极相连，所述电阻R12的另一端与所述电阻R13的一端相连并接所述输出电压，所述电阻R13的另一端分别与所述电阻R14的一端和所述比较器U2B的源极相连，所述电阻R14的另一端接地，所述比较器U2B的栅极分别与所述电阻R15的一端和所述主电路中绝缘栅双极型晶体管Q1的基极相连，并输出所述第一脉冲宽度调制信号，所述电阻R15的另一端接所述输出电压。

结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第五种可能的实施方式，其中，所述主电路的工作状态包括电感充电阶段、谐振阶段和电感放电阶段。

结合第二方面的第二种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第二方面的第六种可能的实施方式，其中，所述输出电压为3.3V。

结合第二方面的第三种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第二方面的第七种可能的实施方式，其中，所述输入电压为15V。

结合第二方面的第三种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第二方面的第八种可能的实施方式，其中，所述初始方波信号为由控制器产生的第二脉冲宽度调制信号。

本实用新型提供的主电路及加延迟自激振荡电路，包括主电路、自激振荡电路和延迟电路，其中，自激振荡电路包括主电路，自激振荡电路，分别与主电路和延迟电路相连，用于根据主电路的直流电压产生方波信号，并根据主电路的特性，对主电路的工作状态进行控制，延迟电路，分别与自激振荡电路和主电路相连，用于给方波信号增加固定延迟时间，输出第一脉冲宽度调制信号以控制主电路实现零电压开通。本实用新型可以在低成本情况下增加单管感应加热电路的ZVS实现范围。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的主电路示意图；

图2为本实用新型实施例提供的加延迟自激振荡电路的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的主电路等效电路示意图；

图4为本实用新型实施例提供的加延迟自激振荡电路示意图。

图标：

100-自激振荡电路；110-第一比较电路；120-第二比较电路；200-延迟电路；300-主电路。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

目前单管感应加热是电磁炉中最常见的拓扑之一。通常，单管感应加热电路拓扑常采用由两个集电极开路输出的比较器和若干电容电阻组成的自激振荡电路进行功率控制。但是，控制器无法保证电路能工作在零电压开通，导致IGBT损耗增大陷。另外，采用软件同步来替代振荡电路，会占用更多的处理器资源，可能导致IGBT烧毁等问题。基于此，本实用新型实施例提供的主电路及加延迟自激振荡电路，可以在低成本情况下增加单管感应加热电路的ZVS实现范围。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的主电路进行详细介绍。

图1为本实用新型实施例提供的主电路示意图。

参照图1，主电路300包括直流电源U、等效电感L1、等效电阻R1、谐振电容C1和绝缘栅双极型晶体管Q1；

直流电源U的正极分别与等效电感L1的一端和谐振电容C1的一端相连于第一节点，等效电感L1的另一端与等效电阻R1的一端相连，等效电阻R1的另一端分别与谐振电容C1的另一端和绝缘栅双极型晶体管Q1的漏极相连于第二节点，绝缘栅双极型晶体管Q1的源极与电源U的负极相连并接地。

具体的，第一节点为A_coil，第二节点为B_coil，绝缘栅双极型晶体管Q1的栅极与延迟电路200相连。

图2为本实用新型实施例提供的加延迟自激振荡电路的结构示意图。

参照图2，加延迟自激振荡电路包括如上所述的主电路300，还包括自激振荡电路100和延迟电路200；

自激振荡电路100，分别与主电路300和延迟电路200相连，用于根据主电路300的直流电压产生方波信号，并根据主电路300的特性，对主电路300的工作状态进行控制；

延迟电路200，分别与自激振荡电路100和主电路300相连，用于给方波信号增加固定延迟时间，输出第一脉冲宽度调制信号以控制主电路300实现零电压开通。

具体的，主电路300在一个工作周期内的工作状态可分为三个阶段：第一阶段：电感充电阶段、第二阶段：谐振阶段和第三阶段电感放电阶段。在第一阶段和第三阶段时，主电路300的等效电路图可参照图3(a)，在第二阶段时，主电路300的等效电路图可参照图3(b)。其中在在第三阶段时，主电路300可以实现零电压开通，即在二极管开通期间，使得IGBT导通。延迟电路200输出的第一脉冲宽度调制信号，用于输入绝缘栅双极型晶体管Q1的栅极，起驱动作用。

根据本实用新型的示例性实施例，自激振荡电路100包括第一比较电路110和与第一比较电路110相连的第二比较电路120；

第一比较电路110，用于输入直流电压，通过一定的比例缩放输出为锯齿波；

第二比较电路120，用于将输入的初始方波信号进行滤波得到稳定的参考电平信号，将稳定的参考电平信号与锯齿波进行比较，输出方波信号。

具体的，参照图4，第一比较电路110包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、比较器U1A、电容C2和二极管D1；

电阻R2的一端与主电路300相连于第二节点，电阻R2的另一端分别与电阻R4的一端和比较器U1A的漏极相连，电阻R4的另一端接地，电阻R3的一端与主电路300相连于第一节点，电阻R3的另一端分别与电阻R5的一端和比较器U1A的源极相连，电阻R5的另一端接地，比较器U1A的栅极分别与电阻R6的一端和电容C2的一端相连，电阻R6的另一端接输出电压，电容C2的另一端分别与二极管D1的正极和第二比较电路120相连，二极管D1的负极接输出电压。

第二比较电路120包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、比较器U1B、和电容C3；

电阻R7的一端接输入电压，电阻R7的另一端分别与二极管D1的正极和比较器U2B的源极相连，电阻R9的一端输入初始方波信号，电阻R9 的另一端分别与电阻R10的一端、电容C3的一端和电阻R8的一端相连，电阻R10的另一端和电容C3的另一端分别接地，电阻R8的另一端与比较器U1B的漏极相连，比较器的U1B的栅极分别与延迟电路的电阻R11的一端和比较器U2A的漏极相连。

具体的，初始方波信号为由控制器产生的第二脉冲宽度调制信号。第二比较电路120的比较器的U1B的栅极输出方波信号，并将方波信号输送给延迟电路200的比较器U2A。

与主电路300的三个工作状态相对应，对自激振荡电路100进行分析，得到在一个周期内有两个时刻满足电感电压与直流电压相等的情况，可以设这两个时刻为第一时刻t₁和第二时刻t₂，且t₁＜t₂。一般地有，当t＝t₂^-时，比较器U1A输出高电平，节点4的电压为u4＝4V，节点3的电压为u3＝3.3V。当时，比较器U1A输出低电平，则u3＝0V，u4＝0.7V。由控制器产生的PWM信号在节点5形成了一个稳定的电平u5，此时有u5>u4，则U1B输出高电平，该信号输入到驱动芯片，从而IGBT导通。+15V电压通过R7给电容C2充电，u4的电位上升，当u5<u4时，比较器U1B输出低电平，IGBT关断，电容电感进入自由谐振阶段。当时，比较器U1A输出高阻态，由于二极管D1的钳位，u4＝4V，电容C2放电，直至u3＝3.3V，如此周而复始。由此可见，通过该单管感应加热自激振荡电路，使得IGBT的源极和漏极之间的电压在满足电感电压与直流电压相等的情况时就开通了，从而IGBT无法零电压开通。因此，需要自激振荡电路100在开通点增加一个固定延迟，即连接延迟电路200，将会使得主电路300零电压开通这一特性得以实现。

根据本实用新型的示例性实施例，延迟电路200包括电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、比较器U2A和比较器U2B；

比较器U2A的漏极分别与比较器U1B的栅极和电阻R11的一端相连，电阻R11的另一端与电阻R16的一端相连并接输出电压，电阻R16的另一端分别与电阻R17的一端和比较器U2A的源极相连，电阻R17的另一端接地，比较器U2A的栅极分别与电阻R12的一端和比较器U2B的漏极相连，电阻R12的另一端与电阻R13的一端相连并接输出电压，电阻R13的另一端分别与电阻R14的一端和比较器U2B的源极相连，电阻R14的另一端接地，比较器U2B的栅极分别与电阻R15的一端和主电路300中绝缘栅双极型晶体管Q1的基极相连，并输出第一脉冲宽度调制信号，电阻R15的另一端接输出电压。

具体的，以上所涉及到的输出电压为可以为但不限于3.3V，所涉及到的输入电压可以为但不限于15V。

通过延迟电路200增加的固定延迟时间，可以实现主电路300在零电压开通，并且该固定延迟时间能保证绝缘栅双极型晶体管Q1在其反并联二极管导通之后、截至之前导通。

本实用新型提供的主电路及加延迟自激振荡电路，包括主电路、自激振荡电路和延迟电路，其中，自激振荡电路包括主电路，自激振荡电路，分别与主电路和延迟电路相连，用于根据主电路的直流电压产生方波信号，并根据主电路的特性，对主电路的工作状态进行控制，延迟电路，分别与自激振荡电路和主电路相连，用于给方波信号增加固定延迟时间，输出第一脉冲宽度调制信号以控制主电路实现零电压开通。本实用新型可以在低成本情况下，增加单管感应加热电路的ZVS实现范围。

本实用新型实施例所提供的主电路及加延迟自激振荡电路的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本实用新型实施例的描述中，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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述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：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。