高频加热设备的制作方法

本发明与加热设备有关，特别是指一种高频加热设备。

背景技术：

比较目前的高频加热设备的保护电路，对于过电流、过电压保护装置均使用保险丝或感测元件，再通过控制单元判断作为保护，而此过程的反应时间均大于1ms，对于高频加热设备与电源装置内的其他元件的保护而言，该反应时间仍嫌太慢，故高频加热设备内部电子零件仍会受到负载过电流及电源突波危害，而有负载短路而造成保险丝与电源装置烧毁的现象，造成用户对供电的设备必须停机进行修复。

除了修复本身使用上需额外花费维修成本与时间，若该设备为生产设备者，也会因此而造成生产效率的降低。

再者，目前保护电路通常是保护电路启动时，将保护电路的输出信号传送给pwm产生装置，然后在控制pwm产生装置关闭或不输出控制信号给逆变器。但这种方式在pwm产生装置的运作中造成时间延迟，故无法及时提供保护，来避免逆变器的晶体管损坏。

公开内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于上述缺失，本发明的目的在于提供一种高频加热设备，其在保护装置启动时，直接关闭逆变器的控制信号输入端，以减少pwm产生装置所造成的时间延迟。

(二)技术方案

为达成上述目的，本发明的高频加热设备包括一pwm产生装置、一电流产生装置、一开关装置及一保护装置。pwm产生装置用以产生一控制信号。电流产生装置通过一传输路径连接pwm产生装置，且依据控制信号输出一工作电流至一线圈负载。开关装置连接传输路径。保护装置连接电流产生装置及开关装置，且依据电流产生装置的一反馈信号控制开关装置，以导通或断开传输路径。

如此，保护装置启动可直接切断传输路径以及时对电流产生装置进行保护，以缩短保护装置进行保护的时间，并提高高频加热设备的稳定性。

有关本发明所提供的高频加热设备的详细构造、特点、组装或使用方式，将于后续的实施方式详细说明中予以描述。然而，在本发明领域中具有通常知识者应能了解，该等详细说明以及实施本发明所列举的特定实施例，仅用于说明本发明，并非用以限制本发明的专利申请范围。

附图说明

图1是本发明的高频加热设备的组成方块图。

图2是本发明的高频加热设备的第一级电流保护电路、开关装置及逆变器的其中一igbt的电路图。

图3是保护装置的温度保护电路的方块图。

图4是温度保护电路的监控定时器的电路图。

图5是保护装置的电压保护电路的方块图。

图6是保护装置的第二级电流保护电路的方块图。

【符号说明】

10高频加热设备11pwm产生装置

111传输路径13电流产生装置

131逆变器133输出匹配器

135整流器137第一级电流保护电路

1371差动放大器1373比较器

1375可变电阻1377电容器

15开关装置151反向器

153、155、251mosfet17保护装置

171温度保护电路173电压保护电路

175第二级电流保护电路19线圈负载

21、31、41放大器23、33、45比较器

25监控定时器253计时单元

255缓冲单元257or门

27、35、47闩锁单元29、37、49逻辑单元

43全波整流器d二极管

nc控制端ns电源端

no输出端vl限制电压

具体实施方式

以下，兹配合各附图列举对应的优选实施例来对本发明的高频加热设备的组成构件及达成功效来作说明。然各附图中高频加热设备的构件、尺寸及外观仅用来说明本发明的技术特征，而非对本发明构成限制。

如图1所示，该图是本发明的高频加热设备10的框图。本发明的高频加热设备10包括一pwm产生装置11、一电流产生装置13、一开关装置15、一保护装置17及一线圈负载19。

pwm产生装置11通过一传输路径111连接电流产生装置13。pwm产生装置11用以产生控制信号，以控制电流产生装置13。开关装置15连接传输路径111。保护装置17连接电流产生装置13及开关装置15，且依据电流产生装置13的一反馈信号控制开关装置15，以使传输路径111导通或断开。

其中，电流产生装置13包括一逆变器(inverter)131、一输出匹配器133、一整流器135及多个第一级电流保护电路137。逆变器131有一控制端nc、一电源端ns及一输出端no，控制端nc连接传输路径111，电源端ns连接整流器135，输出端no连接输出匹配器133。输出匹配器133连接线圈负载19。

本领域的人员能理解逆变器131可以是晶体管(例如mosfet或igbt)组成的全桥或半桥结构，换言之，逆变器131有多个晶体管，随后以igbt为例。该些第一级电流保护电路137都是相同结构，且连接方式也相同，因此，图中以一个第一级电流保护电路137、逆变器131的一个晶体管电路及开关电路为例。第一级电流保护电路137连接逆变器131晶体管及开关装置15，且用以执行第一级电流保护，本领域的人员能理解第一级电流保护电路137是一对一连接晶体管及开关装置15。

pwm产生装置11的控制信号是一对一供应给逆变器的晶体管。逆变器131依据控制信号将直流电转换成高频交流电，控制信号用以输入晶体管的栅极，以触发逆变器的晶体管。

输出匹配器133接收逆变器131的高频交流电并输出工作电流至线圈负载19，以使线圈负载19工作。本领域人员理解输出匹配器133包括变压器、谐振电容及谐振电感等元件，与线圈负载的结构可以由模具或料管的缠绕线圈的导磁物体组成。

如图2所示，该图是第一级电流保护电路137、开关装置15及逆变器131的其中一igbt的电路图。第一级电流保护电路137包括一差动放大器1371、一比较器1373、一可变电阻1375及一电容器1377。差动放大器1371连接二极管d及igbt的发射极(e)，且并联连接电容器1377。二极管d连接igbt的集电极(c)。比较器1373连接差动放大器1371、可变电阻1375及开关装置15。开关装置包括一反向器151、一p通道mosfet153及一n通道mosfet155。反向器151的输入端连接比较器1373，其输出端连接mosfet153的栅极(g)。mosfet153的源极(s)连接mosfet155的漏极(d)。mosfet153的漏极(d)连接mosfet155的源极(s)，且连接逆变器的igbt的栅极(g)。

当电流产生装置13发生过电流时，igbt与二极管d的电压和会升高，接着，差动放大器1371将升高的电压值处理成电压信号并传送给比较器1373，比较器1373比较电压信号与比较器1373的限制电压vl，当电压信号超过限制电压vl时，比较器1373输出以控制开关装置15断开，来切断逆变器131的控制端nc及避免pwm控制信号输出至逆变器的功率晶体管。开关装置15断开代表mosfet153及mosfet155都为截止，以断开传输路径111。

其中，比较器1373的限制电压vl是可变电阻1375的分压，因此，调整可变电阻1375的电阻值就能达到改变限制电压vl的目的。差动放大器1371可以是隔离或非隔离的。

在第一级电流保护中，当电流产生装置出现过电流(例如瞬间涌流或突波)时，第一级电流保护电路137立即控制开关装置15断开传输路径111，以保护逆变器131的igbt，当过电流消失后，第一级电流保护会驱动开关装置15导通传输路径111，以使逆变器131能正常工作。开关装置15导通是代表mosfet153及mosfet155都为导通。

请再参照图1，本实施例中，保护装置17有三种保护机制，分别是温度、电压及电流，因此，保护装置包括一温度保护电路171、一电压保护电路173及一第二级电流保护电路175，随后详述这三种保护机制及对应电路组成。

保护装置17依据电流产生装置13的反馈信号控制开关装置15，以导通或断开传输路径111，如此，保护装置17及开关装置15的配置可加快高频加热设备10进入保护状态的时间。

如图3所示，温度保护电路171包括一放大器21、一比较器23、监控定时器25、闩锁单元27及逻辑单元29。放大器21连接逆变器131及输出匹配器133。比较器23连接放大器21及监控定时器25。闩锁单元27连接监控定时器25及逻辑单元29，逻辑单元29连接传开关装置15。

放大器21接收逆变器131及输出匹配器133的温度信号，并初步处理温度信号，初步处理包括稳定信号及滤除噪声。

比较器23有一电压参考值，且接收放大器21输出的一放大信号，比较器23将放大信号与电压参考值比较以输出一转态信号。其中，在放大信号大于电压参考值时产生一转态信号。若放大信号小于电压参考值时不产生转态信号。

监控定时器25接收转态信号，并依据转态信号进行计时，且在计时的时间到才输出一触发信号。若无转态信号产生时，则监控定时器25不会运作。

闩锁单元27接收触发信号后，锁住触发信号以避免保护装置复位，而二次损坏高频加热设备。闩锁单元27锁住触发信号后输出一保护信号，逻辑单元29依据保护信号触发开关装置15断开，以截止pwm产生装置11与逆变器131的传输路径111。

如图4所示，该图是监控定时器25的电路图。监控定时器25包括一mosfet251、一计时单元253、一缓冲单元255及一or门257。mosfet251是p通道，且其栅极(g)连接比较器23，并接收转态信号。mosfet251的源极(s)连接一直流电源，mosfet251的漏极(d)连接计时单元253的电源输入端。计时单元253的输出端连接or门257的输入端。缓冲单元255的输出端连接比较器23，并接收转态信号，缓冲单元255的输出端连接or门257的输入端。or门257的输出端连接闩锁单元27。

mosfet及缓冲单元都在接收到转态信号时导通，且mosfet触发计时单元开始计时，本实施例是计时3秒钟，然后计时单元在计时3秒钟到时输出低准位信号，同时缓冲单元也输出低准位信号，这样or门将输出低准位，以触发闩锁单元。当转态信号属于高准位信号时，mosfet是截止，这样计时单元也不会进行计时。因为转态信号经由计时单元处理需要时间，因此，通过缓冲单元让or门的两输入端的信号同步。

换言之，监控定时器25在计时的过程中(即前述3秒内)，若比较器23输出转态信号的前一状态，前一状态是正常情况，表示监控定时器25会停止计时，如此，达到监控的功能。

其中，本实施例中，计时单元选用本领域熟悉的555定时器的集成电路。本领域人员能理解缓冲单元或or门也可以采用集成电路元件或者晶体管组成，更可选用nor门或其他逻辑门的组合。此外，mosfet也可以采用n信道或n信道及p信道mosfet的组合。

如图5所示，电压保护电路173包括一放大器31、一比较器33、一闩锁单元35及一逻辑单元37。放大器31连接逆变器131的电源端及输出端。比较器33连接放大器31及闩锁单元35。逻辑单元37连接闩锁单元35及开关装置15。

其中，电压保护电路173的放大器31、比较器33、闩锁单元35及逻辑单元37的作用及功能大致与前述温度保护电路171相同，相同部分于此不再赘述。不同之处在于，电压保护电路173的放大器31是依据逆变器131的电源端电压及输出端电压来做后续的保护控制。

如图6所示，第二级电流保护电路175包括一放大器41、全波整流器43、比较器45、闩锁单元47及逻辑单元49。放大器41连接逆变器131的电源端及输出端。全波整流器43连接放大器41及比较器45。闩锁单元47连接比较器45及逻辑单元49。逻辑单元49连接开关装置15。

其中，第二级电流保护电路175的放大器41、比较器45、闩锁单元47及逻辑单元49的作用及功能大致与前述温度保护电路171相同，相同部分于此不再赘述。不同之处在于，全波整流器45用以将高频交流电整流成直流电，以供比较器45进行信号处理。第二级电流保护电路175的放大器41是依据逆变器131的电源端电流及输出端电流来做后续的保护控制。

应注意的是，前述第一级电流保护是可自动复位，也就是第一级电流保护电路不会锁住过电流状态，而会随着电流改变而作动。第二级保护则因为有闩锁单元47，因此，第二级保护需要手动复位。第二级保护则发生在逆变器正常工作后，当装置出现过电流时，可藉由第二级保护中的闩锁单元47锁住故障状态，以避免复位造成装置的二次损害。

本实施例中，上述三种保护电路的逻辑单元是选用有三个输入端的与门或与非门，本领域的人员可知与门或与非门可通过主动元件组成或者选用集成电路元件。因为选用三个输入端的与门或与非门，因此，上述三种保护电路的逻辑单元是可以整合为一个元件。又，若保护装置有其他保护电路，这样逻辑单元可选用更多输入端的元件。

此外，开关电路除了图2绘示的结构外，也可以是其他电路组成的开关，故不以该图所绘为限。又，因为传输路径是多个，因此，开关电路是对应传输路径的数量，故不以一个为限。

综上所述，本发明采用硬件电路的方式，对于高频加热设备进行各式保护，当任一保护电路启动时，可直接切断pwm控制信号的传输路径，可有效加快保护时间，增加高频加热设备稳定性。

最后，强调，本发明于前揭实施例中所揭露的构成元件，仅为举例说明，并非用来限制本案的范围，其他等效元件的替代或变化，亦应为本案的申请专利范围所涵盖。