感应加热电器及其控制电路的制作方法

本实用新型实施例涉及电路技术领域，尤其涉及一种感应加热电器及其控制电路。

背景技术：

近年来，感应加热(Induction Heater，IH)的家用电器，例如IH电饭煲、电磁炉等，由于具有升温迅速、加热均匀等优点，而受到广大用户的青睐。在IH家用电器的功率电路多采用并联谐振拓扑，电路中通常会采用绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)作为开关来实现电路的并联谐振。

IGBT是由双极型三极管(Bipolar Junction Transistor，BJT)和绝缘栅型场效应管(Insulated Gate Field Effect Transister，IGFET)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼具有BJT的低导通压降和IGFET的高输入阻抗的双重优点。由于IGBT的驱动功率小、饱和压降低，从而应用于交流系统的交流电机、变频器、开关电源、照明电路和牵引传动等领域，例如可用作IH电饭煲、电磁炉的感应加热切换开关。

但是，现有的IH专用芯片通常只有一个IGBT的驱动端口，而一个驱动端口只能发出一个IGBT驱动信号，无法实现驱动多个IGBT导通或断开时的切换功能。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种感应加热电器及其控制电路，以使一个IH专用芯片驱动多个IGBT时，能够实现IGBT的独立驱动，从而使得该感应加热电器能够实现不同模式下不同方位的加热。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种感应加热电器的控制电路，包括：主控电路和同步电路；

所述主控电路包括直流电源、至少两个绝缘栅双极型晶体管IGBT、与所述至少两个IGBT分别对应设置的至少两个感应加热电路、以及与所述至少两个IGBT分别对应设置的至少两个驱动电路，所述直流电源的正极分别与各个所述感应加热电路的第一端电连接，所述感应加热电路的第二端和与其对应的所述IGBT的第一输入端电连接，各个所述IGBT的输出端分别与所述直流电源的负极电连接，各个所述IGBT的控制端和与其对应的所述驱动电路电连接；所述驱动电路控制对应的所述IGBT导通时，所述直流电源的直流信号流经与所述IGBT对应的所述感应加热电路以使所述感应加热电路进行感应加热；

所述同步电路包括供电电路、比较器、与所述至少两个感应加热电路分别对应设置的至少两个共振电路、以及控制芯片；

所述供电电路的输入端与所述直流电源电连接、以及输出端与所述比较器的反相输入端电连接以产生供电电压并输出；

所述共振电路的第一输出端和与其对应的所述感应加热电路的第二端电连接、以及第二输出端与所述比较器的同相输入端电连接以产生共振电压并输出；

所述比较器的输出端与所述控制芯片的触发端电连接，用于比较所述供电电压和所述共振电压，并输出比较结果；

所述控制芯片包括触发端、与所述至少两个共振电路分别对应设置的至少两个第一使能端、与所述至少两个驱动电路分别对应设置的至少两个第二使能端、以及一个驱动端，所述控制芯片的各个第一使能端和与其对应的所述共振电路的输入端电连接、以及各个第二使能端和与其对应的所述驱动电路的使能端电连接，所述驱动端分别与各个所述驱动电路的驱动端电连接，用于向所述驱动电路和所述共振电路分别输出相应的使能信号，根据所述比较器的比较结果向所述驱动电路输出相应的驱动所述IGBT导通的驱动信号。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种感应加热电器，包括如上所述的控制电路。

本实用新型实施例提供了一种感应加热电器及其控制电路，该控制电路包括主控电路和同步电路，主控电路中包括直流电源和至少两个IGBT以及与IGBT分别对应的感应加热电路和驱动电路，而控电路中IGBT的导通是通过同步电路中的同步信号控制的，同步电路中控制芯片的使能端分别向对应的共振电路和驱动电路输出使能信号，与至少两个IGBT对应设置的各个共振电路根据控制芯片的使能信号提供相应的共振电压，并与供电电路提供的供电电压通过比较器将比较结果输出至控制芯片的触发端，触发控制芯片输出驱动信号以驱动相应的IGBT正常导通，从而控制相应的感应加热电路持续进行感应加热，进一步提高IGBT的使用寿命，保证感应加热电器实现不同模式下不同方位的加热。

附图说明

图1A是本实用新型实施例一提供的一种感应加热电器控制电路的结构框图；

图1B是本实用新型实施例一提供的一种感应加热电器控制电路的结构示意图；

图2是本实用新型实施例二提供的一种感应加热电器控制电路的具体电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1A是本实用新型实施例一提供的一种感应加热电器控制电路的结构框图，该控制电路可适用于一个IGBT驱动端口实现多个IGBT分别独立驱动的情况，如图1A所示，控制电路100包括：主控电路10和同步电路20。

该主控电路10包括直流电源、至少两个绝缘栅双极型晶体管IGBT、与该至少两个IGBT分别对应设置的至少两个感应加热电路、以及与至少两个IGBT分别对应设置的至少两个驱动电路，其中，直流电源的正极分别与各个感应加热电路的第一端电连接，感应加热电路的第二端和与其对应的IGBT的输入端电连接，各个IGBT的输出端分别与直流电源的负极电连接，各个IGBT的控制端和与其对应的驱动电路电连接；驱动电路控制对应的IGBT导通时，直流电源的直流信号流经与该IGBT对应的感应加热电路以使该感应加热电路进行感应加热。该同步电路20包括供电电路、比较器、与上述至少两个感应加热电路分别对应设置的至少两个共振电路、以及控制芯片，其中供电电路的输入端与主控电路10中的直流电源电连接、以及输出端与比较器的反相输入端电连接以产生供电电压并输出；共振电路的第一输出端和与其对应的感应加热电路的第二端电连接、以及第二输出端与比较器的同相输入端电连接以产生共振电压并输出；该比较器的输出端与控制芯片的触发端电连接，用于比较供电电压和共振电压，并输出比较结果；该控制芯片包括触发端、与至少两个共振电路分别对应设置的至少两个第一使能端、与至少两个驱动电路分别对应设置的至少两个第二使能端、以及一个驱动端，该控制芯片的各个第一使能端和与其对应的共振电路的第二输入端电连接、以及各个第二使能端和与其对应的驱动电路的使能端电连接，驱动端分别与各个驱动电路的驱动端电连接，用于向所述驱动电路和所述共振电路分别输出相应的使能信号，根据比较器的比较结果向驱动电路输出相应的驱动对应IGBT导通的驱动信号。

示例性的，以两个IGBT为例，如图1B所示，主控电路10包括直流电源11、两个IGBT，即IGBT1和IGBT2，以及与IGBT1对应设置的感应加热电路12、驱动电路14和与IGBT2对应设置的感应加热电路13、驱动电路15，直流电源11的正极分别与感应加热电路12和13的第一端电连接，感应加热电路12和13的第二端均与其对应的IGBT的输入端电连接，IGBT1和IGBT2的控制端分别与驱动电路14和驱动电路15对应电连接，IGBT1和IGBT2的输出端分别与直流电源11的负极电连接。当IGBT1导通时，直流电源11的直流信号流经与IGBT1对应的感应加热电路12，以使该感应加热电路12进行感应加热；相应的，IGBT2导通时，感应加热电路13进行感应加热。

同步电路20包括供电电路24、比较器25、控制芯片21以及与主控电路10中感应加热电路12对应设置的共振电路22和与感应加热电路13对应设置的共振电路23。供电电路24的输入端与直流电源11电连接、以及输出端与比较器25的反相输入端电连接以产生供电电压并输出；共振电路22的第一输出端与感应加热电路12的第二端电连接，共振电路23的第一输出端与感应加热电路13的第二端电连接，共振电路22和共振电路23的第二输出端均与比较器25的同相输入端电连接以产生共振电压并输出；比较器25的输出端与控制芯片21的触发端电连接，用于比较供电电路24提供的供电电压和共振电路22或共振电路23提供的共振电压，并输出比较结果；控制芯片21包括与共振电路22对应设置的使能端EN1和与共振电路23对应设置的使能端EN2，与主控电路中驱动电路14对应设置的使能端EN3和与驱动电路15对应设置的使能端EN4，以及驱动端PPG；控制芯片21的使能端EN1与共振电路22的EN1电连接，控制芯片21的使能端EN2与共振电路23的EN2电连接，控制芯片21的使能端EN3以及驱动端PPG与驱动电路14电连接，控制芯片21的使能端EN4以及驱动端PPG与驱动电路15电连接。

感应加热设备根据用户的模式选择操作指令，配置相应的感应加热电路进行感应加热。例如，当配置感应加热电路12进行感应加热时，则需要IGBT1导通，此时控制芯片21的使能端EN3输出使能信号至驱动电路14的使能端EN3，使得IGBT1硬性导通，同时，控制芯片21的使能端EN1输出相应的使能信号至共振电路22的EN1端。相应的，电源供电时供电电路24为比较器25的反相输入端提供供电电压，共振电路22根据控制芯片21的使能信号，由共振电路22的第二输出端为比较器25的同相输入端提供共振电压，并将比较器25比较的结果输入控制芯片21中，触发控制芯片21的驱动端PPG产生驱动信号，控制芯片21的驱动端PPG产生的驱动信号输入驱动电路14的驱动端PPG，驱动电路14根据控制芯片21硬性导通IGBT1时的使能信号以及由共振电压和供电电压的比较结果触发控制芯片21的PPG端产生的驱动信号，驱动IGBT1正常导通。当IGBT1导通后，与IGBT1对应的感应加热电路12进行感应加热。

示例性的，当感应加热设备通过模式选择确定感应加热电路13进行感应加热时，仍可采用上述过程，该过程本领域的技术人员可以想到，在此不再赘述。此外，控制芯片21与比较器25可采用具有同等功能的单片机或集成芯片等来代替，以实现控制电路100的控制功能。

本实用新型实施例通过主控电路提供电源信号，同步电路中的同步信号分别控制各个IGBT的导通与断开，当IGBT的导通时，与该IGBT对应的感应加热电路就会进行感应加热，同步电路中控制芯片的使能端分别向对应的共振电路和驱动电路输出使能信号，与至少两个IGBT对应设置的各个共振电路根据控制芯片的使能信号提供相应的共振电压，并与供电电路提供的供电电压通过比较器将比较结果输出至控制芯片的触发端，触发控制芯片输出驱动信号，以驱动相应的IGBT正常导通，从而控制相应的感应加热电路持续进行感应加热，进一步提高IGBT的使用寿命，保证感应加热电器实现不同模式下不同方位的加热。

实施例二

图2是本实用新型实施例二提供的一种感应加热电器的具体电路图，该具体电路图分别对主控电路10和同步电路20进行了具体化，如图2所示，该控制电路具体为：

主控电路10包括感应加热电路G1、感应加热电路G2、感应加热电路G3，与各个感应加热电路对应的IGBT1、IGBT2、IGBT3，以及与各个IGBT对应的驱动电路Q1、驱动电路Q2、驱动电路Q3。其中，将IGBT1、IGBT2和IGBT3均优选为N沟道增强型IGBT。对于任意一个IGBT，其门极和与其对应的驱动电路电连接，其发射极接地，该IGBT集电极和与其对应的感应加热电路的第二端即输出端电连接。在驱动电路控制对应的IGBT导通时，与该IGBT对应的感应加热电路就会进行感应加热。

相应的，与IGBT1对应的共振电路为第一共振电路，与IGBT1对应的感应加热电路为感应加热电路G1。该第一共振电路包括：第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一三极管Q11、第三电容C3。其中，第一三极管Q11的基极通过第六电阻R6与控制芯片21的使能端EN1电连接，第一三极管Q11的发射极接地。第一三极管Q11的集电极通过第三电阻R3和感应加热电路G1的第二端电连接，第一三极管Q11的集电极还通过第四电阻R4与第五电阻R5的第一端电连接，第五电阻R5的第二端接地，第五电阻R5的第二端通过第三电容C3与比较器25的同相输入端电连接。

与IGBT2对应的共振电路为第二共振电路，与IGBT2对应的感应加热电路为感应加热电路G2。该第二共振电路包括：第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第二三极管Q12。其中，第二三极管Q12的基极通过第九电阻R9与控制芯片21的使能端EN2电连接，第二三极管Q12的发射极接地。第二三极管Q12的集电极通过第七电阻R7和感应加热电路G2的第二端电连接，第二三极管Q12的集电极还通过第八电阻R8与比较器25的同相输入端电连接。

与IGBT3对应的共振电路为第三共振电路，与IGBT3对应的感应加热电路为感应加热电路G3。该第三共振电路包括：第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第三三极管Q13。第三三极管Q13的基极通过第十二电阻R12与控制芯片21的使能端EN3电连接，第三三极管Q13的发射极接地。第三三极管Q13的集电极通过第十电阻R10与感应加热电路G3的第二端电连接，第三三极管Q13的集电极还通过第十一电阻R11与比较器25的同相输入端电连接，第十一电阻R11的第一端与第三三极管Q13的集电极电连接、以及第二端通过第十三电阻R13接地。

其中，第六电阻R6、第九电阻R9以及第十二电阻R12的阻值相同，且均可采用具有同等效果的多个电阻来代替。

同步电路20的供电电路包括：第一电阻R1、第二电阻R2和第二电容C2，其中第一电阻R1的第一端与任意一个感应加热电路的第一端电连接，第一电阻R1的第二端通过第二电阻R2接地，第一电阻R1的第二端还通过第二电容C2接地，第一电阻R1的第二端还与比较器25的反相输入端电连接。

示例性的，IGBT1、IGBT2和IGBT3驱动信号的切换通过控制芯片21发出的使能信号进行控制。当共振电路中的三极管均优选为NPN型三极管时，若驱动IGBT1，控制芯片21的使能端EN4输出高电平使能信号至驱动电路Q1的使能端EN4，驱动电路Q1对该使能信号进行处理放大，从而转变为使得IGBT1硬性导通的控制信号，同时为使IGBT1能够持续正常导通，控制芯片21的使能端EN1输出相应的低电平的使能信号至第一共振电路的EN1，第一共振电路的第一三极管Q11的基极接收该低电平的使能信号，使得第一共振电路有效，向比较器提供相应的共振电压。此时，供电电压和共振电压通过比较器25输出比较结果，从而触发控制芯片21的驱动端PPG输出驱动信号至驱动电路Q1，以使驱动电路Q1根据控制芯片21的使能端EN4输出的高电平的使能信号以及相应的驱动信号，输出使IGBT1能够正常工作的控制信号，即驱动电路Q1向IGBT1的门极发送能够使IGBT1可靠导通的高电平的控制信号，以驱动IGBT1工作，相应的感应加热电路G1进行感应加热。控制芯片21的使能端EN5、EN6输出低电平的信号，此时的IGBT2和IGBT3不驱动导通，且控制芯片21的使能端EN2和EN3输出高电平信号，因此第二三极管Q12的基极、第三三极管Q13的基极均为高电平，相应的，使得驱动电路Q2和驱动电路Q3不工作，相应的IGBT2和IGBT3不会导通，感应加热电路G2和G3不进行感应加热。当IGBT2或IGBT3导通时，与IGBT1导通的过程相同，本领域的技术人员可以想到，在此不再赘述。

此外，第一共振电路与供电电路20之间还可以通过第四电容C4电连接。第四电容C4的第一端与第一电阻R1的第二端电连接，第四电容C4的第二端与第五电阻R5的第一端电连接，该第四电容C4用于对供电电压信号和共振电压信号进行滤波去噪。

可选的，主控电路还包括整流电路，该整流电路与交流电源AC电连接，用于将交流电源AC的交流电压信号转换为直流电压信号以作为直流电源应用，且整流电路可以包括单相桥式整流电路H4、扼流圈L1和第一电容C1。在整流电路中单相桥式整流电路H4的输入端与交流电源AC电连接，单相桥式整流电路H4的第一输出端与扼流圈L1的第一端电连接，单相桥式整流电路H4第二输出端接地。第一电容C1的第一端与扼流圈L1的第二端电连接，且作为直流电源的正极；第一电容C1的第二端与单相桥式整流电路H4的第二输出端电连接，且作为直流电源的负极。扼流圈L1的第二端还分别与三个感应加热电路的第一端即输入端电连接。该单相桥式整流电路H4，用于将交流电源AC的交流电压信号转换为脉冲电压信号，该脉冲电压信号经扼流圈L1和第一电容C2滤波去噪后转换为所述直流电源的直流信号。

可选的，主控电路10还包括各个IGBT的过流保护电路。该过流保护电路分别与各个IGBT的发射极电连接，用于为各个IGBT提供过流保护。

示例性的，过流保护电路包括第十四电阻R14、第十五电阻R15和第五电容C5，其中，第十四电阻R14第一端通过第十五电阻R15与感应加热电器的机壳电连接，第十四电阻R14第二端通过第五电容C5接地，第十四电阻R14第一端还与各个IGBT的发射极电连接。该过流保护电路通过各个元器件之间简单的电连接关系为各个IGBT提过过流保护。

本实用新型实施例通过具体的控制电路实现各个IGBT的导通与断开的具体过程，以使在IH专用芯片只有一个驱动端口时，通过控制电路中同步电路的同步信号分别驱动各个IGBT，从而实现与IGBT对应的各个感应加热电路的分别进行感应加热，进一步提高IGBT的使用寿命，保证感应加热电器能够实现不同模式下不同方位的加热。

实施例三

本实用新型实施例提供了一种感应加热电器，为使该感应加热电器实现降耗节能，在该感应加热电器中配置有本实用新型实施例提供的感应加热电器的控制电路100。

示例性的，该感应加热电器可以是电饭煲、电磁炉等，该感应加热电器还可以包括操作面板和IGBT配置电路。其中，控制电路100与IGBT配置电路电连接；IGBT配置电路与模式选择操作面板电连接。该模式选择操作面板，用于接收用户输入的模式选择操作指令，并发送给IGBT配置电路，该IGBT配置电路，用于接收模式选择操作指令，并向控制电路100发送配置一个IGBT导通的导通信号，控制电路100，接收所述导通信号，并控制一个IGBT导通。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。