电磁加热装置及其功率开关管的驱动电路的制作方法

本实用新型涉及家电技术领域，特别涉及一种电磁加热装置中功率开关管的驱动电路以及一种电磁加热装置。

背景技术：

相关技术中的电磁加热装置通常控制功率开关管在饱和导通状态导通。但是，相关技术存在的缺点是，由于供电电路中滤波电容的存在，经供电电路整流滤波后的直流电压将为交流电压的1.4倍，所以，启动时采用饱和导通状态导通，将会使得功率开关管的瞬间脉冲电流过大，甚至超过其使用限值，易使功率开关管烧毁并引起过大的启动噪音。

因此，相关技术需要进行改进。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种功率开关管驱动电路，该电路可以降低功率开关管开通瞬间的脉冲电流。

本实用新型的另一个目的在于提出一种电磁加热装置。

为达到上述目的，本实用新型提出了一种电磁加热装置中功率开关管的驱动电路，所述电磁加热装置中功率开关管的驱动电路包括：驱动单元，所述驱动单元与所述功率开关管的控制端相连，所述驱动单元输出驱动信号至所述功率开关管以驱动所述功率开关管导通或关断；降压单元，所述降压单元的输出端分别与所述驱动单元的输出端和所述功率开关管的控制端相连，以对所述驱动信号进行降压或停止降压；控制芯片，所述控制芯片具有第一输出端和第二输出端，所述第一输出端与所述驱动单元相连，所述第二输出端与所述降压单元相连，所述控制芯片通过所述第一输出端输出第一控制信号至所述驱动单元和通过所述第二输出端输出第二控制信号至所述降压单元以使所述功率开关管工作在放大状态，并通过所述第一输出端输出所述第一控制信号至所述驱动单元和通过所述第二输出端输出第三控制信号至所述降压单元以使所述功率开关管工作在饱和导通状态。

根据本实用新型提出的电磁加热装置中功率开关管的驱动电路，控制芯片通过第一输出端输出第一控制信号至驱动单元和通过第二输出端输出第二控制信号至降压单元以使功率开关管工作在放大状态，并通过第一输出端输出第一控制信号至驱动单元和通过第二输出端输出第三控制信号至降压单元以使功率开关管工作在饱和导通状态。由此，电磁加热装置中功率开关管的驱动电路通过调整功率开关管的工作状态，可以降低功率开关管开通瞬间的脉冲电流，从而避免烧毁功率开关管，并降低启动噪音，提升用户的体验。

具体地，所述降压单元包括：第一稳压管，所述第一稳压管的阴极与所述驱动单元的输出端和所述功率开关管的控制端相连；开关电路，所述开关电路的第一端与所述第一稳压管的阳极相连，所述开关电路的第二端接地，所述开关电路的第三端与所述控制芯片的第二输出端，所述开关电路在所述控制芯片的控制下导通或关断，以控制所述第一稳压管导通或截止。

具体地，所述开关电路包括：第一电阻，所述第一电阻的一端与所述第二输出端相连；第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第二输出端相连；第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第二电阻的另一端相连并具有第一节点，所述第三电阻的另一端接地；第一三极管，所述第一三极管的集电极与所述第一稳压管的阳极相连，所述第一三极管的基极与所述第一电阻的另一端相连；第二三极管，所述第二三极管的集电极与所述第一三极管的发射极相连，所述第二三极管的基极与所述第一节点相连，所述第二三极管的发射极接地。

具体地，所述驱动单元包括：第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第一输出端相连；第五电阻，所述第五电阻的一端分别与所述第四电阻的一端和所述第一输出端相连，所述第五电阻的另一端接地；第三三极管，所述第三三极管的基极与所述第四电阻的另一端相连，所述第三三极管的发射极接地，所述第三三极管的集电极通过第六电阻与预设电源相连；第四三极管，所述第四三极管的基极与所述第三三极管的集电极相连，所述第四三极管的发射极接地，所述第四三极管的集电极通过第七电阻与所述预设电源相连；推挽放大电路，所述推挽放大电路的第一端与所述第四三极管的集电极相连，所述推挽放大电路的第二端与所述功率开关管的控制端相连。

进一步地，所述推挽放大电路包括：第五三极管，所述第五三极管的基极与所述第四三极管的集电极相连，所述第五三极管的集电极通过第八电阻与所述预设电源相连；第六三极管，所述第六三极管的基极与所述第五三极管的基极相连，所述第六三极管的集电极接地；第九电阻，所述第九电阻的一端与所述第六三极管的发射极相连，所述第九电阻的另一端与所述第五三极管的发射极相连；第十电阻，所述第十电阻的一端分别与所述第五三极管的发射极和所述第九电阻的另一端相连，所述第十电阻的另一端与所述功率开关管的控制端相连。

其中，所述第一三极管、所述第二三极管、所述第三三极管、所述第四三极管和所述第五三极管均为NPN型三极管，所述第六三极管为所述PNP型三极管。

进一步地，所述的电磁加热装置中功率开关管的驱动电路还包括：第二稳压管，所述第二稳压管的阳极与所述功率开关管的发射极相连后接地，所述第二稳压管的阴极与所述功率开关管的控制端相连；第十一电阻，所述第十一电阻与所述第二稳压管并联。

具体地，所述第一控制信号为PPG脉冲信号，所述第二控制信号为高电平信号，所述第三控制信号为低电平信号。

具体地，在所述第一控制信号和所述第二控制信号共同作用下所述驱动单元输出第一驱动电压的驱动信号，在所述第一控制信号和所述第三控制信号共同作用下所述驱动单元输出第二驱动电压的驱动信号，其中，所述第一驱动电压小于所述第二驱动电压。

为达到上述目的，本实用新型另一方面提出了一种电磁加热装置，包括所述的电磁加热装置中功率开关管的驱动电路。

根据本实用新型提出的电磁加热装置，通过上述的电磁加热装置中功率开关管的驱动电路可调整功率开关管的工作状态，从而可降低电磁加热装置启动时功率开关管开通瞬间的脉冲电流，避免烧毁功率开关管，延长电磁加热装置的使用寿命，并可降低启动噪音，提升用户的体验。

具体地，所述电磁加热装置可为电磁炉、电磁压力锅或电磁电饭煲。

附图说明

本实用新型结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型实施例的电磁加热装置中功率开关管的驱动电路的方框示意图；

图2是根据本实用新型一个实施例的电磁加热装置中功率开关管的驱动电路的方框示意图；

图3是根据本实用新型一个实施例的电磁加热装置中功率开关管的驱动电路的电路原理图；

图4是根据本实用新型一个实施例的电磁加热装置中功率开关管的驱动电路的工作原理示意图；以及

图5是根据本实用新型实施例的电磁加热装置的电路原理图。

附图标记：

驱动单元10、降压单元20、控制芯片30、功率开关管100、第一输出端OUT1和第二输出端OUT2；

第一稳压管Z1、开关电路40；

第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一三极管Q1、第二三极管Q2；

第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第三三极管Q3、第四三极管Q4、推挽放大电路50；

第五三极管Q5、第六三极管Q6、第八电阻R8、第九电阻R9和第十电阻R10；

第二稳压管Z2和第十一电阻R11；

电磁加热装置中功率开关管的驱动电路200、谐振电路300、供电电路400、谐振电容C2、加热线圈L2、整流桥401、滤波模块402、滤波电容C3和滤波电感L3。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参考附图来描述本实用新型实施例提出的电磁加热装置中功率开关管的驱动电路以及具有该功率开关管驱动电路的电磁加热装置。

图1是根据本实用新型实施例的电磁加热装置中功率开关管的驱动电路的方框示意图。如图1所示，该电磁加热装置中功率开关管的驱动电路包括：驱动单元10、降压单元20和控制芯片30。

其中，驱动单元10的输出端与功率开关管100例如IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)管的控制端相连，驱动单元10输出驱动信号至功率开关管100以驱动功率开关管100导通或关断；降压单元20的输出端分别与驱动单元10的输出端和功率开关管100的控制端相连，以对驱动信号进行降压或停止降压；控制芯片30具有第一输出端OUT1和第二输出OUT2，第一输出端OUT1与驱动单元10相连，第二输出端OUT2与降压单元20的输入端相连，控制芯片30通过第一输出端OUT1输出第一控制信号至驱动单元10和通过第二输出端OUT2输出第二控制信号至降压单元20以使功率开关管100工作在放大状态，并通过第一输出端OUT1输出第一控制信号至驱动单元10和通过第二输出端OUT2输出第三控制信号至降压单元20以使功率开关管100工作在饱和导通状态。

也就是说，控制芯片30可输出第一控制信号至驱动单元10，以通过驱动单元10驱动功率开关管100导通或关断，并且控制芯片30可输出第二控制信号或第三控制信号至降压单元20，以通过降压单元20对驱动信号进行降压或停止降压的调整。

具体来说，在控制芯片30的第一输出端OUT1输出第一控制信号至驱动单元10和控制芯片30的第二输出端OUT2输出第二控制信号至降压单元20的共同作用下，驱动单元10可输出第一驱动信号，以使功率开关管100工作在放大状态；在控制芯片30的第一输出端OUT1输出第一控制信号至驱动单元10和控制芯片30的第二输出端OUT2输出第三控制信号至降压单元20的共同作用下，驱动单元10可输出第二驱动信号，以使功率开关管100工作在饱和导通状态。

根据本实用新型的一个实施例，如图4所示，第一控制信号可为PPG(Programe Pulse Generator，可编程脉冲发生器)脉冲信号，第二控制信号可为高电平信号，第三控制信号可为低电平信号。

根据本实用新型的一个实施例，在第一控制信号和第二控制信号共同作用下驱动单元10输出第一驱动电压V1的驱动信号，在第一控制信号和第三控制信号共同作用下驱动单元10输出第二驱动电压V2的驱动信号，其中，第一驱动电压V1小于第二驱动电压V2。

也就是说，当控制芯片30输出高电平信号至降压单元20时，驱动单元10输出至功率开关管100的控制端的驱动电压为第一驱动电压V1，功率开关管100处于放大状态；当控制芯片30输出低电平信号至降压单元20时，驱动单元10输出至功率开关管100的控制端的驱动电压为第二驱动电压V2，功率开关管100处于饱和导通状态。其中，可将V1设定为功率开关管放大状态对应的门极驱动电压值，可将V2设定为功率开关管饱和导通状态对应的门极驱动电压值。

举例来说，在本实用新型的一个实施例中，功率开关管可为IGBT，电磁加热装置可先后进入启动阶段和正常加热阶段，在启动阶段时，控制芯片30输出第二控制信号至降压单元20以使功率开关管100工作在放大状态，流过功率开关管100的电流与驱动信号对应的第一驱动电压有关，这样在第一驱动电压的驱动信号的驱动下，可降低功率开关管100开通瞬间的脉冲电流；在正常加热阶段，控制芯片30输出第三控制信号至降压单元20以使功率开关管100处于饱和导通状态，功率开关管100导通时相当于一个导通的开关，电磁加热装置对锅具进行正常谐振加热。

由此，本实用新型实施例的电磁加热装置中功率开关管的驱动电路，通过调整功率开关管的工作状态，可以降低功率开关管开通瞬间的脉冲电流，从而避免烧毁功率开关管，并降低启动噪音，提升用户的体验。

根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，降压单元20包括：第一稳压管Z1和开关电路40，第一稳压管Z1的阴极与驱动单元10的输出端和功率开关管100的控制端相连；开关电路40的第一端1与第一稳压管Z1的阳极相连，开关电路40的第二端2接地，开关电路40的第三端3与控制芯片30的第二输出端，开关电路40在控制芯片30的控制下导通或关断，以控制第一稳压管Z1导通或截止。

应当理解的是，通过控制芯片30的第二输出端输出第二控制信号或第三控制信号，使得开关电路40在控制芯片30的控制下导通或关断，进而控制第一稳压管Z1导通或截止，以控制功率开关管100的驱动电压的大小，由此控制功率开关管100处于放大状态或者饱和导通状态。

根据本实用新型的一个实施例，如图3所示，开关电路40包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一三极管Q1和第二三极管Q2。

其中，第一电阻R1的一端与第二输出端OUT2相连；第二电阻R2的一端与第二输出端OUT2相连；第三电阻R3的一端与第二电阻R2的另一端相连并具有第一节点，第三电阻R3的另一端接地；第一三极管Q1的集电极与第一稳压管Z1的阳极相连，第一三极管Q1的基极与第一电阻R1的另一端相连；第二三极管Q2的集电极与第一三极管Q1的发射极相连，第二三极管Q2的基极与第一节点相连，第二三极管Q2的发射极接地。

根据本实用新型的一个实施例，如图3所示，驱动单元10包括：第四电阻R4、第五电阻R5、第三三极管Q3、第四三极管Q4、第六电阻R6、第七电阻R7和推挽放大电路50。

其中，第四电阻R4的一端与第一输出端OUT1相连；第五电阻R5的一端分别与第四电阻R4的一端和第一输出端OUT1相连，第五电阻R5的另一端接地；第三三极管Q3的基极与第四电阻R4的另一端相连，第三三极管Q3的发射极接地，第三三极管Q3的集电极通过第六电阻R6与预设电源VDD相连；第四三极管Q4的基极与第三三极管Q3的集电极相连，第四三极管Q4的发射极接地，第四三极管Q4的集电极通过第七电阻R7与预设电源VDD相连；推挽放大电路50的第一端与第四三极管Q4的集电极相连，推挽放大电路50的第二端与功率开关管100的控制端相连。

根据本实用新型的一个实施例，如图3所示，推挽放大电路50包括：第五三极管Q5、第六三极管Q6、第八电阻R8、第九电阻R9和第十电阻R10。

其中，第五三极管Q5的基极与第四三极管Q4的集电极相连，第五三极管Q5的集电极通过第八电阻R8与预设电源VDD相连；第六三极管Q6的基极与第五三极管Q5的基极相连，第六三极管Q6的集电极接地；第九电阻R9的一端与第六三极管Q6的发射极相连，第九电阻R9的另一端与第五三极管Q5的发射极相连；第十电阻R10的一端分别与第五三极管Q5的发射极和第九电阻R9的另一端相连，第十电阻R10的另一端与功率开关管100的控制端相连。

其中，如图3的示例，功率开关管100可为IGBT管。第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4和第五开关管Q5均可为NPN型三极管，第六开关管Q6可为PNP型三极管。

根据本实用新型的一个实施例，如图3所示，上述的电磁加热装置中功率开关管的驱动电路，还包括：第二稳压管Z2和第十一电阻R11。

其中，第二稳压管Z2的阳极与功率开关管100的发射极相连后接地，第二稳压管Z2的阴极与功率开关管100的控制端相连；第十一电阻R11与第二稳压管Z2并联。

具体而言，如图4所示，T1为启动阶段，T2为正常加热阶段。当电磁加热装置处于启动阶段T1时，控制芯片30输出高电平信号至降压单元20，此时，第一三极管Q1和第二三极管Q2导通，因此第一稳压二极管Z1导通，降压单元20将驱动单元10输出的驱动信号的电压将为第一驱动电压V1，第一驱动电压V1等于第一稳压管Z1的稳压值加上第一三极管Q1和第二三极管Q2的饱和压降之和，在第一驱动电压V1的驱动下，当前功率开关管100处于放大状态，由于流过功率开关管100的电流与第一驱动电压V1有关，从而驱动单元10输出较小第一驱动电压V1可降低功率开关管开通瞬间的脉冲电流。

当电磁加热装置处于正常加热阶段T2时，控制芯片30输出低电平信号至降压单元20，此时，第一三极管Q1和第二三极管Q2关断，因此第一稳压二极管Z1关断，降压单元20停止降压，则此时驱动单元10输出第二驱动电压V2的驱动信号，当前功率开关管100处于饱和导通状态，由于功率开关管100导通时相当于一个导通的开关，因此驱动单元10即可根据PPG脉冲信号控制功率开关管100正常导通或关断，进而控制电磁加热装置对锅具进行谐振加热。

结合图3的示例，本实用新型实施例的驱动电路的工作原理如下：当控制芯片30输出至驱动单元10的PPG脉冲信号为高电平时，该高电平通过第四电阻R4输入至第三三极管Q3的基极，使得第三三极管Q3导通、第四三极管Q4截止、第五三极管Q5导通、第六三极管Q6截止，此时如果控制芯片30输出高电平信号至降压单元20，则第一三极管Q1、第二三极管Q2导通，第一稳压管Z1导通，A点的第一驱动电压V1为第一稳压管Z1、第一三极管Q1、第二三极管Q2的饱和压降之和，IGBT管在放大状态导通；如果控制芯片30输出低电平信号至降压单元20，则降压单元20停止降压，A点的第二驱动电压V2为第八电阻R8、第五三极管Q5、第十电阻R10、第十一电阻R11对预设电源VDD的分压，第一驱动电压V1小于二驱动电压V2，IGBT管在饱和导通状态导通。

当控制芯片30输出至驱动模块10的PPG脉冲信号为低电平时，该低电平通过第四电阻R4输入至第三三极管Q3的基极，使得第三三极管Q3截止、第四三极管Q4导通、第五三极管Q5截止、第六三极管Q6导通，此时A点电压为0V，IGBT管截止。

综上，根据本实用新型实施例提出的电磁加热装置中功率开关管的驱动电路，控制芯片通过第一输出端输出第一控制信号至驱动单元和通过第二输出端输出第二控制信号至降压单元以使功率开关管工作在放大状态，并通过第一输出端输出第一控制信号至驱动单元和通过第二输出端输出第三控制信号至降压单元以使功率开关管工作在饱和导通状态。由此，电磁加热装置中功率开关管的驱动电路通过调整功率开关管的工作状态，可以降低功率开关管开通瞬间的脉冲电流，从而避免烧毁功率开关管，并降低启动噪音，提升用户的体验。

最后，本实用新型实施例还提出了一种应该电磁加热装置中功率开关管的驱动电路的电磁加热装置。根据本实用新型的一个具体示例，电磁加热装置可为电磁炉、电磁压力锅或电磁电饭煲。

如图5所示，本实用新型实施例的电磁加热装置包括上述的电磁加热装置中功率开关管的驱动电路200。其中，电磁加热装置中功率开关管的驱动电路200与功率开关管100的控制端相连，电磁加热装置中功率开关管的驱动电路200用于根据电磁加热装置所处的运行阶段调整功率开关管的工作状态。

具体地，功率开关管的驱动电路200可包括驱动单元10、降压单元20和控制芯片30等，控制芯片30输出第一控制信号至驱动单元10和输出第二控制信号至降压单元20以使功率开关管100工作在放大状态，并输出第一控制信号至驱动单元10和输出第三控制信号至降压单元20以使功率开关管100工作在饱和导通状态。

如图5所示，本实用新型实施例的电磁加热装置还包括：谐振电路300和供电电路400。其中，谐振电路300包括并联连接的谐振电容C2和加热线圈L2，并联连接的谐振电容C2和加热线圈L2的一端与功率开关管100的集电极相连，功率开关管100的发射极接地；供电电路400与并联连接的谐振电容C2和加热线圈L2的另一端，供电电路400用于为谐振电路300供电。

具体地，供电电路400可包括整流桥401和滤波模块402，整流桥401用于对交流电源AC输入的交流电进行整流以输出整流后的直流电；滤波模块402包括滤波电容C3和滤波电感L3，滤波模块402用于对整流后的直流电进行滤波以输出整流滤波后的直流电，并整流滤波后的直流电供给谐振电路300。

在电磁加热装置停止加热时，由于滤波电容C3的存在，功率开关管100的集电极电压将交流电源AC电压的1.4倍。在电磁加热装置开始加热之后，电磁加热装置先后进入启动阶段和正常加热阶段，在启动阶段时，功率开关管的驱动电路200输出第一驱动电压V1至功率开关管100，功率开关管100处于放大状态，流过功率开关管100的电流与V1有关，从而输出较小的第一驱动电压V1，可降低功率开关管开通瞬间的脉冲电流；在正常加热阶段，功率开关管的驱动电路200输出第二驱动电压V2至功率开关管100，功率开关管100处于饱和导通状态，功率开关管100导通时相当于一个导通的开关，电磁加热装置对锅具进行正常谐振加热。

综上，根据本实用新型实施例提出的电磁加热装置，通过上述的电磁加热装置中功率开关管的驱动电路可调整功率开关管的工作状态，从而可降低功率开关管开通瞬间的脉冲电流，避免烧毁功率开关管，延长电磁加热装置的使用寿命，并可降低启动噪音，提升用户的体验。

在本实用新型的描述中，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”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。在本实用新型的描述中，“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。

在本实用新型中，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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，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实用新型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实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。