电磁炉、电磁加热系统及其驱动电压检测保护装置的制作方法

文档序号:13940714
电磁炉、电磁加热系统及其驱动电压检测保护装置的制作方法

本实用新型涉及家用电器技术领域,特别涉及一种电磁加热系统中功率开关管的驱动电压检测保护装置、一种电磁加热系统以及一种电磁炉。



背景技术:

稳定且精确的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)的驱动电压是保证电磁加热系统可靠性的重要因素。在实际应用环境中,因电网波动、异常信号等干扰而使IGBT的驱动电压发生剧烈变化,可能导致IGBT发生损坏。目前,常规的解决方案是在电磁加热系统的驱动电容输出端增加滤波去抖和/或稳压电路,但是,常规的保护措施无法彻底解决驱动波形突然剧烈变化异常带来的不良影响,仍存在电磁加热系统失效的风险。



技术实现要素:

本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述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电磁加热系统中功率开关管的驱动电压检测保护装置,能够保证驱动电压工作在合理范围内,大大提高电磁加热系统的稳定性。

本实用新型的第二个目的在于提出一种电磁加热系统。

本实用新型的第三个目的在于提出一种电磁炉。

为达到上述目的,本实用新型第一方面提出了一种电磁加热系统中功率开关管的驱动电压检测保护装置,所述功率开关管在驱动电路的驱动下导通或关断,所述功率开关管的驱动电压检测保护装置包括:电压波动检测电路,所述电压波动检测电路与所述驱动电路的输出端相连,所述电压波动检测电路通过检测所述驱动电路输出的驱动电压以生成电压检测信号;控制芯片,所述控制芯片分别与所述电压波动检测电路和所述驱动电路相连,所述控制芯片根据所述电压检测信号判断所述驱动电压发生异常波动时通过控制所述驱动电路以关断所述功率开关管,以使所述电磁加热系统停止加热。

根据本实用新型的电磁加热系统中功率开关管的驱动电压检测保护装置,通过电压波动检测电路根据驱动电路输出的驱动电压以生成电压检测信号,通过控制芯片根据电压检测信号判断驱动电压是否发生异常波动,如果驱动电压发生异常波动,则通过控制驱动电路关断功率开关管,以使电磁加热系统停止加热。该装置结构简单,易于实现,能够方便且有效地检测出驱动电压是否发生异常波动,并能够在驱动电压发生异常波动时及时控制电磁加热系统停止加热,从而能够保证驱动电压工作在合理范围内,大大提高电磁加热系统的稳定性。

另外,根据本实用新型提出的电磁加热系统中开关管的驱动电压检测保护装置还可以具有如下附加的技术特征:

具体地,所述电压波动检测电路包括第一检测支路和第二检测支路,所述第一检测支路和所述第二检测支路均与所述驱动电路的输出端相连,其中,所述第一检测支路通过检测所述驱动电压以生成第一电压检测信号,所述第二检测支路通过检测所述驱动电压以生成第二电压检测信号。

具体地,所述控制芯片包括第一检测输入端和第二检测输入端,所述第一检测输入端与所述第一检测支路相连,所述第二检测输入端与所述第二检测支路相连,所述控制芯片根据所述第一电压检测信号判断所述驱动电压小于第一电压阈值或根据所述第二电压检测信号判断所述驱动电压大于第二电压阈值时,判断所述驱动电压发生异常波动,其中,所述第一电压阈值小于所述第二电压阈值。

具体地,所述第一检测支路包括:第一电阻支路,所述第一电阻支路包括至少一个相互串联的电阻,所述第一电阻支路的一端与所述驱动电路的输出端相连;第一三极管,所述第一三极管的基极与所述第一电阻支路的另一端相连,所述第一三极管的集电极通过第二电阻连接到预设电源,所述第一三极管的发射极接地;第一电容,所述第一电容的一端与所述第一三极管的基极相连,所述第一电容的另一端接地;第三电阻,所述第三电阻与所述第一电容并联;第四电阻,所述第四电阻的一端与所述第一三极管的集电极相连,所述第四电阻的另一端与所述控制芯片的第一检测输入端相连。

具体地,所述第二检测支路包括:第二电阻支路,所述第二电阻支路包括至少一个相互串联的电阻,所述第二电阻支路的一端与所述驱动电路的输出端相连;第二三极管,所述第二三极管的基极与所述第二电阻支路的另一端相连,所述第二三极管的发射极通过第五电阻连接到所述预设电源,所述第二三极管的集电极接地;第二电容,所述第二电容的一端与所述第二三极管的基极相连,所述第二电容的另一端接地;第六电阻,所述第六电阻与所述第二电容并联;第三电容,所述第三电容的一端与所述第二三极管的发射极相连,所述第三电容的另一端接地;第七电阻,所述第七电阻与所述第三电容并联;第八电阻,所述第八电阻的一端与所述第二三极管的发射极相连,所述第八电阻的另一端与所述控制芯片的第二检测输入端相连。

具体地,所述第一三极管为PNP型三极管,所述第二三极管为NPN型三极管。

具体地,所述功率开关管为IGBT,所述驱动电路包括:第三三极管,所述第三三极管的基极作为所述驱动电路的输入端,所述第三三极管的基极通过第九电阻连接到所述预设电源,所述第三三极管的集电极通过第十电阻连接到所述预设电源,所述第三三极管的发射极接地;第四三极管和第五三极管,所述第四三极管和所述第五三极管的基极均与所述第三三极管的集电极相连,所述第四三极管的集电极连接到所述预设电源,所述第五三极管的集电极接地,所述第四三极管和所述第五三极管的发射极相连,且所述第四三极管和所述第五三极管的发射极之间具有第一节点;第十一电阻,所述第十一电阻的一端连接到所述第一节点,所述第十一电阻的另一端构成所述驱动电路的输出端;第十二电阻,所述第十二电阻的一端与所述第十一电阻的另一端相连,所述第十二电阻的另一端连接到所述IGBT的E极。

为达到上述目的,本实用新型第二方面提出了一种电磁加热系统,包括上述的电磁加热系统中功率开关管的驱动电压检测保护装置。

根据本实用新型的电磁加热系统,采用电磁加热系统中功率开关管的驱动电压检测保护装置,结构简单,易于实现,能够方便且有效地检测出驱动电压是否发生异常波动,并能够在驱动电压发生异常波动时及时控制电磁加热系统停止加热,从而能够保证驱动电压工作在合理范围内,大大提高电磁加热系统的稳定性。

为达到上述目的,本实用新型第三方面提出了一种电磁炉,包括上述的电磁加热系统。

根据本实用新型的电磁炉,采用电磁加热系统,结构简单,易于实现,能够方便且有效地检测出驱动电压是否发生异常波动,并能够在驱动电压发生异常波动时及时控制电磁加热系统停止加热,从而能够保证驱动电压工作在合理范围内,大大提高电磁加热系统的稳定性。

附图说明

图1是根据本实用新型实施例的电磁加热系统中功率开关管的驱动电压检测保护装置的结构图;

图2是根据本实用新型实施例的电磁加热系统中功率开关管的驱动电压检测保护方法的流程图;

图3是根据本实用新型实施例的电磁加热系统的方框示意图;以及

图4是根据本实用新型实施例的电磁炉的方框示意图。

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。

下面结合附图来描述本实用新型实施例的电磁炉、电磁加热系统及其功率开关管的驱动电压检测保护装置。

图1是根据本实用新型实施例的电磁加热系统中功率开关管的驱动电压检测保护装置的结构图。功率开关管在驱动电路的驱动下导通或关断。

需要说明的是,在本实用新型的实施例中,电磁加热系统中功率开关管的驱动电压检测保护装置可应用于电磁炉等具有电磁加热功能的设备中。

如图1所示,本实用新型实施例的电磁加热系统中功率开关管的驱动电压检测保护装置,包括:电压波动检测电路10和控制芯片20。

其中,电压波动检测电路10与驱动电路30的输出端相连,电压波动检测电路10通过检测驱动电路30输出的驱动电压以生成电压检测信号。控制芯片20分别与电压波动检测电路10和驱动电路30相连,控制芯片20根据电压检测信号判断驱动电压发生异常波动时通过控制驱动电路30以关断功率开关管,以使电磁加热系统停止加热。

在本实用新型的实施例中,可通过控制芯片20输出控制信号,并将控制信号传输给驱动电路30,驱动电路30根据控制信号驱动功率开关管导通或关断。

具体地,如果控制芯片20输出导通控制信号,则驱动电路30根据导通控制信号输出导通驱动信号,驱动功率开关管导通,使包括市电输入单元、保险管、热敏电阻、整流器、LC滤波电路与谐振加热单元构成的电磁加热电路导通,即电磁加热系统开始加热。如果控制芯片20输出关断控制信号,则驱动电路30根据关断控制信号输出关断驱动信号,驱动功率开关管关断,电磁加热电路断路,即电磁加热系统停止加热。

在本实用新型的一个实施例中,可通过驱动电路30放大控制信号并输出驱动电压,以及通过电压波动检测电路10检测驱动电压以生成电压检测信号,进一步通过控制芯片20根据电压检测信号判断驱动电压是否发生异常波动。如果驱动电压没有发生异常波动即驱动电压在合理范围内,则驱动电路30驱动功率开关管导通,以使电磁加热系统开始加热。如果驱动电压发生异常波动,则驱动电路30驱动功率开关管关断,以使电磁加热系统停止加热。

在本实用新型的一个实施例中,如图1所示,电压波动检测电路10包括第一检测支路11和第二检测支路12,第一检测支路11和第二检测支路12均与驱动电路30的输出端相连,其中,第一检测支路11通过检测驱动电压以生成第一电压检测信号,第二检测支路12通过检测驱动电压以生成第二电压检测信号。

具体地,如图1所示,第一检测支路11可包括第一电阻支路13、第一三极管Q1、第一电容C1、第三电阻R3和第四电阻R4。其中,第一电阻支路13包括至少一个相互串联的电阻如第十三电阻R13、第十四电阻R14和第十五电阻R15,第一电阻支路13的一端与驱动电路30的输出端相连。第一三极管Q1的基极与第一电阻支路13的另一端相连,第一三极管Q1的集电极通过第二电阻R2连接到预设电源VCC,第一三极管Q1的发射极接地GND。第一电容C1的一端与第一三极管Q1的基极相连,第一电容C1的另一端接地GND。第三电阻R3与第一电容C1并联。第四电阻R4的一端与第一三极管Q1的集电极相连,第四电阻R4的另一端与控制芯片20的第一检测输入端T0IN相连。其中,第一三极管Q1为PNP型三极管。

具体而言,可通过第一电阻支路13如串联的第十三电阻R13、第十四电阻R14和第十五电阻R15对驱动电路30的输出端输出的驱动电压进行降压处理,并通过并联的第三电阻R3与第一电容C1构成的RC滤波电路对降压后的驱动电压进行滤波处理。如果经过降压滤波处理后的驱动电压即PNP型三极管的基极电压低于PNP型三极管的结电压,则PNP型三极管会导通。进一步通过电压波动检测电路10将降压滤波后的驱动电压通过第四电阻R4生成第一电压检测信号并传输给控制芯片20的第一检测输入端T0IN。

具体地,如图1所示,第二检测支路12可包括第二电阻支路14、第二三极管Q2、第二电容C2、第六电阻R6、第三电容C3、第七电阻R7和第八电阻R8。其中,第二电阻支路14包括至少一个相互串联的电阻如第十六电阻R16、第十七电阻R17和第十八电阻R18,第二电阻R2支路的一端与驱动电路30的输出端相连。第二三极管Q2的基极与第二电阻R2支路的另一端相连,第二三极管Q2的发射极通过第五电阻R5连接到预设电源VCC,第二三极管Q2的集电极接地GND。第二电容C2的一端与第二三极管Q2的基极相连,第二电容C2的另一端接地GND。第六电阻R6与第二电容C2并联。第三电容C3的一端与第二三极管Q2的发射极相连,第三电容C3的另一端接地GND。第七电阻R7与第三电容C3并联。第八电阻R8的一端与第二三极管Q2的发射极相连,第八电阻R8的另一端与控制芯片20的第二检测输入端T1IN相连。其中,第二三极管Q2为NPN型三极管。

具体而言,可通过第二电阻支路14如串联的第十六电阻R16、第十七电阻R17和第十八电阻R18对驱动电路30的输出端输出的驱动电压进行降压处理,并通过并联的第六电阻R6与第二电容C2构成的RC滤波电路对降压后的驱动电压进行滤波处理。如果经过降压滤波处理后的驱动电压即NPN型三极管的基极电压低于NPN型三极管的结电压,则NPN型三极管会导通。进一步通过电压波动检测电路10将降压滤波后的驱动电压通过第八电阻R8生成第二电压检测信号并传输给控制芯片20的第二检测输入端T1IN。

在本实用新型的一个实施例中,如图1所示,控制芯片20可包括第一检测输入端T0IN和第二检测输入端T1IN,第一检测输入端T0IN与第一检测支路11相连,第二检测输入端T1IN与第二检测支路12相连,控制芯片20根据第一电压检测信号判断驱动电压小于第一电压阈值或根据第二电压检测信号判断驱动电压大于第二电压阈值时,判断驱动电压发生异常波动,其中,第一电压阈值小于第二电压阈值。

具体地,当控制芯片20的第一检测输入端T0IN接收到第一电压检测信号或第二检测输入端T1IN接收到第二电压检测信号时,如果通过控制芯片20根据第一电压检测信号判断驱动电压小于第一电压阈值或根据第二电压检测信号判断驱动电压大于第二电压阈值时,则判断驱动电压发生异常波动,可引起控制芯片20引脚电压发生变化。如果通过控制芯片20根据第一电压检测信号判断驱动电压大于等于第一电压阈值且根据第二电压检测信号判断驱动电压小于等于第二电压阈值时,则判断驱动电压工作在合理范围内。

在本实用新型的一个实施例中,功率开关管可为IGBT,驱动电路30可包括第三三极管Q3、第四三极管Q4、第五三极管Q5、第十一电阻R11和第十二电阻R12。第三三极管Q3的基极作为驱动电路30的输入端,第三三极管Q3的基极通过第九电阻R9连接到预设电源VCC,第三三极管Q3的集电极通过第十电阻R10连接到预设电源VCC,第三三极管Q3的发射极接地GND。第四三极管Q4和第五三极管Q5的基极均与第三三极管Q3的集电极相连,第四三极管Q4的集电极连接到预设电源VCC,第五三极管Q5的集电极接地GND,第四三极管Q4和第五三极管Q5的发射极相连,且第四三极管Q4和第五三极管Q5的发射极之间具有第一节点J1。第十一电阻R11的一端连接到第一节点J1,第十一电阻R11的另一端构成驱动电路30的输出端。第十二电阻R12的一端与第十一电阻R11的另一端相连,第十二电阻R12的另一端连接到IGBT的E极。

具体地,在通过控制芯片20判断驱动电压发生异常波动所引起的控制芯片20引脚电压发生变化时,可通过驱动电路30放大控制芯片20的检测输出端PPGO输出的关断控制信号,并生成关断驱动信号,以驱动功率开关管关断,使电磁加热系统停止加热。在通过控制芯片20判断驱动电压工作在合理范围内时,可通过驱动电路30放大控制芯片20的检测输出端PPGO输出的导通控制信号,并生成导通驱动信号,以驱动功率开关管导通,使电磁加热系统开始加热。

图2是根据本实用新型实施例的电磁加热系统中功率开关管的驱动电压检测保护方法的流程图。如图2所示,电磁加热系统中功率开关管的驱动电压检测保护方法,可包括以下步骤:

S101,对驱动电压进行降压滤波处理。

S102,判断控制芯片引脚电压是否发生变化。如果是,判断驱动电压发生异常波动,执行步骤S103;如果否,判断驱动电压没发生异常波动,执行步骤S104。

S103,控制芯片输出关断控制信号,控制电磁加热系统停止加热。

S104,控制芯片输出导通控制信号,控制电磁加热系统开始加热。

综上所述,根据本实用新型的电磁加热系统中功率开关管的驱动电压检测保护装置,通过电压波动检测电路根据驱动电路输出的驱动电压以生成电压检测信号,通过控制芯片根据电压检测信号判断驱动电压是否发生异常波动,如果驱动电压发生异常波动,则通过控制驱动电路关断功率开关管,以使电磁加热系统停止加热。该装置结构简单,易于实现,能够方便且有效地检测出驱动电压是否发生异常波动,并能够在驱动电压发生异常波动时及时控制电磁加热系统停止加热,从而能够保证驱动电压工作在合理范围内,大大提高电磁加热系统的稳定性。

基于上述实施例,本实用新型还提出了一种电磁加热系统1000。

图3是根据本实用新型实施例的电磁加热系统的方框示意图。如图3所示,本实用新型实施例的电磁加热系统1000包括上述实施例的电磁加热系统中功率开关管的驱动电压检测保护装置100。

需要说明的是,本实用新型实施例的电磁加热系统1000中未披露的细节,请参考本实用新型实施例的电磁加热系统中功率开关管的驱动电压检测保护装置100中所披露的细节,具体这里不再详述。

根据本实用新型的电磁加热系统,采用上述的电磁加热系统中功率开关管的驱动电压检测保护装置,其结构简单,易于实现,能够方便且有效地检测出驱动电压是否发生异常波动,并能够在驱动电压发生异常波动时及时停止加热,从而能够保证驱动电压工作在合理范围内,稳定性较高。

图4是根据本实用新型实施例的电磁炉10000的方框示意图。如图4所示,本实用新型实施例的电磁炉10000包括上述实施例的电磁加热系统1000。

需要说明的是,本实用新型实施例的电磁炉10000中未披露的细节,请参考本实用新型实施例的电磁加热系统1000中所披露的细节,具体这里不再详述。

根据本实用新型的电磁炉,采用上述的电磁加热系统,其结构简单,易于实现,能够方便且有效地检测出驱动电压是否发生异常波动,并能够在驱动电压发生异常波动时及时控制电磁加热系统停止加热,从而能够保证驱动电压工作在合理范围内,大大提高电磁加热系统的稳定性。

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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,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。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。

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