电磁炉的制作方法

本实用新型涉及家电技术领域，尤其涉及一种电磁炉。

背景技术：

电磁炉是利用线圈盘产生的磁力线切割锅具产生涡旋电流，涡旋电流的焦耳热效应使锅具升温，从而实现加热。电磁炉由于加热方便快捷，且没有明火等优点，已成为人们生活中使用频率很高的一种烹饪器具。

电磁炉的加热回路一般包括谐振电路和绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)，电磁炉通过控制IGBT使得谐振电路发生振荡，即谐振电路中的线圈盘和电容互相充放电，从而使谐振电路中的线圈盘上形成高频变化的电流，进而产生磁场，通过磁场的磁力线切割锅具实现电磁加热。电磁炉在工作过程中，如果电网电压不稳，产生高压脉冲时，高压脉冲会叠加到IGBT的C极，使IGBT的C极电压超出IGBT的耐压值，造成电磁炉中的IGBT击穿。为了提高电路的安全性，目前的电磁炉一般是通过电阻分压电路对IGBT的C极电压进行采样，并通过电磁炉中微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)内部的比较器来进行限制保护，保证IGBT的C极电压低于IGBT的额定耐压值。

然而，受电阻分压电路的采样精度和MCU保护电路的响应时间等影响，IGBT会承受短时间的高电压，一旦该电压过高或者时间稍长，IGBT就会击穿损坏。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供一种电磁炉，用于提高电磁炉的电路安全性。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供一种电磁炉，包括：谐振电路和绝缘栅双极型晶体管IGBT，谐振电路与IGBT的集电极连接，IGBT的集电极与发射极之间并联有保护电路，保护电路用于在IGBT的集电极电压高于保护电路的第一阈值电压时，吸收IGBT的集电极电压，将IGBT的集电极电压钳位在第二阈值电压。

通过在IGBT的集电极与发射极之间并联保护电路，在IGBT的集电极电压高于保护电路的第一阈值电压时，保护电路可以吸收IGBT的集电极的高脉冲电压，将IGBT的集电极电压钳位在第二阈值电压，从而可以避免IGBT承受过高的电压而导致击穿损坏，进而可以提高电磁炉的电路安全性。

作为本实用新型实施例一种可选的实施方式，保护电路包括压敏电阻。

作为本实用新型实施例一种可选的实施方式，保护电路包括瞬变抑制二极管，瞬变抑制二极管的负极与IGBT的集电极连接，瞬变抑制二极管的正极与IGBT的发射极连接。

作为本实用新型实施例一种可选的实施方式，保护电路还包括滤波电容，滤波电容并联在IGBT的集电极与发射极之间。

通过在IGBT的集电极与发射极之间并联滤波电容，可以改善电磁炉的EMC。

作为本实用新型实施例一种可选的实施方式，滤波电容不超过10000pF。

通过采用不超过10000pF的滤波电容，可以防止IGBT等器件的温升过高。

作为本实用新型实施例一种可选的实施方式，第一阈值电压和第二阈值电压均大于IGBT的额定耐压值，并且小于IGBT的极限耐压值。

通过将第一阈值电压和第二阈值电压均设置为大于IGBT的额定耐压值，并且小于IGBT的极限耐压值，可以保证电磁炉的正常运行。

作为本实用新型实施例一种可选的实施方式，电磁炉还包括：整流滤波电路，IGBT并联在整流滤波电路的两相输出端，谐振电路串联在整流滤波电路与IGBT的集电极之间。

通过整流滤波电路可以对市电交流电进行整流滤波，为谐振电路提供稳定直流电。

作为本实用新型实施例一种可选的实施方式，电磁炉还包括：交流电源电路，交流电源电路与整流滤波电路的输入端连接。

通过交流电源电路可以为电磁炉提供电源。

作为本实用新型实施例一种可选的实施方式，谐振电路包括：线圈盘和电容，线圈盘并联在电容的两端，电容的一端与整流滤波电路连接，电容的另一端分别与IGBT和保护电路连接。

通过并联的线圈盘和电容，可以实现在IGBT高频通断作用下，线圈盘和电容互相充放电，从而使线圈盘上形成高频变化的电流，进而产生高频变化的磁场，将电能转换为磁场能；而且电路结构简单。

作为本实用新型实施例一种可选的实施方式，电磁炉还包括：驱动电路，驱动电路与IGBT的门极连接。

通过驱动电路可以实现对IGBT的驱动控制。

本实用新型的构造以及它的其他实用新型目的及有益效果将会通过结合附图而对优选实施例的描述而更加明显易懂。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的电磁炉的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的电磁炉的一种电路结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的电磁炉的另一种电路结构示意图。

附图标记说明：

10-谐振电路；

20-IGBT；

30-保护电路；

40-交流电源电路；

50-整流滤波电路；

60-驱动电路。

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，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中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作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，电磁炉一般是通过电阻分压电路对IGBT的C极电压进行检测，并通过MCU内部的比较器来进行限制保护，保证IGBT的C极电压低于IGBT的额定耐压值。然而，受电阻分压电路的采样精度和MCU保护电路的响应时间等影响，IGBT会承受短时间的高电压，一旦该电压过高或者时间稍长，IGBT就会击穿损坏。

针对上述技术问题，本实用新型提供一种电磁炉，主要通过在IGBT的集电极与发射极之间并联保护电路，在IGBT的集电极电压高于保护电路的阈值电压时，通过保护电路吸收IGBT的集电极的高脉冲电压，将IGBT的集电极电压钳位在阈值电压，来避免IGBT击穿，提高电磁炉的电路安全性。

下面结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细描述。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。

下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1为本实用新型实施例提供的电磁炉的结构示意图，如图1所示，本实施例提供的电磁炉包括：谐振电路10和IGBT20，谐振电路10与IGBT20的集电极连接，IGBT20的集电极与发射极之间并联有保护电路30，保护电路30用于在IGBT20的集电极电压高于保护电路30的第一阈值电压时，吸收IGBT20的集电极电压，将IGBT20的集电极电压钳位在第二阈值电压。

具体的，谐振电路10可以包括线圈盘和电容，线圈盘和电容并联；IGBT20的集电极(C极)与谐振电路10连接，IGBT20的发射极(E极)接地。

保护电路30具有一个保护阈值电压(第一阈值电压)，当保护电路30的输入电压高于该第一阈值电压时，保护电路30启动保护动作，吸收高脉冲电压，将保护电路30的输入电压钳位在第二阈值电压，其中，第二阈值电压可以与第一阈值电压相同，也可以稍大于第一阈值电压。保护电路30具体可以采用压敏电阻、二极管或其他钳位保护电路30实现，具体结构本实施例不做特别限定，只要能够实现钳位保护作用即可。

电磁炉在工作时，通过控制IGBT20高频通断使谐振电路10发生振荡，即谐振电路10中的线圈盘和电容互相充放电，从而使谐振电路10中的线圈盘上形成高频变化的电流，进而产生高频变化的磁场；通过磁场的磁力线切割锅具产生涡旋电流，涡旋电流的焦耳热效应使锅具升温，实现电磁加热。

谐振电路10充放电时，会在IGBT20的C极产生高电压；电磁炉在工作过程中，如果电网电压不稳，产生的高压脉冲会叠加到IGBT20的C极，使IGBT20的C极电压升高。本实施例中，保护电路30并联在IGBT20的C极和E极之间，当IGBT20的C极电压高于保护电路30的第一阈值电压时，保护电路30启动保护动作，吸收IGBT20的C极电压，将IGBT20的C极电压钳位在第二阈值电压。

IGBT20具有标定的额定耐压值，为了保证IGBT20的安全运行，该额定耐压值通常小于IGBT20的极限耐压值，当IGBT20的工作电压超过该极限耐压值时，IGBT20会击穿损坏。本实施例中，只需选择第二阈值电压小于IGBT20的极限耐压值的保护电路30，即可将IGBT20的C极电压钳位在IGBT20的极限耐压值以下，保证IGBT20工作在安全电压范围内。

为了保证电磁炉的正常运行，本实施例中，第一阈值电压和第二阈值电压大于IGBT20的额定耐压值，并且小于IGBT20的极限耐压值。其中，第一阈值电压大于IGBT20的额定耐压值可以避免第一阈值电压过低而使保护电路30吸收过多的电压，而影响电磁炉的正常工作；第一阈值电压和第二阈值电压小于IGBT20的极限耐压值，可以避免第一阈值电压或第二阈值电压过高而使IGBT20承受过高的电压而击穿损坏，使电磁炉无法工作。

而且，相关技术中，通过电阻分压电路对IGBT20的C极电压进行采样，并通过电磁炉中MCU内部的比较器来进行限制保护，保证IGBT20安全工作的技术方案，受电阻分压电路的采样精度和MCU保护电路30的响应时间等影响，保护动作会有一定的延迟，从而可能导致IGBT20击穿损坏。而本实施例中，保护电路30并联在IGBT20的C极和E极之间，当IGBT20的C极电压高于保护电路30的第一阈值电压时，保护电路30可以立即启动保护动作，吸收IGBT20的C极电压，将IGBT20的C极电压钳位在第二阈值电压，避免IGBT20承受过高的电压而导致击穿损坏，从而可以有效的提高电磁炉的电路安全性。

本实施例中，电磁炉还可以包括交流电源电路40、整流滤波电路50和驱动电路60等电路。

其中，交流电源电路40为整个电路提供电源，其可以包括交流电源，以提供电源，还可以包括保险丝和压敏电阻等安全器件。其中，交流电源具有火线和零线，保险丝可以设置在火线上，并设置在压敏电阻的上游；压敏电阻的两端可以分别与火线和零线连接。交流电源电路40具体的电路结构可以采用现有的电磁炉中对应的电路结构，本实施例对此不做特别限定。

整流滤波电路50的输入端连接交流电源电路40的火线和零线，用于将交流电源输出的交流电转换为直流电，并对直流电进行滤波。整流滤波电路50中的整流电路可以为桥式整流电路，滤波电路可以采用电感和/或电容实现。整流滤波电路50的具体电路结构可以采用现有的电磁炉中的整流滤波电路50，本实施例对此不做特别限定。

IGBT20并联在整流滤波电路50的两相输出端，谐振电路10串联在整流滤波电路50与IGBT20的集电极之间。在具体实现时，谐振电路10可以串联在整流电路与IGBT20之间的火线上，也可以串联在整流电路与IGBT20之间的零线上。

IGBT20的门极(G极)与驱动电路60的输出端连接，驱动电路60的输入端与电磁炉中的控制芯片MCU(未示出)连接。控制芯片可以向驱动电路60发送IGBT20控制信号，通过驱动电路60控制IGBT20的导通和关断。

本实施例提供的电磁炉，IGBT的集电极与发射极之间并联有保护电路，当IGBT的集电极电压高于保护电路的第一阈值电压时，保护电路可以吸收IGBT的集电极电压，将IGBT的集电极电压钳位在第二阈值电压，从而可以避免IGBT承受过高的电压而导致击穿损坏，进而可以提高电磁炉的电路安全性。

图2为本实用新型实施例提供的电磁炉的一种电路结构示意图，本实施例是上述图1所示实施例中保护电路30的一种具体的实现方式。在上述图1所示实施例的基础上，如图2所示，本实施例中，保护电路30包括压敏电阻RZ1。

具体的，压敏电阻RZ1是一种具有非线性伏安特性的电阻器件，当加在压敏电阻RZ1上的电压低于压敏电阻RZ1的压敏电压时，压敏电阻RZ1相当于一个阻值无穷大的电阻，流过压敏电阻RZ1的电流极小；当加在压敏电阻RZ1上的电压超过压敏电阻RZ1的压敏电压时，压敏电阻RZ1相当于阻值无穷小的电阻，流过压敏电阻RZ1的电流激增。

将压敏电阻RZ1应用在保护电路30中，当过电压出现在压敏电阻RZ1的两极间时，压敏电阻RZ1可以吸收多余的电压产生的电流，将电压钳位到一个相对固定的电压值，即压敏电阻RZ1的压敏电压。

本实施例中，保护电路30采用压敏电阻RZ1实现，保护电路30的第一阈值电压和第二阈值电压即为压敏电阻RZ1的压敏电压，即具体选择时，选择压敏电压大于IGBT20的额定耐压值，并且小于IGBT20的极限耐压值的压敏电阻RZ1。

压敏电阻RZ1并联在IGBT20的C极和E极之间，当IGBT20的C极电压高于压敏电阻RZ1的压敏电压时，压敏电阻RZ1可以立即启动保护动作，吸收IGBT20的C极电压，将IGBT20的C极电压钳位在压敏电压，避免IGBT20承受过高的电压而击穿损坏，从而可以有效的提高电磁炉的电路安全性。

为了改善电磁炉的电磁兼容性(Electro Magnetic Compatibility，EMC)，本实施例中，保护电路30还可以包括滤波电容C2，滤波电容C2并联在IGBT20的C极和E极之间。

在具体实现时，滤波电容C2可以选择高耐压小容量的电容，既可吸收电网串入的杂波干扰，又可降低IGBT20开通、关断产生的高频谐波，改善电磁炉的EMC。

另外，为了防止IGBT20等器件的温升过高，该滤波电容C2不宜选择过大，一般不超过10000pF。

本实施例中，交流电源电路40包括交流电源AC，交流电源AC具有火线L和零线N；整流滤波电路50的两相输入端分别与火线L和零线N连接；谐振电路10包括线圈盘L1和电容C1，线圈盘L1并联在电容C1的两端，电容C1的一端与整流滤波电路50的一输出端连接，电容C1的另一端分别与IGBT20的C极和保护电路30连接；IGBT20的E极与整流滤波电路50的另一输出端连接，并且接地；驱动电路60与IGBT20的G极连接。

当电磁炉工作时，整流滤波电路50将交流电源输出的交流电转换为直流电，并对直流电进行滤波后供给谐振电路10；电磁炉中的控制芯片(未示出)控制IGBT20高频通断使谐振电路10发生振荡，谐振电路10中的线圈盘L1和电容C1互相充放电，在IGBT20的C极产生高电压；当IGBT20的C极电压高于压敏电阻RZ1的压敏电压时，压敏电阻RZ1吸收IGBT20的C极电压，将IGBT20的C极电压钳位在压敏电压。

本实施例提供的电磁炉，保护电路包括压敏电阻和滤波电容，当IGBT的C极电压高于压敏电阻的压敏电压时，压敏电阻可以立即启动保护动作，吸收IGBT的C极电压，将IGBT的C极电压钳位在压敏电压，避免IGBT承受过高的电压而击穿损坏，从而可以有效的提高电磁炉的电路安全性；而且，滤波电容既可吸收电网串入的杂波干扰，又可降低IGBT开通和关断产生的高频谐波，从而可以改善电磁炉的EMC。

图3为本实用新型实施例提供的电磁炉的另一种电路结构示意图，本实施例是上述图1所示实施例中保护电路30的另一种具体的实现方式。在上述图1所示实施例的基础上，如图3所示，本实施例中，保护电路30包括瞬变抑制二极管TVS1，瞬变抑制二极管TVS1的负极与IGBT20的C极连接，瞬变抑制二极管TVS1的正极与IGBT20的E极连接。

具体的，瞬变抑制二极管TVS1在反向电压低于反向击穿电压时，反向电阻很大，反向漏电流极小；当反向电压达到反向击穿电压时，它能以微秒的速度使其反向电阻骤然降低，同时吸收一个大电流，将其两端的电压箝位在预定的最大箝位电压以下。

本实施例中，保护电路30采用瞬变抑制二极管TVS1实现，保护电路30的第一阈值电压即为瞬变抑制二极管TVS1的反向击穿电压，保护电路30的第二阈值电压即为瞬变抑制二极管TVS1的最大箝位电压。即具体选择时，选择反向击穿电压大于IGBT20的额定耐压值，最大箝位电压小于IGBT20的极限耐压值的瞬变抑制二极管TVS1。

瞬变抑制二极管TVS1并联在IGBT20的C极和E极之间，当IGBT20的C极电压高于瞬变抑制二极管TVS1的反向击穿电压时，瞬变抑制二极管TVS1可以立即启动保护动作，快速吸收IGBT20的C极电压，将IGBT20的C极电压钳位在最大箝位电压以下，避免IGBT20承受过高的电压而击穿损坏，从而可以有效的提高电磁炉的电路安全性。

与图2所示的实施例类似，为了改善电磁炉的EMC，本实施例中，保护电路30还可以包括滤波电容C3，滤波电容C3并联在IGBT20的C极和E极之间。

在具体实现时，滤波电容C3可以选择高耐压小容量的电容，既可吸收电网串入的杂波干扰，又可降低IGBT20开通、关断产生的高频谐波，改善电磁炉的EMC。

另外，为了防止IGBT20等器件的温升过高，该滤波电容C3不宜选择过大，一般不超过10000pF。

本实施例中，交流电源电路40包括交流电源AC，交流电源AC具有火线L和零线N；整流滤波电路50的两相输入端分别与火线L和零线N连接；谐振电路10包括线圈盘L1和电容C1，线圈盘L1并联在电容C1的两端，电容C1的一端与整流滤波电路50的一输出端连接，电容C1的另一端分别与IGBT20的C极和保护电路30连接；IGBT20的E极与整流滤波电路50的另一输出端连接，并且接地；驱动电路60与IGBT20的G极连接。

当电磁炉工作时，整流滤波电路50将交流电源输出的交流电转换为直流电，并对直流电进行滤波后供给谐振电路10；电磁炉中的控制芯片(未示出)控制IGBT20高频通断使谐振电路10发生振荡，谐振电路10中的线圈盘L1和电容C1互相充放电，在IGBT20的C极产生高电压；当IGBT20的C极电压高于瞬变抑制二极管TVS1的反向击穿电压时，瞬变抑制二极管TVS1吸收IGBT20的C极电压，将IGBT20的C极电压钳位在反向击穿电压。

本实施例提供的电磁炉，保护电路包括瞬变抑制二极管和滤波电容，当IGBT的C极电压高于瞬变抑制二极管的反向击穿电压时，瞬变抑制二极管可以立即启动保护动作，快速吸收IGBT的C极电压，将IGBT的C极电压钳位在最大箝位电压以下，避免IGBT承受过高的电压而击穿损坏，从而可以有效的提高电磁炉的电路安全性；而且，滤波电容既可吸收电网串入的杂波干扰，又可降低IGBT开通和关断产生的高频谐波，从而可以改善电磁炉的EMC。

需要说明的是，上述各实施例中的电路结构只是一种示例，其并非用于限制本实用新型，电路中还可以包括其他提高电路性能的器件，本实施例对此不做特别限定；另外，对于电路中各元器件的具体数量，本实施例也不做特别限定。

另外，需要说明的是，在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“相连”、“固定”、“安装”等应做广义理解，例如可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，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。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。