一种电磁炉驱动集成电路的制作方法

本发明涉及电磁炉技术领域，特别涉及一种电磁炉驱动集成电路。

背景技术：

现今电磁炉在众多家庭中普及，为了使用方便，电磁炉厂家着重研发一种电磁炉，能够兼容更多的锅具，使得不同规格的锅具能够应用于电磁炉。

基于电磁炉的电路结构，一般包括电磁线圈、主控模块以及逆变驱动模块，主控模块控制逆变驱动模块运行，逆变驱动模块将直流电转化为交流电以为电磁线圈供电，电磁线圈与锅具耦合，锅具产生热量进行加热，而由于锅具的材料不同，作用于电磁线圈的负载也不同，为了兼容更多的锅具，负载变化范围也更大，为了适配以往电磁炉上的加热功率，因此主控模块控制逆变驱动模块运行以形成的工作频率、工作电流的范围也需要相应扩宽，主控模块通过输出占空比信号控制逆变驱动模块运行，根据占空比信号的特性，占空比过高或者过低都容易引起控制失真，无法准确调制出相应的工作电流，从而对工作电流的调制范围存在一定程度的限制。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种电磁炉驱动集成电路，扩充工作电流的调制范围，能够与负载变化范围更广的锅具兼容。

根据本发明的第一方面实施例的一种电磁炉驱动集成电路，包括：电磁线圈、逆变驱动模块以及串并联切换限流模块，所述电磁线圈、逆变驱动模块以及串并联切换限流模块连接形成供电线路；电流检测模块，与所述供电线路连接以采集工作电流信息；主控模块，分别与所述逆变驱动模块以及电流检测模块连接，所述主控模块与所述逆变驱动模块的受控端连接，所述主控模块控制所述逆变驱动模块运行以将直流电转化为为所述电磁线圈供电的交流电；信号下拉模块，包括输入端、输出端以及受控端，所述信号下拉模块的输入端分别与所述主控模块以及所述逆变驱动模块的受控端连接，所述信号下拉模块的输出端接地，所述主控模块与所述信号下拉模块的受控端连接，其中，所述串并联切换限流模块具有至少两种拓扑结构并且能够在至少两种所述拓扑结构中切换，至少两种所述拓扑结构中所述串并联切换限流模块的限流阻值不同。

根据本发明实施例的一种电磁炉驱动集成电路，至少具有如下有益效果：

本发明电磁炉驱动电路，用户可以设定不同的加热功率，由主控模块控制逆变驱动模块运行，在同一加热功率下，放置不同的锅具，电磁线圈所需工作电流不同；主控模块根据电流检测模块反馈的工作电流信息，分别控制信号下拉模块以及串并联切换限流模块运行，其中，主控模块输出占空比信号到逆变驱动模块，高电平信号控制逆变驱动模块导通形成电流，而低电平信号则控制逆变驱动模块关断以切断电流，工作电流(平均电流)则为电流峰值与占空比乘积，当所需工作电流较小，主控模块难以输出在一个周期内占空比较小的信号，而通过信号下拉模块导通接地，可以拉低占空比信号中的高电平，变相地降低了占空比或者形成半波调制，从而能够扩宽工作电流调制范围的下限，而串并联切换限流模块通过串并联切换则可以形成至少两种限流阻值的拓扑结构，同一工作电压下，串联的拓扑结构使得限流阻值上升，从而可以降低工作电流，从而进一步扩宽工作电流调制范围的下限，相对应地，同一工作电压下，切换成并联的拓扑结构可以使得限流阻值下降，从而可以提高工作电流，从而扩宽工作电流调制范围的上限，而信号下拉模块与串并联切换限流模块灵活运用，可以提高工作电流调制的精度，能够与负载变化范围更广的锅具兼容。

根据本发明的一些实施例，所述逆变驱动模块包括第一驱动管igbt1、第二驱动管igbt2、第三驱动管igbt3以及第四驱动管igbt4；所述第一驱动管igbt1的输入端分别与所述第二驱动管igbt2的输入端以及外部电源连接，所述第一驱动管igbt1的输出端分别与所述第三驱动管igbt3的输入端以及所述电磁线圈的一端连接，所述第二驱动管igbt2的输出端分别与所述第四驱动管igbt4的输入端以及所述电磁线圈的另一端连接，所述第三驱动管igbt3的输出端分别与所述第四驱动管igbt4的输出端以及所述串并联切换限流模块连接，所述主控模块分别与所述第一驱动管igbt1的受控端、第二驱动管igbt2的受控端、第三驱动管igbt3的受控端以及第四驱动管igbt4的受控端连接。

根据本发明的一些实施例，所述串并联切换限流模块包括第一电阻组件r2、第二电阻组件r3、第一开关组件、第二开关组件以及二极管d8；所述第一电阻组件r2的一端分别与所述第一开关组件的一端、所述第三驱动管igbt3的输出端以及所述第四驱动管igbt4的输出端连接，所述第一电阻组件r2的另一端分别与所述二极管d8的阳极以及所述第二开关组件的一端连接，所述第一开关组件的另一端分别与所述二极管d8的阴极以及所述第二电阻组件r3的一端连接，所述第二开关组件的另一端分别与所述第二电阻组件r3的另一端接地，所述主控模块分别与所述第一开关组件以及所述第二开关组件连接以控制所述第一开关组件以及所述第二开关组件运行。

根据本发明的一些实施例，所述信号下拉模块包括开关管q1以及二极管d7，所述二极管d7的阳极分别与所述主控模块、所述第一驱动管igbt1的受控端以及所述第四驱动管igbt4的受控端连接，所述二极管d7的阴极与所述开关管q1的输入端连接，所述开关管q1的输出端接地，所述主控模块能够控制所述开关管q1通断。

根据本发明的一些实施例，所述电流检测模块包括电阻r5以及电阻r7，所述电阻r7的一端分别与所述电阻r5的一端、所述第二开关组件的另一端以及所述第二电阻组件r3的另一端连接，所述电阻r7的另一端接地，所述电阻r5的另一端与所述主控模块连接。

根据本发明的一些实施例，所述电流检测模块还包括电阻r4，所述电阻r4和所述电阻r5的阻值不同，所述电阻r4的一端分别与所述电阻r7的一端、所述电阻r5的一端、所述第二开关组件的另一端以及所述第二电阻组件r3的另一端连接，所述电阻r4的另一端与所述开关管q1的受控端连接，所述开关管q1的通断受控于所述主控模块的控制信号以及所述电阻r4的采样信号。

根据本发明的一些实施例，还包括时控自锁模块，所述时控自锁模块包括采样端以及控制端，所述时控自锁模块的采样端与所述电阻r5的另一端连接以获取所述电阻r5的采样信号，所述时控自锁模块的控制端与所述开关管q1的受控端连接，所述时控自锁模块能够根据所述电阻r5的采样信号的触发以及预设时间信号控制所述开关管q1通断，并且所述主控模块与所述时控自锁模块连接以能够通过所述时控自锁模块控制所述开关管q1通断。

根据本发明的一些实施例，所述时控自锁模块包括第一光耦器opt1、第二光耦器opt2以及定时单元，所述定时单元包括触发端、受控端以及控制端，所述第一光耦器opt1的发光器的阳极与所述电阻r5的另一端连接，所述第一光耦器opt1的发光器的阴极接地，所述第一光耦器opt1的受光器的一端与外部电源连接，所述第一光耦器opt1的受光器的另一端与所述定时单元的触发端连接，所述第二光耦器opt2的发光器的阳极与所述定时单元的控制端连接，所述第二光耦器opt2的发光器的阴极接地，所述第二光耦器opt2的受光器的一端与外部电源连接，所述第二光耦器opt2的受光器的另一端与所述开关管q1的受控端连接，所述定时单元能够根据所述电阻r4的采样信号的触发以及预设时间信号控制所述开关管q1通断，所述主控模块与所述定时单元的受控端连接以能够通过所述定时单元控制所述开关管q1通断或者设定所述定时单元的所述预设时间信号。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明电磁炉驱动电路其中一种实施例的原理结构框图；

图2为本发明电磁炉驱动电路其中一种实施例的主控模块电路示意图；

图3为本发明电磁炉驱动电路其中一种实施例的电路示意图。

附图标记：

电磁线圈100、逆变驱动模块200、串并联切换限流模块300、第一开关组件310、第二开关组件320、电流检测模块400、信号下拉模块500、主控模块600、时控自锁模块700、定时单元710、整流模块810、滤波模块820。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-3所示，根据本发明的第一方面实施例的一种电磁炉驱动集成电路，包括电磁线圈100、逆变驱动模块200、串并联切换限流模块300、电流检测模块400、信号下拉模块500以及主控模块600，电磁线圈100、逆变驱动模块200以及串并联切换限流模块300连接形成供电线路，电流检测模块400与供电线路连接以采集工作电流信息，主控模块600分别与逆变驱动模块200以及电流检测模块400连接，主控模块600与逆变驱动模块200的受控端连接，主控模块600控制逆变驱动模块200运行以将直流电转化为为电磁线圈100供电的交流电，信号下拉模块500包括输入端、输出端以及受控端，信号下拉模块500的输入端分别与主控模块600以及逆变驱动模块200的受控端连接，信号下拉模块500的输出端接地，主控模块600与信号下拉模块500的受控端连接，其中，串并联切换限流模块300具有至少两种拓扑结构并且能够在至少两种拓扑结构中切换，至少两种拓扑结构中串并联切换限流模块300的限流阻值不同。

其中，如图2所示，主控模块600可以由mcu或者其他控制芯片及其外围电路构成，电磁线圈100可以在常规的部件中根据实际需求进行选择，在本发明的一些实施例中，还包括整流模块810和与整流模块810连接的滤波模块820，整流模块810能够与外部交流电源连接，整流模块810将外部交流电转换为直流电后经过滤波模块820滤波，而后输出至逆变驱动模块200。

本发明电磁炉驱动电路，用户可以设定不同的加热功率，由主控模块600控制逆变驱动模块200运行，在同一加热功率下，放置不同的锅具，电磁线圈100所需工作电流不同；主控模块600根据电流检测模块400反馈的工作电流信息，分别控制信号下拉模块500以及串并联切换限流模块300运行，其中，主控模块600输出占空比信号到逆变驱动模块200，高电平信号控制逆变驱动模块200导通形成电流，而低电平信号则控制逆变驱动模块200关断以切断电流，工作电流(平均电流)则为电流峰值与占空比乘积，当所需工作电流较小，主控模块600难以输出在一个周期内占空比较小的信号，而通过信号下拉模块500导通接地，可以拉低占空比信号中的高电平，变相地降低了占空比或者形成半波调制，从而能够扩宽工作电流调制范围的下限，而串并联切换限流模块300通过串并联切换则可以形成至少两种限流阻值的拓扑结构，同一工作电压下，串联的拓扑结构使得限流阻值上升，从而可以降低工作电流，从而进一步扩宽工作电流调制范围的下限，相对应地，同一工作电压下，切换成并联的拓扑结构可以使得限流阻值下降，从而可以提高工作电流，从而扩宽工作电流调制范围的上限，信号下拉模块500是对驱动逆变驱动模块200运行的控制信号进行调制，而串并联切换限流模块300则是对形成的工作电流进行调制，信号下拉模块500与串并联切换限流模块300灵活运用，可以提高工作电流调制的精度，能够与负载变化范围更广的锅具兼容。

在本发明的一些实施例中，如图1、3所示，逆变驱动模块200包括第一驱动管igbt1、第二驱动管igbt2、第三驱动管igbt3以及第四驱动管igbt4；第一驱动管igbt1的输入端分别与第二驱动管igbt2的输入端以及外部电源连接，第一驱动管igbt1的输出端分别与第三驱动管igbt3的输入端以及电磁线圈100的一端连接，第二驱动管igbt2的输出端分别与第四驱动管igbt4的输入端以及电磁线圈100的另一端连接，第三驱动管igbt3的输出端分别与第四驱动管igbt4的输出端以及串并联切换限流模块300连接，主控模块600分别与第一驱动管igbt1的受控端、第二驱动管igbt2的受控端、第三驱动管igbt3的受控端以及第四驱动管igbt4的受控端连接。

具体地，主控模块600上可以设置有两个占空比信号输出口，第一驱动管igbt1和第三驱动管igbt3的受控端可以与同一个占空比信号输出口连接，第二驱动管igbt2和第四驱动管igbt4的受控端可以与另一占空比信号输出口连接，从而同步驱动，在逆变驱动模块200运行时，其一状态下，第一驱动管igbt1和第四驱动管igbt4导通，第二驱动管igbt2和第三驱动管igbt3断开，电流从第一驱动管igbt1流至电磁线圈100的一端，经过电磁线圈100后从第四驱动管igbt4流出，另一状态下，第一驱动管igbt1和第四驱动管igbt4断开，第二驱动管igbt2和第三驱动管igbt3导通，电流从第二驱动管igbt2流至电磁线圈100的另一端，经过电磁线圈100后从第三驱动管igbt3流出。

串并联切换限流模块300具有至少两种拓扑结构，在本发明的一些实施例中，如图3所示，串并联切换限流模块300包括第一电阻组件r2、第二电阻组件r3、第一开关组件310、第二开关组件320以及二极管d8；第一电阻组件r2的一端分别与第一开关组件310的一端、第三驱动管igbt3的输出端以及第四驱动管igbt4的输出端连接，第一电阻组件r2的另一端分别与二极管d8的阳极以及第二开关组件320的一端连接，第一开关组件310的另一端分别与二极管d8的阴极以及第二电阻组件r3的一端连接，第二开关组件320的另一端分别与第二电阻组件r3的另一端接地，主控模块600分别与第一开关组件310以及第二开关组件320连接以控制第一开关组件310以及第二开关组件320运行。

其中，第一开关组件310和第二开关组件320可以为三极管、mos管或者限流芯片，若第一开关组件310和第二开关组件320为三极管、mos管，主控模块600能够控制三极管或者mos管通断，以切换拓扑结构，若第一开关组件310和第二开关组件320为限流芯片，主控模块600可以设定限流芯片的限流阈值，当流经限流芯片的电流超过限流阈值，限流芯片关断。

具体地，电磁线圈100与串并联切换限流模块300串联，在其一拓扑结构中，第一开关组件310和第二开关组件320导通，受二极管d8的单向截止作用，第一电阻组件r2和第二电阻组件r3并联，在另一拓扑结构中，第一开关组件310和第二开关组件320断开，第一电阻组件r2和第二电阻组件r3串联，从而呈现至少两种限流阻值。

在本发明的一些实施例中，如图3所示，信号下拉模块500包括开关管q1以及二极管d7，二极管d7的阳极分别与主控模块600、第一驱动管igbt1的受控端以及第四驱动管igbt4的受控端连接，二极管d7的阴极与开关管q1的输入端连接，开关管q1的输出端接地，主控模块600能够控制开关管q1通断。

在需要调制较小的工作电流时，主控模块600控制开关管q1导通，拉低第一驱动管igbt1和第四驱动管igbt4的控制信号，形成半波调制，从而降低工作电流。

在本发明的一些实施例中，信号下拉模块500还可以包括开关管q2(图中未视出)，开关管q2的输入端分别与主控模块600、第二驱动管igbt2的受控端以及第三驱动管igbt3的受控端连接，开关管q2的输出端接地，主控模块600能够控制开关管q2通断。

通过开关管q1和开关管q2的配合，可以拉低占空比信号中多个周期的高电平，从而变相地降低了占空比，能够扩宽工作电流调制范围的下限。

在本发明的一些实施例中，电流检测模块400包括电阻r5以及电阻r7，电阻r7的一端分别与电阻r5的一端、第二开关组件320的另一端以及第二电阻组件r3的另一端连接，电阻r7的另一端接地，电阻r5的另一端与主控模块600连接，采用分压检测电路，能够准确检测工作电流的大小，主控模块600根据工作电流情况控制信号下拉模块500以及串并联切换限流模块300运行。

在本发明的一些实施例中，电流检测模块400还包括电阻r4，电阻r4和电阻r5的阻值不同，电阻r4的一端分别与电阻r7的一端、电阻r5的一端、第二开关组件320的另一端以及第二电阻组件r3的另一端连接，电阻r4的另一端与开关管q1的受控端连接，开关管q1的通断受控于主控模块600的控制信号以及电阻r4的采样信号。

电阻r4和电阻r5的阻值不同，形成两种检测信号。电阻r4的检测信号可以作为安全阈值，当工作电流过高时，能够驱使开关管q1导通，无需经过主控模块600反应，即可立刻降低工作电流，提高安全性能。

在本发明的一些实施例中，如图3所示，还包括时控自锁模块700，时控自锁模块700包括采样端以及控制端，时控自锁模块700的采样端与电阻r5的另一端连接以获取电阻r5的采样信号，时控自锁模块700的控制端与开关管q1的受控端连接，时控自锁模块700能够根据电阻r5的采样信号的触发以及预设时间信号控制开关管q1通断，并且主控模块600与时控自锁模块700连接以能够通过时控自锁模块700控制开关管q1通断。

此时主控模块600无需长期输出控制信号以对开关管q1进行控制，电阻r5对工作电流进行采样，能够对时控自锁模块700形成触发信号，从而能够自动锁定控制开关管q1导通，同时，根据实际需要，主控模块600也能够输出控制信号来控制开关管q1通断，也可以设定时控自锁模块700的预设时间信号来改变时控逻辑。

在本发明的一些实施例中，时控自锁模块700包括第一光耦器opt1、第二光耦器opt2以及定时单元710，定时单元710包括触发端、受控端以及控制端，第一光耦器opt1的发光器的阳极与电阻r5的另一端连接，第一光耦器opt1的发光器的阴极接地，第一光耦器opt1的受光器的一端与外部电源连接，第一光耦器opt1的受光器的另一端与定时单元710的触发端连接，第二光耦器opt2的发光器的阳极与定时单元710的控制端连接，第二光耦器opt2的发光器的阴极接地，第二光耦器opt2的受光器的一端与外部电源连接，第二光耦器opt2的受光器的另一端与开关管q1的受控端连接，定时单元710能够根据电阻r5的采样信号的触发以及预设时间信号控制开关管q1通断，主控模块600与定时单元710的受控端连接以能够通过定时单元710控制开关管q1通断或者设定定时单元710的预设时间信号。

其中，定时单元710可以在常规的定时芯片中选取，第一光耦器opt1、第二光耦器opt2能够有效对干扰信号进行隔离，使得触发信号以及控制信号精准，实现精准调制。

本发明可应用于电磁炉，从而能够扩充工作电流的调制范围，与负载变化范围更广的锅具兼容。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。