半桥电磁加热电路及电磁加热设备的制造方法

文档序号:10958247
半桥电磁加热电路及电磁加热设备的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种半桥电磁加热电路及电磁加热设备。半桥电磁加热电路包括:整流单元、半桥谐振单元、电流采样电路及微处理器。整流单元包括第一输出端及第二输出端。半桥谐振单元具有与第一输出端连接的电源端和与第二输出端连接的地端。电流采样电路包括采样电阻和放大单元,采样电阻串接在第二输出端和地端之间,放大单元的输入端与采样电阻的其中一端连接。微处理器的输入端与放大单元的输出端连接,微处理器的输出端与半桥谐振单元的控制端连接,并根据放大单元输出的电流采样信号调整半桥谐振单元的加热功率。上述半桥电磁加热电路中,电流采样电路利用电阻采集电流,故能够省去电流互感器,降低了半桥电磁加热电路的成本。
【专利说明】
半桥电磁加热电路及电磁加热设备
技术领域
[0001] 本实用新型涉及于电磁加热领域,更具体而言,涉及一种半桥电磁加热电路及电 磁加热设备。
【背景技术】
[0002] 现有的半桥电磁加热电路使用电流互感器检测电流,然而电流互感器体积比较 大,且制造工艺比较复杂。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型实施方式旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本实 用新型实施方式需要提供一种半桥电磁加热电路及电磁加热设备。
[0004] -种半桥电磁加热电路,包括:整流单元、半桥谐振单元、电流采样电路及微处理 器。整流单元包括第一输出端及第二输出端。半桥谐振单元具有与所述第一输出端连接的 电源端和与所述第二输出端连接的地端。电流采样电路包括采样电阻和放大单元,所述采 样电阻串接在所述第二输出端和所述地端之间,所述放大单元的输入端与所述采样电阻的 其中一端连接。所述微处理器的输入端与所述放大单元的输出端连接,所述微处理器的输 出端与所述半桥谐振单元的控制端连接,并根据所述放大单元输出的电流采样信号调整所 述半桥谐振单元的加热功率。
[0005] 上述半桥电磁加热电路中,电流采样电路利用电阻采集电流,故能够省去电流互 感器,半桥电磁加热电路的体积小且轻便,制造工艺简单,降低了半桥电磁加热电路的成 本。
[0006] 在某些实施方式中,所述采样电阻为康铜丝电阻。
[0007]在某些实施方式中,所述康铜丝电阻的电阻大小为7-15毫欧。
[0008]在某些实施方式中,所述半桥谐振单元包括第一电容、第二电容、第一晶体管、第 一驱动单元、第二晶体管、第二驱动单元及线盘。所述第一电容及所述第一晶体管的集电极 连接所述第一输出端,所述第二电容、所述第二晶体管的发射极连接所述采样电阻并形成 第一节点。所述第一电容与所述第二电容连接形成第二节点,所述第一晶体管的发射极与 所述第二晶体管的集电极连接形成第三节点,所述线盘连接所述第二节点及所述第三节 点。所述半桥谐振单元的控制端包括第一子控制端及第二子控制端。所述第一驱动单元连 接所述第一晶体管的栅极、所述第三节点及所述第一子控制端,所述第二驱动单元连接所 述第二晶体管的栅极、所述第一节点及所述第二子控制端。所述微处理器用于根据所述放 大单元输出的电流采样信号控制所述第一晶体管及所述第二晶体管的导通状态。
[0009]在某些实施方式中,所述第一电容的电容值等于所述第二电容的电容值。
[0010]在某些实施方式中,所述放大单元采用反向运算放大器,所述反向运算放大器的 负向输入端与所述整流单元和所述采样电阻的公共连接端连接,所述反向运算放大器的正 向输入立而接地。
[0011] 在某些实施方式中,所述第二输出端接地,所述放大单元采用同向运算放大器,所 述同向运算放大器的正向输入端与所述采样电阻和所述地端连接,所述同向运算放大器的 负向输入纟而接地。
[0012] -种电磁加热设备,包括如上任一实施方式所述的半桥电磁加热电路。
[0013] 在某些实施方式中,所述电磁加热设备为电饭煲、电磁炉或压力锅。
[0014] 上述电磁加热设备中,电流采样电路利用电阻采集电流,故能够省去电流互感器, 半桥电磁加热电路的体积小且轻便,制造工艺简单,降低了电磁加热设备的成本。
[0015] 本实用新型实施方式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,或通过本实用新型实施方式的实践了解到。
【附图说明】
[0016] 本实用新型实施方式的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式 的描述中将变得明显和容易理解,其中:
[0017] 图1是根据本实用新型实施方式的半桥电磁加热电路的模块示意图;
[0018] 图2是根据本实用新型实施方式的半桥电磁加热电路的电路示意图;
[0019] 图3是根据本实用新型实施方式的半桥电磁加热电路的原理示意图;
[0020] 图4是根据本实用新型实施方式的半桥电磁加热电路的另一电路示意图;
[0021] 图5是根据本实用新型实施方式的半桥电磁加热电路的另一原理示意图。
【具体实施方式】
[0022] 下面详细描述本实用新型的实施方式,所述实施方式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方式是示例性的,仅用于解释本实用新型,而不能理解为对本实用 新型的限制。
[0023] 在本实用新型的描述中,需要理解的是,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所述特征。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。
[0024] 在本实用新型的描述中,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,也可以是电连接或可以相互通信;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。
[0025] 下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。 为了简化本实用新型的公开,下文中对特定例子的部件和设定进行描述。当然,它们仅仅为 示例,并且目的不在于限制本实用新型。此外,本实用新型可以在不同例子中重复参考数字 和/或参考字母,这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施方式 和/或设定之间的关系。
[0026] 请参图1-图3,本实用新型较佳实施方式提供的一种半桥电磁加热电路,包括整流 单元102、电流采样电路104、半桥谐振单元106及微处理器108。
[0027]整流单元102包括第一输出端21及第二输出端22。半桥谐振单元106具有与第一输 出端21连接的电源端61和与第二输出端22连接的地端62。
[0028]电流采样电路104包括采样电阻41和放大单元42,采样电阻41串接在第二输出端 22和地端62之间,放大单元42的输入端与采样电阻41的其中一端连接。
[0029]微处理器108的输入端与放大单元42的输出端连接,微处理器108的输出端与半桥 谐振单元106的控制端63连接,并根据放大单元42输出的电流采样信号调整半桥谐振单元 106的加热功率。
[0030] 因此,上述半桥电磁加热电路中,电流采样电路104利用电阻41采集电流,故能够 省去电流互感器,半桥电磁加热电路100的体积小且轻便,制造工艺简单,降低了半桥电磁 加热电路100的成本。
[0031] 具体地,整流单元102可采用桥堆,整流单元102的两个输入端连接交流电源,整流 单元102的两个输出端21、22连接用电负载。例如,第一输出端21为桥堆的正极,第二输出端 22为桥堆的负极。
[0032]在某些实施方式中,采样电阻41为康铜丝电阻。康铜丝具有较低的电阻温度系数, 较宽的使用温度范围,加工性能良好,并具有良好的焊接性能。因此,这能够进一步降低半 桥电磁加热电路100的成本。
[0033]在某些实施方式中,康铜丝电阻的电阻大小为7-15毫欧。如此,这样能够较好地匹 配电路。
[0034]微处理器108例如是MCU,其可输出脉冲宽度调制(PWM)信号以控制半桥谐振单元 106的加热功率。
[0035] 在某些实施方式中,请参图2,半桥谐振单元106包括第一电容C1、第二电容C2、第 一晶体管II、第一驱动单元D1、第二晶体管12、第二驱动单元D2及线盘W1。
[0036] 第一电容C1及第一晶体管II的集电极连接第一输出端21,第二电容C2、第二晶体 管12的发射极连接采样电阻41并形成第一节点N1。
[0037]第一电容C1与第二电容C2连接形成第二节点N2,第一晶体管II的发射极与第二晶 体管12的集电极连接形成第三节点N3,线盘W1连接第二节点N2及第三节点N3;半桥谐振单 元106的控制端63包括第一子控制端631及第二子控制端632。
[0038]第一驱动单元D1连接第一晶体管II的栅极、第三节点N3及第一子控制端631,第二 驱动单元D2连接第二晶体管12的栅极、第一节点N1及第二子控制端632。
[0039]微处理器108用于根据放大单元42输出的电流采样信号控制第一晶体管II及第二 晶体管12的导通状态。
[0040] 具体地,第一电容C1及第二电容C2可作为谐振电容。在某些实施方式中,第一电容 C1的电容值等于第二电容C2的电容值。
[0041] 线盘W1的主要作用为:在工作过程中产生交变磁场,以加热锅具或其它被加热物 品。
[0042]在本实用新型实施方式中,第一晶体管II及第二晶体管12均可选用IGBT模块。在 本实施新型实施方式中,第一晶体管II、第二晶体管12、第一电容C1、第二电容C2、丝盘W1、 第一驱动单元D1及第二驱动单元D2组成半桥谐振单元106。半桥谐振单元106所产生的谐振 频率f由以下公式确定:
[0043]
其中,L为线盘的电感值,C1为第一电容C1的电容值,C2为 第二电容C2的电容值。
[0044] 在一个例子中,半桥谐振单元106所产生的谐振频率的大小f = 20-40KHz。
[0045] 采样电阻41采集半桥谐振单元106的电流。放大单元42将电流转换为AD值(采样信 号),微处理器108读取AD值以计算出相应的功率。
[0046] 在某些实施方式中,请参图2,放大单元42采用反向运算放大器,反向运算放大器 的负向输入端与整流单元102和采样电阻41的公共连接端81连接,反向运算放大器的正向 输入端接地。
[0047] 具体地,在图2及图3所示的示例中,半桥电磁加热电路100形成康钢丝反向放大电 路,第一晶体管II为上桥晶体管,第二晶体管12为下桥晶体管,选取下桥晶体管的发射极接 地,即第二晶体管12的发射极接地。半桥谐振单元106开始工作时,电流走向如图3中Is箭头 线路所示,电流Is从整流单元102的第一输出端21出发,流经半桥谐振单元106与采样电阻 41,最后流入整流单元102的第二输出端22,形成电流闭环。因为参考地使用第二晶体管12 的发射极,采样电阻41的电流取样与地端为负向,所以使用反向放大电路采集电流信号。 [0048]反向运算放大器采集采样电阻41的电流,谐振电流经反向运算放大器转化为电压 AD值,微处理器108读取电压AD值并计算出相应的功率,并控制第一晶体管11与第二晶体管 12的开通频率,从而达到恒定功率的效果。
[0049]在某些实施方式中,请参图4,第二输出端22接地,放大单元42采用同向运算放大 器,同向运算放大器的正向输入端与采样电阻41和地端62连接,同向运算放大器的负向输 入端接地。
[0050]具体地,在图4及图5所示的示例中,第一节点N1连接地端62,半桥电磁加热电路形 成康钢丝同向放大电路,第一晶体管II为上桥晶体管,第二晶体管12为下桥晶体管,选取整 流单元102的第二输出端22为参考地。半桥谐振单元106开始工作时,电流走向如图5中Is箭 头线路所示,电流Is从整流单元102的第一输出端21出发,流经半桥谐振单元106与采样电 阻41,最后流入整流单元102的第二输出端22,形成电流闭环。因为参考地使用桥堆地,采样 电阻41的电流取样与地端为正向,所以使用同向放大电路采集信号。
[0051]同向运算放大器采集采样电阻41的电流,谐振电流经同向运算放大器转化为电压 AD值,微处理器108读取电压AD值并计算出相应的功率,并控制第一晶体管11与第二晶体管 12的开通频率,从而达到恒定功率的效果。
[0052]本实用新型实施方式的一种电磁加热设备,包括如任一实施方式的半桥电磁加热 电路。
[0053]因此,上述电磁加热设备中,电流采样电路利用电阻采集电流,故能够省去电流互 感器,半桥电磁加热电路的体积小且轻便,制造工艺简单,降低了电磁加热设备的成本。 [0054]在某些实施方式中,电磁加热设备为电饭煲、电磁炉或压力锅。因此,这可丰富半 桥电磁加热电路的应用范围。
[0055]在本说明书的描述中,参考术语"一个实施方式"、"一些实施方式"、"示意性实施 方式"、"示例"、"具体示例"、或"一些示例"等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的 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方式或示例中。在本说明 书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且,描述的具体特 征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
[0056]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所述特征。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。
[0057]尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施方式,可以理解的是,上述实施方 式是示例性的,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方式进行变化、修改、替换和变型。
【主权项】
1. 一种半桥电磁加热电路,其特征在于,包括: 整流单元,包括第一输出端及第二输出端; 半桥谐振单元,具有与所述第一输出端连接的电源端和与所述第二输出端连接的地 端; 电流采样电路,包括采样电阻和放大单元,所述采样电阻串接在所述第二输出端和所 述地端之间,所述放大单元的输入端与所述采样电阻的其中一端连接; 微处理器,所述微处理器的输入端与所述放大单元的输出端连接,所述微处理器的输 出端与所述半桥谐振单元的控制端连接,并根据所述放大单元输出的电流采样信号调整所 述半桥谐振单元的加热功率。2. 如权利要求1所述的半桥电磁加热电路,其特征在于,所述采样电阻为康铜丝电阻。3. 如权利要求2所述的半桥电磁加热电路,其特征在于,所述康铜丝电阻的电阻大小为 7-15晕欧。4. 如权利要求1所述的半桥电磁加热电路,其特征在于,所述半桥谐振单元包括第一电 容、第二电容、第一晶体管、第一驱动单元、第二晶体管、第二驱动单元及线盘; 所述第一电容及所述第一晶体管的集电极连接所述第一输出端,所述第二电容、所述 第二晶体管的发射极连接所述采样电阻并形成第一节点; 所述第一电容与所述第二电容连接形成第二节点,所述第一晶体管的发射极与所述第 二晶体管的集电极连接形成第三节点,所述线盘连接所述第二节点及所述第三节点; 所述半桥谐振单元的控制端包括第一子控制端及第二子控制端; 所述第一驱动单元连接所述第一晶体管的栅极、所述第三节点及所述第一子控制端, 所述第二驱动单元连接所述第二晶体管的栅极、所述第一节点及所述第二子控制端; 所述微处理器用于根据所述放大单元输出的电流采样信号控制所述第一晶体管及所 述第二晶体管的导通状态。5. 如权利要求4所述的半桥电磁加热电路,其特征在于,所述第一电容的电容值等于所 述第二电容的电容值。6. 如权利要求1-5任一项所述的半桥电磁加热电路,其特征在于,所述放大单元采用反 向运算放大器,所述反向运算放大器的负向输入端与所述整流单元和所述采样电阻的公共 连接端连接,所述反向运算放大器的正向输入端接地。7. 如权利要求1-5任一项所述的半桥电磁加热电路,其特征在于,所述第二输出端接 地,所述放大单元采用同向运算放大器,所述同向运算放大器的正向输入端与所述采样电 阻和所述地端连接,所述同向运算放大器的负向输入端接地。8. -种电磁加热设备,其特征在于,包括如权利要求1-7任一项所述的半桥电磁加热电 路。9. 如权利要求8所述的电磁加热设备,其特征在于,所述电磁加热设备为电饭煲、电磁 炉或压力锅。
【文档编号】H05B6/06GK205648051SQ201620310527
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年4月13日
【发明人】区达理, 王志锋, 刘志才, 马志海
【申请人】佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司, 美的集团股份有限公司
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