Igbt管的开通控制装置及具有其的电磁加热系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种IGBT管的开通控制装置及具有其的电磁加热系统，所述开通控制装置包括：第一分压电路和第二可调分压电路分别用于对加热线圈两端的电压进行分压，以输出第一电压和第二电压；第一比较电路用于根据第一电压和第二电压输出比较信号；开通状态检测电路用于检测IGBT管的开通状态；控制芯片分别与第一比较电路的输出端和开通状态检测电路相连，控制芯片的第一输出端与IGBT管的G极相连，控制芯片的第二输出端与第二可调分压电路的输出端相连，控制芯片根据比较信号控制IGBT管的开通或关断，并根据IGBT管的开通状态调节第二电压以优化IGBT管的工作状态，从而可以改善IGBT管的超前和滞后开通程度，降低IGBT管的开通损耗，提升整机可靠性。
【专利说明】
IGBT管的开通控制装置及具有其的电磁加热系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及家用电器技术领域，特别涉及一种IGBT管的开通控制装置和一种具有该装置的电磁加热系统。
【背景技术】
[0002]开关管是电磁炉加热系统中的核心器件之一，开关管的最佳工作状态是在集电极电压过零点开通。在相关技术中，通常采用软件延迟方案来调节开通延迟时间，以保证电磁加热系统中开关管的开通时机。但是相关技术存在的缺点是，在无软件延迟方案中，硬件电路固化后延迟时间固定，无法根据开关管的实际工作状态进行调整，导致开关管存在超前开通或者滞后开通的情况，从而产生较大的正向或者反向冲击电流，增大开关管的开通损耗，降低了开关管的工作性能，并且降低了整机可靠性。
[0003]因此，相关技术需要进行改进。
【实用新型内容】
[0004]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电磁加热系统中IGBT管的开通控制装置，该装置可以优化IGBT管的工作状态，降低IGBT管的开通损耗。
[0005]为达到上述目的，本实用新型一方面提出的一种电磁加热系统中IGBT管的开通控制装置，所述电磁加热系统包括由加热线圈、谐振电容和IGBT管组成的谐振电路以及为所述谐振电路供电的供电电路，所述开通控制装置包括:第一分压电路，所述第一分压电路用于对所述加热线圈的一端的电压进行分压以输出第一电压;第二可调分压电路，所述第二可调分压电路用于对所述加热线圈的另一端的电压进行分压以输出第二电压，其中，所述第二电压可调；第一比较电路，所述第一比较电路的第一输入端与所述第一分压电路的输出端相连，所述第一比较电路的第二输入端与所述第二可调分压电路的输出端相连，所述第一比较电路用于根据所述第一电压和所述第二电压输出比较信号;开通状态检测电路，所述开通状态检测电路用于检测所述IGBT管的开通状态;控制芯片，所述控制芯片分别与所述第一比较电路的输出端和所述开通状态检测电路相连，所述控制芯片具有第一输出端和第二输出端，所述控制芯片的第一输出端与所述IGBT管的G极相连，所述控制芯片的第二输出端与所述第二可调分压电路的输出端相连，所述控制芯片根据所述比较信号控制所述IGBT管的开通或关断，并根据所述IGBT管的开通状态调节所述第二电压以优化所述IGBT管的工作状态。
[0006]根据本实用新型提出的电磁加热系统中IGBT管的开通控制装置，通过开通状态检测电路检测IGBT管的开通状态，第一分压电路对加热线圈的一端的电压进行分压以输出第一电压，第二可调分压电路对加热线圈的另一端的电压进行分压以输出第二电压，第一比较电路根据第一电压和第二电压输出比较信号，进而控制芯片根据比较信号控制IGBT管的开通或关断，并根据IGBT管的开通状态调节第二电压以优化IGBT管的工作状态，从而可以改善IGBT管的超前开通程度和滞后开通程度，降低IGBT管的开通损耗，改善IGBT管的工作性能，提升整机可靠性。
[0007]进一步地，所述第二可调分压电路包括:多个分压单元，所述多个分压单元中每个分压单元对所述加热线圈另一端的电压进行分压;开关选择芯片，所述开关选择芯片具有控制端、输出端和多个输入端，所述多个输入端与所述多个分压单元的输出端对应相连，所述开关选择芯片的输出端与所述第一比较电路的第二输入端相连，所述开关选择芯片的控制端与所述控制芯片相连，所述开关选择芯片在所述控制芯片的控制下选择参与控制的分压单元以调节所述第二电压。
[0008]进一步地，所述第一分压电路包括:第一电阻，所述第一电阻的一端与所述加热线圈的一端相连;第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一电阻的另一端相连，所述第二电阻的另一端接地，所述第二电阻与所述第一电阻之间具有第一节点，所述第一节点与所述第一比较电路的第一输入端相连。
[0009]进一步地，所述第一比较电路包括:第一比较器，所述第一比较器的正输入端与所述第一分压电路的输出端相连，所述第一比较器的负输入端与所述第二可调分压电路的输出端相连，所述第一比较器的输出端与所述控制芯片相连。
[0010]进一步地，所述控制芯片具有第一输入端、第二输入端和第三输入端，所述控制芯片的第一输入端与所述第一比较电路的输出端相连，所述开通状态检测电路包括:超前开通检测模块，所述超前开通检测模块的第一输入端与所述第二可调分压电路的输出端相连，所述超前开通检测模块的第二输入端与所述控制芯片的第一输出端相连，所述超前开通检测模块的输出端与所述控制芯片的第二输入端相连，所述超前开通检测模块根据所述第二电压和所述IGBT管的通断状态判断所述IGBT管是否处于超前开通状态;滞后开通检测模块，所述滞后开通检测模块的输入端与所述IGBT管相连以检测流过所述IGBT管的电流，所述滞后开通检测模块的输出端与所述控制芯片的第三输入端相连，所述滞后开通检测模块根据流过所述IGBT管的电流判断所述IGBT管是否处于滞后开通状态。
[0011]进一步地，所述超前开通检测模块包括:第二比较器，所述第二比较器的正输入端与所述第二可调分压电路的输出端相连，所述第二比较器的负输入端与第一参考电压提供端相连;第三电阻，所述第三电阻的一端与所述控制芯片的第一输出端相连;第一电容，所述第一电容的一端与所述第三电阻的另一端相连，所述第一电容的另一端接地，所述第一电容与所述第三电阻之间具有第二节点；边沿比较器，所述边沿比较器的第一输入端与所述第二节点相连，所述边沿比较器的第二输入端分别与所述第三电阻的一端和所述控制芯片的第一输出端相连;与门，所述与门的第一输入端与所述第二比较器的输出端相连，所述与门的第二输入端与所述边沿比较器的输出端相连，所述与门的输出端与所述控制芯片的第二输入端相连。
[0012]进一步地，所述滞后开通检测模块包括:电流采样单元，所述电流采样单元与所述IGBT管相连以根据流过所述IGBT管的电流输出电流采样信号；电压检测单元，所述电压检测单元与所述电流采样单元相连以根据所述电流采样信号输出电压检测信号；第三比较器，所述第三比较器的正输入端与所述电压检测单元的输出端相连，所述第三比较器的负输入端与第二参考电压提供端相连，所述第三比较器的输出端与所述控制芯片的第三输入端相连。
[0013]进一步地，所述电流采样单元包括采样电阻，所述采样电阻的一端与所述IGBT的发射极相连，且所述IGBT的发射极接地，所述采样电阻的另一端与所述电压检测单元相连。
[0014]进一步地，所述电压检测单元包括:第四电阻，所述第四电阻的一端与所述采样电阻的另一端相连;第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第四电阻的另一端相连，所述第五电阻的另一端与预设电源相连，所述第五电阻与所述第四电阻之间具有第三节点，所述第三节点用以输出所述电压检测信号。
[0015]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系统，包括所述的电磁加热系统中IGBT管的开通控制装置。[〇〇16]根据本实用新型提出的电磁加热系统，通过上述的IGBT管的开通控制装置，可以根据IGBT管的开通状态优化IGBT管的工作状态，从而可以改善IGBT管的超前开通程度和滞后开通程度，降低IGBT管的开通损耗，改善IGBT管的工作性能，提升整机可靠性。【附图说明】
[0017]图1是根据本实用新型实施例的电磁加热系统中IGBT管的开通控制装置的方框示意图；
[0018]图2是根据本实用新型一个实施例的电磁加热系统中IGBT管的开通控制装置的方框示意图；以及
[0019]图3是根据本实用新型一个实施例的电磁加热系统中IGBT管的开通控制装置的电路原理图。
[0020]附图标记:[〇〇21]电磁加热系统80、加热线圈L1、谐振电容C0、IGBT管90、谐振电路60供电电路70;整流模块UR和滤波模块701;
[0022]滤波电感L2、第一滤波电容C2和第二滤波电容C3;[〇〇23]第一分压电路10、第二可调分压电路20、第一比较电路30、开通状态检测电路40和控制芯片50;第一电压VI和第二电压V2;[〇〇24]第一输出端outl和第二输出端out2;[〇〇25]多个分压单元22、开关选择芯片21、第一电阻R1和第二电阻R2;[〇〇26]第一比较器U1、第一输入端INT1、第二输入端INT2和第三输入端INT3;[〇〇27]超前开通检测模块401和滞后开通检测模块402;[〇〇28]第二比较器U2、第三电阻R3、第一电容C1、边沿比较器U4和与门U5;[〇〇29]电流采样单元410、电压检测单元420和第三比较器U3;[〇〇3〇]采样电阻R0、第四电阻R4和第五电阻R5。【具体实施方式】[〇〇31]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。[〇〇32]下面参考附图来详细描述本实用新型实施例提出的IGBT管的开通控制装置及具有其的电磁加热系统。
[0033]图1是根据本实用新型实施例的电磁加热系统中IGBT管的开通控制装置的方框示意图。如图1 -3所示，该电磁加热系统80包括由加热线圈L1、谐振电容C0和IGBT管组成的谐振电路60以及为谐振电路60供电的供电电路70。[〇〇34]具体地，根据图3的实施例，供电电路70包括:整流模块UR和滤波模块701，整流模块UR的输入端与交流电源例如220V市电相连，整流模块UR用于对交流电源提供的交流电进行整流处理;滤波模块701的输入端与整流模块UR的输出端相连，滤波模块701用于对整流后的交流电进行滤波处理，以通过滤波电路701的输出端输出稳定的直流电源，这样供电电源70对交流电进行整流、滤波处理后输出稳定的直流电源给电磁加热系统80。[〇〇35]更具体地，如图3所示，滤波模块701包括滤波电感L2、第一滤波电容C2和第二滤波电容C3，其中，滤波电感L2的一端与整流模块UR的第一输出端相连，滤波电感L2的另一端作为滤波模块701的第一输出端;第一滤波电容C2的一端与滤波电感L2的一端相连，第一滤波电容C2的另一端与整流模块UR的第二输出端相连;第二滤波电容C3的一端与滤波电感L2的另一端相连，第二滤波电容C3的另一端与第一滤波电容C2的另一端相连，第二滤波电容C3 的另一端作为滤波模块701的第二输出端。[〇〇36]如图2和图3所示，谐振电路60包括IGBT管90和并联的加热线圈L1与谐振电容C0。 其中，并联的加热线圈L1与谐振电容C0的一端与滤波模块701的第一输出端相连，并联的加热线圈L1与谐振电容C0的另一端与IGBT管90的集电极相连，IGBT管90的发射极接地并与滤波模块701的第二输出端相连，IGBT管90的控制极用于接收驱动信号，以在P丽控制信号的控制下开通或关断。由此，谐振电路60将电能转化为电磁能，实现电磁加热。[〇〇37]本领域技术人员应当理解的是，加热线圈L1与谐振电容C0还可以串联方式连接。
[0038]如图1所示，本实用新型实施例的开通控制装置包括:第一分压电路10、第二可调分压电路20、第一比较电路30、开通状态检测电路40和控制芯片50。
[0039]其中，第一分压电路10用于对加热线圈L1的一端的电压进行分压以输出第一电压 VI;第二可调分压电路20用于对加热线圈L1的另一端的电压进行分压以输出第二电压V2， 其中，第二电压V2可调;第一比较电路30的第一输入端与第一分压电路10的输出端相连，第一比较电路30的第二输入端与第二可调分压电路20的输出端相连，第一比较电路30用于根据第一电压VI和第二电压V2输出比较信号;开通状态检测电路40用于检测IGBT管的开通状态;控制芯片50分别与第一比较电路30的输出端和开通状态检测电路40相连，控制芯片50 具有第一输出端outl和第二输出端out2,控制芯片50的第一输出端outl与IGBT管的G极相连，控制芯片50的第二输出端out2与第二可调分压电路20的输出端相连，控制芯片50根据比较信号控制IGBT管的开通或关断，并根据IGBT管的开通状态调节第二电压V2以优化IGBT 管的工作状态。具体来说，在电磁加热系统80进行工作过程中，第一分压电路10和第二可调分压电路20分别对加热线圈L1两端的电压进行分压以对应输出第一电压VI和第二电压V2， 第一比较电路30对第一电压VI和第二电压V2进行比较以输出比较信号，控制芯片50根据比较信号控制IGBT管的开通或关断。
[0040]并且，控制芯片50根据IGBT管90的开通状态例如滞后开通状态或超前开通状态调节第二电压V2以降低IGBT管90超前开通或者滞后开通的程度。即言，当开通状态检测电路 40检测到IGBT管90超前开通时，控制芯片50控制第二可调分压电路20输出的第二电压V2减小，直至IGBT管的开通状态达到第二可调分压电路20可调的最低超前程度或者预设超前程度范围，从而改善IGBT管90超前开通的程度；当开通状态检测电路40检测到IGBT管90滞后开通时，控制芯片50控制第二可调分压电路20输出的第二电压V2增大，直至IGBT管的开通状态达到第二可调分压电路20可调的最低滞后程度或者预设滞后程度范围，从而改善IGBT 管90的滞后开通的程度。[〇〇411由此，控制芯片50根据IGBT管90的开通状态调节第二电压V2以优化IGBT管90的工作状态。
[0042]下面结合图2和图3描述本实用新型实施例的具体结构、工作原理。[〇〇43]根据本实用新型的一个实施例，如图3所示，第二可调分压电路20包括:多个分压单元22和开关选择芯片21。[0〇44]其中，多个分压单元22中每个分压单元对加热线圈L1另一端的电压进行分压;开关选择芯片21具有控制端A、B、C，输出端0UT/IN，多个输入端IN0至IN7,多个输入端IN0至 IN7与多个分压单元22的输出端对应相连，开关选择芯片21的输出端0UT/IN与第一比较电路30第二输入端相连，开关选择芯片21的控制端A、B、C与控制芯片50相连，开关选择芯片21 在控制芯片50的控制下选择参与控制的分压单元以调节第二电压V2。[〇〇45] 根据本实用新型的一个具体示例，开关选择芯片21的型号可为⑶4051，CD4051根据控制芯片50例如单片机输出的选择信号控制对应通道开通，以控制分压单元的切换。
[0046]具体地，以八个分压单元为例，如图3所示，第二可调分压电路20设置的八个分压单元分别为第一分压单元Ml至第八分压单元M8,其中，第一分压单元Ml包括第一分压电阻 R210和第二分压电阻R211，第一分压电阻R210的一端与加热线圈L1的另一端相连，第二分压电阻R211的一端与第一分压电阻R210的另一端相连，第二分压电阻R211的另一端接地； 第二分压单元M2包括第三分压电阻R212和第四分压电阻R213;第三分压单元M3包括第五分压电阻R214和第六分压电阻R215;第四分压单元M4包括第七分压电阻R216和第八分压电阻 R217;第五分压单元M5包括第九分压电阻R218和第十分压电阻R219;第六分压单元M6包括第十一分压电阻R220和第十二分压电阻R221;第七分压单元M7包括第十三分压电阻R222和第十四分压电阻R223;第八分压单元M8包括第十五分压电阻R224和第十六分压电阻R225。 需要说明的是，第二分压单元M2至第八分压单元M8的电阻连接方式与第一分压单元Ml的连接方式相连，具体如图3所示，这里不再一一赘述。[〇〇47] 也就是说，第一分压单元Ml至第八分压单元M8分别对加热线圈L1的另一端即IGBT 管的集电极的电压进行分压，以对应产生八个分压信号，并且，每个分压单元产生的分压信号的分压值不同。在本实用新型的一个示例中，第一分压单元Ml至第八分压单元M8产生的分压信号的分压值可逐级增加相同的幅值，即言任意相邻两个分压单元的分压值之间的差值均相等。[〇〇48] 举例来说，第一分压单元Ml产生的分压信号的分压值V21为V21 = U2XR211/(R210 +R211);第二分压单元M2产生的分压信号的分压值V22为V22 = U2XR213/(R212+R213);第三分压单元M3产生的分压信号的分压值V23为V23 = U2XR215/(R214+R215);第四分压单元 M4产生的分压信号的分压值V24为V24 = U2XR217/(R216+R217);第五分压单元M5产生的分压信号的分压值V25为V25 = U2XR219/(R218+R219);第六分压单元M6产生的分压信号的分压值V26为V26 = U2XR221/(R221+R220);第七分压单元M7产生的分压信号的分压值V27为V27 = U2XR223/(R222+R223);第八分压单元M8产生的分压信号的分压值V28为V28 = U2X R225/(R224+R225)〇
[0049]这样，将 R211/(R210+R211)、R213/(R212+R213)、R215/(R214+R215)、R217/(R216+ R217)、R219/(R218+R219)、R221/(R221+R220)、R223/(R222+R223)至R225/(R224+R225)设置为等差数列，进而￥21、￥22、￥23、￥24、￥25、￥26、￥27至￥28将会逐级增加且增加的幅值相同。
[0050]进一步地，如图3所示，第一至第八分压单元Ml至M8的输出端分别与开关选择芯片 21的八个输入端IN0至IN7对应相连，以将八个分压信号输入至开关选择芯片21，这样，当控制芯片50输出选择信号至开关选择芯片21的控制端A、B、C之后，开关选择芯片21根据选择信号选择参与控制的分压单元，以选定八个分压信号中的一个分压信号控制输出，该分压信号的电压值即为第二电压V2。[〇〇51]其中，如果IGBT管90处于超前开通状态，则开关选择芯片21在选择信号的控制下选择比当前分压信号小一级的分压信号输出，以调小第二电压V2;如果IGBT管90处于滞后开通状态，则开关选择芯片21在选择信号的控制下选择比当前分压信号大一级的分压信号输出，以调大第二电压V2。这样，开关选择芯片21在控制芯片50的控制下调节第二电压V2。 [〇〇52]可以解释的是，第二可调分压电路20中设置的分压单元的数量越多，所增加的幅值越小，对IGBT管工作状态的调整越精确。[〇〇53]根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，第一分压电路10包括:第一电阻R1和第二电阻R2。[0〇54] 其中，第一电阻R1的一端与加热线圈L1的一端相连;第二电阻R2的一端与第一电阻R1的另一端相连，第二电阻R2的另一端接地，第二电阻R2与第一电阻R1之间具有第一节点，第一节点与第一比较电路30的第一输入端相连。[〇〇55]具体来说，第一分压电路10对加热线圈L1的一端的电压即谐振单元60的输入端的电压进行分压，谐振单元60的输入端的电压经过第一电阻R1和第二电阻R2分压后输出第一电压VI，该第一电压VI提供给第一比较电路30的第一输入端。[〇〇56] 进一步地，如图2所示，第一比较电路30包括第一比较器U1。其中，第一比较器U1的正输入端与第一分压电路10的输出端相连，第一比较器U1的负输入端与第二可调分压电路 20的输出端相连，第一比较器U1的输出端与控制芯片50相连。[〇〇57]具体来说，第一分压电路10、第二可调分压电路20与第一比较器U1构成同步控制模块，第一比较器U1通过第一分压电路10和第二可调分压电路20监测加热线圈L1两端的电压，第一比较器U1根据加热线圈L1两端的电压即第一电压VI和第二电压V2输出比较信号， 当第二电压V2低于第一电压时，第一比较器U1输出高电平即第一中断信号给控制芯片50， 控制芯片50根据第一中断信号输出HVM信号，以控制IGBT管90的开通时刻。其中，第二可调分压电路20中不同的分压单元构成不同状态的同步控制模块，从而微调IGBT管的工作状 〇
[0058]根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，控制芯片50具有第一输入端INT1、第二输入端INT2和第三输入端INT3,控制芯片50的第一输入端INT1与第一比较电路30的输出端相连，开通状态检测电路40包括:超前开通检测模块401和滞后开通检测模块402。[〇〇59]其中，超前开通检测模块401的第一输入端与第二可调分压电路20的输出端即开关选择芯片21的输出端相连，超前开通检测模块401的第二输入端与控制芯片50的第一输出端outl相连，超前开通检测模块401的输出端与控制芯片50的第二输入端INT2相连，超前开通检测模块401根据第二电压V2和IGBT管的通断状态判断IGBT管90是否处于超前开通状态;滞后开通检测模块402的输入端与IGBT管90相连以检测流过IGBT管的电流，滞后开通检测模块402的输出端与控制芯片50的第三输入端INT3相连，滞后开通检测模块402根据流过 IGBT管90的电流判断IGBT管90是否处于滞后开通状态。
[0060]具体地，如图3所示，超前开通检测模块401包括:第二比较器U2、第三电阻R3、第一电容C1、边沿比较器U4和与门U5。
[0061]其中，第二比较器U2的正输入端与第二可调分压电路20的输出端相连，第二比较器U2的负输入端与第一参考电压Vrefl提供端相连;第三电阻R3的一端与控制芯片50的第一输出端outl相连;第一电容C1的一端与第三电阻R3的另一端相连，第一电容C1的另一端接地，第一电容C1与第三电阻R3之间具有第二节点；边沿比较器U4的第一输入端与第二节点相连，边沿比较器U4的第二输入端分别与第三电阻R3的一端和控制芯片50的第一输出端 outl相连;与门U5的第一输入端与第二比较器U2的输出端相连，与门U5的第二输入端与边沿比较器U4的输出端相连，与门U5的输出端与控制芯片50的第二输入端INT2相连。[〇〇62]具体来说，第二比较器U2将第二可调分压电路20输出的第二电压V2与第一参考电压Vrefl进行比较，结合比较器的工作原理，如果第二电压V2达到第一参考电压Vrefl，则第二比较器U2输出信号翻转为高电平;边沿比较器U4检测控制芯片5 0输出的HVM控制信号的上升沿，当边沿比较器U4监测到上升沿时，边沿比较器U4的输出信号翻转为高电平;与门U5 监测第二比较器U2和边沿比较器U4的输出信号，当第二比较器U2和边沿比较器U4的输出信号同时为高电平时，与门U5输出高电平即第二中断信号至控制芯片50的第二输入端INT2， 控制芯片50根据第二中断信号判断IGBT管90处于超前开通状态，进而控制芯片50响应第二中断信号以控制开关选择芯片21输出的第二电压V2减小。[〇〇63] 根据本实用新型的一个具体示例，边沿比较器U4可为74HC86。[〇〇64]进一步地，如图3所示，滞后开通检测模块402包括:电流采样单元410、电压检测单元420和第三比较器U3。[〇〇65]其中，电流采样单元410与IGBT管90相连以根据流过IGBT管90的电流输出电流采样信号；电压检测单元420与电流采样单元410相连以根据电流采样信号输出电压检测信号；以及第三比较器U3的正输入端与电压检测单元420的输出端相连，第三比较器U3的负输入端与第二参考电压Vref2提供端相连，第三比较器U3的输出端与控制芯片50的第三输入端INT3相连。[〇〇66]进一步地，如图3所示，电流采样单元410包括采样电阻R0,采样电阻R0的一端与 IGBT管90的发射极E相连，且IGBT管90的发射极接地，采样电阻R0的另一端与电压检测单元 420相连。[〇〇67] 进一步地，如图3所示，电压检测单元420包括:第四电阻R4和第五电阻R5。其中，第四电阻R4的一端与采样电阻R0的另一端相连;第五电阻R5的一端与第四电阻R4的另一端相连，第五电阻R5的另一端与预设电源VCC相连，第五电阻R5与第四电阻R4之间具有第三节点，第三节点用以输出电压检测信号。[〇〇68]需要说明的是，当IGBT管90超前开通时，IGBT管90开通瞬间回路中产生较大的瞬间冲击电流和周期正常开通的线性电流，并且超前状态越严重，冲击电流越大；当IGBT管90 过零点开通时，回路中只存在周期正常开通的线性电流；当IGBT管90滞后开通时，回路中产生反向振荡电流和周期正常开通的线性电流，并且滞后状态越严重，反向电流越大。这样， 滞后开通检测模块402可以通过检测IGBT管90的反向工作电流来判断IGBT管90是否处于滞后开通状态。[〇〇69]具体来说，电流采样单元410通过小电阻、负电压的采样方式，采样流过IGBT管90 的工作电流，并将电流信号转化为电压信号，以输出电流采样信号。当IGBT管90工作于滞后开通状态下时，IGBT管90流过反向电流，电流采样单元410输出正向电压，并且滞后开通状态越严重，反向电流越大，输出电压越大。电压检测单元420根据电流采样信号输出电压检测信号，第三比较器U3将电压检测单元420输出的电压值与第二参考电压Vref 2进行比较， 结合比较器的工作原理，当电压检测单元420输出的电压值达到第二参考电压Vref2时，第三比较器U3的输出信号为高电平即第三中断信至控制芯片50的第三输入端INT3,控制芯片 50根据第三中断信号判断IGBT管90处于滞后开通状态，进而控制芯片50响应第三中断信号以控制开关选择芯片21输出的第二电压V2增大。
[0070]具体来说，当第一比较电路30根据第一电压VI和第二电压V2输出第一中断信号至控制芯片50的第一输入端INT1时，控制芯片50输出PWM控制信号，以控制IGBT管90的开通时亥丨J;当超前开通检测模块401输出第二中断信号至控制芯片50的第二输入端INT2时，控制芯片50判断IGBT管90处于超前开通状态，控制芯片50控制第二可调分压电路20选取比当前分压信号小一级的分压信号以调小第二电压V2,并持续监测第二中断信号，自适应切换分压单元，最终使IGBT管90的超前开通状态控制在预设超前程度范围内或达到第二可调分压电路20可调的最低超前程度；当滞后开通检测模块402输出第三中断信号至控制芯片50的第三输入端INT3时，控制芯片50判断IGBT管90处于滞后开通状态，控制芯片50控制第二可调分压电路20选取比当前分压信号比高一级的分压信号以调大第二电压V2,并持续监测第三中断信号，自适应切换分压单元，最终使IGBT管90的滞后开通状态控制在预设滞后程度范围内或达到第二可调分压电路20可调的最低滞后程度。
[0071]如上所述，本实用新型实施例的电磁加热系统中IGBT管的开通控制装置的具体工作过程如下:[〇〇72]在电磁加热系统80的工作过程中，超前开通检测模块401根据第二电压V2和IGBT 管90的通断状态判断IGBT管90是否处于超前开通状态，滞后开通检测模块402根据流过 IGBT管90的工作电流判断IGBT管90是否滞后开通状态，进而控制芯片50根据IGBT管90的超前开通状态或滞后开通状态调节第二电压V2以改善IGBT管90的超前开通或者滞后开通的程度。[〇〇73]当超前开通检测模块401检测到IGBT管90处于超前开通状态，即控制芯片50监测到第二中断信号时，控制芯片50输出选择信号至第二可调分压电路20,以逐级调小第二电压V2,降低IGBT管90的超前开通的程度，直至IGBT管90的开通状态达到第二可调分压电路 20可调的最低超前程度或者预设超前程度范围；当滞后开通检测模块402检测到IGBT管90 处于滞后开通状态，即控制芯片50监测到第三中断信号时，控制芯片50输出选择信号至第二可调分压电路20,以逐级调大第二电压V2,降低IGBT管90的滞后开通的程度，直至IGBT管 90的开通状态达到第二可调分压电路20可调的最低滞后程度或者预设滞后程度范围。由此，通过实时监测和自适应调整，控制芯片50根据IGBT管90的开通状态调节第二电压V2即同步控制模块的状态，改善IGBT管的超前开通程度和滞后开通程度，最终优化IGBT管90的工作状态。[〇〇74]综上，根据本实用新型实施例提出的电磁加热系统中IGBT管的开通控制装置，通过开通状态检测电路检测IGBT管的开通状态，第一分压电路对加热线圈的一端的电压进行分压以输出第一电压，第二可调分压电路对加热线圈的另一端的电压进行分压以输出第二电压，第一比较电路根据第一电压和第二电压输出比较信号，进而控制芯片根据比较信号控制IGBT管的开通或关断，并根据IGBT管的开通状态调节第二电压以优化IGBT管的工作状态，从而可以改善IGBT管的超前开通程度和滞后开通程度，降低IGBT管的开通损耗，改善 IGBT管的工作性能，提升整机可靠性。
[0075]最后，本实用新型实施例还提出了一种电磁加热系统，包括上述实施例的电磁加热系统中IGBT管的开通控制装置。
[0076]根据本实用新型的一个具体实施例，电磁加热系统可为电磁炉、电磁电饭锅或电磁压力锅。[〇〇77] 综上，根据本实用新型实施例提出的电磁加热系统，通过上述的IGBT管的开通控制装置，可以根据IGBT管的开通状态优化IGBT管的工作状态，从而可以改善IGBT管的超前开通程度和滞后开通程度，降低IGBT管的开通损耗，改善IGBT管的工作性能，提升整机可靠性。[〇〇78]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。[〇〇79]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。
[0080]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。
[0081]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。
[0082]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。
[0083] 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。
【主权项】
1.一种电磁加热系统中IGBT管的开通控制装置，其特征在于，所述电磁加热系统包括由加热线圈、谐振电容和IGBT管组成的谐振电路以及为所述谐振电路供电的供电电路，所述开通控制装置包括: 第一分压电路，所述第一分压电路用于对所述加热线圈的一端的电压进行分压以输出第一电压； 第二可调分压电路，所述第二可调分压电路用于对所述加热线圈的另一端的电压进行分压以输出第二电压，其中，所述第二电压可调； 第一比较电路，所述第一比较电路的第一输入端与所述第一分压电路的输出端相连，所述第一比较电路的第二输入端与所述第二可调分压电路的输出端相连，所述第一比较电路用于根据所述第一电压和所述第二电压输出比较信号； 开通状态检测电路，所述开通状态检测电路用于检测所述IGBT管的开通状态； 控制芯片，所述控制芯片分别与所述第一比较电路的输出端和所述开通状态检测电路相连，所述控制芯片具有第一输出端和第二输出端，所述控制芯片的第一输出端与所述IGBT管的G极相连，所述控制芯片的第二输出端与所述第二可调分压电路的输出端相连，所述控制芯片根据所述比较信号控制所述IGBT管的开通或关断，并根据所述IGBT管的开通状态调节所述第二电压以优化所述IGBT管的工作状态。2.根据权利要求1所述的电磁加热系统中IGBT管的开通控制装置，其特征在于，所述第二可调分压电路包括: 多个分压单元，所述多个分压单元中每个分压单元对所述加热线圈另一端的电压进行分压； 开关选择芯片，所述开关选择芯片具有控制端、输出端和多个输入端，所述多个输入端与所述多个分压单元的输出端对应相连，所述开关选择芯片的输出端与所述第一比较电路的第二输入端相连，所述开关选择芯片的控制端与所述控制芯片相连，所述开关选择芯片在所述控制芯片的控制下选择参与控制的分压单元以调节所述第二电压。3.根据权利要求2所述的电磁加热系统中IGBT管的开通控制装置，其特征在于，所述第一分压电路包括: 第一电阻，所述第一电阻的一端与所述加热线圈的一端相连； 第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一电阻的另一端相连，所述第二电阻的另一端接地，所述第二电阻与所述第一电阻之间具有第一节点，所述第一节点与所述第一比较电路的第一输入端相连。4.根据权利要求3所述的电磁加热系统中IGBT管的开通控制装置，其特征在于，所述第一比较电路包括: 第一比较器，所述第一比较器的正输入端与所述第一分压电路的输出端相连，所述第一比较器的负输入端与所述第二可调分压电路的输出端相连，所述第一比较器的输出端与所述控制芯片相连。5.根据权利要求1-4中任一项所述的电磁加热系统中IGBT管的开通控制装置，其特征在于，所述控制芯片具有第一输入端、第二输入端和第三输入端，所述控制芯片的第一输入端与所述第一比较电路的输出端相连，所述开通状态检测电路包括: 超前开通检测模块，所述超前开通检测模块的第一输入端与所述第二可调分压电路的输出端相连，所述超前开通检测模块的第二输入端与所述控制芯片的第一输出端相连，所述超前开通检测模块的输出端与所述控制芯片的第二输入端相连，所述超前开通检测模块根据所述第二电压和所述IGBT管的通断状态判断所述IGBT管是否处于超前开通状态； 滞后开通检测模块，所述滞后开通检测模块的输入端与所述IGBT管相连以检测流过所述IGBT管的电流，所述滞后开通检测模块的输出端与所述控制芯片的第三输入端相连，所述滞后开通检测模块根据流过所述IGBT管的电流判断所述IGBT管是否处于滞后开通状态。6.根据权利要求5所述的电磁加热系统中IGBT管的开通控制装置，其特征在于，所述超前开通检测模块包括: 第二比较器，所述第二比较器的正输入端与所述第二可调分压电路的输出端相连，所述第二比较器的负输入端与第一参考电压提供端相连； 第三电阻，所述第三电阻的一端与所述控制芯片的第一输出端相连； 第一电容，所述第一电容的一端与所述第三电阻的另一端相连，所述第一电容的另一端接地，所述第一电容与所述第三电阻之间具有第二节点； 边沿比较器，所述边沿比较器的第一输入端与所述第二节点相连，所述边沿比较器的第二输入端分别与所述第三电阻的一端和所述控制芯片的第一输出端相连;以及 与门，所述与门的第一输入端与所述第二比较器的输出端相连，所述与门的第二输入端与所述边沿比较器的输出端相连，所述与门的输出端与所述控制芯片的第二输入端相连。7.根据权利要求5所述的电磁加热系统中IGBT管的开通控制装置，其特征在于，所述滞后开通检测模块包括: 电流采样单元，所述电流采样单元与所述IGBT管相连以根据流过所述IGBT管的电流输出电流米样信号； 电压检测单元，所述电压检测单元与所述电流采样单元相连以根据所述电流采样信号输出电压检测信号；以及 第三比较器，所述第三比较器的正输入端与所述电压检测单元的输出端相连，所述第三比较器的负输入端与第二参考电压提供端相连，所述第三比较器的输出端与所述控制芯片的第三输入端相连。8.根据权利要求7所述的电磁加热系统中IGBT管的开通控制装置，其特征在于，所述电流采样单元包括采样电阻，所述采样电阻的一端与所述IGBT的发射极相连，且所述IGBT的发射极接地，所述采样电阻的另一端与所述电压检测单元相连。9.根据权利要求8所述的电磁加热系统中IGBT管的开通控制装置，其特征在于，所述电压检测单元包括: 第四电阻，所述第四电阻的一端与所述采样电阻的另一端相连； 第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第四电阻的另一端相连，所述第五电阻的另一端与预设电源相连，所述第五电阻与所述第四电阻之间具有第三节点，所述第三节点用以输出所述电压检测信号。10.—种电磁加热系统，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的电磁加热系统中IGBT管的开通控制装置。
【文档编号】H03K17/567GK205657850SQ201620384696
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2016年4月28日 公开号201620384696.7, CN 201620384696, CN 205657850 U, CN 205657850U, CN-U-205657850, CN201620384696, CN201620384696.7, CN205657850 U, CN205657850U
【发明人】宣龙健, 汪钊, 卢伟杰
【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