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：

电磁兼容性(Electro Magnetic Compatibility，EMC)是指在同一电磁环境中，设备对所在环境中存在的电磁干扰具有一定的抗干扰度，能够不因其他设备的干扰影响正常工作；同时在正常运行时对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值，不对其他设备产生影响工作的干扰。电磁炉作为常用的加热电器，必须满足国家的EMC强制标准，因此，需要在电磁炉的主回路中增加EMC滤波电路。

电磁炉一般包括工作状态、待机状态和关机状态，在待机状态下，加热主回路停止工作，但电源仍处于接通状态。为了通过国际标准对电磁炉待机功耗的要求，降低电磁炉的待机功耗，常用的方法是在待机状态下将主回路断开。同时，为了满足EMC要求，则需要在开关电源部分也增加EMC滤波电路。比如专利号为CN205946222U的专利公开了一种低功率待机电路及电磁炉，通过在主回路上第一EMC滤波电路的上游设置可控开关电路、在位于可控开关电路上游的开关电源电路中设置第二EMC滤波电路，实现降低待机功耗的同时满足EMC要求。

但是，电磁炉待机时开关电源部分设置独立的EMC滤波电路，开关电源部分需要增加的元件较多，电磁炉待机时的功耗仍然比较高。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供一种电磁炉，用于降低电磁炉的待机功耗。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种电磁炉，包括交流电源电路、电磁兼容性EMC滤波电路、主回路、开关电源电路、可控开关和开关控制电路；

EMC滤波电路包括相互连接的共模电感和差模电感电路，共模电感的输入端与交流电源电路连接，共模电感的输出端分别与差模电感电路和开关电源电路的输入端连接，差模电感电路的输出端与主回路连接；

可控开关串联在共模电感与差模电感电路之间的火线或零线上，并与开关电源电路的输出端连接；

开关控制电路包括控制器和开关驱动电路，控制器的输入端与开关电源电路的输出端连接，控制器的输出端与开关驱动电路的输入端连接，开关驱动电路的输出端与可控开关的输入端连接；控制器用于根据电磁炉的状态向开关驱动电路输出控制信号，开关驱动电路用于根据控制信号向可控开关输出用于驱动可控开关开闭的驱动信号，可控开关用于根据驱动信号控制可控开关所在线路的通断。

通过上述结构，在电磁炉待机时，可以通过可控开关切断共模电感输出端的火线或零线中的一条线路，来切断差模电感电路和主回路，使得电磁炉在待机状态下，只有共模电感和开关电源电路处于工作状态，从而可以保持较低的待机功率；同时，共模电感结合开关电源电路内部的电容器件即可满足开关电源电路部分的EMC要求，不需要开关电源电路部分设置独立的EMC滤波电路，且共模电感只消耗微弱的电能，几乎不增加待机功耗，因此可以有效的降低待机功耗。

作为本实用新型一种可选的实施方式，可控开关为继电器，继电器包括第一输入端和第二输入端；

开关驱动电路的输出端与继电器的第一输入端连接，继电器的第二输入端与开关电源电路的输出端连接。

作为本实用新型一种可选的实施方式，开关驱动电路包括三极管、第一电阻和第二电阻；

三极管的集电极与继电器的第一输入端连接，三极管的基极分别与第一电阻的一端、第二电阻的一端连接，三极管的发射极和第二电阻的另一端接地，第一电阻的另一端与控制器的输出端连接。

作为本实用新型一种可选的实施方式，差模电感电路包括：差模电感、第一电容和第二电容；

第一电容和第二电容的两端分别与火线和零线连接，差模电感串联在第一电容与第二电容之间。

作为本实用新型一种可选的实施方式，共模电感与开关电源电路之间连接有滤波电容。这样可以提高开关电源电路部分的EMC滤波效果。

作为本实用新型一种可选的实施方式，共模电感与交流电源电路之间并联有X电容。这样可以进一步提高EMC滤波电路的滤除干扰的效果。

作为本实用新型一种可选的实施方式，共模电感的输入端连接有Y电容。这样可以在进一步提高EMC滤波电路的滤除干扰的效果的同时满足接地要求。

作为本实用新型一种可选的实施方式，主回路包括：整流桥，开关电源电路包括：整流电路和开关电源；

整流电路与开关电源的输入端连接，整流电路用于在线路断开时，与整流桥的一相形成半波整流电路，在线路接通时，与整流桥形成全波整流电路。

通过整流电路和主回路中的整流桥共同实现开关电源电路部分的整流，可以有效减少开关电源电路部分的整流元件，从而降低电磁炉待机时的功耗。

作为本实用新型一种可选的实施方式，整流电路包括两个整流二极管；

两个整流二极管的正极分别与共模电感输出端的零线和火线连接，两个整流二极管的负极均与开关电源的输入端连接。

作为本实用新型一种可选的实施方式，主回路还包括：滤波电路、谐振电路、绝缘栅双极型晶体管IGBT和IGBT驱动电路；

滤波电路和IGBT并联在整流桥的两相输出端，谐振电路串联在滤波电路与IGBT之间，IGBT驱动电路的输入端与开关控制电路连接，IGBT驱动电路的输出端与IGBT连接。

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为本实用新型提供的电磁炉的电路模块示意图；

图2为本实用新型提供的电磁炉的一种电路原理示意图；

图3为本实用新型提供的电磁炉的另一种电路原理示意图；

图4为本实用新型提供的电磁炉的又一种电路原理示意图。

附图标记说明：

10-交流电源电路； 20-EMC滤波电路；

30-主回路； 40-开关电源电路；

50-可控开关； 60-开关控制电路；

21-共模电感； 22-差模电感电路；

31-整流桥； 32-滤波电路；

33-谐振电路； 34-IGBT；

35-IGBT驱动电路；

41-整流电路； 42-开关电源；

61-控制器； 62-开关驱动电路。

具体实施方式

图1为本实用新型提供的电磁炉的电路模块示意图，图2为本实用新型提供的电磁炉的一种电路原理示意图，图3为本实用新型提供的电磁炉的另一种电路原理示意图，图4为本实用新型提供的电磁炉的又一种电路原理示意图。如图1-图4所示，本实施例提供的电磁炉包括交流电源电路10、EMC滤波电路20、主回路30、开关电源电路40、可控开关50和开关控制电路60，EMC滤波电路20包括相互连接的共模电感21和差模电感电路22，共模电感21的输入端与交流电源电路10连接，共模电感21的输出端分别与差模电感电路22和开关电源电路40的输入端连接，差模电感电路22的输出端与主回路30连接；可控开关50串联在共模电感21与差模电感电路22之间的火线或零线上，并与开关电源电路40的输出端连接；开关控制电路60包括控制器61和开关驱动电路62，控制器61的输入端与开关电源电路40的输出端连接，控制器61的输出端与开关驱动电路62的输入端连接，开关驱动电路62的输出端与可控开关50的输入端连接；控制器61用于根据电磁炉的状态向开关驱动电路62输出控制信号，开关驱动电路62用于根据控制信号向可控开关50输出用于驱动可控开关50开闭的驱动信号，可控开关50用于根据驱动信号控制可控开关50所在线路的通断。

具体的，电磁炉的状态一般包括工作状态、待机状态和关机状态，在工作状态下，电磁炉能够对锅具进行加热；在待机状态下，电磁炉的加热主回路30停止工作。本实施例中，在电磁炉待机时，可以通过可控开关50切断共模电感21输出端的火线或零线中的一条线路，来切断差模电感电路22和主回路30，使得电磁炉在待机状态下，只有共模电感21和为弱电器件提供电能的开关电源电路40处于工作状态，从而可以保持较低的待机功率；同时，共模电感21结合开关电源电路40内部的电容器件即可满足开关电源电路40部分的EMC要求，不需要开关电源电路40部分设置独立的EMC滤波电路20，且共模电感21只消耗微弱的电能，几乎不增加待机功耗，因此可以有效的降低待机功耗。

本实施例中，共模电感21主要用于滤除共模干扰；差模电感电路22主要用于滤波差模干扰，其具体的电路结构本实施例不做特别限制。

可控开关50与开关电源电路40连接，由开关电源电路40供电。开关控制电路60通过向可控开关50发送驱动信号，驱动可控开关50断开或闭合，进而实现可控开关50所在线路的断开或接通，也即差模电感电路22和主回路30的断开或接通。

可控开关50具体可以为继电器或可控硅等，本实施例中优选选用成本较低的继电器，且继电器具体可以采用电磁继电器。开关控制电路60中的控制器61具体可以为微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)。

当电磁炉处于待机状态时，MCU可以向开关驱动电路62输出用于断开可控开关50的控制信号，开关驱动电路62根据该控制信号向继电器输出用于断开可控开关50的驱动信号，驱动继电器断开，则差模电感电路22和主回路30断开，共模电感21结合开关电源电路40内部的电容器件实现开关电源电路40部分的EMC滤波。当电磁炉恢复工作状态时，MCU可以向开关驱动电路62输出用于闭合可控开关50的控制信号，开关驱动电路62根据该控制信号向继电器输出用于闭合可控开关50的驱动信号，驱动继电器闭合，则差模电感电路22和主回路30接通，共模电感21结合差模电感电路22实现主回路30部分的EMC滤波。

主回路30主要实现对锅具的加热功能，其具体电路结构本实施例不做特别限制，可以为现有的电磁炉中主回路30的电路。

开关电源电路40主要为弱电器件提供电能，开关电源电路40中可以包括整流电路41和开关电源42。从交流电源电路10输出的交流电，首先经过共模电感21滤除共模干扰后，再经过开关电源电路40中的电容器件进行平滑滤波以及滤除差模干扰，并经过开关电源电路40中的整流电路41将交流电转换为直流电，最后直流电输入到开关电源42中，开关电源42将高压直流电转换为弱电器件需要的低压直流电，为弱点器件供电。

在整流方面，现有技术中，在采用将主回路30断开的方法来降低电磁炉的待机功耗时，电磁炉的开关电源电路40部分通常也是设置独立的全波整流电路，例如上述专利号为CN205946222U的专利中公开的一种低功率待机电路及电磁炉，在位于可控开关电路上游的开关电源电路中设置独立的桥式整流电路，实现开关电源电路部分的整流。这样也需要增加较多的元件，因此会增加电磁炉待机时的功耗。

本实施例中，主回路30可以包括：整流桥31，开关电源电路40包括上述整流电路41和开关电源42；其中，整流电路41与开关电源42的输入端连接，整流电路41用于在线路断开时，与整流桥31的一相形成半波整流电路41，在线路接通时，与整流桥31形成全波整流电路41。

电磁炉在工作状态时，需要为主回路30上的负载供电，因此，需要提高开关电源电路40的带载能力。电磁炉在待机状态时，主回路30上的负载不工作，仅需提供维持电磁炉待机的最低电压即可，且待机时的功耗越小越好。通过不同的整流电路41可以输出不同的直流电压。

本实施例中，整流电路41和主回路30中的整流桥31共同实现开关电源电路40部分的整流。具体的，当电磁炉处于待机状态时，可控开关50所在线路断开，整流电路41和整流桥31的一相形成半波整流电路41。在半波整流方式下，输入电压和输出电压之间通常具有一定的比例关系，且输出电压与输入电压的比例系数通常较小。例如，U_out＝0.45*U_in，其中，U_in为输入电压，U_out为输出电压。所以，当电磁炉处于待机状态时，通过半波整流方式可以降低电磁炉的工作电压，因此可以降低电磁炉在待机状态时的功耗，同时也可以降低开关电源电路40部分的对外传导干扰和辐射，进而开关电源电路40部分的EMC滤波效果则更好。而且，相比于现有技术，本实施例提供的控制电路，由于通过整流电路41和主回路30中的整流桥31共同实现整流，因此可以有效减少增加的元件，从而降低电磁炉待机时的功耗。当电磁炉处于工作状态时，可控开关50所在线路接通，整流电路41和整流桥31形成全波整流电路41。在全波整流方式下，输入电压和输出电压之间通常具有一定的比例关系，且输出电压与输入电压的比例系数通常较大，例如，U_out＝0.9*U_in。所以，当电磁炉处于工作状态时，通过全波整流方式可以提升整流输出电压，进而提升开关电源电路40的带载能力。

其中，整流电路41具体可以包括两个整流二极管；两个整流二极管的正极分别与共模电感21输出端的零线和火线连接，两个整流二极管的负极均与开关电源42的输入端连接。

以可控开关50设置在零线上为例，当电磁炉处于待机状态时，可控开关50所在的火线断开，则与零线连接的整流二极管与整流桥31的一相则可以形成半波整流电路41。当电磁炉处于工作状态时，可控开关50所在的火线接通，则两个整流二极管与整流桥31的两相则可以形成全波整流电路41。

上述整流桥31即为主回路30中的整流电路，作为一种具体的实现方式，主回路30还可以包括滤波电路32、谐振电路33、绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)34和IGBT驱动电路35；其中，滤波电路32和IGBT34并联在整流桥31的两相输出端，谐振电路33串联在滤波电路32与IGBT34之间，IGBT驱动电路35的输入端与开关控制电路60连接，IGBT驱动电路35的输出端与IGBT34连接。滤波电路32、谐振电路33、IGBT34和IGBT驱动电路35的具体电路结构可采用现有的电磁炉中的对应电路，本实施例不做特别限制。

为了提高开关电源电路40部分的EMC滤波效果，本实施例中，可以在共模电感21与开关电源电路40之间连接滤波电容。该滤波电容具体可以是电解电容，电解电容的成本低，功率小，在选择时电解电容的容量与开关电源42的容量相匹配。当然，也可以在共模电感21与开关电源电路40之间连接其他包括差模电感或者多个电容的滤波电路，来达到更好的EMC滤波效果。

另外，本实施例中，也可以在共模电感21与交流电源电路10之间并联X电容，来进一步提高EMC滤波电路20的滤除干扰的效果。需要注意的是，X电容的容量不能太大，例如可以在1μF以下，在提高EMC滤波效果的同时，满足待机功耗的要求。

此外，本实施例中，还可以在共模电感21的输入端连接Y电容，来进一步提高EMC滤波电路20的滤除干扰的效果，同时满足接地要求。Y电容通常都是连接两个，两个Y电容的一端分别与火线和零线连接，两个Y电容的另一端均接地。X电容和Y电容可以同时连接在共模电感21的上游。

下面结合图2-图4详细说明本实用新型的具体电路结构。

如图2所示，交流电压电路中包括交流电源AC、保险丝FUSE1和压敏电阻RZ1，交流电源AC具有火线L和零线N。其中，保险丝FUSE1设置在火线上，且设置在压敏电阻RZ1的上游，压敏电阻RZ1的两端分别与火线和零线连接。

EMC滤波电路20包括共模电感21(L1)和差模电感电路22，差模电感电路22包括：差模电感L2、第一电容C1和第二电容C2；第一电容C1和第二电容C2的两端分别与火线和零线连接，差模电感L2串联在第一电容C1与第二电容C2之间，形成п形滤波电路。

可控开关50为继电器RLY1，其可以连接在火线或零线上，图2中以继电器RLY1连接在零线上为例进行示例性说明。开关控制电路60包括控制器61(MCU)和开关驱动电路62，开关驱动电路62包括三极管Q1、第一电阻R1和第二电阻R2。三极管Q1的集电极与继电器RLY1的第一输入端连接，三极管Q1的基极分别与第一电阻R1的一端、第二电阻R2的一端连接，三极管Q1的发射极和第二电阻R2的另一端接地，第一电阻R1的另一端与MCU的输出端连接。

主回路30包括整流桥31(BG1)、滤波电路32(C3)、谐振电路33(L3和C4)、IGBT34和IGBT驱动电路35。其中，整流桥31(BG1)包括4个二极管，用于将交流电转变成直流电；滤波电路32(C3)用于对直流电进行平滑滤波；谐振电路33为主加热回路，用于产生振荡，线盘和谐振电容互相充放电，将电场能量转换为磁场能量；IGBT34使得谐振电路33发生振荡，IGBT驱动电路35可以根据MCU发出的IGBT控制信号驱动IGBT34的导通和关断。

开关电源电路40包括整流电路41和开关电源42，整流电路41包括两个整流二极管D1和D2。开关电源42的第一电源输出端VDD与MCU连接，第二电源输出端VCC与继电器RLY1连接。

整流电路41与开关电源42之间连接电解电容EC1，EC1的一端连接在整流电路41与开关电源42之间，另一端接地。

在本实施例中，当电磁炉处于待机状态时，MCU根据电磁炉的状态发出控制信号，开关驱动电路62根据控制信号控制继电器RLY1打开，共模电感21(L1)与差模电感电路22之间的零线断开。此时，共模电感L1和电解电容EC1组成待机时的EMC滤波电路20，实现开关电源电路40部分的EMC滤波。同时，整流二极管D1、开关电源42、MCU、整流桥31左上角的二极管可以形成通路；而整流二极管D2、开关电源42、MCU、整流桥31左下角的二极管形成的路径，由于继电器RLY1切断了共模电感21L1与差模电感电路22之间的零线，导致该条路径断路。因此，当电磁炉处于待机状态时，整流二极管D1和整流桥31形成半波整流电路41。

当电磁炉处于工作状态时，MCU根据电磁炉的状态发出控制信号，开关驱动电路62根据控制信号控制继电器RLY1闭合，共模电感21与差模电感电路22之间的零线接通。此时，共模电感21和差模电感电路22组成主回路30的EMC滤波电路20，实现主回路30的EMC滤波。同时，整流二极管D1、开关电源42、MCU、整流桥31左上角的二极管可以形成一条通路，整流二极管D2、开关电源42、MCU、整流桥31左下角的二极管可以形成另一条通路。因此，当电磁炉处于工作状态时，整流二极管D1和整流桥31形成全波整流电路41。

图3与图2类似，与图2的不同之处在于，图3中在共模电感21L1与交流电源电路10之间并联有X电容C5。在电磁炉处于待机状态时，C5、L1、EC1共同实现开关电源电路40部分的EMC滤波，在电磁炉处于工作状态时，C5、L1、差模电感电路共同实现主回路30的EMC滤波。

图4也与图2类似，与图2的不同之处在于，图4中在共模电感21L1与交流电源电路10之间并联有Y电容CY1和CY2。在电磁炉处于待机状态时，CY1、CY2、L1、EC1共同实现开关电源电路40部分的EMC滤波，在电磁炉处于工作状态时，CY1、CY2、L1、差模电感电路共同实现主回路30的EMC滤波。

本实用新型提供的电磁炉，在电磁炉待机时，可以通过可控开关切断共模电感输出端的火线或零线中的一条线路，来切断差模电感电路和主回路，使得电磁炉在待机状态下，只有共模电感和开关电源电路处于工作状态，从而可以保持较低的待机功率；同时，共模电感结合开关电源电路内部的电容器件即可满足开关电源电路部分的EMC要求，不需要开关电源电路部分设置独立的EMC滤波电路，且共模电感只消耗微弱的电能，几乎不增加待机功耗，因此可以有效的降低待机功耗。

本领域技术人员可以理解，本实施例此处以电磁炉为例进行了说明，在具体实现过程中，还可以应用到烤箱等需要EMC认证的装置中。

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。