电磁加热装置及其的谐振电路的制作方法

本发明涉及电磁加热技术领域，特别涉及一种电磁加热装置的谐振电路以及一种具有该谐振电路的电磁加热装置。

背景技术：

目前，单IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)电磁谐振电路一般采用并联谐振方式，其采用运行在实现大功率前提下的谐振参数时，如果在连续低功率段运行，则会出现以下问题：

(1)IGBT超前开通，开通瞬间IGBT瞬态电流峰值高，容易超过IGBT电流峰值规格限制，从而损坏IGBT；

(2)IGBT发热严重，需要加强对IGBT散热(如增大散热片、增加风机转速等)以实现IGBT的温升要求。

技术实现要素：

本发明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，本发明的一个目的在于提出一种电磁加热装置的谐振电路，能够改变电磁加热装置的谐振频率，降低谐振开关管开通时的超前电压，并降低谐振开关管的温升。

本发明的另一个目的在于提出一种电磁加热装置。

为达到上述目的，本发明实施例提出的一种电磁加热装置的谐振电路，包括：谐振开关管，所述谐振开关管的发射极接地；谐振模块，所述谐振模块包括第一谐振线圈和第二谐振线圈、第一谐振电容和第二谐振电容、第一转换开关和第二转换开关，其中，所述第一谐振线圈和所述第二谐振线圈串联，所述第一谐振电容和所述第二谐振电容串联，所述串联的第一谐振线圈和第二谐振线圈与所述串联的第一谐振电容和第二谐振电容并联连接后与所述谐振开关管的集电极相连，并且所述第一转换开关与所述第二谐振线圈并联，所述第二转换开关与所述第二谐振电容并联；以及控制器，所述控制器与所述谐振开关管的基极相连接以控制所述谐振开关管的导通与断开，所述控制器还分别与所述第一转换开关的控制端和所述第二转换开关的控制端相连，所述控制器通过控制所述第一转换开关和所述第二转换开关以改变所述电磁加热装置的谐振频率。

根据本发明实施例的电磁加热装置的谐振电路，谐振模块中串联的第一谐振线圈和第二谐振线圈与串联的第一谐振电容和第二谐振电容并联连接后与谐振开关管的集电极相连，并且第一转换开关与第二谐振线圈并联，第二转换开关与第二谐振电容并联，这样控制器通过控制第一和第二转换开关的闭合和断开就能增减进行谐振工作的谐振电容和谐振电感，改变谐振电路的拓扑结构，来达到改变谐振频率的目的，从而能够很好地降低谐振开关管开通时的超前电压和降低谐振开关管的温升，避免谐振开关管损坏，使得电路能够安全、可靠地工作。并且，通过改变电磁加热装置的谐振频率，还可以实现电磁加热装置连续低功率加热，拓宽了电磁加热装置的加热功率范围。

根据本发明的一个实施例，当所述控制器控制所述第一转换开关和所述第二转换开关均闭合时，所述第一谐振线圈和所述第一谐振电容并联以进行谐振工作；当所述控制器控制所述第一转换开关断开且控制所述第二转换开关闭合时，所述第一谐振线圈和所述第二谐振线圈串联后再与所述第一谐振电容并联以进行谐振工作；当所述控制器控制所述第一转换开关闭合且控制所述第二转换开关断开时，所述第一谐振线圈与所述串联的第一谐振电容和第二谐振电容并联以进行谐振工作；当所述控制器控制所述第一转换开关和所述第二转换开关均断开时，所述串联的第一谐振线圈和第二谐振线圈与所述串联的第一谐振电容和第二谐振电容并联以进行谐振工作。

根据本发明的一个实施例，所述第一谐振线圈对应所述电磁加热装置的内环，所述第二谐振线圈对应所述电磁加热装置的外环，其中，当所述第一转换开关和所述第二转换开关均闭合时，所述电磁加热装置以所述内环加热方式运行以进行第一高功率加热；当所述第一转换开关断开且所述第二转换开关闭合时，所述电磁加热装置以所述内环和所述外环都加热方式运行以进行第二高功率加热；当所述第一转换开关闭合且所述第二转换开关断开时，所述电磁加热装置以所述内环加热方式运行以进行第一低功率加热；当所述第一转换开关和所述第二转换开关均断开时，所述电磁加热装置以所述内环和所述外环加热方式运行以进行第二低功率加热。如此可以选择内环以高功率或低功率独立加热，也可以实现内环和外环都同时以高功率或低功率进行加热，实现加热面积和加热功率的更宽区间的变化。

在本发明的一些实施例中，所述第一转换开关和所述第二转换开关均可以为继电器、MOS管、可控硅或者IGBT。

根据本发明的一个实施例，所述谐振开关管可以为IGBT。

根据本发明的一个实施例，所述电磁加热装置还包括滤波模块，所述滤波模块连接在电源与所述谐振模块之间，所述滤波模块包括滤波电感和滤波电容，所述滤波电感的一端与所述电源相连，所述滤波电感的另一端与所述滤波电容的一端相连，所述滤波电容的另 一端接地，所述滤波电感的另一端与所述滤波电容的一端之间具有第一节点，所述第一节点与所述谐振模块相连。

此外，本发明的实施例还提出了一种电磁加热装置，其包括上述的电磁加热装置的谐振电路。

本发明实施例的电磁加热装置，通过控制谐振模块中第一和第二转换开关的闭合和断开就能增减进行谐振工作的谐振电容和谐振电感，改变谐振电路的拓扑结构，来达到改变谐振频率的目的，从而能够很好地降低谐振开关管开通时的超前电压和降低谐振开关管的温升，避免谐振开关管损坏，使得电路能够安全、可靠地工作。并且，通过改变电磁加热装置的谐振频率，还可以实现电磁加热装置连续低功率加热，拓宽了电磁加热装置的加热功率范围。

其中，所述电磁加热装置可包括电磁电饭煲、电磁压力锅和电磁炉。

附图说明

图1为根据本发明一个实施例的电磁加热装置的谐振电路的电路图；以及

图2为根据本发明一个实施例的电磁加热装置四种加热模式下参与谐振的元件图表。

附图标记：

谐振电路100：谐振开关管10，控制器20，谐振模块30；

滤波模块200：滤波电感L0，滤波电容C0；

谐振模块30：第一谐振线圈L1，第一谐振电容C1，第二谐振线圈L2，第二谐振电容C2，第一转换开关S1，第二转换开关S2。

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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例提出的电磁加热装置的谐振电路和具有该谐振电路的电磁加热装置。

图1为根据本发明一个实施例的电磁加热装置的谐振电路的电路图。如图1所示，该电磁加热装置的谐振电路100包括：谐振开关管10、控制器20和谐振模块30。

其中，谐振开关管10的发射极接地，谐振模块30包括第一谐振线圈L1和第二谐振线圈L2、第一谐振电容C1和第二谐振电容C2、第一转换开关S1和第二转换开关S2，第一谐振线圈L1和第二谐振线圈L2串联，第一谐振电容C1和第二谐振电容C2串联，串联 的第一谐振线圈L1和第二谐振线圈L2与串联的第一谐振电容C1和第二谐振电容C2并联连接后与谐振开关管10的集电极相连，并且第一转换开关S1与第二谐振线圈L2并联，第二转换开关S2与第二谐振电容C2并联。

也就是说，在本发明实施例的并联谐振拓扑结构中，增加了第一转换开关S1、第二转换开关S2、第二谐振电容C2和第二谐振线圈L2，并且串联的第一谐振线圈L1和第二谐振线圈L2与串联的第一谐振电容C1和第二谐振电容C2并联连接后，第一转换开关S1再与第二谐振线圈L2并联以对第二谐振线圈L2进行控制，第二转换开关S2再与第二谐振电容C2并联以对第二谐振电容C2进行控制。

如图1所示，所述控制器20与所述谐振开关管10的基极相连接以控制所述谐振开关管10的导通与断开，控制器20还分别与第一转换开关S1的控制端和第二转换开关S2的控制端相连，控制器20通过控制第一转换开关S1和第二转换开关S2以改变电磁加热装置的谐振频率。

根据本发明的一个实施例，如图1所示，谐振开关管10可以为IGBT，即谐振开关管10的发射极即IGBT的E极，谐振开关管10的集电极即IGBT的C极，IGBT的G极与控制器20相连，控制器20通过输出脉宽调制PWM信号来控制IGBT的导通和关断。

在本发明的实施例中，当控制器20控制第一转换开关S1和第二转换开关S2均闭合时，第一谐振线圈L1和第一谐振电容C1并联以进行谐振工作；当控制器20控制第一转换开关S1断开且控制第二转换开关S2闭合时，第一谐振线圈L1和第二谐振线圈L2串联后再与第一谐振电容C1并联以进行谐振工作；当控制器20控制第一转换开关S1闭合且控制第二转换开关S2断开时，第一谐振线圈L1与串联的第一谐振电容C1和第二谐振电容C2并联以进行谐振工作；当控制器20控制第一转换开关S1和第二转换开关S2均断开时，串联的第一谐振线圈L1和第二谐振线圈L2与串联的第一谐振电容和第二谐振电容并联以进行谐振工作。

其中，根据本发明的一个示例，第一谐振线圈L1和第二谐振线圈L2一般均为线圈盘，例如内外环线圈盘。并且，第一谐振线圈L1可对应电磁加热装置的内环，即内环线圈盘，第二谐振线圈可对应电磁加热装置的外环，即外环线圈盘。那么，当第一转换开关S1和第二转换开关S2均闭合时，电磁加热装置以第一内环加热方式运行以进行第一高功率加热，即电磁加热装置以单环高功率加热模式运行；当第一转换开关S1断开且第二转换开关S2闭合时，电磁加热装置以第一内外环加热方式运行以进行第二高功率加热，即电磁加热装置以双环高功率加热模式运行；当第一转换开关S1闭合且第二转换开关S2断开时，电磁加热装置以第二内环加热方式运行以进行第一低功率加热，即电磁加热装置以单环低功率加热模式运行；当第一转换开关S1和第二转换开关S2均断开时，电磁加热装置以第二内 外环加热方式运行以进行第二低功率加热，即电磁加热装置以双环低功率加热模式运行。

具体如图2所示，电磁加热装置具有四种加热模式即模式一、模式二、模式三和模式四，通过控制第一转换开关S1和第二转换开关S2的断开和闭合，改变谐振模块30中参与谐振工作的谐振电感和谐振电容，来实现四种模式之间的切换，可以实现电磁加热装置高低功率、单双环加热方式运行。

其中，第一转换开关S1控制第二谐振线圈的通断，因此，第一转换开关S1控制电磁加热装置以单环或双环加热方式运行。因为第一谐振电容C1和第二谐振电容C2串联，串联后谐振电容值减小，可以降低谐振开关管例如IGBT开通时的超前电压，降低IGBT的温升，使整个电路稳定运行在低功率状态，故第二转换开关S2控制电磁加热装置的高低功率运行状态。所以说，通过对第一转换开关S1和第二转换开关S2组合控制，可以实现电磁加热装置单双环高低功率运行。

如图2所示，模式一对应双环低功率加热模式，此时S1和S2均断开，参与谐振的元件为L1、C1、L2、C2；模式二对应双环高功率加热模式，此时S1断开，S2闭合，参与谐振的元件为L1、C1、L2；模式三对应单环低功率加热模式，此时S1闭合，S2断开，参与谐振的元件为L1、C1、C2；模式四对应单环高功率加热模式，此时S1和S2均闭合，参与谐振的元件为L1、C1。其中，图2中0表示开关断开，1表示开关闭合。

因此，在本发明的实施例中，可实现电磁加热装置多种加热模式运行，不仅拓宽电磁加热装置的加热功率范围，还增加选择的空间。

具体而言，在本发明的一个示例中，加热功率低于或等于1000W时，电磁加热装置的主控芯片即控制器20默认为低功率状态，否则为高功率状态。当用户操作电磁加热装置运行某小功率(例如500W)加热或内环加热时，主控芯片控制第一转换开关S1闭合且第二转换开关S2断开，谐振电路以第一谐振线圈L1与串联的第一谐振电容C1和第二谐振电容C2并联参与谐振的方式运行。当用户操作电磁加热装置运行某大功率(例如2000W)加热或内外环加热时，主控芯片控制第一转换开关S1断开且第二转换开关S2闭合，谐振电路以第一谐振线圈L1和第二谐振线圈L2串联后再与第一谐振电容C1并联参与谐振的方式运行。

其中，如图1所示，电磁加热装置还包括由滤波电感L0和滤波电容C0构成的滤波模块200，用于对310V的供电电源进行滤波稳压处理。滤波模块200连接在供电电源与谐振模块30之间，滤波模块200包括滤波电感L0和滤波电容C0，滤波电感L0的一端与电源相连，滤波电感L0的另一端与滤波电容C0的一端相连，滤波电容C0的另一端接地，滤波电感L0的另一端与滤波电容C0的一端之间具有第一节点，第一节点与谐振模块30相连。

在本发明的实施例中，第一转换开关和第二转换开关均可以为大功率的继电器、MOS管、可控硅或者IGBT。

综上所述，本发明实施例的电磁加热装置的谐振电路通过控制转换开关S1和S2的闭合和断开来改变其拓扑结构，从而改变电磁加热装置的谐振频率。

根据本发明实施例的电磁加热装置的谐振电路，谐振模块中串联的第一谐振线圈和第二谐振线圈与串联的第一谐振电容和第二谐振电容并联连接后与谐振开关管的集电极相连，并且第一转换开关与第二谐振线圈并联，第二转换开关与第二谐振电容并联，这样控制器通过控制第一和第二转换开关的闭合和断开就能增减进行谐振工作的谐振电容和谐振电感，改变谐振电路的拓扑结构，来达到改变谐振频率的目的，从而能够很好地降低谐振开关管开通时的超前电压和降低谐振开关管的温升，避免谐振开关管损坏，使得电路能够安全、可靠地工作。并且，通过改变电磁加热装置的谐振频率，还可以实现电磁加热装置连续低功率加热，拓宽了电磁加热装置的加热功率范围。

此外，本发明的实施例还提出了一种电磁加热装置，其包括上述的电磁加热装置的谐振电路。

其中，该电磁加热装置可包括电磁电饭煲、电磁压力锅和电磁炉。

本发明实施例的电磁加热装置，通过控制谐振模块中第一和第二转换开关的闭合和断开就能增减进行谐振工作的谐振电容和谐振电感，改变谐振电路的拓扑结构，来达到改变谐振频率的目的，从而能够很好地降低谐振开关管开通时的超前电压和降低谐振开关管的温升，避免谐振开关管损坏，使得电路能够安全、可靠地工作。并且，通过改变电磁加热装置的谐振频率，还可以实现电磁加热装置连续低功率加热，拓宽了电磁加热装置的加热功率范围。

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发明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。

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。在本发明的描述中，“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。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。