电磁谐振电路、其控制方法及其控制系统与流程

本发明涉及电磁谐振技术领域，特别涉及一种电磁谐振电路、电磁谐振电路的控制方法及电磁谐振电路的控制系统。

背景技术：

目前，采用两个独立工作的线圈盘实现对锅具不同部位进行加热的电磁加热产品(如电饭煲、电磁炉等)，由于烹饪效果较好，得到了广泛普及。

但是，在实际应用中，由于两个线圈盘的安装距离有限，其中一个线圈盘工作时会在另一个线圈盘上产生感应电压，在同步电压信号采样时，感应电压作为一个干扰源存在，使处理器对同步信号的判定出现错误，导致绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)导通出现异常，而且会出现IGBT击穿的问题。

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，本发明需要提供一种电磁谐振电路、电磁谐振电路的控制方法及电磁谐振电路的控制系统。

根据本发明的实施方式的电磁谐振电路包括：

电源模块；

依次串联设置于所述电源模块的正极及负极之间的第一谐振模块及第一开关控制模块；

依次串联设置在所述正极及所述负极之间的第二谐振模块及第二开关控制模块；

与所述正极连接的基准信号检测模块，用于检测所述正极输出的基准信号；

自适应模块；

通过所述自适应模块与所述第一谐振模块的输出端及所述第二谐振模块的输出端连接的谐振信号检测模块，所述自适应模块用于控制所述第一谐振模块或所述第二谐振模块的输出端的谐振信号；及

与所述基准信号检测模块及所述谐振信号检测模块连接的处理器，用于根据所述基准信号及所述谐振信号判断所述谐振信号是否过零点或接近零点电压，并在所述谐振信号过零点或接近零点时控制所述第一开关控制模块或所述第二开关控制模块导通。

在某些实施方式中，所述电源模块包括：

交流电源；

与所述交流电源连接的整流电路，用于整流所述交流电源输出的交流电；及

与所述整流电路连接的滤波电路，用于对整流后的电信号滤波，并输出所述基准信号。

在某些实施方式中，所述第一谐振模块或所述第二谐振模块包括并联设置在所述电源模块与所述第一开关控制模块之间的加热线圈及电容。

在某些实施方式中，所述第一开关控制模块或所述第二开关控制模块包括：

晶体管，所述晶体管包括分别与所述第一谐振模块及所述负极连接的两个连接端及控制端；及

与所述处理器及所述控制端连接的驱动单元，用于根据所述处理器输出的控制信号产生驱动信号并输入所述控制端，所述晶体管根据所述驱动信号控制所述两个连接端的导通及断开。

在某些实施方式中，所述基准信号检测模块包括串联连接在所述正极与地之间的多个分压元件，特定两个所述分压元件之间的连接点连接至所述处理器。

在某些实施方式中，所述自适应模块包括：

连接所述第一谐振模块的输出端及所述谐振信号检测模块的第一二极管组，所述第一二极管组包括至少一个串联连接的二极管；及

连接所述第二谐振模块的输出端及所述谐振信号检测模块的第二二极管组，所述第二二极管组包括至少一个串联连接的二极管。

在某些实施方式中，所述第一二极管组及所述第二二极管组能够承受高于1000伏以上的反向电压。

在某些实施方式中，所述第一二极管组及所述第二二极管组的二极管为快恢复二极管。

在某些实施方式中，所述自适应模块包括第一可控开关及第二可控开关；所述第一可控开关连接所述第一谐振模块的输出端与所述谐振信号检测模块，所述第二可控开关连接所述第二谐振模块与所述谐振信号检测模块；所述处理器还用于控制所述第一可控开关及所述第二可控开关的通断。

在某些实施方式中，所述第一可控开关及所述第二可控开关为机械开关或电子开关。

在某些实施方式中，所述自适应模块包括第一开关单元及第二开关单元；所述第一开关单元连接所述第一谐振模块的输出端与所述谐振信号检测模块，所述第二开关单元 连接所述第二谐振模块与所述谐振信号检测模块；所述第一开关单元包括开关，所述开关包括两个连接端及控制端，所述两个连接端分别连接至所述第一谐振模块的输出端及地，所述控制端连接至所述处理器，所述处理器用于通过所述控制端控制所述两个连接端的导通或断开；所述第二开关单元包括开关，所述开关包括两个连接端及控制端，所述两个连接端分别连接至所述第二谐振模块的输出端及地，所述控制端连接至所述处理器，所述处理器用于通过所述控制端控制所述两个连接端的导通或断开。

在某些实施方式中，所述谐振信号检测模块包括串联连接在所述自适应模块与地之间的多个分压元件，所述多个分压元件的分压点连接至所述处理器。

本发明较佳实施方式的用于控制所述电磁谐振电路的控制系统包括：

第一控制单元，用于控制所述第一谐振模块或所述第二谐振模块工作；

检测单元，用于检测所述谐振信号是否下降穿过所述基准信号从而确定所述谐振信号是否过零点或接近零点电压；及

第二控制单元，用于在所述谐振信号是否过零点或接近零点电压时控制工作的所述谐振模块对应的所述开关控制模块导通。

本发明较佳实施方式的用于控制所述电磁谐振电路的控制方法包括：

控制所述第一谐振模块或所述第二谐振模块工作；

检测所述谐振信号是否下降穿过所述基准信号从而确定所述谐振信号是否过零点或接近零点电压；及

在所述确定谐振信号过零点或接近零点时控制工作的所述谐振模块对应的所述开关控制模块导通。

本发明较佳实施方式的用于控制所述电磁谐振电路的控制方法包括：

控制所述第一谐振模块或所述第二谐振模块工作；

检测所述谐振信号是否下降穿过所述基准信号并在所述谐振信号下降穿过所述基准信号后开始计时预设时间；及

在所述谐振信号下降穿过所述基准信号时后经历所述预设时间后，控制工作的所述谐振模块对应的所述开关控制模块导通。

在某些实施方式中，所述预设时间t的范围为0.5-3微秒。

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方式的描述中将变得 明显和容易理解，其中：

图1是本发明第一实施方式的电磁谐振电路的示意图；

图2为本发明第一实施方式的电磁谐振电路的控制系统示意图；

图3为本发明第一实施方式的电磁谐振电路的控制方法的流程示意图；

图4是本发明第一实施方式的电磁谐振电路的工作波形示意图；

图5是本发明第二实施方式的电磁谐振电路的示意图；及

图6是本发明第三个实施方式的电磁谐振电路的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，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，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”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。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一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，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，也可以是电连接或可以相互通讯；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发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正上 方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

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发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明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/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参阅图1，本发明第一实施方式的电磁谐振电路100包括电源模块10、依次串联设置于所述电源模块10的正极(+)及负极(-)之间的第一谐振模块21及第一开关控制模块31、依次串联设置在所述正极及所述负极之间的第二谐振模块22及第二开关控制模块32、与所述正极连接的基准信号检测模块40、自适应模块、通过所述自适应模块与所述第一谐振模块21的输出端及所述第二谐振模块22的输出端连接的谐振信号检测模块60及处理器70。所述基准信号检测模块40用于检测所述正极输出的基准信号。所述自适应模块用于控制选择所述谐振信号检测模块60检测所述第一谐振模块21或所述第二谐振模块22输出的谐振信号。所述处理器70与所述基准信号检测模块40及所述谐振信号检测模块60连接，用于根据所述基准信号及所述谐振信号判断所述谐振信号是否过零点或接近零点电压，并在所述谐振信号下降穿过所述基准信号时，处理器计时延时，使谐振电压(IGBT引脚与电感连接的点)过零点或接近零点电压时，控制所述第一开关控制模块31或所述第二开关控制模块32导通。

在某些实施方式中，所述电源模块10包括交流电源11、与所述交流电源11连接的整流电路12，用于整流所述交流电源11输出的交流电及与所述整流电路12连接的滤波电路13，用于对整流后的所述交流电滤波，并输出所述基准信号。

具体的，所述交流电源11可以是220伏、50赫兹的交流电。所述整流电路12可以是桥式电路。所述整流电路12输出的一端接地形成所述负极，另一端形成所述正极。所述滤波电路13可以包括设置于所述正极的电感L1及设置在所述正极及所述负极之间的电容C1，构成LC滤波电路，可以滤除整流后的电信号的谐波(噪声)。

在某些实施方式中，所述第一谐振模块21包括并联设置在所述电源模块11与所述第一开关控制模块31之间的加热线圈L2(即电感)及电容C2。

所述加热线圈L2与所述电容C2构成的谐振电路与所述第一开关控制模块31串联所述正极及所述负极之间，并在所述第一开关控制模块31控制回路的导通及断开的变化中产生谐振。所述加热线圈L2因此产生高频交变磁场。当锅具靠近所述加热线圈时，所述交变磁场中的磁通不仅在所述加热线圈L2中引起自感电动势，还会在所述锅具对 应部分产生互感电动势，从而产生涡流而发热。

在某些实施方式中，所述第一开关控制模块31包括晶体管311及驱动单元312。所述晶体管311包括分别与所述第一谐振模块21及所述负极连接的两个连接端及控制端。所述驱动单元312与所述处理器70及所述控制端连接，用于根据所述处理器70输出的控制信号产生驱动信号并输入所述控制端，所述晶体管根据所述驱动信号控制所述两个连接端的导通及断开。

具体的，所述晶体管311可以为IGBT，且集电极C及发射极E为所述两个连接端，而门电极G为所述控制端。所述驱动单元315可以是包括多个晶体管的集成电路。所述晶体管311及所述驱动单元312之间还可以设置抗干扰电路。所述抗干扰电路包括并联设置在所述控制端及地之间的稳压管D1及电阻R1。

可以理解，所述控制信号为电平信号，并根据所述谐振信号是否过零点或接近零电压确定。例如，当所述谐振信号下降过零点或接近零点电压时，所述控制信号由电平翻转为高电平。所述驱动信号也为电平信号，例如可以是经所述驱动单元312放大或进行其他处理的电平信号，且也可以在所述控制信号由低电平翻转为高电平时也由低电平翻转为高电平。所述晶体管311在所述控制端接收到高电平时导通所述两个连接端。

在某些实施方式中，所述第二谐振模块22与所述第一谐振模块21结构及原理基本相同，并包括并联设置在所述电源模块11与所述第二开关控制模块32之间的加热线圈L23(即电感)及电容C3。

所述第二开关控制模块32与所述第一开关控制模块31结构及原理基本相同，并包括晶体管321及驱动单元322。

由于结构基本相同，此处不再赘述所述第二谐振单元22与所述第二开关控制模块32。

在某些实施方式中，所述基准信号检测模块40包括串联连接在所述正极与地之间的多个分压元件(例如分压电阻R3-R7)，所述多个分压元件的分压点(特定两个所述分压元件之间(即分压电阻R6与分压电阻R7)的连接点)连接至所述处理器70。如此，所述基准信号经所述分压元件分压采样后输入所述处理器70，以与所述谐振信号作比较。

所述基准信号检测模块40还可以包括有与所述分压电阻R7并联接地的滤波电容C4及与所述分压电阻R7串联在电压端的二极管D3。

所述自适应模块包括与所述第一谐振模块21的输出端连接的第一二极管组51及与所述第二谐振模块22的输出端连接的第二二极管组52。所述第一二极管组52包括至少一个串联连接的正向偏置二极管。所述第二二极管组52包括至少一个串联连接的正向偏置二极管。

本实施方式中，所述第一二极管组52包括两个串联连接的二极管D3-D4。所述第二二极管组52包括两个串联连接的二极管D5-D6。

当然在其他实施方式中，所述第一二极管组52可以包括一个或两个以上的串联连接的二极管。所述第二二极管组52也可以包括一个或两个以上的串联连接的二极管。在使用一个二极管时，需要能够承受高于1000V以上的反向电压，在使用多个二极管时，保证多个二极管串联后的反向耐压能力能够达到1000V以上。

另外，由于所述第一谐振模块21的谐振频率过高(一般在20千赫兹以上)，因此，所述二极管采用快恢复二极管。

在某些实施方式中，所述谐振信号检测模块60包括串联连接在所述自适应模块与地之间的多个分压元件(例如分压电阻R8-R15)，所述多个分压元件的分压点(特定两个所述分压元件之间(即分压电阻R14与分压电阻R15)的连接点)连接至所述处理器70。如此，所述谐振信号经所述分压元件分压采样后输入所述处理器70，以与所述基准信号作比较。

所述谐振信号检测模块60还可以包括有与所述分压电阻R15并联接地的滤波电容C5及与所述分压电阻R15串联在电压端的二极管D8。

请参阅图2，在某些实施方式中，所述处理器70可以为集成芯片，并可通过特定的电路结构及/或运行特定的编程代码，接收特定的信号、处理并产生对应的信号。例如所述处理器70包括第一控制单元71、检测单元72及第二控制单元73。

所述第一控制单元71用于发出控制信号，控制所述第一谐振模块21或所述第二谐振模块22工作。所述检测单元72用于检测所述谐振信号是否下降穿过所述基准信号从而确定所述谐振信号是否过零点或接近零点电压。所述第二控制单元73用于在所述谐振信号是否过零点或接近零点电压时控制所述工作谐振模块(例如为所述第一谐振模块21)对应的开关控制模块(即所述第一开关控制模块31)导通。

可以理解，所述处理器70及所述电磁谐振电路100的控制系统。

请参阅图3，所述电磁谐振电路100的控制方法包括：

S1：控制所述第一谐振模块21或所述第二谐振模块22工作；

S2：检测所述谐振信号是否下降穿过所述基准信号从而确定所述谐振信号是否过零点或接近零点电压；

S3：在所述谐振信号是否过零点或接近零点电压时控制所述工作谐振模块(例如为所述第一谐振模块21)对应的开关控制模块(即所述第一开关控制模块31)导通。

请参阅图4，以下以所述第一谐振模块21为所述工作谐振模块为例进行说明所述电磁谐振电路100的工作原理。

所述第一谐振模块21工作时产生谐振信号(谐振波)402(图1中C点的波形示意图)，并在所述第二谐振模块22产生感应电压，从而所述第二谐振模块22也产生谐振信号(谐振波)406(图1中A点的波形示意图)，但是所述第二谐振模块22的谐振信号404滞后于所述第一谐振模块21的谐振信号402。另外，图2还显示了所述电源模块10产生的所述基准信号(近似直流信号)404(图1中D点的波形示意图)。

所述谐振信号402的下降沿与所述谐振信号406的上升沿交叉于I点，所述谐振信号402C与所述基准信号404交叉于J点，所述谐振信号402的上升沿与所述谐振信号406交叉于K点。由于所述第一二极管组51及所述第二二极管组52的正向偏置特性，在K-I时间内，图1中的B点(即所述谐振信号检测模块60的输入端)的电压等于C点的谐振电压，在I-K时间内，B点的谐振电压＝A点的谐振电压。

也即是说，A点的谐振电压和C点的谐振电压经过所述自适应模块后，转换成B点的谐振电压，B的谐振电压跟D点的电压分别所述谐振信号检测模块60及所述基准信号检测模块40检测(即经分压元件降压)后输入处理器70对应的端口。因为B点的谐振电压与D点的电压在J点发生翻转，所以所述检测单元72判断所述谐振信号在J点附近下降穿过所述基准信号。

考虑到所述基准信号存在谐波，为消除可能由此引起的误差，一般的所述第二控制单元73不会在J点即刻控制导通所述第一开关控制模块31，而是所述检测单元72开始开启计时，计时到预定时间t后，确定所述谐振信号是否过零点或接近零点电压，此时控制导通所述第一开关控制模块31，确保所述晶体管311开通与所述第一谐振模块21的谐振同步，避免所述晶体管311开通过早而导致所述晶体管311击穿，同时也避免所述晶体管311开通过慢而影响所述电磁谐振电路100的正常工作。如图2所示，所述晶体管311的开通与断开波形图如波形408所示。

所述预定时间t为0.5-3微秒。

可以理解，所述预定时间t一般根据所述电饭煲100的具体特性而定，并不限于本实施方式。

而由于所述自适应模块的存在，可以消除所述谐振信号406对所述谐振信号检测模块60的工作造成的干扰。

当然，假若所述第二谐振模块22没有磁场感应或者磁场感应小，导致所述谐振信号406远滞后与所述谐振信号402甚至不存在，则交叉点I点超前于交叉点J点或者与J点重叠，所述谐振信号406不会对所述谐振信号检测模块60的工作造成干扰。

请参阅图5，本发明第二实施方式的电磁谐振电路200与所述电磁谐振电路100基本相同，但所述电磁谐振电路200包括的自适应模组与所述电磁谐振电路100的自适应 模块不同。本实施方式中，所述电磁谐振电路200包括的自适应模组包括第一可控开关K1及第二可控开关K2。所述第一可控开关K1连接所述第一谐振模块21的输出端与所述谐振信号检测模块60，所述第二可控开关K2连接所述第二谐振模块22与所述谐振信号检测模块60。所述处理器70还用于控制所述第一可控开关K1及所述第二可控开关K2的通断。具体的，所述处理器70连通工作的谐振模块对应的可控开关，也即是说，假若所述第一谐振模块21工作，则所述处理器70连通所述第一可控开关K1，断开所述第二可控开关K2。相反，假若所述第二谐振模块22工作，则所述处理器70连通所述第二可控开关K2，断开所述第一可控开关K1。

如此，所述自适应模块同样可以消除所述谐振信号406对所述谐振信号检测模块60的工作造成的干扰。

所述第一可控开关K1及所述第二可控开关K2可以是机械开关或者电子开关，但都可以被所述处理器70所控制。

请参阅图6，本发明第三实施方式的电磁谐振电路300与所述电磁谐振电路100基本相同，但所述电磁谐振电路300包括的自适应模组与所述电磁谐振电路100的自适应模块不同。本实施方式中，所述电磁谐振电路300包括的自适应模组包括第一开关单元51a及第二开关单元52a。所述第一开关单元51a连接所述第一谐振模块21的输出端与所述谐振信号检测模块60，所述第二开关单元52a连接所述第二谐振模块22与所述谐振信号检测模块60。

具体的，所述第一开关单元51a包括开关，所述开关包括两个连接端及控制端，所述两个连接端分别连接至所述第一谐振模块的输出端及地，所述控制端连接至所述处理器，所述处理器用于通过所述控制端控制所述两个连接端的导通或断开。

当所述两个连接端导通，则所述第一谐振模块21的输出端输出的谐振信号被接地，在此情况下，若所述第二谐振模块22工作，则所述第一谐振模块21的谐振信号不会影响所述谐振信号检测模块60的工作。

在本实施方式中，所述开关为三极管Q1，所述第一开关单元51a包括多个串联在所述第一谐振模块21的输出端与所述谐振信号检测模块60之间的分压元件(例如分压电阻R8-R14，所述三极管Q1的一个所述连接端(例如集电极C)连接至预定两个所述分压元件之间(例如分压电阻R13与分压电阻R14之间)，另一个所述连接端(例如为发射极E接地)，所述三极管Q1的控制端(例如为基点击B)与所述处理器70连接，所述处理器70通过发送控制信号(例如图6中的VB1)控制所述三极管Q1的两个连接端的导通或断开。

所述第二开关单元52a与所述第一开关单元51a具有基本相同的结构、连接关系及 功能，在此不再赘述。

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发明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。

尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，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方式进行多种变化、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。