IGBT控制电路、加热电路以及电磁加热电器的制作方法

本发明涉及电器技术领域，尤其涉及一种IGBT控制电路、包括该IGBT控制电路的加热电路、以及包括该加热电路的电磁加热电器。

背景技术：

目前市场上电磁加热电器，例如IH电饭煲、电磁炉等的功率电路大多数采用并联谐振拓扑。其中，IGBT驱动信号是通过同步电路的同步信号触发产生。一个同步电路只能触发一个IGBT控制信号，因此，当存在多个线圈盘时，一个同步电路要控制多个IGBT。此时，通常通过开关器件，例如继电器等，断开除工作的IGBT之外的其余IGBT回路，例如为强电回路。由此，当IGBT电流较大时，对开关器件要求就会较高，而一般的继电器等开关器件寿命较短，从而使得对于在成本要求较高场合来说，不能使用所述开关器件实现多个IGBT的控制。

技术实现要素：

有鉴于此,本发明提供一种IGBT控制电路、包括该IGBT控制电路的加热电路、以及包括该加热电路的电磁加热电器，通过一个同步电路实现多个IGBT的控制，而不需要通过开关等器件断开多个IGBT中的除工作IGBT的其余IGBT回路。

根据本发明的第一方面，提供一种对多个LC谐振电路进行控制的IGBT控制电路，包括：多个IGBT；多个单向导通元件，用于单向传输LC谐振电路产生的触发信号(触发零点)；同步电路，用于采样获取LC谐振电路的触发信号，所述多个IGBT共用该同步电路；以及控制单元，用于根据所述同步电路采样获得触发信号控制各IGBT的导通和关断。

进一步地，所述多个LC谐振电路所包括的谐振线圈的摆放使得各LC谐振电路形成互感效应，从而同步触发信号，并由所述同步电路采样获得所述触发信号。

进一步地，所述多个单向导通元件的阴极连接于同一点，阳极分别连接在各自的LC谐振电路与IGBT的集电极之间。

进一步地，所述触发信号对应于所述同一点处的电压的最低值。

进一步地，所述最低值为零电压。

进一步地，所述同步电路的一端连接于所述同一点，从而能够采样获得所述单向导通元件传输的触发信号。

进一步地，所述多个LC谐振电路包括并联的第一LC谐振电路和第二LC谐振电路；所述多个IGBT包括第一IGBT和第二IGBT；以及所述多个单向导通元件包括第一导通元件和第二导通元件。

进一步地，所述第一导通元件和第二导通元件的阴极连接于同一点；第一导通元件的阳极连接在第一LC谐振电路和第一IGBT的集电极之间；以及第二导通元件的阳极连接在第二LC谐振电路和第二IGBT的集电极之间。

进一步地，所述单向导通元件为二极管。

进一步地，所述控制单元包括：

多个IGBT驱动模块，分别驱动所述多个IGBT；以及

控制模块，利用一个驱动端口输出驱动信号，控制所述多个IGBT驱动模块。

进一步地，所述控制模块还包括使能端口，输出使能信号，以控制所述多个IGBT驱动模块，使得在某一个时刻仅有一个IGBT能够处于工作状态。

根据本发明的第二方面，提供一种加热电路，包括：多个LC谐振电路，作为谐振加热单元；以及如上述任一项所述的IGBT控制电路。

根据本发明的第三方面，提供一种电磁加热电器，包括所述的加热电路。

根据本发明的上述方案，通过多个LC谐振电路、多个IGBT共用一个同步电路采样获得触发信号(触发零点)，实现对IGBT的导通和关断的控制。从而无需设置继电器等开关器件断开除工作IGBT之外的其余IGBT。如此，简化了电磁加热电器，例如IH电饭煲、电磁炉等具有的并联谐振拓扑结构的加热电路中的多个IGBT的控制电路的结构，降低了所述加热电路的成本。

以下结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案做进一步详细的描述，本发明的有益效果将进一步明确。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1示出了根据本发明的包括所述IGBT控制电路的电磁电路的加热电路的结构方框图。

图2示出了根据本发明一优选地具体实施例的包括所述IGBT控制电路的电磁电路的加热电路的电路图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的方案，提供一种所述IGBT控制电路以及包括该IGBT控制电路的电磁加热电器的加热电路，能够通过一个同步电路实现多个IGBT的控制，而不需要通过开关等器件断开多个IGBT中的除工作IGBT的其余IGBT的回路，例如强电回路，从而无需设置继电器等开关器件断开除工作IGBT之外的其余IGBT。

首先结合图1说明本发明的IGBT控制电路及所述电磁加热电器的加热电路。图1示出了根据本发明的包括所述IGBT控制电路的电磁电路的加热电路的结构方框图。如图1所示，所述电磁电路的加热电路包括：整流电路，作为谐振加热单元的多个LC谐振电路LC1、LC2，和所述IGBT控制电路。对于电磁加热电器来说，所述LC谐振电路LC1和LC2均为由谐振线圈和谐振电容构成的谐振加热单元。

所述IGBT控制电路用于实现对多个IGBT的控制，包括：多个IGBT，即IGBT1、IGBT2，通过该多个IGBT的导通和关断实现分别对多个LC谐振电路的控制；多个单向导通元件D1、D2，用于单向传输LC谐振电路产生的触发信号；同步电路Sync，用于采样获取LC谐振电路的触发信号，所述多个IGBT1、IGBT2共用该同步电路Sync；以及控制单元Cr，用于根据所述同步电路Sync采样获得的所述触发信号控制各IGBT的导通和关断。所述多个LC谐振电路所包括的谐振线圈的摆放使得各LC谐振电路形成互感效应，从而能够同步触发信号，并由所述同步电路Sync采样获得所述触发信号。具体地，所述多个单向导通元件D1、D2的阴极连接于同一点，阳极分别连接在各自的LC谐振电路与IGBT的集电极之间。这样，多个单向导通元件D1、D2构成一个选择电路，哪个IGBT的集电极电压高，同步电路就采样到哪个IGBT的集电极电压，虽然采样的是高的电压，但总有最低点，新的触发零点就是这个最低点，理想状态下这个最低点为零电压，但通常情况无法达到零电压。同步电路根据触发零点生成所述触发信号。也就是说，所述触发信号对应于上述同一点处的电压的最低值。

根据本发明上述所描述的技术方案，能够通过一个同步电路实现多个IGBT的控制，而不需要通过开关等器件断开多个IGBT中的除工作IGBT的其余IGBT，从而无需设置继电器等开关器件断开除工作IGBT之外的其余IGBT。如此，简化了电磁加热电器，例如IH电饭煲、电磁炉等具有的并联谐振拓扑结构的加热电路中的多个IGBT的控制电路的结构，降低了所述加热电路的成本。

以下对上述电路的各部分进行详细描述。需要指出的是，为方便说明，本发明的描述中，LC谐振电路、单向导通元件以及IGBT等部件均以两个为例，然而所属领域的技术人员可以理解，上述各部件的数量显然不限于两个。

所述LC谐振电路LC1、LC2，如上文所述，由谐振线圈和谐振电容构成，为所述电磁加热电器的加热单元。在本发明中，优选地，各所述谐振线圈的线圈盘摆放位置需形成互感效应，即，当一个LC谐振电路的线圈盘工作时，其他LC谐振电路的谐振线圈的磁通量发生变化，从而产生反向电动势，则该其他LC谐振电路中的谐振线圈与谐振电容同样会形成LC谐振，并同步触发零点。

所述单向导通元件D1、D2的阴极连接于同一点，阳极分别连接在各自的LC谐振电路与IGBT的集电极之间。具体地，单向导通元件D1的阳极连接在LC谐振电路LC1和IGBT1的集电极之间，单向导通元件D2的阳极连接在LC谐振电路LC2和IGBT2的集电极之间。从而，所述单向导通元件能够单向传输LC谐振电路产生的零点给所述同步电路，如此，则对于上述两LC谐振电路共用的一个同步电路来说，多个LC谐振单元之间的谐振不会产生干扰，从而使得控制单元能够根据同步电路Sync采样获得的所述触发零点控制多个IGBT的导通和关断。在一个实施例中，所述单向导通元件例如为二极管，当然，该单向导通元件也可为其他起到单向导通功能的器件或电路。

所述控制单元用于根据同步电路Sync采样获得的触发零点控制IGBT的导通和关断。在本发明的一个具体实施例中，所述控制单元包括第一IGBT驱动模块Dr1、第二IGBT驱动模块Dr2，用于分别驱动IGBT1和IGBT2，以及控制模块C，利用一个IGBT驱动端口输出的IGBT驱动信号驱动第一、二IGBT驱动模块Dr1和Dr2，从而分别驱动IGBT1和IGBT2。同时，所述控制模块C利用多个驱动使能端口输出的IGBT使能信号，使得在某一个时刻仅有一个IGBT能够处于工作状态。

具体地，所述控制单元C，例如为单片机，通过一个IGBT驱动端口控制所述多个IGBT1、IGBT2。首先，控制单元C的多个驱动使能端口之一输出IGBT驱动使能信号，通过该IGBT驱动使能信号，确保单个IGBT工作，其余IGBT不工作，从而多个IGBT不能同时工作。同时，通过多个LC谐振电路之间的互感效应，当一个IGBT工作时，其他IGBT驱动的谐振线圈由于互感而发生磁通量变化，因此也会有谐振能量，从而多个作为谐振加热单元的LC谐振电路同步触发零点。进一步地，通过多个单向导通元件D1、D2的阳极分别连接于各IGBT的集电极，阴极连接于同一点，并且同步电路的一端也连接于该同一点，从而所述单向导通元件能够将所述触发零点单向导通至同步电路。控制单元Cr由此能够根据同步电路采样获得的触发零点控制IGBT的导通和关断。

以IGBT1处于工作状态为例，对所述IGBT控制电路的工作状态进行描述。LC谐振电路LC1谐振，且电流方向为沿单向导通电路D1箭头的方向，而LC谐振电路LC2由于互感而产生于与LC1的电流相反方向的电流。利用两个二极管单向导通特性，哪个IGBT的集电极电压高，同步电路就采样到哪个IGBT的集电极电压。虽然采样的是高电压，但相对来说总有最低点，这个最低点就作为所述触发零点，但这个电压通常不是零电压。从而控制单元Cr能够根据同步电路采样获得的触发零点控制IGBT的导通和关断。如此则两LC谐振电路共用一个同步电路而不产生干扰，且同时省去了开关元件，使得电路得以简化。

下面结合图2描述本发明的所述IGBT控制电路以及包含该IGBT控制电路的电磁加热电器的加热电路的具体实施方式。图2示出了根据本发明一优选地具体实施例的包括所述IGBT控制电路的电磁电路的加热电路的电路图。如图2所示，仍以所述加热电路包括两组作为谐振加热单元的LC谐振电路为例进行说明，但需要指出的是，谐振加热单元的数量显然不限于此。

如图2所示，所述整流电路，例如为桥式整流电路，为整个电路系统供电。所述LC谐振电路LC1、LC2分别包括谐振线圈L1和谐振电容C101、谐振线圈L2和谐振电容C102。单向导通元件为二极管D1和D2，其阳极分别连接在LC谐振电路LC1和IGBT1的集电极之间，以及LC谐振电路LC2和IGBT2的集电极之间。优选地，本发明的多个LC谐振电路中的谐振线圈摆放位置形成互感效应，当一个LC谐振电路工作时，其他LC谐振电路的谐振线圈由于所述互感效应而磁通量发生变化，从而产生反向电动势。谐振线圈与谐振电容同样会形成LC谐振并同步触发零点。

当IGBT1导通，LC谐振电路LC1处于工作时，控制模块，例如单片机的IGBT1驱动使能端口Pe1输出的IGBT1驱动使能信号为低电平，IGBT2驱动使能端口Pe2输出的IGBT2驱动使能信号为高电平，此时IGBT1的驱动信号有效。相反，当IGBT2导通，LC谐振电路LC2处于工作时，IGBT2驱动使能端口Pe2输出的IGBT2驱动使能信号为低电平，IGBT1驱动使能端口Pe1输出的IGBT1驱动使能信号为高电平，此时IGBT2的驱动信号有效。进一步地，当IGBT1导通，LC谐振电路LC1处于工作时，谐振线圈L1与谐振电容C101组成并联谐振以及形成同步触发零点。由于谐振线盘L1与谐振线圈L2的互感效应，谐振线圈L2与谐振电容C102组成并联谐振以及形成同步触发零点。这两个同步触发零点通过单向导通元件二极管D1、D2(D1或者D2也可以为多个二极管串联构成)的单向导通特性构成新的同步触发零点。具体地，二极管D1的阳极连接在LC谐振电路LC1和IGBT1的集电极之间，二极管D2的阳极连接在LC谐振电路LC2和IGBT2的集电极之间，二极管D1和二极管D2的阴极连接到同一个点，这样，二极管D1和二极管D2构成一个选择电路，两个IGBT中，哪个IGBT的集电极电压高，同步电路就采样到哪个IGBT的集电极电压，虽然采样的是高的电压，但总有最低点，新的触发零点就是这个最低点，理想状态下这个最低点为零电压，但通常情况无法达到零电压。同步电路Sync采用获得该触发零点，从而控制单元C，例如，单片机根据同步电路采样获得的触发零点，其驱动端口Pd输出IGBT驱动控制信号，同时根据所述IGBT驱动使能信号，例如，IGBT1的驱动使能信号有效，IGBT2的驱动使能信号无效，以确保两个IGBT不同时工作，实现单片机一个IGBT驱动端口控制多个IGBT。当IGBT2导通，LC谐振电路LC2处于工作时，参照上述原理即可。

以上对本发明的IGBT控制电路及包括该电路的电磁加热电器的加热电路进行了描述。根据本发明的上述方案，通过多个LC谐振电路、多个IGBT共用一个同步电路获得同步采用触发零点，实现对IGBT的导通和关断的控制。从而无需设置继电器等开关器件断开除工作IGBT之外的其余IGBT。如此，简化了电磁加热电器，例如IH电饭煲、电磁炉等具有的并联谐振拓扑结构的加热电路中的多个IGBT的控制电路的结构，降低了所述加热电路的成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。