一种可实现连续低功率加热的控制电路及电磁炉的制作方法

本实用新型涉及功率控制技术，尤其涉及一种可实现连续低功率加热的控制电路及包括该控制电路的电磁炉。

背景技术：

在常规的电磁炉连续低功率加热的控制方法中，均是采用单一的瞬时驱动脉冲实现低功率的连续加热，但这种方案会导致功率管的台阶过高，即当功率管开通的时候功率管的漏极管脚的电压过高。根据I＝U/R，此时R很小，U很大，将导致I电流很大，从而引起功率管自身的温升过高。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提出了一种可实现连续低功率加热的控制电路，能够避免采用单一的瞬时驱动脉冲带来的功率管高台阶、高温升的弊端。

为了达到上述目的，本实用新型提出了一种可实现连续低功率加热的控制电路，包括：整流电路、电感电容LC谐振电路、功率管和主控芯片；该整流电路的输出端与LC谐振电路输入端相连，LC谐振电路输出端与功率管的漏极相连，主控芯片的控制信号输出端与功率管的栅极相连。

主控芯片，用于产生功率管的周期性驱动信号；其中，每个周期的驱动信号包括多个控制时段，每个控制时段分别具有不同的占空比。

功率管，用于根据驱动信号导通或关断，控制LC谐振电路输出与每个控制时段相对应的功率。

可选地，多个控制时段包括：第一控制时段和第二控制时段。

其中，第一控制时段具有第一占空比；第二控制时段具有第二占空比。

可选地，第一占空比和第二占空比均大于或等于第一占空比阈值，并小于或等于第二占空比阈值，其中，第一占空比阈值小于或等于第二占空比阈值。

可选地，

第一占空比大于或等于第一占空比阈值，小于第三占空比阈值。

第二占空比大于第四占空比阈值，小于或等于所述第二占空比阈值。

第三占空比阈值大于第一占空比阈值，小于或等于第四占空比阈值；第四占空比阈值小于第二占空比阈值。

其中，第三占空比阈值是控制LC谐振电路输出第一功率和第二功率时的占空比临界值，其中，第一功率小于第二功率。

第四占空比阈值是控制LC谐振电路输出第二功率和第三功率时的占空比临界值，其中，第二功率小于或等于第三功率。

可选地，第一占空比阈值为10％；第二占空比阈值为70％。

第三占空比阈值为40％；第四占空比阈值为50％。

可选地，n个连续的第一控制时段和m个连续的第二控制时段周期性循环，其中，n和m为正整数；n≥1，m≥1。

可选地，多个控制时段还包括：第三控制时段；第三控制时段具有第三占空比。

第三占空比小于第三占空比阈值或者大于第四占空比阈值。

可选地，该电路还包括功率管驱动电路。

功率管驱动电路的输出端与功率管的栅极相连，功率管驱动电路的输入端与主控芯片的控制信号输出端相连。

功率管驱动电路用于对驱动信号进行放大，并采用放大后的驱动信号驱动功率管的导通或关断。

可选地，功率管为绝缘栅双极型晶体管IGBT、金属-氧化物半导体场效应晶体管MOSFET或三极管。

相应的，本实用新型还提出了一种电磁炉，包括所述的可实现连续低功率加热的控制电路。

与现有技术相比，本实用新型包括：整流电路、LC谐振电路、功率管和主控芯片；该整流电路的输出端与LC谐振电路输入端相连，LC谐振电路输出端与功率管的漏极相连，主控芯片的控制信号输出端与功率管的栅极相连。主控芯片，用于产生功率管的周期性驱动信号；其中，每个周期的驱动信号包括多个控制时段，每个控制时段分别具有不同的占空比。功率管，用于根据驱动信号导通或关断，控制LC谐振电路输出与每个控制时段相对应的功率。通过本实用新型实施例的方案，能够避免采用单一的瞬时驱动脉冲带来的功率管高台阶、高温升的弊端。同时采用该方案的电磁炉可实现连续低功率加热，同样也具有使用寿命长和实用性强的优点。

附图说明

下面对本实用新型实施例中的附图进行说明，实施例中的附图是用于对本实用新型的进一步理解，与说明书一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型保护范围的限制。

图1为本实用新型实施例的可实现连续低功率加热的控制电路的组成框图；

图2为本实用新型实施例的可实现连续低功率加热的控制电路的实施例连接图；

图3为本实用新型实施例的主控芯片发出的驱动脉冲第一实施例示意图；

图4为本实用新型实施例的主控芯片发出的驱动脉冲第二实施例示意图；

图5为本实用新型实施例的主控芯片发出的驱动脉冲第三实施例示意图；

图6为本实用新型实施例的主控芯片发出的驱动脉冲第四实施例示意图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本实用新型作进一步的描述，并不能用来限制本实用新型的保护范围。

为了达到上述目的，本实用新型提出了一种可实现连续低功率加热的控制电路1，包括：整流电路01、电感电容LC谐振电路02、功率管03和主控芯片04；该整流电路01的输出端与LC谐振电路02的输入端相连，LC谐振电路02的输出端与功率管03的漏极相连，主控芯片04的控制信号输出端与功率管03的栅极相连，如图1、图2所示。

在本实用新型实施例中，整流电路01将工频电压变成脉动直流电压，并通过扼流圈过滤后输送给LC谐振电路02。LC谐振电路02可以是由电磁线圈和谐振电容组成的谐振电路。功率管03由主控芯片04发出的矩形驱动脉冲驱动。功率管03导通时，流过电磁线圈的电流迅速增加；功率管03截止时，电磁线圈和并联谐振电容发生串联谐振，功率管03的C极(漏极)对地产生高压脉冲。当功率管03的驱动脉冲降至为零时，驱动脉冲再次施加到功率管03上使之导通。上述过程周而复始，最终产生相应的主频电磁波，使电磁炉的陶瓷板上放置的铁质锅底感应出涡流并使锅体发热。

主控芯片04，用于产生功率管03的周期性驱动信号；其中，每个周期的驱动信号包括多个控制时段，每个控制时段分别具有不同的占空比。

功率管03，用于根据驱动信号导通或关断，控制LC谐振电路02输出与每个控制时段相对应的功率。

在本实用新型实施例中，为了避免当前已有方案中主控芯片04输出单一的功率管驱动脉冲带来的功率管漏极高台阶、高温升的弊端，本实施例方案中的主控芯片04对产生的用于驱动功率管03的周期性驱动信号进行了调整。调整后的驱动信号与当前通用的仅包含一种占空比的驱动信号不同，调整后的驱动信号可以包括多个控制时段，并且每个控制时段分别具有不同的占空比。由于不同的占空比就意味着每个控制时段中驱动脉冲的持续时间不同，并且驱动功率的大小取决于T1*V1+T2*V2+……的值，其中，V1是T1时间段内的驱动电压值，V2是T2时间段内的驱动电压值，由于本实用新型中的主控芯片04输出的驱动脉冲为矩形波，即驱动电压值相同，因此，每个控制时段产生的驱动功率主要取决于驱动值对应的持续时间，即上述的占空比，因此，当采用不同的占空比时，就会对应产生不同的驱动功率。基于该实施例方案，在一个或多个高驱动功率的控制时段后，主控芯片04通过改变占空比输出一个或多个低驱动功率的控制时段，从而可以缓解或消除之前的高驱动功率控制时段产生的功率管温升过高的问题。另外，通过不同的占空比对低功率加热时的驱动脉冲值的持续时间进行调节，防止现有技术中通常采用持续的过短的驱动时间以实现低功率而造成的功率管03的栅极台阶过高，从而避免功率管被损坏。

需要说明的是，每个驱动周期的驱动信号中具体包括多少种不同的控制时段，以及每种控制时段的个数均可以根据不同的应用场景自行定义，对于控制时段的具体个数不做限制。下面以两个控制时段为例进行详细说明。

可选地，多个控制时段包括：第一控制时段和第二控制时段。

其中，第一控制时段具有第一占空比；第二控制时段具有第二占空比。

在本实用新型实施例中，主控芯片04会周期性发出功率管03的驱动信号，每个周期的驱动信号中会包含多个驱动脉冲，主控芯片04可以将该多个驱动脉冲划分为两种控制时段，即上述的第一控制时段T1和第二控制时段T2，如图3所示。由于第一控制时段具有第一占空比，第二控制时段具有第二占空比，因此，将多个驱动脉冲划分为两种控制时段，也就意味着将多个驱动脉冲划分为两种占空比。但是这两种占空比并不是任意定义的两个不同的占空比，为了解决本实用新型提出的问题，需要对该两种占空比做进一步限制，具体方案如下所述。

可选地，第一占空比和第二占空比均大于或等于第一占空比阈值，并小于或等于第二占空比阈值，第一占空比阈值小于第二占空比阈值。

在本实用新型实施例中，为了实现降低连续的高功率，避免造成功率管03的温升过高和高台阶，对于第一占空比和第二占空比的取值范围需要进行限制。具体地，为了实现电磁率的连续低功率加热功能，每个控制时段内的占空比都需要维持一个足够小的值，以支持电磁炉输出连续的低功率。但上述的每个控制时段的占空比又不能太小，防止过小的占空比造成功率管的栅极台阶过高。因此，可以对每个控制时段的占空比的取值范围做一个限定，例如，大于或等于第一占空比阈值，小于或等于第二占空比阈值。该第一占空比阈值和第二占空比阈值均可以根据经验值，并且根据不同的应用场景自行定义，对于其具体数值不做限制。例如，该第一占空比阈值可以选择5％或10％等，第二占空比阈值可以选择60％或70％等。

在对主控芯片04的输出脉冲的占空比进行整体的限制之后，便可以对一个脉冲周期中的多个控制时段内的占空比做详细限制了。通过上述内容已知，在每个控制时段的对应时间均相同的情况下，当占空比大时，该控制时段内的输出的加热功率就大，当占空比小时，该控制时段内输出的加热功率就小。因此，在一个控制时段内的每个驱动脉冲的占空比设置的比较大时，例如，60％，紧接的另一个控制时段内的每个驱动脉冲的占空比就需要设置的比较小，例如，20％，以降低上一个控制时段产生的连续高功率(这里所述的高功率是相对高功率，是在持续低功率加热过程中产生的相对较高的功率)，并降低该相对高功率带来的功率管温升过高的问题。在具体实施中，同样可以通过设置占空比阈值对不同的占空比进行限制。可选地，第一占空比大于或等于第一占空比阈值，小于第三占空比阈值，第二占空比大于第四占空比阈值，小于或等于第二占空比阈值，其中，第三占空比阈值大于第一占空比阈值，小于或等于第四占空比阈值；第四占空比阈值小于第二占空比阈值。需要说明的是，上述的各种占空比阈值可以根据不同的应用场景自行定义，对于其具体数值不做限制。可选地，第三占空比阈值可以为40％；第四占空比阈值可以为50％。

可选地，第三占空比阈值是控制LC谐振电路输出第一功率和第二功率时的占空比临界值，其中，第一功率小于第二功率。

第四占空比阈值是控制LC谐振电路输出第二功率和第三功率时的占空比临界值，其中，第二功率小于或等于第三功率。

在上述的实施例方案中，通过在不同的控制时段内设置不同的占空比，实现了控制LC谐振电路02输出不同的加热功率，并通过高低加热功率的相互协调，使得在保证电磁炉连续输出低功率的情况下降低功率管的温升，并避免功率管栅极的高台阶现象。

需要说明的是，上述内容仅是本实用新型方案的具体实施例，在其他实施例中还可以采用其他的实施方式，并且对于多个控制时段的顺序安排和不同控制时段的具体占空比值均可以根据不同的场景自行定义，对于具体的顺序和占空比数值不做限制。

可选地，n个连续的第一控制时段和m个连续的第二控制时段周期性循环，其中，n和m为正整数；n≥1，m≥1。

在本实用新型实施例中，通过上述内容已知，第一控制时段的占空比小于第二控制时段的占空比，因此，可以安排第一控制时段和第二控制时段周期性交替出现，以通过第一控制时段内产生的相对较低的加热功率，抵消第二控制时段内产生的相对较高的加热功率带来的功率管温升过高的现象。在不同的应用场景中，可以采用每个第一控制时段和每个第二控制时段交替循环的方式，如图3所示，也可以采用连续的多个第一控制时段与连续的多个第二控制时段交替循环的方式，如图4所示。对于其具体的安排方式不做限制，只要是以不同的占空比实现对输出的低功率加热功率进行调节的方案均在本实用新型实施例的保护范围之内。

另外，在本实用新型实施例中，不只限于上述的第一控制时段和第二控制时段，还可以对每个脉冲周期内的没冲进行细分，划分出多个控制时段，并且每个控制时段具有不同的占空比，以实现对低功率加热功率的精细控制。

可选地，多个控制时段还包括：第三控制时段T3；第三控制时段T3具有第三占空比。第三占空比小于第三占空比阈值或者大于第四占空比阈值。

在本实用新型实施例中，可以根据不同的应用场景将多个控制时段的占空比分别设置为不同的数值，例如，当一个控制时段(如第二控制时段)内产生的输出功率比较高时，可以仅通过一个或多个具有较小的占空比的控制时段(如第一控制时段)来抵消高功率产生的功率管温升过高问题，也可以在安排了一个或多个具有较小的占空比的控制时段(如第一控制时段)以后，继续安排另一个具有更小的占空比的控制时段(如第三控制时段)，保持电磁率继续输出更低的低功率，以继续通过更精细的控制消除之前的高功率带来的功率管温升过高的问题，如图5所示。反之，如果当前功率管的状态良好，可以安排连续的具有较大占空比的控制时段，以防止功率管的栅极出现台阶过高而造成功率管损坏。

需要说明的是，在本实用新型实施例中，还可以继续细分出第四控制时段、第五控制时段、第六控制时段……等等，并且这些控制时段的安排顺序和具体的占空比数值可以根据不同的应用场景自行定义，在此不做具体限制。

另外需要说明的是，对于每个不同的控制时段的设置时长可以相同也可以不同，例如，图2至图5为设置的控制时段的时长均相同的实施例，其中，图2实施例中以4个小的脉冲周期作为一个控制时段，图4、图5实施例中以3个小的脉冲周期作为一个控制时段，图6所示为设置的控制时段的时长互不相同的实施例，其中，具有相同的占空比但在不同的时间出现的控制时段可以具有相同的时长也可以具有不同的时长。在本实用新型实施例中，上述的各种控制时段的具体时长可以根据不同的应用场景自行定义，在此不作具体限制。

可选地，该电路还包括功率管驱动电路05。

功率管驱动电路05的输出端与功率管03的栅极相连，功率管驱动电路05的输入端与主控芯片04的控制信号输出端相连。

功率管驱动电路05用于对驱动信号进行放大，并采用放大后的驱动信号驱动功率管03的导通或关断。

在本实用新型实施例中，由于主控芯片04的输出脉冲值一般较小，不足以驱动功率管03，因袭，在采用主控芯片04的输出脉冲驱动功率管03之前，需要先通过功率管驱动电路05对该输出脉冲进行放大。在本实用新型实施例中，对于功率管驱动电路05的具体结构和组成不做限制，任何能够实现上述目的的装置、芯片或电路都在本实用新型的保护范围之内。

可选地，功率管03为绝缘栅双极型晶体管IGBT、金属-氧化物半导体场效应晶体管MOSFET或三极管。

在本实用新型实施例中，对于上述的功率管03的具体类型和性能也不做限制，该功率管可以是当前通常使用的任何类型的三极管、晶体管等。

为了达到上述目的，本实用新型还提出了一种电磁炉，包括所述的可实现连续低功率加热的控制电路。需要说明的是，上述的控制电路中的任何实施例同样适用于本实用新型实施例的电磁炉中，在此不再一一赘述。

与现有技术相比，本实用新型包括：整流电路、LC谐振电路、功率管和主控芯片；该整流电路的输出端与LC谐振电路输入端相连，LC谐振电路输出端与功率管的漏极相连，主控芯片的控制信号输出端与功率管的栅极相连。主控芯片，用于产生功率管的周期性驱动信号；其中，每个周期的驱动信号包括多个控制时段，每个控制时段分别具有不同的占空比。功率管，用于根据驱动信号导通或关断，控制LC谐振电路输出与每个控制时段相对应的功率。通过本实用新型实施例的方案，能够使得功率管的驱动脉冲具有不同的占空比，避免了采用单一的瞬时驱动脉冲带来的功率管高台阶、高温升的弊端，提高了功率管的工作稳定性，并且本实用新型方案不需增加额外硬件成本，并且没有现有技术中的过零检测不精确带来的功率管损坏的风险。

需要说明的是，以上所述的实施例仅是为了便于本领域的技术人员理解而已，并不用于限制本实用新型的保护范围，在不脱离本实用新型的发明构思的前提下，本领域技术人员对本实用新型所做出的任何显而易见的替换和改进等均在本实用新型的保护范围之内。