本发明涉及生活电器技术领域，特别涉及一种电磁加热装置中功率开关管的驱动检测电路、一种电磁加热装置以及一种电磁加热装置中功率开关管的驱动检测方法。
背景技术：
相关的电磁加热装置例如电磁炉通常通过驱动电路驱动igbt管，即驱动电路可提供驱动信号至igbt管以控制igbt管的导通或关断，如果驱动电路发生异常，则可能导致igbt管损耗过大，甚至可能造成igbt管发热烧毁，影响电磁加热系统的正常运行。
但是，相关技术未对驱动电路是否发生异常进行检测。
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中功率开关管的驱动检测电路，能够有效检测驱动模块的异常情况，降低安全隐患。
本发明的另一个目的在于提出一种电磁加热装置。本发明的又一个目的在于提出一种电磁加热装置中功率开关管的驱动检测方法。
为达到上述目的，本发明一方面实施例提出的一种电磁加热装置中功率开关管的驱动检测电路，包括：驱动模块，所述驱动模块与所述功率开关管相连，所述驱动模块用于输出驱动信号至所述功率开关管，以驱动所述功率开关管的导通或关断；检测模块，所述检测模块与所述驱动模块相连，所述检测模块用于根据所述驱动模块输出的驱动信号生成检测信号；计数模块，所述计数模块用于每隔预设间隔时间调整计数值；控制芯片，所述控制芯片与所述检测模块和所述计数模块相连，所述控制芯片用于检测所述检测信号是否触发中断，并在触发中断时将所述计数模块的计数值清零，以及在检测时间达到预设检测时间时获取所述计数模块的最终计数值，并根据所述最终计数值和所述驱动信号的电压状态判断所述驱动模块是否异常。
根据本发明实施例提出的电磁加热装置中功率开关管的驱动检测电路，检测模块根据驱动模块输出的驱动信号生成检测信号，计数模块每隔预设间隔时间调整计数值，控制芯片检测检测信号是否触发中断，并在触发中断时将计数模块的计数值清零，以及在检测时间达到预设检测时间时根据最终计数值和驱动信号的电压状态判断驱动模块是否异常，从而能够有效检测驱动模块的异常情况，防止驱动电压过高造成的功率开关管的脉冲电流过大、噪音较大，还可防止驱动电压过低造成的功率开关管损耗过大甚至发热烧毁。
另外，根据本发明上述实施例提出的电磁加热装置中功率开关管的驱动检测电路还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述控制芯片具有中断输入端，所述检测模块包括：第一电阻，所述第一电阻的一端与所述驱动模块相连，所述第一电阻的另一端与所述控制芯片的中断输入端相连，第一电容，所述第一电容的一端与所述第一电阻的另一端相连，所述第一电容的另一端接地。
根据本发明的一个实施例，所述检测模块还包括：第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述第一电阻的另一端相连，所述第一二极管的阴极与预设电源相连。
根据本发明的一个实施例，所述控制芯片与所述驱动模块相连，所述控制芯片具有第一控制输出端和第二控制输出端，所述驱动模块包括：驱动单元，所述驱动单元的输入端与所述第一控制输出端相连，所述驱动单元的输出端与所述功率开关管的控制端相连，所述驱动单元输出所述驱动信号至所述功率开关管以驱动所述功率开关管导通或关断；降压单元，所述降压单元的输出端与所述第二控制输出端相连，所述降压单元的输出端分别与所述驱动单元的输出端和所述功率开关管的控制端相连，以对所述驱动信号进行降压或停止降压；其中，所述控制芯片通过所述第一控制输出端输出第一控制信号至所述驱动单元和通过所述第二控制输出端输出第二控制信号至所述降压单元以使所述功率开关管工作在放大状态，并通过所述第一控制输出端输出所述第一控制信号至所述驱动单元和通过所述第二控制输出端输出第三控制信号至所述降压单元以使所述功率开关管工作在饱和导通状态。
根据本发明的一个实施例，所述检测模块与所述降压单元相连，所述降压单元包括：第一稳压管，所述第一稳压管的阴极与分别与所述驱动单元的输出端和所述功率开关管的控制端相连，所述第一稳压管的阳极与所述检测模块相连；开关电路，所述开关电路的第一端与所述第一稳压管的阳极相连，所述开关电路的第二端接地，所述开关电路的第三端与所述控制芯片的第二控制输出端相连，所述开关电路在所述控制芯片的控制下导通或关断，以控制所述第一稳压管导通或截止。
根据本发明的一个实施例，所述开关电路包括：第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第二控制输出端相连；第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第二电阻的另一端相连并具有第一节点，所述第三电阻的另一端接地；第一三极管，所述第一三极管的集电极与所述第一稳压管的阳极相连，所述第一三极管的基极与所述第一节点相连，所述第一三极管的发射极接地。
根据本发明的一个实施例，所述第一控制信号为ppg脉冲信号，所述第二控制信号为高电平信号，所述第三控制信号为低电平信号。
根据本发明的一个实施例，在所述第一控制信号和所述第二控制信号共同作用下所述驱动单元输出第一驱动电压的驱动信号，在所述第一控制信号和所述第三控制信号共同作用下所述驱动单元输出第二驱动电压的驱动信号，其中，所述第一驱动电压小于所述第二驱动电压。
根据本发明的一个实施例，当所述驱动模块输出第一驱动电压的驱动信号时，所述控制芯片，还用于在所述计数模块的最终计数值小于预设阈值时判断所述驱动模块异常；当所述驱动模块输出第二驱动电压的驱动信号时，所述控制芯片，还用于在所述计数模块的最终计数值大于等于所述预设阈值时判断所述驱动模块异常。
为达到上述目的，本发明另一方面实施例还提出了一种电磁加热装置，包括所述的电磁加热装置中功率开关管的驱动检测电路。
根据本发明实施例提出的电磁加热装置，通过上述实施例的驱动检测电路，能够有效检测驱动模块的异常情况，防止驱动电压过高造成的功率开关管的脉冲电流过大、噪音较大，还可防止驱动电压过低造成的功率开关管损耗过大甚至发热烧毁。
另外，根据本发明上述实施例提出的电磁加热装置还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述电磁加热装置可为电磁炉、电磁灶、电磁压力锅或电磁电饭煲。
为达到上述目的，本发明又一方面实施例还提出了一种电磁加热装置中功率开关管的驱动检测方法，包括以下步骤：根据所述电磁加热装置中驱动模块输出的驱动信号生成检测信号，其中，所述驱动模块输出驱动信号至所述功率开关管以驱动所述功率开关管的导通或关断；每隔预设间隔时间对计数模块的计数值进行调整；检测所述检测信号是否触发中断，并在触发中断时将所述计数模块的计数值清零；在检测时间达到预设检测时间时获取所述计数模块的最终计数值，并根据所述最终计数值和所述驱动信号的电压状态判断所述驱动模块是否异常。
根据本发明实施例提出的电磁加热装置中功率开关管的驱动检测方法，通过驱动模块输出的驱动信号生成检测信号，每隔预设间隔时间对计数模块的计数值进行调整，以及检测检测信号是否触发中断，并在触发中断时将计数模块的计数值清零，进而在检测时间达到预设检测时间时获取计数模块的最终计数值，并根据最终计数值和驱动信号的电压状态判断驱动模块是否异常，从而能够有效检测驱动模块的异常情况，防止驱动电压过高造成的功率开关管的脉冲电流过大、噪音较大，还可防止驱动电压过低造成的功率开关管损耗过大甚至发热烧毁。
另外，根据本发明上述实施例提出的电磁加热装置中功率开关管的驱动检测方法还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述根据所述最终计数值和所述驱动信号的电压状态判断所述驱动模块是否异常，包括：当所述驱动模块输出第一驱动电压的驱动信号时，如果所述计数模块的最终计数值小于预设阈值，则判断所述驱动模块异常；当所述驱动模块输出第二驱动电压的驱动信号时，如果所述计数模块的最终计数值大于等于所述预设阈值，则判断所述驱动模块异常；其中，所述第一驱动电压小于所述第二驱动电压。
附图说明
图1是根据本发明实施例的电磁加热装置中功率开关管的驱动检测电路的方框示意图；
图2是根据本发明一个实施例的电磁加热装置的低功率占空比加热控制的原理示意图；
图3是图2中放电阶段d1、加热阶段d2和停止阶段d3的波形展开图；
图4是根据本发明一个实施例的电磁加热装置中功率开关管的驱动检测电路的电路原理图；
图5是根据本发明一个实施例的电磁加热装置中功率开关管的驱动检测电路中驱动模块的控制原理图；
图6是根据本发明一个实施例的电磁加热装置中功率开关管的驱动检测电路中检测模块生成的检测信号的波形示意图；
图7是根据本发明实施例的电磁加热装置的示意图；
图8是根据本发明实施例的电磁加热装置中功率开关管的驱动检测方法的流程图；
图9是根据本发明一个实施例的电磁加热装置中功率开关管的驱动检测方法的流程图；以及
图10是根据本发明另一个实施例的电磁加热装置中功率开关管的驱动检测方法的流程图。
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。
下面参考附图来描述本发明实施例的电磁加热装置中功率开关管的驱动检测电路、具有该电路的电磁加热装置以及电磁加热装置中功率开关管的驱动检测方法。
图1是根据本发明实施例的电磁加热装置中功率开关管的驱动检测电路的方框示意图。如图1所示，该电磁加热装置中功率开关管的驱动检测电路包括：驱动模块10、检测模块20、计数模块30和控制芯片40。
其中，驱动模块10与功率开关管50相连，驱动模块10用于输出驱动信号至功率开关管50，以驱动功率开关管50的导通或关断；检测模块20与驱动模块10相连，检测模块20用于根据驱动模块10输出的驱动信号生成检测信号。
计数模块30用于每隔预设间隔时间调整计数模块30的计数值。需要说明的是，计数模块30可具有计数溢出值，当计数模块30的计数值超过计数溢出值时控制芯片40可控制计数模块30的计数值保持为计数溢出值。
控制芯片40与检测模块20和计数模块30相连，控制芯片40用于检测检测信号是否触发中断，并在触发中断时将计数模块30的计数值清零，以及并在检测时间达到预设检测时间时获取计数模块30的最终计数值，并根据计数模块30的最终计数值和驱动信号的电压状态判断驱动模块10是否异常。其中，预设检测时间大于预设间隔时间，例如预设间隔时间可为0.1ms(毫秒)，预设检测时间可大于或等于1ms。
也就是说，在对电磁加热装置进行驱动异常检测时，控制芯片40可通过计时器对驱动异常检测时间进行计时，在计时器开始计时后，检测模块20可根据驱动模块10输出的驱动信号的电压状态生成检测信号，计数模块30可每隔预设间隔时间例如0.1ms调整计数值例如自加1，同时控制芯片40检测检测信号是否触发中断，并在触发中断时将计数模块30的计数值清零，如此循环，对计数模块30的计数值进行调整，在计时器的计时时间即驱动异常检测的检测时间达到预设检测时间例如1ms时，控制芯片40获取计数模块30的最终计数值，并根据计数模块30的最终计数值和驱动信号的电压状态判断驱动模块10是否异常。
在本发明的一些实施例中，本发明实施例的驱动检测电路可对通过多个驱动电压实现加热的电磁加热装置进行驱动异常检测，即可对驱动信号的电压状态是否异常进行检测。例如，驱动模块10可输出第一驱动电压v1或第二驱动电压v2的驱动信号至功率开关管50，当驱动模块10输出第一驱动电压v1的驱动信号时，控制芯片40可根据计数模块30的最终计数值判断驱动模块10是否正常输出第一驱动电压v1的驱动信号，当驱动模块10输出第二驱动电压v2的驱动信号时，控制芯片40可根据计数模块30的最终计数值判断驱动模块10是否正常输出第二驱动电压v2的驱动信号。
检测模块20可根据驱动信号的电压状态生成检测信号，例如当驱动模块10输出第一驱动电压v1的驱动信号时，检测模块20可生成第一状态的检测信号当驱动模块10输出第二驱动电压v2的驱动信号时，检测模块20可生成第二状态的检测信号。本发明实施例以第一状态的检测信号无电平变化且第二状态的检测信号发生电平变化(上升沿、下降沿或双边沿)为例进行说明。
其中，需要说明的是，控制芯片40可具有外部中断功能，例如检测信号的电平变化可引起控制芯片40发生中断，控制芯片40可根据检测信号引起的中断情况判断是否对计数模块30的计数值进行清零处理。
也就是说，控制芯片40可判断检测信号的电平是否发生变化，例如是否出现上升沿和/或下降沿，如果检测信号的电平发生变化，则触发中断，控制芯片40进入中断处理，将计数模块30的计数值清零，如果检测信号的电平未发生变化，则未触发中断，控制芯片40不进入中断处理，即不对计数模块30的计数值进行清零处理，计数模块30的计数值继续每隔预设间隔时间加1。如此在计数模块30的计数值每隔预设间隔时间自动加1同时，判断检测信号是否触发中断，例如检测信号的电平边沿变化会触发中断，在中断程序中计数模块30的计数值清零，这样在达到预设检测时间时控制芯片40即可根据计数模块30的最终计数值判断驱动模块10的电压状态是否异常。
进一步地，根据本发明的一个具体实施例，当驱动模块10输出第一驱动电压v1的驱动信号时，控制芯片40还用于在计数模块30的最终计数值小于预设阈值时判断驱动模块10异常；当驱动模块10输出第二驱动电压的驱动信号时，控制芯片40还用于在计数模块30的最终计数值大于等于预设阈值时判断驱动模块10异常，其中，第一驱动电压例如9v小于第二驱动电压例如18v。
具体来说，如图6所示，驱动模块10输出的驱动信号可为高频脉冲信号，该高频脉冲信号的频率可大于或等于20khz，即每50us(微秒)驱动信号至少发生一次高低电平变化，以驱动功率开关管50至少导通和关断一次。其中，当驱动信号处于低电平时检测模块20可生成第一电平例如低电平，当驱动信号处于第一驱动电压v1的高电平时检测模块20可生成第一电平，当驱动信号处于第二驱动电压v2的高电平时检测模块20可生成第二电平例如高电平。
由此，当驱动模块10输出第一驱动电压v1的驱动信号至功率开关管50时，检测模块20生成的第一状态的检测信号将保持为低电平，即无电平变化；当驱动模块10输出第二驱动电压v2的驱动信号至功率开关管50时，检测模块20生成的第二状态的检测信号将为高低电平，即发生电平变化，且该高低电平的变换频率与驱动信号的频率相同。
这样，计数模块30的计数值每隔预设间隔时间例如0.1ms自动加1，控制芯片40可实时检测检测信号是否触发中断，其中，如果驱动模块10输出第一驱动电压v1的驱动信号至功率开关管50，则检测信号无电平变化，未触发中断，计数模块30继续进行计数；如果驱动模块10输出第二驱动电压v2的驱动信号至功率开关管50，则检测信号发生电平变化，触发中断，控制芯片40控制计数模块30的计数值清零。
如此循环直至达到预设检测时间例如1ms，在达到预设检测时间时，计数模块30的计数值调整了10次，其中，如果驱动模块10持续输出第一驱动电压v1的驱动信号，则经10次调整后计数模块30的最终计数值理论上为10；如果驱动模块10持续输出第二驱动电压v2的驱动信号，则经10次调整后计数模块30的最终计数值理论上小于5。控制芯片40即可根据计数模块30的最终计数值判断驱动模块10的电压状态是否异常
具体地，在驱动模块10输出第一驱动电压v1的驱动信号至功率开关管50的情况下，如果计数模块30的最终计数值大于等于预设阈值，则说明控制芯片40未对计数模块30的计数值进行清零处理，检测信号无电平变化，未触发中断，此时控制芯片40判断驱动模块10未发生异常，正常输出了第一驱动电压v1的驱动信号。如果计数模块30的最终计数值小于预设阈值，则说明控制芯片40对计数模块30的计数值进行清零处理，检测信号发生电平变化，触发了中断，此时控制芯片40判断驱动模块10发生异常，例如驱动模块10输出了第二驱动电压v2的驱动信号。
在驱动模块10输出第二驱动电压v2的驱动信号至功率开关管50的情况下，如果计数模块30的最终计数值小于预设阈值，则说明控制芯片40对计数模块30的计数值进行清零处理，，检测信号发生电平变化，触发了中断，此时控制芯片40判断驱动模块10未发生异常，正常输出了第二驱动电压v2的驱动信号。如果计数模块30的最终计数值大于等于预设阈值，则说明控制芯片40未对计数模块30的计数值进行清零处理，检测信号无电平变化，未触发中断，此时控制芯片40判断驱动模块10发生异常，例如驱动模块10输出了第一驱动电压v1的驱动信号。
由此，可避免长期以第一驱动电压驱动功率开关管50，进而防止功率开关管50自生损耗大，防止功率开关管50过温烧毁，并且可避免第一驱动电压v1失效为第二驱动电压v2导致的脉冲电流过大，进而防止噪音过大，防止功率开关管50过温烧毁。
根据本发明的一个具体实施例，预设阈值可根据预设间隔时间和预设检测时间设置，例如当预设间隔时间为0.1ms、预设检测时间为1ms时，预设阈值可为5(理论值为10)。
由此，本发明实施例的驱动检测电路，通过驱动信号是否触发中断的方式来检测驱动模块是否异常，例如智能识别驱动信号在第一驱动电压v1或第二驱动电压v2的状态是否正常，从而能够有效检测驱动模块10的异常情况，防止驱动电压过高造成的功率开关管50的脉冲电流过大、噪音较大，还可防止驱动电压过低造成的功率开关管损耗过大甚至发热烧毁。
在本发明的一个具体实施例，电磁加热装置可通过多个驱动电压实现低功率占空比加热，具体地，可以交流市电的半波周期为单位设置占空比，占空比可指加热阶段所占的半波数量与整个控制周期所占的半波数之比，如图2所示，占空比依次为1/4、2/4和3/4，即每个控制周期为4个半波，占空比为1/4时加热1个半波且停止加热3个半波，占空比为2/4时加热2个半波且停止加热2个半波，占空比为3/4时加热3个半波且停止加热1个半波，由此将控制周期缩短至毫秒极。
在每个控制周期，如图2所示，电磁加热装置的工作阶段包括放电阶段d1、加热阶段d2和停止阶段d3，其中，放电阶段d1与加热阶段d2以及加热阶段d2与停止阶段d3的交点可在电压过零点，放电阶段d1的持续时间可大于等于1ms。
具体地，如图3所示，在放电阶段d1，控制芯片40可控制输出驱动模块10输出第一驱动电压v1的驱动信号至功率开关管50，以使功率开关管50工作在放大状态，从而可将前一个控制周期中停止阶段期间滤波电容(即图7中的c1)存储的电能释放，使得进入加热阶段d2时功率开关管50的集电极电压基本为0v，降低功率开关管50的脉冲电流。在加热阶段d2，控制芯片40可控制输出驱动模块10输出第二驱动电压v2的驱动信号至功率开关管50，以使功率开关管50工作在饱和导通状态，从而控制电磁加热装置进行正常的谐振加热。在停止阶段d3，控制芯片40可控制输出驱动模块10输出第三驱动电压即0v至功率开关管50，以驱动功率开关管50关断，从而控制电磁加热装置停止加热。
其中，驱动信号可为脉冲信号，即言，在放电阶段d1，控制芯片40可控制驱动模块10输出多个幅值为第一驱动电压v1的第一脉冲信号，多个第一脉冲信号的脉冲宽度可从初始脉冲宽度y1开始逐渐增加；在加热阶段d2，控制芯片40可控制驱动模块10输出多个幅值为第二驱动电压v2的第二脉冲信号。
具体地，当电磁加热装置的当前加热功率小于预设功率例如1000w时，控制电磁加热装置进行低功率加热，控制芯片40通过占空比方式控制电磁加热装置进行低功率加热。其中，如图6所示，在放电阶段d1，多个第一脉冲信号的幅值为第一驱动电压v1，检测模块20生成的检测信号无电平变化例如保持为低电平，不触发中断；在加热阶段d2，多个第二脉冲信号的幅值为第二驱动电压v2，检测模块20生成的检测信号发生电平变化，触发中断，且检测信号的频率与驱动信号的频率相等，例如，驱动信号的频率相等即功率开关管的开通频率可大于或等于20khz，即每5ous内功率开关管至少开通一次，至少发生一次中断以使计数模块30的计数值清零。
由此，在进入放电阶段d1时，控制芯片40可控制计时器开始计时，计数模块30的计数值每隔预设间隔时间例如0.1ms自动加1，检测模块20可根据驱动信号生成检测信号，控制芯片40判断检测信号是否触发中断，并在触发中断时将计数模块30的计数值清零，在计时器的计时时间达到预设检测时间例如1ms时，获取计数模块30的最终计数值，如果计数模块30的最终计数值大于或等于预设阈值例如5，则说明未触发中断，驱动信号的电压幅值基本维持在第一驱动电压v1，控制芯片40判断驱动模块10未发生异常。如果计数模块30的最终计数值小于预设阈值，则说明触发了中断，驱动信号的电压幅值变为第二驱动电压v2，控制芯片40判断驱动模块10发生异常。
在进入加热阶段d2时，控制芯片40可控制计时器重新开始计时，计数模块30的计数值从零开始每隔预设间隔时间例如0.1ms自动加1，检测模块20可根据驱动信号生成检测信号，控制芯片40判断检测信号是否触发中断，并在触发中断时将计数模块30的计数值清零，在计时器的计时时间达到预设检测时间例如1ms时，获取计数模块30的最终计数值，如果计数模块30的最终计数值小于预设阈值例如5，则说明触发了中断，驱动信号的电压幅值基本维持在第二驱动电压v2，控制芯片40判断驱动模块10未发生异常。如果计数模块30的最终计数值大于或等于预设阈值，则说明未触发中断，驱动信号的电压幅值变为第一驱动电压v1，控制芯片40判断驱动模块10发生异常。
如上所述，在本发明的一个具体实施例中，在加热状态例如放电阶段d1和加热阶段d2，控制芯片40可实时检测检测信号是否触发中断处理程序，如果触发中断处理程序，则将计数模块30的计数值清零，如果未触发中断处理程序，则计数模块30的计数值保持不变。并且，控制芯片40可每隔预设检测时间例如0.1ms执行驱动检测主程序，在执行驱动检测主程序时，控制芯片40可先将计数模块30的计数值加1，并判断是否达到预设检测时间，如果未达到预设检测时间，则退出，等待预设间隔时间后再次重新执行驱动检测主程序，如果达到预设检测时间，则获取计数模块30此时的最终计数值，并根据计数模块30此时的最终计数值判断驱动模块10是否发生异常。
应当理解的是，驱动检测主程序每隔预设间隔时间会被执行一次，而中断处理程序由检测信号的电平变化触发，且中断处理程序中将计数模块30的计数值清零。
另外，在执行驱动检测主程序时，控制芯片40可根据计数模块30此时的最终计数值并结合驱动信号的电压状态判断驱动模块10发生异常。如果驱动模块10输出第一驱动电压v1的驱动信号，则控制芯片40在计数模块30的最终计数值大于等于预设阈值时判断驱动模块10正常，并在计数模块30的最终计数值小于预设阈值时判断驱动模块10异常。而如果驱动模块10输出第二驱动电压v2的驱动信号，则控制芯片40在计数模块30的最终计数值小于预设阈值时判断驱动模块10正常，并在计数模块30的最终计数值大于等于预设阈值时判断驱动模块10异常。
并且，在执行驱动检测主程序时，控制芯片40在控制计数模块30的计数值加1后判断计数模块30的计数值大于或等于计数溢出值例如50，如果计数模块30的计数值大于或等于计数溢出值，控制芯片40则可控制计数模块30的计数值保持为计数溢出值。
下面结合图4至图6对本发明实施例的电磁加热装置中功率开关管的驱动检测电路的电路结构进行详细描述。
根据本发明的一个具体实施例，如图4所示，控制芯片40具有中断输入端int，检测模块20包括：第一电阻r1和第一电容c0。
其中，第一电阻r1的一端与驱动模块10相连，第一电阻r1的另一端与控制芯片40的中断输入端int相连；第一电容c0的一端与第一电阻r1的另一端相连，第一电容c0的另一端接地。
进一步地，检测模块20还包括：第一二极管d1，第一二极管d1的阳极与第一电阻r1的另一端相连，第一二极管d1的阴极与预设电源vcc相连。
根据本发明的一个具体实施例，如图4所示，驱动模块10与控制芯片40相连，控制芯片40具有第一控制输出端ppg和第二控制输出端en，驱动模块10包括：驱动单元101和降压单元102。
其中，驱动单元101的输入端与第一控制输出端ppg相连，驱动单元101的输出端与功率开关管50的控制端相连，驱动单元101输出驱动信号至功率开关管50以驱动功率开关管50导通或关断；降压单元102的输出端与第二控制输出端en相连，降压单元102的输出端分别与驱动单元101的输出端和功率开关管50的控制端相连，以对驱动信号进行降压或停止降压；其中，控制芯片40通过第一控制输出端ppg输出第一控制信号至驱动单元101和通过第二控制输出端en输出第二控制信号至降压单元101以使功率开关管50工作在放大状态，并通过第一控制输出端ppg输出第一控制信号至驱动单元101和通过第二控制输出端en输出第三控制信号至降压单元102以使功率开关管50工作在饱和导通状态。
根据本发明的一个实施例，第一控制信号可为ppg(programepulsegenerator，可编程脉冲发生器)脉冲信号，并且，如图5所示，第二控制信号可为高电平信号，第三控制信号可为低电平信号。
根据本发明的一个实施例，在第一控制信号和第二控制信号共同作用下驱动单元101输出第一驱动电压v1的驱动信号，在第一控制信号和第三控制信号共同作用下驱动单元101输出第二驱动电压v2的驱动信号。
也就是说，当控制芯片40输出高电平信号至降压单元102时，驱动单元101输出至功率开关管50的控制端的驱动电压为第一驱动电压v1，功率开关管50处于放大状态；当控制芯片40输出低电平信号至降压单元102时，驱动单元101输出至功率开关管50的控制端的驱动电压为第二驱动电压v2，功率开关管50处于饱和导通状态。
具体地，如图4所示，检测模块20与降压单元102相连，降压单元102包括：第一稳压管z1和开关电路103，第一稳压管z1的阴极与驱动单元101的输出端和功率开关管50的控制端相连，第一稳压管z1的阳极与检测模块20即第一电阻r1的一端相连；开关电路103的第一端与第一稳压管z1的阳极相连，开关电路103的第二端接地，开关电路103的第三端与控制芯片40的第二控制输出端en相连，开关电路103在控制芯片40的控制下导通或关断，以控制第一稳压管z1导通或截止。
更具体地，如图4所示，开关电路103包括：第二电阻r2、第三电阻r3和第一三极管q1。
其中，第二电阻r2的一端与第二控制输出端en相连；第三电阻r3的一端与第二电阻r2的另一端相连并具有第一节点，第三电阻r3的另一端接地；第一三极管q1的集电极与第一稳压管z1的阳极相连，第一三极管q1的基极与第一节点相连，第一三极管q1的发射极接地。
根据本发明的一个实施例，如图4所示，驱动单元101包括：第四电阻r4、第五电阻r5、第三三极管q3、第四三极管q4、第六电阻r6、第七电阻r7和推挽放大电路50。
其中，第四电阻r4的一端与第一控制输出端ppg相连；第五电阻r5的一端分别与第四电阻r4的一端和第一控制输出端ppg相连，第五电阻r5的另一端接地；第三三极管q3的基极与第四电阻r4的另一端相连，第三三极管q3的发射极接地，第三三极管q3的集电极通过第六电阻r6与第一预设电源vdd相连；第四三极管q4的基极与第三三极管q3的集电极相连，第四三极管q4的发射极接地，第四三极管q4的集电极通过第七电阻r7与第一预设电源vdd相连；推挽放大电路50的第一端与第四三极管q4的集电极相连，推挽放大电路50的第二端与功率开关管50的控制端相连。
具体地，如图4所示，推挽放大电路50包括：第五三极管q5、第六三极管q6、第八电阻r8、第九电阻r9和第十电阻r10。
其中，第五三极管q5的基极与第四三极管q4的集电极相连，第五三极管q5的集电极通过第八电阻r8与第一预设电源vdd相连；第六三极管q6的基极与第五三极管q5的基极相连，第六三极管q6的集电极接地；第九电阻r9的一端与第六三极管q6的发射极相连，第九电阻r9的另一端与第五三极管q5的发射极相连；第十电阻r10的一端分别与第五三极管q5的发射极和第九电阻r9的另一端相连，第十电阻r10的另一端与功率开关管50的控制端相连。
其中，如图4的示例，功率开关管50可为igbt管。第一开关管q1、第二开关管q2、第三开关管q3、第四开关管q4和第五开关管q5均可为npn型三极管，第六开关管q6可为pnp型三极管。
根据本发明的一个实施例，如图4所示，驱动模块10还包括：第二稳压管z2和第十一电阻r11。
其中，第二稳压管z2的阳极与功率开关管50的发射极相连后接地，第二稳压管z2的阴极与功率开关管50的控制端相连；第十一电阻r11与第二稳压管z2并联。
具体而言，如图5所示，当控制芯片40输出至驱动单元101的ppg脉冲信号为高电平时，该高电平通过第四电阻r4输入至第三三极管q3的基极，使得第三三极管q3导通、第四三极管q4截止、第五三极管q5导通、第六三极管q6截止，此时如果控制芯片40输出高电平信号至降压单元102，则第一三极管q1导通，第一稳压管z1导通，a点的第一驱动电压v1为第一稳压管z1、第一三极管q1的饱和压降之和，igbt管在放大状态导通；如果控制芯片40输出低电平信号至降压单元102，则降压单元102停止降压，a点的第二驱动电压v2为第八电阻r8、第五三极管q5、第十电阻r10、第十一电阻r11对第一预设电源vdd的分压，第一驱动电压v1小于二驱动电压v2，igbt管在饱和导通状态导通。
当控制芯片40输出至驱动模块10的ppg脉冲信号为低电平时，该低电平通过第四电阻r4输入至第三三极管q3的基极，使得第三三极管q3截止、第四三极管q4导通、第五三极管q5截止、第六三极管q6导通，此时a点电压为0v，igbt管截止。
并且，如图6所示，当驱动模块10输出第一驱动电压v1的驱动信号时，第一三极管q1导通，检测模块20生成的检测信号将无电平变化，持续为低电平，即当a点的电压为第一驱动电压v1和0v时，b点电平均为低电平；当驱动模块10输出第二驱动电压v2的驱动信号时，第一三极管q1截止，检测模块20生成的检测信号将与驱动信号同频变化，即当a点的电压为第二驱动电压v2时b点电平为高电平(高电平可为第二驱动电压v2与第一稳压管z1的稳压值之差)，当a点的电压为0v时b点电平为低电平。
假设驱动信号的频率大于20khz，那么当驱动模块10输出第一驱动电压v1的驱动信号时，控制芯片40的中断输入端int接收到的检测信号将保持电平状态不变，每隔预设时间例如0.1ms计数模块30的计数值加1；当驱动模块10输出第二驱动电压v2的驱动信号时，控制芯片40的中断输入端int接收到的频率大于20khz的高低电平信号，控制芯片40判断检测信号触发中断，并在中断处理程序中将计数模块30的计数值清零。这样，多次循环达到预设检测时间例如1ms后，控制芯片40获取计数模块30的最终计数值，并结合驱动信号的电压状态根据计数模块30的最终计数值判断驱动模块10是否异常。
举例来说，在低功率加热(例如小于1000w)时，通过占空比来实现加热，例如2/4占空比，即加热2个半波，停止2个半波。加热过程的每个控制周期均分为3个阶段，即放电阶段d1、加热阶段d2和停止阶段d3，其中，在放电阶段d1，控制芯片40可控制输出驱动模块10输出第一驱动电压v1的驱动信号至功率开关管50在加热阶段d2，控制芯片40可控制输出驱动模块10输出第二驱动电压v2的驱动信号至功率开关管50；在停止阶段d3，控制芯片40可控制输出驱动模块10输出第三驱动电压即0v至功率开关管50。
在放电阶段d1，进入放电阶段d1后即通过计时器对驱动异常检测时间进行计时，计数模块30的计数值每个预设间隔时间例如0.1ms加1，在驱动异常检测时间未达到预设检测时间例如1ms时，控制芯片40通过中断输入端int接收到的检测信号调整计数模块40的计数值(如果异常，则发生中断，计数值清零)。在驱动异常检测时间达到预设检测时间例如1ms后，如果计数值大于或等于预设阈值例如5(此时理论值为10)，则说明此时无中断现象，正常输出第一驱动电压v1的驱动信号或第一稳压管z1开路，同时排除第一稳压管z1短路(不加热)和第一三极管q1异常(截止)的异常情况。如果计数值小于预设阈值例如5，则说明可能存在第一稳压管z1短路和第一三极管q1异常(截止)的异常情况。
在加热阶段d2，进入加热阶段d2后即通过计时器对驱动异常检测时间进行计时，计数模块30的计数值每个预设间隔时间例如0.1ms加1，在驱动异常检测时间未达到预设检测时间例如1ms时，控制芯片40通过中断输入端int接收到的检测信号调整计数模块40的计数值(如果正常，则发生中断，计数值清零，如果异常，则不会发生中断，计数值不会被清零)。在驱动异常检测时间达到预设检测时间例如1ms后，如果计数值小于预设阈值例如5(此时理论值为10)，则说明正常输出第二驱动电压v1的驱动信号，同时排除第一稳压管z1开路和第一三极管q1异常(导通)的异常情况。如果计数值大于或等于预设阈值例如5，则说明可能存在第一稳压管z1开路和第一三极管q1异常(导通)的异常情况。
由此，通过在放电阶段d1和加热阶段d2，根据检测信号调整的计数值情况，判断驱动模块10的驱动电压是否异常，即判断第一稳压管z1和第一三极管q1是否异常，从而能够有效检测驱动模块的异常情况，防止驱动电压过高造成的功率开关管的脉冲电流过大、噪音较大，还可防止驱动电压过低造成的功率开关管损耗过大甚至发热烧毁。
综上，根据本发明实施例提出的电磁加热装置中功率开关管的驱动检测电路，检测模块根据驱动模块输出的驱动信号生成检测信号，每隔预设间隔时间对计数模块的计数值进行调整，以及检测检测信号是否触发中断，并在触发中断时将计数模块的计数值清零，进而在检测时间达到预设检测时间时获取计数模块的最终计数值，并根据最终计数值和驱动信号的电压状态判断驱动模块是否异常，从而能够有效检测驱动模块的异常情况，防止驱动电压过高造成的功率开关管的脉冲电流过大、噪音较大，还可防止驱动电压过低造成的功率开关管损耗过大甚至发热烧毁。
另外，本发明实施例还提出了一种电磁加热装置。其中，根据本发明的一个实施例，电磁加热装置可为电磁炉、电磁灶、电磁压力锅或电磁电饭煲。
图7是根据本发明实施例的电磁加热装置的示意图。如图7所示，本发明实施例的电磁加热装置包括上述实施例的电磁加热装置中功率开关管的驱动检测电路200。具体地，功率开关管的驱动检测电路200可包括驱动单元101、降压单元102和控制芯片40等。
如图7所示，本发明实施例的电磁加热装置还包括：谐振电路300和供电电路400。其中，谐振电路300包括并联连接的谐振电容c2和加热线圈l2，并联连接的谐振电容c2和加热线圈l2的一端与功率开关管50的集电极相连，功率开关管50的发射极接地；供电电路400与并联连接的谐振电容c2和加热线圈l2的另一端，供电电路400用于为谐振电路300供电。
具体地，供电电路400可包括整流桥401和滤波模块402，整流桥401用于对交流电源ac输入的交流电进行整流以输出整流后的直流电；滤波模块402包括滤波电容c1和滤波电感l1，滤波模块402用于对整流后的直流电进行滤波以输出整流滤波后的直流电，并整流滤波后的直流电供给谐振电路300。
在电磁加热装置停止加热时，由于滤波电容c1的存在，功率开关管50的集电极电压将交流电源ac电压的1.4倍。在电磁加热装置开始加热之后，电磁加热装置先后进入启动阶段和正常加热阶段，在启动阶段时，功率开关管的驱动单元101输出第一驱动电压v1至功率开关管50，功率开关管50处于放大状态，流过功率开关管50的电流与v1有关，从而输出较小的第一驱动电压v1，可降低功率开关管开通瞬间的脉冲电流；在正常加热阶段，驱动单元101输出第二驱动电压v2至功率开关管50，功率开关管50处于饱和导通状态，功率开关管50导通时相当于一个导通的开关，电磁加热装置对锅具进行正常谐振加热。
根据本发明实施例提出的电磁加热装置，通过上述实施例的驱动检测电路，能够有效检测驱动模块的异常情况，防止驱动电压过高造成的功率开关管的脉冲电流过大、噪音较大，还可防止驱动电压过低造成的功率开关管损耗过大甚至发热烧毁。
本发明实施例又提出了一种电磁加热装置中功率开关管的驱动检测方法。
图8是根据本发明实施例的电磁加热装置中功率开关管的驱动检测方法的流程图。如图8所示，电磁加热装置中功率开关管的驱动检测方法包括以下步骤：
s1：根据电磁加热装置中驱动模块输出的驱动信号生成检测信号，其中，驱动模块输出驱动信号至功率开关管以驱动功率开关管的导通或关断。
s2：每隔预设间隔时间对计数模块的计数值进行调整。
s3：检测检测信号是否触发中断，并在触发中断时将计数模块的计数值清零。
s4：在达到预设检测时间时获取计数模块的最终计数值，并根据计数模块的最终计数值和驱动信号的电压状态判断驱动模块是否异常。
根据本发明的一个实施例，根据计数模块的最终计数值和驱动信号的电压状态判断驱动模块是否异常，包括：当驱动模块输出第一驱动电压的驱动信号时，如果计数模块的最终计数值小于预设阈值，则判断驱动模块异常；当驱动模块输出第二驱动电压的驱动信号时，如果计数模块的最终计数值大于等于预设阈值，则判断驱动模块异常；其中，第一驱动电压小于第二驱动电压。
具体来说，如图9所示，每隔预设间隔时间，本发明实施例的电磁加热装置中功率开关管的驱动检测方法中驱动检测主程序，包括以下步骤：
s101：判断电磁加热装置是否处于加热状态，例如是否处于放电阶段和加热阶段。
如果是，则执行步骤s102；如果否，则退出。
s102：控制计数模块的计数值加1。
s103：判断计数模块的计数值是否大于或等于计数溢出值，例如50。
如果是，则执行步骤s104；如果否，则执行步骤s105。
s104：控制计数模块的计数值保持为计数溢出值。
s105：判断驱动检测时间是否达到预设检测时间。
如果是，则执行步骤s106；如果否，则退出。
s106：判断驱动模块是否输出第一驱动电压的驱动信号，即在图4的实施例中，控制芯片是否通过第二控制输出端输出高电平信号。
如果是，则执行步骤s107；如果否，则执行步骤s108。
s107：判断计数模块的最终计数值大于或等于预设阈值例如5。
如果是，则执行步骤s109；如果否，则执行步骤s110。
s108：判断计数模块的最终计数值小于预设阈值例如5。
如果是，则执行步骤s109；如果否，则执行步骤s110。
s109：驱动模块正常。
s110：驱动模块异常。
具体来说，如图10所示，在异常检测过程中判断检测信号是否触发中断，本发明实施例的电磁加热装置中功率开关管的驱动检测方法中的中断处理方法中的中断处理程序，包括以下步骤：
s201：设置检测信号外部中断，例如上升沿触发。
s202：判断检测信号是否触发中断。
如果是，则执行步骤s203；如果否，则退出。
s203：将计数模块的计数值清零。
如此，在加热状态，每隔预设间隔时间执行一次图9的控制流程，在达到预设检测时间时，即可根据计数模块的最终计数值判断驱动模块是否异常。
综上，根据本发明实施例提出的电磁加热装置中功率开关管的驱动检测方法，通过驱动模块输出的驱动信号生成检测信号，每隔预设间隔时间对计数模块的计数值进行调整，以及检测检测信号是否触发中断，并在触发中断时将计数模块的计数值清零，进而在检测时间达到预设检测时间时获取计数模块的最终计数值，并根据最终计数值和驱动信号的电压状态判断驱动模块是否异常，从而能够有效检测驱动模块的异常情况，防止驱动电压过高造成的功率开关管的脉冲电流过大、噪音较大，还可防止驱动电压过低造成的功率开关管损耗过大甚至发热烧毁。
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”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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，除非另有明确的限定。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“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
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。
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。