一种电磁加热电路及电磁加热装置的制作方法

本实用新型涉及功率控制技术领域，尤其涉及一种电磁加热电路及电磁加热装置。

背景技术：

现有的电磁加热方案如图1所示，电磁加热电路通常包括与市电直接连接的整流桥、滤波储能电容C1001、电感L1001、储能电容C1002，线圈盘、与线圈盘并联的电容C1003、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)开关及逻辑电路及其控制中心。然而，市电经整流桥整流之后，直接与后级的谐振电路连接，使得谐振电压较高，且市电包络对电磁加热器件的工作稳定性造成了影响。

因此，如何设计电磁加热电路的结构，使之降低谐振电压及消除市电包络成为亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

针对现有技术的缺陷，本实用新型提供了一种电磁加热电路及电磁加热装置，能够解决现有技术中电磁加热电路的谐振电压较高且存在市电包络的问题。

第一方面，本实用新型提供了一种电磁加热电路，所述电磁加热电路包括：电源、PFC电路、整流滤波电路、谐振电路、开关电路及控制器；

所述电源与所述PFC电路连接，所述PFC电路与所述整流滤波电路连接，所述整流滤波电路与所述谐振电路连接，所述谐振电路与所述开关电路连接，所述控制器分别与所述PFC电路及所述开关电路连接；

其中，所述PFC电路用于将所述电源输出的交流转换为直流。

可选地，所述PFC电路包括：第一电感、第一开关管、第二开关管、第一二极管及第二二极管；

所述第一电感的第一端与所述电源的第一端连接，所述第一电感的第二端与所述第二开关管的高电平端连接；

所述第二开关管的低电平端与所述第一开关管的低电平端连接，所述第二开关管的控制端与所述控制器连接；所述第二二极管的阴极与所述第二开关管的高电平端连接，所述第二二极管的阳极与所述第二开关管的低电平端连接；所述第一开关管的高电平端与所述电源的第二端连接，所述第一开关管的控制端与所述控制器连接；所述第一二极管的阴极与所述第一开关管的高电平端连接，所述第一二极管的阳极与所述第一开关管的低电平端连接；

所述第一电感的第二端与所述整流滤波电路的第一输入端连接，所述电源的第二端与所述整流滤波电路的第二输入端连接。

可选地，所述第一开关管及所述第二开关管为IGBT或者MOSFET。

可选地，所述整流滤波电路包括：整流桥、第一电容、第二电感及第二电容；

所述整流桥的第一输入端与所述PFC电路的第一输出端连接，所述整流桥的第二输入端与所述PFC电路的第二输出端连接；所述整流桥的第一输出端分别与所述第一电容的第一端及所述第二电感的第一端连接，所述整流桥的第二输出端分别与所述第一电容的第二端及所述第二电容的第一端连接；所述第二电感的第二端与所述第二电容的第二端连接；所述第二电感的第二端与所述谐振电路连接，所述第二电容的第一端与地连接。

可选地，所述整流桥包括：第三二极管、第四二极管、第五二极管及第六二极管；

所述PFC电路的第一输出端与所述第四二极管的阳极连接，所述PFC电路的第二输出端与所述第五二极管的阴极连接；所述第四二极管的阴极与所述第三二极管的阴极连接，所述第三二极管的阳极与所述第五二极管的阴极连接，所述第五二极管的阳极与所述第六二极管的阳极连接，所述第六二极管的阴极与所述第四二极管的阳极连接；所述第三二极管的阴极与所述第一电容的第一端连接，所述第六二极管的阳极与所述第一电容的第二端连接。

可选地，所述第一电容的电容量取值范围为：100uf～1000uf/500V。

可选地，所述谐振电路包括：第三电容及线圈盘；

所述第三电容与所述线圈盘并联；所述第三电容的第一端与所述整流滤波电路连接，所述第三电容的第二端与所述开关电路连接。

可选地，所述开关电路包括：第三开关管；

所述第三开关管的控制端与所述控制器连接，所述第三开关管的高电平端与所述谐振电路连接，所述第三开关管的低电平端与地连接。

可选地，所述第三开关管为IGBT；

相应地，所述第三开关管的门极与所述控制器连接，所述第三开关管的集电极与所述谐振电路连接，所述第三开关管的发射极与地连接。

第二方面，本实用新型提供了一种电磁加热装置，所述电磁加热装置包括：如上述任意一种电磁加热电路。

由上述技术方案可知，本实用新型提供一种电磁加热电路及电磁加热装置，所述电磁加热电路包括：电源、PFC电路、整流滤波电路、谐振电路、开关电路及控制器；电源输出的交流经PFC电路及整流滤波电路后变换为直流，进而输入至谐振电路，以实现电路谐振。本实用新型中PFC电路能够使得电源输入的交流变为直流，如此降低了后级的谐振电压，同时消除了市电包络，使得电磁加热器件一直工作在稳定的直流电基础上，从而提高了器件可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。

图1是现有的电磁加热电路的电路结构示意图；

图2是本实用新型一实施例提供的电磁加热电路的结构示意图；

图3是本实用新型另一实施例提供的电磁加热电路的电路结构示意图；

图4是本实用新型另一实施例提供的电磁加热电路在模态1时的电流流向示意图；

图5是本实用新型另一实施例提供的电磁加热电路在模态2时的电流流向示意图；

图6是本实用新型另一实施例提供的电磁加热电路在模态3时的电流流向示意图；

图7是本实用新型另一实施例提供的电磁加热电路在模态4时的电流流向示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

图2是本实用新型一实施例中的一种电磁加热电路的结构示意图，所述电磁加热电路包括：电源1、PFC电路2、整流滤波电路3、谐振电路4、开关电路5及控制器6。

其中，所述电源1与所述PFC电路2连接，所述PFC电路2与所述整流滤波电路3连接，所述整流滤波电路3与所述谐振电路4连接，所述谐振电路4与所述开关电路5连接，所述控制器6分别与所述PFC电路2及所述开关电路5连接。

其中，所述PFC电路2用于将所述电源输出的交流转换为直流。

具体来说，所述电源1即为市电，PFC电路2及整流滤波电路3将电源输出的交流转换为直流，谐振电路4与整流滤波电路3连接，用于实现电路谐振，而开关电路5分别与控制器6及谐振电路4连接，用于控制谐振电路4的工作状态。

本实施例中，电源1输出的交流经PFC电路2及整流滤波电路3后变换为直流，进而输入至谐振电路4，以实现电路谐振。本实施例中PFC电路2能够使得电源输入的交流变为直流，如此降低了后级的谐振电压，同时消除了市电包络，使得电磁加热器件一直工作在稳定的直流电基础上，从而提高了器件可靠性。

根据本实用新型的一个实施例，如图3所示，所述PFC电路2具体包括：第一电感L1、第一开关管Q1、第二开关管Q2、第一二极管D1及第二二极管D2。

如图3所示，所述第一电感L1的第一端与所述电源1的第一端连接，所述第一电感L1的第二端与所述第二开关管Q2的高电平端连接；所述第二开关管Q2的低电平端与所述第一开关管Q1的低电平端连接，所述第二开关管Q2的控制端与所述控制器6连接；所述第二二极管D2的阴极与所述第二开关管Q2的高电平端连接，所述第二二极管D2的阳极与所述第二开关管Q2的低电平端连接；所述第一开关管Q1的高电平端与所述电源1的第二端连接，所述第一开关管Q1的控制端与所述控制器6连接；所述第一二极管D1的阴极与所述第一开关管Q1的高电平端连接，所述第一二极管的阳极D1与所述第一开关管Q1的低电平端连接；所述第一电感L1的第二端与所述整流滤波电路3的第一输入端连接，所述电源1的第二端与所述整流滤波电路3的第二输入端连接。

其中，电源1的第一端连接至市电火线，电源1的第二端连接至市电零线。电感L1为PFC电感，磁芯可为铁氧体、铁硅或铁硅铝等。第一二极管D1及第二二极管D2为高频整流二极管。

其中，所述第一开关管Q1及所述第二开关管Q2为IGBT或者MOSFET。例如，若第一开关管Q1及第二开关管Q2均为N沟道MOSFET，电感L1的第二端与第二开关管Q2的漏极连接，第二开关管Q2的栅极与所述控制器6连接，第二开关管Q2的源极与第一开关管Q1的源极连接，第一开关管Q1的栅极与所述控制器6连接，第一开关管Q1的漏极与电源1的第一端连接。而控制器输出第一PWM信号PWM1至第一开关管Q1的栅极，以控制第一开关管Q1导通或截止；控制器输出第二PWM信号PWM2至第二开关管Q2的栅极，以控制第二开关管Q2导通或截止。即第一开关管Q1及第二开关管Q2均为N沟道MOSFET时，第一开关管Q1及第二开关管Q2的高电平端即为漏极，第一开关管Q1及第二开关管Q2的低电平端即为源极。可理解地，第一开关管Q1及第二开关管Q2均为IGBT时，第一开关管Q1及第二开关管Q2的高电平端即为集电极，第一开关管Q1及第二开关管Q2的低电平端即为发射极。

根据本实用新型的一个实施例，如图3所示，所述整流滤波电路3具体包括：整流桥、第一电容C1001、第二电感L1001及第二电容C1002。

其中，所述整流桥的第一输入端与所述PFC电路2的第一输出端连接，所述整流桥的第二输入端与所述PFC电路2的第二输出端连接；所述整流桥的第一输出端分别与所述第一电容C1001的第一端及所述第二电感L1001的第一端连接，所述整流桥的第二输出端分别与所述第一电容C1001的第二端及所述第二电容C1002的第一端连接；所述第二电感L1001的第二端与所述第二电容C1002的第二端连接；所述第二电感的L1001第二端与所述谐振电路4连接，所述第二电容C1002的第一端与地连接。

本实施例中，第一电容C1001用于滤波储能，第一电容C1001选型为：100uf～1000uf/500V规格。而第二电感L1001连接至谐振电路4，可有效抑制谐振电流对功率开关的冲击作用，避免了低功率电磁加热时功率开关因提前导通而引发的过流、过热击穿等问题，是电磁加热装置在低功率下可实现连续加热的效果，增强了电磁加热装置的烹饪效果，提升了用户体验。第二电容C1002与谐振电路4及开关电路5并联，用于对第二电感L1001进行放电保护。

具体地，如图3所示，上述整流桥具体包括：第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5及第六二极管D6。

其中，所述PFC电路2的第一输出端与所述第四二极管D4的阳极连接，所述PFC电路2的第二输出端与所述第五二极管D5的阴极连接；所述第四二极管D4的阴极与所述第三二极管D3的阴极连接，所述第三二极管D3的阳极与所述第五二极管D5的阴极连接，所述第五二极管D5的阳极与所述第六二极管D6的阳极连接，所述第六二极管D6的阴极与所述第四二极管D4的阳极连接；所述第三二极管D3的阴极与所述第一电容C1001的第一端连接，所述第六二极管D6的阳极与所述第一电容C1001的第二端连接。

本实施例中，PFC电路2和整流桥结合起来，达到将电源1输出的交流转化为直流的目的。

另外，如图3所示，控制器6除了输出驱动信号至第一开关管Q1、第二开关管Q2及第三开关管Q3之外，还与电源1的两个输出端连接，用于对市电AC进行采样；控制器6还连接至整流桥的两个输出端，用于对PFC输出进行采样；控制器6连接至线圈盘两端，用于对加热系统进行采样。

根据本实用新型的一个实施例，如图3所示，所述谐振电路4包括：第三电容C1003及线圈盘。

其中，所述第三电容C1003与所述线圈盘并联；所述第三电容C1003的第一端与所述整流滤波电路2连接，所述第三电容C1003的第二端与所述开关电路5连接。

根据本实用新型的一个实施例，如图3所示，所述开关电路5包括：第三开关管Q3。

其中，所述第三开关管Q3的控制端与所述控制器6连接，所述第三开关管Q3的高电平端与所述谐振电路4连接，所述第三开关管Q3的低电平端与地连接。

举例来说，所述第三开关管Q3可为IGBT。相应地，所述第三开关管Q3的门极G与所述控制器6连接，所述第三开关管Q3的集电极C与所述谐振电路4连接，所述第三开关管Q3的发射极E与地连接。

本实施例中，控制器6输出PWM驱动信号至第三开关管Q3的门极，以控制第三开关管Q3的导通或关断，从而控制谐振电路4的工作状态。

具体来说，图3中所示的电磁加热电路的工作原理如下：

在电源1输出的交流电压处于正半周期时，分为两个模态：模态1如图4所示，第三二极管D3及第六二极管D6截止，第四二极管D4及第五二级管D5导通，此时电源1输出的电流为负载供电；模态2如图5所示，此时第二开关管Q2导通，第一开关管Q1截止，而第一二极管D1导通，则第一电感L1储能增加。此时第一电感L1、第二开关管Q2及第四开关管D4构成了boost PFC电路，则进一步通过第一电容C1001进行滤波储能，输出一定纹波的DC电压，以供电磁加热负载使用。

在电源1输出的交流电压处于负半周期时，也分为两个模态：模态3如图6所示，第三二极管D3及第六二极管D6导通，而第四二极管D4及第五二级管D5截止，此时电源1输出的电流为负载供电；模态4如图7所示，此时第一开关管Q1导通，第二开关管Q2截止，而第二二极管D2导通，则第一电感L1储能增加。此时第一电感L1、第一开关管Q1及第三开关管D3构成了boost PFC电路，则进一步通过第一电容C1001进行滤波储能，输出一定纹波的DC电压，以供电磁加热负载使用。

另外，本实用新型一实施例提供了一种电磁加热装置，所述电磁加热装置包括：如上述任一实施例中的电磁加热电路。能够降低电磁加热电路后级的谐振电压，同时消除市电包络，使得电磁加热器件一直工作在稳定的直流电基础上，从而提高了器件可靠性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。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；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。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实用新型中的具体含义。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。