电磁加热装置的开关管控制电路的制作方法

本实用新型涉及厨房电器领域，尤其涉及一种电磁加热装置的开关管控制电路。

背景技术：

目前常用的电磁炉多采用单个IGBT对电磁谐振电路进行控制，而为了实现电磁炉的小功率加热，常采用丢波的处理方式，即在交流电的每个周期内进行有选择的间歇加热。这种处理方式，IGBT在开通时为大电压硬导通，这对IGBT的冲击电流较大，导致IGBT使用寿命降低，且工作噪音较大。

为了解决这一问题，业界提出了一种改进方案，即用主控芯片的两个端口输出两路信号对IGBT进行控制，从而可以控制IGBT具有一软启动的工作状态。该改进方案虽可以解决冲击电流大、工作噪音大的问题，但其占用主控芯片的端口较多，且输出两路信号对主控芯片的性能要求较高，增加了主控芯片的成本。

因而，确有必要提供一种技术方案，以克服上述现有技术存在的缺陷。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足而提供一种电磁加热装置的开关管控制电路，以降低冲击电流和工作噪音，而且可做到成本低且控制模块的性能易满足。

为了达到上述目的，本实用新型的一种技术方案如下：

一种电磁加热装置的开关管控制电路，其包括控制模块以及与所述控制模块相连的第一驱动模块和第二驱动模块，所述第一驱动模块和所述第二驱动模块均与所述开关管相连以控制所述开关管的工作状态，其中，所述控制模块向所述第一驱动模块和所述第二驱动模块输出驱动信号，所述第一驱动模块依据驱动信号的电平高低以控制开关管的工作状态，所述第二驱动模块依据驱动信号的时间宽度大小，以调整开关管的驱动电压。本方案利用驱动信号的电平高低以及时间宽度的大小对开关管进行控制，电路结构更加简单、对控制模块的性能要求低、电路的整体性能好。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述第一驱动模块根据所述控制模块输出的驱动信号的高低以控制所述开关管工作在截止状态或导通状态，所述第二驱动模块根据所述控制模块输出的驱动信号的时间宽度的大小以控制所述导通状态为饱和导通状态或放大导通状态。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述第二驱动模块包括时间电路和稳压电路，在导通状态下，所述时间电路在所述驱动信号的时间宽度小于预设值时控制所述稳压电路接入开关管控制电路，在所述驱动信号的时间宽度大于预设值时控制所述稳压电路不接入开关管控制电路。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述稳压电路包括稳压二极管，所述饱和导通状态下的驱动电压为第一电压值，所述放大导通状态下的驱动电压为第二电压值，所述第二电压值为所述第一电压值与所述稳压二极管的稳压值之差。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述时间电路包括蓄电电容和电压比较器，所述蓄电电容连接至所述电压比较器的其中一个输入端，以根据所述驱动信号的时间宽度大小控制所述电压比较器输出高电平或低电平至稳压电路。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述预设值设置为10微秒至20微秒以内。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述第一驱动模块和所述第二驱动模块连接于所述控制模块的同一驱动信号输出端口。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述驱动信号输出端口输出高电平信号，所述第一驱动模块控制所述开关管工作在截止状态；所述驱动信号输出端口输出低电平信号且时间宽度小于预设值，所述开关管工作在放大导通状态；所述驱动信号输出端口输出低电平信号且时间宽度大于预设值，所述开关管工作在饱和导通状态。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述第一电压值为15V-18V，所述第二电压值为6V-12V。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，在导通状态下，所述控制模块输出至少三种时间宽度的驱动信号，所述至少三种时间宽度为依次增大或依次减小。

本实用新型提供的技术方案，包括控制模块、第一驱动模块和第二驱动模块，第一驱动模块根据所述控制模块输出的驱动信号的电平高低、且所述第二驱动模块根据所述控制模块输出的驱动信号的时间宽度大小，以向所述开关管输出电压值不同的至少两种驱动电压。本方案利用驱动信号的高低以及时间宽度大小对开关管进行控制，电路结构更加简单、对控制模块的性能要求低、电路的整体性能好。

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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例电磁加热装置的开关管控制电路的框图示意图；

图2为本实用新型一实施例电磁加热装置的开关管控制电路的具体电路图；

图3为本实用新型一实施例中电磁加热装置的开关管工作波形示意图。

附图标记：

10-控制模块；21-第一驱动模块；22-第二驱动模块；30-开关管。

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作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。

请参见图1至图2，本实用新型提供一种电磁加热装置的开关管控制电路，其包括控制模块10以及与所述控制模块10相连的第一驱动模块21和第二驱动模块22，所述第一驱动模块21和所述第二驱动模块22均与所述开关管30相连以控制所述开关管30的工作状态，其中，所述第一驱动模块21根据所述控制模块10输出的驱动信号的高低以控制开关管的工作状态，所述第二驱动模块22根据所述控制模块10输出的驱动信号的时间宽度大小，以调整向所述开关管30输出的驱动电压。本方案利用驱动信号的高低以及时间宽度大小对开关管进行控制，电路结构更加简单、对控制模块的性能要求低、电路的整体性能好。

请重点参阅图2，其为本实用新型电磁加热装置的开关管控制电路一具体实现电路图。所述控制模块10为主控芯片MCU，用以向所述第一驱动模块21和所述第二驱动模块22输出驱动信号，在本实施例中，所述驱动信号为PPG信号。所述第一驱动模块21包括第一三极管Q1、第二三极管Q2和第三三极管Q3，所述第一三极管Q1的控制极通过第五电阻R5连接至所述控制模块10的驱动信号输出端口，所述第一三极管Q1的发射极接地，所述第一三极管Q1的集电极连接至所述第二三极管Q2和第三三极管Q3的控制极。所述第二三极管Q2的发射极与所述第三三极管Q3的发射极相连，并连接至开关管30的控制极，所述第二三极管Q2的控制极通过第三电阻R3连接至电源电压VCC，所述第二三极管Q2的集电极通过一对并联的电阻R1和R2连接至电源电压VCC，所述第三三极管Q3的控制极与所述第二三极管Q2的控制极相连，所述第三三极管Q3的集电极通过第七电阻R7接地。所述第一驱动模块21还包括负极连接至所述开关管30的控制极、正极接地的稳压管ZD3，以及与所述稳压管ZD3并联的电阻R6。所述第一驱动模块21还包括负极连接至控制模块10的驱动信号输出端口、正极接地的稳压管ZD1，稳压管ZD1的负极通过第四电阻R4连接至电源电压VCC，所述第一驱动模块21还包括并联设置的电容C1和C3，电容C1和C3并联后的一端接地，一端连接至电源电压VCC。其中，所述第一三极管Q1和第二三极管Q2为NPN型三极管，所述第三三极管Q3为PNP型三极管。所述开关管为IGBT。

所述第二驱动模块22包括时间电路和稳压电路，所述稳压电路包括第四三极管Q4和稳压二极管ZD2，所述第四三极管Q4的控制极连接至时间电路，其集电极连接至所述稳压二极管ZD2的正极，其发射极接地，所述稳压二极管ZD2的负极连接至所述开关管30的控制极。所述时间电路包括第五三极管Q5、电压比较器以及蓄电电容C5,所述蓄电电容C5连接至所述电压比较器的其中一个输入端，所述电压比较器的输出端连接至所述第四三极管Q4的控制极。所述第五三极管Q5的控制极通过二极管D100连接至控制模块10的驱动信号输出端口，其集电极通过电阻R15连接至5V电源，其发射极接地。

下面参照图2介绍本实用新型电磁加热装置的开关管控制电路的控制过程。当主控芯片MCU输出的驱动信号为高电平信号时，第一驱动模块21中的第一三极管Q1和第三三极管Q3导通、第二三极管Q2截止，此时电源电压VCC不能加载至开关管30的控制极，开关管30工作在截止状态；此时第二驱动模块22中的第五三极管Q5导通，电压比较器输出高电平，第四三极管Q4导通，稳压二极管ZD2接入控制电路，但因为此时第一驱动模块21控制开关管30工作在截止状态，因而虽然稳压二极管ZD2接入控制电路，但开关管30仍工作在截止状态。当主控芯片MCU输出的驱动信号为低电平信号时，第一驱动模块21中的第一三极管Q1和第三三极管Q3截止、第二三极管Q2导通，此时电源电压VCC可加载至开关管30控制极处，开关管30工作在导通状态；此时第二驱动模块22中的第五三极管Q5截止，蓄电电容C5充电，当驱动信号的时间宽度小于预设值时，蓄电电容C5提供的电压较小，电压比较器输出高电平，第四三极管Q4导通，稳压二极管ZD2接入控制电路，此时开关管30控制极处的电压值为第二电压值，即为电源电压VCC与稳压二极管ZD2的稳压值之差；而当驱动信号的时间宽度大于预设值时，蓄电电容C5提供的电压足够大，使得电压比较器输出低电平，第四三极管Q4截止，稳压二极管ZD2不接入控制电路，此时开关管30控制极处的电压值为第一电压值，即为电源电压VCC。所述时间宽度是指驱动信号的高电平或低电平持续的时间，对于脉冲信号而言也即脉冲宽度。进一步的，所述电源电压VCC的电压值为15V-18V，所述电源电压VCC与稳压二极管ZD2的稳压值之差为6V-12V。所述驱动信号输出端口输出低电平信号且时间宽度小于预设值，所述开关管的控制极电压为6V-12V，其工作在放大导通状态；所述驱动信号输出端口输出低电平信号且时间宽度大于预设值，所述开关管的控制极电压为15V-18V，其工作在饱和导通状态。优选的，所述电源电压VCC电压值为18V，稳压二极管ZD2的稳压值为9V。所述预设值设置为10微秒至20微秒以内，例如可为10微秒、12微秒、15微秒、18微秒等。

在本实施例中，所述第一驱动模块21和所述第二驱动模块22连接于所述控制模块10的同一驱动信号输出端口。当然，在其他实施例中，控制模块10也可设置多个输出端口，分别连接至第一驱动模块21和第二驱动模块22，只要第一驱动模块21和第二驱动模块22的控制包括驱动信号的电平高低和驱动信号的时间宽度大小即为本实用新型公开的内容。

进一步的，在导通状态下，所述控制模块10输出至少三种时间宽度的驱动信号，所述至少三种时间宽度为依次增大或依次减小。通过调整时间宽度以调整占空比，实现功率的调节；通过设置时间宽度依次增大或依次减小，可减小因突变造成对电路系统的冲击以及噪音。

请参阅图3，在电磁加热装置的使用过程中，当需采用大功率加热时，控制模块输出高低交替的PPG信号，并且每次低电平信号的时间宽度大于预设值，例如其时间宽度为20微秒-40微秒，此时开关管控制极的电压为0V与18V的交替变化，开关管工作在截止状态和饱和导通状态。当需采用小功率加热时，在启动阶段，控制模块输出高低交替的PPG信号，并且每次低电平信号的时间宽度小于预设值，例如其时间宽度小于10微秒，此时开关管控制极的电压为0V与9V的交替变化，开关管工作在截止状态和放大导通状态；当小功率加热状态稳定时，其控制方式与大功率的控制相同。所述电磁加热装置为电磁炉、电磁加热饭煲、电磁加热压力煲、电磁加热炒菜机等厨房电器产品。

本实用新型提供的电磁加热装置的开关管控制电路，其包括控制模块以及与所述控制模块相连的第一驱动模块和第二驱动模块，所述第一驱动模块和所述第二驱动模块均与所述开关管相连以控制所述开关管的工作状态，其中，所述第一驱动模块根据所述控制模块输出的驱动信号的高低、且所述第二驱动模块根据所述控制模块输出的驱动信号的时间宽度的大小，以向所述开关管输出电压值不同的至少两种驱动电压。本实用新型提供的技术方案，提供两种驱动电压，可降低开关管的冲击电流和工作噪音；而且利用驱动信号的高低以及时间宽度大小对开关管进行控制，即同时利用了同一驱动信号的电平高低与时间宽度分别控制第一驱动模块和第二驱动模块，电路结构更加简单、对控制模块的性能要求低、电路的整体性能好。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“厚度”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“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。

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该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本实用新型中，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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，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。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。