电磁加热驱动控制器及驱动控制方法与流程

1.本发明涉及电子电路技术领域，尤其是一种电磁加热驱动控制器及驱动控制方法。


背景技术：

2.由于绝缘栅双极性晶体管(igbt)具有较高的电流容量及电压耐量，导通损耗较小，静态驱动功率小等特点，在中、大功率电器中有着广泛的应用，例如电磁炉。为使igbt出现电流或电压波动时得到正确和有效的保护，保护功能也被集成到驱动电路中。然而，现有技术对igbt的保护机制是关断输入电源，影响电器使用效果。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种电磁加热驱动控制器及驱动控制方法，旨在解决如何兼顾保护igbt以及维持电器使用效果的技术问题。
4.第一方面，提供一种电磁加热驱动控制器，包括：
5.驱动模块，驱动模块的驱动输出端与igbt的g极相连，驱动模块通过输出驱动信号至igbt以驱动igbt开通或关断；
6.控制模块，控制模块具有信号输入端和控制输出端，控制模块通过信号输入端接收igbt工作参数并生成对应的控制信号，并通过控制输出端输出控制信号至驱动模块；
7.其中，igbt工作参数至少包括c极电压和/或c极电流，驱动模块接收到控制信号时生成驱动信号，使在启动阶段的上升沿驱动信号的平均电压与igbt工作参数呈负相关。
8.在一些实施例中，控制模块依据igbt工作参数生成对应的控制信号，使驱动模块依据控制信号生成驱动信号，以在启动阶段的上升沿驱动信号的波幅与igbt工作参数呈正相关。
9.在一些实施例中，电磁加热驱动控制器还包括：
10.检测模块，检测模块与igbt的c极相连，采样c极电压并将得到的电压采样信号输出至控制模块；
11.控制模块接收电压采样信号并生成控制信号，使驱动模块接收到控制信号时生成驱动信号。
12.在一些实施例中，检测模块包括第一比较单元和第二比较单元；
13.第一比较单元与igbt的c极相连，采样c极电压并与第一参考源进行比较，将比较结果输出至控制模块；
14.第二比较单元与igbt的c极相连，采样c极电压并与第二参考源进行比较，将比较结果输出至控制模块；
15.第一参考源的电压值与第二参考源的电压值不相同。
16.在一些实施例中，检测模块采样c极电压并将得到的电压采样信号输出至驱动模块；
17.控制模块接收电压采样信号并生成控制信号，使驱动模块依据控制信号生成驱动信号或者是依据电压采样信号生成驱动信号。
18.第二方面，提供一种电磁加热烹饪器具，包括如第一方面的电磁加热驱动控制器。
19.第三方面，提供一种电磁加热烹饪器具中igbt的驱动控制方法，电磁加热烹饪器具包括驱动模块和控制模块，驱动模块的驱动输出端与igbt的g极相连，控制模块具有信号输入端和控制输出端，驱动控制方法包括以下步骤：
20.控制模块通过信号输入端接收igbt工作参数并生成对应的控制信号，并通过控制输出端输出控制信号至驱动模块；
21.驱动模块接收到控制信号时生成驱动信号，驱动模块通过输出驱动信号至igbt以驱动igbt开通或关断；
22.其中，igbt工作参数至少包括c极电压和/或c极电流，驱动信号的平均电压与igbt工作参数呈负相关。
23.在一些实施例中，控制模块依据igbt工作参数生成对应的控制信号，使驱动模块依据控制信号生成驱动信号，以使驱动信号的波幅与igbt工作参数呈正相关。
24.在一些实施例中，控制模块依据igbt工作参数生成对应的控制信号，使驱动模块依据控制信号生成驱动信号，包括：
25.控制模块判断igbt工作参数是否处于预设的参数范围内；
26.若否，控制模块输出配置后的控制信号，依据控制信号配置驱动信号的上升时间和/或起始电压，驱动模块输出配置后的驱动信号；其中，驱动信号的上升时间和/或起始电压与igbt工作参数呈负相关。
27.在一些实施例中，控制模块依据igbt工作参数生成对应的控制信号，使驱动模块依据控制信号生成驱动信号，包括：
28.控制模块判断igbt工作参数是否处于预设的参数范围内；
29.若否，控制模块输出控制信号，使驱动模块依据采样c极电压得到的电压采样信号配置驱动信号的上升时间和/或起始电压并输出配置后的驱动信号；其中，驱动信号的上升时间和/或起始电压与igbt工作参数呈负相关。
30.本发明的有益效果：通过接收到igbt工作参数调节驱动模块10输出的驱动信号，使驱动信号的平均电压与igbt工作参数成负相关，以驱动igbt开通或关断，从而能够在igbt工作参数达到或接近保护阈值时，对igbt工作参数继续约束，对igbt进行过流或过压的保护时，无需直接关断输入电源，保证电磁加热烹饪器具稳定运行。
附图说明
31.图1是第一个实施例提供的电磁加热驱动控制器的结构示意图。
32.图2是第二个实施例提供的电磁加热驱动控制器的结构示意图。
33.图3是第三个实施例提供的电磁加热驱动控制器的结构示意图。
34.图4是一实施例提供的电磁加热烹饪器具中igbt的驱动控制方法的流程图。
35.图5是第一个实施例提供的步骤s402的流程图。
36.图6是第二个实施例提供的步骤s402的流程图。
37.图7是一实施例提供的调制前的驱动信号的波形示意图。
38.图8是一实施例提供的调制后的驱动信号的波形示意图。
具体实施方式
39.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清晰，下面将结合实施例和附图，对本发明作进一步的描述。
40.在本发明的实施例中，若干的含义是不定量，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
41.在本发明的实施例中，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，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。
42.相关技术中，由于绝缘栅双极性晶体管(igbt)具有较高的电流容量及电压耐量，导通损耗较小，静态驱动功率小等特点，在中、大功率变换器中有着广泛的应用，例如电磁炉，igbt驱动电路的功能就是将来自于微控制器的开关信号转换成具有足够功率的驱动脉冲信号，来保证igbt可靠地关断与开通，同时，igbt驱动电路也为微控制器和功率晶体管之间的电压提供安全电气隔离，为了使igbt出现电流或电压波动时得到正确和有效的保护，保护功能也被集成到驱动电路中。然而，现有igbt驱动电路对igbt对于过流或过压的保护机制是关断输入电源，影响电器使用效果。
43.基于此，本发明实施例提供一种电磁加热驱动控制器、具有该电磁加热驱动控制器的电磁加热烹饪器具和电磁加热烹饪器具中igbt的驱动控制方法。
44.在本发明的实施例中，电磁加热烹饪器具可以是电磁电饭煲、电磁压力锅等电磁加热产品。
45.根据本发明的第一方面，提供一种电磁加热驱动控制器。
46.如图1所示，该电磁加热驱动控制器包括驱动模块10和控制模块20。
47.其中，驱动模块10的驱动输出端与igbt的g极(门极)相连，驱动模块10通过输出驱动信号至igbt以驱动igbt开通或关断，控制模块20具有信号输入端和控制输出端，控制模块20通过信号输入端接收igbt工作参数并生成对应的控制信号(如，ppg脉冲)，并通过控制输出端输出控制信号至驱动模块10。igbt工作参数至少包括c极电压和/或c极电流，驱动模块10接收到控制信号时生成驱动信号，使在启动阶段的上升沿驱动信号的平均电压与igbt工作参数呈负相关。
48.具体而言，在电磁加热烹饪器具的工作过程中，控制模块20通过信号输入端通过控制输出端输出对应的控制信号至驱动模块10以及接入igbt工作参数。驱动模块10在接收到控制信号时，对控制模块20输出的控制信号进行转换以生成驱动信号。
49.示例性地，驱动模块10可将控制模块20输出的+5v电平信号转换输出平均电压为14v的上升沿驱动信号，并向igbt输出该驱动信号，以控制igbt开通或关断，以便igbt控制对应的谐振模块进行谐振工作。控制模块20输出控制信号，从而控制驱动模块10接收到控制信号时产生调制后的驱动信号，调制后的驱动信号的波幅与igbt工作参数呈正相关。
50.基于此，通过控制模块20向驱动模块10输出控制信号，并通过接收到igbt工作参数调节驱动模块10输出的驱动信号的平均电压，使在启动阶段的上升沿驱动信号的平均电
压与igbt工作参数成负相关，以控制igbt开通或关断，从而能够在igbt工作参数达到或接近保护阈值时，对igbt工作参数继续约束，对igbt进行过流或过压的保护时，无需直接关断输入电源，保证电磁加热烹饪器具稳定运行。
51.进一步地，根据本发明的一个实施例，控制模块20依据igbt工作参数生成对应的控制信号，使驱动模块10依据控制信号生成驱动信号，以使在启动阶段的上升沿驱动信号的波幅与igbt工作参数呈正相关。
52.具体地，控制模块20接入igbt工作参数时，根据接收到的igbt工作参数对原先输出的控制信号进行调整，然后将调整后的控制信号输出至驱动模块10。控制模块20控制驱动模块10生成驱动信号的过程中，通过配置驱动信号的上升时间和/或起始电压，调高或降低驱动信号的波幅，以使在启动阶段的上升沿驱动信号的平均电压与igbt工作参数呈负相关。
53.示例性地，在启动阶段，当控制模块20接收到c极电压超过预设电压阈值时，控制模块20判断c极电压过高，此时控制模块20可先将原先输出的控制信号的脉冲宽度或者占空比调小，然后将调整后的控制脉冲输出至驱动模块10，接收调整后控制脉冲的驱动模块10可以是将原先输出的驱动信号的起始电压调低而结束电压维持不变，也可以是将原先输出的驱动信号的起始电压和结束电压维持不变而将上升时间调低，从而使驱动信号的平均电压与igbt工作参数呈负相关。基于此，可以通过反馈机制将igbt工作参数反馈给控制模块20，以便控制模块20对驱动信号进行调整，从而能够降低igbt损坏的概率，提高可靠性。
54.如图7所示，调制前的驱动信号为方波，调制前的驱动信号的波形不随igbt工作参数而发生波形变化，驱动信号在启动阶段的起始电压和结束电压相同，起始电压和结束电压均为v0。
55.如图8所述，依据igbt工作参数调制驱动信号，控制模块20基于igbt工作参数(如c极电压)，设定驱动信号的起始电压、结束电压以及上升时间。当c极电压在启动阶段上升时，在上升沿控制阶段，驱动信号起始电压降低至v1，结束电压位维持在v0，上升时间为t1；在下降沿控制阶段，驱动信号起始电压降低至v1，结束电压位维持在v0，上升时间为t1，驱动信号的电压在t2的下降时间内从v0下降至v2，再在t3的下降时间内从v2下降至v1，即驱动信号的电压下降先先经过一个次级电压阶段后再下降至低于开通igbt的电压，延缓了驱动信号的下降速度，降低emi干扰、igbt的开关损耗以及igbt的温升，提升电磁加热烹饪器具的能效。
56.本发明的一个具体实施例中，如图2所示，电磁加热驱动控制器还包括检测模块30。其中，检测模块30与igbt的c极相连，检测模块30采样c极电压并将得到的电压采样信号输出至控制模块20，控制模块20接收电压采样信号并生成控制信号，使驱动模块10接收到控制信号时生成驱动信号。
57.本实施例中，检测模块30接入igbt的c极，采样c极电压并转换为反压检测信号，控制模块20接入反压检测信号后依据反压检测信号的波形或电压值确定c极电压的电压值，当c极电压的电压值增大时，控制模块20通过输出对应的控制信号来调低驱动信号的平均电压，反之，当c极电压的电压值降低时，控制模块20通过输出对应的控制信号来调高驱动信号的平均电压，使c极电压维持在稳定范围内。
58.具体地，检测模块30包括第一比较单元31和第二比较单元32。第一比较单元31与
igbt的c极相连，采样c极电压并与第一参考源进行比较，将比较结果输出至控制模块20；第二比较单元32与igbt的c极相连，采样c极电压并与第二参考源进行比较，将比较结果输出至控制模块20；第一参考源的电压值与第二参考源的电压值不相同。
59.第一比较单元31的其一输入端连接igbt的c极，第一比较单元31的另一输入端连接第一参考源，第一比较单元31将c极电压与第一参考源进行比较，输出电压值更大的信号作为浪涌检测信号。浪涌检测信号为第一参考源时，则集电极电压的电压值降低，控制模块20调高驱动信号的起始电压，浪涌检测信号为集电极电压时，则集电极电压的电压值升高，控制模块20调低驱动信号的起始电压。
60.第二比较模块的其一输入端连接igbt的c极，第二比较模块的另一输入端连接第二参考源，第二比较模块将c极电压与第二参考源进行比较，输出电压值更大的信号作为浪涌检测信号。浪涌检测信号为第二参考源时，则集电极电压的电压值降低，控制模块20调高驱动信号的起始电压，浪涌检测信号为集电极电压时，则集电极电压的电压值升高，控制模块20调低驱动信号的起始电压。
61.第一参考源的电压值和第二参考源的电压值不同，控制模块20依据第一比较单元31输出的反压检测信号和第二比较模块输出的反压检测信号对igbt器件进行控制时，将集电极电压限定在第一参考源和第二参考源的电压值之间，使c极电压维持在稳定范围内。
62.本发明的另一个具体实施例中，如图3所示，检测模块30采样c极电压并将得到的电压采样信号输出至驱动模块10，控制模块20接收电压采样信号并生成控制信号，使驱动模块10依据控制信号生成驱动信号或者是依据电压采样信号生成驱动信号。
63.本实施例中，对于c极电压控制，检测模块30直接输出反压检测信号至驱动模块10，驱动模块10直接依据反压检测信号输出边沿控制信号。
64.具体地，检测模块30接入igbt的c极，采样c极电压并转换为反压检测信号，驱动模块10接入反压检测信号后依据反压检测信号的波形或电压值确定c极电压的电压值，当c极电压的电压值增大时，驱动模块10调低驱动信号的平均电压，反之，当c极电压的电压值降低时，控制模块20调高驱动信号的平均电压，使c极电压维持在稳定范围内。
65.综上所述，根据本发明实施例的电磁加热驱动控制器，通过接收到igbt工作参数调节驱动模块10输出的驱动信号，使驱动信号的平均电压与igbt工作参数成负相关，以驱动igbt开通或关断，从而能够在igbt工作参数达到或接近保护阈值时，对igbt工作参数继续约束，对igbt进行过流或过压的保护时，无需直接关断输入电源，保证电磁加热烹饪器具稳定运行。
66.根据本发明的第二方面，提供一种电磁加热烹饪器具。
67.电磁加热烹饪器具包括如第一方面的电磁加热驱动控制器，通过上述的电磁加热驱动控制器，能够在igbt工作参数达到或接近保护阈值时，对igbt工作参数继续约束，对igbt进行过流或过压的保护时，无需直接关断输入电源，保证电磁加热烹饪器具稳定运行。
68.电磁加热驱动控制器的具体结构参照上述实施例，由于本发明第二方面的电磁加热烹饪器具采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
69.根据本发明的第三方面，提供一种电磁加热烹饪器具中igbt的驱动控制方法。
70.本发明的实施例中，如图1所示，电磁加热烹饪器具包括驱动模块10和控制模块
20，驱动模块10的驱动输出端与igbt的g极相连，控制模块20具有信号输入端和控制输出端。
71.如图4所示，驱动控制方法包括以下步骤：
72.步骤s401，控制模块通过信号输入端接收igbt工作参数并生成对应的控制信号，并通过控制输出端输出控制信号至驱动模块。
73.步骤s402，驱动模块接收到控制信号时生成驱动信号，驱动模块通过输出驱动信号至igbt以驱动igbt开通或关断。
74.其中，igbt工作参数至少包括c极电压和/或c极电流，驱动信号的平均电压与igbt工作参数呈负相关。
75.进一步地，根据本发明的一个实施例，控制模块依据igbt工作参数生成对应的控制信号，使驱动模块依据控制信号生成驱动信号，以使驱动信号的上升时间和/或起始电压与igbt工作参数呈正相关。
76.在本发明的实施例中，电磁加热烹饪器具可包括电磁电饭煲和电磁压力锅。
77.需要说明的是，本发明实施例的电磁加热烹饪器具中igbt的驱动控制方法中未披露的细节，请参考本发明实施例第一方面中的电磁加热驱动控制器中所披露的细节，具体这里不再详述。
78.如图5所示，根据本发明的一个实施例，步骤s402具体包括：
79.步骤s501，控制模块判断igbt工作参数是否处于预设的参数范围内。若是，执行步骤s502；若否，执行步骤s503。
80.步骤s502，控制模块输出预设的控制信号，使驱动模块输出预设的驱动信号。
81.步骤s503，控制模块输出配置后的控制信号，依据控制信号配置驱动信号的上升时间和/或起始电压，驱动模块输出配置后的驱动信号。
82.其中，驱动信号的上升时间和/或起始电压与igbt工作参数呈负相关。
83.在步骤s501中，控制模块将接收igbt工作参数与预设的参数范围值进行比较，根据比较结果输出对应的控制信号。例如，当igbt工作参数处于预设的参数范围内时，对应预设的控制信号，当igbt工作参数处于预设的参数范围以外时，对应配置后的控制信号。
84.在步骤s502中，控制模块输出预设的控制信号时，驱动模块依据预设的控制信号输出预设的驱动信号，igbt接收预设的驱动信号正常开通，在常规状态下通电。
85.在步骤s503中，控制模块配置控制信号时，使配置后的控制信号的上升时间和/或起始电压与igbt工作参数呈负相关，从而使驱动模块接收控制信号时输出的驱动信号的上升时间和/或起始电压也与igbt工作参数呈负相关。
86.如图6所示，根据本发明的一个实施例，步骤s402具体包括：
87.步骤s601，控制模块判断igbt工作参数是否处于预设的参数范围内。若是，执行步骤s502；若否，执行步骤s503。
88.步骤s602，控制模块输出预设的控制信号，使驱动模块接收电压采样信号后输出预设的驱动信号。
89.步骤s603，控制模块输出控制信号，使驱动模块依据采样c极电压得到的电压采样信号配置驱动信号的上升时间和/或起始电压并输出配置后的驱动信号。
90.其中，igbt工作参数与驱动信号的上升时间和/或起始电压呈负相关。
可以表示：只存在a，只存在b以及同时存在a和b三种情况，其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
102.在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，上述电路的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个电路或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或电路的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
103.上述作为分离部件说明的电路可以是或者也可以不是物理上分开的，作为电路显示的部件可以是或者也可以不是物理电路，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络电路上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部电路来实现本实施例方案的目的。
104.另外，在本发明各个实施例中的各功能电路可以集成在一个处理电路中，也可以是各个电路单独物理存在，也可以两个或两个以上电路集成在一个电路中。上述集成的电路既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能电路的形式实现。
105.集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括多指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例的方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，简称rom)、随机存取存储器(random access memory，简称ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序的介质。
106.以上参照附图说明了本发明实施例的优选实施例，并非因此局限本发明实施例的权利范围。本领域技术人员不脱离本发明实施例的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本发明实施例的权利范围之内。