专利名称：一种电磁炉单管谐振电路的制作方法
技术领域：
ー种电磁炉单管谐振电路 本实用新型涉及电磁炉电路，尤其涉及ー种电磁炉单管谐振电路。电磁炉以其高效、环保的优势逐渐取代了传统的电加热灶具，其所用到的电路拓扑包括全桥、半桥以及单管谐振。全桥和半桥电路虽然性能好、效率高，但成本相对较高，只适用于高端应用场合。而数量巨大的普通大众应用的电磁炉，一般采用的是成本低廉的单管谐振电路拓扑。传统电磁炉单管谐振电路的原理如图I所示,包括整流滤波电路和主谐振电路。其中，整流滤波电路包括整流桥DBl、滤波电感LI和滤波电容Cl。整流桥DBl交流输入端 连接经过EMC滤波的交流输入线，整流桥DBl输出端的正极接滤波电感LI的一端，整流桥DBl输出端的负极接滤波电容Cl的负端，滤波电感LI的另一端与滤波电容Cl的正端相连。主谐振电路包括加热绕组盘Lr、谐振电容Cr以及主开关管Q1。加热绕组盘Lr与谐振电容Cr并联，其一端连接所述输出滤波电容Cl的正端，另一端连接主开关管Ql的集电极，主开关管Ql的发射极连接所述滤波电容Cl的负端。等效地，谐振电容Cr也可以并联在主开关管Ql的集电极和发射极两端，不影响电路的工作状态。在电磁炉的实际应用中，为了降低主开关管的关断损耗，开关频率一般选择20-30kHz左右。在这种开关频率范围下，输出2kW左右的功率，为把开关管的电压应力限制在1000V以下，谐振电容Cr 一般取值0. 3-0. 8uF。谐振电容Cr取值过小，则同样输出功率的情况下，主开关管的电压应カ过高，很容易超过规格限值造成器件损坏。谐振电容Cr取值较大，能够存储的能量较多。当电磁炉输出功率很大时，谐振电容Cr的能量可以完全释放，自由谐振到零，实现主开关管的零电压软开关；当输出功率较小时，谐振电容Cr的电压不能自由谐振到零。这时，如果主开关管开通，谐振电容上的多余能量将会瞬间释放，在主开关管中流过非常大的电流，很容易造成主开关管损坏，电路的可靠性降低。而且这部分多余能量消耗在主开关管上，造成整机的效率很低。因此，采用单管谐振的电磁炉一般只能连续大功率输出。当需要输出小功率时，一般采用间歇输出大功率的方法，使平均输出功率达到一个较低的数值。这种假的低功率输出，并不是真正意义上的低功率连续输出，影响了某些食物的烹调效果，限制了电磁炉的应用范围。本实用新型要解决的技术问题是提供ー种电磁炉单管谐振电路，当主开关管在谐振电容非零电压状态下开通时，能够抑制谐振电容对开关管冲击，从而实现真正意义上的低功率连续输出，提高电磁炉的性能和可靠性。为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，一种电磁炉单管谐振电路，包括整流滤波电路、主谐振电路和包括冲击电流抑制电路，所述主谐振电路包括加热绕组盘、谐振电容以及主开关管，冲击电流抑制电路的主电路与主开关管串联。[0007]以上所述的电磁炉单管谐振电路，加热绕组盘的第一端接整流滤波电路输出端的正极，主开关管的发射极接整流滤波电路输出端的负极，谐振电容与加热绕组盘并联或与主开关管并联；所述的冲击电流抑制电路包括第一ニ极管和辅助谐振电感，辅助谐振电感是耦合电感，包括相互耦合的原边绕组和副边绕组；原边绕组的第一端接加热绕组盘的第ニ端，原边绕组的第二端接主开关管的集电极；副边绕组与第一ニ极管组成串联电路，串联电路的一端接整流滤波电路输出端的正极，另一端接整流滤波电路输出端的负极；副边绕组与原边绕组第一端的同名端接整流滤波电路输出端的负极时，第一ニ极管的阴极接整流滤波电路输出端的正扱；第一ニ极管的阳极接整流滤波电路输出端的负极时，副边绕组的另一端接整流滤波电路输出端的正极。以上所述的电磁炉单管谐振电路,所述的冲击电流抑制电路包括放电电阻,所述的放电电阻与所述的副边绕组并联。以上所述的电磁炉单管谐振电路，所述的冲击电流抑制电路包括第二ニ极管，所 述第ニニ极管的阳极接整流滤波电路输出端的负极，阴极接加热绕组盘的第二端。以上所述的电磁炉单管谐振电路,所述的整流滤波电路包括整流电路、滤波电感和滤波电容。所述整流电路的交流输入端连接经过EMC滤波的交流输入线，整流电路输出端的正极连接滤波电感的一端，整流电路的输出端的负极接滤波电容的负端，滤波电感的另一端接滤波电容的正端。以上所述的电磁炉单管谐振电路，所述的主开关管是IGBT，也或MOSFET。本实用新型电磁炉单管谐振电路可以有效地抑制非零电压开通时谐振电容对主开关管造成的冲击，实现了真正意义上的低功率连续输出，提高了电磁炉的性能和可靠性，拓展了电磁炉在烹调领域的应用范围。
以下结合附图
和具体实施方式
对本实用新型作进ー步详细的说明。图I是现有技术电磁炉用单管谐振电路原理图。图2是本实用新型电磁炉单管谐振电路实施例I的原理图。图3是本实用新型电磁炉单管谐振电路实施例I的控制时序和工作波形图。图4本实用新型电磁炉单管谐振电路实施例2的原理图。本实用新型电磁炉单管谐振电路实施例I的结构原理如图2和图3所示，电磁炉单管谐振电路包括整流滤波电路、主谐振电路和冲击电流抑制电路。整流滤波电路包括整流桥DBl、滤波电感LI和滤波电容Cl。整流桥DBl交流输入端连接经过EMC滤波的交流输入线，整流桥DBl输出端的正极接滤波电感LI的一端，整流桥DBl输出端的负极接滤波电容Cl的负端，滤波电感LI的另一端与滤波电容Cl的正端相连。主谐振电路包括加热绕组盘Lr、谐振电容Cr以及主开关管Q1。加热绕组盘Lr与谐振电容Cr并联，加热绕组盘Lr的第一端连接输出滤波电容Cl的正端，第二端通过冲击电流抑制电路接主开关管Ql的集电极，主开关管Ql的发射极连接滤波电容Cl的负端。[0021 ] 为了实现真正意义上的电磁炉低功率连续输出，必须解决在非零状态下开通时谐振电容对主开关管的冲击问题。为此，本实用新型在传统的单管谐振电磁炉电路中加入了冲击电流抑制电路。冲击电流抑制电路包括ニ极管Dal、ニ极管Da2放电电阻Ra、辅助耦合电感La。辅助耦合电感La包括相互耦合的原边绕组和副边绕组。辅助耦合电感La原边绕组的第一端接加热绕组盘Lr的第二端，第二端接主开关管Ql的集电极。耦合电感La的副边绕组与ニ极管Dal组成串联电路。副边绕组与原边绕组第一端的同名端接滤波电容Cl的负端。副边绕组的另一端接ニ极管Dal的阳极，ニ极管Dal的阴极接滤波电容Cl的正端。放电电阻Ra与副边绕组并联，ニ极管Da2的阳极接滤波电容Cl的负端，阴极接加热绕组盘Lr的第二端。 主开关管Ql可以是IGBT、MOSFET或其他电子开关元件。图3给出了本实用新型电磁炉用软开关电路的控制时序和工作波形图，依次分别是主开关管驱动时序、辅助耦合电感电流波形和主开关管集电极电压波形。在小功率输出时，主开关管在t0时刻开通，这时谐振电容Cr的电压并没有谐振到零。由于串联辅助耦合电感的存在，主开关管中的电流并没有瞬间突变造成冲击，而是缓慢的谐振增加。当谐振电容Cr的电压下降到零以后，辅助耦合电感中的多余电流就会通过主开关管和第二辅助ニ极管Da2续流；tl时刻，主开关管关断，存储在辅助耦合电感La中的能量会通过副边绕组和第一辅助ニ极管Dal反馈回输入滤波电容Cl ；t2时刻，存储在辅助耦合电感La中的能量全部回馈完毕，辅助耦合电感中的电流归零，为下ー个周期的工作做好准备。放电电阻Ra的作用是在能量回馈完成后，释放辅助耦合电感中的寄生能量，保证辅助耦合电感的电压归零。由于在传统的单管谐振电磁炉电路的主开关管中串联了耦合电感，即使非零电压状态开通主开关管，由于电感的存在也不会对其造成很大的冲击电流。而当主开关管关断以后，存储在辅助耦合电感中的多余能量又可以通过副边和第一辅助ニ极管回馈到输入滤波电容。这样，不仅提高了电路工作的可靠性，而且改善了电路的效率，从而实现了电磁炉低功率连续输出的功能，拓展了电磁炉在烹调领域的应用范围。本实用新型电磁炉单管谐振电路实施例2的结构如图4所示，实施例2与实施例I的区别仅在于，主谐振电路的谐振电容Cr与主开关管Ql并联；冲击电流抑制电路ニ极管Dal的阴极接副边绕组与原边绕组第一端的同名端，ニ极管Dal的阳极接滤波电容Cl的负端；副边绕组的另一端接滤波电容Cl的正端。实施例2是实施例I电路的变形，可以取得与实施例I同样的有益效果。本实用新型是通过以上实施例进行描述的，本技术领域人员知悉，在不脱离本实用新型的精神和范围情况下，可以对这些特征进行等效替换或改变。因此，本实用新型不受上述公开的实施例的限制，所有落入本实用新型权利要求范围内的实施例都属于本实用新型保护的范围。
权利要求1.ー种电磁炉单管谐振电路，包括整流滤波电路和主谐振电路，所述主谐振电路包括加热绕组盘、谐振电容以及主开关管，其特征在于，包括冲击电流抑制电路，冲击电流抑制电路的主电路与主开关管串联。
2.根据权利要求I所述的电磁炉单管谐振电路，其特征在于，加热绕组盘的第一端接整流滤波电路输出端的正极，主开关管的发射极接整流滤波电路输出端的负极，谐振电容与加热绕组盘并联或与主开关管并联；所述的冲击电流抑制电路包括第一ニ极管和辅助谐振电感，辅助谐振电感是耦合电感，包括相互耦合的原边绕组和副边绕组；原边绕组的第一端接加热绕组盘的第二端，原边绕组的第二端接主开关管的集电极；副边绕组与第一ニ极管组成串联电路，串联电路的一端接整流滤波电路输出端的正极，另一端接整流滤波电路输出端的负极；副边绕组与原边绕组第一端的同名端接整流滤波电路输出端的负极时，第一二极管的阴极接整流滤波电路输出端的正扱；第一ニ极管的阳极接整流滤波电路输出端的负极时，副边绕组的另一端接整流滤波电路输出端的正极。
3.根据权利要求2所述的电磁炉单管谐振电路，其特征在于，所述的冲击电流抑制电路包括放电电阻，所述的放电电阻与所述的副边绕组并联。
4.根据权利要求2所述的电磁炉单管谐振电路，其特征在于，所述的冲击电流抑制电路包括第二ニ极管，所述第二ニ极管的阳极接整流滤波电路输出端的负极，阴极接加热绕组盘的第二端。
5.根据权利要求I至4中任ー权利要求所述的电磁炉单管谐振电路，其特征在于，所述的整流滤波电路包括整流电路、滤波电感和滤波电容，所述整流电路的交流输入端连接经过EMC滤波的交流输入线，整流电路输出端的正极连接滤波电感的一端，整流电路的输出端的负极接滤波电容的负端，滤波电感的另一端接滤波电容的正端。
6.根据权利要求I至4中任ー权利要求所述的电磁炉单管谐振电路，其特征在于，所述的主开关管是IGBT或MOSFET。
专利摘要本实用新型公开了一种电磁炉单管谐振电路，包括整流滤波电路、主谐振电路和冲击电流抑制电路，冲击电流抑制电路的主电路与主开关管串联。本实用新型可以有效地抑制非零电压开通时谐振电容对主开关管造成的冲击，实现了真正意义上的低功率连续输出，提高了电磁炉的性能和可靠性，拓展了电磁炉在烹调领域的应用范围。
文档编号H05B6/06GK202524580SQ201220020370
公开日2012年11月7日 申请日期2012年1月17日 优先权日2012年1月17日
发明者高军 申请人:深圳麦格米特电气股份有限公司