電磁加熱裝置及其加熱控制電路

《電磁加熱裝置及其加熱控制電路》是佛山市順德區美的電熱電器製造有限公司於2016年2月2日申請的專利，該專利的申請號為2016201069282，公布號為CN205430652U，公布日為2016年8月3日，發明人是江德勇、王雲峰、曾露添。

《電磁加熱裝置及其加熱控制電路》中加熱控制電路包括：電壓過零檢測單元，用於檢測交流電源的電壓過零信號；諧振加熱單元；整流濾波單元；功率開關管；驅動單元，驅動單元與功率開關管的驅動端相連以驅動功率開關管的開通和關斷；驅動變壓單元，驅動變壓單元與功率開關管的驅動端相連以改變功率開關管的驅動電壓；主控單元，主控單元根據電壓過零信號判斷在交流電源的過零點前控制功率開關管在第一驅動電壓的驅動下進行工作，並在功率開關管的集電極電壓振盪到最小時控制功率開關管在第二驅動電壓的驅動下進行工作，使得功率開關管變壓啟動，從而降低功率開關管損壞的風險，減少開通噪音。

2020年7月，《電磁加熱裝置及其加熱控制電路》獲得第二十一屆中國專利銀獎。

（概述圖為《電磁加熱裝置及其加熱控制電路》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：電磁加熱裝置及其加熱控制電路
• 公布號：CN205430652U
• 公布日：2016年8月3日
• 申請號：2016201069282
• 申請日：2016年2月2日
• 申請人：佛山市順德區美的電熱電器製造有限公司
• 地址：廣東省佛山市順德區北滘鎮三樂東路19號
• 發明人：江德勇、王雲峰、曾露添
• 分類號：H05B6/06（2006.01）I
• 專利代理機構：北京清亦華智慧財產權代理事務所
• 代理人：張大威
• 類別：實用新型專利

專利背景

截至2016年2月，單IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型電晶體）的電磁諧振電路通常採用並聯諧振方式，並在採用實現電磁爐大功率運行的諧振參數時，如果在連續低功率段運行，則會出現以下問題：

（1）IGBT電壓超前開通，開通瞬間會導致IGBT瞬態電流峰值高，容易超過IGBT電流峰值規格限制，損壞IGBT；

（2）IGBT會發熱嚴重，需要加強對IGBT散熱（如增大散熱片、增加風機轉速等）以實現IGBT的溫升要求；

（3）如果採用占空比加熱方式下實現低功率，即採用斷續加熱方式，由於濾波電容存在，IGBT在下一周期開通時存在硬開通現象，容易導致IGBT燒毀。

發明內容

專利目的

《電磁加熱裝置及其加熱控制電路》旨在至少從一定程度上解決2016年2月以前技術中的技術問題之一。為此，《電磁加熱裝置及其加熱控制電路》第一個目的在於提出一種電磁加熱裝置的加熱控制電路，通過增加驅動變壓單元以在電磁加熱裝置加熱時能夠控制功率開關管變壓啟動開通，從而降低功率開關管損壞的風險，減少開通噪音。《電磁加熱裝置及其加熱控制電路》的第二個目的在於提出一種電磁加熱裝置。

技術方案

《電磁加熱裝置及其加熱控制電路》第一方面提出的一種電磁加熱裝置的加熱控制電路，包括：電壓過零檢測單元，所述電壓過零檢測單元用於檢測輸入到電磁加熱裝置的交流電源的電壓過零信號；諧振加熱單元；整流濾波單元，所述整流濾波單元對所述交流電源進行整流濾波處理後供給所述諧振加熱單元；用於控制所述諧振加熱單元進行諧振工作的功率開關管；驅動單元，所述驅動單元與所述功率開關管的驅動端相連以驅動所述功率開關管的開通和關斷；驅動變壓單元，所述驅動變壓單元與所述功率開關管的驅動端相連以改變所述功率開關管的驅動電壓；主控單元，所述主控單元分別與所述電壓過零檢測單元、所述驅動單元和所述驅動變壓單元相連，所述主控單元根據所述電壓過零信號判斷在所述交流電源的過零點前通過控制所述驅動單元和所述驅動變壓單元以使所述功率開關管在第一驅動電壓的驅動下進行工作，並在所述功率開關管的集電極電壓振盪到最小時所述主控單元控制所述驅動變壓單元停止工作，並通過控制所述驅動單元以使所述功率開關管在第二驅動電壓的驅動下進行工作，其中，所述第二驅動電壓大於所述第一驅動電壓。

根據《電磁加熱裝置及其加熱控制電路》的電磁加熱裝置的加熱控制電路，通過增加驅動變壓單元來改變功率開關管的驅動電壓，這樣主控單元根據電壓過零信號判斷在交流電源的過零點前通過控制驅動單元和驅動變壓單元以使功率開關管在第一驅動電壓的驅動下進行工作，並在功率開關管的集電極電壓振盪到最小時主控單元控制驅動變壓單元停止工作，並通過控制驅動單元以使功率開關管在第二驅動電壓的驅動下進行工作，從而在電磁加熱裝置加熱時以變壓驅動的方式實現功率開關管啟動開通，使得功率開關管的開通電流減小，可以降低功率開關管硬開通帶來的損害，同時還可降低開通噪音，避免功率開關管發熱嚴重，提高了電磁加熱裝置的運行可靠性，並能拓寬電磁加熱裝置的加熱功率範圍。

具體地，所述功率開關管的工作過程包括第一時間段和第二時間段，其中，在所述第一時間段，所述第一驅動電壓的幅值保持不變或線性增加，所述第一驅動電壓的脈衝寬度遞增或等寬；在所述第二時間段，所述第二驅動電壓的幅值保持不變，所述第二驅動電壓的脈衝寬度遞增或等寬。

並且，在所述第一時間段，所述功率開關管工作在放大狀態；在所述第二時間段，所述功率開關管工作在開關狀態。

其中，在所述交流電源的過零點，所述功率開關管的集電極電壓振盪到最小。

具體地，在所述第一時間段，所述主控單元輸出所述第一控制信號至所述驅動單元，同時輸出第二控制信號至所述驅動變壓單元，以使所述功率開關管在幅值保持不變的第一驅動電壓的驅動下進行工作，所述功率開關管的集電極電壓進行振盪變小；在所述第二時間段，所述主控單元輸出所述第一控制信號至所述驅動單元以使所述功率開關管在所述第二驅動電壓的驅動下進行工作，同時輸出第三控制信號至所述驅動變壓單元以使所述驅動變壓單元停止工作。

具體地，所述功率開關管為IGBT，所述功率開關管為IGBT，所述第一控制信號為PPG脈衝，所述第二控制信號為高電平信號，所述第三控制信號為低電平信號。

具體地，所述驅動變壓單元包括：第一電阻，所述第一電阻的一端與所述主控單元相連；第一三極體，所述第一三極體的基極與所述第一電阻的另一端相連，所述第一三極體的發射極接地；第二電阻，所述第二電阻連線在所述第一三極體的基極與發射極之間；第三電阻，所述第一電阻的一端與所述第一三極體的集電極相連，所述第三電阻的另一端與所述驅動開關管的驅動端相連。

並且，所述驅動單元包括：第四電阻，所述第四電阻的一端與所述主控單元相連；第五電阻，所述第五電阻的一端分別與所述第四電阻的一端和所述主控單元相連，所述第五電阻的另一端接地；第二三極體，所述第二三極體的基極與所述第四電阻的另一端相連，所述第二三極體的發射極接地，所述第二三極體的集電極通過第六電阻與預設電壓的電源相連；第三三極體，所述第三三極體的基極與所述第二三極體的集電極相連，所述第三三極體的發射極接地，所述第三三極體的集電極通過第七電阻與所述預設電壓的電源相連；第四三極體，所述第四三極體的基極與所述第三三極體的集電極相連，所述第四三極體的集電極通過第八電阻與所述預設電壓的電源相連；第五三極體，所述第五三極體的基極與所述第四三極體的基極相連，所述第五三極體的集電極接地；第九電阻，所述第九電阻的一端與所述第五三極體的發射極相連，所述第九電阻的另一端與所述第四三極體的發射極相連；第十電阻，所述第十電阻的一端分別與所述第四三極體的發射極和所述第九電阻的另一端相連，所述第十電阻的另一端與所述功率開關管的驅動端相連。

優選地，所述的電磁加熱裝置的加熱控制電路還包括第一穩壓管和第十一電阻，所述第一穩壓管的陽極與所述IGBT的發射極相連後接地，所述第一穩壓管的陰極與所述IGBT的門極相連，所述第十一電阻與所述第一穩壓管並聯。

此外，《電磁加熱裝置及其加熱控制電路》還提出了一種電磁加熱裝置，其包括上述的電磁加熱裝置的加熱控制電路。

有益效果

《電磁加熱裝置及其加熱控制電路》提出的電磁加熱裝置，通過在加熱控制電路中增加驅動變壓單元來改變功率開關管的驅動電壓，這樣在電磁加熱裝置進入加熱區間時以變壓驅動的方式實現功率開關管啟動開通，從而使得功率開關管的開通電流減小，可以降低功率開關管硬開通帶來的損害，同時還可降低開通噪音，避免功率開關管發熱嚴重，提高了運行可靠性，並能拓寬加熱功率範圍。

附圖說明

圖1為根據《電磁加熱裝置及其加熱控制電路》一個實施例的電磁加熱裝置的加熱控制電路的方框示意圖；

圖2為根據該實用新型一個實施例的電磁加熱裝置低功率加熱運行時的波形圖；

圖3為根據該實用新型另一個實施例的電磁加熱裝置低功率加熱運行時的波形圖；

圖4A為根據該實用新型一個實施例的第一驅動電壓V1與第二驅動電壓V2的變化示意圖；

圖4B為根據該實用新型另一個實施例的第一驅動電壓V1與第二驅動電壓V2的變化示意圖；

圖5為根據該實用新型一個具體實施例的驅動單元和驅動變壓單元的電路圖；

圖6為根據該實用新型實施例的電磁加熱裝置的低功率加熱控制方法的流程圖。

權利要求

1.《電磁加熱裝置及其加熱控制電路》其特徵在於，包括：電壓過零檢測單元，所述電壓過零檢測單元用於檢測輸入到電磁加熱裝置的交流電源的電壓過零信號；諧振加熱單元；整流濾波單元，所述整流濾波單元對所述交流電源進行整流濾波處理後供給所述諧振加熱單元；用於控制所述諧振加熱單元進行諧振工作的功率開關管；驅動單元，所述驅動單元與所述功率開關管的驅動端相連以驅動所述功率開關管的開通和關斷；驅動變壓單元，所述驅動變壓單元與所述功率開關管的驅動端相連以改變所述功率開關管的驅動電壓；主控單元，所述主控單元分別與所述電壓過零檢測單元、所述驅動單元和所述驅動變壓單元相連，所述主控單元根據所述電壓過零信號判斷在所述交流電源的過零點前通過控制所述驅動單元和所述驅動變壓單元以使所述功率開關管在第一驅動電壓的驅動下進行工作，並在所述功率開關管的集電極電壓振盪到最小時所述主控單元控制所述驅動變壓單元停止工作，並通過控制所述驅動單元以使所述功率開關管在第二驅動電壓的驅動下進行工作，其中，所述第二驅動電壓大於所述第一驅動電壓。

2.根據權利要求1所述的電磁加熱裝置的加熱控制電路，其特徵在於，所述功率開關管的工作過程包括第一時間段和第二時間段，其中，在所述第一時間段，所述第一驅動電壓的幅值保持不變或線性增加，所述第一驅動電壓的脈衝寬度遞增或等寬；在所述第二時間段，所述第二驅動電壓的幅值保持不變，所述第二驅動電壓的脈衝寬度遞增或等寬。

3.根據權利要求2所述的電磁加熱裝置的加熱控制電路，其特徵在於，在所述第一時間段，所述功率開關管工作在放大狀態；在所述第二時間段，所述功率開關管工作在開關狀態。

4.根據權利要求1所述的電磁加熱裝置的加熱控制電路，其特徵在於，在所述交流電源的過零點，所述功率開關管的集電極電壓振盪到最小。

5.根據權利要求2所述的電磁加熱裝置的加熱控制電路，其特徵在於，在所述第一時間段，所述主控單元輸出第一控制信號至所述驅動單元，同時輸出第二控制信號至所述驅動變壓單元，以使所述功率開關管在幅值保持不變的第一驅動電壓的驅動下進行工作，所述功率開關管的集電極電壓進行振盪變小；在所述第二時間段，所述主控單元輸出所述第一控制信號至所述驅動單元以使所述功率開關管在所述第二驅動電壓的驅動下進行工作，同時輸出第三控制信號至所述驅動變壓單元以使所述驅動變壓單元停止工作。

6.根據權利要求5所述的電磁加熱裝置的加熱控制電路，其特徵在於，所述功率開關管為IGBT，所述第一控制信號為PPG脈衝，所述第二控制信號為高電平信號，所述第三控制信號為低電平信號。

7.根據權利要求1-6中任一項所述的電磁加熱裝置的加熱控制電路，其特徵在於，所述驅動變壓單元包括：第一電阻，所述第一電阻的一端與所述主控單元相連；第一三極體，所述第一三極體的基極與所述第一電阻的另一端相連，所述第一三極體的發射極接地；第二電阻，所述第二電阻連線在所述第一三極體的基極與發射極之間；第三電阻，所述第一電阻的一端與所述第一三極體的集電極相連，所述第三電阻的另一端與所述驅動開關管的驅動端相連。

8.根據權利要求7所述的電磁加熱裝置的加熱控制電路，其特徵在於，所述驅動單元包括：第四電阻，所述第四電阻的一端與所述主控單元相連；第五電阻，所述第五電阻的一端分別與所述第四電阻的一端和所述主控單元相連，所述第五電阻的另一端接地；第二三極體，所述第二三極體的基極與所述第四電阻的另一端相連，所述第二三極體的發射極接地，所述第二三極體的集電極通過第六電阻與預設電壓的電源相連；第三三極體，所述第三三極體的基極與所述第二三極體的集電極相連，所述第三三極體的發射極接地，所述第三三極體的集電極通過第七電阻與所述預設電壓的電源相連；第四三極體，所述第四三極體的基極與所述第三三極體的集電極相連，所述第四三極體的集電極通過第八電阻與所述預設電壓的電源相連；第五三極體，所述第五三極體的基極與所述第四三極體的基極相連，所述第五三極體的集電極接地；第九電阻，所述第九電阻的一端與所述第五三極體的發射極相連，所述第九電阻的另一端與所述第四三極體的發射極相連；第十電阻，所述第十電阻的一端分別與所述第四三極體的發射極和所述第九電阻的另一端相連，所述第十電阻的另一端與所述功率開關管的驅動端相連。

9.根據權利要求6所述的電磁加熱裝置的加熱控制電路，其特徵在於，還包括第一穩壓管和第十一電阻，所述第一穩壓管的陽極與所述IGBT的發射極相連後接地，所述第一穩壓管的陰極與所述IGBT的門極相連，所述第十一電阻與所述第一穩壓管並聯。

10.一種電磁加熱裝置，其特徵在於，包括根據權利要求1-9中任一項所述的電磁加熱裝置的加熱控制電路。

技術領域

《電磁加熱裝置及其加熱控制電路》涉及電磁加熱技術領域，特別涉及一種電磁加熱裝置的加熱控制電路以及一種電磁加熱裝置。

實施方式

圖1為根據《電磁加熱裝置及其加熱控制電路》一個實施例的電磁加熱裝置的加熱控制電路的方框示意圖。如圖1所示，該電磁加熱裝置的加熱控制電路包括：電壓過零檢測單元10、諧振加熱單元20、整流濾波單元30、功率開關管40、驅動單元50、驅動變壓單元60和主控單元70。

其中，電壓過零檢測單元10用於檢測輸入到電磁加熱裝置的交流電源（L，N）的電壓過零信號，例如如圖1所示，電壓過零檢測單元10與交流電源（L，N）相連。整流濾波單元30對交流電源進行整流濾波處理後輸出直流電供給諧振加熱單元20，如圖1所示，整流濾波單元30包括整流橋301以及濾波電感L1和濾波電容C1，諧振加熱單元20包括諧振線圈L2和諧振電容C2，諧振線圈L2和諧振電容C2並聯連線。功率開關管40用於控制諧振加熱單元20進行諧振工作，其中，功率開關管40可以是IGBT，IGBT的集電極連線到並聯的諧振線圈L2和諧振電容C2。

如圖1所示，驅動單元50與功率開關管40的驅動端例如IGBT的門極相連以驅動功率開關管40的開通和關斷，驅動變壓單元60與功率開關管40的驅動端例如IGBT的門極相連以改變功率開關管40的驅動電壓，主控單元70例如主控晶片分別與電壓過零檢測單元10、驅動單元50和驅動變壓單元60相連，主控單元70根據電壓過零信號判斷在交流電源的過零點前通過控制驅動單元50和驅動變壓單元60以使功率開關管40在第一驅動電壓V1的驅動下進行工作，並在功率開關管40的集電極電壓振盪到最小例如零時主控單元70控制驅動變壓單元60停止工作，並同時通過控制驅動單元50以使功率開關管40在第二驅動電壓V2的驅動下進行工作，其中，第二驅動電壓V2大於第一驅動電壓V1。

進一步地，根據該實用新型的一個實施例，如圖2所示，為電磁加熱裝置低功率加熱運行時的波形圖，從上向下依次為交流市電波形、低功率加熱波形（採用丟波的方式進行間斷加熱，占空比為1/2）、電磁加熱裝置低功率加熱時IGBT的集電極C極電壓波形、IGBT的驅動波形。從圖2可以看出，當電磁加熱裝置採用丟波的方式即間斷加熱方式（加熱占空比為1/2）進行低功率加熱時，在停止加熱區間向加熱區間切換時，主控單元70輸出第一控制信號至驅動單元50的同時，輸出第二控制信號至驅動變壓單元60，使得IGBT在第一驅動電壓的驅動下開通和關斷，實現IGBT的C極電壓進行振盪，並在IGBT的C極電壓振盪到最小時主控單元70輸出第一控制信號至驅動單元50的同時，輸出第三控制信號至驅動變壓單元60，使得IGBT在第二驅動電壓的驅動下開通和關斷，從而實現IGBT的變壓啟動，即採用改變IGBT驅動電壓的方式啟動IGBT。

根據該實用新型的另一個實施例，如圖3所示，為電磁加熱裝置低功率加熱運行時的波形圖，從上向下依次為交流市電波形、低功率加熱波形（採用丟波的方式進行間斷加熱，占空比為2/3）、電磁加熱裝置低功率加熱時IGBT的集電極C極電壓波形、IGBT的驅動波形。從圖3可以看出，當電磁加熱裝置採用丟波的方式即間斷加熱方式（加熱占空比為2/3）進行低功率加熱時，同樣地，在停止加熱區間向加熱區間切換時，主控單元70輸出第一控制信號至驅動單元50的同時，輸出第二控制信號至驅動變壓單元60，使得IGBT在第一驅動電壓的驅動下開通和關斷，實現IGBT的C極電壓進行振盪，並在IGBT的C極電壓振盪到最小時主控單元70輸出第一控制信號至驅動單元50的同時，輸出第三控制信號至驅動變壓單元60，使得IGBT在第二驅動電壓的驅動下開通和關斷，從而實現IGBT的變壓啟動，即採用改變IGBT驅動電壓的方式啟動IGBT。

如圖2或3所示，功率開關管40例如IGBT的工作過程包括第一時間段T1和第二時間段T2，其中，在第一時間段T1，第一驅動電壓V1的幅值保持不變或線性增加，第一驅動電壓V1的脈衝寬度遞增或等寬；在第二時間段T2，第二驅動電壓V2的幅值保持不變，第二驅動電壓V2的脈衝寬度遞增或等寬。即言，IGBT的驅動電壓在驅動單元50和驅動變壓單元60的作用下可以是保持幅值不變的V1變化到保持幅值不變的V2，如圖4A所示；也可以是V1至V2的線性變化，如圖4B所示；或是在V1至V2值內的多點變化值。並且，通過控制第一驅動電壓和第二驅動電壓的脈衝寬度遞增或等寬，平緩地控制IGBT的電流，從而可以儘可能地減少IGBT的衝擊電流，避免IGBT損壞。

並且，當IGBT的門極驅動電壓為V1時，IGBT工作在放大狀態，即在第一時間段T1，功率開關管例如IGBT工作在放大狀態；當IGBT的門極驅動電壓為V2時，IGBT工作在開關狀態，即在第二時間段T2，功率開關管例如IGBT工作在開關狀態。而當IGBT的門極驅動電壓為V1時，IGBT工作在放大狀態，此時通過IGBT的電流與驅動電壓V1的大小相關。

在該實用新型的實施例中，如圖2或圖3所示，在交流電源的過零點，功率開關管例如IGBT的集電極電壓振盪到最小例如振盪到零。

具體而言，在第一時間段T1，主控單元70輸出第一控制信號至驅動單元50，同時輸出第二控制信號至驅動變壓單元60，以使功率開關管在幅值保持不變的第一驅動電壓V1的驅動下進行工作，功率開關管的集電極電壓進行振盪變小；在第二時間段T2，主控單元70輸出第一控制信號至驅動單元50以使功率開關管在第二驅動電壓V2的驅動下進行工作，同時輸出第三控制信號至驅動變壓單元60，驅動變壓單元60中的三極體截止，以使驅動變壓單元停止工作。

根據該實用新型的一個實施例，第一控制信號可以為PPG脈衝，第二控制信號可以為高電平信號，第三控制信號可以為低電平信號。

具體地，如圖5所示，驅動變壓單元60包括：第一電阻R1、第一三極體Q1、第二電阻R2和第三電阻R3，其中，第一電阻R1的一端與主控單元70相連，第一三極體Q1的基極與第一電阻R1的另一端相連，第一三極體Q2的發射極接地，第二電阻R2連線在第一三極體Q1的基極與發射極之間，第一電阻R2的一端與第一三極體Q1的集電極相連，第三電阻R3的另一端與驅動開關管40的驅動端例如IGBT的門極相連。

並且，如圖5所示，驅動單元50包括：第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10以及第二三極體Q2、第三三極體Q3、第四三極體Q4、第五三極體Q5。第四電阻R4的一端與主控單元70相連，第五電阻R5的一端分別與第四電阻R4的一端和主控單元70相連，第五電阻R5的另一端接地，第二三極體Q2的基極與第四電阻R4的另一端相連，第二三極體Q2的發射極接地，第二三極體Q2的集電極通過第六電阻R6與預設電壓的電源VDD相連；第三三極體Q3的基極與第二三極體Q2的集電極相連，第三三極體Q3的發射極接地，第三三極體Q3的集電極通過第七電阻R7與預設電壓的電源VDD相連，第四三極體Q4的基極與第三三極體Q3的發射極相連，第四三極體Q4的集電極通過第八電阻R8與預設電壓的電源VDD相連，第五三極體Q5的基極與第四三極體Q4的基極相連，第五三極體Q5的集電極接地，第九電阻R9的一端與第五三極體Q5的發射極相連，第九電阻R9的另一端與第四三極體Q4的發射極相連，第十電阻R10的一端分別與第四三極體Q4的發射極和第九電阻R9的另一端相連，第十電阻R10的另一端與功率開關管40的驅動端例如IGBT的門極相連。

具體而言，在該實用新型的實施例中，通過增加驅動變壓單元60即增加了電阻R1、R2、R3和三極體Q1，這樣在控制IGBT啟動開通使得電磁加熱裝置進行加熱時，在T1階段，主控晶片發出PPG脈衝至驅動單元50，同時發出高電平信號至電阻R1，使Q1導通，此時由於電阻R3分壓,此時點的驅動電壓為V1，IGBT在V1的驅動下開通和關斷，使得IGBT的C極電壓進行振盪；在T2階段，主控晶片發出PPG脈衝至驅動單元50，同時發出低電平信號至電阻R1，使Q1截止，驅動變壓單元60停止對IGBT的驅動電壓作用，此時點的驅動電壓為V2，並在T2階段IGBT的驅動電壓一直維持在V2的水平，電磁加熱裝置進行加熱。

因此，該實用新型實施例的電磁加熱裝置的加熱控制電路通過增加驅動變壓單元60，當IGBT在啟動的T1階段時，採用第一驅動電壓V1驅動工作，當處於T2階段時，採用第二驅動電壓V2驅動工作。因為IGBT啟動時，由於濾波電容C1的存在，此時IGBT的C極電壓不為0，為交流電源整流濾波後的電壓值，約為交流電源電壓的1.4倍。而當IGBT的驅動電壓為V1時，IGBT工作在放大狀態，此時流過IGBT的電流值遠小於在V2電壓條件下的IGBT開關狀態下的電流值，即流過IGBT的放大電流遠小於開關電流。所以該實用新型採用IGBT變壓啟動，使得IGBT的開通電流減小，可以減小IGBT硬開通帶來的損害，同時可降低IGBT的開通噪音。

根據該實用新型的一個實施例，如圖5所示，上述的電磁加熱裝置的加熱控制電路還包括第一穩壓管Z1和第十一電阻R11，第一穩壓管Z1的陽極與IGBT的發射極相連後接地，第一穩壓管Z1的陰極與IGBT的門極相連，第十一電阻R11與第一穩壓管Z1並聯。

在該實用新型的實施例中，電磁加熱裝置可以是電磁爐、電磁壓力鍋或電磁電飯煲等電磁產品。

根據該實用新型實施例的電磁加熱裝置的加熱控制電路，通過增加驅動變壓單元來改變功率開關管的驅動電壓，這樣主控單元根據電壓過零信號判斷在交流電源的過零點前通過控制驅動單元和驅動變壓單元以使功率開關管在第一驅動電壓的驅動下進行工作，並在功率開關管的集電極電壓振盪到最小時主控單元控制驅動變壓單元停止工作，並通過控制驅動單元以使功率開關管在第二驅動電壓的驅動下進行工作，從而在電磁加熱裝置加熱時以變壓驅動的方式實現功率開關管啟動開通，使得功率開關管的開通電流減小，可以降低功率開關管硬開通帶來的損害，同時還可降低開通噪音，避免功率開關管發熱嚴重，提高了電磁加熱裝置的運行可靠性，並能拓寬電磁加熱裝置的加熱功率範圍。

圖6為根據該實用新型實施例的電磁加熱裝置的低功率加熱控制方法的流程圖。其中，該電磁加熱裝置包括諧振加熱單元、用於控制所述諧振加熱單元進行諧振工作的功率開關管、驅動所述功率開關管開通和關斷的驅動單元、改變所述功率開關管的驅動電壓的驅動變壓單元。如圖6所示，該電磁加熱裝置的低功率加熱控制方法包括以下步驟：

S1，在接收到低功率加熱指令時，採用丟波的方式控制功率開關管以使電磁加熱裝置進行間斷加熱。

根據該實用新型的一個實施例，如圖2或圖3所示，可採用丟波的方式控制電磁加熱裝置進行低功率加熱，占空比為1/2或2/3。例如，加熱功率低於或等於1000瓦時，主控晶片默認為低功率狀態，否則為高功率狀態。當用戶控制電磁加熱裝置運行某小功率（例如600瓦）加熱時，主控晶片採用丟波的方式處理，丟棄交流電源1/2或1/3的波形，實現電磁加熱裝置低功率加熱。

S2，檢測輸入到電磁加熱裝置的交流電源的電壓過零信號。例如，可通過電壓過零檢測單元來檢測交流電源的電壓過零點信號。

S3，在控制電磁加熱裝置從停止加熱區間向加熱區間切換時，根據電壓過零信號判斷在交流電源的過零點前通過控制驅動單元和驅動變壓單元以使功率開關管在第一驅動電壓的驅動下進行工作，並在功率開關管的集電極電壓振盪到最小時控制驅動變壓單元停止工作，同時通過控制驅動單元以使功率開關管在第二驅動電壓的驅動下進行工作，其中，第二驅動電壓大於第一驅動電壓。即言，在每次從停止加熱區間向加熱區間切換時，採用改變功率開關管例如IGBT的驅動電壓的方式啟動IGBT進行加熱，可以降低IGBT的衝擊電流值，減少開關噪音。

根據該實用新型的一個實施例，如圖2或圖3所示，功率開關管例如IGBT的工作過程包括第一時間段T1和第二時間段T2，其中，在第一時間段T1，第一驅動電壓V1的幅值保持不變或線性增加，第一驅動電壓V1的脈衝寬度遞增或等寬；在第二時間段T2，第二驅動電壓V2的幅值保持不變，第二驅動電壓V2的脈衝寬度遞增或等寬。即言，IGBT的驅動電壓在驅動單元和驅動變壓單元的作用下可以是保持幅值不變的V1變化到保持幅值不變的V2，如圖4A所示；也可以是V1至V2的線性變化，如圖4B所示；或是在V1至V2值內的多點變化值。並且，通過控制第一驅動電壓和第二驅動電壓的脈衝寬度遞增或等寬，平緩地控制IGBT的電流，從而可以儘可能地減少IGBT的衝擊電流，避免IGBT損壞。

並且，當IGBT的門極驅動電壓為V1時，IGBT工作在放大狀態，即在第一時間段T1，功率開關管例如IGBT工作在放大狀態；當IGBT的門極驅動電壓為V2時，IGBT工作在開關狀態，即在第二時間段T2，功率開關管例如IGBT工作在開關狀態。而當IGBT的門極驅動電壓為V1時，IGBT工作在放大狀態，此時通過IGBT的電流與驅動電壓V1的大小相關。

在該實用新型的實施例中，如圖2或圖3所示，在交流電源的過零點，功率開關管例如IGBT的集電極電壓振盪到最小例如振盪到零。

具體而言，在第一時間段T1，輸出第一控制信號至驅動單元，同時輸出第二控制信號至驅動變壓單元，以使功率開關管在幅值保持不變的第一驅動電壓V1的驅動下進行工作，功率開關管的集電極電壓進行振盪變小；在第二時間段T2，輸出第一控制信號至驅動單元以使功率開關管在第二驅動電壓V2的驅動下進行工作，同時輸出第三控制信號至驅動變壓單元，驅動變壓單元中的三極體截止，以使驅動變壓單元停止工作。

根據該實用新型的一個實施例，第一控制信號可以為PPG脈衝，第二控制信號可以為高電平信號，第三控制信號可以為低電平信號。

也就是說，在該實用新型的實施例中，控制電磁加熱裝置以一定的加熱功率例如600瓦運行時，可採用間斷加熱的方式，來實現低功率加熱。在停止加熱區間，由於濾波電容C1存在，IGBT的C極電壓維持在交流電源整流濾波後的電壓值。在交流電源的電壓過零點前的B點啟動時，採用驅動電壓為V1啟動，使IGBT導通，多個PPG脈衝使振盪迴路產生振盪，IGBT的C極電壓振盪變小。IGBT驅動脈衝幅值為V1，脈衝寬度為PPG的脈衝寬度，可以設定PPG的寬度不變或呈規律性增加，經過多個振盪之後，在到達電壓過零點C點即IGBT的C極電壓振盪到最小時，使電容C1的電壓接近為0V，此時啟動階段T1結束，再進入T2階段，IGBT的驅動電壓改變為V2，IGBT處於正常的開關狀態，此後維持IGBT的驅動電壓為V2，其脈衝寬度不變或呈規律性加減，並在下個過零點D點時，關閉IGBT驅動。

因此，在採用丟波的方式控制電磁加熱裝置低功率加熱時，可採用變化IGBT啟動電壓的方式啟動IGBT加熱，並在IGBT啟動階段（T1階段），IGBT驅動電壓V1的幅值不變或可變，脈衝寬度不變或按照一定規律性增加，在正式加熱階段（T2階段），IGBT驅動電壓的幅值恆為V2，但脈衝寬度不變或按照一定的變化規律加減。其中，IGBT啟動階段點在交流電源的電壓過零點前，以保證在交流電源的電壓過零時電容C1的電壓能下降最小即IGBT的C極電壓振盪到接近0V，同時在交流電源的電壓過零點後IGBT的驅動電壓為V2。所以能夠使得IGBT的開通電流減小，可以減小IGBT硬開通帶來的損害，同時可降低IGBT的開通噪音。

根據該實用新型實施例的電磁加熱裝置的低功率加熱控制方法，在接收到低功率加熱指令時採用丟波的方式來控制功率開關管以使電磁加熱裝置進行間斷加熱，並在控制電磁加熱裝置從停止加熱區間向加熱區間切換時，根據電壓過零信號判斷在交流電源的過零點前通過控制驅動單元和驅動變壓單元以使功率開關管在第一驅動電壓的驅動下進行工作，並在功率開關管的集電極電壓振盪到最小時控制驅動變壓單元停止工作，同時通過控制驅動單元以使功率開關管在第二驅動電壓的驅動下進行工作，從而在電磁加熱裝置進入加熱區間時以變壓驅動的方式實現功率開關管啟動開通，使得功率開關管的開通電流減小，可以降低功率開關管硬開通帶來的損害，同時還可降低開通噪音，避免功率開關管發熱嚴重，提高了電磁加熱裝置的運行可靠性，並能拓寬電磁加熱裝置的加熱功率範圍。

此外，該實用新型的實施例還提出了一種電磁加熱裝置，其包括上述的電磁加熱裝置的加熱控制電路。

榮譽表彰

2020年7月，《電磁加熱裝置及其加熱控制電路》獲得第二十一屆中國專利銀獎。