CN109462905B - 分时供电电路和方法、电磁加热器具 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种分时供电电路和方法、电磁加热器具。该电路包括：MCU、开关电源、电机泵、风扇以及电磁加热IH电路。MCU在待加热器具中的水容量小于或等于第一阈值或接收到泵开启指令时，记录风扇和IH电路的初始状态，并控制IH电路停止工作；在检测到IH电路的电流为零时控制风扇停止工作，并在经过第一预设时长后控制电机泵开始工作。MCU还在待加热器具中的水容量大于或等于第二阈值或接收到泵关闭指令时，控制电机泵停止工作；在经过第二预设时长后控制风扇开始工作并恢复到风扇的初始状态，并在经过第三预设时长后控制IH电路开始工作并恢复到IH电路的初始状态。本发明实现了开关电源对电机泵、风扇以及IH电路的分时供电。
Description
技术领域
本发明涉及电磁炉技术，尤其涉及一种分时供电电路和方法、电磁加热器具。
背景技术
电磁加热器具应用领域较为广泛，包括如电饭煲、电高压锅、豆浆机、咖啡机、搅拌机、茶艺电磁炉等，可以利用电磁感应原理将电能转化成热能，对待加热器具进行加热。
目前，电磁加热器具通常采用电机泵实现自动加水功能，电机泵一般采用直流电机来驱动，并由电磁加热器具中的开关电源对其进行供电。这样，开关电源不仅需要向电机泵供电，还需要向电磁加热器具中的向风扇和电磁加热(induction heat，IH)电路供电。
然而，电机泵在启动或过载等情况下，其消耗的功率很大，且电机泵将不同水位的水抽到待加热器具(如水壶)中所需的功率不同，使得必须增大开关电源的功率，才能保证开关电源同时对电机泵、风扇和IH电路的供电，提高了成本。
发明内容
为了解决背景技术中提到的至少一个问题，本发明提供一种分时供电电路和方法、电磁加热器具，实现了开关电源对电机泵、风扇和IH电路的分时供电，降低了开关电源的功耗。
第一方面，本发明提供一种分时供电电路，包括：微控制单元MCU、开关电源、电机泵、风扇以及电磁加热IH电路；
其中，所述MCU分别与所述开关电源、所述电机泵、所述风扇以及所述IH电路连接，所述开关电源还分别与所述电机泵、所述风扇以及所述IH电路连接；
所述MCU，用于在待加热器具中的水容量小于或等于第一阈值或接收到泵开启指令时，记录所述风扇和所述IH电路的初始状态，并控制所述IH电路停止工作；在检测到所述IH电路的电流为零时控制所述风扇停止工作，并在经过第一预设时长后控制所述电机泵开始工作，以开始向所述待加热器具加水；
所述MCU，还用于在所述待加热器具中的水容量大于或等于第二阈值或接收到泵关闭指令时，控制所述电机泵停止工作，以停止向所述待加热器具加水；在经过第二预设时长后控制所述风扇开始工作并恢复到所述风扇的初始状态，并在经过第三预设时长后控制所述IH电路开始工作并恢复到所述IH电路的初始状态。
可选地，所述IH电路包括：谐振电路、绝缘栅双极型晶体管IGBT模块以及驱动模块；
其中，所述谐振电路分别与所述开关电源、所述IGBT模块以及所述驱动模块连接，所述驱动模块还分别与所述MCU和所述IGBT模块连接；
所述MCU，用于控制所述驱动模块停止向所述IGBT模块发送驱动信号或向所述IGBT模块发送驱动信号，以控制所述IH电路停止工作或开始工作；
所述MCU，还用于获取所述谐振电路的电流，并确定所述IH电路的电流为所述谐振电路的电流。
可选地，所述IH电路的初始状态包括：所述谐振电路是否处于加热状态和/或所述谐振电路的加热功率。
可选地，所述IH电路还包括：整流电路和滤波电路；
其中，所述整流电路分别与所述开关电源和所述滤波电路连接，所述滤波电路还分别与所述谐振电路和所述MCU连接。
可选地，所述谐振电路包括：加热线圈和谐振电容；
其中，所述滤波电路的输出端与所述IGBT模块的漏极之间串联连接有所述加热线圈，所述谐振电容并联在所述加热线圈的两端。
可选地，所述风扇的初始状态包括：所述风扇是否处于工作状态和/或所述风扇的转速。
第二方面，本发明提供一种电磁加热器具，包括：如第一方面所述的分时供电电路。
第三方面，本发明提供一种分时供电方法，包括：
在待加热器具中的水容量小于或等于第一阈值或接收到泵开启指令时，记录风扇和电磁加热IH电路的初始状态，并控制所述IH电路停止工作；
在检测到所述IH电路的电流为零时，控制所述风扇停止工作，并在第一预设时长后，控制电机泵开始工作，以向所述待加热器具加水；
在所述待加热器具中的水容量大于或等于第二阈值或接收到泵关闭指令时，控制所述电机泵停止工作，以停止向所述待加热器具加水；
在第二预设时长后，控制所述风扇开始工作并恢复到所述风扇的初始状态；并在第三预设时长后，控制所述IH电路开始工作并恢复到所述IH电路的初始状态。
可选地，所述IH电路的初始状态包括：所述IH电路是否处于加热状态和/或所述IH电路的加热功率。
可选地，所述风扇的初始状态包括：所述风扇是否处于工作状态和/或所述风扇的转速。
本发明提供的分时供电电路和方法、电磁加热器具，通过MCU在待加热器具中的水容量小于或等于第一阈值或接收到泵开启指令时，记录风扇和IH电路的初始状态，并控制IH电路停止工作。MCU再在检测到IH电路的电流为零时控制风扇停止工作，并在经过第一预设时长后控制电机泵开始工作，以开始向待加热器具加水。且MCU在待加热器具中的水容量大于或等于第二阈值或接收到泵关闭指令时，控制电机泵停止工作，以停止向待加热器具加水。接着，MCU在经过第二预设时长后控制风扇开始工作并恢复到风扇的初始状态，并在经过第三预设时长后控制IH电路开始工作并恢复到IH电路的初始状态。本实施例中，MCU通过控制开关电源对风扇和IH电路的供电和开关电源对电机泵的供电不在相同时间段内同时进行，实现了向待加热器具加水和停止向待加热器具加水的过程，使得开关电源对电机泵、风扇和IH电路不在同时时刻进行供电，降低了开关电源的功率，节省了成本，且MCU在控制开关电源对风扇和IH电路是否供电的过程中，采用延时方式，保证了IH电路的稳定输出，避免了安全隐患，使得开关电源不会由于风扇和IH电路的不完全断电而过载工作，延长了开关电源的使用寿命。
附图说明
为了清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明实施例的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的分时供电电路的结构示意图；
图2为本发明提供的分时供电电路的结构示意图；
图3为本发明提供的电磁加热器具的结构示意图；
图4为本发明提供的分时供电方法的流程图。
附图标记：
100—分时供电电路；
101—MCU；
102—开关电源；
103—电机泵；
104—风扇；
105—IH电路；
1051—谐振电路；
1052—IGBT模块；
1053—驱动模块；
1054—整流电路；
1055—滤波电路；
10—电磁加热器具。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明实施例中的实施例，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，都属于本发明实施例保护的范围。
图1为本发明提供的分时供电电路的结构示意图，如图1所示，本实施例的分时供电电路100可以包括：微控制单元(microcontroller unit，MCU)101、开关电源102、电机泵103、风扇104以及电磁加热(induction heating，IH)电路105。
其中，MCU101分别与开关电源102、电机泵103、风扇104以及IH电路105连接，开关电源102还分别与电机泵103、风扇104以及IH电路105连接。
MCU101，用于在待加热器具中的水容量小于或等于第一阈值或接收到泵开启指令时，记录风扇104和IH电路105的初始状态，并控制IH电路105停止工作；在检测到IH电路105的电流为零时控制风扇104停止工作，并在第一预设时长后控制电机泵103开始工作，以开始向待加热器具加水。
MCU101，还用于在待加热器具中的水容量大于或等于第二阈值或接收到泵关闭指令时，控制电机泵103停止工作，以停止向待加热器具加水；在第二预设时长后控制风扇104开始工作并恢复到风扇104的初始状态，并在第三预设时长后控制IH电路105开始工作并恢复到IH电路105的初始状态。
本实施例中，开关电源102可以向MCU101、电机泵103、风扇104以及IH电路105供电，以便MCU101、电机泵103、风扇104以及IH电路105可以正常工作。其中，本实施例对开关电源102、MCU101、电机泵103、风扇104以及IH电路105的具体形式不做限定。
进一步地，当需要采用电机泵103从蓄水装置向待加热器具加水时，考虑到电机泵103工作时功耗较大，MCU101可以先停止开关电源102向风扇104和IH电路105的供电，再控制开关电源102仅仅向电机泵103供电，避免了开关电源102过载工作，过流冲击影响开关电源102的寿命，解决了现有技术中需要增加开关电源102的功率而提高成本的问题。
其中，待加热器具可以包括但不限于电磁炉、电压力锅或者电饭煲等。本实施例中，可以将分时供电电路100和待加热器具分开设置，也可以将分时供电电路100设置在待加热器具中，本实施例对此不做限定。
下面，对MCU101控制开关电源102分别向风扇104、IH电路105以及电机泵103供电的具体过程进行详细的说明。
一方面，在MCU101检测到待加热器具中的水容量小于或等于第一阈值或者接收到泵开启指令时，MCU101可以先记录风扇104和IH电路105的初始状态，并控制IH电路105停止工作。其中，风扇104的初始状态包括：风扇104是否处于工作状态和/或风扇104的转速。接着，MCU101可以检测IH电路105的电流，确保IH电路105的谐振结束。由于IH电路105的电源电压在负载发生波动时会受到波动，使得IH电路105的驱动电压也会受到波动，容易导致IH电路105的加热过程出现风险。
进而，在MCU101检测到IH电路105的电流为零时，MCU101可以控制风扇104停止工作，并采取延时的方式，确保开关电源102对风扇104没有输出，进而，在经过第一预设时长后，MCU101可以控制电机泵103开始工作，便可实现在电机泵103的作用下，开始从蓄水装置向待加热器具加水。
另一方面，在MCU101检测到待加热器具中的水容量大于或等于第二阈值或接收到泵关闭指令时，MCU101可以控制电机泵103停止工作，从而停止向待加热器具继续加水。接着，MCU101可以通过延时的方式确保开关电源102没有向电机泵103供电且电机泵103完全停止，避免开关电源102由于多个负载启动而过载工作，产生过流冲击，对开关电源102的寿命造成影响。
进而，在经过第二预设时长后，MCU101可以控制风扇104开始工作并恢复到风扇104的初始状态，并经过在第三预设时长后，IH电路105的电源电压输出稳定，从而IH电路105的驱动电压无波动，MCU101便可控制IH电路105开始工作并恢复到IH电路105的初始状态，实现IH电路105对待加热器具的正常加热过程。
其中，MCU101可以通过传感器等检测装置对待加热器具进行水位的测量，或者，可以通过电机泵103单位时间内从蓄水装置中抽取的水量计算向待加热器具的注水量，从而，MCU101可以确定出待加热器具中的水容量。进而，MCU101可以比较待加热器局中的水容量与第一阈值或第二阈值之间的大小。一般，第一阈值小于第二阈值，第一阈值和第二阈值的具体大小可以根据待加热器具进行设备，本实施例对此不做限定。另外，MCU101还可以通过无线模块接收用户发出的泵开启指令和泵关闭指令，以便进行开启电机泵103或者关闭电机泵103的操作。
本实施例提供的分时供电电路100，通过MCU101在待加热器具中的水容量小于或等于第一阈值或接收到泵开启指令时，记录风扇104和IH电路105的初始状态，并控制IH电路105停止工作。MCU101再在检测到IH电路105的电流为零时控制风扇104停止工作，并在经过第一预设时长后控制电机泵103开始工作，以开始向待加热器具加水。且MCU101在待加热器具中的水容量大于或等于第二阈值或接收到泵关闭指令时，控制电机泵103停止工作，以停止向待加热器具加水。接着，MCU101在经过第二预设时长后控制风扇104开始工作并恢复到风扇104的初始状态，并在经过第三预设时长后控制IH电路105开始工作并恢复到IH电路105的初始状态。本实施例中，MCU101通过控制开关电源102对风扇104和IH电路105的供电和开关电源102对电机泵103的供电不在相同时间段内同时进行，实现了向待加热器具加水和停止向待加热器具加水的过程，使得开关电源102对电机泵103、风扇104和IH电路105不在同一时刻进行供电，降低了开关电源102的功率，节省了成本，且MCU101在控制开关电源102对风扇104和IH电路105是否供电的过程中，采用延时方式，保证了IH电路105的稳定输出，避免了安全隐患，使得开关电源102不会由于风扇104和IH电路105的不完全断电而过载工作，延长了开关电源102的使用寿命。
在上述图1实施例的基础上，继续结合图2，对IH电路105的具体结构进行详细说明。
图2为本发明提供的分时供电电路100的结构示意图，如图2所示，IH电路105包括：谐振电路1051、绝缘栅双极型晶体管IGBT模块1052以及驱动模块1053。
其中，谐振电路1051分别与开关电源102、IGBT模块1052连接，谐振电路1051通过IGBT模块1052与驱动模块1053间接连接，驱动模块1053还分别与MCU101和IGBT模块1052连接；
MCU101，用于控制驱动模块1053停止向IGBT模块1052发送驱动信号或向IGBT模块1052发送驱动信号，以控制IH电路105停止工作或开始工作；
MCU101，还用于获取谐振电路1051的电流，并确定IH电路105的电流为谐振电路1051的电流。
本实施例中，驱动模块1053可以通过输出的驱动信号，来驱动IGBT模块1052导通和关断，使得谐振模块可以根据IGBT模块1052的开关状态发射电磁能量对待加热设备进行加热，并通过IGBT模块1052的开关状态可以控制IH电路105的功率状态。并且，驱动模块1053还可以通过输出的驱动信号，来驱动IGBT模块1052处于放大区。其中，本实施例对IGBT模块1052的个数不做限定。
进一步地，MCU101在检测到交流电压的过零点时，可以向驱动模块1053发送同步的脉冲，即驱动信号，来驱动IGBT模块1052正常工作，使得谐振电路1051开始谐振，从而，IH电路105开始工作，便可实现对待加热器具的加热过程。另外，MCU101还可以停止向驱动模块1053发送驱动信号，使得IGBT模块1052无法正常工作，使得谐振电路1051停止谐振，从而，IH电路105停止工作，便停止对待加热器具的加热过程。
进一步地，MCU101还可以实时获取谐振电路1051的电流。由于电源电压在负载发生波动时会受到波动，驱动电路输入到IGBT模块1052的驱动电压也会受到波动，影响到IGBT模块1052的导通时间和导通状态。由于IGBT模块1052导通时的电流和电压皆较大，导致谐振电路1051的加热过程具有安全隐患。因此，MCU101可以在开关电源102停止向IH电路105供电时，通过该电流实时获知IH电路105是否完全停止工作，从而确保谐振电路1051的谐振完全结束。
为了保证谐振电路1051可以恢复到未加水之前的状态，本实施例中MCU101可以存储IH电路105的初始状态，可选地，IH电路105的初始状态包括：谐振电路1051是否处于加热状态和/或谐振电路1051的加热功率。具体地，MCU101可以以代码或标识的形式来存储谐振电路1051是否处于加热状态，或者，将谐振电路1051的加热功率进行存储，或者，将表明谐振电路1051是否处于加热状态的代码或标识以及谐振电路1051的加热功率进行存储。
继续结合图2，IH电路105还包括：整流电路1054和滤波电路1055；
其中，整流电路1054分别与开关电源102和滤波电路1055连接，滤波电路1055与谐振电路1051连接，滤波电路1055通过谐振电路1051、IGBT模块1052、驱动模块1053与MCU101间接连接。
本实施例中，整流电路1054可以将开关电源102传输的电压整流成脉动直流电压，方便供给谐振电路1051工作电压。其中，整流电路1054可以为全桥整流器，也可以为半桥整流器，本实施例对此也不做限定。
进一步地，由于滤波电路1055与整流电路1054的输出端连接，因此，滤波电路1055可以对整流电路1054的输出电压起到滤波和储能的作用，从而向MCU101输入噪声较小且平稳的输入电压，使得MCU101可以准确获取到交流信号的过零点。
其中，滤波电路1055可以为滤波电感和滤波电容，整流电路1054的正向输出端与滤波电感的输入端连接，滤波电容的第一端和第二端并联在滤波电感的输出端和整流电路1054的负向输出端之间，滤波电容的第一端还与谐振电路1051的输入端连接，滤波电容的第一端还通过谐振电路1051、IGBT模块1052、驱动模块1053与MCU101的输入端间接连接。
本实施例中，滤波电感和滤波电容起到滤波的作用，当IGBT模块1052未导通时，由于滤波电容与整流电路1054并联连接，因此，滤波电容电压会随着交流电压的变化而同步变化。其中，滤波电感和滤波电容的个数和数值可以根据实际情况进行选择。
需要说明的是：滤波电路1055除了上述形式，滤波电路1055也可以仅包含滤波电容。
可选地，谐振电路1051包括：加热线圈和谐振电容。
其中，滤波电路1055的输出端与IGBT模块1052的漏极之间串联连接有加热线圈，谐振电容并联在加热线圈的两端。
本实施例中，滤波电路1055的输出端与IGBT模块1052的漏极之间串联连接有加热线圈，谐振电容并联在加热线圈的两端。其中，加热线圈的磁性材料为铁氧体、铁硅或铁硅铝。
图3为本发明提供的电磁加热器具10的结构示意图，如图3所示，本实施例的电磁加热器具10包括如上述的分时供电电路100。
在本实施例中，电磁加热器具10可以包括：电磁炉、电压力锅或者电饭煲等。
本实施例提供的电磁加热器具10包括如上述的分时供电电路100，可执行上述实施例，其具体实现原理和技术效果，可参见上述图1-图2实施例的技术方案，本实施例此处不再赘述。
图4为本发明提供的分时供电方法的流程图，如图4所示，本实施例的分时供电方法可以包括：
S101、在待加热器具中的水容量小于或等于第一阈值或接收到泵开启指令时，记录风扇和电磁加热IH电路的初始状态，并控制IH电路停止工作。
S102、在检测到IH电路的电流为零时，控制风扇停止工作，并在第一预设时长后，控制电机泵开始工作，以向待加热器具加水。
S103、在待加热器具中的水容量大于或等于第二阈值或接收到泵关闭指令时，控制电机泵停止工作，以停止向待加热器具加水。
S104、在第二预设时长后，控制风扇开始工作并恢复到风扇的初始状态；并在第三预设时长后，控制IH电路开始工作并恢复到IH电路的初始状态。
本实施例的分时供电方法，可执行上述分时供电电路的实施例，其具体实现原理和技术效果，可参见上述图1-图2所示实施例的技术方案，此处不再赘述。
可选地，IH电路的初始状态包括：IH电路是否处于加热状态和/或IH电路的加热功率。
可选地，风扇的初始状态包括：风扇是否处于工作状态和/或风扇的转速。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种分时供电电路，其特征在于，包括：微控制单元MCU、开关电源、电机泵、风扇以及电磁加热IH电路；
其中，所述MCU分别与所述开关电源、所述电机泵、所述风扇以及所述IH电路连接，所述开关电源还分别与所述电机泵、所述风扇以及所述IH电路连接；
所述MCU，用于在待加热器具中的水容量小于或等于第一阈值或接收到泵开启指令时，记录所述风扇和所述IH电路的初始状态，并控制所述IH电路停止工作；在检测到所述IH电路的电流为零时控制所述风扇停止工作，并在经过第一预设时长后控制所述电机泵开始工作，以开始向所述待加热器具加水；
所述MCU，还用于在所述待加热器具中的水容量大于或等于第二阈值或接收到泵关闭指令时，控制所述电机泵停止工作，以停止向所述待加热器具加水；在经过第二预设时长后控制所述风扇开始工作并恢复到所述风扇的初始状态，并在经过第三预设时长后控制所述IH电路开始工作并恢复到所述IH电路的初始状态。
2.根据权利要求1所述的分时供电电路，其特征在于，所述IH电路包括：谐振电路、绝缘栅双极型晶体管IGBT模块以及驱动模块；
其中，所述谐振电路分别与所述开关电源、所述IGBT模块以及所述驱动模块连接，所述驱动模块还分别与所述MCU和所述IGBT模块连接；
所述MCU，用于控制所述驱动模块停止向所述IGBT模块发送驱动信号或向所述IGBT模块发送驱动信号，以控制所述IH电路停止工作或开始工作；
所述MCU，还用于获取所述谐振电路的电流，并确定所述IH电路的电流为所述谐振电路的电流。
3.根据权利要求2所述的分时供电电路，其特征在于，所述IH电路的初始状态包括：所述谐振电路是否处于加热状态和/或所述谐振电路的加热功率。
4.根据权利要求2所述的分时供电电路，其特征在于，所述IH电路还包括：整流电路和滤波电路；
其中，所述整流电路分别与所述开关电源和所述滤波电路连接，所述滤波电路还分别与所述谐振电路和所述MCU连接。
5.根据权利要求4所述的分时供电电路，其特征在于，所述谐振电路包括：加热线圈和谐振电容；
其中，所述滤波电路的输出端与所述IGBT模块的漏极之间串联连接有所述加热线圈，所述谐振电容并联在所述加热线圈的两端。
6.根据权利要求1所述的分时供电电路，其特征在于，所述风扇的初始状态包括：所述风扇是否处于工作状态和/或所述风扇的转速。
7.一种电磁加热器具，其特征在于，包括：如权利要求1-6任一项所述的分时供电电路。
8.一种分时供电方法，其特征在于，包括：
在待加热器具中的水容量小于或等于第一阈值或接收到泵开启指令时，记录风扇和电磁加热IH电路的初始状态，并控制所述IH电路停止工作；
在检测到所述IH电路的电流为零时，控制所述风扇停止工作，并在第一预设时长后，控制电机泵开始工作，以向所述待加热器具加水；
在所述待加热器具中的水容量大于或等于第二阈值或接收到泵关闭指令时，控制所述电机泵停止工作，以停止向所述待加热器具加水；
在第二预设时长后，控制所述风扇开始工作并恢复到所述风扇的初始状态；并在第三预设时长后，控制所述IH电路开始工作并恢复到所述IH电路的初始状态。
9.根据权利要求8所述的分时供电方法，其特征在于，所述IH电路的初始状态包括：所述IH电路是否处于加热状态和/或所述IH电路的加热功率。
10.根据权利要求8所述的分时供电方法，其特征在于，所述风扇的初始状态包括：所述风扇是否处于工作状态和/或所述风扇的转速。
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