CN109511188B - 电磁加热装置、电磁加热***及其的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁加热***及其的控制方法，电磁加热***包括谐振加热电路、同步电路、功率开关管和驱动电路，方法包括以下步骤：控制电磁加热***进入当前加热周期，当前加热周期包括放电阶段、加热阶段和停止阶段，其中，在放电阶段控制驱动电路输出多个第一脉冲信号至功率开关管；通过计数器记录多个第一脉冲信号中未满足预设条件的脉冲数以获取当前计数值；根据当前计数值调整下一个加热周期中多个第一脉冲信号的初始脉冲宽度和/或脉冲宽度增量，从而能够自动调整驱动电路的驱动脉冲宽度和/或脉冲宽度增量，有效抑制脉冲电流。本发明还公开了一种电磁加热装置。

Description

电磁加热装置、电磁加热***及其的控制方法

技术领域

本发明涉及生活电器技术领域，特别涉及一种电磁加热***的控制方法、一种电磁加热***和一种电磁加热装置。

背景技术

相关的电磁加热***例如电磁炉通常通过驱动电路驱动IGBT管，即驱动电路可提供驱动信号至IGBT管以控制IGBT管的导通或关断。一种低功率加热的电磁炉，采用丢波方式实现低功率加热，在低功率阶段，采用小于于正常驱动电压进行放电处理，且要求脉冲宽度小。加热阶段采用正常宽度正常电压驱动。然而不同型号的IGBT管或***驱动电路参数造成对PPG宽度响应程度不同，在低功率放电阶段，由于脉冲宽度小，导致一些型号 IGBT存在导通不足，因而造成放电不彻底，且IGBT损耗过大易发热。而在切换至正常加热阶段，IGBT的C极电压过高，易导致IGBT电流过大而烧毁。

因此，相关技术存在改进的需要。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种电磁加热***的控制方法，能够自动调整驱动电路的驱动脉冲宽度，有效抑制脉冲电流。

本发明的第二个目的在于提出一种电磁加热***，本发明的第三个目的在于提出一种电磁加热装置。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种电磁加热***的控制方法，所述电磁加热***包括谐振加热电路、同步电路、功率开关管和驱动电路，所述方法包括以下步骤：控制所述电磁加热***进入当前加热周期，所述当前加热周期包括放电阶段、加热阶段和停止阶段，其中，在所述放电阶段控制所述驱动电路输出多个第一脉冲信号至所述功率开关管；通过计数器记录所述多个第一脉冲信号中未满足预设条件的脉冲数以获取当前计数值；根据所述当前计数值调整下一个加热周期中所述多个第一脉冲信号的初始脉冲宽度和/或脉冲宽度增量。

根据本发明实施例提出的电磁加热***的控制方法，首先控制电磁加热***进入当前加热周期，并在当前加热周期的放电阶段控制驱动电路输出多个第一脉冲信号至功率开关管，接着通过计数器记录多个第一脉冲信号中未满足预设条件的脉冲数以获取当前计数值，进而根据当前计数值调整下一个加热周期中多个第一脉冲信号的初始脉冲宽度和/或脉冲宽度增量，从而能够自动调整驱动电路的驱动脉冲宽度和/或脉冲宽度增量，以匹配不同型号的功率开关管或不同的***电路，有效抑制功率开关管的脉冲电流，防止功率开关管发热烧毁，降低功率开关管的损耗，提高功率开关管的可靠性。

另外，根据本发明上述实施例提出的电磁加热***的控制方法还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，根据所述当前计数值调整下一个加热周期中所述多个第一脉冲信号的初始脉冲宽度和/或脉冲宽度增量，包括：如果所述当前计数值小于第一预设阈值，则减小所述下一个加热周期中所述多个第一脉冲信号的初始脉冲宽度和/或脉冲宽度增量；如果所述当前计数值大于第二预设阈值，则增大所述下一个加热周期中所述多个第一脉冲信号的初始脉冲宽度和/或脉冲宽度增量，其中，所述第二预设阈值大于或等于所述第一预设阈值。

根据本发明的一个实施例，所述第一预设阈值为2-4，且所述第二预设阈值为9-11。

根据本发明的一个实施例，所述同步电路在所述谐振加热电路的状态满足预设开通条件时发生翻转，所述控制所述驱动电路输出多个第一脉冲信号至所述功率开关管包括：控制所述驱动电路输出第i个第一脉冲信号至所述功率开关管；在所述第i个第一脉冲信号输出完成后判断所述功率开关管的关断时间是否达到预设关断时间或者所述同步电路是否发生翻转；如果所述功率开关管的关断时间达到所述预设关断时间，则控制所述驱动电路输出第(i+1)个第一脉冲信号至所述功率开关管，并控制所述计数器的计数值增加；如果所述同步电路发生翻转，则控制所述驱动电路输出第(i+1)个第一脉冲信号至所述功率开关管，并控制所述计数器的计数值保持不变，其中，i为正整数。

根据本发明的一个实施例，所述初始脉冲宽度的范围为大于等于0.1us且小于等于2us，所述脉冲宽度增量的范围为大于等于0.05us且小于等于2us。

为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种电磁加热***，包括：谐振加热电路；功率开关管；同步电路，所述同步电路与所述谐振加热电路相连，所述同步电路用于在所述谐振加热电路的状态满足预设开通条件时发生翻转；驱动电路，所述驱动电路与所述功率开关管相连，所述驱动电路用于驱动所述功率开关管的导通或关断；控制单元，所述控制单元分别与所述同步电路和所述驱动电路相连，所述控制单元用于控制所述电磁加热***进入当前加热周期，所述当前加热周期包括放电阶段、加热阶段和停止阶段，在所述放电阶段控制所述驱动电路输出多个第一脉冲信号至所述功率开关管，并通过计数器记录所述多个第一脉冲信号中未满足预设条件的脉冲数以获取当前计数值，以及根据所述当前计数值调整下一个加热周期中所述多个第一脉冲信号的初始脉冲宽度和/或脉冲宽度增量。

根据本发明实施例提出的电磁加热***，首先控制电磁加热***进入当前加热周期，并在当前加热周期的放电阶段控制驱动电路输出多个第一脉冲信号至功率开关管，接着通过计数器记录多个第一脉冲信号中未满足预设条件的脉冲数以获取当前计数值，进而根据当前计数值调整下一个加热周期中多个第一脉冲信号的初始脉冲宽度和/或脉冲宽度增量，从而能够自动调整驱动电路的驱动脉冲宽度和/或脉冲宽度增量，以匹配不同型号的功率开关管或不同的***电路，有效抑制功率开关管的脉冲电流，防止功率开关管发热烧毁，并降低功率开关管的损耗，提高功率开关管的可靠性。

另外，根据本发明上述实施例提出的电磁加热***还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，如果所述当前计数值小于第一预设阈值，所述控制单元，则减小所述下一个加热周期中所述多个第一脉冲信号的初始脉冲宽度和/或脉冲宽度增量；如果所述当前计数值大于第二预设阈值，所述控制单元，则增大所述下一个加热周期中所述多个第一脉冲信号的初始脉冲宽度和/或脉冲宽度增量，其中，所述第二预设阈值大于或等于所述第一预设阈值。

根据本发明的一个实施例，所述第一预设阈值为2-4，且所述第二预设阈值为9-11。

根据本发明的一个实施例，所述同步电路在所述谐振加热电路的状态满足预设开通条件时发生翻转，所述控制单元进一步用于：控制所述驱动电路输出第i个第一脉冲信号至所述功率开关管，并在所述第i个第一脉冲信号输出完成后判断所述功率开关管的关断时间是否达到预设关断时间或者所述同步电路是否发生翻转，如果所述功率开关管的关断时间达到所述预设关断时间，则控制所述驱动电路输出第(i+1)个第一脉冲信号至所述功率开关管，并控制所述数器的计数值增加，如果所述同步电路发生翻转，则控制所述驱动电路输出第(i+1)个第一脉冲信号至所述功率开关管，并控制所述计数器的计数值保持不变，其中，i为正整数。

根据本发明的一个实施例，所述初始脉冲宽度的范围为大于等于0.1us且小于等于2us，所述脉冲宽度增量的范围为大于等于0.05us且小于等于2us。为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种电磁加热装置，所述电磁加热装置包括所述的电磁加热***。

根据本发明实施例提出的电磁加热装置，能够自动调整驱动电路的驱动脉冲宽度和/或脉冲宽度增量，以匹配不同型号的功率开关管或不同的***电路，有效抑制功率开关管的脉冲电流，防止功率开关管发热烧毁，并降低功率开关管的损耗，提高功率开关管的可靠性。

根据本发明的一个实施例，所述电磁加热装置可以为电磁炉、电磁灶或电磁电饭煲等。

附图说明

图1是根据本发明实施例的电磁加热***的控制方法的流程图；

图2是根据本发明一个实施例的电磁加热***的控制方法的波形示意图；

图3是图2中放电阶段、加热阶段和停止阶段的驱动波形放大图；

图4是根据本发明一个实施例的电磁加热***的控制方法中PPG脉冲信号的输出原理示意图；

图5是根据本发明一个实施例的电磁加热***的控制方法的控制原理图；

图6是图2中放电阶段的驱动波形图；

图7是根据本发明实施例的电磁加热***的方框示意图；

图8是根据本发明一个具体实施例的电磁加热***的电路原理图；以及

图9是根据本发明实施例的电磁加热装置的方框示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图来描述本发明第一方面实施例提出的电磁加热***的控制方法。

图1是根据本发明实施例的电磁加热***的控制方法的流程图。其中，电磁加热***包括谐振加热电路、同步电路、功率开关管和驱动电路。

如图1所示，本发明实施例的电磁加热***的控制方法包括以下步骤：

S101：控制电磁加热***进入当前加热周期，当前加热周期包括放电阶段D1、加热阶段D2和停止阶段D3，其中，在放电阶段D1控制驱动电路输出多个第一脉冲信号至功率开关管。

在本发明的一个实施例中，电磁加热***可采用台阶电压驱动实现低功率加热，即在目标加热功率W1小于预设功率W2时，在每个加热周期控制电磁加热***依次进入放电阶段D1、加热阶段D2和停止阶段D3，其中，在放电阶段D1输出多个第一脉冲信号至功率开关管，以使功率开关管工作在放大状态，其中，第一脉冲信号的幅值为第一驱动电压 V1，即在放电阶段通过第一驱动电压V1驱动功率开关管开通；在加热阶段D2输出多个第二脉冲信号至功率开关管，以使功率开关管工作在饱和状态，其中，第二脉冲信号的幅值为第二驱动电压V2，即在加热阶段通过第二驱动电压V2驱动功率开关管开通；在停止阶段D3通过第三驱动电压V3例如0V驱动功率开关管关断。由此，在进入加热阶段D2之前先进入放电阶段D1，有效抑制功率开关管的脉冲电流，并将前一个停止阶段D3期间滤波电容(即图8的C1)存储的电能释放，以使进入加热阶段D2时功率开关管的集电极电压基本为0V。

根据本发明的一个实施例，第一驱动电压V1大于等于5V且小于等于14.5V，例如可优选为9V，第二驱动电压V2大于等于15V例如可优选为18V。

进一步地，如图2所示，在每个加热周期，还检测提供至电磁加热***的交流电的过零点，并根据过零点控制电磁加热***进入加热阶段D2和停止阶段D3。

举例来说，如图2-3所示，采用2/4占空比方式加热，以四个市电半波为一个控制周期为例，在第一个过零点之前进入放电阶段D1，例如可以先估算出第一个过零点，然后根据估算出的第一个过零点和放电阶段D1的持续时间获取放电阶段D1的开始时刻，在该开始时刻控制电磁加热***进入放电阶段D1。由此，在进入放电阶段D1后，输出幅值为第一驱动电压V1的第一脉冲信号至功率开关管的控制极(例如IGBT的G极)，以使功率开关管工作在放大状态。在检测到第一个过零点时，控制电磁加热***进入加热阶段D2，即加热阶段D2的开始时刻在第一个过零点附近，在第一个过零点后输出幅值为第二驱动电压 V2的第二脉冲信号至功率开关管的控制极，以使功率开关管工作在饱和导通状态。加热阶段D2的持续时间可为两个半波周期，在此情况下，在检测到第三个过零点时，控制电磁加热***进入停止阶段D3，输出第三驱动电压例如0V至功率开关管的控制极，以使功率开关管工作在截止状态，停止阶段D3持续两个半波周期。

由此，在每个加热周期，先进入放电阶段D1，即采用多个第一脉冲信号例如9V驱动电压驱动功率开关管以进行放电处理(其中，9V驱动电压使功率开关管工作在放大状态、电流恒定)其中，多个第一脉冲信号的初始脉冲宽度可设置的比较小，从而有效抑制噪音，并且，多个第一脉冲信号的脉冲宽度可逐渐增大。然后，在过零点附近，再进入加热阶段 D2，即采用多个第二脉冲信号例如18V驱动电压驱动功率开关管，以使功率开关管工作在饱和导通状态。

应当理解的是，如图3所示，多个第一脉冲信号的脉冲宽度可逐渐增大，也就是说，在放电阶段D1，通过多个第一脉冲信号驱动功率开关管的开通和关断，以释放在停止阶段D3时滤波电容(如图8所示C1)存储的电能，其中，多个第一脉冲信号可以M个，则M 个第一脉冲信号的脉冲宽度可以为YM、YM-1、YM-2、…、Y2、Y1，M个第一脉冲信号的脉冲宽度可逐渐增大。

根据本发明的一个实施例，M个第一脉冲信号的脉冲宽度可以脉冲宽度增量△Y进行递增，即Y2＝Y1+△Y，Y3＝Y2+△Y，…、YM＝YM-1+△Y。其中，△Y为脉冲宽度增量， Y1为初始脉冲宽度，Y1的取值范围可为大于等于0.1us且小于等于2us，△Y的取值范围可为大于等于0.05us且小于等于2us。其中，当芯片主频率为16MHz时，单个PPG宽度为0.0625us，即1/16us。即△Y的取值范围为1～32个PPG宽度。

S102：通过计数器记录多个第一脉冲信号中未满足预设条件的脉冲数以获取当前计数值n。

根据本发明的一个实施例，同步电路在谐振加热电路的状态满足预设开通条件时发生翻转，控制驱动电路输出多个第一脉冲信号至功率开关管包括：控制驱动电路输出第i个第一脉冲信号至功率开关管；在第i个第一脉冲信号输出完成后判断功率开关管的关断时间是否达到预设关断时间或者同步电路是否发生翻转；如果功率开关管的关断时间达到预设关断时间，则控制驱动电路输出第(i+1)个第一脉冲信号至功率开关管，并控制计数器的计数值增加；如果同步电路发生翻转，则控制驱动电路输出第(i+1)个第一脉冲信号至功率开关管，并控制计数器的计数值保持不变，其中，i为正整数。

需要说明的是，如图4所示，驱动电路的脉冲信号输出控制权有3个，一个是程序启动脉冲信号输出，即启动的第一个脉冲由程序控制；二是，在后续的脉冲信号，采用谐振电容(如图8中的C2)两端的电压Va和Vb比较翻转跟随输出(即同步比较输出)；三是，在后续的脉冲信号，采用最大关断时间到后强制输出，即关断时间达到预设关断时间时强制输出脉冲信号。例如，有些特殊场合，由于脉冲宽度太小或在电压过零阶段电压过低，均会造成开通能量不足，Va和Vb比较不翻转，此时关断时间达到预设的最大关断时间后将强制输出脉冲信号。

也就是说，预设条件可为脉冲信号在同步电路发生翻转时输出。换言之，通过计数器记录多个第一脉冲信号中达到预设关断时间强制输出的第一脉冲信号的数量。

具体地，控制驱动电路在第一加热周期的放电阶段D1输出多个第一脉冲信号例如电压为9V至功率开关管，在驱动电路输出第i个第一脉冲信号至功率开关管后，在第i个脉冲信号输出完成即由高电平变为低电平时，开始对功率开关管的关断时间进行计时，如果在预设关断时间内一直未检测到同步电路发生翻转，则强制输出第(i+1)个第一脉冲信号，并控制计数器的计数值增加1，从而对达到预设关断时间强制输出的第一脉冲信号的数量进行计数；直至在预设关断时间内检测到同步电路发生翻转，则第(i+1)个第一脉冲信号跟随翻转信号输出，控制计数器停止计数，并且记录此时的计数值，即记为n。

其中，同步电路可包括检测单元和比较器，检测单元用于检测谐振电容(如图8中的 C2)两端的电压，例如可检测谐振电容左端的电压以通过第一输出端输出第一检测电压Va，并可检测谐振电容右端的电压以通过第二输出端输出第二检测电压Vb，检测单元的第一输出端和第二输出端分别与比较器的负输入端和正输入端相连，比较器可对第一检测电压Va 和第二检测电压Vb进行比较，并根据比较结果输出同步信号。其中，比较器与控制单元集成设置。

需要说明的是，如图5和图6所示，在放电阶段D1，第一脉冲信号的初始脉冲宽度足够小例如大于等于0.1us且小于等于2us，相邻两个脉冲信号之间的脉冲增加幅度△Y也比较小，从而可降低脉冲电流，并使电流平滑上升。但是，脉冲宽度比较小将会造成功率开关管的开通能量不足，达不到谐振加热电路的震荡条件，此时采用最大关断时间到后强制输出，即图5-6中的区间D11，记录此时强制输出的脉冲数。随着脉冲宽度的增加，在区间D12，脉冲宽度较大可提供足够的能量，达到谐振加热电路的震荡条件，此时采用同步比较输出，脉冲信号跟随同步电路比较翻转输出。

如图5和图6所示，可将放电阶段D1划分为两个区间，即第一区间D11和第二区间D12。在第一区间D11，脉冲宽度比较小，功率开关管的开通能量不足，谐振加热电路未达到震荡条件，同步电路不翻转，在达到预设关断时间之后，强制输出脉冲信号，即言，在预设关断时间内无法检测到同步电路输出的同步信号未发生翻转，强制输出脉冲信号；在第二区间D12，脉冲宽度增大，功率开关管的开通能量充足，谐振加热电路达到震荡条件，同步电路发生翻转，在翻转时输出脉冲信号。即言，在预设关断时间内能够检测到同步电路输出的同步信号发生翻转，并在翻转时输出脉冲信号。在第一加热周期的放电阶段D1，通过计数器记录多个第一脉冲信号中未满足预设条件的脉冲数n，即只记录无法使谐振加热电路达到谐振条件的脉冲数。

S103：根据当前计数值调整下一个加热周期中多个第一脉冲信号的初始脉冲宽度和/或脉冲宽度增量。

需要说明的是，不同型号的功率开关管或***驱动电路参数造成对PPG脉冲宽度响应程度不同，使得通过功率开关管释放的能量有所差别，例如，如果功率开关管对脉冲宽度响应不敏感，则会在过零点附近启动加热阶段时，功率开关管的C极电压不能释放到0V，此时功率开关管工作在放大状态，损耗过大，且易发热烧毁；又如，如果功率开关管对脉冲宽度响应过于敏感，则会在放电阶段，启动电流大或电流上升快，噪音比较大。

在本发明实施例中，根据当前加热周期，多个第一脉冲信号中未满足预设条件的脉冲数来调整下一加热周期多个第一脉冲信号的初始脉冲宽度和/或脉冲宽度增量，从而可以匹配不同型号的功率开关管或***驱动电路参数，有效抑制功率开关管的脉冲电流，防止功率开关管发热烧毁，并降低功率开关管的损耗，提高功率开关管的可靠性。

根据本发明的一个实施例，如果当前计数值n小于第一预设阈值A，则减小下一个加热周期中多个第一脉冲信号的初始脉冲宽度和/或脉冲宽度增量；如果当前计数值n大于第二预设阈值B，则增大下一个加热周期中多个第一脉冲信号的初始脉冲宽度和/或脉冲宽度增量，其中，第二预设阈值B大于或等于第一预设阈值A。

其中，第一预设阈值A和第二预设阈值B提前存储在控制单元中。在本发明的一个具体示例中，第一预设阈值A可取大于2且小于4的数值，第二预设阈值B可取大于9且小于11的数值。

具体地，第一预设阈值A可优选为3，第二预设阈值B可优选为10，默认的初始脉冲宽度可以为1us，默认的脉冲宽度增量可以取值为3个PPG宽度。

如果当前计数值n小于第一预设阈值A例如为3，则在下一个加热周期中减小多个第一脉冲信号的初始脉冲宽度和/或脉冲宽度增量，也就是说，可以在下一个加热周期中以三种方式进行调整即只减小多个第一脉冲信号的初始脉冲宽度或者只减小多个第一脉冲信号的脉冲宽度增量或者同时减小多个第一脉冲信号的初始宽度和脉冲宽度增量，使得下一个加热周期的计数值增大达到合理的范围，例如处于3到10之间，由此，能够适应对驱动脉冲宽度响应敏感的IGBT管，降低噪音。

同理，如果当前计数值n大于第二预设阈值B例如为10，则在下一个加热周期中增大多个第一脉冲信号的初始脉冲宽度和/或脉冲宽度增量，也就是说，可以在下一个加热周期中以三种方式进行调整，即只增大多个第一脉冲信号的初始脉冲宽度或者只增大多个第一脉冲信号的脉冲宽度增量或者同时增大多个第一脉冲信号的初始宽度和脉冲宽度增量，使得下一个加热周期的计数值减小达到合理的范围，例如处于3到10之间，由此，能够适应对驱动脉冲宽度响应不敏感的IGBT管，使IGBT管可以在放电阶段D1放电彻底。

由此，可以根据当前加热周期的多个第一脉冲信号中未满足预设条件的脉冲数增大或减小下一个加热周期的多个第一脉冲信号的初始脉冲宽度和/或脉冲宽度增量，使得放电阶段未满足预设条件的脉冲个数在3到10个范围之内，以适应不同型号的功率开关管对驱动电路的驱动脉冲宽度的不同响应程度，防止功率开关管发热烧毁，并降低功率开关管的损耗，提高功率开关管的可靠性。

具体地，如图4和图5所示，电磁加热***的控制单元可通过使能信号EN控制驱动电路输出的驱动电压，例如当使能信号EN处于高电平时，驱动电路输出第一驱动电压V1，当使能信号EN处于低电平时，驱动电路输出第二驱动电压V2。

由此，在本发明实施例中，先在当前加热周期的放电阶段D1采用多个第一脉冲信号驱动功率开关管，此时第一脉冲信号幅值可为9V，并且脉冲宽度逐渐增大，功率开关管工作在放大状态，流过功率开关管的电流恒定，此时通过计数器记录多个第一脉冲信号中未满足预设条件的脉冲数以获取当前计数值，并根据当前计数值获取下一个加热周期中多个第一脉冲信号的初始脉冲宽度和/或脉冲宽度增量。在加热阶段D2采用幅值为18V的脉冲信号驱动功率开关管，并且脉冲宽度采用正常宽度值，功率开关管工作在饱和导通状态，此时功率开关管像是一个导通开关的作用，接着在停止阶段D3采用0V的驱动电压，使得功率开关管处于关断状态。

综上所述，根据本发明实施例提出的电磁加热***的控制方法，首先控制电磁加热***进入当前加热周期，并在当前加热周期的放电阶段控制驱动电路输出多个第一脉冲信号至功率开关管，接着通过计数器记录多个第一脉冲信号中未满足预设条件的脉冲数以获取当前计数值，进而根据当前计数值调整下一个加热周期中多个第一脉冲信号的初始脉冲宽度和/或脉冲宽度增量，从而能够自动调整驱动电路的驱动脉冲宽度和/或脉冲宽度增量，以匹配不同型号的功率开关管或不同的***驱动电路参数，有效抑制功率开关管的脉冲电流，防止功率开关管发热烧毁，并降低功率开关管的损耗，提高功率开关管的可靠性。

下面结合附图7和图8来描述本发明的第二方面实施例提出的电磁加热***。

图7是根据本发明实施例的电磁加热***的方框示意图。如图7所示，该电磁加热***100包括：谐振加热电路10、功率开关管20、同步电路30、驱动电路40和控制单元50。

其中，同步电路30与谐振加热电路10相连，同步电路30用于在谐振加热电路10的状态满足预设开通条件时发生翻转；驱动电路40与功率开关管20相连，驱动电路40用于驱动功率开关管20的导通或关断；控制单元50分别与同步电路30和驱动电路40相连，控制单元50用于控制电磁加热***进入当前加热周期，当期加热周期包括放电阶段D1、加热阶段D2和停止阶段D3，其中，在放电阶段D1控制驱动电路40输出多个第一脉冲信号至功率开关管20，并通过计数器记录多个第一脉冲信号中未满足预设条件的脉冲数以获取当前计数值，以及根据当前计数值调整下一个加热周期中多个第一脉冲信号的初始脉冲宽度和/或脉冲宽度增量。

其中，在每个加热周期，先进入放电阶段D1，即采用多个第一脉冲信号例如9V驱动电压驱动功率开关管以进行放电处理(其中，9V驱动电压使功率开关管工作在放大状态、电流恒定)其中，多个第一脉冲信号的初始脉冲宽度可设置的比较小，从而有效抑制噪音，并且，多个第一脉冲信号的脉冲宽度可逐渐增大。然后，在过零点附近，再进入加热阶段 D2，即采用多个第二脉冲信号例如18V驱动电压驱动功率开关管，以使功率开关管工作在饱和导通状态。

应当理解的是，如图3所示，多个第一脉冲信号的脉冲宽度可逐渐增大，也就是说，在放电阶段D1，通过多个第一脉冲信号驱动功率开关管20的开通和关断，以释放在停止阶段D3时滤波电容(如图8所示C1)存储的电能，其中，多个第一脉冲信号可以M个，则M个第一脉冲信号的脉冲宽度可以为YM、YM-1、YM-2、…、Y2、Y1，M个第一脉冲信号的脉冲宽度可逐渐增大。

根据本发明的一个实施例，M个第一脉冲信号的脉冲宽度可以脉冲宽度增量△Y进行递增，即Y2＝Y1+△Y，Y3＝Y2+△Y，…、YM＝YM-1+△Y。其中，△Y为脉冲宽度增量，Y1为初始脉冲宽度，Y1的取值范围可为大于等于0.1us且小于等于2us，△Y的取值范围可为大于等于0.05us且小于等于2us，其中，当芯片主频率为16MHz时，单个PPG宽度为 0.0625us，即1/16us。

根据本发明的一个实施例，控制单元50，进一步用于：控制驱动电路40输出第i个第一脉冲信号至功率开关管20，并在第i个第一脉冲信号输出完成后判断功率开关管20的关断时间是否达到预设关断时间或者同步电路30是否发生翻转，如果功率开关管20的关断时间达到预设关断时间，则控制驱动电路40输出第(i+1)个第一脉冲信号至功率开关管20，并控制计数器的计数值增加，如果同步电路30发生翻转，则控制驱动电路40输出第 (i+1)个第一脉冲信号至功率开关管20，并控制计数器的计数值保持不变，其中，i为正整数。

需要说明的是，如图4所示，驱动电路40的脉冲信号输出控制权有3个，一个是程序启动脉冲信号输出，即启动的第一个脉冲由程序控制；二是，在后续的脉冲信号，采用谐振电容(如图8中的C2)两端的电压Va和Vb比较翻转跟随输出(即同步比较输出)；三是，在后续的脉冲信号，采用最大关断时间到后强制输出，即关断时间达到预设关断时间时强制输出脉冲信号。例如，有些特殊场合，由于脉冲宽度太小或在电压过零阶段电压过低,均会造成开通能量不足，Va和Vb比较不翻转，此时，关断时间达到预设的最大关断时间后将强制输出脉冲信号。

也就是说，预设条件可为脉冲信号在同步电路30发生翻转时输出。换言之，通过计数器记录多个第一脉冲信号中达到预设关断时间强制输出的第一脉冲信号的数量。

具体地，控制驱动电路40在第一加热周期的放电阶段D1输出多个第一脉冲信号例如电压为9V至功率开关管20，在驱动电路40输出第i个第一脉冲信号至功率开关管20后，在第i个脉冲信号输出完成即由高电平变为低电平时，开始对功率开关管20的关断时间进行计时，如果在预设关断时间内一直未检测到同步电路30发生翻转，则强制输出第(i+1) 个第一脉冲信号，并控制计数器的计数值增加1，从而对达到预设关断时间强制输出的第一脉冲信号的数量进行计数；直至在预设关断时间内检测到同步电路30发生翻转，则第 (i+1)个第一脉冲信号跟随翻转信号输出，控制计数器停止计数，并且记录此时的计数值，即记为n。

其中，同步电路30可包括检测单元70和比较器60，检测单元70用于检测谐振电容(如图8中的C2)两端的电压，例如可检测谐振电容左端的电压以通过第一输出端输出第一检测电压Va，并可检测谐振电容右端的电压以通过第二输出端输出第二检测电压Vb，检测单元70的第一输出端和第二输出端分别与比较器60的负输入端和正输入端相连，比较器60可对第一检测电压Va和第二检测电压Vb进行比较，并根据比较结果输出同步信号。其中，比较器60与控制单元50集成设置。

需要说明的是，如图5和图6所示，在放电阶段D1，第一脉冲信号的初始脉冲宽度足够小例如大于等于0.1us且小于等于2us，相邻两个脉冲信号之间的脉冲增加幅度△Y也比较小，从而可降低脉冲电流，并使电流平滑上升。但是，脉冲宽度比较小将会造成功率开关管20的开通能量不足，达不到谐振加热电路10的震荡条件，此时采用最大关断时间到后强制输出，即图5-6中的区间D11，记录此时强制输出的脉冲数。随着脉冲宽度的增加，在区间D12，脉冲宽度较大可提供足够的能量，达到谐振加热电路10的震荡条件，此时采用同步比较输出，脉冲信号跟随同步电路30比较翻转输出。

如图5和图6所示，可将放电阶段D1划分为两个区间，即第一区间D11和第二区间D12。在第一区间D11，脉冲宽度比较小，功率开关管20的开通能量不足，谐振加热电路 10未达到震荡条件，同步电路30不翻转，在达到预设关断时间之后，强制输出脉冲信号，即言，在预设关断时间内无法检测到同步电路30输出的同步信号未发生翻转，强制输出脉冲信号；在第二区间D12，脉冲宽度增大，功率开关管20的开通能量充足，谐振加热电路 10达到震荡条件，同步电路30发生翻转，在翻转时输出脉冲信号。即言，在预设关断时间内能够检测到同步电路30输出的同步信号发生翻转，并在翻转时输出脉冲信号。在第一加热周期的放电阶段D1，通过计数器记录多个第一脉冲信号中未满足预设条件的脉冲数n，即只记录无法使谐振加热电路10达到谐振条件的脉冲数。

需要说明的是，不同型号的功率开关管20或***驱动电路参数造成对PPG脉冲宽度响应程度不同，使得通过功率开关管20释放的能量有所差别，例如，如果功率开关管20对脉冲宽度响应不敏感，则会在过零点附近启动加热阶段时，功率开关管20的C极电压不能释放到0V，此时功率开关管20工作在放大状态，损耗过大，且易发热烧毁；又如，如果功率开关管20对脉冲宽度响应过于敏感，则会在过零点附近启动加热阶段之前，功率开关管20的C极电压提前释放到0V，此时功率开关管的脉冲电流较大，噪音比较大。

在本发明实施例中，根据当前加热周期，多个第一脉冲信号中未满足预设条件的脉冲数来调整下一加热周期多个第一脉冲信号的初始脉冲宽度和/或脉冲宽度增量，从而可以匹配不同型号的功率开关管或不同的***电路，有效抑制功率开关管的脉冲电流，防止功率开关管发热烧毁，并降低功率开关管的损耗，提高功率开关管的可靠性。

根据本发明的一个实施例，如果当前计数值n小于第一预设阈值A，则减小下一个加热周期中多个第一脉冲信号的初始脉冲宽度和/或脉冲宽度增量；如果当前计数值n大于第二预设阈值B，则增大下一个加热周期中多个第一脉冲信号的初始脉冲宽度和/或脉冲宽度增量，其中，第二预设阈值B大于或等于第一预设阈值A。

其中，第一预设阈值A和第二预设阈值B提前存储在控制单元50中。在本发明的一个具体示例中，第一预设阈值A可取大于2且小于4的数值，第二预设阈值B可取大于9 且小于11的数值。

具体地，第一预设阈值A可优选为3，第二预设阈值B可优选为10，默认的初始脉冲宽度可以为1us，默认的脉冲宽度增量可以取值为3个PPG宽度。

如果当前计数值n小于第一预设阈值A的例如为3，则在下一个加热周期中减小多个第一脉冲信号的初始脉冲宽度和/或脉冲宽度增量，也就是说，可以在下一个加热周期中以三种方式进行调整即只减小多个第一脉冲信号的初始脉冲宽度或者只减小多个第一脉冲信号的脉冲宽度增量或者同时减小多个第一脉冲信号的初始宽度和脉冲宽度增量，使得下一个加热周期的计数值增大达到合理的范围，例如处于3到10之间，由此，能够适应对驱动脉冲宽度响应敏感的IGBT管，降低噪音。

同理，如果当前计数值n大于第二预设阈值B例如为10，则在下一个加热周期中增大多个第一脉冲信号的初始脉冲宽度和/或脉冲宽度增量，也就是说，可以在下一个加热周期中以三种方式进行调整，即只增大多个第一脉冲信号的初始脉冲宽度或者只增大多个第一脉冲信号的脉冲宽度增量或者同时增大多个第一脉冲信号的初始宽度和脉冲宽度增量，使得下一个加热周期的计数值减小达到合理的范围，例如处于3到10之间，由此，能够适应对驱动脉冲宽度响应不敏感的IGBT管，使IGBT管可以在放电阶段D1放电彻底。

由此，可以根据当前加热周期的多个第一脉冲信号中未满足预设条件的脉冲数增大或减小下一个加热周期的多个第一脉冲信号的初始脉冲宽度和/或脉冲宽度增量，使得加热周期内的脉冲个数在3到10个范围之内，以适应不同型号的功率开关管20对驱动电路40的驱动脉冲宽度的不同响应程度，防止功率开关管发热烧毁，并降低功率开关管的损耗，提高功率开关管的可靠性。

具体地，如图4和图5所示，电磁加热***的控制单元50可通过使能信号EN控制驱动电路40输出的驱动电压，例如当使能信号EN处于高电平时，驱动电路40输出第一驱动电压V1，当使能信号EN处于低电平时，驱动电路40输出第二驱动电压V2。

由此，在本发明实施例中，先在当前加热周期的放电阶段D1采用多个第一脉冲信号驱动功率开关管20，此时第一脉冲信号幅值可为9V，并且脉冲宽度逐渐增大，功率开关管20工作在放大状态，流过功率开关管20的电流恒定，此时通过计数器记录多个第一脉冲信号中未满足预设条件的脉冲数以获取当前计数值，并根据当前计数值获取下一个加热周期中多个第一脉冲信号的初始脉冲宽度和/或脉冲宽度增量。再在加热阶段D2采用幅值为18V的脉冲信号驱动功率开关管20，并且脉冲宽度采用正常宽度值，功率开关管20工作在饱和导通状态，此时功率开关管20像是一个导通开关的作用，接着在停止阶段D3采用 0V的驱动电压，使得功率开关管20处于关断状态。

综上所述，根据本发明实施例提出的电磁加热***，首先控制电磁加热***进入当前加热周期，并在当前加热周期的放电阶段控制驱动电路输出多个第一脉冲信号至功率开关管，接着通过计数器记录多个第一脉冲信号中未满足预设条件的脉冲数以获取当前计数值，进而根据当前计数值调整下一个加热周期中多个第一脉冲信号的初始脉冲宽度和/或脉冲宽度增量，从而能够自动调整驱动电路的驱动脉冲宽度和/或脉冲宽度增量，以匹配不同型号的功率开关管或不同的***电路，有效抑制功率开关管的脉冲电流，防止功率开关管发热烧毁，并降低功率开关管的损耗，提高功率开关管的可靠性。

下面结合附图9来描述本发明的第三方面实施例提出的电磁加热装置。

图9是根据本发明实施例电磁加热装置的方框示意图。如图9所示，该电磁加热装置 200包括上述的电磁加热***100。

根据本发明的一个实施例，电磁加热装置200可以为电磁炉、电磁灶或电磁电饭煲等。

综上所述，根据本发明实施例提出的电磁加热装置，能够根据不同型号的功率开关管对驱动电路的驱动脉冲宽度的不同响应程度自动调整驱动电路的驱动脉冲宽度和/或脉冲宽度增量，以匹配不同型号的功率开关管或不同的***电路，有效抑制功率开关管的脉冲电流，防止功率开关管发热烧毁，并降低功率开关管的损耗，提高功率开关管的可靠性。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“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发明和简化描述，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发明的限制。

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至少一个该特征。在本发明的描述中，“M、N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，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；可以是机械连接，也可以是电连接；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，除非另有明确的限定。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发明中的具体含义。

在本发明中，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。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或M、N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种电磁加热***的控制方法，其特征在于，所述电磁加热***包括谐振加热电路、同步电路、功率开关管和驱动电路，所述方法包括以下步骤：

控制所述电磁加热***进入当前加热周期，所述当前加热周期包括放电阶段、加热阶段和停止阶段，其中，在所述放电阶段控制所述驱动电路输出多个第一脉冲信号至所述功率开关管；

通过计数器记录所述多个第一脉冲信号中未满足预设条件的脉冲数以获取当前计数值；

根据所述当前计数值调整下一个加热周期中所述多个第一脉冲信号的初始脉冲宽度和/或脉冲宽度增量。

2.根据权利要求1所述的电磁加热***的控制方法，其特征在于，根据所述当前计数值调整下一个加热周期中所述多个第一脉冲信号的初始脉冲宽度和/或脉冲宽度增量，包括：

如果所述当前计数值小于第一预设阈值，则减小所述下一个加热周期中所述多个第一脉冲信号的初始脉冲宽度和/或脉冲宽度增量；

如果所述当前计数值大于第二预设阈值，则增大所述下一个加热周期中所述多个第一脉冲信号的初始脉冲宽度和/或脉冲宽度增量，其中，所述第二预设阈值大于或等于所述第一预设阈值。

3.根据权利要求2所述的电磁加热***的控制方法，其特征在于，所述第一预设阈值为2-4，且所述第二预设阈值为9-11。

4.根据权利要求1所述的电磁加热***的控制方法，其特征在于，所述同步电路在所述谐振加热电路的状态满足预设开通条件时发生翻转，所述控制所述驱动电路输出多个第一脉冲信号至所述功率开关管包括：

控制所述驱动电路输出第i个第一脉冲信号至所述功率开关管；

在所述第i个第一脉冲信号输出完成后判断所述功率开关管的关断时间是否达到预设关断时间或者所述同步电路是否发生翻转；

如果所述功率开关管的关断时间达到所述预设关断时间，则控制所述驱动电路输出第(i+1)个第一脉冲信号至所述功率开关管，并控制所述计数器的计数值增加；

如果所述同步电路发生翻转，则控制所述驱动电路输出第(i+1)个第一脉冲信号至所述功率开关管，并控制所述计数器的计数值保持不变，其中，i为正整数。

5.根据权利要求1所述的电磁加热***的控制方法，其特征在于，所述初始脉冲宽度的范围为大于等于0.1us且小于等于2us，所述脉冲宽度增量的范围为大于等于0.05us且小于等于2us。

6.一种电磁加热***，其特征在于，包括：

谐振加热电路；

功率开关管；

同步电路，所述同步电路与所述谐振加热电路相连，所述同步电路用于在所述谐振加热电路的状态满足预设开通条件时发生翻转；

驱动电路，所述驱动电路与所述功率开关管相连，所述驱动电路用于驱动所述功率开关管的导通或关断；

控制单元，所述控制单元分别与所述同步电路和所述驱动电路相连，所述控制单元用于控制所述电磁加热***进入当前加热周期，所述当前加热周期包括放电阶段、加热阶段和停止阶段，其中，在所述放电阶段控制所述驱动电路输出多个第一脉冲信号至所述功率开关管，并通过计数器记录所述多个第一脉冲信号中未满足预设条件的脉冲数以获取当前计数值，以及根据所述当前计数值调整下一个加热周期中所述多个第一脉冲信号的初始脉冲宽度和/或脉冲宽度增量。

7.根据权利要求6所述的电磁加热***，其特征在于，

如果所述当前计数值小于第一预设阈值，所述控制单元，则减小所述下一个加热周期中所述多个第一脉冲信号的初始脉冲宽度和/或脉冲宽度增量；

如果所述当前计数值大于第二预设阈值，所述控制单元，则增大所述下一个加热周期中所述多个第一脉冲信号的初始脉冲宽度和/或脉冲宽度增量，其中，所述第二预设阈值大于或等于所述第一预设阈值。

8.根据权利要求7所述的电磁加热***，其特征在于，所述第一预设阈值为2-4，且所述第二预设阈值为9-11。

9.根据权利要求6所述的电磁加热***，其特征在于，所述同步电路在所述谐振加热电路的状态满足预设开通条件时发生翻转，所述控制单元进一步用于，控制所述驱动电路输出第i个第一脉冲信号至所述功率开关管，并在所述第i个第一脉冲信号输出完成后判断所述功率开关管的关断时间是否达到预设关断时间或者所述同步电路是否发生翻转，如果所述功率开关管的关断时间达到所述预设关断时间，则控制所述驱动电路输出第(i+1)个第一脉冲信号至所述功率开关管，并控制所述计数器的计数值增加，如果所述同步电路发生翻转，则控制所述驱动电路输出第(i+1)个第一脉冲信号至所述功率开关管，并控制所述计数器的计数值保持不变，其中，i为正整数。

10.根据权利要求6所述的电磁加热***，其特征在于，所述初始脉冲宽度的范围为大于等于0.1us且小于等于2us，所述脉冲宽度增量的范围为大于等于0.05us且小于等于2us。

11.一种电磁加热装置，其特征在于，包括根据权利要求6-10中任一项所述的电磁加热***。

12.根据权利要求11所述的电磁加热装置，其特征在于，所述电磁加热装置为电磁炉、电磁灶或电磁电饭煲。

Images