電磁加熱裝置及其加熱控制電路權(quán)利要求

1.《電磁加熱裝置及其加熱控制電路》其特征在于，包括：電壓過零檢測單元，所述電壓過零檢測單元用于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(jìn)行整流濾波處理后供給所述諧振加熱單元；用于控制所述諧振加熱單元進(jìn)行諧振工作的功率開關(guān)管；驅(qū)動單元，所述驅(qū)動單元與所述功率開關(guān)管的驅(qū)動端相連以驅(qū)動所述功率開關(guān)管的開通和關(guān)斷；驅(qū)動變壓單元，所述驅(qū)動變壓單元與所述功率開關(guān)管的驅(qū)動端相連以改變所述功率開關(guān)管的驅(qū)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(qū)動單元和所述驅(qū)動變壓單元相連，所述主控單元根據(jù)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(qū)動單元和所述驅(qū)動變壓單元以使所述功率開關(guān)管在第一驅(qū)動電壓的驅(qū)動下進(jìn)行工作，并在所述功率開關(guān)管的集電極電壓振蕩到最小時所述主控單元控制所述驅(qū)動變壓單元停止工作，并通過控制所述驅(qū)動單元以使所述功率開關(guān)管在第二驅(qū)動電壓的驅(qū)動下進(jìn)行工作，其中，所述第二驅(qū)動電壓大于所述第一驅(qū)動電壓。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁加熱裝置的加熱控制電路，其特征在于，所述功率開關(guān)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(qū)動電壓的幅值保持不變或線性增加，所述第一驅(qū)動電壓的脈沖寬度遞增或等寬；在所述第二時間段，所述第二驅(qū)動電壓的幅值保持不變，所述第二驅(qū)動電壓的脈沖寬度遞增或等寬。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電磁加熱裝置的加熱控制電路，其特征在于，在所述第一時間段，所述功率開關(guān)管工作在放大狀態(tài)；在所述第二時間段，所述功率開關(guān)管工作在開關(guān)狀態(tài)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁加熱裝置的加熱控制電路，其特征在于，在所述交流電源的過零點，所述功率開關(guān)管的集電極電壓振蕩到最小。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電磁加熱裝置的加熱控制電路，其特征在于，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(qū)動單元，同時輸出第二控制信號至所述驅(qū)動變壓單元，以使所述功率開關(guān)管在幅值保持不變的第一驅(qū)動電壓的驅(qū)動下進(jìn)行工作，所述功率開關(guān)管的集電極電壓進(jìn)行振蕩變?。辉谒龅诙r間段，所述主控單元輸出所述第一控制信號至所述驅(qū)動單元以使所述功率開關(guān)管在所述第二驅(qū)動電壓的驅(qū)動下進(jìn)行工作，同時輸出第三控制信號至所述驅(qū)動變壓單元以使所述驅(qū)動變壓單元停止工作。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電磁加熱裝置的加熱控制電路，其特征在于，所述功率開關(guān)管為IGBT，所述第一控制信號為PPG脈沖，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(jù)權(quán)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，其特征在于，所述驅(qū)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；第一三極管，所述第一三極管的基極與所述第一電阻的另一端相連，所述第一三極管的發(fā)射極接地；第二電阻，所述第二電阻連接在所述第一三極管的基極與發(fā)射極之間；第三電阻，所述第一電阻的一端與所述第一三極管的集電極相連，所述第三電阻的另一端與所述驅(qū)動開關(guān)管的驅(qū)動端相連。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電磁加熱裝置的加熱控制電路，其特征在于，所述驅(qū)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；第二三極管，所述第二三極管的基極與所述第四電阻的另一端相連，所述第二三極管的發(fā)射極接地，所述第二三極管的集電極通過第六電阻與預(yù)設(shè)電壓的電源相連；第三三極管，所述第三三極管的基極與所述第二三極管的集電極相連，所述第三三極管的發(fā)射極接地，所述第三三極管的集電極通過第七電阻與所述預(yù)設(shè)電壓的電源相連；第四三極管，所述第四三極管的基極與所述第三三極管的集電極相連，所述第四三極管的集電極通過第八電阻與所述預(yù)設(shè)電壓的電源相連；第五三極管，所述第五三極管的基極與所述第四三極管的基極相連，所述第五三極管的集電極接地；第九電阻，所述第九電阻的一端與所述第五三極管的發(fā)射極相連，所述第九電阻的另一端與所述第四三極管的發(fā)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管的發(fā)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(guān)管的驅(qū)動端相連。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電磁加熱裝置的加熱控制電路，其特征在于，還包括第一穩(wěn)壓管和第十一電阻，所述第一穩(wěn)壓管的陽極與所述IGBT的發(fā)射極相連后接地，所述第一穩(wěn)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(wěn)壓管并聯(lián)。

10.一種電磁加熱裝置，其特征在于，包括根據(jù)權(quán)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。

圖1為根據(jù)《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(jù)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(jù)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(jù)該實用新型一個實施例的第一驅(qū)動電壓V1與第二驅(qū)動電壓V2的變化示意圖；

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

圖5為根據(jù)該實用新型一個具體實施例的驅(qū)動單元和驅(qū)動變壓單元的電路圖；

圖6為根據(jù)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。

電磁加熱裝置及其加熱控制電路專利目的

《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(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，《電磁加熱裝置及其加熱控制電路》第一個目的在于提出一種電磁加熱裝置的加熱控制電路，通過增加驅(qū)動變壓單元以在電磁加熱裝置加熱時能夠控制功率開關(guān)管變壓啟動開通，從而降低功率開關(guān)管損壞的風(fēng)險，減少開通噪音?！峨姶偶訜嵫b置及其加熱控制電路》的第二個目的在于提出一種電磁加熱裝置。

電磁加熱裝置及其加熱控制電路技術(shù)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于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(jìn)行整流濾波處理后供給所述諧振加熱單元；用于控制所述諧振加熱單元進(jìn)行諧振工作的功率開關(guān)管；驅(qū)動單元，所述驅(qū)動單元與所述功率開關(guān)管的驅(qū)動端相連以驅(qū)動所述功率開關(guān)管的開通和關(guān)斷；驅(qū)動變壓單元，所述驅(qū)動變壓單元與所述功率開關(guān)管的驅(qū)動端相連以改變所述功率開關(guān)管的驅(qū)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(qū)動單元和所述驅(qū)動變壓單元相連，所述主控單元根據(jù)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(qū)動單元和所述驅(qū)動變壓單元以使所述功率開關(guān)管在第一驅(qū)動電壓的驅(qū)動下進(jìn)行工作，并在所述功率開關(guān)管的集電極電壓振蕩到最小時所述主控單元控制所述驅(qū)動變壓單元停止工作，并通過控制所述驅(qū)動單元以使所述功率開關(guān)管在第二驅(qū)動電壓的驅(qū)動下進(jìn)行工作，其中，所述第二驅(qū)動電壓大于所述第一驅(qū)動電壓。

根據(jù)《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(qū)動變壓單元來改變功率開關(guān)管的驅(qū)動電壓，這樣主控單元根據(jù)電壓過零信號判斷在交流電源的過零點前通過控制驅(qū)動單元和驅(qū)動變壓單元以使功率開關(guān)管在第一驅(qū)動電壓的驅(qū)動下進(jìn)行工作，并在功率開關(guān)管的集電極電壓振蕩到最小時主控單元控制驅(qū)動變壓單元停止工作，并通過控制驅(qū)動單元以使功率開關(guān)管在第二驅(qū)動電壓的驅(qū)動下進(jìn)行工作，從而在電磁加熱裝置加熱時以變壓驅(qū)動的方式實現(xiàn)功率開關(guān)管啟動開通，使得功率開關(guān)管的開通電流減小，可以降低功率開關(guān)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(guān)管發(fā)熱嚴(yán)重，提高了電磁加熱裝置的運行可靠性，并能拓寬電磁加熱裝置的加熱功率范圍。

具體地，所述功率開關(guān)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(qū)動電壓的幅值保持不變或線性增加，所述第一驅(qū)動電壓的脈沖寬度遞增或等寬；在所述第二時間段，所述第二驅(qū)動電壓的幅值保持不變，所述第二驅(qū)動電壓的脈沖寬度遞增或等寬。

并且，在所述第一時間段，所述功率開關(guān)管工作在放大狀態(tài)；在所述第二時間段，所述功率開關(guān)管工作在開關(guān)狀態(tài)。

其中，在所述交流電源的過零點，所述功率開關(guān)管的集電極電壓振蕩到最小。

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(qū)動單元，同時輸出第二控制信號至所述驅(qū)動變壓單元，以使所述功率開關(guān)管在幅值保持不變的第一驅(qū)動電壓的驅(qū)動下進(jìn)行工作，所述功率開關(guān)管的集電極電壓進(jìn)行振蕩變??；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(qū)動單元以使所述功率開關(guān)管在所述第二驅(qū)動電壓的驅(qū)動下進(jìn)行工作，同時輸出第三控制信號至所述驅(qū)動變壓單元以使所述驅(qū)動變壓單元停止工作。

具體地，所述功率開關(guān)管為IGBT，所述功率開關(guān)管為IGBT，所述第一控制信號為PPG脈沖，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(qū)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；第一三極管，所述第一三極管的基極與所述第一電阻的另一端相連，所述第一三極管的發(fā)射極接地；第二電阻，所述第二電阻連接在所述第一三極管的基極與發(fā)射極之間；第三電阻，所述第一電阻的一端與所述第一三極管的集電極相連，所述第三電阻的另一端與所述驅(qū)動開關(guān)管的驅(qū)動端相連。

并且，所述驅(qū)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；第二三極管，所述第二三極管的基極與所述第四電阻的另一端相連，所述第二三極管的發(fā)射極接地，所述第二三極管的集電極通過第六電阻與預(yù)設(shè)電壓的電源相連；第三三極管，所述第三三極管的基極與所述第二三極管的集電極相連，所述第三三極管的發(fā)射極接地，所述第三三極管的集電極通過第七電阻與所述預(yù)設(shè)電壓的電源相連；第四三極管，所述第四三極管的基極與所述第三三極管的集電極相連，所述第四三極管的集電極通過第八電阻與所述預(yù)設(shè)電壓的電源相連；第五三極管，所述第五三極管的基極與所述第四三極管的基極相連，所述第五三極管的集電極接地；第九電阻，所述第九電阻的一端與所述第五三極管的發(fā)射極相連，所述第九電阻的另一端與所述第四三極管的發(fā)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管的發(fā)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(guān)管的驅(qū)動端相連。

優(yōu)選地，所述的電磁加熱裝置的加熱控制電路還包括第一穩(wěn)壓管和第十一電阻，所述第一穩(wěn)壓管的陽極與所述IGBT的發(fā)射極相連后接地，所述第一穩(wěn)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(wěn)壓管并聯(lián)。

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。

電磁加熱裝置及其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(qū)動變壓單元來改變功率開關(guān)管的驅(qū)動電壓，這樣在電磁加熱裝置進(jìn)入加熱區(qū)間時以變壓驅(qū)動的方式實現(xiàn)功率開關(guān)管啟動開通，從而使得功率開關(guān)管的開通電流減小，可以降低功率開關(guān)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(guān)管發(fā)熱嚴(yán)重，提高了運行可靠性，并能拓寬加熱功率范圍。

截至2016年2月，單IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管）的電磁諧振電路通常采用并聯(lián)諧振方式，并在采用實現(xiàn)電磁爐大功率運行的諧振參數(shù)時，如果在連續(xù)低功率段運行，則會出現(xiàn)以下問題：

（1）IGBT電壓超前開通，開通瞬間會導(dǎo)致IGBT瞬態(tài)電流峰值高，容易超過IGBT電流峰值規(guī)格限制，損壞IGBT；

（2）IGBT會發(fā)熱嚴(yán)重，需要加強對IGBT散熱（如增大散熱片、增加風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速等）以實現(xiàn)IGBT的溫升要求；

（3）如果采用占空比加熱方式下實現(xiàn)低功率，即采用斷續(xù)加熱方式，由于濾波電容存在，IGBT在下一周期開通時存在硬開通現(xiàn)象，容易導(dǎo)致IGBT燒毀。

《電磁加熱裝置及其加熱控制電路》涉及電磁加熱技術(shù)領(lǐng)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。

圖1為根據(jù)《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(guān)管40、驅(qū)動單元50、驅(qū)動變壓單元60和主控單元70。

其中，電壓過零檢測單元10用于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(jìn)行整流濾波處理后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并聯(lián)連接。功率開關(guān)管40用于控制諧振加熱單元20進(jìn)行諧振工作，其中，功率開關(guān)管40可以是IGBT，IGBT的集電極連接到并聯(lián)的諧振線圈L2和諧振電容C2。

如圖1所示，驅(qū)動單元50與功率開關(guān)管40的驅(qū)動端例如IGBT的門極相連以驅(qū)動功率開關(guān)管40的開通和關(guān)斷，驅(qū)動變壓單元60與功率開關(guān)管40的驅(qū)動端例如IGBT的門極相連以改變功率開關(guān)管40的驅(qū)動電壓，主控單元70例如主控芯片分別與電壓過零檢測單元10、驅(qū)動單元50和驅(qū)動變壓單元60相連，主控單元70根據(jù)電壓過零信號判斷在交流電源的過零點前通過控制驅(qū)動單元50和驅(qū)動變壓單元60以使功率開關(guān)管40在第一驅(qū)動電壓V1的驅(qū)動下進(jìn)行工作，并在功率開關(guān)管40的集電極電壓振蕩到最小例如零時主控單元70控制驅(qū)動變壓單元60停止工作，并同時通過控制驅(qū)動單元50以使功率開關(guān)管40在第二驅(qū)動電壓V2的驅(qū)動下進(jìn)行工作，其中，第二驅(qū)動電壓V2大于第一驅(qū)動電壓V1。

進(jìn)一步地，根據(jù)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（采用丟波的方式進(jìn)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(qū)動波形。從圖2可以看出，當(dāng)電磁加熱裝置采用丟波的方式即間斷加熱方式（加熱占空比為1/2）進(jìn)行低功率加熱時，在停止加熱區(qū)間向加熱區(qū)間切換時，主控單元70輸出第一控制信號至驅(qū)動單元50的同時，輸出第二控制信號至驅(qū)動變壓單元60，使得IGBT在第一驅(qū)動電壓的驅(qū)動下開通和關(guān)斷，實現(xiàn)IGBT的C極電壓進(jìn)行振蕩，并在IGBT的C極電壓振蕩到最小時主控單元70輸出第一控制信號至驅(qū)動單元50的同時，輸出第三控制信號至驅(qū)動變壓單元60，使得IGBT在第二驅(qū)動電壓的驅(qū)動下開通和關(guān)斷，從而實現(xiàn)IGBT的變壓啟動，即采用改變IGBT驅(qū)動電壓的方式啟動IGBT。

根據(jù)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（采用丟波的方式進(jìn)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(qū)動波形。從圖3可以看出，當(dāng)電磁加熱裝置采用丟波的方式即間斷加熱方式（加熱占空比為2/3）進(jìn)行低功率加熱時，同樣地，在停止加熱區(qū)間向加熱區(qū)間切換時，主控單元70輸出第一控制信號至驅(qū)動單元50的同時，輸出第二控制信號至驅(qū)動變壓單元60，使得IGBT在第一驅(qū)動電壓的驅(qū)動下開通和關(guān)斷，實現(xiàn)IGBT的C極電壓進(jìn)行振蕩，并在IGBT的C極電壓振蕩到最小時主控單元70輸出第一控制信號至驅(qū)動單元50的同時，輸出第三控制信號至驅(qū)動變壓單元60，使得IGBT在第二驅(qū)動電壓的驅(qū)動下開通和關(guān)斷，從而實現(xiàn)IGBT的變壓啟動，即采用改變IGBT驅(qū)動電壓的方式啟動IGBT。

如圖2或3所示，功率開關(guān)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(qū)動電壓V1的幅值保持不變或線性增加，第一驅(qū)動電壓V1的脈沖寬度遞增或等寬；在第二時間段T2，第二驅(qū)動電壓V2的幅值保持不變，第二驅(qū)動電壓V2的脈沖寬度遞增或等寬。即言，IGBT的驅(qū)動電壓在驅(qū)動單元50和驅(qū)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(nèi)的多點變化值。并且，通過控制第一驅(qū)動電壓和第二驅(qū)動電壓的脈沖寬度遞增或等寬，平緩地控制IGBT的電流，從而可以盡可能地減少IGBT的沖擊電流，避免IGBT損壞。

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

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(guān)管例如IGBT的集電極電壓振蕩到最小例如振蕩到零。

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(qū)動單元50，同時輸出第二控制信號至驅(qū)動變壓單元60，以使功率開關(guān)管在幅值保持不變的第一驅(qū)動電壓V1的驅(qū)動下進(jìn)行工作，功率開關(guān)管的集電極電壓進(jìn)行振蕩變?。辉诘诙r間段T2，主控單元70輸出第一控制信號至驅(qū)動單元50以使功率開關(guān)管在第二驅(qū)動電壓V2的驅(qū)動下進(jìn)行工作，同時輸出第三控制信號至驅(qū)動變壓單元60，驅(qū)動變壓單元60中的三極管截止，以使驅(qū)動變壓單元停止工作。

根據(jù)該實用新型的一個實施例，第一控制信號可以為PPG脈沖，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(qū)動變壓單元60包括：第一電阻R1、第一三極管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，第一三極管Q1的基極與第一電阻R1的另一端相連，第一三極管Q2的發(fā)射極接地，第二電阻R2連接在第一三極管Q1的基極與發(fā)射極之間，第一電阻R2的一端與第一三極管Q1的集電極相連，第三電阻R3的另一端與驅(qū)動開關(guān)管40的驅(qū)動端例如IGBT的門極相連。

并且，如圖5所示，驅(qū)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以及第二三極管Q2、第三三極管Q3、第四三極管Q4、第五三極管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，第二三極管Q2的基極與第四電阻R4的另一端相連，第二三極管Q2的發(fā)射極接地，第二三極管Q2的集電極通過第六電阻R6與預(yù)設(shè)電壓的電源VDD相連；第三三極管Q3的基極與第二三極管Q2的集電極相連，第三三極管Q3的發(fā)射極接地，第三三極管Q3的集電極通過第七電阻R7與預(yù)設(shè)電壓的電源VDD相連，第四三極管Q4的基極與第三三極管Q3的發(fā)射極相連，第四三極管Q4的集電極通過第八電阻R8與預(yù)設(shè)電壓的電源VDD相連，第五三極管Q5的基極與第四三極管Q4的基極相連，第五三極管Q5的集電極接地，第九電阻R9的一端與第五三極管Q5的發(fā)射極相連，第九電阻R9的另一端與第四三極管Q4的發(fā)射極相連，第十電阻R10的一端分別與第四三極管Q4的發(fā)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(guān)管40的驅(qū)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(qū)動變壓單元60即增加了電阻R1、R2、R3和三極管Q1，這樣在控制IGBT啟動開通使得電磁加熱裝置進(jìn)行加熱時，在T1階段，主控芯片發(fā)出PPG脈沖至驅(qū)動單元50，同時發(fā)出高電平信號至電阻R1，使Q1導(dǎo)通，此時由于電阻R3分壓,此時點的驅(qū)動電壓為V1，IGBT在V1的驅(qū)動下開通和關(guān)斷，使得IGBT的C極電壓進(jìn)行振蕩；在T2階段，主控芯片發(fā)出PPG脈沖至驅(qū)動單元50，同時發(fā)出低電平信號至電阻R1，使Q1截止，驅(qū)動變壓單元60停止對IGBT的驅(qū)動電壓作用，此時點的驅(qū)動電壓為V2，并在T2階段IGBT的驅(qū)動電壓一直維持在V2的水平，電磁加熱裝置進(jìn)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(qū)動變壓單元60，當(dāng)IGBT在啟動的T1階段時，采用第一驅(qū)動電壓V1驅(qū)動工作，當(dāng)處于T2階段時，采用第二驅(qū)動電壓V2驅(qū)動工作。因為IGBT啟動時，由于濾波電容C1的存在，此時IGBT的C極電壓不為0，為交流電源整流濾波后的電壓值，約為交流電源電壓的1.4倍。而當(dāng)IGBT的驅(qū)動電壓為V1時，IGBT工作在放大狀態(tài)，此時流過IGBT的電流值遠(yuǎn)小于在V2電壓條件下的IGBT開關(guān)狀態(tài)下的電流值，即流過IGBT的放大電流遠(yuǎn)小于開關(guān)電流。所以該實用新型采用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(jù)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(wěn)壓管Z1和第十一電阻R11，第一穩(wěn)壓管Z1的陽極與IGBT的發(fā)射極相連后接地，第一穩(wěn)壓管Z1的陰極與IGBT的門極相連，第十一電阻R11與第一穩(wěn)壓管Z1并聯(lián)。

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(chǎn)品。

根據(jù)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(qū)動變壓單元來改變功率開關(guān)管的驅(qū)動電壓，這樣主控單元根據(jù)電壓過零信號判斷在交流電源的過零點前通過控制驅(qū)動單元和驅(qū)動變壓單元以使功率開關(guān)管在第一驅(qū)動電壓的驅(qū)動下進(jìn)行工作，并在功率開關(guān)管的集電極電壓振蕩到最小時主控單元控制驅(qū)動變壓單元停止工作，并通過控制驅(qū)動單元以使功率開關(guān)管在第二驅(qū)動電壓的驅(qū)動下進(jìn)行工作，從而在電磁加熱裝置加熱時以變壓驅(qū)動的方式實現(xiàn)功率開關(guān)管啟動開通，使得功率開關(guān)管的開通電流減小，可以降低功率開關(guān)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(guān)管發(fā)熱嚴(yán)重，提高了電磁加熱裝置的運行可靠性，并能拓寬電磁加熱裝置的加熱功率范圍。

圖6為根據(jù)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、用于控制所述諧振加熱單元進(jìn)行諧振工作的功率開關(guān)管、驅(qū)動所述功率開關(guān)管開通和關(guān)斷的驅(qū)動單元、改變所述功率開關(guān)管的驅(qū)動電壓的驅(qū)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，采用丟波的方式控制功率開關(guān)管以使電磁加熱裝置進(jìn)行間斷加熱。

根據(jù)該實用新型的一個實施例，如圖2或圖3所示，可采用丟波的方式控制電磁加熱裝置進(jìn)行低功率加熱，占空比為1/2或2/3。例如，加熱功率低于或等于1000瓦時，主控芯片默認(rèn)為低功率狀態(tài)，否則為高功率狀態(tài)。當(dāng)用戶控制電磁加熱裝置運行某小功率（例如600瓦）加熱時，主控芯片采用丟波的方式處理，丟棄交流電源1/2或1/3的波形，實現(xiàn)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(qū)間向加熱區(qū)間切換時，根據(jù)電壓過零信號判斷在交流電源的過零點前通過控制驅(qū)動單元和驅(qū)動變壓單元以使功率開關(guān)管在第一驅(qū)動電壓的驅(qū)動下進(jìn)行工作，并在功率開關(guān)管的集電極電壓振蕩到最小時控制驅(qū)動變壓單元停止工作，同時通過控制驅(qū)動單元以使功率開關(guān)管在第二驅(qū)動電壓的驅(qū)動下進(jìn)行工作，其中，第二驅(qū)動電壓大于第一驅(qū)動電壓。即言，在每次從停止加熱區(qū)間向加熱區(qū)間切換時，采用改變功率開關(guān)管例如IGBT的驅(qū)動電壓的方式啟動IGBT進(jìn)行加熱，可以降低IGBT的沖擊電流值，減少開關(guān)噪音。

根據(jù)該實用新型的一個實施例，如圖2或圖3所示，功率開關(guān)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(qū)動電壓V1的幅值保持不變或線性增加，第一驅(qū)動電壓V1的脈沖寬度遞增或等寬；在第二時間段T2，第二驅(qū)動電壓V2的幅值保持不變，第二驅(qū)動電壓V2的脈沖寬度遞增或等寬。即言，IGBT的驅(qū)動電壓在驅(qū)動單元和驅(qū)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(nèi)的多點變化值。并且，通過控制第一驅(qū)動電壓和第二驅(qū)動電壓的脈沖寬度遞增或等寬，平緩地控制IGBT的電流，從而可以盡可能地減少IGBT的沖擊電流，避免IGBT損壞。

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

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(guān)管例如IGBT的集電極電壓振蕩到最小例如振蕩到零。

具體而言，在第一時間段T1，輸出第一控制信號至驅(qū)動單元，同時輸出第二控制信號至驅(qū)動變壓單元，以使功率開關(guān)管在幅值保持不變的第一驅(qū)動電壓V1的驅(qū)動下進(jìn)行工作，功率開關(guān)管的集電極電壓進(jìn)行振蕩變??；在第二時間段T2，輸出第一控制信號至驅(qū)動單元以使功率開關(guān)管在第二驅(qū)動電壓V2的驅(qū)動下進(jìn)行工作，同時輸出第三控制信號至驅(qū)動變壓單元，驅(qū)動變壓單元中的三極管截止，以使驅(qū)動變壓單元停止工作。

根據(jù)該實用新型的一個實施例，第一控制信號可以為PPG脈沖，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，可采用間斷加熱的方式，來實現(xiàn)低功率加熱。在停止加熱區(qū)間，由于濾波電容C1存在，IGBT的C極電壓維持在交流電源整流濾波后的電壓值。在交流電源的電壓過零點前的B點啟動時，采用驅(qū)動電壓為V1啟動，使IGBT導(dǎo)通，多個PPG脈沖使振蕩回路產(chǎn)生振蕩，IGBT的C極電壓振蕩變小。IGBT驅(qū)動脈沖幅值為V1，脈沖寬度為PPG的脈沖寬度，可以設(shè)定PPG的寬度不變或呈規(guī)律性增加，經(jīng)過多個振蕩之后，在到達(dá)電壓過零點C點即IGBT的C極電壓振蕩到最小時，使電容C1的電壓接近為0V，此時啟動階段T1結(jié)束，再進(jìn)入T2階段，IGBT的驅(qū)動電壓改變?yōu)閂2，IGBT處于正常的開關(guān)狀態(tài)，此后維持IGBT的驅(qū)動電壓為V2，其脈沖寬度不變或呈規(guī)律性加減，并在下個過零點D點時，關(guān)閉IGBT驅(qū)動。

因此，在采用丟波的方式控制電磁加熱裝置低功率加熱時，可采用變化IGBT啟動電壓的方式啟動IGBT加熱，并在IGBT啟動階段（T1階段），IGBT驅(qū)動電壓V1的幅值不變或可變，脈沖寬度不變或按照一定規(guī)律性增加，在正式加熱階段（T2階段），IGBT驅(qū)動電壓的幅值恒為V2，但脈沖寬度不變或按照一定的變化規(guī)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極電壓振蕩到接近0V，同時在交流電源的電壓過零點后IGBT的驅(qū)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(jù)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采用丟波的方式來控制功率開關(guān)管以使電磁加熱裝置進(jìn)行間斷加熱，并在控制電磁加熱裝置從停止加熱區(qū)間向加熱區(qū)間切換時，根據(jù)電壓過零信號判斷在交流電源的過零點前通過控制驅(qū)動單元和驅(qū)動變壓單元以使功率開關(guān)管在第一驅(qū)動電壓的驅(qū)動下進(jìn)行工作，并在功率開關(guān)管的集電極電壓振蕩到最小時控制驅(qū)動變壓單元停止工作，同時通過控制驅(qū)動單元以使功率開關(guān)管在第二驅(qū)動電壓的驅(qū)動下進(jìn)行工作，從而在電磁加熱裝置進(jìn)入加熱區(qū)間時以變壓驅(qū)動的方式實現(xiàn)功率開關(guān)管啟動開通，使得功率開關(guān)管的開通電流減小，可以降低功率開關(guān)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(guān)管發(fā)熱嚴(yán)重，提高了電磁加熱裝置的運行可靠性，并能拓寬電磁加熱裝置的加熱功率范圍。

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。

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。

《鑄造舊砂熱法再生工藝的加熱裝置及其加熱方式》屬于鑄造舊砂的熱法再生工藝領(lǐng)域，具體涉及一種鑄造舊砂熱法再生工藝的加熱裝置及其加熱方式。

鑄造舊砂熱法再生工藝的加熱裝置及其加熱方式專利目的

《鑄造舊砂熱法再生工藝的加熱裝置及其加熱方式》的目的是提供一種鑄造舊砂熱法再生工藝的非火焰直接接觸的加熱裝置及其加熱方式，該發(fā)明的加熱裝置利用燃燒室產(chǎn)生的均勻的熱風(fēng)與舊砂強耦合換熱，避免了火焰與舊砂的直接接觸，能實現(xiàn)焙燒溫度的均勻性，保證再生砂的質(zhì)量。

鑄造舊砂熱法再生工藝的加熱裝置及其加熱方式技術(shù)方案

《鑄造舊砂熱法再生工藝的加熱裝置及其加熱方式》的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種鑄造舊砂熱法再生工藝的加熱裝置，包括砂再生焙燒爐，所述砂再生焙燒爐內(nèi)設(shè)置有耐火隔層，所述耐火隔層將砂再生焙燒爐分隔成位于底部的燃燒室和位于上部的砂沸騰室，所述燃燒室設(shè)置有燃燒器口和沸騰風(fēng)入口，所述燃燒器口設(shè)置有燃燒器，所述耐火隔層上設(shè)置有通氣孔，所述通氣孔上端設(shè)置有防止砂漏入燃燒室的熱風(fēng)噴嘴；

進(jìn)一步，所述砂再生焙燒爐呈L形，所述L形砂再生焙燒爐的一側(cè)壁為階梯側(cè)壁，所述燃燒器口和沸騰風(fēng)入口設(shè)置在L形砂再生焙燒爐底部的階梯側(cè)壁上；

進(jìn)一步，所述熱風(fēng)噴嘴為冠型或叉形；

進(jìn)一步，所述熱風(fēng)噴嘴均勻的設(shè)置在耐火隔層上；

進(jìn)一步，所述熱風(fēng)噴嘴用耐磨、耐高溫材料燒結(jié)制成；

進(jìn)一步，所述耐火隔層由多層不同種類的耐火材料澆注而成；

進(jìn)一步，所述耐火隔層的下端面呈拱形。

利用該發(fā)明加熱裝置的加熱方式為：首先，利用沸騰風(fēng)入口向燃燒室內(nèi)引入沸騰風(fēng)；然后，使沸騰風(fēng)與燃燒熱風(fēng)在燃燒室內(nèi)均勻混合；接著，利用熱風(fēng)噴嘴向砂沸騰室內(nèi)噴射混合后的高溫?zé)犸L(fēng)；最后，高溫?zé)犸L(fēng)對砂進(jìn)行加熱的同時使砂在爐內(nèi)沸騰運動完成砂的再生過程。

鑄造舊砂熱法再生工藝的加熱裝置及其加熱方式有益效果

1、高溫?zé)犸L(fēng)與舊砂間接接觸加熱，而不是火焰直接接觸，減少了由于溫度過高而造成的舊砂的炸裂粉化，還可避免舊砂出現(xiàn)不可逆晶相變化而結(jié)團(tuán)，進(jìn)一步提高了再生砂的質(zhì)量。

2、舊砂在爐內(nèi)以強耦合的流化床的方式加熱，爐內(nèi)砂溫均勻性好，傳熱效率高，舊砂處理的時間加快，能提高砂再生的產(chǎn)量。

3、由于爐內(nèi)運動劇烈，砂與砂之間，砂與熱風(fēng)之間相互搓擦，進(jìn)一步加強了舊砂表面有機(jī)物脫膜的效率。

4、由于熱風(fēng)溫度可根據(jù)處理砂的種類進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，而砂在爐內(nèi)又沸騰運動，不易結(jié)團(tuán)，基本能處理全部種類的鑄造用舊砂。

5、舊砂沸騰室與燃燒室之間的耐火材料平臺為多層不同澆注料形成，利用不同澆注料不同的熱膨脹性質(zhì)，防止出現(xiàn)統(tǒng)一裂縫而砂泄漏至燃燒室。

圖1為《鑄造舊砂熱法再生工藝的加熱裝置及其加熱方式》結(jié)構(gòu)示意圖。