控制電路及其控制方法以及電磁爐的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及家用電器領域，更具體地講，涉及一種對電磁爐的功率進行控制的控制電路及其控制方法以及包括該控制電路的電磁爐。
【背景技術】
[0002]電磁爐是采用磁場感應渦流原理，利用高頻電流通過環(huán)形線圈，從而產生無數封閉磁場力，使鍋體本身自行快速發(fā)熱，從而加熱鍋內食物。當線圈中通過高頻電流時，線圈周圍產生高頻交變磁場。在高頻交變磁場中產生的磁力線通過導磁材料(如:鐵質鍋)的底部，使鐵質鍋底產生無數小渦流，從而使鍋底迅速釋放出大量的熱量，達到加熱目的。電磁爐的工作示意圖如圖1所示。
[0003]圖2是現有技術中電磁爐工作的主回路的示意圖，由全波整流橋、LC濾波器、電磁線圈MC、電容器CO與開關W構成。這里，所述開關W為一絕緣柵雙極型晶體管IGBT。
[0004]全波整流橋對輸入的交流電進行全波整流得到單向脈動直流電，并經過由電感L和電容器C串聯構成的LC濾波器對經過整流橋進行整流后得到的單向脈動直流電進行LC濾波，從而在電感L和電容器C相連接的點形成正弦半波電壓Vin。由電磁線圈MC和電容器CO并聯構成的諧振電路的一端連接至電感L和電容器C相連接的點，另一端與開關W連接。開關W不斷地導通和斷開，導通時輸入電壓Vin加在電磁線圈兩端，流過電磁線圈MC和與其并聯的電容器CO的正向電流增加，斷開時電磁線圈MC與并聯的電容器CO形成高頻諧振，電磁線圈MC上電壓反向，流經電磁線圈MC的電流減小，流過電磁線圈MC的變化電流形成高頻的交變磁場。交變磁場產生的交變磁力線穿過鍋具，在鐵質鍋體內形成渦流，使鍋發(fā)熱。因此，電磁爐是通過控制開關W的通斷來調節(jié)功率。
[0005]傳統的電磁爐都是利用MCU控制，在功率大于約1000W時，采取調節(jié)導通時間Ton的控制方式，Ton的變化范圍被微控制單元(MCU)控制，每個Ton時間對應一個功率；而當功率小于約1000W時，控制信號如圖3所示，導通時間Ton固定在某個固定值，通過MCU計算功率來調節(jié)開關W工作的時間Tl和不工作的時間T2以將輸出功率調節(jié)到設定值。
[0006]所以，傳統的電磁爐在設定功率較小時工作狀態(tài)不連續(xù)，鍋里的水或者食物在開關W工作的時間Tl內處于沸騰狀態(tài)，在開關W不工作的時間T2內會降溫而導致無法連續(xù)沸騰。這樣的工作方式從本質上來說無法真正實現小功率的工作狀態(tài)，并且會比連續(xù)的煮沸狀態(tài)需要煮熟食物的時間更長，也更費電。

【發(fā)明內容】

[0007]根據本發(fā)明的示例性實施例，本發(fā)明的功率控制電路利用閉環(huán)調節(jié)開關的導通時間控制電磁爐的功率，使電磁爐在任何設定功率下都可以處于連續(xù)工作狀態(tài)，實現了電磁爐在全電壓輸入范圍內不間斷地連續(xù)工作，實現高功率因數的電磁爐系統。另外，根據本發(fā)明示例性實施例，通過采用閉環(huán)方式的模擬電路可更精確快速地控制電磁爐的功率。
[0008]根據本發(fā)明的一方面，提供了一種控制電路，所述控制電路可包括:脈寬調制控制單元，將與參考電壓和第一電壓信號的電壓之間的電壓差相應的電流進行積分獲得第二電壓信號，并將作為斜坡信號的第三電壓信號的電壓與第二電壓信號的電壓進行比較以輸出第一控制信號；谷底控制單元，將反映第四電壓信號的電壓變化的第五電壓信號的電壓與預定閾值進行比較以輸出第二控制信號；邏輯控制單元，基于分別從脈寬調制控制單元和谷底控制單元輸出的第一控制信號和第二控制信號輸出第三控制信號。
[0009]根據本發(fā)明的另一方面，脈寬調制控制單元可包括:差分積分電路，包括運算跨導放大器和第一電容器，其中，通過運算跨導放大器生成與參考電壓和第一電壓信號的電壓之間的電壓差相應的電流，并通過第一電容器對該電流進行積分以獲得第二電壓信號；斜坡信號發(fā)生器，生成作為與第三控制信號同步變化的斜坡信號的第三電壓信號；第一比較器，將第三電壓信號與第二電壓信號進行比較以輸出第一控制信號，其中，當第三電壓信號的電壓大于第二電壓信號的電壓時第一控制信號變?yōu)楦唠娖健?br>[0010]根據本發(fā)明的另一方面，谷底控制單元可包括第二電容器、第一電阻器、第二電阻器、第三電阻器和第二比較器，其中，其中，第二電阻器的一端輸入第四電壓信號，另一端連接至第三電阻器和由第二電容器和第一電阻器所形成的串聯電路構成的并聯電路，并且第二電容器與第一電阻器相連接的節(jié)點處產生的第五電壓信號輸入至第二比較器以與預定閾值進行比較并輸出第二控制信號，其中，當預定閾值大于第五電壓信號的電壓時，第二控制信號變?yōu)楦唠娖健?br>[0011]根據本發(fā)明的另一方面，邏輯控制單元可以為RS觸發(fā)器，其中，第一控制信號輸入到RS觸發(fā)器的復位端，而第二控制信號輸入到RS觸發(fā)器的置位端。
[0012]根據本發(fā)明的另一方面，第一控制信號、第二控制信號和第三控制信號可以為電平信號，其中，當第一控制信號為高電平時，第三控制信號為低電平，當第二控制信號為高電平時，第三控制信號為高電平。
[0013]根據本發(fā)明的另一方面，斜坡發(fā)生器可包括并聯連接的第三電容器、電流源和第一開關，其中，當第三控制信號為高電平時，第一開關斷開從而電流源對第三電容器充電；當第三控制信號為低電平時，第一開關導通以對第三電容器進行放電，從第三電容器輸出作為斜坡信號的第三電壓信號。
[0014]根據本發(fā)明的另一方面，所述第三控制信號可用于驅動連接在電磁爐主回路中的第二開關，第一電壓信號與電磁爐主回路上的電流相應，第四電壓信號與施加到電磁爐主回路的第二開關上的電壓相應，參考電壓與電磁爐的設定功率相應。
[0015]根據本發(fā)明的另一方面，提供了一種控制方法，所述控制方法可包括:將與參考電壓和第一電壓信號的電壓之間的電壓差相應的電流進行積分獲得第二電壓信號，并將作為斜坡信號的第三電壓信號的電壓與第二電壓信號的電壓進行比較以輸出第一控制信號；將反映第四電壓信號的電壓變化的第五電壓信號的電壓與預定閾值進行比較以輸出第二控制信號；基于分別從脈寬調制控制單元和谷底控制單元輸出的第一控制信號和第二控制信號輸出第三控制信號。
[0016]根據本發(fā)明的另一方面，第三電壓信號可以為與第三控制信號同步變化的斜坡信號，并且當第三電壓信號的電壓大于第二電壓信號的電壓時第一控制信號變?yōu)楦唠娖健?br>[0017]根據本發(fā)明的另一方面，通過電容器和電阻器串聯連接所形成的串聯電路生成反映第四電壓信號的電壓的變化的第五電壓信號，其中，當預定閾值大于第五電壓信號的電壓時，第二控制信號變?yōu)楦唠娖健?br>[0018]根據本發(fā)明的另一方面，當第三控制信號為高電平時，斜坡信號的電壓上升；當第三控制信號為低電平時，斜坡信號變?yōu)榱恪?br>[0019]根據本發(fā)明的另一方面，所述第三控制信號用于驅動連接在電磁爐主回路中的開關，第一電壓信號與電磁爐主回路上的電流相應，第四電壓信號與施加到電磁爐主回路的開關上的電壓相應，參考電壓與電磁爐的設定功率相應。
[0020]根據本發(fā)明的另一方面，提供了一種包括上述控制電路的電磁爐。
【附圖說明】
[0021]圖1是現有技術中電磁爐的工作原理示意圖。
[0022]圖2是現有技術中電磁爐