CN107087321B - Igbt的硬开通电压的调整方法和电磁炉 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种IGBT的硬开通电压的调整方法和电磁炉。该方法包括：当检测到两个相邻的IGBT的集电极的采样电压的差值在预设范围内时，确定IGBT硬开通；调整IGBT的导通时长。本发明提供的IGBT的硬开通电压的调整方法通过检测IGBT的集电极的电压，根据IGBT的集电极电压的变化程度，检测是否存在IGBT硬开通，并在确定存在硬开通时，调整IGBT导通时长，使得IGBT的硬开通电压减低或避免IGBT硬开通，保护IGBT。本发明提供的IGBT的硬开通电压的调整方法和电磁炉，解决了IGBT存在硬开通电压较高的问题，保护了IGBT，且结构简单。

Description

IGBT的硬开通电压的调整方法和电磁炉

技术领域

本发明涉及电路结构技术领域，尤其涉及一种IGBT的硬开通电压的调整方法和电磁炉。

背景技术

电磁炉具有安全、无明火、高效节能和清洁等多项优点，是常见的家庭电器设备。电磁炉的加热原理可简单理解为：驱动电路向开关器件发送一定频率的脉冲信号，使得开关器件在导通与关断间切换。开关器件通常选用绝缘栅双极型晶体管(Insulated GateBipolar Transistor，简称IGBT)。当IGBT导通，谐振电路充电；当IGBT关断，谐振电路放电，产生交变磁场，交变磁场切割放置在电磁炉上的锅具对其进行加热。

其中，当IGBT导通，电磁炉的谐振电路进行充电时，IGBT的集电极电压为0V；当IGBT关断，谐振电路放电时，IGBT的集电极电压先由0V增大，并在达到峰值后再次降低为0V。理想情况下，在IGBT循环导通和关断时，每一次IGBT导通前，IGBT的集电极电压已经降为0V。

但是，当IGBT集电极的叠加电压未降到0V时，而驱动电路向IGBT发送脉冲信号，将使得IGBT在其集电极的叠加电压大于0V时导通，此种情况称为硬开通。IGBT处于硬开通时，IGBT的开通损耗大，容易发热，长时间工作在这个状态下，IGBT极易损坏，硬开通时IGBT集电极的电压越高损害越大。现有IGBT存在IGBT硬开通电压较高的情况，导致IGBT容易损坏。

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IGBT的硬开通电压的调整方法和电磁炉，用以解决现有IGBT存在IGBT硬开通电压较高，导致IGBT损坏的问题。

本发明一方面提供一种IGBT的硬开通电压的调整方法，包括：

当检测到两个相邻的IGBT的集电极的采样电压的差值在预设范围内时，确定所述IGBT硬开通；

调整所述IGBT的导通时长。

通过检测IGBT的集电极的电压，根据IGBT的集电极电压的变化程度，检测是否存在IGBT硬开通，并在确定存在硬开通时，通过调整IGBT导通时长，使得IGBT的硬开通电压减低或避免IGBT硬开通，保护了IGBT，解决了IGBT存在硬开通电压较高的问题。

如上所述的IGBT的硬开通电压的调整方法，所述确定所述IGBT硬开通之前，还包括：

确定所述两个相邻的IGBT的集电极的采样电压均小于预设峰值电压。

通过确定两个相邻的IGBT的集电极的采样电压均小于预设峰值电压，可提高IGBT的硬开通电压的调整的准确性。

如上所述的IGBT的硬开通电压的调整方法，所述当检测到两个相邻的IGBT的集电极的采样电压的差值在预设范围内时，确定所述IGBT硬开通，包括：

当连续预设次数检测到两个相邻的IGBT的集电极的采样电压的差值在预设范围内时，确定所述IGBT硬开通。

通过增加检测次数，可进一步提高IGBT的硬开通电压的调整的准确性。

如上所述的IGBT的硬开通电压的调整方法，所述方法还包括：

在检测到所述IGBT导通时，开始对所述IGBT的集电极进行电压采样。

如上所述的IGBT的硬开通电压的调整方法，所述调整所述IGBT的导通时长，包括：

根据所述两个相邻的IGBT的集电极的采样电压，增加所述IGBT的导通时长。

本发明另一方面提供一种电磁炉，包括：整流滤波电路，谐振电路、IGBT、驱动电路、控制电路和电压采样电路；其中，

所述谐振电路和所述IGBT连接，并通过所述整流滤波电路与市电电源连接，所述驱动电路分别与所述IGBT和所述控制电路连接；

所述电压采样电路与所述IGBT的集电极连接；

所述控制电路与所述电压采样电路连接，用于在检测到两个相邻的采样电压的差值在预设范围内时，确定所述IGBT硬开通，调整所述IGBT的导通时长。

如上所述的电磁炉，所述控制电路具体用于，在检测到两个相邻的采样电压的差值在预设范围内，且确定所述两个相邻的采样电压均小于预设峰值电压时，确定所述IGBT硬开通，调整所述IGBT的导通时长。

如上所述的电磁炉，所述控制电路具体用于，在连续预设次数检测到两个相邻的采样电压的差值在预设范围内，且确定所述两个相邻的采样电压均小于预设峰值电压时，确定所述IGBT硬开通，调整所述IGBT的导通时长。

如上所述的电磁炉，所述控制电路还用于，

在控制所述驱动电路驱动所述IGBT导通时，控制所述电压采样电路开始对所述IGBT的集电极进行电压采样。

如上所述的电磁炉，所述控制电路具体用于，根据所述两个相邻的采样电压，增加所述IGBT的导通时长。

本发明的构造以及它的其他发明目的及有益效果将会通过结合附图而对优选实施例的描述而更加明显易懂。

附图说明

图1为本发明提供的电磁炉的结构示意图；

图2为本发明提供的IGBT的集电极采样电压示意图；

图3为本发明提供的IGBT的硬开通电压的调整方法的流程示意图一；

图4为本发明提供的IGBT的硬开通电压的调整方法的流程示意图二。

附图标记：

11—整流滤波电路； 12—谐振电路； 13—IGBT；

14—驱动电路； 15—控制电路； 16—电压采样电路。

具体实施方式

图1为本发明提供的电磁炉的结构示意图。图2为本发明提供的IGBT的集电极采样电压示意图。如图1所示，电磁炉包括：整流滤波电路11，谐振电路12、IGBT13、驱动电路14、控制电路15和电压采样电路16。

其中，谐振电路12和IGBT13连接，并通过整流滤波电路11与市电电源连接，驱动电路14分别与IGBT13和控制电路15连接；

电压采样电路16与IGBT13的集电极连接；

控制电路15与电压采样电路16连接，用于在检测到两个相邻的采样电压的差值在预设范围内时，确定IGBT13硬开通，调整IGBT13的导通时长。

示例性的，本发明以电磁炉为例，对本发明提供的IGBT的硬开通电压的调整方法进行详细说明。该方法还可应用于其他通过谐振电路加热的常见家用电器中。

参考图1，电磁炉包括整流滤波电路11，谐振电路12、IGBT13、驱动电路14、控制电路15和电压采样电路16。整流滤波电路11接收市电电源，用于将220V交流市电电源整流为直流电，并滤除电网中可能的谐振。向谐振电路12提供稳定的电流和电压。谐振电路12的第一端与整流滤波电路11的第一输出端连接，谐振电路12的第二端与IGBT13的集电极连接。IGBT13的发射极与整流滤波电路11的第二输出端连接，IGBT13的发射极接地。驱动电路14分别与IGBT13的基极和控制电路15连接。控制电路15用于控制驱动电路14向IGBT13的基极发送脉冲，以使IGBT13在导通和关断间切换。

示例性的，控制电路15在接收到用户输入的工作指令后，向驱动电路14发送驱动指令，驱动电路14根据驱动指令向IGBT13的基极发送脉冲信号，脉冲信号如图2中的(a)所示。当IGBT13的基极接收到的高电平的脉冲信号时，IGBT13导通，市电电源通过整流滤波电路11向谐振电路12充电。此时由于IGBT13导通，IGBT13导通时电阻较小，可视为导线，因此IGBT13的集电极的电压和发射极的电压相同，均为接地0V。当IGBT13的基极未接收到的高电平时，即图2中的(a)所示的低电平时期，IGBT13关断，市电电源无法向谐振电路12充电，谐振电路12开始放电。此时，IGBT13的集电极的电压与发射极的电压不相同，而是示例性的，如图2中的(b)或(c)所示。IGBT13的集电极的电压随着谐振电路12的放电而逐渐升高，并随着谐振电路12中的能量的减少而在到达顶峰后开始下降，直至降到0V。

但是，当IGBT13的基极收到下一个周期的驱动脉冲时，若IGBT13的集电极的叠加电压还未降到0V，此时IGBT13开通后就会产生硬开通现象，如图2中(c)中的A点和B点所示。

由于IGBT13处于硬开通时，IGBT13的开通损耗大，容易发热，长时间工作在这个状态下，IGBT13极易损坏，硬开通时IGBT13集电极的电压越高损害越大。故需对IGBT13的硬开通电压进行调整。

本发明实施例中，在电磁炉中增加电压采样电路16。电压采样电路16分别与IGBT13的集电极和控制电路15连接。电压采样电路16用于对IGBT13的集电极的电压进行采样，得到采样电压，并提供给控制电路15。控制电路15用于检测电压采样电路16提供的采样电压。根据图2中的(c)所示，当出现IGBT13的硬开通时，IGBT13的集电极的电压变化速度明显变缓，故可根据IGBT13的集电极的电压变化确定是否存在IGBT13硬开通。

控制电路15判断两个相邻的采样电压的差值是否在预设范围内时，若是，则确定IGBT13硬开通。示例性的，控制电路15将连接接收到的两个采样电压做差，确定差值是否小于预设差值，若是，则说明两个采样电压较为接近变化较小，说明此时IGBT13硬开通。当确定IGBT13硬开通时，调整IGBT13的导通时长，示例性的，可将IGBT13的导通时长增加，增加谐振电路12存储的能量，从而使得下一个驱动脉冲来时，IGBT集电极的叠加电压小于等于0V，降低IGBT13的硬开通电压或避免IGBT13硬开通。示例性的，可通过调整驱动电路14提供的脉冲的宽度来调整IGBT13的导通时长。当两个采样电压的差值较大时，说明谐振电路12正常放电，并未出现IGBT13硬开通。此时，无需调整IGBT13的导通时长。

示例性的，电压采样电路16可将每次采样得到的采样电压立即发送给控制电路15，还可将一段时间内采样得到的采样电压序列统一发送给控制电路15。

图3为本发明提供的IGBT的硬开通电压的调整方法的流程示意图一。该方法应用于包含IGBT的任何电路结构中，例如图1所示的电磁炉，该电路结构中的IGBT需循环导通和关断。该方法的执行主体为IGBT的硬开通电压的调整装置，该装置可以由软件和/或硬件实现，也可为电磁炉等常见家用电器的处理器。如图3所示，IGBT的硬开通电压的调整方法包括：

S101、当检测到两个相邻的IGBT的集电极的采样电压的差值在预设范围内时，确定IGBT硬开通。

示例性的，获取电压采样电路对IGBT的集电极处的电压进行采样得到的采样电压。可在每检测到一个采样电压时，立即比较当前采样电压与上一次采样电压之间的差值是否在预设范围内，若是，则认为两次采样电压较为接近，IGBT处于硬开通。示例性的，还可在接收到电压采样电路提供的采样电压序列之后，顺序检测每两个相邻的采样电压，若检测到两个相邻的IGBT的集电极的采样电压的差值在预设范围内时，则确定IGBT硬开通。

S102、调整IGBT的导通时长。

示例性的，当确定IGBT硬开通时，调整IGBT的导通时长。示例性的，当IGBT的导通时长增加，IGBT的放电时能量增加，使得在下一次脉冲来临前IGBT的集电极电压已经降为0V，避免IGBT硬开通。

本发明实施例提供的电磁炉中增加电压采样电路，采样IGBT的集电极电压，本发明实施例提供的IGBT的硬开通电压的调整方法，包括当检测到两个相邻的IGBT的集电极的采样电压的差值在预设范围内时，确定IGBT硬开通，调整IGBT的导通时长。通过检测IGBT的集电极的电压，根据IGBT的集电极电压的变化程度，检测是否存在IGBT硬开通，并在确定存在硬开通时，通过调整IGBT导通时长，使得IGBT的硬开通电压减低或避免IGBT硬开通，保护IGBT。本发明提供的IGBT的硬开通电压的调整方法和电磁炉，解决了IGBT存在硬开通电压较高的问题，保护了IGBT，且结构简单。

本发明实施例另一方面还提供一种IGBT的硬开通电压的调整方法，本实施例中，在根据两个相邻的IGBT的集电极的采样电压的差值，确定IGBT是否硬开通之前，IGBT的硬开通电压的调整方法还包括：

确定两个相邻的IGBT的集电极的采样电压均小于预设峰值电压。

示例性的，考虑到谐振电路12在放电时，IGBT13的集电极电压可能在峰值时持续一段时间。因此，峰值时检测到的两个连续的采样电压同样存在差值较小的特性，为保证IGBT的硬开通电压的调整的准确性，在确定IGBT硬开通之前，还需确定两个相邻的IGBT的集电极的采样电压小于预设峰值电压。峰值电压可以为用户输入的电压值，也可以为电压采样电路16采样到的最高电压值。

通过确定两个相邻的IGBT的集电极的采样电压均小于预设峰值电压，可提高IGBT的硬开通电压的调整的准确性。

本发明实施例再一方面还提供一种IGBT的硬开通电压的调整方法，本实施例中，根据IGBT的集电极的采样电压的差值，确定IGBT是否硬开通，具体包括：

当连续预设次数检测到两个相邻的IGBT的集电极的采样电压的差值在预设范围内时，确定IGBT硬开通。

示例性的，为进一步提高IGBT的硬开通电压的调整的准确性，可增加检测次数。例如，电压采样电路依次检测到第一、第二、第三……第N采样电压，则顺序比较每一对第i采样电压和第i+1采样电压。其中，i的取值为1至N-1，N为大于2的正整数。当开始检测时，将计数器置为0。当检测到第一采样电压和第二采样电压的差值较小时，可将计数器加1。若第二采样电压和第三采样电压的差值较小时，可将计数器加1；若否，则计数器重置为0。当计数器数值达到预设次数时，确定IGBT硬开通。

通过增加检测次数，可避免因检测错误或计算错误等问题导致的准确性降低，可进一步提高IGBT的硬开通电压的调整的准确性。

示例性的，在上述任一实施例的基础上，图4为本发明提供的IGBT的硬开通电压的调整方法的流程示意图二。如图4所示，该方法还包括：

S201、在检测到IGBT导通时，开始对IGBT的集电极进行电压采样。

S202、当检测到两个相邻的IGBT的集电极的采样电压的差值在预设范围内时，确定IGBT硬开通；

S203、调整IGBT的导通时长。

其中，S202和S203与S101、S102相同，本发明对此不再赘述。

示例性的，由于当IGBT关断时，IGBT不会出现硬开通。为减少功耗，可仅在检测到IGBT导通时，检测IGBT集电极的电压。示例性的，控制电路15在向驱动电路14发送驱动信号时，控制电压采样电路16开始进行电压采样。

本发明实施例另一方面还提供一种IGBT的硬开通电压的调整方法，本实施例中，调整IGBT的导通时长，包括：

根据两个相邻的IGBT的集电极的采样电压，增加IGBT的导通时长。

示例性的，在调整IGBT的导通时长的过程中，可根据两个相邻的采样电压来增加IGBT的导通时长，也可仅根据其中一个采样电压来调整IGBT的导通时长。具体的，当采样电压越高，导通时长需增加的程度越大。

示例性的，参照上述实施例，控制电路15具体用于，在检测到两个相邻的采样电压的差值在预设范围内，且确定两个相邻的采样电压均小于预设峰值电压时，确定IGBT13硬开通，调整IGBT13的导通时长。

示例性的，控制电路15具体用于，在连续预设次数检测到两个相邻的采样电压的差值在预设范围内，且确定两个相邻的采样电压均小于预设峰值电压时，确定IGBT13硬开通，调整IGBT13的导通时长。

示例性的，控制电路15中包括计数器，计数器用于统计连续检测到两个相邻的采样电压的差值在预设范围内的次数。

示例性的，控制电路15还用于，在控制驱动电路14驱动IGBT13导通时，控制电压采样电路16开始对IGBT13的集电极进行电压采样。

示例性的，控制电路15具体用于，根据两个相邻的采样电压，增加IGBT13的导通时长。

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 (8)

1.一种IGBT的硬开通电压的调整方法，其特征在于，包括：

当检测到两个相邻的IGBT的集电极的采样电压的差值在预设范围内时，确定所述IGBT硬开通；

调整所述IGBT的导通时长；

所述确定所述IGBT硬开通之前，还包括：

确定所述两个相邻的IGBT的集电极的采样电压均小于预设峰值电压。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当检测到两个相邻的IGBT的集电极的采样电压的差值在预设范围内时，确定所述IGBT硬开通，包括：

当连续预设次数检测到两个相邻的IGBT的集电极的采样电压的差值在预设范围内时，确定所述IGBT硬开通。

3.根据权利要求1至2任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在检测到所述IGBT导通时，开始对所述IGBT的集电极进行电压采样。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调整所述IGBT的导通时长，包括：

根据所述两个相邻的IGBT的集电极的采样电压，增加所述IGBT的导通时长。

5.一种电磁炉，包括：整流滤波电路(11)，谐振电路(12)、IGBT(13)、驱动电路(14)和控制电路(15)，所述谐振电路(12)和所述IGBT(13)连接，并通过所述整流滤波电路(11)与市电电源连接，所述驱动电路(14)分别与所述IGBT(13)和所述控制电路(15)连接；其特征在于，还包括：电压采样电路(16)；其中，

所述电压采样电路(16)与所述IGBT(13)的集电极连接；

所述控制电路(15)与所述电压采样电路(16)连接，用于在检测到两个相邻的采样电压的差值在预设范围内时，确定所述IGBT(13)硬开通，调整所述IGBT(13)的导通时长；

所述控制电路(15)具体用于，在检测到两个相邻的采样电压的差值在预设范围内，且确定所述两个相邻的采样电压均小于预设峰值电压时，确定所述IGBT(13)硬开通，调整所述IGBT(13)的导通时长；

所述整流滤波电路用于接收市电电源，将所述市电电源整流为直流电，滤除电网中的谐振。

6.根据权利要求5所述的电磁炉，其特征在于，所述控制电路(15)具体用于，在连续预设次数检测到两个相邻的采样电压的差值在预设范围内，且确定所述两个相邻的采样电压均小于预设峰值电压时，确定所述IGBT(13)硬开通，调整所述IGBT(13)的导通时长。

7.根据权利要求5至6任一项所述的电磁炉，其特征在于，所述控制电路(15)还用于，

在控制所述驱动电路(14)驱动所述IGBT(13)导通时，控制所述电压采样电路(16)开始对所述IGBT(13)的集电极进行电压采样。

8.根据权利要求5所述的电磁炉，其特征在于，所述控制电路(15)具体用于，根据所述两个相邻的采样电压，增加所述IGBT(13)的导通时长。

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