控制电路及其控制方法以及电磁炉的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及家用电器领域，更具体地讲，涉及一种对电磁炉的功率进行控制的控制电路及其控制方法以及包括该控制电路的电磁炉。
【背景技术】
[0002]电磁炉是采用磁场感应涡流原理，利用高频电流通过环形线圈，从而产生无数封闭磁场力，使锅体本身自行快速发热，从而加热锅内食物。当线圈中通过高频电流时，线圈周围产生高频交变磁场。在高频交变磁场中产生的磁力线通过导磁材料(如:铁质锅)的底部，使铁质锅底产生无数小涡流，从而使锅底迅速释放出大量的热量，达到加热目的。电磁炉的工作示意图如图1所示。
[0003]图2是现有技术中电磁炉工作的主回路的示意图，由全波整流桥、LC滤波器、电磁线圈MC、电容器CO与开关W构成。这里，所述开关W为一绝缘栅双极型晶体管IGBT。
[0004]全波整流桥对输入的交流电进行全波整流得到单向脉动直流电，并经过由电感L和电容器C串联构成的LC滤波器对经过整流桥进行整流后得到的单向脉动直流电进行LC滤波，从而在电感L和电容器C相连接的点形成正弦半波电压Vin。由电磁线圈MC和电容器CO并联构成的谐振电路的一端连接至电感L和电容器C相连接的点，另一端与开关W连接。开关W不断地导通和断开，导通时输入电压Vin加在电磁线圈两端，流过电磁线圈MC和与其并联的电容器CO的正向电流增加，断开时电磁线圈MC与并联的电容器CO形成高频谐振，电磁线圈MC上电压反向，流经电磁线圈MC的电流减小，流过电磁线圈MC的变化电流形成高频的交变磁场。交变磁场产生的交变磁力线穿过锅具，在铁质锅体内形成涡流，使锅发热。因此，电磁炉是通过控制开关W的通断来调节功率。
[0005]传统的电磁炉都是利用MCU控制，在功率大于约1000W时，采取调节导通时间Ton的控制方式，Ton的变化范围被微控制单元(MCU)控制，每个Ton时间对应一个功率；而当功率小于约1000W时，控制信号如图3所示，导通时间Ton固定在某个固定值，通过MCU计算功率来调节开关W工作的时间Tl和不工作的时间T2以将输出功率调节到设定值。
[0006]所以，传统的电磁炉在设定功率较小时工作状态不连续，锅里的水或者食物在开关W工作的时间Tl内处于沸腾状态，在开关W不工作的时间T2内会降温而导致无法连续沸腾。这样的工作方式从本质上来说无法真正实现小功率的工作状态，并且会比连续的煮沸状态需要煮熟食物的时间更长，也更费电。
【发明内容】
[0007]根据本发明的示例性实施例，本发明的功率控制电路利用闭环调节开关的导通时间控制电磁炉的功率，使电磁炉在任何设定功率下都可以处于连续工作状态，实现了电磁炉在全电压输入范围内不间断地连续工作，实现高功率因数的电磁炉系统。另外，根据本发明示例性实施例，通过采用闭环方式的模拟电路可更精确快速地控制电磁炉的功率。
[0008]根据本发明的一方面，提供了一种控制电路，所述控制电路可包括:脉宽调制控制单元，将与参考电压和第一电压信号的电压之间的电压差相应的电流进行积分获得第二电压信号，并将作为斜坡信号的第三电压信号的电压与第二电压信号的电压进行比较以输出第一控制信号；谷底控制单元，将反映第四电压信号的电压变化的第五电压信号的电压与预定阈值进行比较以输出第二控制信号；逻辑控制单元，基于分别从脉宽调制控制单元和谷底控制单元输出的第一控制信号和第二控制信号输出第三控制信号。
[0009]根据本发明的另一方面，脉宽调制控制单元可包括:差分积分电路，包括运算跨导放大器和第一电容器，其中，通过运算跨导放大器生成与参考电压和第一电压信号的电压之间的电压差相应的电流，并通过第一电容器对该电流进行积分以获得第二电压信号；斜坡信号发生器，生成作为与第三控制信号同步变化的斜坡信号的第三电压信号；第一比较器，将第三电压信号与第二电压信号进行比较以输出第一控制信号，其中，当第三电压信号的电压大于第二电压信号的电压时第一控制信号变为高电平。
[0010]根据本发明的另一方面，谷底控制单元可包括第二电容器、第一电阻器、第二电阻器、第三电阻器和第二比较器，其中，其中，第二电阻器的一端输入第四电压信号，另一端连接至第三电阻器和由第二电容器和第一电阻器所形成的串联电路构成的并联电路，并且第二电容器与第一电阻器相连接的节点处产生的第五电压信号输入至第二比较器以与预定阈值进行比较并输出第二控制信号，其中，当预定阈值大于第五电压信号的电压时，第二控制信号变为高电平。
[0011]根据本发明的另一方面，逻辑控制单元可以为RS触发器，其中，第一控制信号输入到RS触发器的复位端，而第二控制信号输入到RS触发器的置位端。
[0012]根据本发明的另一方面，第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号可以为电平信号，其中，当第一控制信号为高电平时，第三控制信号为低电平，当第二控制信号为高电平时，第三控制信号为高电平。
[0013]根据本发明的另一方面，斜坡发生器可包括并联连接的第三电容器、电流源和第一开关，其中，当第三控制信号为高电平时，第一开关断开从而电流源对第三电容器充电；当第三控制信号为低电平时，第一开关导通以对第三电容器进行放电，从第三电容器输出作为斜坡信号的第三电压信号。
[0014]根据本发明的另一方面，所述第三控制信号可用于驱动连接在电磁炉主回路中的第二开关，第一电压信号与电磁炉主回路上的电流相应，第四电压信号与施加到电磁炉主回路的第二开关上的电压相应，参考电压与电磁炉的设定功率相应。
[0015]根据本发明的另一方面，提供了一种控制方法，所述控制方法可包括:将与参考电压和第一电压信号的电压之间的电压差相应的电流进行积分获得第二电压信号，并将作为斜坡信号的第三电压信号的电压与第二电压信号的电压进行比较以输出第一控制信号；将反映第四电压信号的电压变化的第五电压信号的电压与预定阈值进行比较以输出第二控制信号；基于分别从脉宽调制控制单元和谷底控制单元输出的第一控制信号和第二控制信号输出第三控制信号。
[0016]根据本发明的另一方面，第三电压信号可以为与第三控制信号同步变化的斜坡信号，并且当第三电压信号的电压大于第二电压信号的电压时第一控制信号变为高电平。
[0017]根据本发明的另一方面，通过电容器和电阻器串联连接所形成的串联电路生成反映第四电压信号的电压的变化的第五电压信号，其中，当预定阈值大于第五电压信号的电压时，第二控制信号变为高电平。
[0018]根据本发明的另一方面，当第三控制信号为高电平时，斜坡信号的电压上升；当第三控制信号为低电平时，斜坡信号变为零。
[0019]根据本发明的另一方面，所述第三控制信号用于驱动连接在电磁炉主回路中的开关，第一电压信号与电磁炉主回路上的电流相应，第四电压信号与施加到电磁炉主回路的开关上的电压相应，参考电压与电磁炉的设定功率相应。
[0020]根据本发明的另一方面，提供了一种包括上述控制电路的电磁炉。
【附图说明】
[0021]图1是现有技术中电磁炉的工作原理示意图。
[0022]图2是现有技术中电磁炉