IGBT保护电路和电磁烹饪器具的制作方法

本实用新型实施例涉及家电技术，尤其涉及一种igbt保护电路和电磁烹饪器具。

背景技术：

在电磁炉控制电路中，绝缘栅双极型晶体管(insulatedgatebipolartransistor，igbt)是最为重要部件，在电磁炉中使用igbt时，通过驱动电路控制igbt导通或截止。其中，当驱动电路提供的驱动电压为18v～20v时，igbt为可靠饱和导通；驱动电压较低时，igbt也会导通，但是，如果igbt在驱动电压较低时持续导通，将会使igbt进入放大区间导通损耗增大而损坏。

现有技术中，通过外部器件检测驱动电路提供的驱动电压的电压值，当驱动电压下降到预设电压值时，控制驱动电路不向igbt输出驱动电压，从而使igbt截止。然而，在使用过程中外部器件会出现损坏，导致外部器件无法正常检测驱动电路提供的驱动电压的电压值，使得igbt在驱动电压较低时持续导通，从而降低了电磁炉的安全性。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种igbt保护电路和电磁烹饪器具，避免igbt在驱动电压较低时持续导通的情况的发生，保护igbt，从而提高了电磁烹饪器具的安全性。

第一方面，本实用新型实施例提供一种igbt保护电路，应用于电磁烹饪器具，包括：

控制电路、驱动电路，所述驱动电路连接在所述控制电路与所述电磁烹饪器具的igbt之间；所述控制电路包括：驱动电压比较器和控制信号输出电路，驱动电压比较器和控制信号输出电路连接；

所述控制信号输出电路，用于向所述驱动电路输出第一控制信号或第二控制信号，所述第一控制信号用于控制所述驱动电路向所述igbt输出驱动电压，所述第二控制信号用于控制所述驱动电路不向所述igbt输出驱动电压；其中，所述第一控制信号与所述第二控制信号交替变换；

所述驱动电压比较器，用于当所述控制信号输出电路向所述驱动电路输出所述第二控制信号时，获取所述驱动电路的所述驱动电压，比较所述驱动电压与预设电压的大小；

所述控制信号输出电路，还用于当所述驱动电压比较器比较确定所述驱动电压小于或等于预设电压时，向所述驱动电路输出第三控制信号，所述第三控制信号用于持续控制所述驱动电路禁止向所述igbt输出驱动电压。

在一些实施例中，所述控制电路还包括与所述驱动电路连接的第一引脚，所述第一引脚分别与所述驱动电压比较器和控制信号输出电路连接；

所述驱动电压比较器，用于通过所述第一引脚获取所述驱动电路的所述驱动电压。

在一些实施例中，所述驱动电路包括：第一电阻和第二电阻，所述第一电阻与所述第二电阻连接，所述第一引脚连接在所述第一电阻与所述第二电阻之间；

在所述第一引脚输出所述第二控制信号时所述第二电阻接地，所述第一电阻与所述第二电阻对所述驱动电压进行分压，所述第一引脚，用于获取所述第二电阻上的电压；

所述驱动电压比较器，用于通过所述第一引脚获取所述第二电阻上的电压，比较第二电阻上的电压与基准电压的大小，当第二电阻上的电压小于所述基准电压时，确定所述驱动电压小于预设电压。

在一些实施例中，所述第一电阻的阻值为4.7kω～47kω，所述第二电阻的阻值为1kω～10kω。

在一些实施例中，所述基准电压的电压值为0.5v～4.5v。

在一些实施例中，所述保护电路还包括：谐振电路，所述控制电路还包括：同步比较器；所述谐振电路分别与所述同步比较器和所述igbt连接；所述同步比较器与所述控制信号输出电路连接；

所述谐振电路，用于在所述igbt截止时，向所述同步比较器发出谐振信号；

所述同步比较器，用于接收所述谐振信号，并判断接收的谐振信号是否达到谐振最低点；

所述控制信号输出电路，用于在所述同步比较器确定接收的谐振信号达到谐振最低点时向所述驱动电路输出第一控制信号，在输出所述第一控制信号达至预设时长时，向所述驱动电路输出所述第二控制信号。

在一些实施例中，所述预设时长为4us～40us。

在一些实施例中，所述第一控制信号为低电平，所述第二控制信号为高电平，所述第三控制信号为高电平。

第二方面，本实用新型实施例提供一种电磁烹饪器具，包括：igbt保护电路和igbt；igbt与所述igbt保护电路电连接；

所述igbt保护电路包括：控制电路、驱动电路，所述驱动电路连接在所述控制电路与所述电磁烹饪器具的igbt之间；所述控制电路包括：驱动电压比较器和控制信号输出电路，驱动电压比较器和控制信号输出电路连接；

所述控制信号输出电路，用于向所述驱动电路输出第一控制信号或第二控制信号，所述第一控制信号用于控制所述驱动电路向所述igbt输出驱动电压，所述第二控制信号用于控制所述驱动电路不向所述igbt输出驱动电压；其中，所述第一控制信号与所述第二控制信号交替变换；

所述驱动电压比较器，当所述控制信号输出电路向所述驱动电路输出所述第二控制信号时，获取所述驱动电路的所述驱动电压，比较所述驱动电压与预设电压的大小；

所述控制信号输出电路，还用于当所述驱动电压比较器比较确定所述驱动电压小于或等于预设电压时，向所述驱动电路输出第三控制信号，所述第三控制信号用于持续控制所述驱动电路禁止向所述igbt输出驱动电压；

所述igbt，用于在接收到的所述驱动电路输出的驱动电压满足所述igbt导通条件时导通，在接收到的所述驱动电路输出的驱动电压不满足所述igbt导通条件和/或未接收到所述驱动电路输出的驱动电压时截止。

在一些实施例中，所述控制电路还包括与所述驱动电路连接的第一引脚，所述第一引脚分别与所述驱动电压比较器和控制信号输出电路连接；

所述驱动电压比较器，用于通过所述第一引脚获取所述驱动电路的所述驱动电压。

在一些实施例中，所述驱动电路包括：第一电阻和第二电阻，所述第一电阻与所述第二电阻连接，所述第一引脚连接在所述第一电阻与所述第二电阻之间；

在所述第一引脚输出所述第二控制信号时所述第二电阻接地，所述第一电阻与所述第二电阻对所述驱动电压进行分压，所述第一引脚，用于获取所述第二电阻上的电压；

所述驱动电压比较器，用于通过所述第一引脚获取所述第二电阻上的电压，比较第二电阻上的电压与基准电压的大小，当第二电阻上的电压小于所述基准电压时，比较确定所述驱动电压小于预设电压。

在一些实施例中，所述保护电路还包括：谐振电路，所述控制电路还包括：同步比较器；所述谐振电路分别与所述同步比较器和所述igbt连接；所述同步比较器与所述控制信号输出电路连接；

所述谐振电路，用于在所述igbt截止时，向所述同步比较器发出谐振信号；

所述同步比较器，用于接收所述谐振信号，并判断接收的谐振信号是否达到谐振最低点；

所述控制信号输出电路，用于在所述同步比较器确定接收的谐振信号达到谐振最低点时向所述驱动电路输出第一控制信号，在输出所述第一控制信号达至预设时长时，向所述驱动电路输出所述第二控制信号。

在一些实施例中，所述第一控制信号为低电压，所述第二控制信号为高电压，所述第三控制信号为高电平。

本实用新型实施例提供一种igbt保护电路和电磁烹饪器具，在驱动电路无法向igbt输出驱动电压时，通过控制电路中的驱动电压比较器获取驱动电压，并判断驱动电压的大小，在驱动电压小于或等于预设电压时，通过控制电路中的控制信号输出电路控制驱动电路禁止向igbt输出驱动电压。实现了在驱动电路提供的驱动电压下降到预设电压时，禁止igbt继续不饱和导通的功能，从而降低igbt的损耗，保护igbt，进一步的，保护电磁烹饪器具，提高电磁烹饪器具的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例提供的igbt保护电路的结构示意图；

图2为本实用新型另一实施例提供的igbt保护电路的结构示意图；

图3为本实用新型一实施例提供的电磁烹饪器具的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

首先需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。并且，本实用新型实施例中所述的方位仅为附图中显示的位置关系，并不是对位置关系进行限定。

另外，需要说明的是，在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“相连”等应做广义理解，例如可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，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实用新型中的具体含义。

图1为本实用新型一实施例提供的igbt保护电路的结构示意图。如图1所示，本实施例提供的igbt保护电路应用于电磁烹饪器具，其中，本实施例对于电磁烹饪器具的类型不做限定，例如，电磁炉。本实施例提供的igbt保护电路可以包括：

控制电路10、驱动电路20，驱动电路20连接在控制电路10与电磁烹饪器具的igbt之间。

其中，控制电路10包括：驱动电压比较器11和控制信号输出电路12，驱动电压比较器11和控制信号输出电路12连接。

控制信号输出电路12，用于向驱动电路20输出第一控制信号或第二控制信号，第一控制信号用于控制驱动电路20向igbt输出驱动电压，第二控制信号用于控制驱动电路20不向igbt输出驱动电压；其中，第一控制信号与第二控制信号交替变换。

驱动电压比较器11，用于当控制信号输出电路12向驱动电路20输出第二控制信号时，获取驱动电路20的驱动电压，比较驱动电压与预设电压的大小。

控制信号输出电路12，还用于当驱动电压比较器11比较确定驱动电压小于或等于预设电压时，向驱动电路20输出第三控制信号，第三控制信号用于持续控制驱动电路20禁止向igbt输出驱动电压。

本实施例中，igbt保护电路包括控制电路10和驱动电路20，控制电路10与驱动电路20连接，驱动电路20还与igbt连接。其中，控制电路10包括驱动电压比较器11和控制信号输出电路12，控制电路10可以通过控制信号输出电路12与驱动电路20连接。其中，在本实用新型实施例中，以电磁烹饪器具为电磁炉为例进行说明。

在电磁炉正常工作时，控制电路10通过控制信号输出电路12控制驱动电路20是否可以向igbt提供驱动电压。例如，控制信号输出电路12可以向驱动电路20输出第一控制信号或第二控制信号，当驱动电路20接收到控制信号输出电路12输出第一控制信号时，驱动电路20可以向igbt输出驱动电压。此时，若驱动电压满足igbt导通条件时，igbt导通；否则，igbt截止。当驱动电路20接收到控制信号输出电路12输出第二控制信号时，驱动电路20不能向igbt输出驱动电压，此时，igbt截止。其中，控制信号输出电路12输出的第一控制信号和第二控制信号为交替变换输出。需要说明的是，本实用新型实施例中不限定交替变换输出时第一控制信号和第二控制信号分别输出的时间，例如，第一控制信号和第二控制信号可以为周期性交替变换输出。或者，第一控制信号的输出时长还可以为4us～40us。

其中，例如，在电磁炉使用完毕断开电源后，导致驱动电路20接收到控制信号输出电路12输出第一控制信号时，驱动电路20向igbt输出的驱动电压的电压值也慢慢降低，如果驱动电路20向igbt输出的驱动电压仍然满足igbt导通条件时，igbt导通。由于驱动电压的电压值慢慢降低，虽然满足igbt导通条件，但是，如果igbt在驱动电压较低时持续导通，将使igbt进入放大区间导通损耗增大而损坏。因此，在电磁炉断开电源，使驱动电压降低到预设电压时，需要禁止驱动电路向igbt输出驱动电压。

在本实施例中，当驱动电路20无法向igbt输出驱动电压时，例如，当控制信号输出电路12向驱动电路20输出第二控制信号，使驱动电路20无法向igbt输出驱动电压时，驱动电压比较器11可以获取到驱动电路20的驱动电压，比较驱动电压与预设电压的大小，并将比较结果通过驱动电压比较器11的输出端输出给控制信号输出电路12。其中，比较结果为驱动电压小于或等于预设电压、驱动电压大于预设电压两种情况中任意一种。例如，可以在驱动电压比较器11的正向输入端输入驱动电路20的驱动电压，在驱动电压比较器11的反向输入端输入预设电压，或者，可以在驱动电压比较器11的正向输入端输入预设电压，在驱动电压比较器11的反向输入端输入驱动电路20的驱动电压，从而利用驱动电压比较器11比较动电压与预设电压的大小，将比较结果输出至控制信号输出电路12。当控制信号输出电路12接收到的比较结果表示驱动电压小于或等于预设电压时，说明此时如果驱动电路继续向igbt输出驱动电压，则可能会使igbt由于长时间在驱动电压较低时持续导通而进入放大区间导通损耗增大，继而使igbt损坏。因此，控制电路20可以通过控制信号输出电路12向驱动电路20持续输出第三控制信号，该第三控制信号可以使驱动电路20无法向igbt输出驱动电压，从而使igbt无法再次导通。

需要说明的是，本实用新型实施例对控制信号输出电路12向驱动电路20持续输出第三控制信号的时间不做限定，具体时间视实际情况而定。例如，当驱动电压比较器11确定驱动电压无法使igbt导通时，控制信号输出电路12可以停止输出第三控制信号。

需要说明的是，第二控制信号和第三控制信号可以为同一控制信号，也可以为不同的控制信号。

本实施例，在驱动电路无法向igbt输出驱动电压时，通过控制电路中的驱动电压比较器获取驱动电压，并判断驱动电压的大小，在驱动电压小于或等于预设电压时，通过控制电路中的控制信号输出电路控制驱动电路禁止向igbt输出驱动电压。实现了在驱动电路提供的驱动电压下降到预设电压时，禁止igbt继续不饱和导通的功能，从而降低igbt的损耗，保护igbt。进一步的，保护电磁烹饪器具，提高电磁烹饪器具的安全性。

可选的，图2为本实用新型另一实施例提供的igbt保护电路的结构示意图。如图2所示，在图1所示实施例的基础上，控制电路10还可以包括与驱动电路20连接的第一引脚，第一引脚分别与驱动电压比较器11和控制信号输出电路12连接。

驱动电压比较器11，用于通过第一引脚获取驱动电路20的驱动电压。

本实施例中，控制电路10可以是微控制单元(microcontrollerunit，mcu)，下面以控制电路10为mcu为例进行说明。控制电路10为mcu时，控制电路10还包括第一引脚，该第一引脚的一端分别于驱动电压比较器11和控制信号输出电路12连接，另一端与驱动电路连接。

在电磁炉正常工作时，控制信号输出电路12可以通过第一引脚向驱动电路20发送第一控制信号以及第二控制信号。在驱动电路提供给igbt的驱动电压下降，且在控制信号输出电路12的控制下，驱动电路20无法向igbt输出驱动电压时，驱动电压比较器11的其中一个输入端通过第一引脚获取驱动电路20的驱动电压。需要说明的是，向驱动电路20输出第二控制信号，使驱动电路20无法向igbt输出驱动电压时，控制信号输出电路12可以为开漏输出，因此此时，第一引脚上的电压为驱动电路20上的驱动电压。在获取到驱动电路20的驱动电压后，将驱动电压与通过驱动电压比较器11的另一个输入端输入的基准电压进行比较，确定驱动电压与基准电压的大小，并将比较结果发送给控制信号输出电路12。其中，基准电压为从mcu内部接入的电压。

在驱动电压比较器11确定驱动电压小于或等于基准电压时，通过输出端将比较结果发送给控制信号输出电路12，控制信号输出电路12通过第一引脚向驱动电路20输出第三控制信号，从而控制驱动电路20禁止向igbt输出驱动电压。

本实施例，通过第一引脚获取驱动电压，然后通过控制电路中的驱动电压比较器判断驱动电压的大小，在驱动电压小于或等于基准电压时，通过控制电路中的控制信号输出电路控制驱动电路禁止向igbt输出驱动电压。实现了在驱动电路提供的驱动电压下降到预设电压时，禁止igbt继续不饱和导通的目的，从而降低igbt的损耗，保护igbt。进一步的，保护电磁炉，提高电磁的安全性。

可选的，继续参考图2，驱动电路20包括：第一电阻r1和第二电阻r2，第一电阻r1与第二电阻r2连接，第一引脚连接在第一电阻r1与第二电阻r2之间。

在第一引脚输出第二控制信号时第二电阻r2接地，第一电阻r1与第二电阻r2对驱动电压进行分压，第一引脚，用于获取第二电阻r2上的电压。

驱动电压比较器11，用于通过第一引脚获取第二电阻r2上的电压，比较第二电阻r2上的电压与基准电压的大小，当第二电阻r2上的电压小于或等于基准电压时，比较确定驱动电压小于或等于预设电压。

本实施例中，第一电阻r1的一端与驱动电路20的电源连接，该电源通过电磁炉的电源获得电能，从而为igbt提供驱动电压。在电磁炉的电源关闭时，驱动电路20的电源的驱动电压也随之下降，导致igbt长时间在驱动电压较低时持续导通。第一电阻r1和第二电阻r2串联，在控制信号输出电路12通过第一引脚输出第二控制信号时，由图2可知，第二电阻r2相当于接地。此时，第一电阻r1和第二电阻r2可以对驱动电路20的驱动电压进行分压，而第一引脚连接在第一电阻r1与第二电阻r2之间，使得第一引脚获取第二电阻r2上的电压，并将第二电阻r2上的电压输送至驱动电压比较器11的其中一个输入端。驱动电压比较器11在获取到第二电阻r2上的电压后，将获取到的第二电阻r2上的电压和基准电压进行比较。当第二电阻r2上的电压小于或等于基准电压时，说明驱动电压小于或等于预设电压，此时，控制信号输出电路12通过第一引脚输出第三控制信号，从而控制驱动电路20禁止向igbt输出驱动电压。当第二电阻r2上的电压大于基准电压时，说明驱动电压大于预设电压，此时，控制信号输出电路12通过第一引脚交替变换输出第一控制信号、第二控制信号。需要说明的是，第一电阻r1和第二电阻r2阻值的大小与基准电压以及预设电压有关，因此，本实用新型实施例对第一电阻r1和第二电阻r2阻值不做限定。

可选的，第一电阻r1的阻值为4.7kω～47kω，第二电阻r2的阻值为1kω～10kω。可选的，基准电压的电压值为0.5v～4.5v。本实施例中，第一电阻r1的阻值、第二电阻r2的阻值和基准电压的电压值根据用户的需求设定，并且，第一电阻r1的阻值大小、第二电阻r2的阻值大小和基准电压的电压值大小之间存在联系。例如，当用户需要在驱动电路20向igbt输出的驱动电压小于或等于14v时，禁止驱动电路20向igbt输出驱动电压，此时，基准电压为2.5v。并且，如果基准电压为2.5v，第一电阻r1和第二电阻r2对对驱动电压进行分压，第一引脚获取第二电阻r2上的电压，因此，第一电阻r1的阻值为20kω，第二电阻r2的阻值为4.5kω。

本实施例，通过第一电阻和第二电阻对驱动电路的驱动电压进行分压，将分压后的电压与基准电压比较，确定驱动电压与预设电压的大小，从而在驱动电路提供的驱动电压下降到预设电压时，禁止igbt继续不饱和导通，降低igbt的损耗，保护igbt，进一步的，保护电磁炉，提高电磁的安全性。

可选的，继续参考图2，igbt保护电路还包括：谐振电路30，控制电路20还包括：同步比较器13；谐振电路30分别与同步比较器13和igbt连接；同步比较器13与控制信号输出电路12连接。

谐振电路30，用于在igbt截止时，向同步比较器12发出谐振信号。

同步比较器13，用于接收谐振信号，并判断接收的谐振信号是否达到谐振最低点。

控制信号输出电路12，用于在同步比较器13确定接收的谐振信号达到谐振最低点时向驱动电路20输出第一控制信号，在输出第一控制信号达至预设时长时，向驱动电路20输出第二控制信号。可选的，预设时长为4us～40us。其中，预设时长为控制信号输出电路12向驱动电路20输出第一控制信号，使驱动电路20向igbt输出导通信号的时长。本实施例对预设时长的大小不做限定，可由用户根据实际需要设定，例如，预设时长为4us～40us。

本实施例中，igbt保护电路中的谐振电路30连接在控制电路20中的同步比较器13和igbt之间，且同步比较器13与控制信号输出电路12连接，从而利用谐振电路30控制igbt由截止状态转换为导通状态的时间。

在电磁炉正常工作时，控制信号输出电路12向驱动电路20输出第一控制信号，使驱动电路20向igbt输出导通信号，igbt导通后，对谐振电路30充电，其中，当igbt导通时长大于预设时长，即控制信号输出电路12向驱动电路20输出第一控制信号的时长大于预设时长后，控制信号输出电路12向驱动电路20输出第二控制信号，使驱动电路20不再向igbt输出导通信号，igbt由导通状态转换为截止状态。当igbt由导通状态转换为截止状态后，谐振电路30充放电发生谐振。由于谐振电路30与同步比较器13的输入端连接，因此，同步比较器13可以实时检测到谐振信号，当同步比较器13的输入端的同向输入端和反向输入端的谐振信号发生翻转时，例如同步比较器13的同向输入端的谐振信号由小于反向输入端的谐振信号转换为大于反向输入端的谐振信号时，同步比较器13将谐振信号发生翻转的信号传输给控制信号输出电路12，从而向驱动电路20输出第二控制信号，使驱动电路20导通，即驱动电路20可以向igbt输出驱动电压。

本实施例中，通过谐振电路判断igbt由截止状态转换为导通状态的时间，使得可以通过控制电路控制驱动电路的导通和截止，从而控制igbt的导通和截止。

可选的，继续参照图2，在上述实施例的基础上，第一控制信号为低电平，第二控制信号为高电平，第三控制信号为高电平。本实施例中，根据如图2所示的驱动电路20可知，第一控制信号为低电压，第二控制信号为高电平，第三控制信号为高电平。其中，第二控制信号和第三控制信号可以为同一信号。

图3为本实用新型一实施例提供的电磁烹饪器具的结构示意图。如图3所示，本实施例体提供的电磁烹饪器具包括：igbt保护电路100和igbt，igbt与igbt保护电路100电连接。可选地，电磁烹饪器具中还可以包括其它部件，图中未示出。其中，

igbt用于在接收到驱动电路20输出的驱动电压满足导通条件时导通，在未接收到驱动电路20输出的驱动电压和/或驱动电压不满足导通条件时截止。

本实施例中，电磁烹饪器具中的igbt不能长时间处于导通状态，而igbt通过igbt保护电路100中的驱动电路20提供导通信号，当驱动电路20向igbt输出导通信号时，igbt导通；在驱动电路20没有向igbt输出导通信号时，igbt截止，从而实现了通过igbt保护电路100控制igbt导通或截止的目的。

其中，本实施例中igbt保护电路100的工作原理可参考上述描述，此处不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的范围。