用于电磁炉的控制电路、控制方法及其电磁炉

摘要

提供了一种用于电磁炉的控制电路、控制方法及其电磁炉。所述控制电路包括：数字控制部分，根据从模拟控制部分接收的与电磁炉的经整流的输入电压相应的第一电压信号以及与电磁炉主回路电流相应的第二电压信号计算电磁炉的实际输入功率，并将该实际输入功率与用户设定功率相比较来改变第一参考电压；模拟控制部分，基于第一参考电压及第二电压信号对主回路开关进行控制。本发明采用模拟控制电路和数字控制电路相结合的方式对电磁炉开关进行控制，可以对电磁炉系统进行及时保护，使电磁炉系统的安全性大为提高；同时，对电磁炉的开关器件的电压采用动态电压阈值进行监控，可对电磁炉系统提供在所有功率和相位条件下的过流保护。

权利要求

1.一种用于电磁炉的控制电路，包括：

数字控制部分，根据从模拟控制部分接收的与电磁炉的经整流的输入电压相应的第一电压信号以及与电磁炉主回路电流相应的第二电压信号计算电磁炉的实际输入功率，并将电磁炉的实际输入功率与用户设定的功率进行比较来改变第一参考电压以使得电磁炉的实际输入功率与设定功率的差值足够小，并将该第一参考电压输入至模拟控制部分；

模拟控制部分，基于从数字控制部分输入的第一参考电压以及与电磁炉主回路电流相应的第二电压信号对电磁炉主回路开关进行控制。

2.如权利要求1所述的控制电路，其中，所述模拟控制电路包括：

第一控制单元，将与第一参考电压和第二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三电压信号，并将作为斜坡信号的第四电压信号的电压与第三电压信号的电压进行比较以输出第一控制信号；

第二控制单元，基于将反映第五电压信号的电压变化的第六电压信号的电压与第一阈值电压进行比较的结果以及将第一电压信号与第五电压信号的比较结果输出第二控制信号；

逻辑控制单元，基于第一控制信号和第二控制信号输出第三控制信号以对电磁炉主回路开关进行控制，其中，第五电压信号与施加到电磁炉主回路开关上的电压相应。

3.如权利要求2所述的控制电路，其中，所述第一控制单元包括：

谐振波峰控制电路，对电磁炉主回路开关的谐振波峰电压进行采样，利用采样得到的谐振波峰电压生成第一补偿电流，所述第一控制单元通过将谐振波峰控制电路生成的第一补偿电流与恒定电流相加利用电容器生成作为斜坡信号的第四电压信号。

4.如权利要求3所述的控制电路，其中，所述第一控制单元还包括：

谐振波谷控制电路，对电磁炉主回路开关的谐振波谷电压进行采样，利用采样得到的谐振波谷电压生成第二补偿电流，其中，所述第一控制单元通过将恒定电流与谐振波谷控制电路生成的第二补偿电流相减利用电容器生成作为斜坡信号的第四电压信号。

5.如权利要求4所述的控制电路，其中，在谐振波峰控制电路中，通过第一RC积分电路将采样得到的谐振波峰电压输入第一电压控制电流源的正相输入端，并将第二参考电压输入第一电压控制电流源的反相输入端以生成第一补偿电流。

6.如权利要求5所述的控制电路，其中，在谐振波谷控制电路中，通过第二RC积分电路将采样得到的谐振波谷电压输入第二电压控制电流源的正相输入端，并将第三参考电压输入第二电压控制电流源的反相输入端以生成第二补偿电流。

7.如权利要求6所述的控制电路，其中，在谐振波峰控制电路和谐振波谷控制电路中，分别利用电压跟随器电路将采样得到的电压输入至第一RC积分电路和第二RC积分电路。

8.如权利要求4所述的控制电路，其中，在谐振波峰控制电路中，将采样得到的谐振波峰电压与第四参考电压相比较来生成第一脉冲信号，利用第一脉冲信号对第一电压信号进行采样，并将第一电压信号和采样得到的第一电压信号分别输入到第三电压控制电流源的正相输入端和反相输入端以生成第一补偿电流。

9.如权利要求5所述的控制电路，其中，在谐振波谷控制电路中，将采样得到的谐振波谷电压与第五参考电压相比较来生成第二脉冲信号，利用第二脉冲信号对第一电压信号进行采样，并将第一电压信号和采样得到的第一电压信号分别输入到第四电压控制电流源的正相输入端和反相输入端以生成第二补偿电流。

10.如权利要求2所述的控制电路，其中，该逻辑控制单元为RS触发器，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，当第一控制信号为高电平时，从逻辑控制单元输出的第三控制信号为低电平，电磁炉主回路开关断开；当第二控制信号为高电平时，从逻辑控制单元输出的第三控制信号为高电平，电磁炉主回路开关导通。

11.如权利要求2所述的控制电路，其中，所述模拟控制电路还包括：

第三控制单元，用于产生保护控制信号，所述第三控制单元包括浪涌保护电路，所述浪涌保护电路包括：采样电路，对第二电压信号进行采样并将经采样的第二电压信号作为第一输出电压信号输出；

差分放大电路，获得与第二电压信号与第一输出电压信号之间的电压差相应的电压；

第一比较器，将该电压与第二阈值电压进行比较以输出作为保护控制信号的第四控制信号，其中，将第四电压信号的电压与第三电压信号的电压进行比较获得的结果与保护控制信号进行逻辑或运算之后得到第一控制信号；

其中，采样电路对第二电压信号进行采样的采样信号的周期与控制电磁炉主回路开关导通和断开的第三控制信号的周期相同，并用于对第二电压信号的波峰电压进行采样。

12.如权利要求11所述的控制电路，其中，采样电路包括由运算放大器构成的电压跟随器、第一开关和第一电容器，该电压跟随器的输出端通过第一开关与第一电容器相连，第一电容器的另一端接地，第一电容器上的电压信号作为第一输出电压信号输入到差分放大电路；第二电压信号输入至该运算放大器的正相输入端。

13.如权利要求12所述的控制电路，其中，所述第三控制单元还包括第一电压信号的过压保护电路、电磁炉主回路电流的过流保护电路、电磁炉主回路开关上的开关电压的过压保护电路中的至少一个保护电路，其中，所述第一电压信号的过压保护电路通过第一电压信号与第一预定电压相比较而实现，所述电磁炉主回路电流的过流保护电路通过将与电磁炉主回路电流相应的电压与第二预定电压相比较而实现，所述开关电压的过压保护电路通过将反映电磁炉主回路开关上的电压与第三预定电压相比较而实现，通过对第三控制单元中包含的保护电路的输出进行逻辑或运算之后获得保护控制信号。

14.如权利要求2所述的控制电路，其中，所述第二控制单元包括第二电容器和第一电阻器，所述第二电容器与第一电阻器相连接的节点处产生的第六电压信号输入至第二比较器以与第一阈值电压进行比较，其中，当第六电压信号的电压小于第一阈值电压并且第一电压信号大于第五电压信号时输出的第二控制信号为高电平。

15.一种包括如权利要求1-14中的任一项所述的控制电路的电磁炉。

16.一种用于电磁炉的控制方法，包括：

根据与电磁炉的经整流的输入电压相应的第一电压信号以及与电磁炉主回路电流相应的第二电压信号计算电磁炉的实际输入功率，并将电磁炉的实际输入功率与用户设定的功率进行比较来改变第一参考电压以使得电磁炉的实际输入功率与设定功率的差值足够小；

基于第一参考电压以及第二电压信号对电磁炉主回路开关进行控制。

17.如权利要求16所述的控制方法，其中，所述基于第一参考电压以及第二电压信号对电磁炉主回路开关进行控制的步骤包括：将与第一参考电压和第二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三电压信号，并将作为斜坡信号的第四电压信号的电压与第三电压信号的电压进行比较以输出第一控制信号；

基于将反映第五电压信号的电压变化的第六电压信号的电压与第一阈值电压进行比较的结果以及将第一电压信号与第五电压信号的比较结果输出第二控制信号；以及基于第一控制信号和第二控制信号输出第三控制信号以对电磁炉主回路开关进行控制，其中，第五电压信号与施加到电磁炉主回路开关上的电压相应。

18.如权利要求17所述的控制方法，其中，对电磁炉主回路开关的谐振波峰电压进行采样，利用采样得到的谐振波峰电压生成第一补偿电流，通过将第一补偿电流与恒定电流相加利用电容器生成作为斜坡信号的第四电压信号。

19.如权利要求18所述的控制方法，其中，对电磁炉主回路开关的谐振波谷电压进行采样，利用采样得到的谐振波谷电压生成第二补偿电流，通过将恒定电流与第二补偿电流相减利用电容器生成作为斜坡信号的第四电压信号。

20.如权利要求19所述的控制方法，其中，通过第一RC积分电路将采样得到的谐振波峰电压输入第一电压控制电流源的正相输入端，并将第二参考电压输入第一电压控制电流源的反相输入端以生成第一补偿电流。

21.如权利要求20所述的控制方法，其中，通过第二RC积分电路将采样得到的谐振波谷电压输入第二电压控制电流源的正相输入端，并将第三参考电压输入第二电压控制电流源的反相输入端以生成第二补偿电流。

22.如权利要求19所述的控制方法，其中，将采样得到的谐振波峰电压与第四参考电压相比较来生成第一脉冲信号，利用第一脉冲信号对第一电压信号进行采样，并将第一电压信号和采样得到的第一电压信号分别输入到第三电压控制电流源的正相输入端和反相输入端以生成第一补偿电流。

23.如权利要求20所述的控制方法，其中，将采样得到的谐振波谷电压与第五参考电压相比较来生成第二脉冲信号，利用第二脉冲信号对第一电压信号进行采样，并将第一电压信号和采样得到的第一电压信号分别输入到第四电压控制电流源的正相输入端和反相输入端以生成第二补偿电流。

24.如权利要求17所述的控制方法，其中，当第一控制信号为高电平时，第三控制信号为低电平，电磁炉主回路开关断开；当第二控制信号为高电平时，第三控制信号为高电平，电磁炉主回路开关导通。

25.如权利要求17所述的控制方法，其中，所述方法还包括：

对第二电压信号进行采样并将经采样的第二电压信号作为第一输出电压信号输出；

获得与第二电压信号与第一输出电压信号之间的电压差相应的电压；

将该电压与第二阈值电压进行比较以输出保护控制信号，

其中，将第四电压信号的电压与第三电压信号的电压进行比较获得的结果与保护控制信号进行逻辑或运算之后得到第一控制信号；

其中，对第二电压信号进行采样的采样信号的周期与控制电磁炉主回路开关导通和断开的第三控制信号的周期相同，并用于对第二电压信号的波峰电压进行采样。

说明书

用于电磁炉的控制电路、控制方法及其电磁炉

技术领域

[0001] 本发明一般地涉及家用电器领域，更具体地说，本发明涉及一种用于电磁炉的控制电路、控制方法及其电磁炉。

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C0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AC IN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C0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C0的正向电流增加，断开时电磁线圈MC与并联的电容器C0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，在功率大于某个预定值(例如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；而当功率小于该预定值时，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T1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T1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。

[0007] 下面对图2的工作状态进行分析，了解图2这种架构是如何产生交变磁场。

[0008] 在开关W闭合时，设定开关W的导通时间段为Ton，整流后半波电压经过电磁线圈和闭合的开关形成回路，电磁线圈MC是一个线性电感，流过电磁线圈MC的电流持续增加。

[0009] 一般而言，由于开关W的导通时间Ton较小，因此流过电磁线圈MC的电流近似为线性增加，

[0010] L·ΔiL＝Vinputsinθ·Ton    (1)

[0011] 公式(1)中，通过电磁线圈MC的电流为ΔiL，θ为交流输入电压Vin的相位角，Vinput输入电压Vin的波峰。由于输入电压为一正弦波形电压，Vinput·sinθ为不同相位角下的输入电压值。

[0012] 由公式(1)可得，

[0013]

[0014] 另外，设定开关W的断开时间段为Toff，开关W断开后，存储在电磁线圈MC中的能量转移到并联的谐振电容器C0，形成LC谐振回路。

[0015] 谐振频率为：

[0016] 其中，L为电磁线圈MC的电感值，C为与电磁线圈并联的谐振电容器C0的电容值。

[0017] 当存储在电磁线圈MC中的能量全部转移到电容器C0上后，电容器C0电压最高，此时加在开关W上的电压达到谐振波峰。

[0018]

[0019] 将公式(2)代入公式(3)，可得：

[0020]

[0021] 因此，开关W上谐振电压的波峰VPEAK也和交流输入电压一样呈现为正弦变化。当电磁炉的功率设定在最大时，开关W的导通时间Ton也达到最大，由于交流输入电压不稳定，具有一定的波动范围为176V～264V，若输入电压为高压264V，谐振的波峰会接近1200V，甚至达到开关W的耐压值，这样开关W有可能会过压损坏。

[0022] 当谐振处于波峰时，可能会对开关W造成损坏；同样，当谐振处于波谷时，也可能对开关W造成不良影响。

[0023] 当电容器C0上的能量全部转移到电感上形成负向的电流，电感的能量又全部转移到电容器C0上形成反向的电压，如图5所示，开关W上的电压将达到谐振波谷，此时：

[0024] VVALLEY＝2·Vinputsinθ-VPEAK    (5)

[0025] 将公式(4)代入公式(5)，可得：

[0026]

[0027] 其中，VVALLEY为谐振的波谷电压。从上述公式(6)可见，开关上谐振的波谷电压也和交流输入电压一样呈现为正弦变化。当电磁炉的功率设定在最小时，开关的导通时间Ton也最短；由于交流输入电压不稳定有一定的波动范围在176V～264V，若输入电压为高压264V，谐振的波谷电压会超过100V甚至更高，此时如果导通开关W，该开关W会因损耗过大而被损坏。

[0028] 由上可见，若对开关W上的谐振电压进行控制，包括波峰电压和波谷电压，将会提高开关W的使用寿命，增强电磁炉使用时的安全性。

[0029] 以上分析在回路阻抗近似为0的条件下进行，当有电磁炉负载接入时，回路阻抗会增加，但分析方法不变。

[0030] 图4表示现有技术中利用微控制单元MCU控制开关W的谐振波峰的工作原理。由于MCU不能实时监控开关W的谐振波峰，而只在开关W上的电压超过过压点时才会通过程序减小下一周期的导通时间，即将下一周期的导通时间调整为Ton-ΔT，这种控制方式无法从根本上避免过压，而且由于使用数字控制，Ton的变化是不连续的，在过压时会带来环路不稳定。

[0031] 同样电磁炉在高压轻载的情况下，由于Ton减小，存储在电感中的能量减小，所以谐振波谷电压会高于预定电压(例如，50V)，甚至可能超过150V。因此，利用MCU进行控制的方法无法实时检测并控制谐振波谷电压，在波谷导通电压较高时，由于导通时开关W的开启波峰电流很大，有可能损伤开关W。

[0032] 图5是在电磁炉工作中发生浪涌时的电压波形，输入电压Vin电压冲高，加在电磁线圈电感上的电压升高，通过电感的电流的斜率Iw增大，因为数字电路控制的滞后反应，导通时间Ton不会实时地发生改变。因为电流斜率增大，如果导通时间Ton不变，那么Ton结束时，电流Iw的波峰Ipk将比上一周期显著增加，根据 此时开关W上的电压VW将会增大，如果VW超过开关W的耐压，开关W将会炸毁，这种情况在输入电压Vin发生浪涌时将不可避免；上述计算VW的公式中，VW为开关W的集电极电压波峰，Ipk为流过开关W的集电极-发射极CE电流波峰，L为电磁炉线圈电感，C为并联在电磁炉电感上的电容器的电容值。即使MCU通过外加输入电压侦测电路检测到电压发生了浪涌，但MCU经过运算，最快判断需要保护开关W的运算时间是1.3us，因此断开开关W的指令发出最少具有1.3us的延迟，所以利用微控制单元MCU来对开关W进行过流保护是电磁炉安全性的一个瓶颈。

[0033] 另外，利用MCU控制的环路无法对IGBT的谐振波峰与谐振波谷电压进行有效的控制。电磁炉中使用的开关W(例如绝缘栅双极型晶体管IGBT)的耐压例如可达到约1200V，但是在输入最大功率(例如2000W)的工作条件下，开关W的谐振波峰会超过耐压值，所以需要外加干预将开关的谐振波峰控制在耐压值以内。

[0034] 为了解决以上所描述MCU控制的弊端，在本发明中引入模拟与数字控制相结合的方式。

发明内容

[0035] 根据本发明的示例性实施例，本发明的过流保护电路通过采用模拟电路控制，对电磁炉系统进行及时过流保护，使电磁炉系统的安全性大为提高；同时，对电磁炉的开关器件的电压，采用动态的电压阈值进行监控，可对电磁炉系统提供在所有功率和相位条件下的过流保护。

[0036] 根据本发明的一方面，提供了一种用于电磁炉的控制电路，包括：数字控制部分，根据从模拟控制部分接收的与电磁炉的经整流的输入电压相应的第一电压信号以及与电磁炉主回路电流相应的第二电压信号计算电磁炉的实际输入功率，并将电磁炉的实际输入功率与用户设定的功率进行比较来改变第一参考电压以使得电磁炉的实际输入功率与设定功率的差值足够小，并将该第一参考电压输入至模拟控制部分；模拟控制部分，基于从数字控制部分输入的第一参考电压以及与电磁炉主回路电流相应的第二电压信号对电磁炉主回路开关进行控制。

[0037] 根据本发明的另一方面，所述模拟控制电路可包括：第一控制单元，将与第一参考电压和第二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三电压信号，并将作为斜坡信号的第四电压信号的电压与第三电压信号的电压进行比较以输出第一控制信号；第二控制单元，基于将反映第五电压信号的电压变化的第六电压信号的电压与第一阈值电压进行比较的结果以及将第一电压信号与第五电压信号的比较结果输出第二控制信号；逻辑控制单元，基于第一控制信号和第二控制信号输出第三控制信号以对电磁炉主回路开关进行控制，其中，第五电压信号与施加到电磁炉主回路开关上的电压相应。

[0038] 根据本发明的另一方面，所述第一控制单元可包括：谐振波峰控制电路，对电磁炉主回路开关的谐振波峰电压进行采样，利用采样得到的谐振波峰电压生成第一补偿电流，所述第一控制单元通过将谐振波峰控制电路生成的第一补偿电流与恒定电流相加利用电容器生成作为斜坡信号的第四电压信号。

[0039] 根据本发明的另一方面，所述第一控制单元还可包括：谐振波谷控制电路，对电磁炉主回路开关的谐振波谷电压进行采样，利用采样得到的谐振波谷电压生成第二补偿电流，其中，所述第一控制单元通过将恒定电流与谐振波谷控制电路生成的第二补偿电流相减利用电容器生成作为斜坡信号的第四电压信号。

[0040] 根据本发明的另一方面，在谐振波峰控制电路中，可通过第一RC积分电路将采样得到的谐振波峰电压输入第一电压控制电流源的正相输入端，并将第二参考电压输入第一电压控制电流源的反相输入端以生成第一补偿电流。

[0041] 根据本发明的另一方面，在谐振波谷控制电路中，可通过第二RC积分电路将采样得到的谐振波谷电压输入第二电压控制电流源的正相输入端，并将第三参考电压输入第二电压控制电流源的反相输入端以生成第二补偿电流。

[0042] 根据本发明的另一方面，在谐振波峰控制电路和谐振波谷控制电路中，可分别利用电压跟随器电路将采样得到的电压输入至第一RC积分电路和第二RC积分电路。

[0043] 根据本发明的另一方面，在谐振波峰控制电路中，可将采样得到的谐振波峰电压与第四参考电压相比较来生成第一脉冲信号，利用第一脉冲信号对第一电压信号进行采样，并将第一电压信号和采样得到的第一电压信号分别输入到第三电压控制电流源的正相输入端和反相输入端以生成第一补偿电流。

[0044] 根据本发明的另一方面，在谐振波谷控制电路中，可将采样得到的谐振波谷电压与第五参考电压相比较来生成第二脉冲信号，利用第二脉冲信号对第一电压信号进行采样，并将第一电压信号和采样得到的第一电压信号分别输入到第四电压控制电流源的正相输入端和反相输入端以生成第二补偿电流。

[0045] 根据本发明的另一方面，该逻辑控制单元可以为RS触发器，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，当第一控制信号为高电平时，从逻辑控制单元输出的第三控制信号为低电平，电磁炉主回路开关断开；当第二控制信号为高电平时，从逻辑控制单元输出的第三控制信号为高电平，电磁炉主回路开关导通。

[0046] 根据本发明的另一方面，所述模拟控制电路还可包括：第三控制单元，用于产生保护控制信号，所述第三控制单元包括浪涌保护电路，所述浪涌保护电路包括：采样电路，对第二电压信号进行采样并将经采样的第二电压信号作为第一输出电压信号输出；差分放大电路，获得与第二电压信号与第一输出电压信号之间的电压差相应的电压；第一比较器，将该电压与第二阈值电压进行比较以输出作为保护控制信号的第四控制信号，其中，将第四电压信号的电压与第三电压信号的电压进行比较获得的结果与保护控制信号进行逻辑或运算之后得到第一控制信号；其中，采样电路对第二电压信号进行采样的采样信号的周期与控制电磁炉主回路开关导通和断开的第三控制信号的周期相同，并用于对第二电压信号的波峰电压进行采样。

[0047] 根据本发明的另一方面，采样电路可包括由运算放大器构成的电压跟随器、第一开关和第一电容器，该电压跟随器的输出端通过第一开关与第一电容器相连，第一电容器的另一端接地，第一电容器上的电压信号作为第一输出电压信号输入到差分放大电路；第二电压信号输入至该运算放大器的正相输入端。

[0048] 根据本发明的另一方面，所述第三控制单元还可包括第一电压信号的过压保护电路、电磁炉主回路电流的过流保护电路、电磁炉主回路开关上的开关电压的过压保护电路中的至少一个保护电路，其中，所述第一电压信号的过压保护电路通过将第一电压信号与第一预定电压相比较而实现，所述电磁炉主回路电流的过流保护电路通过将与电磁炉主回路电流相应的电压与第二预定电压相比较而实现，所述开关电压的过压保护电路通过将反映电磁炉主回路开关上的电压与第三预定电压相比较而实现，通过对第三控制单元中包含的保护电路的输出进行逻辑或运算之后获得保护控制信号。

[0049] 根据本发明的另一方面，所述第二控制单元可包括第二电容器和第一电阻器，所述第二电容器与第一电阻器相连接的节点处产生的第六电压信号输入至第二比较器以与第一阈值电压进行比较，其中，当第六电压信号的电压小于第一阈值电压并且第一电压信号大于第五电压信号时输出的第二控制信号为高电平。

[0050] 一种包括如上所述的控制电路的电磁炉。

[0051] 根据本发明的另一方面，提供了一种用于电磁炉的控制方法，包括：根据与电磁炉的经整流的输入电压相应的第一电压信号以及与电磁炉主回路电流相应的第二电压信号计算电磁炉的实际输入功率，并将电磁炉的实际输入功率与用户设定的功率进行比较来改变第一参考电压以使得电磁炉的实际输入功率与设定功率的差值足够小；基于第一参考电压以及第二电压信号对电磁炉主回路开关进行控制。

[0052] 根据本发明的另一方面，所述基于第一参考电压以及第二电压信号对电磁炉主回路开关进行控制的步骤可包括：将与第一参考电压和第二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三电压信号，并将作为斜坡信号的第四电压信号的电压与第三电压信号的电压进行比较以输出第一控制信号；基于将反映第五电压信号的电压变化的第六电压信号的电压与第一阈值电压进行比较的结果以及将第一电压信号与第五电压信号的比较结果输出第二控制信号；以及基于第一控制信号和第二控制信号输出第三控制信号以对电磁炉主回路开关进行控制，其中，第五电压信号与施加到电磁炉主回路开关上的电压相应。

[0053] 根据本发明的另一方面，可对电磁炉主回路开关的谐振波峰电压进行采样，利用采样得到的谐振波峰电压生成第一补偿电流，通过将第一补偿电流与恒定电流相加利用电容器生成作为斜坡信号的第四电压信号。

[0054] 根据本发明的另一方面，可对电磁炉主回路开关的谐振波谷电压进行采样，利用采样得到的谐振波谷电压生成第二补偿电流，通过将恒定电流与第二补偿电流相减利用电容器生成作为斜坡信号的第四电压信号。

[0055] 根据本发明的另一方面，可通过第一RC积分电路将采样得到的谐振波峰电压输入第一电压控制电流源的正相输入端，并将第二参考电压输入第一电压控制电流源的反相输入端以生成第一补偿电流。

[0056] 根据本发明的另一方面，可通过第二RC积分电路将采样得到的谐振波谷电压输入第二电压控制电流源的正相输入端，并将第三参考电压输入第二电压控制电流源的反相输入端以生成第二补偿电流。

[0057] 根据本发明的另一方面，可将采样得到的谐振波峰电压与第四参考电压相比较来生成第一脉冲信号，利用第一脉冲信号对第一电压信号进行采样，并将第一电压信号和采样得到的第一电压信号分别输入到第三电压控制电流源的正相输入端和反相输入端以生成第一补偿电流。

[0058] 根据本发明的另一方面，可将采样得到的谐振波谷电压与第五参考电压相比较来生成第二脉冲信号，利用第二脉冲信号对第一电压信号进行采样，并将第一电压信号和采样得到的第一电压信号分别输入到第四电压控制电流源的正相输入端和反相输入端以生成第二补偿电流。

[0059] 根据本发明的另一方面，当第一控制信号为高电平时，第三控制信号为低电平，电磁炉主回路开关断开；当第二控制信号为高电平时，第三控制信号为高电平，电磁炉主回路开关导通。

[0060] 根据本发明的另一方面，所述方法还可包括：对第二电压信号进行采样并将经采样的第二电压信号作为第一输出电压信号输出；获得与第二电压信号与第一输出电压信号之间的电压差相应的电压；将该电压与第二阈值电压进行比较以输出保护控制信号，其中，将第四电压信号的电压与第三电压信号的电压进行比较获得的结果与保护控制信号进行逻辑或运算之后得到第一控制信号；其中，对第二电压信号进行采样的采样信号的周期与控制电磁炉主回路开关导通和断开的第三控制信号的周期相同，并用于对第二电压信号的波峰电压进行采样。

附图说明

[0061] 图1示出了电磁炉的工作示意图。

[0062] 图2是现有技术中电磁炉工作的主回路的示意图。

[0063] 图3是现有技术中通过MCU计算功率来调节开关W的工作时间和不工作时间的示意图。

[0064] 图4表示现有技术中利用微控制单元MCU控制开关W的谐振波峰的工作原理。

[0065] 图5是在电磁炉工作中发生浪涌时的电压波形。

[0066] 图6示出了根据本发明示例性实施例的利用模拟控制部分和数字控制部分相结合来实现对电磁炉主回路上的开关W的控制的电路示意框图。

[0067] 图7示意性地示出根据本发明示例性实施例的图6所示的用于电磁炉的模拟控制部分的框图。

[0068] 图8示出了图7中示出的功率控制单元710的一个具体示例。

[0069] 图9A表示谐振波峰控制部分中各信号的波形，图9B示出了谐振波谷控制部分中各信号的波形。

[0070] 图10A示出进行谐振波峰控制前后的谐振波峰包络的前后对比以及输入电压Vin的波形图。

[0071] 图10B示出进行谐振波谷控制前后的谐振波谷包络的前后对比以及输入电压Vin的波形图。

[0072] 图11是根据本发明第二实施例的图8中谐振电压控制模块的一种具体实现电路。

[0073] 图12A和图12B分别示出了谐振波峰控制部分以及谐振波谷控制部分中各信号的波形。

[0074] 图13示出根据本发明示例性实施例的图7所示的波谷检测单元720的示意性的电路图。

[0075] 图14示意性地示出根据本发明另一示例性实施例的模拟控制部分的框图。

[0076] 图15示出浪涌保护电路的示例。

[0077] 图16A示出电磁炉主回路开关W的控制信号Gate、图15所示的浪涌保护电路中的开关K151的控制信号S1，以及电磁炉主回路中的感测电阻上的电压信号Vcs的波形图。

[0078] 图16B示出根据图15所示的浪涌保护电路进行浪涌保护后的电压阈值变化的示图。

[0079] 图17示出了保护控制单元1440中保护信号之间的结合的示意性示例。

具体实施方式

[0080] 下面将结合具体的实施例来对本发明进行详细的描述。本领域技术人员应该理解，本发明所示的实施例只是示例性的，并不作为对本发明的限制，同时，本发明中所提供的附图仅作为示意的目的，其不应不适当地限制权利要求书的范围。在不脱离权利要求所保护的范围的情况下，本领域的技术人员可在结合附图描述的实施例的基础上进行适应性地变化、替代和修改。

[0081] 图6中示出了根据本发明示例性实施例的利用模拟控制部分和数字控制部分相结合来实现对电磁炉主回路上的开关W的控制的电路示意框图。

[0082] 如图6所示，对整流后的电压在输入由电磁线圈MC和电容器C0构成的谐振电路的一端的同时也输入由电阻R61和R62所构成的串联电路，并将这两个电阻相连接的节点处的电压Vin输入至模拟控制部分和数字控制部分。另外，谐振电路的另一端与电阻器R63和R64所构成的串联电路以及开关W相连接，并将电阻器R63和R64相连接的节点处的电压Vw输入至模拟控制部分。

[0083] 数字控制部与模拟控制部分协同工作并设定模拟部分工作状态。数字控制部分向模拟控制部分传送正常工作使能信号Enable以及与电磁炉的设定功率相应的参考电压Vref。另外，在模拟控制部分包括保护电路的情况下，所述数字控制部分还可以向模拟控制部分传送用于电磁炉主回路开关W的过流保护的阈值Vth-oc和/或浪涌保护差值Vth-surge等。这里，工作使能信号Enable在高电平时使模拟控制部分正常工作以对电磁炉主回路上的开关W进行控制。当用户设定开机后，数字控制部分从电磁炉面板上检测到需要开始工作则立即向模拟控制部分发送使能信号Enable以使得模拟控制部分进行工作。开关W的过流保护阈值设置Vth_oc和浪涌保护差值Vth_surge可以根据不同的电磁炉系统而设定不同的阈值，以确保保护的可靠性。

[0084] 另外，数字控制部分向模拟控制部分输出与用户设定的功率相应的参考电压Vref，以便于模拟控制部分根据该参考电压对电磁炉主回路上的开关W进行控制。

[0085] 作为示例，模拟控制部分可以向数字控制部分输出电流检测电阻Rs上的电压Vcs、过零检测输出信号ZDO，如果模拟控制部分包括保护电路，模拟控制部分还向数字控制部分输出保护控制信号protection。这里，通过比较器来实现输入信号Vin的过零检测，例如将输入电压Vin输入至比较器的反相输入端，而比较器的正相输入端输入预定电压，从而在比较器的输出端输出过零检测输出信号ZDO。

[0086] 根据本发明示例性实施例，数字控制部分将利用电流检测电阻Rs上的电压Vcs的平均电压Vcs-ave和电流检测电阻Rs的电阻值来计算平均电流Ics_ave，并将平均电流Ics_ave与输入电压Vin的平均电压Vin-ave相乘来计算电磁炉的实际输入功率，并将电磁炉的实际输入功率与用户设定的功率进行比较来改变输入到模拟控制部分的参考电压Vref的值以对模拟控制部分进行控制，从而使实际输入功率与设定功率的差值足够小。具体来讲，若实际输入功率小于设定功率则增加参考电压Vref的值，若实际输入功率大于设定功率则减小参考电压Vref的值，直到实际输入功率与设定功率的差值足够小为止。

[0087] 另外，根据本发明示例性实施例，如果模拟控制部分包括保护电路，保护控制信号protection则被存储在包括在模拟控制部分中的寄存器(在模拟控制部分中未示出)中，并且数字控制部分从寄存器中读取该保护控制信号protection，并在保护解除后数字控制部分需要给模拟控制部分工作使能信号Enable，从而模拟部分可以重新开始工作。另外，由于输入电压Vin在谐振波谷时能量最低，所以为了安全考虑，模拟控制部分在工作使能信号Enable和过零输出信号ZDO均为高电平时才开始工作。

[0088] 图7示意性地示出了根据本发明示例性实施例的图6所示的用于电磁炉的模拟控制部分的框图。如图7所示，所述模拟控制部分包括功率控制单元710、波谷检测单元720、逻辑控制单元730。当然，本领域技术人员应该理解，上述电路可以应用于任何可以应用的场合而不仅限于对电磁炉的功率进行控制。下面，为了描述简便而将该模拟控制部分应用于电磁炉功率控制中。

[0089] 功率控制单元710接收与电磁炉的设定功率相应的参考电压Vref以及与电磁炉主回路上的电流大小相应的电压信号(例如，电流检测电阻器Rs上的电压信号Vcs)，对与这些信号的电压差(即误差信号)相应的电流进行积分然后将获得的电压与斜坡信号ramp的电压进行比较以向逻辑控制单元730输出用于控制开关W断开的控制信号off，其中，控制信号off是电平信号，当控制信号off为高电平时，可控制电磁炉主回路上的开关W断开。

[0090] 另外，作为本发明的另一示例，功率控制单元710还利用从电磁炉主回路中引出电压信号Vw产生补偿电流改变斜坡信号的斜率进而对开关W的导通时间进行控制。

[0091] 波谷检测单元720接收电压信号Vw和Vin，并将电压信号Vw和Vin进行比较，同时将反映电压信号Vw的电压变化的电压与预定阈值Vth进行比较，基于上述两个比较结果向逻辑控制单元730输出用于控制开关W导通的控制信号on。其中，控制信号on为电平信号。当控制信号on为高电平时，可控制开关W导通。

[0092] 逻辑控制单元730基于分别从功率控制单元710和波谷检测单元720输出的控制信号off和控制信号on输出用于控制开关W的导通和断开的控制信号Gate。

[0093] 作为示例，逻辑控制单元730是RS触发器，功率控制单元710的输出连接到RS触发器的复位端，而波谷检测单元720的输出连接到RS触发器的置位端。也就是说，控制信号off输入到RS触发器的复位端而控制信号on输入到RS触发器的置位端。RS触发器的输出端Q连接至开关W的控制端以控制开关W的导通和断开。这里，仅作为示例而不作为限制，开关W可以为绝缘栅双极型晶体管开关。

[0094] 图8示出了图7中示出的功率控制单元710的一个具体示例。

[0095] 如图8所示，功率控制单元710包括差分积分电路810、斜坡信号发生器820和比较器830。差分积分电路810包括运算跨导放大器gm和电容器C81。将与电磁炉的设定功率相应的参考电压Vref与电压信号Vcs输入到运算跨导放大器gm以对与这些信号的电压差(即误差信号)相应的电流进行积分。其中，与设定功率相应的参考电压Vref输入到运算跨导放大器gm的正相输入端而电压信号Vcs输入到运算跨导放大器gm的反相输入端以根据这两个输入信号之间的电压差来调节输出电流的大小。运算跨导放大器gm的输出端连接到电容器C81，从而利用电容器C81对从运算跨导放大器gm输出的电流进行积分，得到电容器C81上的电压信号comp。另外，电压信号comp输入到比较器830的反相输入端。

[0096] 斜坡信号发生器820可用于生成斜坡信号ramp，并将该斜坡信号ramp输入至比较器830的正相输入端。比较器830将斜坡信号发生器820生成的斜坡信号ramp与从差分积分电路810输出的电压信号comp进行比较，以向图7所示的逻辑控制单元730输出控制信号off。当斜坡信号ramp的电压高于comp信号的电压时，从比较器830输出(也即从功率控制单元710输出)的控制信号off变为高电平，从而使得从逻辑控制单元730输出的控制信号Gate变为低电平，因此电磁炉主回路上的开关W断开。

[0097] 作为简单示例，斜坡信号发生器820可包括电容C82、电流源和开关K81。其中，斜坡信号ramp与控制信号Gate同步变化。当开关W导通时，也即控制信号Gate输出高电平时，开关K81断开，通过电流源对电容C82充电，斜坡信号ramp的电压逐渐上升；当开关W断开时，也即控制信号Gate输出低电平时，开关K81导通，通过开关K81对电容C82快速放电，斜坡信号ramp的电压急剧下降为0。

[0098] 根据本发明的另一示例性实施例，所述斜坡信号发生器820还可包括由谐振波峰控制电路和谐振波谷控制电路中的至少一个构成的谐振电压控制电路。所述谐振电压控制电路用于根据谐振电压值提供用于改变斜坡信号ramp的斜率的补偿电流。当开关W导通时，也即控制信号Gate输出高电平时，开关K81断开，电流源输出的恒定电流i与谐振电压控制电路输出的补偿电流一起对电容器C2充电，斜坡信号ramp的电压逐渐上升。

[0099] 图8示出了谐振波峰控制电路和谐振波谷控制电路的一种示例。谐振波峰控制部分中各信号的波形如图9A所示，谐振波谷控制部分中各信号的波形如图9B所示。

[0100] 在谐振波峰控制电路中，开关K82的一端输入电磁炉主回路上的开关电压Vw(如图6所示)，开关K82另一端与电容器C83相连，电容器C83的另一端接地。作为示例，电容器C83的电容值可为10pF。开关K82与电容器C83相连的一端，与将其输出端连接至其反相输入端而构成第一跟随器电路的运算放大器的正相输入端相连。开关K82受波峰采样信号控制而导通或断开，波峰采样信号为一脉冲信号，如图9A所示，当电压信号Vw在每个周期内处于波峰位置时，该波峰采样信号为高电平，开关K82导通。当开关K82导通时，电容器C83与开关K82相连的一端为谐振电压Vw的波峰电压的瞬时值Vs1；当开关K82断开，电容器C83上仍保持该波峰电压Vs1，并输入运算放大器的正相输入端。运算放大器的输出端与其反相输入端相连，并连接至一个由电阻器R81和电容器C84构成的RC积分电路，其中电阻器R81与电容器C84相连接的节点与第一电压控制电流源vccs1的正相输入端相连。电容器C84上的电压Vc1输入第一电压控制电流源vccs1的正相输入端。第一参考电压Vref1输入第一电压控制电流源vccs1的反相输入端，第一电压控制电流源vccs1生成与电压Vc1与第一参考电压Vref1之间的电压差值成正比例的第一补偿电流i1，第一补偿电流i1与电流源输出的恒定电流i相加之后，对电容器C82充电生成斜坡信号ramp。

[0101] 作为另一示例，在上述谐振波峰控制电路中，也可以不需要第一跟随器电路，其余部分的电路不变。即，开关K82与电容器C83相连的一端，直接与电阻器R81和电容器C84组成的RC积分电路相连，电容器C84上的电压Vc1输入第一电压控制电流源vccs1的正相输入端。

[0102] 在谐振波谷控制电路中，开关K83的一端输入电磁炉主回路上的开关电压Vw(如图6所示)，另一端与电容器C85相连，电容器C85的另一端接地。作为示例，电容器C85的电容值可为10pF。开关K83与电容器C85相连的一端，与其输出端连接至其反相输入端从而构成第二跟随器电路的运算放大器的正相输入端相连。开关K83受波谷采样信号控制而导通或断开，波谷采样信号为一脉冲信号，如图9B所示，当控制电磁炉主回路的开关W的Gate信号的低电平在每个周期内接近于结束时，该波谷采样信号为高电平，开关K83导通。当开关K83导通时，电容器C85与开关K83相连的一端为谐振电压Vw的波谷电压Vs2；当开关K83断开，电容器C85上仍保持该波谷电压Vs2，并输入运算放大器的正相输入端。运算放大器的输出端与其反相输入端相连，并连接至由电阻器R82和电容器C86构成的RC积分电路，其中电阻器R82与电容器C86相连接的节点与第二电压控制电流源vccs2的正相输入端相连。电容器C86上的电压Vc2输入第二电压控制电流源vccs2的正相输入端。第二参考电压Vref2输入第二电压控制电流源vccs2的反相输入端，第二电压控制电流源vccs2生成与电压Vc2与第二参考电压Vref2之间的电压差值成正比例的第二补偿电流i2，第二补偿电流i2与电流源输出的恒定电流i相减之后，对电容器C2充电生成斜坡信号ramp。

[0103] 在上述谐振波谷控制部分中，也可以不需要该第二跟随器电路，其余部分的电路不变。即，开关K83与电容器C85相连的一端，直接与电阻器R82和电容器C86组成的RC积分电路相连，电容器C86上的电压Vc2输入第二电压控制电流源vccs2的正相输入端。

[0104] 该第一实施例中，通过闭环的方法调节斜坡信号ramp的斜率，从而将谐振电压的波峰和波谷分别控制在第一参考电压Vref1和第二参考电压Vref2附近。

[0105] 图10A示出了进行谐振波峰控制前后的谐振波峰包络的前后对比以及输入电压Vin(如图6所示)的波形图。如图10A所示，若不加入谐振电压的波峰控制，开关W上谐振电压的波峰包络随输入电压Vin的变化而呈现为正弦波；当输入电压Vin处于波峰时，谐振电压也将处于谐振电压波峰包络的波峰位置，此时谐振电压将会超过预先设定的第一参考电压。当加入谐振波峰电压控制后，若谐振电压的波峰超过第一参考电压，将会通过增大斜坡信号ramp的斜率而减小Ton，使谐振电压的波峰被保持于第一参考电压Vref1。

[0106] 图10B示出了进行谐振波谷控制前后的谐振波谷包络的前后对比以及输入电压Vin的波形图。若不对谐振电压的波谷进行控制，开关W上谐振电压的波谷随输入电压Vin(如图6所示)的变化而呈现为正弦波；当输入电压Vin处于波峰时，谐振电压也将处于谐振电压波谷包络的波峰位置，此时的谐振电压将会超过第二参考电压Vref2。当加入谐振波谷电压控制后，若谐振电压的波谷超过第二参考电压Vref2，将会通过减小斜坡信号ramp的斜率而延长Ton，使得谐振电压的波谷控制于第二参考电压。

[0107] 由于在进行谐振电压的控制时，电磁炉系统需保持预先设定的功率，因此电磁炉中的电路系统会自动调节，使谐振的波峰电压和波谷电压分别保持于第一参考电压Vref1和第二参考电压Vref2附近的时间，相比较于未进行谐振电压控制的条件下谐振电压的波峰和波谷分别超过第一参考电压和第二参考电压的时间要更长。反映到波形图上，可以直观地看到，在加入谐振电压控制后，谐振波峰电压和波谷电压分别将更快地上升到第一参考电压Vref1和第二参考电压Vref2，并且分别从第一参考电压Vref1和第二参考电压Vref2下降的速度也将更快。

[0108] 图11是根据本发明第二实施例的图8中谐振电压控制模块的一种具体实现电路。本领域技术人员应该理解，图11所示的电路结构仅是示例，其不应不适当地限制权利要求书的范围。本领域的技术人员在不脱离本发明示例性实施例的前提下可以对实施例进行适应性的变化、替代和修改。

[0109] 该第二实施例中的谐振电压控制电路包含谐振波峰控制部分和谐振波谷控制部分中的至少一个。谐振波峰控制部分中各信号的波形如图12A所示，谐振波谷控制部分中各信号的波形如图12B所示。

[0110] 在根据本发明第二实施例的谐振波峰控制部分中，开关K111的一端输入电磁炉主回路上的开关的电压Vw(如图6所示)，另一端与电容器C111相连，电容器C111的另一端接地。作为示例，电容器C111的电容值可为10pF。开关K111与电容器C111相连的一端，与比较器的正相输入端相连。开关K111受波峰采样信号控制而导通或断开，与第一实施例相同，该波峰采样信号为一脉冲信号，当Vw在每个周期内处于波峰位置时，该波峰采样信号为高电平，开关K111导通。当开关K111导通时，电容器C111与开关K111相连的一端为谐振电压Vw的波峰电压的瞬时值Vs1；当开关K111断开时，电容器C111上仍保持该波峰电压Vs1，并输入比较器的正相输入端。第一参考电压Vref1输入比较器的反相输入端。当电压Vs1大于第一参考电压Vref1时，比较器输出一高电平的脉冲信号Ts1以控制开关K112。电磁炉的输入电压Vin(如图6所示)通过开关K112输入电容器C112，电容器C112的另一端接地。作为示例，电容器C112的电容值可为10pF。该脉冲信号Ts1控制该开关K112的导通和断开。当该脉冲信号Ts1为高电平时，开关K112导通，电容器C112上的电压(也即电容器C112与开关K112相连的一端的电压)为输入电压Vin的瞬时值V1；当开关K112断开，电容器C112上仍保持该电压V1，并输入第一电压控制电流源vccs1的反相输入端。该输入电压Vin输入第一电压控制电流源vccs1的正相输入端。第一电压控制电流源vccs1生成与输入电压Vin与电压V1之间的差值成正比例的第一补偿电流i1，第一补偿电流i1与电流源输出的恒定电流i相加之后，对电容器C2充电生成斜坡信号ramp。

[0111] 在谐振波谷控制部分中，开关K113的一端输入电磁炉主回路上的开关W的电压Vw，另一端与电容器C113相连，电容器C113的另一端接地。作为示例，电容器C113的电容值可为10pF。开关K113与电容器C113相连的一端，与比较器的正相输入端相连。开关K113受波谷采样信号控制而导通或断开。与第一实施例相同，该波谷采样信号为一脉冲信号，当控制电磁炉主回路的开关W的Gate信号的低电平在每个周期内接近于结束时，该波谷采样信号为高电平，开关K113导通。当开关K113导通时，电容器C113与开关K113相连的一端为谐振电压Vw的波谷电压Vs2；当开关K113断开时，电容器C113上仍保持该波谷电压Vs2，并输入比较器的正相输入端。第二参考电压Vref2输入比较器的反相输入端。当电压Vs2大于第二参考电压Vref2时，比较器输出一高电平的脉冲信号Ts2以控制开关K114。电磁炉的输入电压Vin通过开关K114与电容器C114相连，电容器C114的另一端接地。作为示例，电容器C114的电容值可为10pF。该脉冲信号Ts2控制该开关K114的导通和断开。当该脉冲信号Ts2为高电平时，开关K114导通，电容器C114与开关K114相连的一端为输入电压Vin的瞬时值V2；当开关K114断开，电容器C114上仍保持该电压V2，并输入第二电压控制电流源vccs2的反相输入端。输入电压Vin输入第二电压控制电流源vccs2的正相输入端。第二电压控制电流源vccs2生成与输入电压Vin与电压V2之间的差值成正比例的第二补偿电流i2，第二补偿电流i2与电流源输出的恒定电流i相减之后，对电容器C2充电生成斜坡信号ramp。

[0112] 若不加控制时的谐振电压的波峰越高，加入波峰控制时，谐振电压的波峰被“削平”得越多，为了保证电磁炉的功率不发生改变，反映到“削平”后的谐振电压的波形图上，电压Vs1上升到第一参考电压Vref1的时间将更短。基于上述原因，若不加控制时的谐振电压的波峰越高，当加入波峰控制时，Vs1超过第一参考电压Vref1时的时刻，即脉冲信号Ts1为高电平的时刻，对应于输入电压Vin的相位角越小。由于在相位角越小时，输入电压变化越快，因此相位角越小，叠加到电流i上的第一补偿电流i1越大，Ton时间减小得越多；基于相同的原因，若不加控制时的谐振电压的波谷越高，谐振电压的波谷超过第二参考电压Vref2的时刻的相位角就会越小，与电流i相减的第二补偿电流i2越大，Ton时间增加得越多。

[0113] 因此，在第二实施例的谐振电压控制电路下，电流补偿量的大小与不加入补偿条件下谐振电压的波峰和波谷的高低是相关的。输入第一电压控制电流源vccs1和第二电压控制电流源vccs2的两个电压的差值与产生第一补偿电流i1和第二补偿电流i2的比例，将影响到谐振电压的控制效果。

[0114] 从前述的公式(4)、公式(6)可见，开关W的谐振电压的波峰和波谷是时间Ton的函数，具体而言，谐振电压的波峰和波谷随Ton的增加分别增大和减小。如图8和图11所示的谐振波峰控制电路和谐振波谷控制电路正是利用了这个特性来对开关W进行控制。当开关W的谐振电压波峰超过第一参考电压Vref1时，增大斜坡信号ramp的斜率，使斜坡信号ramp的电压超过comp信号的电压所需的时间Ton缩短，从而减小开关W上的谐振电压波峰；当开关W的谐振电压的波谷超过第二参考电压Vref2时，减小斜坡信号ramp的斜率，使斜坡信号ramp的电压超过comp信号的电压所需的时间Ton延长，从而减小开关W上的谐振电压的波谷。

[0115] 图13是示出根据本发明示例性实施例的图7所示的波谷检测单元720的示意性的电路图。

[0116] 作为示例，波谷检测单元720可以包括电容器C130、电阻器R130、比较器Com130。其中电容器C130一端和电阻器R130相连接，另一端输入电压信号Vw，电容器C130与电阻器R130相连接的节点连接至比较器Com130的反相输入端，而比较器Com130的正相输入端输入阈值电压Vth。比较器Com130对输入的电压进行比较，当输入至反相输入端的与开关W上的电压相应的电压小于阈值电压Vth时，比较器Com130输出高电平信号。这里，电压信号Vw经过电容器C130微分后产生代表谐振电压(开关W断开后的电压信号Vw)斜率的电流，该电流流过电阻器R130产生的电压同样代表了谐振电压的斜率。当电流流过电阻器R130产生的电压小于阈值电压Vth时，代表谐振到了或接近波谷，比较器Com130输出高电平。可以将此信号作为控制电磁炉主回路上的开关W导通的信号on输入至逻辑控制电路730。

[0117] 另外，如图13所示，所述波谷检测单元720还可以包括比较器Com131和与门。在这种情况下，电压信号Vw在输入电容器C130的同时也输入比较器Com131的反相输入端，而输入电压Vin(如图6所示)输入至比较器Com131的正相输入端。当输入电压Vin的电压值高于电压信号Vw的电压值时，比较器Com131输出高电平信号。从比较器Com130和Com131输出的信号输入至与门以进行逻辑与运算，与门输出的电平信号作为输入至逻辑控制单元730的电平信号on从而对电磁炉主回路上的开关W进行控制。加入比较器Com131和与门是基于如下所述的考虑：电压信号Vw是以输入电压Vin为中心的谐振电压，检测电压信号Vw的方式采用了斜率检测，但是电压信号Vw的电压的斜率在波峰和波谷处都会低于阈值电压Vth，在该电路中加入另外一个判断条件Vc＜Vin能够更精确地对波谷进行判断。

[0118] 图14示意性地示出了根据本发明另一示例性实施例的图6所示的用于电磁炉的模拟控制部分的框图。如图14所示，所述模拟控制部分包括功率控制单元1410、波谷检测单元1420、逻辑控制单元1430以及保护控制单元1440。其中，图13中所示的功率控制单元1410、波谷检测单元1420、逻辑控制单元1430可以分别与图7中所示的功率控制单元710、波谷检测单元720和逻辑控制单元730具有相同的电路结构。图14中所示的保护控制单元1440用于对电磁炉控制电路进行有效保护。所述保护控制单元1440输出的保护控制信号protection与功率控制单元1410输出的电平信号off进行逻辑或运算后输入到逻辑控制单元1430(例如输入到RS触发器的复位端)，以对电磁炉主回路开关W进行控制。

[0119] 作为示例，所述保护控制单元1440可包括如图15所示的浪涌保护电路示意图。本领域技术人员应该理解，图15所示的电路结构仅是示例，其不应不适当地限制权利要求书的范围。本领域的技术人员在该示图的基础上将可进行适应性地变化、替代和修改。

[0120] 作为示例，图15所示的浪涌保护电路包括电压跟随采样电路1510，差分放大电路1520和比较器1530。

[0121] 采样电路1510包括电压跟随器、开关K151和一个采样电容C151。该电压跟随器包含一个运算放大器op，电磁炉主回路上的电流感测电阻Rs上的电压信号Vcs输入该运算放大器的正相输入端，该运算放大器的反相输入端与其输出端相连，运算放大器的输出即为该电压跟随器的输出。该电压跟随器的输出端通过该开关K151与该采样电容C151相连。由于电压跟随器的放大倍数恒小于且接近于1，因此该电压跟随器的输出电压近似为Vcs。

[0122] 电压跟随器的输出端与开关K151相连，开关K151的另一端与采样电容C151串联，采样电容C151的另一端接地。开关K151受如图15中的采样信号S1控制而导通或断开，其中该采样信号S1的周期与控制开关W导通和断开的Gate信号的周期相同，当Gate信号为高电平且该高电平信号接近于结束时，S1为高电平。当S1为高电平时，开关K151闭合；当S1为低电平时，开关K151断开，此时采样电容C151保持开关K151闭合时电压跟随器的输出电压，该被保持的电压Vcs为Gate信号的每个周期内的波峰电压Vcs_pk。

[0123] 作为示例，差分放大电路1520包括运算跨导放大器gm和电阻器R151。该开关K151与采样电容C151相连接的节点，与该运算跨导放大器gm的反相输入端相连，运算跨导放大器gm的反相输入为采样电路1510的输出电压Vcs_pk，即Gate信号的上一周期内的电压波峰；Gate信号当前周期内的电压Vcs(如图6所示)输入运算跨导放大器gm的正相输入端，该运算跨导放大器gm的输出端与电阻器R151串联，电阻器R151的另一端接地。

[0124] 差分放大电路1520的输出端与电阻器R151相连的节点与比较器1530的正相输入端相连，比较器1530的反相输入端输入电压差值Vth_surge，输出为控制信号Surge-off。运算跨导放大器gm根据Vcs_pk和Vcs之间的电压差值，根据预定比例生成电流；该电流经过电阻器R151，产生压降；因此，差分放大电路1520输出与Vcs_pk和Vcs之间的电压差相应的电压，当该电压大于比较器1530的反相输入端的输入的电压差值Vth_surge时，控制信号Surge-off变为高电平，控制开关W断开。

[0125] 图16A示出了电磁炉主回路开关W的控制信号Gate、图15所示的浪涌保护电路中的开关K151的控制信号S1，以及电磁炉主回路中感测电阻上电压信号Vcs的波形图。

[0126] 如图16A所示，Gate信号用于控制开关W的导通和断开。当Gate信号为高电平时，开关W导通，电磁线圈流过的正向电流增加，流过电阻Rs的电流增加，因而电压Vcs增大，当前采样周期内电压Vcs的阈值电压Vthoc1是通过在上一采样周期内采样得到的电压Vcs的基础上叠加电压差值Vth_surge得到。

[0127] 如图16B所示，采样得到的电压Vcs的包络为一正弦波形。在上一采样周期内采样得到的电压Vcs的基础上叠加电压差值Vth_surge，得到当前采样周期内电压Vcs的阈值电压Vthoc1。_surgeVthoc1

[0128] 由于在电磁炉系统正常工作的条件下，电压Vcs不会发生突变，通过将上一采样周期采样的电压Vcs叠加电压差值Vth_surge作为当前采样周期内阈值电压Vthoc1的方式，可对电磁炉系统提供在所有功率和相位条件下的过流保护，并且与数字保护方式相比，其反映保护时间大为提前，更加及时可靠。这里，若将阈值电压Vthoc1设为某个固定值，例如，将第一阈值电压Vthoc1设定为 其中 为电压Vcs在其包络的波峰电压，ΔV为固定的电压值，当在如图16B所示的包络的底部或半腰处发生浪涌时，将可能无法及时断开开关W而提供保护，而如图15所示的浪涌保护电路通过将上一周期的采样电压加上电压差值Vth_surge，能够有效避免这一点。

[0129] 作为示例，所述保护控制单元1440还可包括在电磁炉控制电路中通常使用的输入电压过压保护电路(Vin OVP)、过流保护电路(OCP)、开关电压过压保护电路(Vw OVP)中的至少一个，因为上述保护电路是本领域技术人员所非常熟悉的电流或电压保护电路，所以在本发明中将不对这些保护电路进行详细描述。在所述保护控制单元1440包括输入电压过压保护电路(Vin OVP)(通过将输入电压Vin与预定电压相比较而实现)、过流保护电路(OCP)(通过将电压Vcs与预定电压相比较而实现)、开关电压过压保护电路(Vw OVP)(通过将电压Vw与预定电压相比较而实现)中的至少一个的情况下，通过对这些保护电路的输出pro-off(在有多个保护电路的情况下，是对多个保护电路的各个输出进行逻辑或运算之后的输出)与浪涌保护电路的输出surge-off进行逻辑或运算而得到保护控制信号protection，通过将保护控制信号protection与如图14所示的功率控制单元1410的输出控制信号off进行逻辑或运算而输入到图14所示的逻辑控制单元1430的复位端从而对电磁炉主回路的开关W进行控制。图17示出了保护控制单元1440各保护信号之间的结合的示意性示例。

[0130] 根据本发明示例性实施例，因为采用如图8所示的功率控制单元，可以实现电磁炉在全电压输入范围内以及在不同设定功率下都能够不间断地连续工作，从而实现对锅的快速加热，从而节省了电能。根据本发明示例性实施例，本发明的技术方案适用于不同功率等级的电磁炉系统，可在不影响电磁炉输出功率的前提下，有效的控制谐振电压的波峰，避免电磁炉主回路上的开关因为过压而损坏，同时还可以控制谐振电压的波谷，减小主回路上开关的开通损耗，避免电磁炉的开关炸机。

[0131] 另外，根据本发明示例性实施例，数字控制部分通过将电磁炉的实际输入功率与用户设定的功率进行比较来改变输入到模拟控制部分的参考电压Vref的值以对模拟控制部分进行控制，从而实现了实际输入功率的动态调节。同时，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。

[0132] 另外，根据本发明示例性实施例，通过将上一采样周期采样的电压Vcs叠加电压差值Vth_surge作为当前采样周期内阈值电压Vthoc1的方式，可对电磁炉系统提供在所有功率和相位条件下的过流保护，并且与数字保护方式相比，其反映保护时间大为提前，更加及时可靠。

[0133] 此外，尽管已经详细描述了本发明及其优势，但应该理解，可以在不背离所附权利要求限定的本发明主旨和范围的情况下，进行各种不同的改变、替换和更改；而且，本发明的范围并不仅限于本说明书中描述的系统、方法和步骤的实施例。作为本发明普通技术人员应理解，通过本发明，现有的或今后开发的用于执行和根据本发明所采用的技术方案基本相同的方式或获得基本相同结果的方法和步骤根据本发明可以被使用。