專利名稱：全波共振式電磁加熱驅(qū)動(dòng)電磁爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型系與電磁加熱有關(guān)，更詳而言之，尤指一種全波共振式電磁加熱驅(qū)動(dòng)電磁爐。
按，先行所知，一般電磁爐乃利用電磁感應(yīng)之原理，當(dāng)通電于感應(yīng)加熱線圈而產(chǎn)生交變磁場，將導(dǎo)磁性軟具置放于電磁爐之線圈上方時(shí)，炊具之底部受磁場感應(yīng)而產(chǎn)生渦電流，使炊具本身發(fā)熱以進(jìn)行烹調(diào)，由于電磁爐沒有瓦斯?fàn)t燃燒時(shí)產(chǎn)生一氧化碳中毒之危險(xiǎn)，以及爆炸、火災(zāi)之危險(xiǎn)，而且使用方便、清潔、熱效率高，所以很受歡迎，因此電磁爐在安全、方便、健康等方面均大大優(yōu)于瓦斯?fàn)t；但唯獨(dú)加熱能力方面，卻遠(yuǎn)遜于瓦斯?fàn)t，因此如能提高電磁爐的加熱能力，則其實(shí)用性必能大大的提升，但是如純就電磁爐電路結(jié)構(gòu)來看，則欲提升其加熱能力，恐怕更惱人的問題將緊接著產(chǎn)生；如圖1所示，系習(xí)用電磁爐之控制電路，其主要系藉一振蕩／波寬調(diào)聲器(osc／pwm)(01)產(chǎn)生預(yù)定寬度之脈波信號(hào)，并經(jīng)一放大電路(02)將信號(hào)放大后，再連接推動(dòng)一功率電晶體Q1，該功率電晶體Q1產(chǎn)生ON／OFF連續(xù)切換動(dòng)作使輸出線圈L1產(chǎn)生高頻交變磁場，以感應(yīng)炊具發(fā)熱，而電感L2及電容C2則為濾波作用，請(qǐng)繼續(xù)參閱圖2所示為習(xí)用電磁爐控制電路，電晶體Q1之動(dòng)態(tài)電壓電流波形示意圖，一般而言，功率電晶體Q1之導(dǎo)通時(shí)間T1約為5～25us，調(diào)整T1時(shí)間即可改變電磁爐之輸出功率，T1時(shí)間愈長輸出功率愈大，而T2時(shí)間系由輸出線圈L1及電容C1之自然諧振頻率所決定，約為15us，通常這種電磁爐以110V之電源電壓而言，其輸出功率范圍約為200W～1200W，當(dāng)電磁爐要求之功率更大例如3000W以上時(shí)，習(xí)用電磁爐之電路已難以適用，亦即其制造成本甚高，電能損失較大，而且習(xí)知電磁爐電路概為單端推挽式，亦即使用一功率電晶體，無法達(dá)成全波推挽之功能，并有功率電晶體近似短路之損失(如圖2)，且如電源電壓使用220V時(shí)，功率電晶體Q1之Vp(max)將增進(jìn)一倍，須選用Vcbo規(guī)格在1250V以上之功率晶體，但這種規(guī)格之電晶體不僅價(jià)格昂貴，而且取得較為困難，電磁爐制造成本也較高，倘加入降壓變壓器將使成本與所占空間、重量約大幅提高，諸如上述之問題，均有待進(jìn)一步之研究、改進(jìn)，方能有突破性的進(jìn)展，徹底解決問題造福民生。
有鑒于此，本案申請(qǐng)人乃藉產(chǎn)銷該項(xiàng)產(chǎn)品多年之經(jīng)驗(yàn)，不斷研究、實(shí)驗(yàn)及改良，而終于有本實(shí)用新型產(chǎn)生。
即，本實(shí)用新型之主要目的，系提供一種全波共振式電磁加熱驅(qū)動(dòng)電路，作為電磁爐之控制電路，不僅具有高輸出功率，且能降低成本、減少熱能損失，對(duì)于使用導(dǎo)磁性較差之受熱體時(shí)(諸如磁性弱之白鐵鍋)，其感應(yīng)電力不變，并能維持加熱效率。
緣是，本實(shí)用新型之全波共振式電磁加熱驅(qū)動(dòng)電磁爐，其大致包括一爐體，一組電磁加熱線圈，及一全波共振式驅(qū)動(dòng)電路，該驅(qū)動(dòng)電路系由一振蕩頻率控制電路控制開始與停止振蕩，一交換邏輯電路產(chǎn)生二互斥脈波信號(hào)經(jīng)一放大電路驅(qū)動(dòng)一雙推挽交換輸出電路，該交換邏輯電路內(nèi)設(shè)有一延遲導(dǎo)通的前置電路。一雙推挽電路，該雙推挽電路具有二功率元件及串接一感應(yīng)線圈與電容形成共振、或者兩組雙推挽互相倒相形成橋式四推挽電路，該雙推挽電路中的二功率元件電晶體為IGBT或FET。一振蕩頻率調(diào)變電路經(jīng)由溫控系統(tǒng)調(diào)變而改變功率輸出，藉以使功率晶體節(jié)省、安全暨穩(wěn)定，并達(dá)到易于制作理想化之大型電功率電磁爐之目的。本實(shí)用新型的溫控系統(tǒng)具有一感溫電路和一溫度顯示及設(shè)定電路。
為確保安全，于電路中設(shè)有一定功率(或一定電流)的追蹤電路，用以保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)不致發(fā)生超荷情況，一頻率緩和啟動(dòng)漸增電路，可保護(hù)功率電晶體在啟動(dòng)時(shí)之安全性，一電流(或電壓)極限設(shè)定追蹤電路，保護(hù)共振電容或線圈不被燒毀，也可作為整體電源跳脫之用。
本實(shí)型新型的優(yōu)點(diǎn)是使用方便，清潔衛(wèi)生，熱效率高，安全可靠，成本低，有利于大批量生產(chǎn)。


如下圖1習(xí)用電磁爐之控制電路。
圖2習(xí)用電磁爐之控制電路電晶體Q1之動(dòng)態(tài)電壓電流波形示意圖。
圖3系本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例之外觀圖。
圖4系本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例之方塊流程圖。
圖5系本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例之交換邏輯電路圖。
圖6系本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例之雙推挽交換輸出電路圖。
圖7系本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例之橋式四推挽電路圖。
圖8系本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例之振蕩頻率控制電路波形比較圖。
圖9系本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例之雙推挽及橋式四推挽電路di／dt波形比較圖。
圖中標(biāo)號(hào)如下01.振蕩波寬調(diào)變器 02.放大電路1.爐體 2.電磁加熱線圈10.振蕩電路 20.交換邏輯電路30.放大驅(qū)動(dòng)器 40.雙推挽交換輸出電路50.感溫電路 60.溫度顯示及設(shè)定電路70.鍋體A、B信號(hào) Q1Q2Q3Q4功率電晶體(三極管)L1，L2感應(yīng)線圈 D1D2D3D4二極管C1、C2電容茲舉一較佳實(shí)施例并配合圖式說明于后請(qǐng)參閱圖3所示，本實(shí)用新型之全波共振式電磁加熱驅(qū)動(dòng)電磁爐，系包含一爐體(1)，一組電磁加熱線圈(2)及一全波共振式驅(qū)動(dòng)電路(圖中未示)，因該爐體(1)及該電磁加熱線圈(2)均與習(xí)用相同，在此不再贅述，主要重點(diǎn)在于該全波共振式驅(qū)動(dòng)電路，如圖4所示，該全波共振電路，主要包括一可控制開、閉之振蕩電路(10)、一交換邏輯電路(20)、一放大驅(qū)動(dòng)電路(30)、一雙推挽交換輸出電路(40)、一感溫電路(50)、一溫度顯示及設(shè)定電路(60)，其中該振蕩電路(10)，系作啟始振蕩觸發(fā)以及振蕩開(ON)閉(OFF)之控制，其波形圖請(qǐng)參閱圖8所示，當(dāng)電源開啟時(shí)，P1有電壓輸入，電壓愈高時(shí)振蕩頻率愈高，反之當(dāng)輸入電壓愈低則振蕩頻率愈低，一旦P1點(diǎn)為0，整個(gè)電路系統(tǒng)立即停止振蕩，此電路之特點(diǎn)在于最高振蕩頻率早經(jīng)設(shè)定，使同于加熱線圈與電容之共振頻率；該交換邏輯電路(20)，其電路圖如圖5所示，系輸出二互為倒相之輸出信號(hào)，且該二輸出信號(hào)之導(dǎo)通相位并經(jīng)延遲，為延遲導(dǎo)通之前置驅(qū)動(dòng)電路；該放大驅(qū)動(dòng)電路(30)，系習(xí)知放大電路，用以將該邏輯電路(20)之輸出A、B兩點(diǎn)之信號(hào)放大，因其系為習(xí)知電路在此不作詳述；
該雙推挽交換輸出電路(40)，如圖6所示，其系由二功率電晶體Q1、Q2(本實(shí)用新型系使用IGBT或FET)交互導(dǎo)通，當(dāng)功率電晶體Q1導(dǎo)通時(shí)，正電流I1經(jīng)Q1、線圈L1及電容C2充電，當(dāng)功率電晶體Q2導(dǎo)通時(shí)，負(fù)電流I2經(jīng)Q2、線圈L1及電容C1充電，因此感應(yīng)線圈L1得產(chǎn)生交變磁場，或者亦可采用圖7所示之橋式四推挽電路，其同樣亦能達(dá)成產(chǎn)生交變磁場之作用，而二者之波形即如圖9所示，其di／dt值(電壓微分值)較之習(xí)用均大幅下降；該感溫電路(50)，系藉一感溫器忠實(shí)的將該鍋體(70)之溫度傳導(dǎo)至該溫度顯示及設(shè)定電路(60)，如顯示溫度尚未達(dá)到設(shè)定值則持續(xù)驅(qū)動(dòng)加熱，達(dá)到控溫之功效；本實(shí)用新型之內(nèi)部主要電路，其主要系由該振蕩電路(10)控制整體電路的開啟和關(guān)閉并配合感溫電路(50)和溫度顯示及設(shè)定電路(60)配合作控溫的工作，再由一交換邏輯電路(20)輸出倒相暨相位延遲導(dǎo)通信號(hào)，經(jīng)過一放大驅(qū)動(dòng)電路(30)放大信號(hào)，并進(jìn)而驅(qū)動(dòng)一雙推挽交換輸出電路(40)而交互導(dǎo)通，使其電路中所設(shè)之感應(yīng)線圈振蕩產(chǎn)生磁場，而感應(yīng)負(fù)載發(fā)熱，此即為本實(shí)用新型之整體動(dòng)作原理，而其較之習(xí)用電磁驅(qū)動(dòng)電路具有以下之進(jìn)步功效1.本實(shí)用新型除能達(dá)到高功率(2.5～30KW)輸出外，更因采用高速電晶體IGBT或FET使振蕩頻率超過20KHZ以上，大幅降低感應(yīng)線圈與其共振電容器之電容量，大幅降低成本，且又能使功率晶體安全、穩(wěn)定，因?yàn)楸緦?shí)用新型采用獨(dú)特的全波正弦波電流振蕩方式，可使傳統(tǒng)電磁加熱電路極大的di／dt(電流變動(dòng)率)降至最低，又應(yīng)用了本實(shí)用新型獨(dú)特的延遲導(dǎo)通方式，使dV／dt(電壓微分)損失亦降低至零，故習(xí)用功率電晶體損壞的兩大元兇高dv／dt及高di／dt損失，造成瞬間晶片快速升溫而損壞，可用本實(shí)用新型而徹底消除。
2.因?yàn)閷?shí)用新型采用雙推挽或橋式四推挽電路，故功率電晶體之耐電壓規(guī)格只需1.4倍安全余裕量于Vcc電壓即可，例如采用220V三相電源，則Vcc＝311V×1.4＝435.4V，則功率電晶體之耐壓只需435.4V以上規(guī)格即可。
3.本實(shí)用新型可使用功率電晶體之發(fā)熱量，減低約6.7倍，傳統(tǒng)式的功率電晶體損失占整機(jī)能源損失約8.7％，采用本實(shí)用新型約可提高整機(jī)能源效率至91％左右，對(duì)于節(jié)約能源有極大的功效。
4.因?yàn)楸緦?shí)用新型采用全波共振原理，可改善傳統(tǒng)電磁爐在使用導(dǎo)磁性稍差(例如吸力弱之白鐵)的鍋體時(shí)感應(yīng)電力大幅減弱，且熱效率又降得更低之大缺點(diǎn)，其感應(yīng)電力不變且能維持加熱效率，誠為一革命性的突破。
最后值得一提的是，本案申請(qǐng)人為考慮整體電路之安全性，特別于電路內(nèi)設(shè)有一定功率(或一定電流)追蹤電路，藉以保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)不致發(fā)生超荷的情形，一頻率緩和啟動(dòng)漸增電路，可保護(hù)功率電晶體在啟動(dòng)時(shí)之安全性，及一電流(壓)極限設(shè)定追蹤電路，使共振電容或線圈不致燒毀，或亦可作為整體電源跳脫之用，以上均為最佳電路及元件之保護(hù)措施。
權(quán)利要求1.一種全波共振式電磁加熱驅(qū)動(dòng)電磁爐，其特征在于其主要包含一爐體；一組電磁加熱線圈；一全波共振式驅(qū)動(dòng)電路，該驅(qū)動(dòng)電路由一振蕩頻率控制電路開始與關(guān)閉，一交換邏輯電路產(chǎn)生二互斥脈波信號(hào)經(jīng)一放大驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)一雙推挽交換輸出電路，該雙推挽電路具有二功率元件及串接一感應(yīng)線圈與電容形成共振，一振蕩頻率調(diào)變電路經(jīng)由溫控系統(tǒng)調(diào)變而改變功率輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述之全波共振式電磁加熱驅(qū)動(dòng)電磁爐，其特征在于其中，該交換邏輯電路內(nèi)設(shè)有一延遲導(dǎo)通之前置驅(qū)動(dòng)電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述之全波共振式電磁加熱驅(qū)動(dòng)電磁爐，其特征在于其中，該二功率元件電晶體為IGBT或FET。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述之全波共振式電磁加熱驅(qū)動(dòng)電磁爐，其特征在于其中，該溫控系統(tǒng)內(nèi)具有一感溫電路及一溫度顯示及設(shè)定電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述之全波共振式電磁加熱驅(qū)動(dòng)電磁爐，其特征在于其中并設(shè)有一定功率(定電流)追蹤電路藉以保護(hù)整體系統(tǒng)不致發(fā)生超荷之情形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述之全波共振式電磁加熱驅(qū)動(dòng)電磁爐，其特征在于其中并設(shè)有一電流(壓)極限設(shè)定追蹤電路，使共振電容或線圈不致燒毀。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述之全波共振式電磁加熱驅(qū)動(dòng)電磁爐，其特征在于該電流(壓)極限設(shè)定追蹤電路亦可作為電源跳脫之用。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述之全波共振式電磁加熱驅(qū)動(dòng)電磁爐，其特征在于其中并設(shè)有一頻率緩和啟動(dòng)漸增電路，以保護(hù)功率晶體在啟動(dòng)時(shí)之安全性。
專利摘要一種全波共振式電磁加熱驅(qū)動(dòng)電磁爐，包括一爐體，一組電磁加熱線圈，及一全波共振式驅(qū)動(dòng)電路。該驅(qū)動(dòng)電路系由一振蕩頻率控制電路控制開始與停止振蕩，一交換邏輯電路產(chǎn)生二互斥脈波信號(hào)經(jīng)一放大電路驅(qū)動(dòng)一雙推挽交換輸出電路。該雙推挽電路具有二功率元件及串接一感應(yīng)線圈與電容形成共振，或者兩組雙推挽互相倒相形成橋式四推挽電路，一振蕩頻率調(diào)變電路經(jīng)由溫控系統(tǒng)調(diào)變而改變功率輸出，藉以使功率晶體節(jié)省、安全暨穩(wěn)定，并達(dá)到易于制作理想化之大型電功率電磁爐之目的。
文檔編號(hào)F27D11/00GK2160874SQ9320584
公開日1994年4月6日 申請(qǐng)日期1993年3月17日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月17日
發(fā)明者胡龍江 申請(qǐng)人:胡龍江