專利名稱：新型感應(yīng)爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電流整流后得到的脈動(dòng)直流電流變成高頻(超音頻)電流，饋送到電感線圈上以產(chǎn)生高頻交變磁場(chǎng)，使得在其附近的鐵磁介質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生渦流加熱食物的一種裝置。
目前，市場(chǎng)上銷售的感應(yīng)爐、電磁感應(yīng)桌產(chǎn)品的電路模式基本上套搬國(guó)外設(shè)計(jì)的電路。我們認(rèn)真研究了國(guó)外電路的結(jié)構(gòu)和原理，認(rèn)為這種電路結(jié)構(gòu)和模式不適于我們的國(guó)情。據(jù)資料介紹，國(guó)外大部分地區(qū)的市電電壓為110V，而我國(guó)的市電電壓為220V。電磁爐的基本原理是利用電感線圈產(chǎn)生的高反壓來(lái)形成磁場(chǎng)，從而利用渦流對(duì)鐵磁質(zhì)介質(zhì)進(jìn)行加熱。當(dāng)電源電壓為220V時(shí)，所產(chǎn)生的高壓可高達(dá)電源電壓的5-10倍，即1100-2200V；因此末級(jí)輸出的是一個(gè)個(gè)窄脈沖，瞬間電流高達(dá)30-50A。能夠承受如此高壓且又能輸出如此大的電流的半導(dǎo)體器件目前很難買到，因此國(guó)外產(chǎn)品都用專用模塊來(lái)做末級(jí)輸出器件，而這種器件在國(guó)內(nèi)是很難買到的。同樣的產(chǎn)品，感應(yīng)爐在國(guó)外使用時(shí)，穩(wěn)定性很好，而在國(guó)內(nèi)卻很不理想。最近幾年，國(guó)內(nèi)有很多人在探討電磁爐國(guó)產(chǎn)化的問(wèn)題，但目前仍未看到成功的電路。我們經(jīng)過(guò)近半年的研究探討，設(shè)計(jì)了一套電路，設(shè)汁該電路的出發(fā)點(diǎn)就是適合我國(guó)的國(guó)情。
我們認(rèn)為，現(xiàn)有技術(shù)存在以下幾個(gè)問(wèn)題1、因反向電壓太高和瞬間電流太大，國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體器件和目前能在市場(chǎng)買到的進(jìn)口通用器件耐壓程度達(dá)不到要求。因此，利用現(xiàn)有電路生產(chǎn)的產(chǎn)品穩(wěn)定性差且材料不易購(gòu)買。
2、對(duì)電網(wǎng)供電要求太苛刻，生產(chǎn)成本太高。當(dāng)電網(wǎng)供電電壓的變化超出±10％時(shí)，現(xiàn)有產(chǎn)品將處于保護(hù)狀態(tài)停止工作；目前市場(chǎng)上銷售的電磁爐、電磁桌產(chǎn)品，進(jìn)口的售價(jià)均在2000.00元左右，國(guó)產(chǎn)的也在1000.00元左右。我國(guó)是發(fā)展中國(guó)家，電力供應(yīng)無(wú)論在數(shù)量上還是在質(zhì)量上還遠(yuǎn)不如發(fā)達(dá)國(guó)家，電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定是常有的事。我國(guó)居民的消費(fèi)能力比較有限，售價(jià)太高，也會(huì)影響銷售。
3、控制電路復(fù)雜。
4、空載耗能高(空載電流100MA)。
本實(shí)用新型的目的是提供一種電源電壓調(diào)壓整流電路；高頻信號(hào)產(chǎn)生、驅(qū)動(dòng)電路；推挽式功率開(kāi)關(guān)電路；負(fù)荷檢測(cè)電路及鍋溫檢測(cè)控制電路五個(gè)部分。解決了上述的不足
本實(shí)用新型的目的是由以下結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的1、電路采用推挽輸出形式，反向高壓限制在電源電壓的3-4倍，不超過(guò)4倍，瞬態(tài)電流不超過(guò)5A。末級(jí)功率器件可選用通用的彩電行輸出管。
2、控制電路數(shù)字化，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。整機(jī)穩(wěn)定性好。
3、對(duì)電網(wǎng)供電電壓無(wú)特殊要求，電源電壓低至170V時(shí)仍能正常工作，高至250V時(shí)亦能正常工作。
4、整機(jī)的材料成本大幅度下降，直接成本不超過(guò)150.00元。
5、空載耗能小(空載電流50MA)。
新型感應(yīng)爐由電源電壓調(diào)壓整流電路；高頻信號(hào)產(chǎn)生、驅(qū)動(dòng)電路；負(fù)荷檢測(cè)電路及鍋溫檢測(cè)控制電路組成，其特征在于1.調(diào)壓整流電路交流電壓(220V)經(jīng)二極管D01、電阻R02、整流器DQ01后變成脈動(dòng)直流電壓，經(jīng)扼流圈EL送給推挽功率輸出電路，通過(guò)繼電器J2控制二極管D01是否接入電路，以改變電磁爐輸出功率的大?。?.高頻信號(hào)產(chǎn)生、驅(qū)動(dòng)電路施密特觸發(fā)器IC6A接成的振蕩器，輸出30…50千赫的高頻信號(hào)，經(jīng)D觸發(fā)器IC4A二分頻，輸出兩路反相的方波，再經(jīng)雙定時(shí)電路GLC556構(gòu)成的緩沖級(jí)，送入由射隨器構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路由BG2…BG5組成；3.推挽式功率開(kāi)關(guān)電路推挽式功率開(kāi)關(guān)電路由達(dá)林頓電路BG01…BG06組成，C01，C02，XQ1，XQ2組成的串聯(lián)諧振電路作為負(fù)載，驅(qū)動(dòng)信號(hào)由BG2…BG5組成的驅(qū)動(dòng)電路提供；4.負(fù)荷檢測(cè)電路BG06集電極電壓的變化，經(jīng)R01，D02，R10，R11分壓后送給比較器IC3B，再經(jīng)反相器及與非門IC6D，BG1控制繼電器J1的開(kāi)或關(guān)；利用主電路電流互感器HG，比較器IC3D，非門IC6D強(qiáng)制控制繼電器J1的開(kāi)或關(guān)；5.鍋溫檢測(cè)控制電路該電路由電阻RT1，R4，R5，R6及比較器IC3A組成，熱敏電阻RT1的變化，引起比較器輸出變化，強(qiáng)制控制繼電器J1的開(kāi)或關(guān)。
本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理，操作簡(jiǎn)便，使用通用器件的設(shè)計(jì)思想。
1、采用推挽輸出形式，反向高壓低，可使用通用器件。
2、適用電壓范圍廣。
3、生產(chǎn)成本低。
4、電路末級(jí)負(fù)載——電感線圈分上下兩層疊式結(jié)構(gòu)，線徑僅為現(xiàn)有技術(shù)所用線徑的1/3左右。
5、電路結(jié)構(gòu)小巧。生產(chǎn)單灶，體積僅為300*250*80MM3；也可將其安裝在餐桌底部構(gòu)成電磁桌；也可安裝在茶幾或老板桌的某部位的底部構(gòu)成新式高檔家具和辦公設(shè)備。
6、熱效率可高達(dá)85％。
7、采用可控硅調(diào)功，調(diào)節(jié)范圍廣。
8、控制靈活，操作簡(jiǎn)便。
整機(jī)電路圖見(jiàn)附圖
，電路原理為一、調(diào)溫整流電路交流電壓(AC220V)經(jīng)交流互感器HG、二極管D01、電阻R02加到主電路整流器DQ01。經(jīng)整流導(dǎo)到頻率為100HZ的脈動(dòng)直流電壓，經(jīng)扼流圈EL送入推挽功率輸出電路。繼電器J2通過(guò)K1控制二極管D01是否接入電路，從而控制電磁爐輸出功率的大小。當(dāng)繼電器J2吸合時(shí)，二極管D01串入電路，故送入整流器DQ01的電壓為半波50HZ的交流電壓，電磁爐在1/4功率下工作，處于保溫狀態(tài)；當(dāng)繼電器降放后，二極管被短路，送入整流器DQ01的電壓波形為全波50HZ市電交流電壓，電磁爐在全功率加熱狀態(tài)下工作(約1000W)。
二、高頻信號(hào)產(chǎn)生、驅(qū)動(dòng)電路電源電壓經(jīng)變壓器B1，整流器DQ1后，得到±7.5V的直流電壓。該電壓一路送到由BG2、BG3、BG4 BG5組成的驅(qū)動(dòng)電路，做為驅(qū)動(dòng)電路的工作電源；另一路送入IC1、IC2三端穩(wěn)壓器，得到±5V的直流電壓，做為各功能電路的工作電源。R1和發(fā)光二極管D1做為電源指示，電扇DJ用于電磁爐整個(gè)裝置的風(fēng)冷散熱。
IC6是四個(gè)二輸入端施密特觸發(fā)器。IC6A接成振蕩器，其輸出頻率范圍為30--50KHz，并由W1微調(diào)。該高頻信號(hào)送入IC4A，IC4是雙D觸發(fā)器。IC4A接成二分頻電路，輸出端1、2腳的輸出信號(hào)是互為反相的方波。該信號(hào)分別送入IC5A、IC5B，IC5是雙定時(shí)電路，其輸出電流可達(dá)200mA，用其做為緩沖級(jí)可提高電路的負(fù)載能力。IC5將高頻信號(hào)分別送入推挽開(kāi)關(guān)電路的驅(qū)動(dòng)級(jí)。
驅(qū)動(dòng)電路由晶體管BG2、BG3、BG4、BG5組成射級(jí)跟隨器電路。它們做為驅(qū)動(dòng)級(jí)分別驅(qū)動(dòng)推挽功率開(kāi)關(guān)電路。BG2、BG4的集電極接低壓整流電源的+7.5V，BG3-BG5的集電極接低壓整流電源的-7.5V。
三、推挽式功率開(kāi)關(guān)電路BG01和BG02、BG03組成達(dá)林頓電路，BG01的基極—發(fā)射極間接一個(gè)二極管D5，作用是當(dāng)輸入脈沖為負(fù)值時(shí)將BG02、BG03基區(qū)存貯的電荷迅速地拉出，提高BG02、BG03的關(guān)斷速度。C01與XQ1組成串聯(lián)諧振電路，其諧振頻率決定于XQ1的電感量和C01的電容量。推挽功率開(kāi)關(guān)電路的推挽兩部分電路是對(duì)稱的。因此，BG04、BG05、BG06、C02、D6、XQ2構(gòu)成的推挽功率開(kāi)關(guān)電路的另一部分的電路功能介紹略。
當(dāng)輸入端脈沖為正時(shí)，BG01、BG02、BG03組成的達(dá)林頓電路導(dǎo)通，流過(guò)XQ1的電流迅速增大；當(dāng)輸入端脈沖為負(fù)時(shí)，該電路截止，此時(shí)XQ1、C01發(fā)生串聯(lián)諧振，主線圈XQ1兩端產(chǎn)生約4倍電源電壓的反向高壓并由此產(chǎn)生一個(gè)很強(qiáng)的高頻磁場(chǎng)。所謂的推挽電路，就是指一路導(dǎo)通，另一路截止的工作方式。這樣，在兩組線圈上產(chǎn)生的磁場(chǎng)就可以產(chǎn)生足夠大的渦流，鐵磁介質(zhì)則可獲得約1000W左右的功率輸出。
四、負(fù)荷檢測(cè)電路負(fù)荷檢測(cè)電路的作用是當(dāng)鐵磁介質(zhì)(鍋)未放在電磁爐上時(shí)，電磁爐處于小電流檢測(cè)工作狀態(tài)，消耗功率很小并具有檢測(cè)鍋是否放在電磁爐上進(jìn)而控制整機(jī)工作的能力。當(dāng)鍋放在電磁爐上時(shí)，通過(guò)檢測(cè)BG06集電極電壓的變化(由大變小)來(lái)控制BG1的導(dǎo)通，使電磁爐處于加熱狀態(tài)。
當(dāng)鍋未放在電磁爐上時(shí)，電源電壓經(jīng)電阻R02(繼電器J1處于釋放狀態(tài))整流器DQ01后加到推挽功率開(kāi)關(guān)電路，由于R04的限流作用，整機(jī)的工作電流為50mA，BG06集電極有約30V的電壓，該電壓經(jīng)R01、D02、R10、R11分壓后送到比較器IC3B的輸入端6腳，這時(shí)6腳的電壓大于+10V，使其輸出為低電平，經(jīng)反相器IC6B后，IC6D的輸入端為高電平，因而IC6D的輸出端為低電平，BG1截止，繼電器J1保持釋放狀態(tài)。
當(dāng)鍋放在電磁爐上以后，主線圈XQ1、XQ2的負(fù)載加重，使得BG06集電極上電壓變低，經(jīng)R03、R10、R11分壓后送到比較器IC3B輸入端，使其電位低于+10V，IC3B的輸出端變?yōu)楦唠娖剑?jīng)R13、C10延時(shí)電路延時(shí)1秒后，反相器IC6B的輸出端變?yōu)榈碗娖?，因此IC6D的輸出端變?yōu)楦唠娖健＿@樣，推挽功率開(kāi)關(guān)電路就工作在大電流狀態(tài)下，主線圈XQ1、XQ2產(chǎn)生的強(qiáng)高頻磁場(chǎng)對(duì)鍋體進(jìn)行加熱。這時(shí)，BG06的集電極電壓又變得很高，最終將使IC6B的輸入端變?yōu)榈碗娖?，其結(jié)果將導(dǎo)致剛剛建立起來(lái)的繼電器吸合狀態(tài)又回到釋放狀態(tài)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，電路中設(shè)計(jì)了由IC3D、IC6C和主回路電流互感器HG等構(gòu)成的電流檢測(cè)電路，當(dāng)該電路檢測(cè)到大電流時(shí)，使IC6D的輸入端為低電平，從而使其輸出端為高電平，維持BG1的導(dǎo)通；當(dāng)鍋從電磁爐上取走時(shí)，主電路電流減小，電流檢測(cè)電路又使IC6D的輸入端變?yōu)楦唠娖?，其輸出端變?yōu)榈碗娖剑M(jìn)而使BG1截止。
電流檢測(cè)電路通過(guò)電流互感器HG感應(yīng)主回路電流的變化，當(dāng)鍋體放在電磁爐上并被IC3B檢測(cè)到，從而控制繼電器J1吸合后，主回路電流增大，互感器得到的電壓經(jīng)D2整流后大于W2調(diào)整確定的電壓時(shí)，比較器IC3D的輸出端為高電平，經(jīng)反相器IC6C后，IC6D的與門輸入端12腳為低電平。這樣，IC6D的輸出為高電平，維持BG1的導(dǎo)通狀態(tài)，即電磁爐對(duì)鍋體加熱的狀態(tài)。如果鍋從電磁爐上取走，主回路電流將減小，這時(shí)比較器IC3D的同相輸入端電壓小于反相輸入端的比較電壓，則輸出端為低電平，IC6C的輸出端變?yōu)楦唠娖?，進(jìn)而使BG1截止，整機(jī)處于小電流(50mA)的工作狀態(tài)。
IC3D比較電壓的數(shù)值確定在主電路電流為1A時(shí)。
五、鍋溫檢測(cè)控制電路鍋體檢溫控制電路的作用是當(dāng)電磁爐用作煎烤食物時(shí)，鍋體溫度應(yīng)該控制在某一溫度范圍內(nèi)(本設(shè)計(jì)控制在210℃)，以適應(yīng)煎烤食物和避免溫度過(guò)高損壞電磁爐。電路工作時(shí)，能自動(dòng)控制溫度的變化，溫度達(dá)到控制溫度時(shí)，自動(dòng)控制繼電器J1釋放，停止加熱；溫度自然降低后，又能控制繼電器吸合，繼續(xù)加熱。
電路由IC3A及其外圍元件組成。
當(dāng)鍋體溫度不超過(guò)限制溫度時(shí)，IC3A輸出端為高電平，控制繼電器J1為吸合狀態(tài)；當(dāng)鍋體溫度超出控制溫度時(shí)，RT1因感受到鍋體溫度而使阻值變小，R6上分得的電壓升高，該電壓直接加在比較器IC3A的反向輸入端，其電壓數(shù)值高于IC3A的同相輸入端所設(shè)定的比較電壓，使IC3A的輸出端輸出低電平，該低電平將BG1的基極電平強(qiáng)行變低，BG1因而截止，控制繼電器J1處于釋放狀態(tài)。使主回路電流由大電流工作狀態(tài)變?yōu)樾‰娏?50mA)工作狀態(tài)。BG1截止期間，在風(fēng)扇強(qiáng)制冷卻的條件下，RT1周圍的溫度很快就會(huì)降低，RT1的阻值逐漸增大，當(dāng)增大到一定程度時(shí)，RT1與R6的分壓器分壓的結(jié)果使R6兩端的電壓(即IC3A反相輸入端)低于IC3A的同相輸入端電壓時(shí)，IC3A的輸出端變?yōu)楦唠娖?，BG1導(dǎo)通，控制繼電器J1為吸合狀態(tài)，主回路由小電流檢測(cè)狀態(tài)進(jìn)入大電流正常工作狀態(tài)。
權(quán)利要求1.新型感應(yīng)爐由電源電壓調(diào)壓整流電路；高頻信號(hào)產(chǎn)生、驅(qū)動(dòng)電路；負(fù)荷檢測(cè)電路及鍋溫檢測(cè)控制電路組成，其特征在于(1).調(diào)壓整流電路交流電壓(220V)經(jīng)二極管D01、電阻R02、整流器DQ01后變成脈動(dòng)直流電壓，經(jīng)扼流圈EL送給推挽功率輸出電路，通過(guò)繼電器J2控制二極管D01是否接入電路，以改變電磁爐輸出功率的大?。?2).高頻信號(hào)產(chǎn)生、驅(qū)動(dòng)電路施密特觸發(fā)器IC6A接成的振蕩器，輸出30…50千赫的高頻信號(hào)，經(jīng)D觸發(fā)器IC4A二分頻，輸出兩路反相的方波，再經(jīng)雙定時(shí)電路GLC556構(gòu)成的緩沖級(jí)，送入由射隨器構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路由BG2…BG5組成；(3).推挽式功率開(kāi)關(guān)電路推挽式功率開(kāi)關(guān)電路由達(dá)林頓電路BG01…BG06組成，C01，C02，XQ1，XQ2組成的串聯(lián)諧振電路作為負(fù)載，驅(qū)動(dòng)信號(hào)由BG2…BG5組成的驅(qū)動(dòng)電路提供；(4).負(fù)荷檢測(cè)電路BG06集電極電壓的變化，經(jīng)R01，D02，R10，R11分壓后送給比較器IC3B，再經(jīng)反相器及與非門IC6D，BG1控制繼電器J1的開(kāi)或關(guān)；利用主電路電流互感器HG，比較器1C3D，非門IC6D強(qiáng)制控制繼電器J1的開(kāi)或關(guān)，(5).鍋溫檢測(cè)控制電路該電路由電阻RT1，R4，R5，R6及比較器IC3A組成，熱敏電阻RT1的變化，引起比較器輸出變化，強(qiáng)制控制繼電器J1的開(kāi)或關(guān)。
專利摘要感應(yīng)爐是將交流電壓整流后得到的脈動(dòng)直流電流變成高頻(超音頻)電流，饋送到電感線圈上以產(chǎn)生高頻交變磁場(chǎng)，使得在其附近的鐵磁介質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生渦流加熱食物的一種裝置。感應(yīng)爐電路分為交流電源電壓調(diào)壓整流電路；高頻信號(hào)產(chǎn)生、驅(qū)動(dòng)電路；推挽式功率開(kāi)關(guān)電路；負(fù)荷檢測(cè)電路及鍋溫檢測(cè)控制電路五個(gè)部分。特點(diǎn)采用推挽輸出形式，反向高壓低，可使用通用器件，適用電壓范圍廣，電路結(jié)構(gòu)小巧簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，熱效率可高達(dá)80％，操作簡(jiǎn)便。
文檔編號(hào)F24C7/02GK2244683SQ9523198
公開(kāi)日1997年1月8日 申請(qǐng)日期1995年8月18日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月18日
發(fā)明者魯俊生, 何靖禹, 王金 申請(qǐng)人:魯俊生, 何靖禹, 王金