专利名称：高频电磁灶的制作方法
技术领域：
本实用新颖涉及高频电磁灶，适用于各种电网电压不同磁性材料平、凹锅体及其他磁性器具的高频感应加热。
目前的高频电磁灶基本上采用大功率晶体管(或模块)恒电流反馈控制，这种电磁灶由于晶体管开关速度慢，损耗大，且在电网电压大幅度变化的情况下，晶体管组成的功率输出电路，很难达到最佳开关状态，出现过饱和或不饱和现象，使晶体管严重发热，特别是瞬态偶然过电压过电流时缺乏快速保护功能，加之晶体管自身存在二次击穿的威胁，导致电磁灶可靠性差，适应电网电压范围小，最大功率，热效率无法充分发挥及使用寿命短等缺点。
本实用新颖旨在提供一种节能高效、适应电网电压范围广，恒功率控制，保护可靠，使用寿命长的电磁灶。
本实用新颖的技术方案，用场效应功率管作为电磁灶的核心，并在此基础上增设参数型的脉宽控制及零电压开关电路和逆导晶闸管组成的综合快速保护，使之更加可靠，增设锅体材质自动转换电路，使电磁灶不受锅体的材质变化而影响输出功率。
本发明的详细技术内容由实施例及附图给进一步说明。
图1是实施例场效应高频电磁灶电路框图。
图2A为电源及触发电路，图2B为控制电路，图2C中面板操作控制电路。
本实施为平、凹双台面电磁灶。
由
图1，实施例主工作流程，包括抗干扰、抗冲击电路，零电压开关电路，整流滤波电路，平、凹锅延时转换电路。场效应高频开关输出电路至磁性锅负载。
电源抗干扰冲击电路是防止高频电磁灶和外电路工作相互干扰而设置的，由图2A中电感L0，电容C1和压敏电阻RV1组成，设置在供电电源和零电压开关电路之间。
图2A中零电压开关电路，本实施例由双向晶闸管VT1、R1、C2组成，零电压开关电路的输入端与交流电源连接，输出端与整流滤波电路输入端连接，控制端(VT1的门极)与零电压和控制电路的脉冲变压器TP的次级连接，R1、C2作过电压保护的抑制du／dt。增设的零电压开关电路可减少高频电磁灶开机的电压、电流的冲击，减少电磁干扰，同时为快速保护创造良好条件。
图2A中整流滤波电路，本实施例由桥式整流器VD1－VD4滤波电感L1、电容C3组成(也可以由半控桥或全控桥和L1、C3直接组成零电压开关整流滤波电路)。其输入端接零电压开关电路的输出端，输出端接平、凹锅转换电路的输入端(也可以不经过平、凹锅转换电路直接与场效益开关电路连接)。
本实施例平、凹锅延时转换电路，由图2C中功率继电器KA，触摸开关SB2、集成电路及外围元件组成。其输入端与触摸开关SB2连接，输出端中心触头接整流滤波电路的输出端，其常开、常闭触头分别接平、凹锅的磁感应加热线圈L2和L3、图2C中集成反相器N13－2，集成双D触发器N18和集成运算放大器N10－2分别起整形、转换、延时的作用。
场效应高频开关电路是高频电磁灶的核心，由图2A中功率场效应管V2－V13，谐振电容CO3、谐振电感L2或L3组成，其源极通过电流取样电阻R7和整流主电路地段连接，漏极与电容CO3、电感L2和L3交点连接，谐振电感L2或L3与电容CO3串联后上端接整流滤波电路的输出端，下端接整流主电路的地端。场效应栅极与高速驱动电路的输出端连接。场效应的数量及规格视电磁灶供电电源电压和输出最大功率而定，本实施例采用12只BVZ－357 直接并联。
平、凹磁性负载锅、分别安放在电磁加热线圈L2和L3上，当场效应开关电路工作后，锅产生热量，场效应开关电路不工作时停止加热。
直流稳压电源由图2A中变压器TR1整流二极管VD7－VD11VD17三端集成稳压电源，N1、N2及滤波电容C7－C12、C24、C25组成，其输入端与交流电网连接，输出端分别接控制电路供电电源。图2A中，二极管VD7－VD10，桥式整流后在电阻R50输出100HZ单向全波电压，并以此电压作零电压脉冲控制信号，二极管VD17整流后，经C24、C25滤波产生约6V左右的负电压作为综合快速保护和取样电路的供电负电源，增强了控制的可靠性。
图2B中零电压脉冲形成和输出电路由集成运放N6－2、三极管V28，脉冲变压器TA组成，N8－2同相输入端经R93R95分压取得2V左右稳定电压，反相端经R94接至直流稳压电源取样电阻R50上，当电源电压过零时，N8－2输出端输出高电压，其余时间N8－2输出均匀为低电压，改变R93、R95的分压比即可改变零电压脉冲宽度。当N8－2输出为高电平时，三极管V28导通，经脉冲变压器TA输出一个零电压脉冲，图2B中的VD28为续流二极管，VD24为隔离二极管，防止正脉冲进入双向晶冲管的门极，B90为限流电阻，C30为抗干扰电容，时基集成电路N5、和C13、R47、R48、VD12组成了高频振荡电路，R47接N8第7脚，C18按N8的第2、6脚，改变R47、C18之间即可方便改变振荡频率。图2A中由VD5.V1、R2串接组成恒功率脉宽控制电路，VD5上端接整流滤波输出电路，下端接高频振荡电路输入端(集成时基电路N8 的第7脚)。当电网电压上升时，整流滤波输出电压也跟随上升，导致VD5、V10、R2支路电流增加，加速了振荡电容C13的充电过程，促使振荡器输出脉冲宽度自动变窄，锅体输出功率变低，当电路参数选择合理时能达到近似的恒功率，本实施例的电网电压在165V－250V变化时，输出功率变化小于±2％。
图2A中高速驱动电路由时基集成电路N4、高频三极管V25、V26组成，其输入端连高频振荡电路的输出端(N8的第3脚)，输出端经限流电阻R20－R31送至场效应功率管V2－V13的栅极。由于高频振荡电路中时基集成电路第3脚输出波形陡，又经过N4、V25、V26二级互补推挽整形放大，输出电阻小，脉冲波形接近于理想方波，大大减小了场效应高频开关管的通断损耗，并有较强的带负载能力。图2A中C16、C17为加速电容，R40－R44为偏置电阻、VD18VD14起反向限压保护，场效应管栅极并接的高频二极管VD43－VD54起着加速关断场效应管的作用。
为使电磁灶工作在最佳的状态，必须设置同步控制电路，图2B中同步控制电路由集成比较放大电路N7－1、N7－2三极管V27等组成，其输入端接整流滤波电源的输出端分压电阻R4上和场效应管漏极分压电阻R5上，输出端通过电阻R55接高频振荡电路的输入端(N8的第2、6脚)。当场效应漏极电压从高电平降至低于滤波输出电源电压时，N7－1输出端输出高电平并经R59－61，VD19、C25耦合到N7－2的输入端，从而使N7－2输出端也输出一个较窄的同步脉冲，并导致三级管V27的集电极变为低电平，经R55快速释放振荡电容C13的电压，当此电压低于1／3VDO时，时基集成电路N3立即输出一个高电平，导致场效应管迅速导通，达到同步控制之目的，图2B中的R56－R58、R62为偏置电阻，VD20、VD21为过压释放二极管。
高频电磁灶工作在高频率，高电压，大电流的恶劣条件下，为防止场效应大功率管的意外损坏，保证运行的可靠性，本实施例放置了5种快速保护；(1)瞬态过电流保护电路；(2)瞬态过电压保护电路；(3)缓冲保护电路；(4)最大功率限制电路；(5)综合保护电路，现叙述如下瞬态过流快速保护电路，由集成放大电路N6－2、N6－8和外围元件组成，其输入端接在场效应源极取样电阻R7上，输出端接在快速综合保护电路输入端N6第2脚和第6脚，当参数变化或元件损坏时，场效应管源极电流上升，R7电压上升，经N5－2、N5－3放大使N5第2脚和第6脚降为低电平，使快速综合保护电路动作达到快速保护之作用。图2B中电位器RP调节最大动作峰值电流，R73、C34和R65－66、C27为积分电路，减小高频尖峰电流干扰，R57、R28为微分电路，改善电路动态特性。
瞬态过电压快速保护由图2B集成比较放大电路N6－1，电阻R68－70等组成，其输入端接在场效应管漏极分压电阻R6上，输出端接快速综合保护电路N5的第2脚和第6脚，当场效应管漏极瞬态峰值因电路参数变化或意外原因而上升时，R6上电压上升，经N6－1放大使N5第2脚和第6脚降为低电平，快速综合保护电路动作，达到快速保护之作用，图2B中R66、R70为分压电阻，调节其比值，可改变最大动作峰值电压。
缓冲保护电路由图2A中由VD6、C4、C5组成，其中C5为大容量高频电容器，VD5、C4并联与C5串联后并接场效应管的源极上，起过电压缓冲作用。
最大功率限制电路由图2B比较放大电路N7－3，二极管VD31、电阻R33、R34、R101－R103组成，其输入端接在缓冲大电容C5分压电阻R34上，输出端接高频振荡集成电路N3的第7脚，当功率因某种原因增大，导致漏极电压上升，R34电压也上升，使N7－8输出高电平，通过R108、VD81加速了C13充电过程，减小了脉宽，减少了功率，达到自动补偿的作用。图2A中R33、R34为取样电阻，图2B中，VD31为隔离二级管R101、R102为偏置电阻。
快速综合保护，电路由集成时基电路N5、逆导快速晶闸管VTC及外围元件组成，其输入端接瞬态过流，过压保护电路输出端，集成放大电路N6－2、R6－1的输出端，其输出端分别接高速驱动电路的输入端，集成时基电路N4的第2脚和第6脚，零电压脉冲形成输出电路中集成比较，放大电路N8－2的反相输入端和VT2的门极。当电路出现瞬态过电流或过电压时，N5的第2脚和第8脚降至电平，N4的第2脚和第8脚也降至低电平，高频脉冲被封锁，同时N5的第3脚输出高电平，N8－2的输入端降至低电平，零电压脉冲被封锁由于N5的第3脚为高电平，快速逆导晶闸管VT2门极从负电平快速转为高电平，VT2触发导通，其阳极与R32、L4串联后接在V－MOS漏源极，直接保护了大功率V－MOS场效应管。
图2B中空锅检测报警控制电路由集成放大电路N8－3、N8－4峰鸣器及外围电路组成，其输入端接瞬态电流放大电路的输出端(集成放大电路N6－3的输出端)，输出端接压电峰鸣器。N8－3及外围元件组成低频报警电路，N8－3组成检测和封锁电路，当空锅或小物件时，N8－3输出高电平经N8－2，TP封锁了零电压开关电路，同时解除N8－3的封锁，使低频振荡器起振并发声报警，图2B中，在高频振荡器和场效应管开关电路之间接有一个锅质材料自动选择电路。该电路由高频电容C32、集成比较放大电路N7－4及外围元件组成，其输入端通过空锅检测控制电路，瞬态过流检测保护与场效应管高频开关电路中电流信号取样电阻R7连接，其输出端通过电容C38与高频振荡电路的输入端连接。当感应加热线圈L2或L3上放置标准无铬不绣钢锅质材料时，场效应管源极等效电流放大，集成比较放大电路N7－4输出高电平，C30处在开路状态，不影响高频振荡器的工作状态；而当加热线圈L2或L3放置的是普通铁锅、直径较小的磁性器具或导磁性能欠佳的不锈钢器具时，场效应管漏极等效电流减小，电流取样电阻R7电压下降，导致瞬态过流检测保护电路输入、输出电压减小、空锅检测控制电路的输出端 (集成放大电路，N6－3同相输入端)电压减小，N6－3输出端电压减小，经延时后当此电压低于集成放大电路N7－4反相输入端给定电压时，N7－4输出降为低电平，C30通过高频二极管VD32、VD33和N7－4的输出端并接在高频振荡电路中的振荡电容C18两端，从而使高频振荡电路充电过程延长，输出脉宽增大，使锅体上输出功率增大。只要C36容量选择合理，N7－4反相端电压配合合适，锅体上输出功率能得到一定程度的补偿，这种锅质材料自动选择电路，既能限制无铬不锈锅的最大功率和电压，又能提高磁性能欠佳器具输出功率，充分发挥了高频电磁灶的功率潜力。
电源欠压保护和过热、过载保护电路由集成放大电路N8－11，热开关QT等组成，其输入端接低压整流滤波正电源和热开关QT，输出端接零电压形成输出电路中集成放大电路N8－2的输入端，当欠压或过载或冷却风扇停转时，使N8－1的反相输入端下降，N8－1输出端为高电平，N8－2输出降低到低电平，封锁了零电压脉冲，确保电路的安全。
数字控制开关电路由图2C数字集成放大电路及触摸开关SB1－SB2，三极管V32继电器KA等组成，集成反相器，N11－1和N11－2组成清零电路，集成可逆计数电路N9、N14组成功率加减调节电路，集成可逆计数电路N15组成温度加减调节电路，集成双D 触发器N13组成电源的左、右锅的转换电路，集成放大电路N12－1、N12－2起工作指示，比较放大作用，集成放大电路N15、N17起功率和温度指示作用，其他集成反相器起倒相和整形作用。SB1控制零电压开关，SB2控制左、右锅转换，SB3、SB4分别为功率控制加法和减法计数，SB5、SB6为温度加法，减法计数，发光管V29－V40分别指示电源，左、右锅位置，功率大小，温度高低。
锅内温度控制电路由集成放大电路N10－3、N10－4热敏电阻Bt1、Rt2组成，当左锅或右锅超过额定温度时，N10－8或N10－4输出高电平，使集成放大电路N8－2输出转为低电平。封锁零电压脉冲，停止了锅体的加热。
综上所述，本场效应高频电磁灶具有以下优点1、采用场效应管作为电磁灶输出开关核心元件，使开关损耗减少，驱动功耗减少，避免了二次击穿，提高热稳定性、热效率和电路工作的可靠性。
2.具有参数型自动恒功率控制，电路的稳定性高，工作电源的变化对输出功率变化影响小，扩大了电源的电压使用范围。
3、采用零电压开关电路和缓冲保护电路，减少了开机的冲击和干扰，同时为快速保护提供有利条件。
4、具有快速综合保护电路，能同时对瞬态电流，过电压进行快速保护，并采取封锁高频脉冲和零电压脉冲及短接场效应管漏极的三重保护措施，进一步提高了保护的可靠性。
5、采用锅体不同磁性材质的功率自动选择电路，能进一步发挥高频电磁灶的功率潜力。
6、采用数字控制开关电路，外观美观，指示清晰，控制可靠，防水、防震。因此，本发明较之现有电磁灶具有热效率高(达85－90％)适应电网电压范围广(额定电压的＋15％、－25％)恒功率(输出功率变化小于±2％)及安全、高可靠等优点。
权利要求1.一种高频电磁灶，包括电源电路。高频功率开关电路、磁性锅负载及高频振荡电路、脉宽控制电路和高速驱动电路，其特征是高频开关电路功率管由V-MOS场效应管组成，其漏极与高频开关电路中谐振电感和电容的交点连接，源极与整流电源的地端连接，栅极与高速驱动电路的输出端连接。
2.根据权利要求书1所述的高频电磁灶，其特征是电源电路由晶闸管零开关电路和整流滤波电路组成，零电压开关电路的输入端与交流电源连接，输出端通过整流滤波电路与场效应功率开关电路的输入端连接，控制端与零电压的脉冲变压器TP的次级连接。
3.根据权利要求书1或2所述的高频电磁灶，其特征是脉宽控制电路是一个随电网电压变化的恒功率脉宽控制电路，该电路由稳压二极管V1、二极管VD5和电阻R2组成，V1、VD5和R2串联后其上端接电源电路的输出端，下端接高频振荡电路的输入端。
4.根据权利要求书1或2所述的高频电磁灶，其特征是设有瞬态过电流快速保护电路和快速综合保护电路，瞬态过电流快速保护电路由集成放大电路和集成N6－3比较放大电路N6－2及外围元件组成，其输入端接在场效应管源极取样电阻R7上，输出端接在快速综合保护电路的输入端，快速综合保护电路由集成时基电路N5，逆导快速晶闸管VT2及外围元件组成，其输入端接瞬态过电流保护电路的输出端，集成放大电路的输出端接场效应功率管的多路保护电路。
5.根据权利要求书3所述的高频电磁灶，其特征是设有瞬态过电流快速保护电路和快速综合保护电路，瞬态过电流快速保护电路由集成放大电路N6－3和集成比较放大电路N6－2及外围元件组成，其输入端接在场效应管源极取样电阻R7上，输出端接在快速综合保护电路的输入端，快速综合保护电路由集成时基电路N5和逆导快速晶闸管VT2及外围元件组成，其输入端接瞬态过电流保护电路的输出端，集成放大电路的输出端接场效应管的多路保护电路。
6.根据权利要求书1或2所述的高频电磁灶，其特征是设有瞬态过电压快速保护电路和快速综合保护电路，瞬态过电压快速保护电路由输入电阻R68和集成比较放大电路R6－1及外围元件组成，其输入端与场效应管的漏极分压电阻R6连接，输出端接在快速综合保护电路的输出端，快速综合保护电路由集成时基电路N5、逆导快速晶闸VT2及外围元件组成，其输入端接瞬态过压保护电路的输出端，集成放大电路的输出端接场效应功率管的多路保护电路。
7.根据权利要求书3所述的高频电磁灶，其特征是设有瞬态过电压快速保护电路和快速综合保护电路，瞬态过电压快速保护电路由输入电阻R68和集成比较放大电路N6－1及外围元件组成，其输入端与场效应管的漏极分压电阻R6连接，输出端接在快速综合保护电路的输入端，快速综合保护电路由集成时基电路N5、逆导快速晶闸管VT2及外围元件组成，其输入端接瞬态过电压保护电路的输出端，集成放大电路输出端接场效应功率管的多路保护电路。
8.根据权利要求书4所述的高频电磁灶，其特征是V－MOS管的漏极和源极之间接有一个缓冲电路，该电路由高频高压二极管VD6和高压大电容C5组成，VD6和C5串联后并接在场效应管的漏极和源极上。
9.根据权利要求书6所述的高频电磁灶，其特征是V－MOS管的漏极和源极之间接有一个缓冲电路，该电路由高频高压二极管VD6和高压大电容C5组成，VD6和C5串联后并接在场效应管的漏极和源极上。
10.根据权利要求书1或2所述的高频电磁灶，其特征是高频振荡电路和场效应开关电路之间接在一个锅质材料自动选择电路，该电路由高频电容C36，集成比较放大电路N7－2及外围元件组成，其输入端通过空锅检测控制电路、瞬态过流检测保护电路与场效应高频开关电路中电流信号取样电阻R7连接，其输出端通过电容C36与高频振荡电路的输入端连接。
专利摘要本实用新型涉及一种高频电磁灶，包括电源电路、高频功率开关电路、磁性锅负载及高频振荡电路、脉宽控制电路和高速驱动电路。其特征是采用场效应管作为高频功率开关管；电源电路设有零电压开关装置；并设有瞬态过流、过压快速综合保护电路，缓冲保护电路，恒功率控制电路和锅质材料自动选择电路。该电磁灶较之现有的电磁灶具有热效率高、适应电网电压范围广，恒功率及安全，可靠等优点。
文档编号F24C7/02GK2142939SQ9122663
公开日1993年9月29日 申请日期1991年10月18日 优先权日1991年10月18日
发明者刘希真, 陈策, 蒋志远, 季昌瑞 申请人:陈策, 刘希真, 蒋志远, 傅少瑜