感应加热炉灶面的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种感应加热炉灶面，其中检测放置在其上的容器是否处于适当的加热位置。
【背景技术】
[0002]感应加热炉灶面利用感应线圈产生的磁场效应，根据加热如铸铁或者钢类的铁磁炊具(例如锅)的原理来运行。为了驱动产生磁场的感应线圈，大量的电流经过电路板上的电源开关(IGBT绝缘栅双极晶体管、二极管或者M0SFET)。在现有技术中，通过使用两个电源开关和两个谐振电容器形成的半桥串联谐振(HBSR)电路，以及由一个电源开关和一个谐振电容器形成的单开关准谐振(SSQR)电路，其用于驱动单个感应线圈。由于成本的优势，单开关准谐振电路(SSQR)是优选的；然而，它们在较窄的能量频率范围中运行，并且仅仅在特定的电压和功率范围内向炊具传送功率。在其中使用单开关准谐振电路(SSQR)的感应加热炉灶面中，在检测不同种类炊具以及炉灶面燃烧器上炊具的位置发生变化时会遇到问题。而且，在主电压波动以及不同温度条件下检测炊具的位置困难会增大。在一些感应加热炉灶面中，使用多线圈-多区域结构，可以在整个炉灶面表面维持加热，并为使用者提供了便利。在这种类型的感应加热炉灶面中，多种形状和尺寸的感应线圈位于炉灶面表面。在可变主电压下，依据功率设置以及可变温度条件下的输入电压，检测炊具位置以及还有性能特征比如直径、类型和功率传送到炊具过程中铁磁特性对于其中使用多线圈还有单开关准谐振电路(SSQR)的产品是相当关键的。如果炊具从炉灶面的滑动或者抬起不能被正确检测到，则炊具将不能被有效地加热，并且会损坏控制感应线圈的电路。
[0003]欧洲专利申请N0.EP2282606涉及一种感应装置控制方法。通过比较谐振电压和控制单元中预定的固定参考电压，检测感应线圈上容器存在与否、及其电阻率和尺寸。
[0004]在欧洲专利申请N0.EP1629698中，阐述了包括功率逆变器、微处理器、保护电路和平底锅检测电路的感应烹饪系统。
[0005]在日本专利申请N0.JP4371108中，阐述了包括炊具检测电路的感应加热烹饪装置。
[0006]在日本专利申请N0.JP2011023163中，阐述了一种米饭蒸煮机，其中，在不稳定电源电压条件下，检测感应加热器上的平底锅存在与否或者平底锅是否位于希望的位置。
[0007]在日本专利申请N0.JP2007066837中，阐述了一种米饭蒸煮机，其中，在电源电压条件波动下，检测感应加热器上厨房用具例如调羹、刀具的存在。
【发明内容】
[0008]本发明的目的就是实现一种感应加热炉灶面，其中在可变主输入电压和温度条件下精确地检测放置在感应线圈上容器的位置。
[0009]为了获得在第一个权利要求中和其各自权利要求解释的本发明的目的，实现的感应加热炉灶面包括将交流主电流转换为直流电流的桥整流器、具有感应线圈和谐振电容器的谐振电路、驱动谐振电路的电源开关，例如IGBT、在其上产生谐振电压的集电极节点，以及电流检测电路，其与感应线圈串联连接并对线圈电流提供监控，通过转换成电压数据线圈电流从感应线圈传递到容器。
[0010]电流检测电路是由和感应线圈串联连接的电流传感电阻构成，或者由和感应线圈串联连接的电流互感器和与电流互感器的次级侧并联连接的电流传感电阻构成。
[0011]通过比较电流检测电路检测到的线圈电流并转化成电压数据和在电源开关的集电极和发射极之间形成的谐振电压之间的相位差时间与在其存储器记录的阈值相位差时间，控制单元确定容器是否在感应线圈上存在或者感应线圈上的容器对准是否适当。
[0012]在本发明的实施例中，第一比较器和电流检测电阻的端子并联连接。通过检测线圈电流的过零，第一比较器产生方波输出信号。
[0013]通过比较谐振电压和DC线电压，连接到集电极节点和DC线的第二比较器产生方波输出信号。分压器连接到集电极节点和DC线，并通过减少到可测量的低水平比较谐振电压和DC线电压。
[0014]第一比较器和第二比较器连接到其上的逻辑AND门，当第一比较器和第二比较器二者的输出信号是逻辑I时，产生逻辑I输出信号。
[0015]如果逻辑AND门的逻辑I输出信号的周期小于在其存储器记录的阈值信号时间，控制单元确定感应线圈上容器不存在，或者容器已经从感应线圈滑动到超过了被允许的范围，并且中断感应线圈电流。
[0016]在本发明的感应加热炉灶面中，在AC主输入电压变化的不利条件下在整个加热过程中可靠地检测容器是否存在于感应线圈上以及感应线圈上的对准位置。
【附图说明】
[0017]在附图中描述为了获得本发明的目的实现的感应加热炉灶面，其中:
[0018]图1是感应加热炉灶面的控制电路的示意图。
[0019]图2是本发明的实施例中的感应加热炉灶面的控制电路的示意图。
[0020]图3是示出感应加热炉灶面的控制电路中电源开关上产生的感应线圈电流和电压随时间变化的图形。
[0021]图4是示出感应加热炉灶面的控制电路中使用的第一和第二比较器的输出信号的图形。
[0022]图5是示出感应加热炉灶面的控制电路中使用的逻辑AND门的输出信号的图形。
[0023]在图中示出的元件用下述附图标记标示:
[0024]1.感应加热炉灶面
[0025]2.桥整流器
[0026]3.滤波电路
[0027]4.感应线圈
[0028]5.谐振电容器
[0029]6.谐振电路
[0030]7.电源开关
[0031]8.续流二极管
[0032]9.集电极节点
[0033]10.驱动电路
[0034]11.控制单元
[0035]12.电流检测电路
[0036]13.电流检测电阻
[0037]14.电流互感器
[0038]15.第一比较器
[0039]16.第二比较器
[0040]17.AND 门
[0041]18.第一分压器
[0042]19.第二分压器。
【具体实施方式】
[0043]感应加热炉灶面(I)包括将从主线接收到的交流电流转换成直流电流的桥整流器(2)、设置在桥整流器(2)的出口处包括DC线电容器和DC线电感器的高频滤波电路(3)，其通过对DC线上产生的电压滤波在特定的频率范围内传送DC电压、谐振电路(6)，其具有对放置在其上的容器(K)提供加热的感应线圈(4)和与感应线圈(4)并联连接的谐振电容器(5)、驱动谐振电路￠)的具有集电极和发射极的电源开关(7)，例如IGBT(绝缘栅双极晶体管)，在关断位置其是导电状态，在关断时间期间为谐振电容器(5)充电，在接通位置中断导电，在不导电(接通)时间使谐振电容器(5)放电，并从感应线圈⑷传送能量到容器(K)、和电源开关(7)并联连接的续流二极管(8)，在电源开关(7)的不导电(接通)时间，其在谐振电路(6)中提供连续的感应线圈⑷电流(IJ (下文中将称为“线圈电流(IJ”)、集电极节点(9)，其上的谐振电压(VJ或者换句话说电源开关(7)的集电极-发射极电压产生在电源开关(7)的不导电(接通)时间期间、驱动电路(10)，其以所需水平的驱动电压驱动电源开关(7)，和控制单元(11)，比如微处理器，其通过控制驱动电路(10)调节电源开关(7)的操作。
[0044]在感应加热炉灶面(I)中实施的加热工艺中，其中电源开关(7)在关断位置的导通时间是由用户设置的功率尺度所确定的。其中电源开关(7)在接通位置的不导电时间是由依赖于放置在感应线圈(4)上的容器(K)的特性特征的控制单元(11)、感应线圈(4)上容器(K)的对准、AC主电压条件和容器(K)的温度确定的。谐振电容器(5)首先被充电，然后在电源开关不导电(接通)的时间期间放电，并且线圈电流(IJ通过续流二极管(8)，同时谐振电容器(5)放电。在集电极节点(9)处产生谐振电压(Vce)，并把能量从感应线圈(4)传送到容器(K)。在谐振电压(Vce)最低水平时，电源开关(7)从接通位置变换到关断位置，换句话说，从不导通电流状态到电流导通状态，在导通时间期间，同时电源开关(7)在关断位置时，能量存储在感应线圈(4)中。
[0045]本发明的感应加热炉灶面⑴包括位于谐振电路(6)中和感应线圈(4)串联连接的电流检测电路(12)，其中电源开关(7)在接通位置的不导电时间其将从感应线圈(4)到容器(K)的线圈电流(IJ转化成电压数据，并提供被监控的线圈电流(IJ，和控制单元
(11)，其通过比较从电流检测电路(12)接收到的线圈电流(IJ转换成电压数据和在集电极节点(9)上产生的谐振电压(Vce)之间的相位差时间(T)和记录在其存储器中的阈值相位