专利名称：全波共振式电磁加热驱动电磁炉的制作方法
技术领域：
本实用新型系与电磁加热有关，更详而言之，尤指一种全波共振式电磁加热驱动电磁炉。
按，先行所知，一般电磁炉乃利用电磁感应之原理，当通电于感应加热线圈而产生交变磁场，将导磁性软具置放于电磁炉之线圈上方时，炊具之底部受磁场感应而产生涡电流，使炊具本身发热以进行烹调，由于电磁炉没有瓦斯炉燃烧时产生一氧化碳中毒之危险，以及爆炸、火灾之危险，而且使用方便、清洁、热效率高，所以很受欢迎，因此电磁炉在安全、方便、健康等方面均大大优于瓦斯炉；但唯独加热能力方面，却远逊于瓦斯炉，因此如能提高电磁炉的加热能力，则其实用性必能大大的提升，但是如纯就电磁炉电路结构来看，则欲提升其加热能力，恐怕更恼人的问题将紧接着产生；如图1所示，系习用电磁炉之控制电路，其主要系藉一振荡／波宽调声器(osc／pwm)(01)产生预定宽度之脉波信号，并经一放大电路(02)将信号放大后，再连接推动一功率电晶体Q1，该功率电晶体Q1产生ON／OFF连续切换动作使输出线圈L1产生高频交变磁场，以感应炊具发热，而电感L2及电容C2则为滤波作用，请继续参阅图2所示为习用电磁炉控制电路，电晶体Q1之动态电压电流波形示意图，一般而言，功率电晶体Q1之导通时间T1约为5～25us，调整T1时间即可改变电磁炉之输出功率，T1时间愈长输出功率愈大，而T2时间系由输出线圈L1及电容C1之自然谐振频率所决定，约为15us，通常这种电磁炉以110V之电源电压而言，其输出功率范围约为200W～1200W，当电磁炉要求之功率更大例如3000W以上时，习用电磁炉之电路已难以适用，亦即其制造成本甚高，电能损失较大，而且习知电磁炉电路概为单端推挽式，亦即使用一功率电晶体，无法达成全波推挽之功能，并有功率电晶体近似短路之损失(如图2)，且如电源电压使用220V时，功率电晶体Q1之Vp(max)将增进一倍，须选用Vcbo规格在1250V以上之功率晶体，但这种规格之电晶体不仅价格昂贵，而且取得较为困难，电磁炉制造成本也较高，倘加入降压变压器将使成本与所占空间、重量约大幅提高，诸如上述之问题，均有待进一步之研究、改进，方能有突破性的进展，彻底解决问题造福民生。
有鉴于此，本案申请人乃藉产销该项产品多年之经验，不断研究、实验及改良，而终于有本实用新型产生。
即，本实用新型之主要目的，系提供一种全波共振式电磁加热驱动电路，作为电磁炉之控制电路，不仅具有高输出功率，且能降低成本、减少热能损失，对于使用导磁性较差之受热体时(诸如磁性弱之白铁锅)，其感应电力不变，并能维持加热效率。
缘是，本实用新型之全波共振式电磁加热驱动电磁炉，其大致包括一炉体，一组电磁加热线圈，及一全波共振式驱动电路，该驱动电路系由一振荡频率控制电路控制开始与停止振荡，一交换逻辑电路产生二互斥脉波信号经一放大电路驱动一双推挽交换输出电路，该交换逻辑电路内设有一延迟导通的前置电路。一双推挽电路，该双推挽电路具有二功率元件及串接一感应线圈与电容形成共振、或者两组双推挽互相倒相形成桥式四推挽电路，该双推挽电路中的二功率元件电晶体为IGBT或FET。一振荡频率调变电路经由温控系统调变而改变功率输出，藉以使功率晶体节省、安全暨稳定，并达到易于制作理想化之大型电功率电磁炉之目的。本实用新型的温控系统具有一感温电路和一温度显示及设定电路。
为确保安全，于电路中设有一定功率(或一定电流)的追踪电路，用以保护整个系统不致发生超荷情况，一频率缓和启动渐增电路，可保护功率电晶体在启动时之安全性，一电流(或电压)极限设定追踪电路，保护共振电容或线圈不被烧毁，也可作为整体电源跳脱之用。
本实型新型的优点是使用方便，清洁卫生，热效率高，安全可靠，成本低，有利于大批量生产。
如下图1习用电磁炉之控制电路。
图2习用电磁炉之控制电路电晶体Q1之动态电压电流波形示意图。
图3系本实用新型一较佳实施例之外观图。
图4系本实用新型一较佳实施例之方块流程图。
图5系本实用新型一较佳实施例之交换逻辑电路图。
图6系本实用新型一较佳实施例之双推挽交换输出电路图。
图7系本实用新型一较佳实施例之桥式四推挽电路图。
图8系本实用新型一较佳实施例之振荡频率控制电路波形比较图。
图9系本实用新型一较佳实施例之双推挽及桥式四推挽电路di／dt波形比较图。
图中标号如下01.振荡波宽调变器 02.放大电路1.炉体 2.电磁加热线圈10.振荡电路 20.交换逻辑电路30.放大驱动器 40.双推挽交换输出电路50.感温电路 60.温度显示及设定电路70.锅体A、B信号 Q1Q2Q3Q4功率电晶体(三极管)L1，L2感应线圈 D1D2D3D4二极管C1、C2电容兹举一较佳实施例并配合图式说明于后请参阅图3所示，本实用新型之全波共振式电磁加热驱动电磁炉，系包含一炉体(1)，一组电磁加热线圈(2)及一全波共振式驱动电路(图中未示)，因该炉体(1)及该电磁加热线圈(2)均与习用相同，在此不再赘述，主要重点在于该全波共振式驱动电路，如图4所示，该全波共振电路，主要包括一可控制开、闭之振荡电路(10)、一交换逻辑电路(20)、一放大驱动电路(30)、一双推挽交换输出电路(40)、一感温电路(50)、一温度显示及设定电路(60)，其中该振荡电路(10)，系作启始振荡触发以及振荡开(ON)闭(OFF)之控制，其波形图请参阅图8所示，当电源开启时，P1有电压输入，电压愈高时振荡频率愈高，反之当输入电压愈低则振荡频率愈低，一旦P1点为0，整个电路系统立即停止振荡，此电路之特点在于最高振荡频率早经设定，使同于加热线圈与电容之共振频率；该交换逻辑电路(20)，其电路图如图5所示，系输出二互为倒相之输出信号，且该二输出信号之导通相位并经延迟，为延迟导通之前置驱动电路；该放大驱动电路(30)，系习知放大电路，用以将该逻辑电路(20)之输出A、B两点之信号放大，因其系为习知电路在此不作详述；
该双推挽交换输出电路(40)，如图6所示，其系由二功率电晶体Q1、Q2(本实用新型系使用IGBT或FET)交互导通，当功率电晶体Q1导通时，正电流I1经Q1、线圈L1及电容C2充电，当功率电晶体Q2导通时，负电流I2经Q2、线圈L1及电容C1充电，因此感应线圈L1得产生交变磁场，或者亦可采用图7所示之桥式四推挽电路，其同样亦能达成产生交变磁场之作用，而二者之波形即如图9所示，其di／dt值(电压微分值)较之习用均大幅下降；该感温电路(50)，系藉一感温器忠实的将该锅体(70)之温度传导至该温度显示及设定电路(60)，如显示温度尚未达到设定值则持续驱动加热，达到控温之功效；本实用新型之内部主要电路，其主要系由该振荡电路(10)控制整体电路的开启和关闭并配合感温电路(50)和温度显示及设定电路(60)配合作控温的工作，再由一交换逻辑电路(20)输出倒相暨相位延迟导通信号，经过一放大驱动电路(30)放大信号，并进而驱动一双推挽交换输出电路(40)而交互导通，使其电路中所设之感应线圈振荡产生磁场，而感应负载发热，此即为本实用新型之整体动作原理，而其较之习用电磁驱动电路具有以下之进步功效1.本实用新型除能达到高功率(2.5～30KW)输出外，更因采用高速电晶体IGBT或FET使振荡频率超过20KHZ以上，大幅降低感应线圈与其共振电容器之电容量，大幅降低成本，且又能使功率晶体安全、稳定，因为本实用新型采用独特的全波正弦波电流振荡方式，可使传统电磁加热电路极大的di／dt(电流变动率)降至最低，又应用了本实用新型独特的延迟导通方式，使dV／dt(电压微分)损失亦降低至零，故习用功率电晶体损坏的两大元凶高dv／dt及高di／dt损失，造成瞬间晶片快速升温而损坏，可用本实用新型而彻底消除。
2.因为实用新型采用双推挽或桥式四推挽电路，故功率电晶体之耐电压规格只需1.4倍安全余裕量于Vcc电压即可，例如采用220V三相电源，则Vcc＝311V×1.4＝435.4V，则功率电晶体之耐压只需435.4V以上规格即可。
3.本实用新型可使用功率电晶体之发热量，减低约6.7倍，传统式的功率电晶体损失占整机能源损失约8.7％，采用本实用新型约可提高整机能源效率至91％左右，对于节约能源有极大的功效。
4.因为本实用新型采用全波共振原理，可改善传统电磁炉在使用导磁性稍差(例如吸力弱之白铁)的锅体时感应电力大幅减弱，且热效率又降得更低之大缺点，其感应电力不变且能维持加热效率，诚为一革命性的突破。
最后值得一提的是，本案申请人为考虑整体电路之安全性，特别于电路内设有一定功率(或一定电流)追踪电路，藉以保护整个系统不致发生超荷的情形，一频率缓和启动渐增电路，可保护功率电晶体在启动时之安全性，及一电流(压)极限设定追踪电路，使共振电容或线圈不致烧毁，或亦可作为整体电源跳脱之用，以上均为最佳电路及元件之保护措施。
权利要求1.一种全波共振式电磁加热驱动电磁炉，其特征在于其主要包含一炉体；一组电磁加热线圈；一全波共振式驱动电路，该驱动电路由一振荡频率控制电路开始与关闭，一交换逻辑电路产生二互斥脉波信号经一放大驱动电路驱动一双推挽交换输出电路，该双推挽电路具有二功率元件及串接一感应线圈与电容形成共振，一振荡频率调变电路经由温控系统调变而改变功率输出。
2.根据权利要求1所述之全波共振式电磁加热驱动电磁炉，其特征在于其中，该交换逻辑电路内设有一延迟导通之前置驱动电路。
3.根据权利要求1所述之全波共振式电磁加热驱动电磁炉，其特征在于其中，该二功率元件电晶体为IGBT或FET。
4.根据权利要求1所述之全波共振式电磁加热驱动电磁炉，其特征在于其中，该温控系统内具有一感温电路及一温度显示及设定电路。
5.根据权利要求1所述之全波共振式电磁加热驱动电磁炉，其特征在于其中并设有一定功率(定电流)追踪电路藉以保护整体系统不致发生超荷之情形。
6.根据权利要求1所述之全波共振式电磁加热驱动电磁炉，其特征在于其中并设有一电流(压)极限设定追踪电路，使共振电容或线圈不致烧毁。
7.根据权利要求6所述之全波共振式电磁加热驱动电磁炉，其特征在于该电流(压)极限设定追踪电路亦可作为电源跳脱之用。
8.根据权利要求1所述之全波共振式电磁加热驱动电磁炉，其特征在于其中并设有一频率缓和启动渐增电路，以保护功率晶体在启动时之安全性。
专利摘要一种全波共振式电磁加热驱动电磁炉，包括一炉体，一组电磁加热线圈，及一全波共振式驱动电路。该驱动电路系由一振荡频率控制电路控制开始与停止振荡，一交换逻辑电路产生二互斥脉波信号经一放大电路驱动一双推挽交换输出电路。该双推挽电路具有二功率元件及串接一感应线圈与电容形成共振，或者两组双推挽互相倒相形成桥式四推挽电路，一振荡频率调变电路经由温控系统调变而改变功率输出，藉以使功率晶体节省、安全暨稳定，并达到易于制作理想化之大型电功率电磁炉之目的。
文档编号F27D11/00GK2160874SQ9320584
公开日1994年4月6日 申请日期1993年3月17日 优先权日1993年3月17日
发明者胡龙江 申请人:胡龙江