CN100441058C - 超音频调频调幅半桥串联谐振输出电磁感应加热电源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超音频调频调幅半桥串联谐振输出电磁感应加热电源，其技术内容是由带通滤波器、谐振半桥输出电路、调频调幅控制电路三部分所组成。谐振半桥输出电路是由滤波电路、防幅射共模电感、IGBT半桥输出电路、电流传感器CT所组成；调频调幅控制电路是由振荡电路、触发推动电路、逆程吸收电路、电压调频调控电路、加热线圈温度检测电路、IGBT温度检测电路、锅温保护电路、鉴相电路、触发控制电路、电流传感器CT、接口电路CPU等所组成。本发明电路设计合理，效率高、功率大、工作可靠、输出特性好、去载电压电流输出是下降的。由本发明组成的电磁炉可满足普通家庭需要并可在酒店、饭店、超市、轮船、火车上推广使用，具有广阔的市场开发前景。

Description

超音频调频调幅半桥串联谐振输出电磁感应加热电源

技术领域

本发明属于电子领域，它涉及一种电磁感应加热电源，具体说是一种超音频调频调幅半桥串联谐振输出CPU监控电磁感应加热电源装置。

背景技术

目前我国普遍采用的加热炊具大多为燃气灶，燃气灶相对燃煤灶虽然说方便卫生，但燃气的不安全隐患及燃气燃烧后产生的热幅射及废气对人体、环境又造成了新的污染。近年来发达国家已流行电磁加热炊具，电磁加热炊具以其升温快、热效率高、无明火、无烟尘、无有害气体、对环境不产生热幅射等优点已越来越受到人们的青睐，目前发达国家使用电磁灶的比例已高达80％以上，在香港地区也达到了60％，可以说，利用电磁加热作为加热炊具已成为世界潮流。纵观目前国内市场销售的电磁炉，虽说生产厂家很多，产品型号繁杂，但因其电路均采用脉冲调宽或移相输出电路，不但功率小，故障多，而且电磁炉的炒锅与加热盘不能脱离，否则将烧坏电器元件，这极不适应我国炒炉抛锅炒菜的传统习惯，所以还无法完全替代燃气灶，特别是在宾馆、饭店、超市、轮船、火车等燃气灶排废大户的推广使用受到限制。

发明内容

本发明的目的是设计一种具有IGBT温度保护、加热线圈过热保护、频率保护、过电压电源保护、离锅电路保护、故障显示保护、抗市电干扰并防止本电源对市电污染等功能的超音频调频调幅半桥串联谐振输出电磁感应加热电源。

本发明的技术方案是：

带通滤波器(01)与三相交流工频电源连接，经滤波后的三相交流工频电压接入谐振半桥输出(02)，谐振半桥输出(02)与调频调幅控制(03)连接。

谐振半桥输出(02)的三相全桥整流电路D输出的直流电压加于带防辐射共模电感L₁的滤波电路，再经由IGBT、C₇、C₈构成的半桥逆变电路向谐振负载提供超音频电能，电流传感器CT连接在谐振负载回路上。

调频调幅控制(03)的振荡电路，提供由电压调频调控电路控制下的超音频信号接入CPU单元，由CPU单元发出控制指令，通过接口电路向状态显示电路送出状态显示信号，同时向触发输出接口电路提供超音频信号，在触发控制电路控制下，通过触发推动电路驱动IGBT开关，CPU与IGBT温控、鉴相、锅温保护、加热线圈温度检测电路相接。

谐振半桥输出(02)由三相全桥整流D、滤波电路、共模电感L₁、IGBT和C₉-C₁₄及加热线圈L₂串联成谐振输出电路。

本发明电路设计合理，效率高、功率大、工作可靠、输出特性好、去载电压电流输出特性稳定，可供220V单相5KW以下各种功率及380V三相25KW以下各种功率使用。

附图说明

附图1为本发明的电路原理框图。

01为带通滤波器，02为谐振半桥输出，03为调频调幅控制。

附图2为本发明实施例三相带通滤波器电路原理图。

附图3为本发明谐振半桥输出电路原理图。

附图4(4-1、4-2)为本发明调频调幅控制电路原理图。

附图5为本发明另一实施例调频调幅控制电路中触发推动电路原理图。

附图6为本发明功率输出特性曲线图。

附图7为本发明去载电压电流输出特性曲线图。

附图8为本发明全负荷去载频率-功率特性曲线图。

附图9为本发明发明与电磁炉的结构示意图，图示标记如下：

物料1、铁锅2、陶瓷面板3、线圈4、电源装置5、电源引线6。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步详细描述，附图2为本发明实施例三相带通滤波器电路原理图，可将电源中的有害杂波滤掉以防对本发明的干扰；同时可防止本发明20-30KHZ的频率对外电网的污染。附图3为本发明实施例谐振半桥输出电路原理图，由三相全桥整流D、滤波电路、共模电感L₁、IGBT和C₉-C₁₄及加热线圈L₂组成串联谐振输出电路，CT是电流传感器，附图4(4-1、4-2)为本发明实施例调频调幅控制电路，由脉冲变压器T₂、T₃及U₁₃、U₁₅组成半桥触发电路，由双桥堆U₁₄组成逆程吸收电路并反馈给电源，T₂、T₃起隔离高压的作用，触发脉冲是由CPU、U₁、U₂、U₃和监控程序经接口电路U₅、U₆发送并在接口电路U₅、U₆的监控之下，触发脉冲是由接口电路U₄及LED1-LED6显示加温、不加温或报警，报警时CPU是关掉触发脉冲的，由U₁₁、U₁₀、U₉组成电压控制振荡器，输送给CPU，当报警时由CPU经Q₂及时关掉振荡器，由U₇、U₁₂、U₈组成探测电路。

本发明由控制电路组成一个大闭环路，控制电路由两种电源供给，P1为15V供触发电路用，ICL为5V供其余IC用，并具有防止浪涌电压的交流输入端。

本发明上述实施例触发推动可选用UC3708或选用IXDD404P₁，附图5为选用IXDD404P₁时，增加在U₃与U₁₃之间的部分电路，当采用UC3708时，Y₅短路，Y₂、Y₃、Y₄开路，当采用IXDD404P₁时Y₅开路，Y₂、Y₃、Y₄短路。

本发明相对脉冲调宽或移相输出电路效率高、功率大，体积小、可靠性强，输出特性好，输出的大小只与给定的频率有关，输出电路的设计在串联谐振20-24KW状态越趋向这个频率，输出功率大，并且是稳频的，其输出特性曲线如图6所示，是一个良好的正弦曲线；本发明电源全负荷去载电压电流输出特性曲线如图7所示，图中M点为满负荷点电压，当负荷在满负荷点撤去时，输出电压是下降的；本发明全负荷去载频率-功率特性曲线如图8所示，N点为锅具撤去时的满负荷点，当满负荷撤去锅具时，输出频率是稳频的，即频率不变，直至不输出。

如图9所示将本发明通过电源引线6与线圈4接通，即可产生高频电磁场，线圈4上依次放有陶瓷面板3及铁锅2，电磁感应到铁锅底部产生涡流，直接令锅底迅速发热，快速加热物料1。相对燃气灶具，由本发明组成的电磁炉升温快，热效率高，无明火、无烟尘，无有害气体，对周围环境不产生热幅射，所以特别适用炒炉抛锅炒菜，可满足普通家庭需要并可在酒店、饭店、超市、轮船、火车上推广使用，具有广阔的市场开发前景。

Claims (7)

1.超音频调频调幅半桥串联谐振输出电磁感应加热电源，是由带通滤波器(01)与三相交流工频电源连接，经滤波后的三相交流工频电压接入谐振半桥输出(02)，谐振半桥输出(02)与调频调幅控制(03)连接，其特征是谐振半桥输出(02)的三相全桥整流电路D输出的直流电压加于带防辐射共模电感L₁的滤波电路，再经由IGBT、C₇、C₈构成的半桥逆变电路向谐振负载提供超音频电能，电流传感器CT连接在谐振负载回路上。

2.根据权利要求1所述的超音频调频调幅半桥串联谐振输出电磁感应加热电源，其特征是调频调幅控制(03)的振荡电路，提供由电压调频调控电路控制下的超音频信号接入CPU单元，由CPU单元发出控制指令，通过接口电路向状态显示电路送出状态显示信号，同时向触发输出接口电路提供超音频信号，在触发控制电路控制下，通过触发推动电路驱动IGBT开关，CPU与IGBT温控、鉴相、锅温保护、加热线圈温度检测电路相接。

3.根据权利要求1所述的超音频调频调幅半桥串联谐振输出电磁感应加热电源，其特征是谐振半桥输出(02)由三相全桥整流D、滤波电路、共模电感L₁、IGBT和C₉-C₁₄及加热线圈L₂串联成谐振输出电路。

4.根据权利要求1或2所述的超音频调频调幅半桥串联谐振输出电磁感应加热电源，其特征是调频调幅控制(03)由脉冲变压器T₂、T₃及U₁₃、U₁₅组成半桥触发电路，由双桥堆U₁₄组成逆程吸收电路并反馈给电源，触发脉冲是由CPU、U₁、U₂、U₃和监控程序经接口电路U₅、U₆发送并在接口电路U₅、U₆的监控之下，触发脉冲是由接口电路U₄及LED1-LED6显示加温、不加温或报警，报警时CPU是关掉触发脉冲的，由U₁₁、U₁₀、U₉组成电压控制振荡器，输送给CPU，当报警时由CPU经Q₂及时关掉振荡器，由U₇、U₁₂、U₈组成探测电路。

5.根据权利要求1所述的超音频调频调幅半桥串联谐振输出电磁感应加热电源由控制电路组成一个大闭环路，控制电路由两种电源供给，P₁为15V供触发电路用，ICL为5V供其余IC用，并具有防止浪涌电压的交流输入端。

6.根据权利要求1或2所述的超音频调频调幅半桥串联谐振输出电磁感应加热电源，其触发推动电路选用UC3708，当选用UC3708时，Y₅短路，Y₂、Y₃、Y₄开路。

7.根据权利要求1或2所述的超音频调频调幅半桥串联谐振输出电磁感应加热电源，其触发推动电路选用IXDD404P₁，当选用IXDD404P₁时，在U₃与U₁₃之间增加部分电路，此时Y₅开路，Y₂、Y₃、Y₄短路。

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