CN104180403A - 便携式电磁炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式电磁炉，包括加热线圈盘、主控单元和控制面板，加热线圈盘与主控单元电连接，主控单元与控制面板电连接，还包括内置电池组、交直流高频转换电路、充放电端口和充放电保护电路，充放电端口与充放电保护电路电连接，充放电保护电路与内置电池组电连接，内置电池组与主控单元和交直流高频转换电路电连接，交直流高频转换电路与主控单元和加热线圈盘电连接。本发明为电磁炉设置内置电池组，通过交直流高频转换电路将内置电池组的直流电变换为交流电，当电磁炉上放置铁制或者含铁锅具时，锅具的底部发热。当在室外或者停电的情况下本发明的便携式电磁炉可以正常工作，避免了传统电磁炉对工频电源的依赖。

Description

便携式电磁炉

技术领域

本发明涉及家用电器领域，特别是涉及一种不受工频电源限制的便携式电磁炉。

背景技术

电磁炉是根据电磁感应加热原理，利用交变电流通过线圈产生高频交变磁场，磁力线经线圈与锅底构成的磁回路穿透灶面作用于锅底，在铁质锅的底部产生感应电流(涡流)，感应电流使锅体底部迅速发热，用来加热和烹煮食物。

电磁炉目前虽然在国内外市场的需求量很大，千家万户都已习惯使用这类智能化程度高、环保、高效的微电脑电磁炉，但基本上都只能在有工频电源作为能源的固定使用环境中使用，对工频电源的需求限制了使用电磁炉的环境。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种便携式电磁炉，其内部设有内置电池组，在没有工频电源的情况下内置电池组可以为电磁炉提供电源，因此，即使在户外或者停电的情况下也能使用电磁炉，使日常生活更加洁净、环保。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种便携式电磁炉，包括加热线圈盘、主控单元和控制面板，加热线圈盘与主控单元电连接，主控单元与控制面板电连接，还包括内置电池组、交直流高频转换电路、充放电端口和充放电保护电路，充放电端口与充放电保护电路电连接，充放电保护电路与内置电池组和主控单元电连接，内置电池组与主控单元和交直流高频转换电路电连接，交直流高频转换电路与主控单元和加热线圈盘电连接。在电磁炉内设置内置电池组，交直流高频转换电路将内置电池组的直流电转换成高频交流电然后作用于加热线圈盘，当加热线圈盘上放置铁制或者含铁的锅具时，加热线圈盘利用高频交变电流产生高频交变磁场，磁力线经加热线圈盘与锅底构成的磁回路穿透灶面作用于锅底，在铁质锅的底部产生感应电流(涡流)，感应电流使锅体底部迅速发热，用来加热和烹煮食物。从而摆脱了工频电源对电磁炉工作环境的限制。并且，本发明的便携式电磁炉还设有充放电端口，既可以使用工频电源为内置电池组充电后作为能源，还可以作为内置电池组的输出端口为外部设备提供直流电源。

前述便携式电磁炉中，交直流高频转换电路包括谐振电容C1和电流互感器T1，谐振电容C1、电流互感器T1和加热线圈盘依次串联。其能源由内置电池组统一供电。输出功率调整方法可以采用：脉冲移相功率调制法(PSM)即通过输出脉冲改变两斜对功率管信号之间的相位差来改变输出电压值，以达到调节功率的目的；脉冲频率功率调制法(PFM)，就是通过输出脉冲控制的频率改变逆变侧输出电压的频率来改变负载的阻抗，从而达到调节输出功率的目的；还可以采用脉冲密度功率调制法(PDM)，即是通过调节输出脉冲的密度来调节输出功率，实质就是通过控制电路向负载输送能量的时间来控制输出功率。其原理是在N个调功单位内，其中的M个单位内逆变器向负载输送能量，而其余的N-M个单位内逆变器停止向负载输送能量，负载能量以自然频率逐渐衰减。从而达到调节功率的目的。该方法的优点是，向负载输送能量时，功率输出不变，开关损耗小。易于实现数字化控制。根据输出功率大小的需求，综合采用脉冲移相功率调制法(PSM)和脉冲密度功率调制法(PDM)，最终实现功率大小的调节。

上述便携式电磁炉中，充放电端口包括工频电源端口、直流电源端口和供电端口，充放电保护电路包括升压模块和功率限制模块；直流电源端口与升压模块和功率限制模块电连接，升压模块和功率限制模块与内置电池组电连接；工频电源端口和供电端口与充放电保护电路电连接。将工频电源接入工频电源接口，可以为内置电池组充电然后作为电磁炉的供电电源；供电端口是内置电池组的输出端，可以为移动通讯设备等进行充电；可以将蓄电池或者汽车内的电池组接入直流电源端口，蓄电池或者汽车内的电池组的电压经升压模块升压后，为电磁炉的内置电池组进行充电，并且功率限制模块对蓄电池或者汽车内的电池组起到了保护作用，防止蓄电池或者汽车内的电池及发电机等因过度放电而损坏。

还包括外置电池和/或太阳能充电板，外置电池和/或太阳能充电板与直流电源端口电连接。当在室外或者没有工频电源的时候为电磁炉的正常使用了提供了更多的选择。

本产品中，还包括开关电源，开关电源与内置电池组电连接。为电磁炉的内部电子元件提供工作电源。内置电池组包括串联的磷酸铁锂电池，磷酸铁锂电池重量轻、体积小、寿命长、使用安全并且耐高温、绿色环保。内置电池组设有电池保护板。本发明中的电池保护板采用带电量平衡功能的电池保护专用IC(集成电路)，该IC内置高精度电压检测电路和延时电路，具有采用级联方式构成多节电池的保护电路。

与现有技术相比，本发明为电磁炉设置内置电池组，通过交直流高频转换电路将内置电池组的直流电变换为交流电，当电磁炉上放置铁制或者含铁锅具时，加热线圈盘与锅具形成回路，锅具的底部发热。当在室外或者停电的情况下本发明的便携式电磁炉可以正常工作，避免了传统电磁炉对工频电源的依赖。便携式电磁炉上设有与内置电池组相连的充放电端口，可以通过其为内置电池组充电，也可以将移动通讯设备与之相连，为移动通讯设备充电，从而增强实用性。

附图说明

图1是本发明的一种实施例的结构框图；

图2是本发明的另一种实施例的机构框图；

图3是交直流高频转换电路的结构框图；

图4是便携式电磁炉功率控制部分电路图；

图5是功率控制驱动电压和谐振电流的波型及相位的关系图；

图6是充放电源端口的电路图；

图7是便携式电磁炉内部用电切换模式电路图。

附图标记：1-充放电端口，2-充放电保护电路，3-内置电池组，4-交直流高频转换电路，5-加热线圈盘，6-主控单元，7-控制面板，8-报警器，9-开关电源，10-机内电子元件，11-工频电源端口，12-直流电源端口，13-供电端口，14-升压模块，15-功率限制模块，16-驱动电路，17-电流采集装置。

具体实施方式

本发明的实施例：

实施例1：如图1所示，一种便携式电磁炉，包括加热线圈盘5、主控单元6和控制面板7，加热线圈盘5与主控单元6电连接，主控单元6与控制面板7电连接，还包括内置电池组3、交直流高频转换电路4、充放电端口1和充放电保护电路2，充放电端口1与充放电保护电路2电连接，充放电保护电路2与内置电池组3和主控单元6电连接，内置电池组3与主控单元6和交直流高频转换电路4电连接，交直流高频转换电路4与主控单元6和加热线圈盘5电连接。

如图2所示，充放电端口1包括工频电源端口11、直流电源端口12和供电端口13，充放电保护电路2包括升压模块14和功率限制模块15；直流电源端口12与升压模块14和功率限制模块15电连接，升压模块14和功率限制模块15与内置电池组3电连接；工频电源端口11和供电端口13与充放电保护电路2电连接。其中，直流电源端口的电路图如图6所示，采用全桥逆变的方式进行，主控单元对内置电池组的输出电压和电流进行釆样，可完成充电、供电、补充供电等功能，并对外置电源提供的功率进行限制。

还包括外置电池和/或太阳能充电板，外置电池和/或太阳能充电板与直流电源端口12电连接。

实施例2：如图1所示一种便携式电磁炉，包括加热线圈盘5、主控单元6和控制面板7，加热线圈盘5与主控单元6电连接，主控单元6与控制面板7电连接，还包括内置电池组3、交直流高频转换电路4、充放电端口1和充放电保护电路2，充放电端口1与充放电保护电路2电连接，充放电保护电路2与内置电池组3和主控单元6电连接，内置电池组3与主控单元6和交直流高频转换电路4电连接，交直流高频转换电路4与主控单元6和加热线圈盘5电连接。

如图2所示，充放电端口1包括工频电源端口11、直流电源端口12和供电端口13，充放电保护电路2包括升压模块14和功率限制模块15；直流电源端口12与升压模块14和功率限制模块15电连接，升压模块14和功率限制模块15与内置电池组3电连接；工频电源端口11和供电端口13与充放电保护电路2电连接。

还包括开关电源9，开关电源9与内置电池组3电连接，为便携式电磁炉的机内电子元件10供电。内置电池组3包括串联的磷酸铁锂电池。

实施例3：如图1所示，一种便携式电磁炉，包括加热线圈盘5、主控单元6和控制面板7，加热线圈盘5与主控单元6电连接，主控单元6与控制面板7电连接，还包括内置电池组3、交直流高频转换电路4、充放电端口1和充放电保护电路2，充放电端口1与充放电保护电路2电连接，充放电保护电路2与内置电池组3和主控单元6电连接，内置电池组3与主控单元6和交直流高频转换电路4电连接，交直流高频转换电路4与主控单元6和加热线圈盘5电连接。

如图2所示，充放电端口1包括工频电源端口11、直流电源端口12和供电端口13，充放电保护电路2包括升压模块14和功率限制模块15；直流电源端口12与升压模块14和功率限制模块15电连接，升压模块14和功率限制模块15与内置电池组3电连接；工频电源端口11和供电端口13与充放电保护电路2电连接。

内置电池组3设有电池保护板。

实施例4：一种便携式电磁炉，包括加热线圈盘5、主控单元6和控制面板7，加热线圈盘5与主控单元6电连接，主控单元6与控制面板7电连接，其特征在于，还包括内置电池组3、交直流高频转换电路4、充放电端口1和充放电保护电路2，充放电端口1与充放电保护电路2电连接，充放电保护电路2与内置电池组3和主控单元6电连接，内置电池组3与主控单元6和交直流高频转换电路4电连接，交直流高频转换电路4与主控单元6和加热线圈盘5电连接。

如图3所示，交直流高频转换电路4包括谐振电容C1和电流互感器T1，谐振电容C1、电流互感器T1和加热线圈盘5依次串联。

谐振电容C1、电流互感器T1和加热线圈盘5组成串联谐振回路，其谐振频率为：

$F_0=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{\mathrm{LC}}}$

其中，L是电流互感器T1的电感，C是谐振电容C1的电容。中控单元6提供的频率也是F₀，并且，电流互感器T1还接有电流采集装置17，电流采集装置17时时采集电流互感器T1的电流频率脉冲信号，并将采集到的电流频率脉冲信号反馈给主控单元6，主控单元6实时跟踪电流互感器T1的频率，使主控单元6提供的电流频率与谐振电容C1、电流互感器T1和加热线圈盘5的谐振频率F₀保持同步。本实施例中，驱动功率级由四个大功率纵向场效应管Q1、Q2、Q3和Q4组成，通过连接主控单元6的四个驱动电路16进行驱动，通电后在谐振回路形成类似于正弦波的电路，见图5，在加热线圈盘5上产生涡流，当加热线圈盘5上放置铁质锅具时，加热线圈盘5对锅具的底部进行加热。

由于电磁炉在启动时，负载还没有电流，无法进行频率跟踪，所以必须先依靠他激信号使电源正常启动，当反馈电流达到一定幅值后再转化为自激状态。

本方案在系统启动时先通过中控单元6产生20kHz至50kHz的扫频信号，然后不断检测负载电流有效值反馈，当反馈电流有效值高于阀值时(该环节也完成开机锅检过程)，跳出扫频程序进入到数字锁相环程序，使模块工作在自激状态。

工作原理：本便携式电磁炉的控制面板7采用触摸感应式面板，通过控制面板7调控电磁炉的功率，其控制功率部分电路图如图4所示。通过LED数码显示器显示运行状态。当没有工频电源的情况下，内置电池组3为加热线圈盘5供电，交直流高频转换电路4将内置电池组3的直流电变换为高频的交流电，从而满足加热线圈盘5的电源需求。主控单元6实时检测电磁炉的工作状态，当电磁炉的运行状态异常时，主控单元6控制报警器8报警。当外部有工频电源时，将工频电源接入工频电源端口11，工频电源为内置电池组3进行充电的同时还可为加热线圈盘5的正常运行供电，其模式控制电路图如图7所示。当直流电源端口12接有外接电源或者太阳能电池板时，升压模块14将外接电源或者太阳能电池板提供的电源提升至预设电压值，为内置电池组3进行充电，或作为内置电池组3的能量补充，一同为加热线圈盘5的正常运行供电。直流电源端口的电路图如图6所示，采用全桥逆变的方式进行，主控单元对内置电池组及外供电源的输出电压和电流进行釆样，可完成充电、供电、补充供电等功能，并对外置电源提供的功率进行限制。

Claims (7)

1.一种便携式电磁炉，包括加热线圈盘(5)、主控单元(6)和控制面板(7)，加热线圈盘(5)与主控单元(6)电连接，主控单元(6)与控制面板(7)电连接，其特征在于，还包括内置电池组(3)、交直流高频转换电路(4)、充放电端口(1)和充放电保护电路(2)，充放电端口(1)与充放电保护电路(2)电连接，充放电保护电路(2)与内置电池组(3)和主控单元(6)电连接，内置电池组(3)与主控单元(6)和交直流高频转换电路(4)电连接，交直流高频转换电路(4)与主控单元(6)和加热线圈盘(5)电连接。

2.根据权利要求1所述的便携式电磁炉，其特征在于，交直流高频转换电路(4)包括谐振电容C1和电流互感器T1，谐振电容C1、电流互感器T1和加热线圈盘(5)依次串联。

3.根据权利要求1所述的便携式电磁炉，其特征在于，充放电端口(1)包括工频电源端口(11)、直流电源端口(12)和供电端口(13)，充放电保护电路(2)包括升压模块(14)和功率限制模块(15)；直流电源端口(12)与升压模块(14)和功率限制模块(15)电连接，升压模块(14)和功率限制模块(15)与内置电池组(3)电连接；工频电源端口(11)和供电端口(13)与充放电保护电路(2)电连接。

4.根据权利要求3所述的便携式电磁炉，其特征在于，还包括外置电池和/或太阳能充电板，外置电池和/或太阳能充电板与直流电源端口(12)电连接。

5.根据权利要求3所述的便携式电磁炉，其特征在于，还包括开关电源(9)，开关电源(9)与内置电池组(3)电连接。

6.根据权利要求5所述的便携式电磁炉，其特征在于，内置电池组(3)包括串联的磷酸铁锂电池。

7.根据权利要求3所述的便携式电磁炉，其特征在于，内置电池组(3)设有电池保护板。