CN106016386B - 一种功率连续可调的电磁炉 - Google Patents

Abstract

本发明一种功率连续可调的电磁炉：提供一种基于原有电磁炉输出电路的基础上，增加了单向开关电路、继电器与控制电路和电源电压过零补偿电路；虽然增加了为数不多的几个电子元件，确能使本电磁炉成为具有功率连续可调功能的新一代电磁炉，它不但保留了现有电磁炉的所有优点，还能像使用燃气灶一样随意调整火力的大小，连续功率调整范围可达10:1以上，而且用小功率连续加热方法比中功率间歇式加热方法煮熟的食物相对营养损失要少很多；如果广大使用燃气灶的消费者都能使用本电磁炉，不但能给广大消费者在烹饪方面带来极大的便利，还能给未来的无明火厨房打下良好的基础。

Description

一种功率连续可调的电磁炉

所属技术领域

本发明属于家用电器领域，更进一步涉及“一种功率连续可调的电磁炉”。

背景技术

在现有的技术中：目前在市场上销售和消费者使用的电磁炉，基本都是由一只“大功率晶体三极管”（注：以下简称“三极管”）Q1、一个电磁感线圈L1、一只“逆程电容器C2”（注：以下简称“电容器C2”）和一只阻尼二极管D1组成的单端激励输出结构的电磁感应功率输出电路，见附图1所示；本电路具有电子元件少、可靠性好，能量转换效率比较高的特点，是目前电磁炉普遍采用的典型电路；但是因为输出功率不能在大中小输出功率范围内进行连续任意调整，确实给消费者的使用带来诸多不便；例如：不能煲粥、不能烙饼、不能做药膳和不能长时间低温状态下保温等；其原因就是在电源电压不变的情况下，如果要想减小电磁感应线圈L1的输出功率，就必需减小三极管Q1的导通时间，三极管Q1导通时间的减少就会使电磁感线圈L1和电容器C2的工作频率升高；由于三极管Q1每一次导通，正电Va就会经三极管Q1对电容器C2产生一次充电电流，这个电流不但没有对外做功率输出，反而在三极管Q1内部产生电能损耗使其发热；如果使电磁炉输出功率越小，电磁感线圈L1和电容器C2的工作频率就会升的越高，流过电容器C2和三极管Q1的充电电流的平均值就会增加的越多，就会使三极管Q1温度上升的越厉害，严重时会在短时间内会将三极管Q1烧毁；所以现有的电磁炉在中小功率输出时，只能采用不低于满功率50%输出的工作状态用间歇式加热方法来调整输出功率的大小，所以现有的电磁炉都没有大中小输出功率连续调整功能。

本发明内容

为了克服现有电磁炉的上述不足，本发明提供一种基于原有电磁炉输出电路的基础上，增加了单向开关电路、继电器与控制电路和电源电压过零补偿电路；所述单向开关电路由三极管Q2与二极管D2组成；所述继电器与控制电路由继电器J1三极管Q3、电阻器R2和二极管D4组成；所述电源电压过零补偿电路由二极管D3和电阻器R1组成；所述单向开关电路、继电器与控制电路和电源电压过零补偿电路具体连接方式见附图2所示；虽然增加了为数不多的几个电子元件，确能使本电磁炉成为新一代电磁炉，不但能像使用燃气灶一样任意调整火力的大小，连续功率调整范围可达10:1以上；用小功率连续加热方法要比中功率间歇式加热方法煮熟的食物相对营养损失要少很多；如果广大使用电磁炉的消费者都能使用本电磁炉，能给广大消费者在烹饪方面带来极大的便利，还能给未来的无明火厨房打下良好的基础。

技术方案

本发明的技术方案：所述单向电流开关电路：电磁炉在中小功率输出时：只要控制三极管Q2在三极管Q1导通前截止和三极管Q1截止后再使三极管Q2导通，就可以防止电容器C2在三极管Q1导通时产生充电电流，又能保持电容器C2的逆程电容器的作用，还可以使三极管Q1在中～小功率范围内输出功率时减少发热；但是：在中大功率输出范围内，由于场效应三极管Q2受现有半导体器件性能所限制，单向开关电路的功率损耗会大于三极管Q1对电容器C2充电电流所产生的功率损耗，所以必须通过继电器与控制电路把单向开关电路短路掉以减少不必要的功率损耗产生；所述电源电压过零补偿电路：由于电磁炉在小功率输出时工作频率较高，很容易在电源电压过零时使震荡回路停振，通过二极管D3和电阻器R1把+18V电压加在主回路正电Va上，使电源电压过零时仍能保证主回路正电Va电压在+17V左右，这样就可以有效防止电源电压过零时震荡回路停振；所述单向开关电路、继电器与控制电路和电源电压过零补偿电路，由三极管、场效应三极管、二极管、电阻器和继电器所组成。

附图说明

附图1：现有技术电路原理图。

附图2：本发明技术电路原理图。

附图3：本发明实施例电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图2和对本发明的电路结构及工作原理做简单说明：本发明“一种功率连续可调的电磁炉”是在原有电磁炉输出电路的基础上增加了由单向开关电路、继电器与控制电路和电源电压过零补偿电路组成；所述单向开关电路由三极管Q2与二极管D2组成；所述继电器与控制电路由继电器J1三极管Q3、二极管D4和电阻器R2组成；所述电源电压过零补偿电路由二极管D3和电阻器R1组成；现在结合本发明的电路原理图附图2和电子元件之间的物理连接作进一步详细说明；

所述单向开关电路是由场效应三极管Q2和二极管D2组成；场效应三极管Q2的漏极与二极管D2的负极和正电Va相连接，场效应三极管Q2的源极与二极管D2的正极和电容器C2的Vs一端相连接，场效应三极管的栅极和驱动电路输出端FH相连接；

所述继电器与控制电路：由继电器J1、三极管Q3、二极管D4和电阻器R2组成，继电器J1常开触点的第1脚与电容器C2的Vs端相连接，继电器J1常开触点的第2脚与正电Va相连接；继电器J1的线圈的一端与二接管D4的负极和+18V电源相连接，继电器J1的线圈的另一端与二接管D4的正极和和三极管Q3的集电极相连接，三极管Q3的基极与电阻器R2一端相连接,电阻器R2的另一端与微处理器的一个接口I/O-X相连接，三极管Q3的发射极与负电GND相连接；

所述电源电压过零补偿电路由二极管D3和电阻器R1组成；二极管D3的正极与+18V电源相连接，二极管D3的负极与电阻器R1一端相连接，电阻器R1的另一端与正电Va相连接；

所述单向开关电路、继电器与控制电路和电源电压过零补偿电路可为分立电路、厚膜电路和集成电路。

实施例：现在结合实施例附图3对本发明“一种功率连续可调的电磁炉”所述增加的3个电路原理图部分和驱动电路原理图部分的工作原理作进一步详细说明：

由于在功率输出时三极管Q1和三极管Q2是交替导通和截止的，所以可采用半桥驱动集成电路来驱动三极管Q1和三极管Q2，本实施例是选用半桥驱动集成电路IR2304来驱动的，半桥驱动集成电路IR2304各脚功能和与本发明电路连接关系见附图3中的IC1所示；由于集成电路IR2304的上驱动输入端HIN和输出端HO、下驱动输入端LIN和输出端LO都是同相位的，为了使三极管Q1和三极管Q2能够交替导通和截止，所以又在半桥驱动集成电路IR2304的上驱动输入端HIN和下驱动输入端LIN之间增加了一个反相器IC2A；当信号输入端F为低电平时：反相器IC2A的第1脚和集成电路IC1的第1脚LIN端输入为低电平，集成电路IC1的第5脚LO端输出为低电平，三极管Q1截止；同时反向器IC2A的第2脚输出为高电平，集成电路IC1的第2脚HIN端输入为高电平，集成电路IC1的第7脚HO端输出为高电平，三极管Q2导通，电容器C2的Vs端相当于与正电Va直接相连接；当一个功率输出周期开始时：信号输入端F为高电平，反相器IC2A的第1脚和集成电路IC1第1脚LIN端输入为高电平，反向器IC2A的第2脚输出为低电平，集成电路IC1第2脚HIN端输入为低电平，集成电路IC1第7脚HO端输出为低电平，三极管Q2截止；同时集成电路IC1第5脚LO端输出为高电平，三极管Q1导通，正电Va经电磁感应线圈L1、三极管Q1和负电GND向外输出功率；由于二极管D2对于正电Va到电容器Vs端属于反向连接，不会有电流通过，电容器C2的Vs端相当于与正电Va断开，所以电容器C2不会产生充电电流；当输出功率结束时信号输入端F变为低电平，反相器IC2A的第1脚和集成电路IC1第1脚LIN端输入为低电平，集成电路IC1第5脚LO端输出为低电平，三极管Q1截止；同时反向器IC2A的第2脚输出为高电平，集成电路IC1第2脚HIN端输入为高电平，集成电路IC1第7脚HO端输出为高电平，三极管Q2导通；由于三极管Q2是N型沟道场效应三极管，栅极可以对漏极和源极双向电流进行开关控制，同时还并联有二极管D2；这时电磁感应线圈L1所产生的续流电流通过三极管Q2和二极管D2对电容器C2充电；当电磁感应线圈L1对电容器C2充电结束时，电容器C2的Vb端为正电，电容器C2的Vs端为负电，此时电容器C2的Vb端的正电通过电磁感应线圈L1、三极管Q2向电容器C2的Vs端放电，当电容器C2两端电压等于0时，一个功率输出周期结束。

所述单向开关电路虽然很好地解决了连续中小功率输出时三极管Q1的严重发热问题；当由小功率向大功率调整时电磁炉输出功率的逐渐增加，工作频率也随之下降，电感线圈L1的续流电流也逐渐增大，单向开关电路中的三极管Q2和二极管D2的功率损耗也会随之上升，当单向开关电路的功率损耗大于三极管Q1对电容器C2充电电流产生的功率损耗时，电磁炉通过微处理器控制I/O-X输出高电平，通过电阻器R2使三极管Q3导通，使继电器J1的长开触点第1脚和第2脚合闭，使三极管Q2的漏极和源极之间短路，防止单向开关电路产生的额外功率损耗；相反：当输出由大功率向中小功率调整时，工作频率逐渐升高，三极管Q1对电容器C2充电电流所产生的功率损耗也逐渐增大，当大于单向开关电路的功率损耗时，由微处理器控制I/O-X输出低电平，通过电阻器R2使三极管Q3截止，使继电器J1的长开触点第1脚和第2脚断开，使单向开关电路开始工作，防止电容器C2的充电电流在三极管Q1上产生功率损耗。

所述电源电压过零补偿电路由二极管D3和电阻器R1组成；由于本电磁炉在中小功率输出时工作频率较高，很容易在交流电源电压过零时间的一定范围内谐振回路停止工作，由于+18V电压经二极管D3和电阻器R1加在正电Va端，使交流电源电压过零时正电Va的电压仍有17V左右的正电压，保证谐振回路不会停止工作；当正电Va高于+18V时，二极管D3处于反向截止状态，所以当正电Va的电压波动不会影响+18V的电压稳定性；电阻器R1是限流电阻器，可防止电流过大增加+18V电源的负担。

附图3中：电解电容器C3是+18V电源滤波电容器，电解电容器C4是+15V上驱动电源滤波电容器。

Claims (1)

1.一种功率连续可调的电磁炉，其特征在于：是在由晶体管Q1、二极管D1、电容器C1~C2和电磁感应线圏L1组成的单管电磁炉功率输出电路的基础上增加了由场效应三极管Q2和二极管D2组成的单向开关电路、由电阻器R2、三极管Q3、继电器J1和二极管D4组成的继电器与控制电路和由二极管D3和电阻器R1组成的电源电压过零补偿电路；所述单管电磁炉功率输出电路：晶体管Q1的栅极与驱动电路的输出端LO相连接，晶体管Q1的源极、二极管D1的正极和电容器C1的一端与GND相连接，晶体管Q1的漏极、电容器C2的一端、二极管D1的负极和电磁感应线圈L1的一端与节点Vb相连接，所述电容器C2的另一端与电磁感应线圈L1的另一端与正电Va相连接；所述单向开关电路：断开电容器C2的另一端与正电Va的连接，场效应三极管Q2的漏极与二极管D2的负极和正电Va相连接，场效应三极管Q2的源极和二极管D2的正极与电容器C2的另一端相连接，场效应三极管Q2的栅极和驱动电路输出端HO相连接；所述继电器与控制电路：继电器J1常开触点的第1脚与电容器C2的另一端相连接，继电器J1常开触点的第2脚与正电Va相连接，继电器J1的线圈的一端与二极管D4的负极和+18V电源相连接，继电器J1的线圈的另一端与二极管D4的正极和和三极管Q3的集电极相连接，三极管Q3的基极与电阻器R2一端相连接，电阻器R2的另一端与微处理器的一个接口I/O-X相连接，三极管Q3的发射极与负电GND相连接；所述电源电压过零补偿电路：二极管D3的正极与+18V电源相连接，二极管D3的负极与电阻器R1一端相连接，电阻器R1的另一端与正电Va相连接。