CN108243514A - 感应加热频率调整装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种感应加热频率调整装置，包括有一微控器、一全桥逆变电路、一输出匹配器、一线圈负载、一电压侦测电路、一电流侦测电路、一滤波器及一比较电路，其中微控器用以输出一控制谐振频率的控制讯号至全桥逆变电路，并通过输出匹配器加热线圈负载；电压及电流侦测电路分别用以侦测全桥逆变电路或输出匹配器的电压及电流波形，且由比较电路经比较而产生一判断讯号及一类比讯号，并分别传送至微控器及滤波器；滤波器将类比讯号转换为一直流准位讯号再传送至微控器；微控器则依据上述判断讯号及直流准位讯号产生控制讯号。本发明可达到最佳的加热效率，兼具节省功耗的功效。

Description

感应加热频率调整装置

技术领域

本发明与感应加热装置有关，尤指一种可调整频率的感应加热装置。

背景技术

感应加热器是利用电磁感应来加热电导体，会在金属中产生涡电流，且此涡电流遭遇金属中的电阻而产生热。然而在加热过程中，随着温度上升，感应加热的效率会降低；换句话说，欲维持感应加热的最佳效率，则须改变输入电源的谐振频率，但目前已知的感应加热器并无可改变谐振频率的装置，故其在加热过程中效率会越来越差，整体上造成耗能的缺点。

此外，已知感应加热器亦未设置可计算谐振频率改变量的装置，无法得知在加热过程中须对谐振频率改变多少以达到最佳加热效率，实有极大的改进空间。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种感应加热频率调整装置，其在加热过程中进行电压与电流的波形比较，并利用其结果判断是否需要改变谐振频率，以达到最佳的加热效率。

本发明的另一目的在于将温度与谐振频率的对应变化加以记录为一执行程序，以此在往后以相同条件进行加热时，可直接套用该执行程序，达到减少判断程序而节省功耗的功效。

为达前述目的，本发明采用以下技术方案：

一种感应加热频率调整装置，其包括有一微控器、一全桥逆变电路、一输出匹配器、一线圈负载、一电压侦测电路、一电流侦测电路、一滤波器及一比较电路，其中：

该微控器用以输出一控制谐振频率的控制讯号至该全桥逆变电路；

该全桥逆变电路依据该控制讯号进行直流与交流的电压转换，并通过该输出匹配器加热该线圈负载；

该电压侦测电路用以侦测该全桥逆变电路或该输出匹配器的电压波形；

该电流侦测电路用以侦测该全桥逆变电路或该输出匹配器的电流波形；

该比较电路用以接收并比较上述电压及电流的波形而产生一判断讯号及一类比讯号，该比较电路将该判断讯号传送至该微控器，且将该类比讯号传送至该滤波器；其中该判断讯号包括有一表示该电压波形超前该电流波形的第一数位讯号，以及一表示该电压波形落后该电流波形的第二数位讯号；该类比讯号表示该电压波形与该电流波形的差距，其中该类比讯号的振幅与两波形的差距大小呈比例相关；

该滤波器用以将该类比讯号转换为一直流准位讯号，并传送至该微控器；该微控器依据该判断讯号及该直流准位讯号产生该控制讯号。

于一实施例中，该感应加热频率调整装置还包括有一温度回授电路，其电性连接于该微控器及该线圈负载，用以侦测该线圈负载的温度，并传回该微控器。

更进一步地，该温度回授电路包括有一记录单元，用以记录关于该微控器所输出的谐振频率与该线圈负载的温度的对应关系；该对应关系可写入该微控器，令该微控器依该温度回授电路所测得的温度直接输出对应的谐振频率的控制讯号。

本发明的优点是：

本发明的感应加热频率调整装置，在加热过程中进行电压与电流的波形比较，并利用其结果判断是否需要改变谐振频率，可达到最佳的加热效率，兼具节省功耗的功效。

附图说明

图1为本发明第一实施例之架构方块示意图；

图2为输入电源的电压与电流的波形示意图，表示电压波形领先电流波形的状态；

图3为输入电源的电压与电流的波形示意图，表示电流波形领先电压波形的状态；

图4为使用本发明所产生各种状态的整合波形示意图；

图5为本发明第二实施例的架构方块示意图。

具体实施方式

请参阅图1，所示为本发明提供的感应加热频率调整装置的第一实施例，其包括有一微控器11、一全桥逆变电路12、一输出匹配器13、一线圈负载14、一电压侦测电路15、一电流侦测电路16、一滤波器17及一比较电路18。微控器11可输出一控制讯号至全桥逆变电路12，该控制讯号用以控制输入电源的谐振频率；全桥逆变电路12则依据该控制讯号将直流电转换成高频的感应式交流讯号，并通过输出匹配器13加热线圈负载14。于本实施例中，线圈负载14可以是模具内建线圈、外挂式线圈或料管线圈等。

承上，电压侦测电路15用以侦测全桥逆变电路12或输出匹配器13的电压波形；另一方面，电流侦测电路16用以侦测全桥逆变电路12或输出匹配器13的电流波形。电压侦测电路15及电流侦测电路16所测得的电压波形及电流波形被传送至比较电路18，且由比较电路18将二者加以比较，并进而产生一判断讯号及一类比讯号。

前述比较电路18将电压波形及电流波形比较的结果有两个，一个为图2所示电压波形领先电流波形的状态，另一个为图3所示电压波形落后电流波形的状态。当电压波形领先电流波形时，比较电路18生成一定义为第一数位讯号的判断讯号，并传送至微控器11；当电压波形落后电流波形时，比较电路18生成一定义为第二数位讯号的判断讯号，并传送至微控器11。另一方面，比较电路18可依电压波形与电流波形的差距生成一类比讯号，该类比讯号的振幅与两波形的差距大小呈比例相关，并传送至滤波器17。

接着，滤波器17可将该类比讯号转换为一直流准位讯号，并传送至微控器11，微控器11依据该判断讯号及该直流准位讯号产生该控制讯号，以控制全桥逆变电路12输出的谐振频率。

通过上述装置的说明，本发明可在感应加热的作动期间，随着温度的上升，持续地利用电压侦测电路15及电流侦测电路16测得电压波形及电流波形，且由比较电路18根据两波形的差距状态做即时的判断，并通知微控器11产生控制讯号。详如图4所示，其为两波形的各种状态的整合示意图，定义左半边的C区为电压波形落后电流波形的状态，右半边的L区为电压波形领先电流波形的状态，二者交界处为两波形重合而未有领先或落后的状态，横轴方向的距离则表示两波形的差距大小。据此，当比较电路18判断某一时间点的感应加热状态落于C区的P1点时，表示当时的加热效率较差，比较电路18将送出第二数位讯号及类比讯号，令微控器11产生改变谐振频率的控制讯号，进而使感应加热状态朝L区移动，以改善加热效率。另一方面，当比较电路18判断某一时间点的感应加热状态落于L区的P2点时，表示当时的加热效率良好，比较电路18将送出第一数位讯号及该类比讯号，令微控器11维持当时的谐振频率；若P2点距离中心线较远时，比较电路18亦可令微控器11产生改变谐振频率的控制讯号，而使感应加热状态朝中心线移动，令加热效率更佳。

图5所示为本发明的第二实施例，其以前述第一实施例为基础，并增加一温度回授电路19，其电性连接于微控器11及线圈负载14，用以侦测线圈负载14的温度，并传回微控器11。于本实施例中，温度回授电路19包括有一记录单元(图中未示)，用以在每次使用本发明进行感应加热时，将微控器11所输出的谐振频率与线圈负载14的温度的对应关系加以记录。据此，往后使用本发明进行相同操作条件的感应加热时，即可直接套用该记录，当温度回授电路19测得当前温度数值时，微控器11可依该记录取得对应的谐振频率数值，并直接送出控制讯号，无须等待电压侦测电路15及电流侦测电路16测得电压波形及电流波形，以及比较电路18根据两波形的差距状态做出判断，即可迅速产生控制讯号。

此外更进一步地，上述记录单元可为外部的电脑系统所有，通过外部的电脑将微控器11所输出的谐振频率与线圈负载14的温度的对应关系制成表格资料后，可将其建立为一执行程序并写入微控器11，令微控器11依温度回授电路19所测得的温度直接输出对应的谐振频率的控制讯号，达到减少判断程序以缩短反应时间，进而节省功耗的功效。

以上所述是本发明的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。

Claims (3)

1.感应加热频率调整装置，其特征在于，包括有一微控器、一全桥逆变电路、一输出匹配器、一线圈负载、一电压侦测电路、一电流侦测电路、一滤波器及一比较电路，其中：

该微控器用以输出一控制谐振频率的控制讯号至该全桥逆变电路；

该全桥逆变电路依据该控制讯号进行直流与交流的电压转换，并通过该输出匹配器加热该线圈负载；

该电压侦测电路用以侦测该全桥逆变电路或该输出匹配器的电压波形；

该电流侦测电路用以侦测该全桥逆变电路或该输出匹配器的电流波形；

该比较电路用以接收并比较上述电压及电流的波形而产生一判断讯号及一类比讯号，该比较电路将该判断讯号传送至该微控器，且将该类比讯号传送至该滤波器；其中该判断讯号包括有一表示该电压波形超前该电流波形的第一数位讯号，以及一表示该电压波形落后该电流波形的第二数位讯号；该类比讯号表示该电压波形与该电流波形的差距，其中该类比讯号的振幅与两波形的差距大小呈比例相关；

该滤波器用以将该类比讯号转换为一直流准位讯号，并传送至该微控器；该微控器依据该判断讯号及该直流准位讯号产生该控制讯号。

2.根据权利要求1所述的感应加热频率调整装置，其特征在于，还包括有一温度回授电路，其电性连接于所述微控器及线圈负载，用以侦测所述线圈负载的温度，并传回所述微控器。

3.根据权利要求2所述的感应加热频率调整装置，其特征在于，所述温度回授电路包括有一记录单元，用以记录关于所述微控器所输出的谐振频率与所述线圈负载的温度的对应关系；该对应关系可写入所述微控器，令所述微控器依所述温度回授电路所测得的温度直接输出对应的谐振频率的控制讯号。