CN1104750A - 感应加热烹调器 - Google Patents

Abstract

一种感应加热烹调器，其构成包括：控制装置；零 电位检测装置，用以检测由前述交流电源输入端输入 的商用交流电压的零电位；可变频率发生装置，它借 助前述控制装置使振荡频率可变化；反相驱动装置， 用以利用来自前述可变频率发生装置的振荡频率，输 出驱动信号；转换装置，它根据前述反相驱动装置发 出的驱动信号产生高频信号；电流检测装置，它检测 输入到由前述转换装置驱动的加热线圈上的电流变 化量；比较装置，用以对由前述电流检测装置检测的 加热线圈的输入电流变化量和由负荷设定装置设定 的基准电流量进行比较。

Description

本发明涉及给加热线圈提供一定谐振电流，进行烹调的感应加热烹调器。

已有的感应加热烹调器公开于特开昭56-123686。上述专利公报所展示的感应加热烹调器如图1所示，它包括以下部分：整流装置100用以将从交流电源输入端1输入的商用交流电压进行直流整流;转换装置110，用以接受自该整流装置100输出的直流电压，产生高频信号;转换控制装置120，利用驱动信号的输出使该反相装置110的开关元件TRI作导通、断开，控制前述感应加热烹调器整机工作;输入电流检测装置130，检测在加热线圈65被驱动时，变化的交流电源输入端1的输入电流，再把该电流检测结果输出到前述转换控制装置120，以察觉由前述转换装置110驱动的加热线圈65中被输入的电流。

如上所述的结构形成的感应加热烹调器，使用者若把工作开关（未图示）导通，利用整流装置100的桥式整流器101，使由交流电源输入端1输入的商用交流电压被整流成直流电压。

包含在用前述桥式整流器101整流出的直流电压中所含的脉动成分，一面通过滤波电容器C1被滤除，一面又使该已滤波的直流电压给前述滤波电容器C1充电。

这时，从前述反相控制装置120输出的同步控制信号一被加在转换装置110的开关元件TR1的基极端子后，利用开关元件TR1一边导通，一边用滤波电容器C1充上的电压，使电流通过加热线圈65，经开关元件TR1，同时流到谐振电容器C2，构成闭合回路。

因而，在前述加热线圈65中一面流动谐振电流，一面利用该电流在放于加热线圈65上的烹调器具66的表面产生涡流，上述烹调器具66开始被加热。

然而，在上述感应加热烹调器中，由于在前述转换装置中使用一个开关元件驱动加热线圈，因产生高谐振电压，所以由交流电源输入端输入的商用交流电压在220V时，前述开关元件的开关速率延迟，同时内压上升，所以存在不仅会损坏开关元件，而且不能保障机器安全等问题。

因此，为解决上述问题，本发明的目的是提供这样的一种感应加热烹调器，它能根据利用电流检测装置检测出的输入加热线圈的电流变化量，在输入电源电压变化时也给加热线圈提供一定的谐振电流，以进行烹调。

本发明的另一个目的是提供一种感应加热烹调器，它能在感应加热烹调器工作初期，减小通过开关元件流向谐振电容器的冲击电流，防止前述开关元件以及加热线圈受损，能保障机器的安全。

本发明的进一步目的是，提供一种感应加热烹调器，它能通过利用谐振电流检测部分，检测在加热线圈中流过的谐振电流，在使用非金属烹调器具时，也使振荡频率可变，输出电力稳定，对机器的驱动也稳定。

为了达到上述目的，本发明的感应加热烹调器的特征在于它由如下各部分组成：整流装置，将由交流电源输入端输入的商用交流电压全波整流成直流电压;零电压检测装置，检测由前述交流电源输入端输入的商用交流电压的零电位;控制装置，与用前述零电压检测装置检测的商用交流电压的零电位同步，控制前述感应加热烹调器整机工作;可变频率振荡装置，接受由前述控制装置输出的控制信号，输出振荡频率;反相驱动装置，利用由前述可变频率振荡装置输出的振荡频率，输出驱动信号，以驱动开关元件;转换装置，利用从前述反相驱动装置来的驱动信息，输入自前述整流装置输出的直流电压，产生高频信号;电流检测装置，检测输入到前述加热线圈的电流的变化量，以给利用前述转换装置驱动的加热线圈提供一定的谐振电流;比较装置，使由前述电流检测装置检测的加热线圈的输入电流变化量与由负荷设定装置设定的基准电流量相比较，把比较电压信号输出到前述可变频率振荡装置，以使振荡频率可变化。

图1是已有技术感应加热烹调器的总控制电路;

图2是本发明一实施例的感应加热烹调器的控制方框图;

图3是本发明一实施例的感应加热烹调器的详细电路图;

图4是图3各部分输出波形图。其中，图4A是图3的A点交流输入波形图;图4B是图3的B点输出波形图;图4C是工作开关导通时图3的C点的输出波形图;图4D是工作开关导通时图3的D点的输出波形图;图4E是工作开关导通时图3的E点的输出波形图;图4F是工作开关断开时图3的C点的输出波形图;图4G是工作开关断开时图3的D点的输出波形图。

下面参照附图详细说明本发明的一实施例。

如图2所示，整流装置10作全波整流，把由交流电源输入端1输入的商用交流电变成直流。该整流装置10构成如下：有桥式整流器11，把来自前述交流电源输入端1的商用交流电压全波整流成直流;与桥式整流器11的输出端连接的滤波电容C1，它滤除由该桥式整流器11全波整流器11的输出端连接的滤波电容C1，它滤除由该桥式整流器11全波整流出的直流电压中含有的脉动成分，同时，还充上该全波整流的直流电压;并且还有扼流圈L1，其一端连在桥式整流器11上，另一端连接到滤波电容器C1，以提高桥式整流器11的整流效率。

零电压检测装置20检测由交流电源输入端1输入的商用交流电压的零电位，控制装置30输入由零电压检测装置20输出的零电压检测信号，与商用交流电压的零电位同步，使感应加热烹调器开-关，上述构成用以控制前述感应加热烹调器整体工作的微型电子计算机。

可变频率振荡装置40接收由控制装置30输出的控制信号，借助加热线圈65使可变频率变化，振荡频率按一定的变化进行。该可变频率振荡装置40包括频率振荡部分41，它接收自控制装置30输出的同步控制信号，借助加热线圈65，产生可变的振荡频率;正常频率保持部分42，它降低输入到频率振荡部分41的电压，接收自控制装置30输出的同步控制信号，使由频率振荡部分41产生的振荡频率保持正常的频率状态;最低频率保持部分43它保持前述振荡频率的最低频率，以防止产生于频率振荡部分41的振荡频率降至音频以下。

前述反相驱动装置50向开关元件TR1.TR2的基极端子输出驱动信号，通过由前述可变频率振荡装置40振荡产生的可变频率，使下述转换装置60的开关元件TR1.TR2交替导通或断开。

前述转换装置60通过由前述反相驱动装置50输出的驱动信号，接收自整流装置10输入的直流电压，产生高频信号。前述转换装置60包括开关元件TR1、TR2，它交替进行导通、断开的动作，输入自前述反相驱动装置50输出的驱动信号，以在加热线圈65上产生谐振电流;谐振用的电容器C2、C3，它与前述开关元件TR1、TR2并列连接，在前述开关元件TR1、TR2导通、断开动作时，施加向整流装置10的滤波电容器C1充电的电压，一边充放电一边形成电压源;分压电阻R1、R2它与前述谐振用电容器C2、C3并连连接，在前述开关元件TR1、TR2初期导通时，减少流到前述谐振用电容器C2、C3的冲击电流，以保护前述开关元件TR1、TR2以及加热线圈65;保护二极管D1、D2它分别并连连接到开关元件TR1、TR2的集电极端子和发射极端子，使在前述开关元件TR1、TR2断开动作时所产生的反向电功率旁路掉，以保护前述开关元件TR1、TR2。

另一方面，前述加热线圈65利用由开关元件TR1、TR2的导通、断开动作产生的正弦波交流电流，在烹调器具66上产生涡流，加热烹调器具66中的烹调物，为此，该加热线圈的一侧连接到开关元件TR1、TR2的连接点，另一侧串接到谐振用电容器C2、C3的连接点。

并且，电流检测装置70用于检测输入到由转换装置60驱动的加热线圈65的电流变化量。该电流检测装置70包括谐振电流检测部分71，它检测加热线圈65变化的谐振电流，把一定的谐振电流供给由转换装置60驱动的加热线圈65;输入电流检测部分73，它检测交流电源输入端1变化的电流变化量，输出到控制装置30，以判断放在加热线圈65上的烹调器具66是否是适宜的容器。

前述谐振电流检测部分71构成如下：变流器CT1，它检测由前述转换装置60驱动的加热线圈65的谐振电流变化量;电阻R3，它并连到前述变流器CT1的次级侧，以便将由前述变流器CT1检测的谐振电流变化量变换成电压;二极管D3接受由前述电阻R3变换的电压信号，作半波整流;电阻R6及电容器C4，它们的一端接前述二极管D3的负极端子，另一侧接地，以滤除由二极管D3半波整流的直流电压中所含的脉动成分。

前述输入电流检测部分73构成如下：变流器CT2，它接受由前述交流电源输入端1输出的商用交流电压，在前述加热线圈65驱动时，检测变化的交流电源输入端1的电流变化量;电阻R4，它并接到前述变流器CT2的次级侧，将用前述变流器CT2检测出的电流变化量变换成电压;桥式整流器731，借助上述电阻R4，将已变换的电压信号全波整流成直流;电阻R5及电容器C5，它们并接在前述桥式整流器731的输出端上，用以滤除在前述桥式整流器731全滤整流的直流电压中所含的脉动成分。

负荷设定装置80是设定加热线圈65基准电流量的电流范围的可变电阻VR，用以向由转换装置60驱动的加热线圈65供给一定的谐振电流;该负荷设定装置80是设计者在使产品出厂时，依据产品规格设定电流范围。

并且在附图中，比较装置90是这样一种比较器，与输入加热线圈65的电流变动量成比例的电压信号输入到非反向端子（+），加热线圈65由电流检测装置70检测，同时，将由负荷设定装置80设定电流范围的基准电压信号输入反向端子（一），使输入可变频率振荡装置40的电压可变化，并将它们进行比较。

另一方面，未说明的标号5是使前述感应加热烹调器开关的工作开关。

图4是图3各部分输出波形图。图4A是图3A点交流输入波形图;图4B是图3的B点输出波形图;图4C是导通工作开关时图3的C点输出波形图，图4D是导通工作开关时图3的D点输出波形图;图4E是导通工作开关时图3的E点输出波形图;图4F是断开工作开关时图3的C点输出波形图;图4G是断开工作开关时图3的D点输出波形图。

下面就如上所述构成的感应加热烹调器的作用效果进行说明。

首先，当感应加热烹调器接通电源后，则用图4A的波形（图3的A点的交流输入波形图）表示的商用交流输入电压从交流电源输入端1提供给整流装置10。

供给前述整流装置10的商用交流电压（图4A的波形）通过桥式整流器11，全波整流成直流电压，其全波整流器11，全波整流成直流电压，其全波整流的直流电压中所含的脉动成分，通过滤波电容器C1滤除，其已滤波的直流电压给滤波电容器C1充电。

给前述滤波电容器C1充电的电压由转换装置60的分压电阻R1、R2分压，谐振电容器C2、C3各承受1/2。

另一方面用零电压检测装置20，检测由交流电源输入端1供给的商用交流电压（图4A的波形）的零电位，把用图4B波形（图3的B点的输出波形）表示的零电压检测信号输出到控制装置30。

这时，若操作者接通工作开关5，则用图4C的波形（图3的C点的输出波形图）表示的导通信号被输入到控制装置30

因此，在前述控制装置30，输入导通信号（图4C的波形）时，输入由零电压检测装置20输出的零电压检测信号（图4B的波形），与商用交流电压的零电位同步，把用图4D的波形（图3的D点的输出波形图）表示的同步控制信号输出到可变频率振荡装置40的频率振荡部分41和正常频率保持部分42，使前述感应加热烹调器工作。

据此，在前述频率振荡部分41，输入由控制装置30输出的同步控制信号（图4D的波形），产生用于驱动加热线圈65的振荡频率。

利用前述频率振荡部分41产生的振荡频率，在输入来自控制装置30的同步控制信号（图4E的波形）时，由输入到频率振荡部分41的图4E的波形（图3的E点的输出波形图）表示的电压决定。

就是说，由于当输入前述频率振荡部分41的电压（图4E的波形）上升，则振荡频率也提高;当输入频率振荡部分41的电压（图4E的波形）下降，则振荡频率也下降，可变的振荡频率（约20～30KHz）输入反相驱动装置50。

这时，前述正常频率保持部分42输入从控制装置30输出的同步控制信号（图4d的波形），利用使输入频率振荡部分41的电压（图4E的波形）从高压降至低压，把由频率振荡部分41产生的振荡频率保持在正常频率状态。

当由前述频率振荡部分41产生的振荡频率（约20～30KHz）输入到反相驱动装置50，在反相驱动装置50，借助由频率振荡部分41产生的振荡频率，把用于驱动加热线圈65的驱动信号输出到转换装置60。

从而，在前述驱动装置60，把由反相驱动装置50输出的驱动信号，由开关元件TR1、TR2的基极端子输入，使开关元件TR1、TR2交替进行导通、断开动作。

当前述开关元件TR1、TR2导通时，借助给整流装置10的滤波电容器C1充电的电压，电流通过开关元件TR1，再经变流器CT1和加热线圈65，流向谐振电容器C3。

这时，虽然供给前述加热线圈65的谐振电流只是由于增加由加热线圈65和谐振用电容器C2决定的时间常数而减少，但在由前述时间常数决定的电流量为零时，开关元件TR2断开，TR1导通。

当前述开关元件TR1导通时，利用给整流装置10的滤波电容器C1充电的电压，电流流过谐振用电容器C2，再经变流器CT1和加热线圈65，流向开关元件TR2。

这时，虽然供给前述加热线圈65的谐振电流只是由于加热线圈65和谐振用电容器C2决定的时间常数增加而减少，但在由前述时间常数决定的电流量为零时，开关元件TR1断开，开关元件TR2导通。

如上所述，利用开关元件TR1、TR2的轮流交替导通和断开，在加热线圈65中流动20～30KHz的正弦波交流电，用该电流，在加热线圈65上放置的烹调器具66的表面产生涡流，同时开始加热烹调器66。

另一方面在前述开关元件TR1、TR2导通初期，由于给滤波电容器C1充电的电压的1/2分别降落在谐振用电容器C2、C3上，所以减少了在谐振用电容器C2、C3中流动的冲击电流，从而防止损坏开关元件TR1、TR2和加热线圈65。

这时，由前述开关元件TR1、TR2的交替导通、断开而形成对加热线圈65的驱动时，从谐振电流检测部分71的变流器CT1检测出变化的谐振电流变化量，所检测的谐振电流变化量利用电阻R3变换成电压变化量。

通过前述电阻R3变换成电压变化量的电压信号，经二极管D3作半波整流，同时输入比较装置90的非反向端子（+）。

这时，在由前述开关元件TR1、TR2的交替导通、断开而形成对加热线圈65的驱动时，通过输入电流检测部分73的变流器CT2，检测变化的交流电源输入端1的输入电流变化量，通过电阻R4，将所检测的输入电流变化量变换成电压变化量。

利用前述电阻R4变换成电压变化量的电压信号一方面通过桥式整流器731，全波整流成直流电压，另一方面输入比较装置90的非反向端子（+），同时输入控制装置30。

因此，通过非反向端子（+）输入电压信号，该电压信号在由谐振电流检测部分71检测的加热线圈65的谐振电流变化量以及由输入电流检测部分73检测的交流电源输入端1的输入电流变化量方面成一定比例;同时，由负荷设定装置80设定的电流范围的基准电压信号由反向端子（一）接收，使前述电压信号与基准电压信号用比较装置90作比较。

由前述比较装置90比较的电压信号反馈给频率振荡部分41，使振荡频率可变化。

这时，在最低频率保持部分43通过比较装置90如发现可变化的比较电压信号过低，为使振荡频率不低于音频，防止输入频率振荡部分41的电压信号下降，如图4E的波形所示，保持最低的频率。

另一方面，在控制装置30，输入由输入电流检测部分73检出的与交流电源输入端1的输入电流成比例的电压信号，判断放置在加热线圈65上的烹调器具66负荷是否适当。

如果在前述加热线圈65上没有放置烹调器具66或放着非适当容器的小负荷（匙子、筷子等），虽然在开关元件TR1、TR2中瞬时流过过度电流，但其从交流电源输入端1输入的电流变化量小到可忽略程度。

从而，在前述输入电流检测部分73，通过变流器CT2，检测交流电源输入端1变化的输入电流，输出到控制装置30。

据此，在控制装置30，通过显示装置（未图示），显示出表示在加热线圈65上放置的烹调器具66不是适当的容器的操作错误。

而且，在前述控制装置30，与利用零电压检测装置20检测出的商用交流电压的零电位同步，通过向可变频率振荡装置40输出用图4G波形（图3的D点的输出波形图）表示的同步控制信号，使感应加热烹调器的工作中断，保护电路安全。

并且，在前述加热线圈65上放置的烹调器具66是非金属烹调容器和铝烹调容器的情况下，阻抗低，使加热线圈65的谐振电流增加，该谐振电流由谐振电流检测部分71的变流器CT1检测，输出到比较装置90。

在前述比较装置90，使与由谐振电流检测部分71检测的谐振电流成比例的电压信号，与由负荷设定装置50的设定的基准电压信号相比较，把可变的电压信号输出到频率振荡部分41。

因而，在前述频率振荡部分41，借助比较装置90输入可变的电压信号;根据变化的加热线圈65的状态，使振荡频率可变（约60～70KHz）。

据此，在反相驱动装置50根据用频率振荡部分41来变化的振荡频率，把用于驱动开关元件TR1、TR2的驱动信号输出到转换装置60，即使是对于非金属容器形成的非金属烹调器具，也能供给稳定的输出电力，可保护设备稳定工作。

如上所述，在感应加热烹调器工作时，操作者一断开工作开关5，则用图4F波形（图3的C点的输出波形图）表示的断开信号输入到控制装置30。

所以在前述控制装置30，输入断开信号（图4F的波形）时，输入从零电压检测装置20输出的零电压检测信号（图4B的波形），使之与商用交流电压的零电位同步，将用图4G波形（图3的D点的输出波形图）表示的同步控制信号输出到可变频率振荡装置40。

由此，在前述可变频率振荡装置40，输入由控制装置30输出的同步控制信号（图4G的波形），使频率振荡中断。

在前述可变频率振荡装置40，当因频率使频率振荡中断，则由于在反相驱动装置50不再把驱动信号输出到开关元件TR1、TR2的基极端子，所以使开关元件TR1、TR2断开。

就是说，与由前述交流电源输入端供给的商用交流电压的零电位同步，开关元件TR1、TR2断开，流过开关元件TR1、TR2的电流最小时，使感应加热烹调器停止，以此保护开关元件TR1、TR2。

如上所述，根据本发明的感应加热烹调器，借助检测由电流检测装置输入加热线圈的电流变化量，在输入电源电压变化时，还在加热线圈上提供一定的谐振电流，可作烹调;在感应加热烹调器的工作初期，通过开关元件，使流过谐振用电容器的冲击电流变小，防止前述开关元件以及加热线圈损坏，同时，可有效地保障机器安全，利用谐振电流检测部分检测在加热线圈上流动的谐振电流，在使用非金属烹调器具时，也使振荡频率变化，输出电力稳定，可安全地驱动机器，效果极佳。

Claims (6)

1、一种感应加热烹调器，其特征在于包括：整流装置，用以把从交流源输入端输入的商用交流电压全波整流成直流电压；零电压检测装置，用以检测自前述交流电源输入端输入的商用交流电压的零电位；控制装置，它与由前述零电压检测装置检测出的商用交流电压的零电位同步，控制前述感应加热烹调器整体工作；可变频率振荡装置，用以接受由前述控制装置输出的控制信号，输出振荡频率；反相驱动装置，它利用由前述可变频率振荡装置输出的振荡频率，输入驱动信号，以驱动开关元件；转换装置，用以利用从前述反相驱动装置输出的驱动信号，输入从前述整流装置输入的直流电压，产生高频信号；电流检测装置，检测输入到前述加热线圈的电流变化量，以便向由前述转换装置驱动的加热线圈供给一定谐振电流；比较装置，用以利用前述电流检测装置检出的加热线圈的输入电流变化量与利用负荷设定装置设定的基准电流量进行比较，向前述可变频率振荡装置输出比较电压信号，以使振荡频率可变化。

2、按权利要求1所述感应加热烹调器，其特征是前述可变频率振荡装置包括：频率振荡部分，它接受自前述控制装置输出的控制信号，产生振荡频率;正常频率保持部分，它接收自前述控制装置输出的控制信号，降低输入到前述频率振荡部分的电压，以使由前述频率振荡部分产生的振荡频率保持正常的频率状态;最低频率保持部分，它保持前述振荡频率为最低频率，以防止由前述频率振荡部分产生的振荡频率降至音频以下。

3、按权利要求1所述感应加热烹调器，其特征是前述转换装置包括：开关元件TR1、TR2，它接受由前述反相驱动装置输出的驱动信号，作交替导通、断开，以在加热线圈上产生谐振电流;谐振用电容器C2、C3，它们与前述开关元件TR1、TR2并连连接，在前述开关元件TR1、TR2导通、断开时，外加对滤波电容器C1充电的电压，进行充放电同时形成电压源;分压电阻R1、R2，它们与前述谐振用电容器C2、C3并连，在前述开关元件TR1、TR2导通初期，减小流入前述谐振用电容器C2、C3的冲击电流，以保护前述开关元件TR1、TR2以及加热线圈;保护二极管D1、D2，它们与开关元件TR1、TR2的集电极端子和发射极端子分别并连，在前述开关元件TR1、TR2断开时，使所产生的反向感应电动势旁路掉，以保护前述开关元件TR1、TR2。

4、按权利要求1所述感应加热烹调器，其特征是前述电流检测装置包括：谐振电流检测部分，用以检测加热线圈变化的谐振电流，以向用前述反相装置驱动的加热线圈提供一定的谐振电流;输入电流检测部分，它检测前述交流电源输入端的变化的输入电流，以判断在前述加热线圈上放置的烹调器具是否是适当的容器。

5、按权利要求4所述感应加热烹调器，其特征是前述谐振电流检测部分包括：变流器CT1，检测由前述转换装置驱动的加热线圈的谐振电流变化量;电阻R3，它与前述变流器CT1次级侧并连，借助前述变流器CT1把已检出的谐振电流变化量变换成电压;二极管D3，它接受由前述电阻R3变换的电压信号进行半波整流;电阻R6及电容器C4，它们的一侧与前述二极管D3负端连接，另一侧接地，用以滤除在由二级管D3半滤整流所得到的直流电压中所含脉动成分。

6、按权利要求4所述感应加热烹调器，其特征是前述输入电流检测部分包括：变流器CT2，它接受从前述交流电源输入端输出的商用交流电压，在前述加热线圈驱动时，检测变化的交流电源输入端的输入电流变化量;电阻R4，它与前述变流器CT2的次级侧并连，用以将由前述变流器CT2检测出的电流变化量变换成电压;桥式整流器，用以把由前述电阻3变换成的电压信号全波整流成直流电压;电阻R5和电容器C5，它们与前述桥式整流器的输出端并连，用以滤除由前述桥式整流器全波整流出的直流电压中所含的脉动成分。

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