CN204520274U - 烹饪器具及用于烹饪器具的电加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种烹饪器具及烹饪器具的电加热装置，该装置包括：开关管，开关管的第一端接地；谐振线圈，谐振线圈的第一端与电源相连，谐振线圈的第二端与开关管的第二端相连；第一电容，第一电容的第一端与谐振线圈的第二端相连，第一电容的第二端接地；连接在第一电容与地之间的至少一个电容调整电路，电容调整电路包括第二电容和与第二电容并联的开关组件；控制器，控制器用于控制开关管和至少一个电容调整电路中的开关组件的断开或闭合，从而可保证电加热装置在大功率和低功率下均能实现连续加热，确保烹饪效果，提升用户的体验，并且保证开关管电压过零开通，避免开关管损坏，并避免开关管发热严重，进而无需加强开关管的散热。所述烹饪器具包括上述的电加热装置。

Description

烹饪器具及用于烹饪器具的电加热装置

技术领域

本实用新型涉及生活电器技术领域，尤其涉及一种烹饪器具及用于烹饪器具的电加热装置。

背景技术

通过电磁感应方式烹饪食物通常需要很大的输出功率，例如输出功率可达到2000W，为了减小开关管的损耗，就必须让开关管工作在软开关状态。在相关技术中，大多采用LC谐振电路进行谐振加热。谐振电路具有选频特性，只有当开关管的工作频率与谐振电路的谐振频率一致时，加热装置的运行功率最大，工作状态最佳；开关管的工作频率偏离谐振频率越大，加热装置的运行功率越小，工作状态越差，例如开关管将逐渐退出软开关状态、进入硬开关状态，从而容易损坏开关管，并导致开关管的温升过高。

但是，在相关技术中，谐振电路的谐振参数一般是在实现大功率运行的前提下设置的固定值，其存在的缺点是，加热装置只能在预设功率范围内例如在1000W-2000W内实现连续加热，如果加热装置以低功率运行，则为了避免损坏开关管，只能以间歇加热方式实现低功率加热，例如实现500W加热，则以1000W加热5秒再停止加热5秒的周期进行加热，但是间歇加热方式的烹饪效果差，无法满足用户需求。

因此，相关技术存在改进的需要。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种烹饪器具的电加热装置，该烹饪器具的电加热装置在大功率和低功率下均能实现连续加热，并避免开关管损坏。

本实用新型的另一个目的在于提出一种烹饪器具。

为了实现上述目的，本实用新型一方面提出的一种烹饪器具的电加热装置，包括：开关管，所述开关管的第一端接地；谐振线圈，所述谐振线圈的第一端与电源相连，所述谐振线圈的第二端与所述开关管的第二端相连；第一电容，所述第一电容的第一端与所述谐振线圈的第二端相连，所述第一电容的第二端接地；连接在所述第一电容与所述地之间的至少一个电容调整电路，所述电容调整电路包括第二电容和与所述第二电容并联的开关组件；控制器，所述控制器用于控制所述开关管和所述至少一个电容调整电路中的开关组件的断开或闭合。

根据本实用新型提出的用于烹饪器具的电加热装置，谐振线圈的第一端与电源相连，谐振线圈的第二端与开关管的第二端相连，第一电容的第一端与谐振线圈的第二端相连，第一电容的第二端接地，第二电容和开关组件构成的电容调整电路连接在第一电容与地之间，控制器控制开关管和开关组件的断开或闭合。由此，通过控制开关组件的通断可改变谐振电路的谐振电容值，从而可保证电加热装置在大功率和低功率下均能实现连续加热，确保烹饪效果，提升用户的体验，并且保证开关管电压过零开通，避免开关管损坏，并避免开关管发热严重，进而无需加强开关管的散热。

具体地，所述开关组件为继电器、开关管、MOS管或可控硅管。所述开关管可为IGBT管。

进一步地，当所述电容调整电路为一个时，所述第二电容连接在所述第一电容与所述地之间，所述第二电容的第一端与所述第一电容的第二端相连，所述第二电容的第二端接地，其中，所述第一电容和第二电容之间具有第一节点，所述开关组件的第一端与所述第一节点相连，所述开关组件的第二端接地。

具体地，当所述电加热装置的运行功率大于第一预设功率时，所述控制器控制所述开关组件闭合；当所述电加热装置的运行功率小于或等于所述第一预设功率时，所述控制器控制所述开关组件断开。

进一步地，当所述电容调整电路为多个时，多个电容调整电路可相互串联连接。

为了实现上述目的，本实用新型另一方面提出的一种烹饪器具，包括所述的电加热装置。

根据本实用新型提出的烹饪器具，通过电加热装置可改变谐振电路的谐振电容值，从而可保证烹饪器具在大功率和低功率下均能实现连续加热，确保烹饪效果，提升用户的体验。

附图说明

图1是根据本实用新型实施例的用于烹饪器具的电加热装置的方框原理图，其中开关组件断开；

图2是根据本实用新型一个实施例的用于烹饪器具的电加热装置的电路原理图，其中开关组件为继电器；

图3是根据本实用新型一个实施例的用于烹饪器具的电加热装置的电路原理图，其中开关组件为MOS管；以及

图4是根据本实用新型实施例的烹饪器具的方框示意图。

附图标记：

电加热装置100、开关管Q1、谐振线圈L1、第一电容C1、至少一个电容调整电路10、控制器20、第二电容C2、开关组件S1、电源30和烹饪器具200。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参考附图描述本实用新型实施例的空调器的烹饪器具及用于烹饪器具的电加热装置，电加热装置100用于对锅具进行加热以进行烹饪。

如图1-图3所示，根据本实用新型实施例的用于烹饪器具的电加热装置100包括：开关管Q1、谐振线圈L1、第一电容C1、至少一个电容调整电路10和控制器20。

其中，开关管Q1的第一端接地；谐振线圈L1的第一端与电源30相连，谐振线圈L1的第二端与开关管Q1的第二端相连；第一电容C1的第一端与谐振线圈L1的第二端相连，第一电容C1的第二端接地；至少一个电容调整电路10连接在第一电容C1与地之间，电容调整电路10包括第二电容C2和与第二电容C2并联的开关组件S1；控制器20用于控制开关管Q1和至少一个电容调整电路10中的开关组件S1的断开或闭合。并且，电加热装置100还可包括驱动器，驱动器可分别与开关管Q1的控制端和控制器20相连。

也就是说，控制器20可输出PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)控制信号至驱动器以通过驱动器控制开关管Q1的断开或闭合，控制器20还可输出至少一路开关控制信号至对应的至少一个电容调整电路10，以分别对至少一个电容调整电路10中的开关组件S1进行控制。

其中，需要说明的是，当控制器20控制开关管Q1闭合时，谐振线圈L1得到充电；当控制器20控制开关管Q1断开时，谐振线圈L1和参与谐振的电容进行振荡，其中，参与谐振的电容有控制组件的导通状态决定。由此谐振线圈L1周围产生交变磁场，交变磁场的磁力线大部分通过锅具，并在锅具的锅底中产生大量涡流，从而产生烹饪所需的热，实现谐振加热。

并且，可以理解的是，通过对至少一个电容调整电路10中开关组件S1的断开或闭合进行控制，可调整与谐振线圈L1进行谐振的谐振电容的电容值。具体而言，当控制器20控制开关组件S1断开时，与开关组件S1并联的第二电容C2将与第一电容C1一起构成谐振电容，从而调整了谐振电容的电容值；当控制器20控制开关组件S1闭合时，与开关组件S1并联的第二电容C2被短路而不参与谐振。

如上所述，在电加热装置100上电之后，控制器20可实时获取电烹饪器的运行频率，并根据运行功率控制开关管Q1以相应的工作频率工作，同时还根据运行功率控制至少一个电容调整电路10中的开关组件S1的断开或闭合，以选择合适的电容值，进而使电加热装置100中谐振电路的谐振频率与开关管Q1的工作频率一致，从而电加热装置能够在大功率和低功率下实现连续加热，例如可实现运行功率在200W至2000W范围内连续加热。

由此，通过控制开关组件的通断可改变谐振电路的谐振电容值，从而可保证电加热装置在大功率和低功率下均能实现连续加热，确保烹饪效果，提升用户的体验，并且保证开关管电压过零开通，避免开关管损坏，并避免开关管发热严重，进而无需加强开关管的散热。

根据本实用新型的一个具体示例，控制器20可为MCU(Micro Control Unit，微控制器)。

另外，根据图1-图3的示例，开关管Q1可为IGBT管(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)。开关管Q1的第一端即为IGBT管的发射极，开关管Q1的第二端即为IGBT管的集电极，开关管Q1的控制端即为IGBT管的栅极。

根据图1-图3的示例，电源30可包括整流单元301和滤波单元302，其中，整流单元301可为4个二极管构成的整流桥，整流单元301用于将交流电例如220V市电整流为直流电；滤波单元302可包括率滤波电容C3和滤波电感L2，滤波单元302用于对整流后的直流电进行滤波，并将滤波后的直流电提供给谐振线圈L1。电源30还包括，第三电容C4，第三电容C4并联在电源30的输入端。

根据本实用新型的一些实施例，开关组件S1可为继电器、开关管、MOS(Metal-Oxide-Semiconductor，金属-氧化层-半导体)管或可控硅管。

具体地，如图2所示，当开关组件S1可为继电器时，继电器的开关的第一端与第二电容C2的第一端相连，继电器的开关的第二端与第二电容C2的第二端相连，继电器的线圈的第一端与预设电源(例如+5V电源)相连，继电器的线圈的第二端与三极管Q2的集电极相连，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的控制端与控制器20相连。由此，控制器20可通过输出控制信号至三极管Q2的控制端来控制继电器的开关的闭合与关闭。

具体地，如图3所示，当开关组件S1可为MOS管时，MOS管的漏极与第二电容C2的第一端相连，MOS管的源极与第二电容C2的第二端相连，MOS管的栅极与控制器20相连，由此，控制器20可通过输出控制信号至MOS管的栅极来控制MOS管的闭合与关闭。

下面结合图2和图3对本实用新型实施例的电容调整电路进行详细描述。

如图2和图3所示，当电容调整电路10为一个时，第二电容C2连接在第一电容C1与地之间，第二电容C2的第一端与第一电容C1的第二端相连，第二电容C2的第二端接地，其中，第一电容C1和第二电容C2之间具有第一节点，开关组件S1的第一端与第一节点相连，开关组件S2的第二端接地。

进一步地，当电加热装置的运行功率大于第一预设功率时，控制器20控制开关组件S1闭合；当电加热装置的运行功率小于或等于第一预设功率时，控制器20控制开关组件S1断开。

具体而言，如图2的示例，当电加热装置的运行功率大于第一预设功率时，控制器20控制继电器的开关闭合，第二电容C2被短路而不参与谐振，此时谐振线圈L1与第一电容C1构成串联谐振电路，谐振电路的等效谐振电容为第一电容C1，谐振电路的谐振频率仅由谐振线圈L1的电感值和第一电容C1的电容值决定。具体地，谐振频率其中，L₁为谐振线圈L1的电感值，C₁为第一电容C1的电容值。优选地，f0可为20kHz。假设当电加热装置以一个较高的运行功率例如2000W工作时，控制器20输出至IGBT管的PWM控制信号为20kHz，这样通过控制继电器的开关闭合，IGBT管将以最佳状态工作，IGBT管的集电极刚好在电压过零时导通，为软开关状态，开关损耗最小。

之后，当PWM控制信号的高电平脉宽逐渐减少时，IGBT管的导通时间减小，PWM控制信号的周期时间在同步电路的作用下随之减少，从而PWM控制信号的频率升高，IGBT管的工作频率逐渐远离谐振频率f0，并且谐振线圈L1储存的能量减少，电烹饪器的运行功率逐渐降低，IGBT管导通时没有足够的能量使第一电容C1的电压降至0V，IGBT管逐渐进入硬开关状态，开关损耗增大。换言之，为了减小运行功率，将会减小PMW控制信号的高电平脉宽，这样同时会减少PWM控制信号的周期时间，提高PWM控制信号的频率。

当电加热装置的运行功率小于等于第一预设功率时，控制器20将第二频率的PWM控制信号输出至IGBT管，同时控制器20控制继电器的开关断开，第二电容C2参与谐振，此时谐振线圈L1、第一电容C1和第二电容一起构成串联谐振电路，谐振电路的等效谐振电容为第一电容C1与第二电容C2串联，谐振电路的谐振频率由谐振线圈L1的电感值及第一电容C1和第二电容的电容值决定。具体地，谐振频率其中，L₁为谐振线圈L1的电感值，C₁为第一电容C1的电容值，C₂为第二电容C2的电容值。由于第一电容C1与第二电容C2串联，谐振电容的电容值减小，谐振频率增加。优选地，f1可为35kHz。假设当电加热装置以一个低运行功率例如900W工作时，控制器20输出至IGBT管的PWM控制信号为35kHz，这样通过控制继电器的开关断开，谐振频率又与IGBT管的工作频率一致，IGBT管又将以最佳状态工作，IGBT管的集电极刚好在电压过零时导通，为软开关状态，开关损耗最小，从而实现低功率连续加热。

由此，通过控制开关组件的通断可改变谐振电路的谐振电容值，从而可保证电加热装置在大功率和低功率下均能实现连续加热，确保烹饪效果，提升用户的体验，并且保证开关管电压过零开通，避免开关管损坏，并避免开关管发热严重，进而无需加强开关管的散热。

另外，当电容调整电路10为多个时，多个电容调整电路相互串联连接，每个电容调整电路均包括一个第二电容C2和一个开关组件S1。举例来说，当电容调整电路10为两个时，两个电容调整电路10串联之后连接在第一电容C1与地之间，即第一个电容调整电路的第二电容C2的第一端与第一电容C1的第二端相连，第二个电容调整电路的第二电容C2的第一端与第一个电容调整电路的第二电容C2的第二端相连，第二个电容调整电路的第二电容C2的第二端接地。并且，第一个电容调整电路的开关组件S1与第一个电容调整电路的第二电容C2并联，第二个电容调整电路的开关组件S1与第二个电容调整电路的第二电容C2并联。由此，控制器20通过控制开关组件S1的断开与闭合来选择参与谐振的电容，从而调整谐振频率，保证电加热装置在大功率和低功率下均能够实现连续加热。

综上所述，根据本实用新型实施例提出的用于烹饪器具的电加热装置，谐振线圈的第一端与电源相连，谐振线圈的第二端与开关管的第二端相连，第一电容的第一端与谐振线圈的第二端相连，第一电容的第二端接地，第二电容和开关组件构成的电容调整电路连接在第一电容与地之间，控制器控制开关管和开关组件的断开或闭合。由此，通过控制开关组件的通断可改变谐振电路的谐振电容值，从而可保证电加热装置在大功率和低功率下均能实现连续加热，确保烹饪效果，提升用户的体验，并且保证开关管电压过零开通，避免开关管损坏，并避免开关管发热严重，进而无需加强开关管的散热。

此外，本实用新型还提出了一种烹饪器具。

图4是根据本实用新型实施例的烹饪器具的方框示意图。如图4所示，烹饪器具200包括上述实施例的电加热装置100。

根据本实用新型实施例提出的烹饪器具，通过电加热装置可改变谐振电路的谐振电容值，从而可保证烹饪器具在大功率和低功率下均能实现连续加热，确保烹饪效果，提升用户的体验。

其中，烹饪器具200可为电磁炉、电磁电饭煲或电磁压力锅等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本实用新型的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本实用新型的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本实用新型的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种用于烹饪器具的电加热装置，其特征在于，包括：

开关管，所述开关管的第一端接地；

谐振线圈，所述谐振线圈的第一端与电源相连，所述谐振线圈的第二端与所述开关管的第二端相连；

第一电容，所述第一电容的第一端与所述谐振线圈的第二端相连，所述第一电容的第二端接地；

连接在所述第一电容与所述地之间的至少一个电容调整电路，所述电容调整电路包括第二电容和与所述第二电容并联的开关组件；以及

控制器，所述控制器用于控制所述开关管和所述至少一个电容调整电路中的开关组件的断开或闭合。

2.如权利要求1所述的用于烹饪器具的电加热装置，其特征在于，所述开关组件为继电器、开关管、MOS管或可控硅管。

3.如权利要求1所述的用于烹饪器具的电加热装置，其特征在于，当所述电容调整电路为一个时，

所述第二电容连接在所述第一电容与所述地之间，所述第二电容的第一端与所述第一电容的第二端相连，所述第二电容的第二端接地，其中，所述第一电容和第二电容之间具有第一节点，所述开关组件的第一端与所述第一节点相连，所述开关组件的第二端接地。

4.如权利要求3所述的用于烹饪器具的电加热装置，其特征在于，其中，

当所述电加热装置的运行功率大于第一预设功率时，所述控制器控制所述开关组件闭合；

当所述电加热装置的运行功率小于或等于所述第一预设功率时，所述控制器控制所述开关组件断开。

5.如权利要求1所述的用于烹饪器具的电加热装置，其特征在于，当所述电容调整电路为多个时，多个电容调整电路相互串联连接。

6.如权利要求1所述的用于烹饪器具的电加热装置，其特征在于，所述开关管为IGBT管。

7.一种烹饪器具，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的电加热装置。