CN2387695Y - 高精度程控节能电磁炉 - Google Patents

Abstract

由外壳、内部主回路板和CPU电路模块组成的一种高精度程控节能电磁炉。该电磁炉的外壳(底壳)和内部主回路板,经科学合理的结构设计后具有工作稳定性好、可靠、耐用等优点;该电磁炉的内部保护电路是经硬件采样组成检波触发器再由CPU电路模块来控制;该电磁炉是利用中央控制电路直接向CPU发出信号,再由CPU计算每个周期脉波输出的占空比,与同步跟踪电路保持一致,使晶体管的开关频率与LC的谐振频率保持一致,减小晶体管损耗,从而提高热效率及使用寿命。

Description

高精度程控节能电磁炉

本实用新型涉及电磁炉外壳结构设计和内部电路模块的设计改进，特别是一种高精度程控节能电磁炉。

电磁炉自问世以来，在世界上的很多国家得到了迅速发展，尤其是发达国家，普及率非常高，然而，目前市场上销售的电磁炉，不同程度上多存在一些不足之处：主要是由于缺乏科学合理的结构设计和控制电路的模块设计，导致内部电路元件互相干扰造成温升过高，从而影响主控电路工作的稳定性，缩短了电磁炉的使用寿命，再加上缺乏合理的电路模块设计，导致电磁炉工作时热能的损耗比较大，因此没有充分有效地利用其热效率高这一优点，成本也相应偏高，给市场的推广也造成了一定的困难。

本实用新型的目的是针对上述的缺点，对电磁炉的内部电路模块和外壳结构的设计进行改进，从而使电磁炉有了突破性的进展：具有工作稳定性好，使用寿命长，热效率高，成本低等优点。

本实用新型的目的是这样实现的：

一、改进电磁炉的外壳结构设计和回路板受热元器件排列位置，使其通风散热效果更

加合理，同时由于蔽开了电场、磁场的干扰和加热线圈高温的影响，增强了内部

电路主要元器件的等效阻抗，从而使电磁炉的工作更加稳定，使用寿命更长。

二、改进电磁炉的内部电路设计，根据电磁感应的原理，首先由中央控制电路(振荡

电路)产生一个预定宽度之脉波信号，其幅度随着L(加热线圈)和C(谐振电容)

构成的谐振电路的电压大小而变化。现将此信号通过CPU(电路模块)的A/D口向

其发出指令，再由CPU计算每一个周期PWM脉波输出的占空比例，与同步来的信号

保持一致，可以使大功率晶体管(IGBT或FET)的开关频率与L(加热线圈)C

(谐振电容)构成的LC谐振回路的谐振频率保持一致，此时由L、C构成的谐振回路的两端电压处在最大状态，大功率晶体管的损耗也就越小，从而使大功率晶体管在感应负载状态下的温升降至最低，彻底消除了大功率晶体管(IGBT或FET)因损耗过大，造成瞬间晶片快速发热而极易被损坏的问题，也解决了传统电磁炉在加热状态时电流变动大，产生自激、自损这一问题，同时更提高了电磁炉的热效率，使电磁炉工作更稳定，使用寿命更长，由于采用CPU电路模块设计，因此一些传统的保护电路被改为直接由CPU控制，降低了生产成本，也给市场的推广起到了很大的作用。

附图1是本实用新型外部结构示意图，附图2是本实用新型外壳的内部结构和元件布图，附图3是本实用新型内部电路结构方框图。

结合附图和实施例，进一步描述本实用新型的外部结构和内部电路结构。

请参阅图1所示，电磁炉的外壳安装电源开关按钮[1]、上微调按钮[2]、下微调按钮[3]、快速按钮[4]、保温按钮[5]、电源指示灯[6]、保温指示灯[7]、快速指示灯[8]、功率指示灯[9]、[10]、[11]、[12]、[13]、[14]、[15]、[16]。

插上电源，按电源开关按钮[1]，电源指示灯[6]即被点亮，此时，电磁炉等待用户选择工作方式，用户可根据实际需要选择不同的工作方式，如：快速加热功能，保温功能，若选择上微调按钮[2]、下微调按钮[3]，可以循环调节电磁炉的功率，可分微、弱、中、强四档，本实用新型的优点是：操作方便，灵活自如。

请参阅图2所示，在电磁炉的外壳(底壳)两侧[18]开出风口，目的是便于空气流通，使其通风散热更加合理，[26]为电磁炉的回路板、[19]为谐振电容、[20]为平滑电容、[21]为扼流圈、[22]为滤波电容、[23]为滤波电感、[24]为滤波电容、[25]为电源变压器，将以上主要发热元件分布到通风口，目的是便于散热，更重要的是：电磁炉在工作过程中，如果不将以上的主要元件蔽开磁力线的干扰，那么电场和磁场作用在邻近的元件上时，就会使这些元件上产生不希望有的电流和电压，而这些邻近的元件和导体中产生的电流和电压又能够反向冲击影响原来的电路和元件中的电流和电压，从而最终引起元件的等效阻抗的改变，导致电磁炉电路工作状态不稳定，严重时甚至直接破坏电磁炉的正常工作。由于采用了本实用新型，电磁炉主回路板主要元器件蔽开了电场、磁场的干扰和加热线圈的高温影响，从而使电磁炉的工件更加稳定、可靠，使用寿命更长。

请继续参阅附图3，本实用新型是由：[27]零点检测、[28]电源滤波电路、[29]驱动电路、[30]高频滤波电路、[31]功率振荡电路、[32]中央控制电路(振荡电路)、[33]同步跟踪电路、[34]市电过低过高保护采样电路、[35]脉冲保护采样电路、[36]恒温控制采样电路、[37]晶体管过热保护采样电路、[38]高压保护采样电路、[39]电流采样电路、[40]电源电压采样电路、[41]错误检测、[42]DISPLAY(显示电路)、[43]CPU电路模块，相互连接构成。现根据上述电路间的连接关系作更进一步的描述：电磁炉在烹调过程中，由于负荷经常会变化，其电路便会随之处在不同工作状态，为了确保功率管的安全，使其在无冲击状态下进行，当电磁炉的电源被接通后，本实用新型的CPU电路模块[43]通过零点检测[27]和错误检测[42]在电源电压零点附近利用中央控制电路[32]的比较器输出一负脉冲，利用脉冲控制电磁炉激励脉冲起始时间，来确保与开机时匀在电源电压零点处进行，再经CPU自动识别自检，同时扫描探测中央控制电路(振荡电路)[32]的脉波信号是否定时发出，并与同步跟踪电路[34]保持同步，功率管以截止状态转向工作状态，必须在电源50Hz电压过零处进行，然后才进入初始状态，CPU等待用户选择工作方式。

本实用新型的中央控制电路[32]，系一个习用的频率在20~45KHz的脉冲振荡器，它通过振荡产生预定宽度之脉波信号并与同步跟踪电路保持一致，经驱动电路[29]将信号放大，再连接高频滤波电路[30]将其过滤加至功率晶体管(IGBT或FET)，使其导通。功率晶体管的ON/OFF连续切换动作使功率振荡电路[31]的L(加热线圈)产生高频交变磁场，来感应炊具发热，从而达到煮食目的。

本实用新型之内部主要保护电路，其主要系由CPU电路模块[43]的五个A/D口来完成，当功率振荡电路[31]进入高频振荡时，市电过低过高保护采样电路[34]、脉冲保护采样电路[35]、恒温控制采样电路[36]、晶体管过热保护采样电路[37]、高压保护采样电路[38]直接对其进行采样，然后将采样的数据通过A/D口直接知会CPU电路模块[43]，CPU电路模块根据读取的数据，按预先设定的程序自动检测来限制脉波宽度。在较短的时间内完成扫描、识别、转换这一过程，然后再检测下一个周期的脉波信号，恢复初始状态，电磁炉继续正常工作。本实用新型的五组采样电路实为一组检波触发器，同时也可采用常用的识别电路经电容耦合和电阻分压再组成检波器，起到限幅的作用，从而达到保护的目的。

本实用新型的CPU电路模块[43]，它利用中央控制电路(振荡电路)[32]产生的脉波宽度与LC构成的谐振电路电压大小变化的规律，直接对中央控制电路进行采样，再由CPU计算每个周期PWM脉波输出的占空比例与同步跟踪电路[33]来的信号保持一致，可以使大功率晶体管(IGBT或FET)的开关频率和L(加热线圈)C(谐振电容)构成的LC谐振回路的谐振频率保持一致。此时，由L、C构成谐振回路两端的电压处在最大状态，大功率晶体管的损耗也就越小，使高频振荡电路处在最佳状态，从而提高热效率。由于采用了本实用新型，从而使大功率晶体管在感应负载状态下的温升降至最低，彻底消除了大功率晶体管(IGBT或FET)因损耗过大，造成瞬部晶片快速发热而极易被损坏的问题，也解决了传统电磁炉在加热状态时电流变动大，产生自激、自损这一问题，使电磁炉的工作更加稳定，使用寿命更长。由于采用了本实用新型，因此传统的外围硬件保护电路直接由CPU控制，大幅度降低了生产成本，给市场的推广起到了很大的推动作用。

Claims (4)

1、由外壳和内部主回路板、CPU电路模块组成的高精度程控节能电磁炉，其特征在于：电磁炉的外壳安装电源开关按钮[1]，上微调按钮[2]，下微调按钮[3]，快速按钮[4]，保温按钮[5]，电源指示灯[6]，保温指示灯[7]，快速指示灯[8]，功率指示灯[9]，[10]，[11]，[12]，[13]，[14]，[15]，[16]。

2、根据权利要求1所述的高精度程控节能电磁炉，其特征在于：电磁炉的外壳(底壳)两侧[18]开有出风口，主回路板[26]的主要发热元件分布到通风口，便于通风散热，同时增强内部电路主要元器件的等效阻抗，敝开电场磁场的干扰，使电磁炉的工作更加稳定、可靠。

3、根据权利要求1所述的高精度程控节能电磁炉，其特征在于：大功率晶体管(IGBT或FET)的开关频率的控制是由CPU电路模块来控制，中央控制电路(振荡电路)[32]直接通过A/D口向CPU电路模块[43]发出指令，并与同步跟踪电路[33]的信号保持一致，从而使晶体管的开关频率与LC回路的谐振频率保持一致，使振荡电路两端的电压处在最大状态，因此功率管损耗越小，彻底消除大功率晶体管(IGBT或FET)因损耗过大，造成晶片瞬间快速发热而被损坏的问题，同时也提高了电磁炉的热效率。

4、根据权利要求1所述的高精度程控节能电磁炉，其特征在于：所有保护电路直接由CPU电路模块控制，其中设有一组检波触发器，该检波触发器起限幅的作用，追踪电路确保整体系统不致发生超负荷情形，从而达到保护作用。

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