DE19654268C2 - Induktionskochgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Induktionskochgerät gemäß den nebengeordne­ ten Ansprüchen 1 und 2.

Aus der EP 0 583 519 A1 ist bereits ein Induktionskochgerät mit zwei In­ duktionsheizspulen bekannt, denen ein Halbbrückenumrichter gemein­ sam zugeordnet ist, wobei die Induktionsheizspulen alternierend über ein Relais an den Umrichter anschließbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein weiteres Induktionskochge­ rät in der genannten Art zu schaffen, dessen Schaltung kleiner und kom­ pakter ist.

Lösungen der gestellten Aufgabe befinden sich in den nebengeordneten Ansprüchen 1 und 2. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist im Unteranspruch 3 gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug­ nahme auf die Zeichnung im einzelnen beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 ist ein schematisches Schaltbild eines erfindungsgemäßen Induk­ tionskochgeräts.

Fig. 2 veranschaulicht den zeitlichen Ein/Aus-Schaltvorgang der Schalt­ elemente für den Fall, dass eine Induktionsheizspule L11 arbeitet.

Fig. 2B veranschaulicht den zeitlichen Ein/Aus-Schaltvorgang der Schaltelemente für den Fall, dass eine Induktionsheizspule L12 arbeitet.

Fig. 3 ist ein schematisches Schaltbild für ein anderes Ausführungsbei­ spiel der Erfindung, bei dem die Position von Hilfsdioden geändert ist.

Fig. 4 ist ein schematisches Schaltbild eines noch anderen Ausführungs­ beispiels der Erfindung, durch das Induktionsheizspulen betrieben wer­ den.

Gemäß Fig. 1 umfasst das Induktionskochgerät nach dem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel einen Eingangsfilterkondensator Cf, Leistungstransistoren Q11, Q12 und Q13 zum Ausführen eines Schaltvorgangs abhängig von ei­ nem von einer Steuerung gelieferten Steuersignal, Dioden D11, D12 und D13, die jeweils umgekehrt parallel zu den Transistoren Q11, Q12, Q13 ge­ schaltet sind, eine Induktionsheizspule L11 und einen Hauptresonanz­ kondensator C14, die parallel zum Transistor Q11 geschaltet sind, sowie Hilfsdioden D14 und D15, die die Spannung an den Hauptresonanzkon­ densatoren C14 und C15 auf die Eingangsspannung steuern.

Beim obenbeschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Ausgangsleistung für die Induktionsheizspulen L11 und L12 unabhängig durch eine Halb­ brücken-Umrichterschaltung mit Schaltelementen eingestellt.

Im allgemeinen wird der Betrieb eines einseitig geerdeten Gegentaktum­ richters oder Halbbrückenumrichters in zwei Betriebszustände unterteilt, nämlich den unter sowie den über der Resonanz.

Unter der Resonanz erfolgt der Betrieb bei der Schaltfrequenz, die unter der LC-Resonanzfrequenz liegt, während der Betrieb über der Resonanz mit einer höheren Schaltfrequenz über der LC-Resonanzfrequenz erfolgt.

Im Fall des Betriebs unter der Resonanz wird der Schalter im Zustand des Stroms 0 abgeschaltet. Wenn jedoch der Schalter eingeschaltet wird, kön­ nen Störsignale auftreten, da die maximale Ausgangsleistung bei der ma­ ximalen Frequenz auftritt.

Andererseits treten im Fall über der Resonanz Verluste auf, wenn der Schalter abgeschaltet wird. Jedoch existieren, wenn der Schalter einge­ schaltet wird, die obenbeschriebenen Nachteile nicht, da er bei der Span­ nung 0 betrieben wird.

Demgemäß wird allgemein der obige Resonanzbetrieb durchgeführt. Die Erfindung benutzt einen Halbbrückenumrichter, der unter Verwendung der obigen Resonanz betrieben wird und eine gemeinsame Schalteinrich­ tung aufweist, die mit der Eingangsseite verbunden ist, um den Schal­ tungsaufbau zu minimieren.

Nun wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2 die Funktion des erfindungsge­ mäßen Doppelhalbbrücken-Induktionskochgeräts mit Steuerung für mehrere Ausgänge erläutert.

Wenn die Induktionsheizspule L11 betrieben wird, behält der Transistor Q13 immer den eingeschalteten Zustand bei. Wenn also der Transistor Q12 im eingeschalteten Zustand der Transistoren Q12 und Q13 abge­ schaltet und der Transistor Q11 eingeschaltet wird, treten die Induktions­ heizspule L11 und der Hauptresonanzkondensator C14 über den Transis­ tor Q11 in Resonanz.

Nachdem sich die Resonanz weiter aufgebaut hat, wird der Transistor Q11 abgeschaltet, was bewirkt, dass die Induktionsheizspule L11, der Haupt­ resonanzkondensator C14 und die Hilfsresonanzkondensatoren C11 und C12 in Resonanz treten.

Dabei beträgt die Spannung am Hilfsresonanzkondensator C11 0 V, da sich der Transistor Q11 im eingeschalteten Zustand befindet. Indessen liegt für den Hilfsresonanzkondensator C12 Resonanz vor, da der Transis­ tor Q12 abgeschaltet ist. So wird der Hilfsresonanzkondensator C11 gela­ den und der Hilfsresonanzkondensator C12 entladen.

Wie oben beschrieben, tritt die Hilfsresonanz für kurze Zeit auf, und die Spannung am Hilfsresonanzkondensator C12 fällt nach Abschluss der Entladung desselben auf 0 V; und die Diode D12 wird betrieben.

Dann stehen die Induktionsheizspule L11 und die Hauptresonanzkon­ densator C14 über die Diode D12 in Resonanz. Dabei wird der Transistor im eingeschalteten Zustand der Diode D12 eingeschaltet. Wenn der Tran­ sistor Q12 eingeschaltet wird, wird die Stromrichtung durch die Induk­ tionsheizspule L11 geändert. Dann stehen die Induktionsheizspule L11 und der Hauptresonanzkondensator C14 kontinuierlich in Resonanz.

Wenn eine bestimmte Zeit verstrichen ist, verringert sich der Strom durch die Induktionsheizspule L11, und der Transistor Q12 wird abgeschaltet. Wenn der Transistor Q12 abgeschaltet wird, treten die Induktionsheiz­ spule L11 und der Hauptresonanzkondensator C14 sowie die Hilfsreso­ nanzkondensatoren C11 und C12 erneut für kurze Zeit in Resonanz.

Dabei wird der Hauptresonanzkondensator C14 entladen und der Hilfsre­ sonanzkondensator C12 geladen. Wenn die Spannung am Hilfsresonanz­ kondensator C11 auf 0 V fällt, wird die Diode D11 betrieben, und es exi­ stiert Hauptresonanz über diese Diode D11. Dann wird der Transistor ein­ geschaltet, wodurch eine Periode abgeschlossen ist.

Durch Wiederholen des obenbeschriebenen Betriebs fließt ein geeigneter Strom durch die Induktionsheizspule L11.

Fig. 2B veranschaulicht die zeitliche Lage der Ein/Aus-Schaltvorgänge, wenn die Induktionsheizspule L12 betrieben wird. Wie in Fig. 2 dargestellt, bleibt, wenn die Induktionsheizspule L12 betrieben wird, der Transistor Q11 immer im eingeschalteten Zustand. Dabei ist der Betrieb derselbe wie oben beschrieben.

Der jeweilige Schalter wird eingeschaltet, wenn die mit dem jeweiligen Schalter verbundene Diode betätigt wird, und der Abschaltzeitpunkt wird entsprechend der vorbestimmten Frequenz gesteuert.

Ferner wird Zeit für Resonanz der beiden Schalter und des Hilfsresonanz­ kondensators erhalten, da eine Zeit existiert, in der die beiden abgeschal­ tet sind, d. h. eine Totzeit. Diese Totzeit ist eine sehr kurze Zeit, da der Hilfsresonanzkondensator im Vergleich zum Hauptresonanzkondensator eine sehr kleine Kapazität aufweist.

Die Hilfsdiode steuert die Spannung am Hauptresonanzkondensator auf die Eingangsspannung, wodurch das gesamte System stabil betrieben wird.

Fig. 3 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Hilfsdioden D14 und D15 zur Sicherheit des Systems parallel zu den Induktionsheiz­ spulen L11 und L12 geschaltet sind. Die Funktion dieses Ausführungsbei­ spiels ist dieselbe wie die des obenbeschriebenen Ausführungsbeispiels.

Fig. 4 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel, das vier Induktionsheiz­ spulen bzw. Heizplatten dadurch betreiben kann, dass weitere Schaltun­ gen gemäß Fig. 2, jedoch ohne den Eingangsfilterkondensator Cf, parallel an den Eingangsteil geschaltet werden. Auch der Betrieb dieses Ausfüh­ rungsbeispiels ist derselbe wie der der obenbeschriebenen Ausführungs­ beispiele.

Die Ausgangsleistung aller obigen Induktionsheizspulen wird im Zeitmul­ tiplex gesteuert, weswegen keine Übersprech-Störsignale erzeugt werden, wenn mehrere Induktionsheizspulen betrieben werden.

Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, dass das erfindungsgemäße Dop­ pelhalbbrücken-Induktionskochgerät den Vorteil aufweist, dass Über­ sprech-Störsignale zwischen mehreren Induktionsheizspulen dadurch verhindert werden, dass ein Halbbrückenumrichter mit gemeinsamer Schalteinrichtung verwendet wird, die im Zeitmultiplex betrieben wird.

Claims (3)

1. Induktionskochgerät für mindestens zwei Induktionsheizspulen, mit

• a) einem Gleichrichter;
• b) einer Umrichterschaltung mit
  • 1. mindestens drei an den Gleichrichter angeschlossenen in Reihe ge­ schalteten Leistungstransistoren (Q11, Q12, Q13), denen jeweils ei­ ne Diode (D11, D12, D13) antiparallel und ein Hilfsresonanzkonden­ sator (C11, C12, C13) parallel geschaltet sind;
• c) einer ersten Induktionsheizspule (L11) und einem ersten Hauptre­ sonanzkondensator (C14), die als Serienschaltung parallel zum ersten Leistungstransis­ tor (Q11) geschaltet sind;
• d) einer zweiten Induktionsheizspule (L12) und einem zweiten Haupt­ resonanzkondensator (C15), die als Serienschaltung parallel zum dritten Leistungstran­ sistor (Q13) geschaltet sind; und
• e) Hilfsdioden (D14, D15), die jeweils zwischen einem Eingang eines Hauptresonanzkondensators und einem Gleichrichterausgang lie­ gen, derart, daß beim Betrieb einer Induktionsheizspule, die andere Induktionsheizspule nicht mit Spannung versorgt wird.

2. Induktionskochgerät für mindestens zwei Induktionsheizspulen, mit

• a) einem Gleichrichter;
• b) einer Umrichterschaltung mit
  • 1. mindestens drei an den Gleichrichter angeschlossenen in Reihe ge­ schalteten Leistungstransistoren (Q11, Q12, Q13), denen jeweils ei­ ne Diode (D11, D12, D13) antiparallel und ein Hilfsresonanzkonden­ sator (C11, C12, C13) parallel geschaltet sind;
• c) einer ersten Induktionsheizspule (L11) und einem ersten Hauptre­ sonanzkondensator (C14), die als Serienschaltung parallel zum ersten Leistungstransis­ tor (Q11) geschaltet sind;
• d) einer zweiten Induktionsheizspule (L12) und einem zweiten Haupt­ resonanzkondensator (C15), die als Serienschaltung parallel zum dritten Leistungstran­ sistor (Q13) geschaltet sind; und
• e) Hilfsdioden (D14, D15), die jeweils über dem zweiten Leistungs­ transistor (Q12) parallel zu jeweils einer der Induktionsheizspulen (L11, L12) liegen, derart, daß beim Betrieb einer Induktionsheizspu­ le, die andere Induktionsheizspule nicht mit Spannung versorgt wird.

3. Induktionskochgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß bei 2 n Induktionsheizspulen (L11-L14) die aus den Merkmalen b)-e) bestehende Schaltungsanordnung n mal (mit n ≧ 2) zum Gleichrich­ ter parallel geschaltet ist.