DE3049863C2 - Induktionsheizgerät zum Erwärmen von metallenen Kochgefässen - Google Patents
Induktionsheizgerät zum Erwärmen von metallenen KochgefässenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Induktionsheizgerät gemäß
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
In der DE-OS 29 25 308 ist ein derartiges Induktionsheizgerät vorgeschlagen, bei dem mit dem Kollektor
des den Wechselrichterbetrieb steuernden Schalttransistors ein Nullspannungsdetektor verbunden ist. Der
Nullspannungsdetektor gibt bei Ermittlung eines Nullspannungswerts einen Steuerimpuls an einen Rampengenerator
47 ab, dessen Ausgangsspannung mit einem die Eingangsleistung des Geräts darstellenden Signal
mittels eines Vergleichers verglichen wird. Das Vergleicher-Ausgangssignal
wird seinerseits über eine UND-Schaltung dem Schalttransistor zugeführt. Da die Eingangsleistung
des Geräts der lastabhängig abgegebenen Leistung im wesentlichen proportional ist, wird
folglich die abgegebene Leistung für ein jeweiliges Kochgefäß mittels dieser Rückkopplungsschleife auf einen
konstanten Wert geregelt Zur benutzerabhängigen Leistungssteuerung wird ein zweiter Impulszug variablen
Tastverhältnissen erzeugt, dessen Frequenz sehr viel geringer als die Schwingfrequenz ist und der dem
zweiten Eingang des UND-Glieds, das das Vergleicher-Ausgangssignal empfängt, zu dessen Steuerung zugeführt
wird. Bei dem vorgeschlagenen Induktionsheizgerät sind die vom Benutzer minimal einstellbaren Leistungswerte
allerdings auf relativ hohe Pegel beschränkt. Dies liegt darin begründet, daß bei geringen
Leistungen die Leitdauer des Schalttransistors gering und die in der Induktionsheizspule gespeicherte Energie
damit nicht ausreichend ist, eine Schwingung mit großer Amplitude zu erzeugen, die zu einem Nulldurchgang
führt Wird daher die Kollektorspannung des Schalltransistors mit dem Nullspannungspegel verglichen, so
tritt bei geringen eingestellten Leistungswerten kein Ausgangssignal des Nullspannungsdetektors auf, so daß
die Zeitsteuerung und damit die Leistungsregelung versagt. Weiterhin kann bei dem bekannten Gerät aufgrund
der intermittierenden Wechselrichteransteuerung erhebliches Flackern der an dasselbe Netz wie das
Induktionsheizgerät angeschlossenen Lampen auftreten.
Weiterhin ist es bekannt, die Wechselrichterleistung
durch Verändern der den Wechselrichter speisenden Gleichspannung zu steuern. Hierzu ist jedoch hoher Geräteaufwand
erforderlich. Demgegenüber ist bei Verwendung eines Thyristors zur Steuerung des Wechselrichters
die obere Grenze der noch steuerbaren Leistung durch den zulässigen Überstrom und die verkraftbare
Obergrenze des Thyristorpotentials begrenzt, so daß kein weiter Leistungssteuerbereich möglich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Induktionsheizgerät
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart auszubilden, daß sein Einstellbereich zu
kleineren Leistungswerten hin erweitert ist.
Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen gelöst.
Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht, daß das Gerät auch noch bei sehr geringen eingestellten
Leistungen zuverlässig arbeitet, da anstelle des festen Nullspannungsvergleichs nunmehr der Nulldurchgangspunkt
der an der Induktionsheizspule auf-
tretenden Spannung, der auch bei geringen Leistungswerten stets auftritt, ermittelt und dieser Meßwert in
dem impulsbreitenmodulierenden Steuerimpulsgenerator zur Erzeugung eines entsprechenden Basisimpulses
umgesetzt wird. Das erfindungsgemäße Induktionsheizgerät ermöglicht beispielsweise eir»e kontinuierliche
Leistungssteuerung im Bereich von 5OW bis 1500W,
wobei verhältnismäßig geringer Schaltungsaufwand erforderlich ist Zudem können mit dem erfindungsgemäßen
Aufbau Flacker- oder Flimmererscheinungen von Lampen zuverlässig vermieden werden, die von derselben
Wechselspannungsversorgungsquelle gespeist werden. Dies liegt u. a. darin begründet, daß der impulsbreitenmodulierende
Steuerimpulsgenerator nicht länger eine mehr oder weniger große Anzahl von Steuerimpulsen
aus der Basisimpulsfolge ausblendet, sondern vielmehr die Impulsbreite der Basissteuerimpulse entsprechend
moduliert.
Als Ergebnis der erfindungsgemäßen Maßnahmen stellt sich weiter ein, daß die Frequenz der Schwingungen
der die Induktionsheizspule enthaltenden Resonanzschaltung umgekehrt proportional zur Größe des
manuell einstellbaren Leistungssteuersignals ist, so daß auch bei geringen eingestellten Leistungen die Schwingfrequenz
oberhalb des hörbaren Bereichs ist und demzufolge keine akustischen Störungen verursacht Darüber
hinaus sind hierbei die Schaltverluste und die Belastungen des Schalttransistors auf ein Mindestmaß herabgesetzt,
so daß ein verhältnismäßig einfacher kompakter Transistor verwendbar ist
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
So ermöglicht die Weiterbildung gemäß Anspruch 2 eine exakte Erfassung des Unterschieds zwischen der
aufgenommenen Eingangsleistung und der eingestellten gewünschten Ausgangsleistung und die Abgabe eines
entsprechenden Signals an den Steuerimpulsgenerator zur entsprechenden Impulsbreitenmodulation.
Mit der Ausgestaltung gemäß Anspruch 3 wird zusätzlich die Differenz zwischen der tatsächlichen und
der eingestellten Ausgangsleistung erfaßt und das kleinere der beiden Differenzsignale dem Steuerimpulsgenerator
zugeführt. Dies ermöglicht einen langsamen Anlauf des Wechselrichters beim Einschalten, so daß
Stromstöße und dergleichen vermeidbar sind.
Die Weiterbildung gemäß Anspruch 4 erlaubt aufgrund der Verwendung eines extern synchronisierten
Sägezahngenerators eine Veränderung der Leitperiode des Schalttransistors und damit der Wechselrichter-Ausgangsleistung
in einem weiten Bereich.
Die Vorgabe von oberen und unteren Grenzen für das Leistungssteuersignal gemäß Anspruch 5 stellt darüber
hinaus sicher, daß der Schalttransistor nur in zulässigen Bereichen betrieben wird.
Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen läßt sich somit nicht nur ein Wechselrichterbetrieb hoher Stabilität,
sondern auch ein schnelles Ansprechen auf eine Neueinstellung der kontinuierlich veränderbaren gewünschten
Leistung ohne Lampenflackern und bei verhältnismäßig einfacher Steuerschaltung erzielen, ohne daß Überlastungen
des Schalttransistors auftreten können.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung
näher beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels des Induktionsheizgeräts;
Fig. 2 ein ausführliches Schaltbild des Induktionsheizgeräts nach Fig. 1;
F i g. 3 ein Kurvenformdiagramm des Geräts bei hoher Ausgangsleistung;
F i g. 4 ein Kurvenformdiagramm des Geräts bei niedriger Ausgangsleistung;
Fig.5 ein Kurvenformdiagramm, das den Zusammenhang
zwischen der Transistorspannung Vce und der Spulenspannung Vl veranschaulicht;
Fig. 6 ein Kurvenformdiagramm, das die mit der Eingangswechselspannung modulierte Wechselrichter-ο
Kurvenform darstellt; und
Fig.7 ein Schaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels
der Detektorschaltung des Geräts.
Bei dem Induktionsheizgerät gemäß F i g. 1 wird Wechselstromenergie aus einer Wechselspannungsversorgungsquelle
1 in einem Gleichrichter 2 in Gleichstromenergie umgesetzt Die Gleichstromenergie des
Gleichrichters 2 wird an eine Wechselrichterschaltung 3 abgegeben, die die Gleichstromenergie in Hochfrequenzenergie
umsetzt Die Wechselrichterschaltung 3 weist eine Schutzdrossel 30 und einen Eingangskondensator
31 auf, die in Reihe an den Gleichrichter 2 angeschlossen sind. Parallel zu dem Kondensator 31 ist eine
Reihenschaltung aus einer Induktionsspule 32 und einem für höhere Leistung ausgelegten Schalttransistor
33 geschaltet Zur Bildung eines Halbleiter-Leistungsschaltblock:;
ist dem Schalttransistor 33 eine dämpfende Diode 34 antiparallel geschaltet Zur Induktionsheizspule
32 liegt ein Schwingkondensator 35 parallel, der mit dieser auch in Reihe geschaltet sein kann, um das
Schwingen des Wechselrichters bei einer Resonanzfrequenz zu ermöglichen.
Weiterhin ist eine Steuerschaltung vorgesehen, die folgendes aufweist:
Die am Eingangskondensator 31 entwickelte Spannung Vdc und die Spannung Vce am Kollektoi des Transistors 33 werden an einen Spannungsvergleicher 40 angelegt, der erfaßt, wenn die Kollektorspannung VCe niedriger als die Kondensatorspannung Vdc wird, und bewirkt, daß eine Zeitsteuerschaltung 41 einen Synchronisierimpuls an einen impulsbreitenmodulierenden Steuerimpulsgenerator 42 zur Erzeugung eines dem Schalttransistor 33 zuführbaren Basisansteuerungssignals abgibt Das Ausgangssignal des Steuerimpulsgenerators 42 wird über ein Sperrschaltglied 43 an eine Treiberschaltung 44 angelegt. Die Treiberschaltung 44 speist den Schalttransistor 33 mit einem Vorwärts-Basisstrom h\ und einem Gegen-Basisstrom Ib2- Der Steuerimpulsgenerator 42 steuert die Leitperiode des Schalttransistors 33 entsprechend den Betriebsschaltungsparametern, die die Eingangs- und Ausgangsleistungspegel der Wechselrichterschaltung 3 darstellen. Der Eingangsleistungspegel wird mittels eines Stromwandlers 45, der den Eingangsstrom der Wechselrichterschaltung 3 erfaßt, und eines Eingangsleistungsdetektors 46 ermittelt, der den erfaßten Eingangsstrom in ein entsprechendes Spannungssignal umsetzt. Das Ausgangssignal des Eingangsleistungsdetektors 46 wird an einen ersten Differenzverstärker 47 für einen Vergleich mit einem Ausgangssignal einer Leistungswählvorrichtung 48 angelegt, um den Unterschied zwischen diesen zu ermitteln. Das Ausgangssignal des ersten Differenzverstärkers 47 wird an ein ODER-Glied 49 angelegt.
Die am Eingangskondensator 31 entwickelte Spannung Vdc und die Spannung Vce am Kollektoi des Transistors 33 werden an einen Spannungsvergleicher 40 angelegt, der erfaßt, wenn die Kollektorspannung VCe niedriger als die Kondensatorspannung Vdc wird, und bewirkt, daß eine Zeitsteuerschaltung 41 einen Synchronisierimpuls an einen impulsbreitenmodulierenden Steuerimpulsgenerator 42 zur Erzeugung eines dem Schalttransistor 33 zuführbaren Basisansteuerungssignals abgibt Das Ausgangssignal des Steuerimpulsgenerators 42 wird über ein Sperrschaltglied 43 an eine Treiberschaltung 44 angelegt. Die Treiberschaltung 44 speist den Schalttransistor 33 mit einem Vorwärts-Basisstrom h\ und einem Gegen-Basisstrom Ib2- Der Steuerimpulsgenerator 42 steuert die Leitperiode des Schalttransistors 33 entsprechend den Betriebsschaltungsparametern, die die Eingangs- und Ausgangsleistungspegel der Wechselrichterschaltung 3 darstellen. Der Eingangsleistungspegel wird mittels eines Stromwandlers 45, der den Eingangsstrom der Wechselrichterschaltung 3 erfaßt, und eines Eingangsleistungsdetektors 46 ermittelt, der den erfaßten Eingangsstrom in ein entsprechendes Spannungssignal umsetzt. Das Ausgangssignal des Eingangsleistungsdetektors 46 wird an einen ersten Differenzverstärker 47 für einen Vergleich mit einem Ausgangssignal einer Leistungswählvorrichtung 48 angelegt, um den Unterschied zwischen diesen zu ermitteln. Das Ausgangssignal des ersten Differenzverstärkers 47 wird an ein ODER-Glied 49 angelegt.
Andererseits liegt die Kollektorspannung Vce an einer
Kollektorspannungs-Detektorschaltung 50 an, die die Spannung Vce oder einen Spitzenwert Vcp ermittelt
und die ermittelte Spannung an einen zweiten Differenzverstärker 51 für einen Vergleich mit einem Signal
einer Einstellschaltung 52 abgibt, der den Unterschied
erfaßt. Das Differenzsignal wird an das ODER-Glied 49 angelegt. Das ODER-Glied 49 läßt diejenige Eingangsspannung, die niedriger ist als das andere Signal, zu
einem Begrenzer 53 und weiter zu dem Steuerimpulsgenerator 42 durch. Der Begrenzer 53 dient dazu, den
Bereich der Leitperiode des Transistors 33 durch Einstellen des Minimalwerts und des Maximalwerts einzuschränken.
Das hinsichtlich der Impulsbreite modulierte Signal wird von dem Sperrschaltglied 43 durch ein Signal
einer Einschaltsperrungs-Steuerschaltung 54 ge- ι ο sperrt, um den Wechselrichterbetrieb einzuleiten oder
zu beenden. Während der Wechselrichter-Einschaltperioden wird die Impulsdauer auf einen Minimalwert eingestellt.
Fig.2 zeigt Einzelheiten der Steuerschaltung nach
F i g. 1. Der Spannungsvergleicher 40 enthält einen Vergleicher 400 mit einem Eingangsanschluß, an dem die
Gleichspannung Vpe über einen aus Widerständen 401a
und 4016 gebildeten Spannungsteiler anliegt und einem
weiteren Eingangsanschluß, dem die Kollektorspannung Vce über einen aus Widerständen 402a und 4026
gebildeten Spannungsteiler zugeführt wird. Die Kurvenformen der Spannungen Vce, Vocund der Ausgangsspannung
Vr des Vergleichers 40 sind in F i g. 3 dargestellt.
Die Zeitsteuerschaltung 41 erfaßt mit Hilfe eines Differenzierkondensators
410 und eines Differenzierwiderstands 411 den Vorderflanken-Obergang des Signals Vc
und erzeugt unter Nutzung des Schwellenpegels eines Inverters 412 ein Ansteuersignal Vt am Ausgangsan-Schluß
einer Diode 413. Der Steuerimpulsgenerator 42 weist einen Vergleicher und einen Sägezahngenerator
der extern synchronisierten, selbstschwingenden Ausführung auf. Der Sägezahngenerator weist einen Vergleicher
420 mit offenem Kollektor auf. Das Potential am Positiv-Eingangsanschluß des Vergleichers 420 ist
durch Verändern einer Spannung bestimmt die entsprechend dem EIN-AUS-Zustand des Ausgangstransistors
des Vergleichers 420 durch ein aus Widerständen 421a und 421 b gebildetes Spannungsteilernetzwerk und ein
durch Widerstände 422a und 4226 gebildetes Spannungsteilernetzwerk
eingestellt ist Im einzelnen wird beim Ausschaltzustand des Vergleicherausgangstransistors
ein Kondensator 425 über einen durch Widerstände 422a und 423a gebildeten Schaltkreis geladen; wenn
dieser Transistor im Einschaltzustand ist, wird der Kondensator 425 über einen durch einen Widerstand 4236
und eine Diode 424 gebildeten Weg entladen. Die an dem Kondensator 425 entwickelte Spannung ist die Sägezahnspannung
Vr. Die Sägezahnspannung Vr und ein Impulsbreiten-Einstellsignal Vs werden an einen Vergleicher
426 angelegt der ein hinsichtlich der Impulsbreite gesteuertes Signal Vp erzeugt Beim Auftreten
des impulsförmigen Ansteuersignals Vt am Steuerimpulsgenerator 42 wird die Einstellspannung für den Vergleicher
420 auf einen niedrigen Pegel verringert der bewirkt daß der Zeitgabe-Kondensator 425 schnell
über den vorstehend beschriebenen Entladeschaltkreis entladen wird.
Die Sägezahnspannung Vp ist mit der Kollektorspannung
Vce synchronisiert jedoch in bezug auf das Ausgangssignal des Spannungsvergleichers 40 um ein Intervall
verzögert das durch den Entladeschaltkreis herbeigeführt ist Die Impulsdauer fi des Ansteuersignals Vp
steigt als Funktion der Impulsbreiten-Einstellspannung V5 an, um die Wechselrichter-Ausgangsleistung zu vergrößern.
Das hinsichtlich der Impulsbreite gesteuerte Signal Vp wird über das Sperrschaltglied 43 an die Treiberschaltung
44 angelegt. Während des Intervalls f, wird dem Schalttransistor 33 der Vorwärts-Basisstrom IB\
zugeführt. Darauffolgend wird dem Schalttransistor 33 ein Gegen- bzw. Sperr-Basisstrom lBi zugeführt, wenn
eine Gegenspannung zwischen die Basis und den Emitter des Schalttransistors 33 angelegt wird. Der Vorwärts-Basisstrom
/si beginnt zu einem Zeitpunkt zu fließen, der um ein Intervall dt gegenüber dem Zeitpunkt
fo verzögert ist, bei dem die Spannung Vce und Voreinander gleich sind, und wird dem Schalttransistor
33 im wesentlichen im gleichen Moment zugeführt, an dem die Diode 34 leitend wird. Auf diese Weise beginnt
nach der Zuführung des Vorwärts-Basisstroms der KoI-iekiorstroin
/t des Schakirar.sistors 33 zu fließen, so daß
in dem Schalttransistor 33 nur ein geringer oder überhaupt kein Einschaltverlust entsteht Da die Kollektorspannung
ν« beim Ausschalten des Schalttransistors 33 exponentiell ansteigt, ist der Ausschaltverlust des
Schalttransistors 33 ebenfalls beachtlich klein. In der Induktionsspule 32 fließt ein Strom Il mit im wesentlichen
sinusartiger Kurvenform.
Das Ausgangssignal des Stromwandlers 45 wird an den Eingangsleistungsdetektor 46 angelegt, der ein zum
Eingangsstrom proportionales Ausgangssignal erzeugt. Der Eingangsleistungsdetektor 46 weist eine Gleichrichterschaltung
460 und eine Filterschaltung auf, die aus einem Entladewiderstand 461 und einem Integrierkondensator
gebildet ist Der erste Differenzverstärker 47, der aus einem Rechenverstärker und einem invertierenden
Verstärker gebildet ist ermöglicht dem Benutzer das Einstellen des Eingangsleistungspegels auf einen
gewünschten Wert mit Hilfe der Leistungswählvornchtung
48, die durch einen Widerstand 480 und einen veränderbaren Widerstand 481 gebildet ist.
Die Ausgangssignale des ersten und des zweiten Differenzverstärkers
47,52 liegen an der ODER-Schaltung 49 an wobei das niedrigere der Ausgangssignale über
Dioden 490,492 bzw. über Dioden 491,492 durchgelassen
wird. Während der Wechselrichter-Einschaltpenoden steuert ein Langsamanlauf-Signal die Diode 492
herunter bis zu einem Pegel, der dem durch den Begrenzer 53 bestimmten Minimalpegel der Impulsbreiten-Einstellspannung
V5 entspricht so daß der Wechse nchterbetrieb
mit einer kleinen Leitpenode beginnen kann. In der Begrenzerschaltung 53 wird die an einem Kondensator
530 entstehende Spannung einerseits mittels eines Spannungsteilers aus Widerständen 531a und 531 b
geteilt um die obere Grenze festzulegen, und andererseits mittels einer Schaltung aus einem Transistor 532
und Widerständen 533a und 5336 geteilt um die untere
Grenze festzulegen.
Die Steuerschaltung für die Kollektorspannung VCe
hat im wesentlichen den gleichen Aufbau wie die dem Eingangsstrom zugeordnete Steuerschaltung. Die KoI-lektorspannung
VCe steigt als Funktion der Eingangsgleichspannung Vocoder als Funktion der Kochgefäße
wie einem Aluminiumgeschirr, einem eisenfreien Geschirr einem Edelstahlgeschirr oder einem Gußeisengeschirr
an, so daß sie zum Schutz des Wechselrichters dienen kann.
Die F i g. 4 zeigt verschiedene Kurvenformen, die auttreten,
wenn der Wechselrichter mit niedriger Ausgangsleistung, d. h. in einer sogenannten Vorwärts-Speisungs-Betriebsart
arbeitet Während die in der F1 g. dargestellte Betriebsart des Wechselrichters 3 eine Quasi-»Klasse
E«-Betriebsart ist (siehe hierzu z. B. »IEEE JOURNAL or SOLID-STATE CIRCUITS«, Vol. SC-10.
Nr. 3, Juni 1975, S. 168-176), bei der der Einschaltver-
7 8 κ
lust des Schalttransistors 33 im wesentlichen Null ist, steigt aufgrund des Umstands, daß die Diode 34 nichtleitend
wird, der Einschaltverlust beträchtlich an, wenn der Wechselrichter in der Vorwärts-Speisungs-Betriebsart
nach Fig.4 arbeitet. Der Grund für dieses Nichtleiten 5 |
liegt in dem Umstand, daß bei einer kurzen Leitperiode des Schalttransistors 33 die während dieser Leitperiode
in der Induktionsheizspule 32 gespeicherte elektromagnetische Energie während einer nachfolgenden Ausschaltperiode
des Schalttransistors 33 vollständig in dem Kochgefäß verbraucht wird. Daher ist keine Energie
für die Wiedergewinnung oder die Rückführung zur Gleichstromquelle der Wechselrichterschaltung 3 vorhanden.
In diesem Fall wird die Kollektorspannung VCe des Schalttransistors 33 nicht zu Null und daher ist die in
der Induktionsspule 32 entwickelte Spannung nicht höher als die Gleichspannung Vpe, so daß demzufolge die
Diode 34 nicht leiten kann. In diesem Fall wird die Kollektorspannung des Schalttransistors 33 nicht auf die
Spannung Null gesteuert, d. h, die Spannung der Heizspule 32 erreicht keinen Pegel über dem Gleichspannungspegel
Vpe, so daß die Diode 34 nichtleitend bleibt. Da der Schalttransistor 33 leitend wird, wenn seine Kollektorspannung
in bezug auf seinen Emitter positiv ist, erreicht der Kollektorstrom des Transistors 33 einen
Spitzenstromwert Ip, was zu einem Einschaltverlust führt. Da jedoch der Kollektorstrom und die Kollektorspannung
unbedeutend sind, die zum Zeitpunkt des Ausschaltens auftreten, ist der gesamte Schaltverlust
des Schalttransistors 33 niedriger als derjenige bei dem Betrieb mit maximaler Ausgangsleistung.
F i g. 5 veranschaulicht den Zusammenhang zwischen der Kollektorspannung Vce und der in der Induktionsheizspule 32 entwickelten Spannung VL Da
Vpe = Vce + Vl gilt gilt der Zusammenhang
Vl «· Vdc — Vce, so daß in der Induktionsheizspule 32
der Nullspannungszustand auftritt wenn die Kollektorspannung
Vce mit der Eingangsgleichspannung Vpe
übereinstimmt Anders ausgedrückt ist die Erfassung einer Übereinstimmung zwischen diesen Spannungen
äquivalent einer Erfassung des Nulldurchgangspunkts der Heizspulen-Spannung Vl.
F i g. 6 zeigt die Hüllkurven der Spannungen Vce und Vi.. Gemäß der Darstellung in der F i g. 6 durchquert die
Spulen-Spannung Vj. stets bei allen Wechselrichter-Belastungszuständen
den Nullspannungspegel.
F i g. 7 zeigt eine alternative Ausführungsform des Spannungsvergleichers 40. Bei dieser Ausführungsform
ist ein hochspannungsfester PNP-Transistor 403 vorgesehen, dessen Emitter mit dem an Gleichspannung liegenden
Ende der Induktionsheizspule 32 und dessen Basis über einen Widerstand 404 mit dem anderen Ende
der Induktionsheizspule 32 verbunden ist Zur Basis-Emitter-Strecke
des Transistors 403 ist eine Diode 405 antiparallel geschaltet Der Kollektor des Transistors
403 ist über eine Reihenschaltung aus Widerständen 406 und 407 mit Masse verbunden. Die an dem Widerstand
407 entstehende Spannung dient dazu, den Nulldurchgangspunkt der Heizspulen-Spannung zu ermitteln.
Wie vorstehend beschrieben, schwingt der Wechselrichter bei hoher Ausgangsleistung in einer Quasi-
»Klasse E«-Betriebsart und bei geringer Ausgangsleistung in einer Vorwärts-Speisungs-Betriebsart Mit diesen
geschalteten Betriebsarten läßt sich ein weiter Bereich der Ausgangsleistungs-Steuerung erzielen.
Hierzu 6 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Induktionsheizgerät zum Erwärmen von metallenen Kochgefäßen, mit einem Gleichrichter zum
Gleichrichten der Spannung einer Wechselspan- s nungsversorgungsquelle, einer eine Induktionsheizspule
und einen Schwingkondensator aufweisenden Resonanzschaltung, einem Schalttransistor, dessen
Kollektor an einem Ende der Induktionsheizspule liegt und über diese mit einem Ausgang des Gleichrichters
verbunden ist, einer antiparallel zum Schalttransistor geschalteten Diode, einer Leistungssteuerschaltung,
die ein Leistungssteuersignal manuell einstellbarer Größe erzeugt, und einer Bewertungsschaltung, der das Leistungssteuersignal und über
einen Spannungsvergleicher das am Kollektor des Schalttransistors anliegende Potential zuführbar
sind und von der dem Schalttransistor Basissteuerimpulse veränderbarer Dauer zuführbar sind, d a durch
gekennzeichnet, daß der Spannungsvergleicher (40) das am Kollektor des Schalttransistors
(33) anstehende erste Potential (Vce) mit dem am anderen Ende der Induktionsheizspule (32) anstehenden
zweiten Potential CVOc) vergleicht und an
einen ersten Steuereingang eines als Bewertungsschaltung vorgesehenen impulsbreitenmodulierenden
Steuerimpulsgenerators (42) ein Ansteuersignal (ν,) legt, wenn das erste Potential (Vce) kleiner wird
als das zweite Potential (Vdc). und daß ein zweiter
Steuereingang des Steuerimpulsgenerators (42) mit der Leistungssteuerschaltuns (47 bis 53) verbunden
ist, wobei die Dauer des Basissteuerimpulses (IB)
vom eingestellten Leistungssteuersignal (vs) mitbestimmt
ist.
2. Induktionsheizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungssteuerschaltung
(47 bis 53) einen Differenzverstärker (47) aufweist zum Feststellen der Differenz zwischen der von der
Wechselspannungsversorgungsquelle aufgenommenen Eingangsleistung und der von einem Benutzer
des Induktionsheizgeräts eingestellten Ausgangsleistung, um daraus ein erstes Differenzsignal zu erzeugen,
welches zum Steuerimpulsgenerator (42) gelangt.
3. Induktionsheizgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungssteuerschaltung
(47 bis 53) einen zweiten Differenzverstärker (51) aufweist, um die Differenz zwischen der Größe der
Ausgangsleistung des Induktionsheizgeräts und der vom Benutzer eingestellten Ausgangsleistung zu bilden
und ein entsprechendes zweiten Differenzsignal zu erzeugen, und ferner eine ODER-Schaltung (49)
enthält, um das kleinere der beiden Differenzsignale dem Steuerimpulsgenerator (42) als Leistungssteuersignal
zuzuführen.
4. Induktionsheizgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen Spannungsvergleicher (40) und Steuerimpulsgenerator (42) eine Zeitsteuerschaltung (41)
liegt, die das Ansteuersignal (v) als Impuls konstanter Dauer erzeugt, und daß der Steuerimpulsgenerator
(42) einen Sägezahngenerator (420,425), der von der Hinterflanke des Ansteuersignals (V,) triggerbar
ist, und eine Vergleichsstufe (426) enthält, um die Differenz zwischen der Sägezahnspannung und dem
Leistungssteuersignal zu bilden und daraus den Basissteuerimpuls zu erzeugen.
5. Induktionsheizgerät nach einem der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungssteuerschaltung (47 bis 53) eine Begrenzerschaltung
(53) enthält, durch die das Leistungssteuersignal hinsichtlich einer oberen und einer
unteren Grenze begrenzbar ist
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