DE3136676C2

DE3136676C2 - Steuerschaltung für eine elektromagnetische Kochvorrichtung

Info

Publication number: DE3136676C2
Application number: DE3136676A
Authority: DE
Inventors: Keiichiro Izumi Osaka Doi; Tomofumi Fuchu Tokio/Tokyo Iketani; Shigeki Tachikawa Tokio/Tokyo Kondo; Seiji Yamatokoriyama Nara Tanaka; Yoshio Saitama Yamazaki
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1980-09-20
Filing date: 1981-09-16
Publication date: 1987-03-05
Also published as: JPS5757493A; GB2084414A; DE3136676A1; AU7540181A; GB2084414B; FR2490787A1; US4430542A; JPS6142393B2; FR2490787B1; AU548617B2; CA1179021A

Abstract

Die elektromagnetische Kochvorrichtung weist eine Heizspule (2) auf, die in Reihe mit einem Kondensator (3) und einem einen Schalttransistor (6) enthaltenden Inverter (4) an eine Gleichstromquelle (1) angeschlossen ist. Ein Startimpulsgenerator (8) liefert periodisch Impulse zum Durchschalten des Schalttransistors (6). Die Abschaltung des Schalttransistors (6) erfolgt bei dem auf die Beendigung eines Startimpulses folgenden Null-Durchgang des Heizstromes durch einen Stopimpulsgenerator (10). Auf diese Weise kann die an dem Schalttransistor (6) auftretende Spannung mit hoher Zuverlässigkeit auf einen Wert verringert werden, der eine stabile Arbeitsweise gewährleistet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für eine elektromagnetische Kochvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.
Eine solche Steuerschaltung ist aus JP-A2 53-66 030 bekannt.
Die bekannte Steuerschaltung weist eine Resonanzschaltung aus einer Heizspule und einem Kondensator, sowie einen den Kondensator parallelgeschalteten Schalttransistor zur Steuerung des Stromes der Resonanzschaltung, eine dem Schalttransistor antiparallelgeschaltete Diode und eine den Schalttransistor steuernde Steuerschaltung auf. Die Steuerschaltung enthält einen Startimpulsgenerator zur Festlegung des Beginns eines den Schalttransistor öffnenden Steuerimpulses und einen Stopimpulsgenerator zur Beendigung dieses Steuerimpulses in Abhängigkeit von dem Strom der Resonanzschaltung. Die bekannte Steuerschaltung benötigt sowohl für den Startimpuls als auch für den Stopimpuls das Stromsignal der Resonanzschaltung, das sie über einen mit dem Resonanzschaltkreis gekoppelten Stromtransformator erhält. Der erste Steuerimpuls für den Schalttransistor wird durch ein externes Startsignal eingeleitet. Für die Erzeugung nachfolgender Steuerstartimpulse wird der Diodenstrom herangezogen, derart, daß bei abfallendem Diodenstrom der Schalttransistor durch den Steuerimpuls leitend wird. Der Stopimpuls, der den Steuerimpuls beendet, wird ausgelöst, wenn der Strom des Resonanzschaltkreises einen bestimmten vorher festgelegten Wert erreicht hat, woraufhin der Schalttransistor gesperrt wird.
Bei dieser Steuerschaltung müssen sich die Stromwellenformen unmittelbar aneinander anschließen, so daß Frequenzänderungen nicht möglich sind. An dem Kondensator entsteht eine hohe Schwingspannung, die gleichzeitig am Schalttransistor ansteht, wenn dieser im Sperrzustand ist bzw. in den Sperrzustand geschaltet wird. Dadurch wird der Transistor mit einer hohen Spannung beaufschlagt, die zu seiner Zerstörung führen kann.
Da das Abschalten des Stromes in dem Resonanzschaltkreis bei einer bestimmten Stromamplitude, die nicht Null beträgt, erfolgt, kann eine erhebliche Induktionsspannung am Schalttransistor auftreten.
Durch DE-AS 25 27 106 ist ein Induktionsheizgerät mit einer Induktionsheizspule mit einem Thyristor, einer antiparallel zu dem Thyristor geschalteten Rückführungsdiode und mit einer Steuerschaltung zur Erzeugung von Torsteuerimpulsen zum Durchschalten oder Zünden des Thyristors bekannt. Dabei wird der Thyristor von einem Torsteuerimpulsoszillator, der periodisch kurze Zündimpulse direkt an die Steuerelektrode des Thyristors abgibt, gezündet.
Die Resonanzschaltung ist parallel zu dem Thyristor an die Gleichspannungsquelle angeschlossen. Beim Zünden schließt der Thyristor die Resonanzschaltung kurz und ermöglicht deren Schwingungen. Um zu verhindern, daß die Gleichspannungsquelle durch den Thyristor ebenfalls kurzgeschlossen wird, muß eine zusätzliche Filterdrossel vorgesehen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Steuerschaltung der gattungsgemäßen Art eine den Schalttransistor gefährdende Spannung zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs gelöst.
Der Schalttransistor wird durch einen Steuerimpuls gesteuert, der durch den Startimpuls gesetzt und im Nulldurchgang des Laststromes durch den Stopimpuls gelöscht wird. Der Startimpulsgenerator arbeitet periodisch, d. h. in vorgegebenen Zeitabständen, so daß der jeweilige Einschaltzeitpunkt des Schalttransistors festliegt. Der Stopimpuls des Stopimpulsgenerators wird im Nulldurchgang des Stromes des Resonanzschaltkreises ausgelöst. Während der gesamten negativen Halbwelle fließt der Heizstrom durch die Diode, um am Ende der negativen Halbwelle vollständig aufzuhören. Die Abschaltung erfolgt im Stromnulldurchgang, so daß keine unkontrollierbaren Überspannungen auftreten können.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Kochvorrichtung,
Fig. 2a bis 2d die Verläufe von Signalen, Strömen und Spannungen an verschiedenen Stellen der Kochvorrichtung nach Fig. 1,
Fig. 3 ein detalliertes Schaltbild der Kochvorrichtung nach Fig. 1 und
Fig. 4a bis 4e zeigt Diagramme zur Erläuterung der Funktionen der Schaltung nach Fig. 3.
Die Kochvorrichtung gemäß Fig. 1 weist eine Heizspule 2, einen Kondensator 3 und eine Parallelschaltung 4 aus einem Schalttransistor 6 und einer hierzu antiparallel geschalteten Diode 7 auf. Diese Elemente sind der genannten Reihenfolge in Reihe an die beiden Anschlüsse einer Gleichspannungsquelle 1 geschaltet. Der Schalttransistor 6 ist mit einer Treiberschaltung 5 zur Steuerung der Ein/Aus-Schaltung des Schalttransistors 6 verbunden, und die Treiberschaltung 5 ist an einen Startimpulsgenerator 8 und an einen das Ausgangssignal eines Stromtransformators 9 empfangenden Stopimpulsgenerator 10 angeschlossen. Der Schalttransistor 6 ist mit seiner Basis mit der Treiberschaltung 5 verbunden.
Wenn ein Startimpuls (s. Fig. 2a) von dem Startimpulsgenerator 8 geliefert wird, beginnt der von der Treiberschaltung 5 gelieferte Steuerimpuls (Fig. 2d), wodurch der Schalttransistor 6 leitend wird, so daß ein sinusförmiger Strom (s. Fig. 2c) in der aus der Heizspule 2 und dem Kondensator 3 bestehenden Resonanzschaltung fließt.
Die Amplitudenwerte des sinusförmigen Stromes werden von dem Stromtransformator 9 zwischen dem Kondensator 3 und der Parallelschaltung 4 abgegriffen. Wenn der sinusförmige Strom den Wert Null annimmt, wird der Stopimpuls (s. Fig. 2b) vom Stopimpulsgenerator 10 erzeugt, wodurch das Ausgangssignal der Treiberschaltung 5 den Wert Null annimmt. Auf diese Weise wird der Schalttransistor 6 gesperrt.
Mit anderen Worten: Der Schalttransistor 6 wird nur während der positiven Halbwelle des Stromes durch die Heizspule 2 leitend. Sobald der Schalttransistor 6 gesperrt wird, wird die Diode 7 leitend, so daß an den Schalttransistor 6 keine Spannung gelangen kann.
Wenn die Diode 7 nach Beendigung des Stromes der negativen Halbwelle durch die Heizspule 2 sperrt, wird der Strom durch die Heizspule 2 Null, so daß keine schlagartige Änderung des Stromes auftritt. Dadurch besteht selbst in diesem Fall keine Möglichkeit, daß eine schädliche Spannung an den Schalttransistor 6 gelangt.
In Fig. 3 ist der Aufbau der Schaltung nach Fig. 1 im einzelnen angegeben. Der Startimpulsgenerator 8 enthält einen Un&ijlig;unction-Transistor 11, einen Transistor 12 und ein Negationsglied 13, die miteinander durch geeignete Widerstände verbunden sind. Der in Fig. 3 mit dbezeichnete Startimpuls, dessen zeitlicher Verlauf in Fig. 4a dargestellt ist, wird dem Transistor 6 von dem mit dem Kollektor des Transistors 12 verbundenen Negationsglied 13 über den Rücksetzeingang R eines Flip-Flops F-F zugeführt. Nach Erhalt des Signals am Rücksetzeingang R wird das Ausgangssignal am Ausgang Q des Flip-Flops F-F "hoch", so daß der Schalttransistor 6 über den Verstärkertransistor 14, dessen Basis über einen Widerstand mit dem Ausgang Q des Flip-Flops verbunden ist, in den leitenden Zustand geschaltet wird.
Wenn der Schalttransistor 6 auf die oben beschriebene Weise eingeschaltet worden ist, fließt in der von der Heizspule 2 und dem Kondensator 3 gebildeten Resonanzschaltung ein Strom mit dem in Fig. 4b mit a-a&min; bezeichneten zeitlichen Verlauf. Eine diesem Stromverlauf entsprechende Spannung wird von dem Stromtransformator 9 erzeugt und einer Diode 15 zugeführt, die eine Halbwellen- Gleichrichtung vornimmt. Hierdurch entsteht die in Fig. 4c dargestellte und mit b bezeichnete Stromwellenform. Der aus den Widerständen 17 und 18 gebildete Spannungsteiler am positiven Eingang des Komparators 16 ist hinsichtlich der Widerstandswerte so dimensioniert, daß das Ausgangssignal des Komparators 16 "hoch" wird, wenn die Stromstärke den Wert Null annimmt. Das Ausgangssignal der Diode 15 wird über ein Widerstandsnetzwerk dem negativen Eingang des Komparators 16 zugeführt. Wenn das Ausgangssignal des Komparators 16 "hoch" wird, nimmt das Ausgangssignal eines mit dem Ausgang des Komparators 16 über einen Widerstand 19, einen Kondensator 21 und einen Ableiterwiderstand 20 verbundenen Verstärkers 22 infolge der Funktionen der Widerstände 19 und 20 und des Kondensators 21 die in Fig. 4d dargestellte Kurvenform c an, d. h. bei jedem Null-Durchgang des Schwingstromes im Resonanzkreis liefert der Verstärker 22 einen kurzen Impuls. Das Ausgangssignal des Verstärkers 22 wird dem Setzeingang S des Flip-Flops F-F zugeführt, so daß das Ausgangssignal Q des Flip-Flops bei jedem Ausgangsimpuls des Verstärkers 22 "tief" wird (Fig. 4e) und der Transistor 6 abgeschaltet wird.

Claims

Steuerschaltung für eine elektromagnetische Kochvorrichtung mit einer aus einer Heizspule und einen Kondensator bestehenden, von einer Gleichspannungsquelle gespeisten Reihen-Resonanzschaltung, einem Schalttransistor zur Steuerung des Stromes der Resonanzschaltung, einer dem Schalttransistor antiparallel geschalteten Diode, und einer den Schalttransistor steuernden Steuerschaltung, die einen Startimpulsgenerator zur Festlegung des Beginns eines dem Schalttransistor öffnenden Steuerimpulses und einem Stopimpulsgenerator zur Beendigung dieses Steuerimpulses in Abhängigkeit vom dem Strom der Resonanzschaltung enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalttransistor (6) in Reihe mit der Resonazschaltung (2, 3) an die Gleichspannungsquelle (1) angeschlossen ist, daß der Startimpulsgenerator (8) periodisch Startimpulse (d) erzeugt und daß der Stopimpulsgenerator (10) einen Nullstrom-Detektor (16 bis 22) enthält, der eine Auslösung des Stopimpulses im Nulldurchgang des Stromes der Resonanzschaltung bewirkt.