EP2200400B1 - Dispositif d'alimentation d'un appareil de cuisson - Google Patents

Dispositif d'alimentation d'un appareil de cuisson Download PDF

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EP2200400B1
EP2200400B1 EP09290983A EP09290983A EP2200400B1 EP 2200400 B1 EP2200400 B1 EP 2200400B1 EP 09290983 A EP09290983 A EP 09290983A EP 09290983 A EP09290983 A EP 09290983A EP 2200400 B1 EP2200400 B1 EP 2200400B1
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EP
European Patent Office
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signal
supply
safety
control
transistor
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EP09290983A
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German (de)
English (en)
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EP2200400A1 (fr
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Didier Gouardo
Cédric GOUMY
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FagorBrandt SAS
Original Assignee
FagorBrandt SAS
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Publication date
Application filed by FagorBrandt SAS filed Critical FagorBrandt SAS
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Publication of EP2200400B1 publication Critical patent/EP2200400B1/fr
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/06—Control, e.g. of temperature, of power
    • H05B6/062—Control, e.g. of temperature, of power for cooking plates or the like

Definitions

  • the present invention relates to a device for supplying a heating means of a cooking appliance.
  • This cooking appliance is for example an induction hob and the heating means an inductor.
  • the cooking appliances, and in particular the heating means of the cooking appliance, supplied by an electrical network such as the mains, require safety measures which make it possible to cut the supply of the heating means at any moment.
  • the safety measures of electrical appliances must comply with standards dictated by standardization bodies. In the case of household appliances, and therefore cooking appliances, the safety measures must comply with the EN 60335 standard established by the European Committee for Standardization (CEN).
  • CEN European Committee for Standardization
  • This standard provides for the existence of security measures at least in duplicate, that is to say that at least two means for cutting off the power supply of the heating means are necessary to comply with the standard.
  • control signal is generated by an operation control unit from the power demanded by a user of the cooking appliance.
  • a feeding device comprises a safety control unit adapted to detect risk situations for the user of the cooking appliance and / or for the cooking appliance.
  • the security control unit detects when the temperature of an element of the cooking appliance exceeds the maximum permitted temperature.
  • the security control unit detects a risk situation, it generates information. This information is used to stop feeding the heating means.
  • control signal controlling the supply of the heating means is controlled so as to stop the supply of the heating means.
  • the standard provides for the existence of a second security measure.
  • This second safety measure generally consists of an electromechanical relay arranged upstream of the supply device, that is to say between the electrical network and the supply device of the cooking appliance.
  • a relay has a first position in which it establishes an electrical connection between the cooking appliance and the sector. The electrical apparatus is then powered. The relay has a second position in which it cuts off the power supply to the cooking appliance.
  • the relay is controlled to be positioned in the first position.
  • the relay is in the first position in the case of normal operation of the cooking appliance, and in the second position in the case of situations that may present a risk for a user of the cooking appliance and / or for the cooking appliance.
  • the relay when the cooking appliance reaches a temperature of a value greater than a maximum temperature, the relay is positioned in the second position so as to cut off the power supply of the cooking appliance.
  • the relays are bulky, thus increasing the size and therefore the price of the electronic card comprising such a power supply device.
  • the present invention aims to solve the aforementioned drawbacks and to provide a device for supplying the heating means of a cooking appliance, at low cost, while maintaining safety measures and respecting safety standards.
  • the present invention aims in a first aspect, a device for supplying at least one heating means of a cooking appliance, comprising means for controlling the supply of said at least one heating means.
  • the first control means comprise an interface element and a transfer circuit, said at least one supply signal being a supply signal of said transfer circuit.
  • the second control means is adapted to cut the feed signal of the transfer circuit according to the mode of the second safety control signal.
  • said transfer element receives, as input, switching signals coming from a functional microcontroller and intended to frequency-control said at least one inverter, and generates or not as output, second switching signals as a function of the value of said at least one power signal.
  • the transfer element generates or does not generate the second switching signals, and the inverters are controlled or are not frequency-controlled respectively.
  • the second control means are adapted to cut the frequency control of the inverters.
  • the second safety control signal has a mode representative of a fault state
  • said value of said at least one supply signal is set to a first predetermined value, said second switching signals being cut off.
  • the inverters are not frequency-controlled and do not supply the heating means.
  • said at least one inverter comprises at least one switching means and means for controlling said at least one switching means, said at least one power signal being a power supply signal for the control means said at least one switching means.
  • the second control means cut the supply of the inverters when the second safety control signal has a mode representative of a fault state.
  • said at least one power signal is generated by said second control means.
  • the supply of the inverter is controlled by the generation of the supply signal by the second control means.
  • said first and second security control signals come from a security microcontroller.
  • the safety microcontroller controls the power supply of the inverters, thus avoiding risky situations.
  • the present invention relates to a cooking appliance comprising at least one inductor fed by a feeding device according to the invention.
  • This cooking appliance has characteristics and advantages similar to those described above in connection with the feeding device.
  • the electric cooking appliance is an induction cooktop 10 comprising four cooking hobs F1, F2, F3, F4.
  • Each cooking zone F1, F2, F3, F4 respectively comprises an inductor mounted on a power phase of a power supply 11, typically a mains power supply.
  • each inductor of the firing heaters F1, F2, F3, F4 can in practice be made from one or more coils in which the electric current flows.
  • a control and power control card 12 makes it possible to support all the electronic and computer means necessary for controlling the hob 10.
  • the cooking hobs can also be identified by screen printing vis-à-vis the inductors placed under the cooking surface.
  • the hob 10 also comprises control and interface means 14 with the user, in particular enabling the user to control in power and in duration the operation of each focus F1, F2, F3, F4.
  • inductors I1, I2, I3, I4 are represented at the figure 2 .
  • the power supply of the inductors I1, I2, I3, I4 is controlled by control means 100 comprising inverters 21, 22, 23, 24.
  • a first inverter 21 controls the power supply of a first inductor I1
  • a second inverter 22 controls that of a second inductor I2
  • a third inverter 23 controls that of a third inductor I3
  • a fourth inverter 24 controls that of a fourth inductor I4.
  • inductors and associated inverters can be different.
  • Each inverter 21, 22, 23, 24 can operate from any electronic switching means 31, 32, 33, 34, and for example, from a voltage-controlled transistor type switch, known as IGBT. (acronym for the term "Insulated Gate Bipolar Transistor ").
  • Such an inverter is conventionally used in an induction cooktop and need not be described in more detail here.
  • Each inverter 21, 22, 23, 24 further comprises control means 41, 42, 43, 44 of switching means 31, 32, 33, 34 (IGBT), adapted to generate a control signal (not shown in FIG. figure) controlling said switching means 31, 32, 33, 34.
  • IGBT control means 41, 42, 43, 44 of switching means 31, 32, 33, 34
  • the inverter 21, 22, 23, 24 may comprise one or more IGBTs.
  • the inverter 21, 22, 23, 24 may comprise transistors of the type other than IGBTs.
  • the structure may consist of a single transistor, half-bridge or full-bridge transistors.
  • each inverter 21, 22, 23, 24 is frequency-controlled.
  • This frequency command is generated by a functional microcontroller 40 as a function of the operating power of the inductors I1, I2, I3, I4 controlled by a user of the cooking appliance 10.
  • the functional microcontroller 40 is adapted to control the frequency at which the IGBT transistors 31, 32, 33, 34 of the inverters 21, 22, 23, 24 are conducting or blocking.
  • the functional microcontroller 40 generates, for each inductor I1, I2, I3, I4, a switching signal f1, f2, f3, f4 at a frequency which is a function of the operating power controlled by the user for each cooking zone F1. , F2, F3, F4.
  • the control means 100 of the inverters 21, 22, 23, 24 further comprise first control means 50. These first control means 50 are adapted to stop the control of the inverters 21, 22, 23, 24 as a function of a first safety control signal sc1 from a safety microcontroller 41. This will be described in detail below.
  • Each clipping signal f1, f2, f3, f4 at the output of the functional microcontroller 40 corresponds to a signal at the input of the first control means 50.
  • the interface element 51 and the transfer element 52 of the first control means 50 can be inverted.
  • the first control means 50 comprise an interface element 51 and a transfer element 52.
  • the transfer element 52 receives as input a supply signal vb, as well as the switching signals f1, f2, f3, f4 originating from the microcontroller 40, and outputs second clipping signals f11, f21, f31, f41.
  • the interface element 51 receives the second clipping signals f11, f21, f31, f41 from the transfer element 52, and the first safety control signal sc1 from the safety microcontroller 41, and outputs the frequency control signals f12, f22, f32, f42 from the inverters 21, 22, 23, 24.
  • the second control means 70 receive a second safety control signal sc2 at the input, and output a supply signal vb of the transfer circuit 52.
  • the feed device and the heating means shown in FIG. figure 2 are powered by the mains or mains.
  • the value of the signal voltage from the mains is 230V and the value of the frequency 50 Hz.
  • the voltage and the frequency of the signal coming from the mains may have different values, depending on the electrical network of the mains. country in which we are located.
  • the power supply device comprises in particular means 61 able to lower (possibly), rectify and filter the signal coming from the sector.
  • the switching means 31, 32, 33, 34 are supplied with this supply signal v1, lowered (possibly), rectified and filtered.
  • power signals at different voltage values are generated.
  • two supply signals v2, v3 are generated here having voltage values of 12V and 5V respectively.
  • a second supply signal v2 (here being a voltage of 12V) supplies, among other things, the control means 41, 42, 43, 44, and a third supply signal v3 (here being a voltage of 5V) supplies, among others microcontrollers 40, 41.
  • each control means 41, 42, 43, 44 is supplied with voltage by the second supply signal v2, and in frequency with the frequency control signal f12, f22, f32, f42.
  • the power supply device comprises second control means 70 adapted to cut the frequency control signal f12, f22, f32, f42 when a second safety control signal sc2 originating from the safety microcontroller 41 presents a mode representative of a fault state.
  • the safety microcontroller 41 generates the second safety control signal sc2.
  • the second safety control signal sc2 (similarly as for the first safety control signal sc1) can have two different modes, a first mode in which the second safety control signal sc2 is a dynamic signal sd, and a second mode in which the second security control signal sc2 is a static signal ss.
  • the static signal ss is representative of a fault state or operation.
  • the dynamic signal sd is representative of a normal operating state.
  • the second safety control signal sc2 is a static signal ss.
  • the supply device comprises means for measuring the temperature 81, 82, 83, 84, associated respectively with each inductor I1, I2, I3, I4, in order to measure the temperature of the inductors I1, I2, I3. , I4.
  • the dynamic signal sd is a square periodic signal, presenting in no way limiting a frequency of the order of 1 kHz.
  • the dynamic signal sd may be other types, for example sinusoidal, triangular or non-periodic, for example.
  • the static signal ss can present as a non-limiting example a value between 0 and 5 V.
  • the supply device further comprises temperature measuring means 85 adapted to measure the temperature of the means 61 adapted to lower (possibly), rectify and filter the signal from the sector, as well as means for measuring the temperature 86 adapted to measure the ambient temperature around the safety microcontroller 41.
  • the safety microcontroller 41 can monitor the mode of the safety control signals sc1, sc2, so as to act in the event of a fault state, that is to say when the safety control signals sc1, sc2 are static signals ss.
  • Each temperature measuring means 81 to 86 sends an analog or digital signal to the safety microcontroller 41, indicating the measured temperature.
  • the safety microcontroller 41 analyzes the signals coming from the temperature measuring means 81 to 86 and determines, for example, whether these signals represent temperature values greater or smaller than a predetermined value. This predetermined value represents for example a maximum or minimum temperature value.
  • the first and second safety control signals sc1, sc2 generated by the safety microcontroller 41 are static signals ss, representing a fault state.
  • the first 50 and second 70 control means cut the frequency control signals f12, f22, f32, f42, the inverters 21, 22, 23, 24 not being so frequency controlled.
  • control means, 70, 50 are in duplicate, thus existing redundancy of safety measures, which complies with the EN 60335 standard for safety of cooking appliances.
  • the second control means 70 would cut the frequency control signal f12, f22, f32, f42, and vice versa.
  • the security microcontroller 41 and the functional microcontroller 40 communicate with each other via a serial link 90.
  • This serial link 90 is used by the security microcontroller 41 to inform the functional microcontroller 40 when there is a state of default.
  • the functional microcontroller 40 can act accordingly by cutting the frequency control signals f12, f22, f32, f42. This is still a redundancy of security measures.
  • the figure 3 represents an embodiment of a transfer element 52 used in the first embodiment described in FIG. figure 2 .
  • This transfer element 52 comprises a circuit consisting of transfer gates or transfer circuit 521 (known in English as the " buffer "). It receives as input signals the clipping signals f1, f2, f3, f4 from the functional microcontroller 40 and outputs the clipping signals f11, f21, f31, f41.
  • the transfer circuit 521 is powered by the supply signal vb from the second control means 70.
  • the transfer circuit 521 when the transfer circuit 521 is powered, the input signals are output. In addition, the transfer circuit 521 receives as input cut-off signals SD1, SD2, SD3, SD4 coming from the functional microcontroller 40.
  • the transfer circuit 521 is adapted to cut the switching signals f11, f21, f31, f41 at the output of the transfer circuit 521 when the cut-off signals SD1, SD2, SD3, SD4 have a predetermined value.
  • the transfer circuit 521 establishes the frequency of the switching signals f11, f21, f31, f41 at a value substantially equal to zero.
  • the inverters 21, 22, 23, 24 are not supplied with frequency.
  • the transfer circuit 521 when the transfer circuit 521 is not powered, that is to say that the value of the supply signal vb from the second control means 70 has a value of for example 0 V, the signals of input clipping f1, f2, f3, f4 are not outputted, i.e. the frequency of the second clipping signals f11, f21, f31, f41 have values substantially equal to 0.
  • the second control means 70 output the supply signal vb for supplying the transfer element 52. As described above, this supply signal vb acts directly on the transmission of the switching signals f1. , f2, f3, f4, therefore determining whether the inverters 21, 22, 23, 24 are frequency-powered or not.
  • the value of the supply signal vb is set to a first predetermined value (here 0V) and the second switching signals f11, f21, f31, f41 are off.
  • the value of the supply signal vb is set to a second predetermined value (here 5V) and the second switching signals f11, f21, f31, f41 are not cut off.
  • the second control means 70 comprise a first NPN-type bipolar transistor T1, a second PNP-type bipolar transistor T2, a third NPN-type bipolar transistor T3 and a fourth PNP-type bipolar transistor T4.
  • the base T1b of the first transistor T1 receives the second safety control signal sc2 through an input capacitor C0 connected to its base T1b, the emitter T1e of the first transistor T1 is connected to the reference potential 1, here 0V, and the collector T1c of the first transistor T1 is connected to a first terminal R1a of a first resistor R1, and to the base T2b of the second transistor T2.
  • a second terminal R1b of the first resistor R1 is connected to a first terminal C1a of a first capacitor C1, and a second terminal C1b of the first capacitor C1 is connected to the emitter T2e of the second transistor T2 and to the second supply signal v2.
  • the collector T2c of the second transistor T2 is connected to a second terminal R2b of a second resistor R2 and to a first terminal R3a of a third resistor R3.
  • a first terminal R2a of the second resistor R2 is connected to the reference potential 1.
  • a second terminal R3b of the third resistor R3 is connected to the base T3b of the third transistor T3 and to the base T4b of the fourth transistor T4.
  • the emitter T3e of the third transistor T3 is connected to the third supply signal v3, and the collector T3c of this same transistor T3 is connected to the emitter T4e of the fourth transistor T4.
  • the collector T4c of the fourth transistor T4 is connected to the reference potential 1.
  • the supply signal vb is taken at the collector T3c of the third transistor T3 and at the emitter T4e of the fourth transistor T4.
  • transistors used in the diagram of the figure are transistors having resistances in the same housing.
  • the use of this type of transistor saves space in the electronic card comprising a supply device according to the invention.
  • resistors should be connected across the transistors in the same configuration as that of the diagram of the figures.
  • the second security signal sc2 is a dynamic signal sd (i.e. having rising and falling edges) when there is no fault state, or a static signal ss (having a continuous value, for example 0V, 5V or a value between 0 and 5V), when a fault state is present.
  • the first transistor T1 drives on short pulses determined duration by the input capacitor C0 connected to the base T1b of the first transistor T1.
  • the first capacitor C1 is charged, making the second transistor T2 passing.
  • the third transistor T3 then turns on and the fourth transistor T4 is in the off state. Consequently, the supply signal vb at the output of the second control means 70 has, in this example, a value substantially equal to 5V (second predetermined value).
  • the output power signal vb has, in this example, a value substantially equal to 0V (first predetermined value).
  • the values of the first capacitor C1, the input capacitor C0 and the resistances in the case of the first transistor T1 are determined as a function of the value of the frequency of the dynamic signal sd.
  • the figure 5 represents a portion of the circuit adapted to implement the first control means 50 adapted to stop the control of the inverters 21, 22, 23, 24 when the first safety control signal sc1 has a value representative of a fault state.
  • the first safety control signal sc1 can be a dynamic signal sd or a static signal ss, in this example.
  • the first safety control signal sc1 is a static signal ss
  • the safety control signal sc1 is a dynamic signal sd.
  • the interface element 52 of the first control means 50 comprises a fifth PNP bipolar transistor T5, a sixth NPN bipolar transistor T6, and a seventh NPN-type transistor T7.
  • the first safety control signal sc1 is connected to the base T5b of the fifth transistor T5 through a second input capacitor C02, the transmitter T5e receives the third supply signal v3, here of 5 V, the collector T5c is connected to a first terminal R4a of a fourth resistor R4, and to the base T6b of the sixth transistor T6.
  • a second terminal R4b of the fourth resistor R4 is connected to a first terminal C2a of a second capacitor C2, a second terminal C2b of the second capacitor C2 being connected to the reference potential 1, here of 0V.
  • the emitter T5e of the fifth transistor T5 is furthermore connected to a first terminal R5a of a fifth resistor R5, a second terminal R5b of the fifth resistor R5 being connected to the collector T6c of the sixth transistor T6 and to the base T7b of the seventh transistor T7.
  • the emitter T7e of the seventh transistor T7 is connected to the reference potential 1, and the collector T7c of this same transistor T7 is connected to the cathodes D1a, D2a, D3a, D4a, of the diodes D1, D2, D3, D4.
  • the anodes D1b, D2b, D3b, D4b are connected to the interface element outputs 50 respectively corresponding to the frequency control signals f12, f22, f32, f42, of the inverters 21, 22, 23, 24.
  • the fifth transistor T5 receives at its base T5b voltage pulses.
  • the transistor T5 is then in the on state for intermittent periods, that is to say that whenever the safety control signal sc1 has a rising edge, this charges the second input capacitor C02 and causes the conduction of the fifth transistor T5.
  • the second capacitor C2 is charged, turning on the sixth transistor T6.
  • the seventh transistor T7 is then blocked, and the cathodes of the diodes D1, D2, D3, D4 remain floating, not acting on the frequency control signals f12, f22, f32, f42.
  • the first safety control signal sc1 is a static signal ss
  • the fifth transistor T5 is off
  • the second capacitor C2 is discharged
  • the sixth transistor T6 is off.
  • the seventh transistor T7 then turns on, which causes the conduction of the diodes D1, D2, D3, D4, and consequently the frequency of the frequency control signals f12, f22, f32, f42, at the output of the first control means. 50 is set to a value substantially equal to 0.
  • the frequency control signals f12, f22, f32, f42, inverters 21, 22, 23, 24 are cut, the inductors I1, I2, I3, I4 are not powered.
  • the values of the second capacitor C2, the second input capacitor C02, and the resistors included in the case of the fifth transistor T5 are determined as a function of the value of the frequency of the dynamic signal sd.
  • this embodiment comprises a safety microcontroller 41, a functional microcontroller 40, four inductors I1, I2, I3, I4, four inverters 21, 22, 23, 24 (IGBTs 31, 32, 33, 34 and four IGBT control means 41, 42, 43, 44), two power supplies at different values generated from the mains supply, means 61 adapted to lower (possibly), rectify and filter the signal from the mains, as well as means for measuring the temperature 81 to 86.
  • the first control means 50 are similar to the control means 50 of the first embodiment, that is to say they are adapted to cut the frequency control signals f12, f22, f32, f42 according to a first safety control signal sc1 from the safety microcontroller 41.
  • the first control means 50 ' comprise a transfer element 52' adapted to transmit the clipping signals f1, f2, f3, f4 from the functional microcontroller 40 to the interface element 51 '.
  • the supply of the transfer element 52 ' is implemented by a supply signal v3, similar to the third supply signal used in the first embodiment described (here 5 V).
  • the second control means 70 'receive a second safety control signal sc2 of the safety microcontroller 41, similar to that of the first embodiment.
  • the second control means 70 ' are powered by a second supply signal v2 (here 12 V), similar to the second supply signal used in the first embodiment described.
  • the second control means 70 'generate at the output a supply signal vc corresponding to the supply signal of the control means 41, 42, 43, 44 of the inverters 21, 22, 23, 24.
  • the second control means 70 when the second safety control signal sc2 has a value representative of a fault state, the second control means 70 'intersects the feed signal vc means of control 41, 42, 43, 44.
  • control means 41, 42, 43, 44 do not generate a control signal of the switching means 31, 32, 33, 34, and the inductors I1, I2, I3, I4 are not powered.
  • the interface element 70 comprises an eighth P-type Mosfet transistor T8.
  • the gate T8g of this transistor T8 is connected to the second terminal R6b of the sixth resistor R6 and the first terminal R7a of the seventh resistor R7.
  • the source T8s is connected to the input supply signal v2, and the drain T8d is connected to the control signal vc of the corresponding IGBT 31, 32, 33, 34.
  • the source T8s of the eighth transistor T8 is further connected to a first terminal R6a of a sixth resistor R6, a second terminal R6b of this resistor R6 being connected to a first terminal R7a of a seventh resistor R7 and to a first terminal C3a of a third capacitor C3.
  • a second terminal C3b of the third capacitor C3 is connected to the reference potential 1, and a second terminal R7b of the seventh resistor R7 is connected to the collector T9c of a ninth transistor T9.
  • the ninth transistor T9 is a bipolar transistor of the NPN type.
  • the emitter T9e of the ninth transistor T9 is connected to the reference potential 1, the base T9b being connected to first terminals R8a, R9a of the eighth and ninth resistors R8, R9 respectively.
  • a second terminal R8b of the eighth resistor R8 is connected to a first terminal C03a of a third input capacitor C03, a second terminal C03b of this capacitor C03 receiving the second safety control signal sc2.
  • a second terminal R9b of the ninth resistor R9 is connected to the reference potential 1.
  • the second safety control signal sc2 is a dynamic signal sd
  • the voltage pulses on the base T9b of the ninth transistor T9 cause them to lead (or to be in the on state) for intermittent periods.
  • the third capacitor C3 is then discharged and the eighth transistor T8, having at its gate a voltage close to 0V, is on, therefore the supply signal vc at the output is equivalent to the second supply signal v2, that is, that is, the value of the supply signal vc is substantially equal to 12V in this example.
  • control means 41, 42, 43, 44 of the switching means 31, 32, 33, 32 are powered and operate normally. Consequently, the inverters 21, 22, 23, 24 supply the inductors I1, I2, I3, I4.
  • the ninth transistor T9 is still in the off state, the third capacitor C3 is charged by means of the sixth resistor R6.
  • the gate T8g of the eighth transistor T8 has a value potential substantially equal to the value of the second supply signal v2 (12V) and is thus blocked. Consequently, there is no voltage at the output of the second control means 70 '.
  • control means 41, 42, 43, 44 of the switching means 31, 32, 33, 34 are not powered, not being able to supply the inductors I1, I2, I3, I4.
  • the values of the third input capacitor C03, the third capacitor C3 and the eighth resistor R8 are determined as a function of the value of the frequency of the dynamic signal sd.
  • the supply of the inverters in a cooking appliance can be controlled according to the safety control signals, so as to stop the supply of the inductors in the event of a fault condition. This being implemented with a reduced cost.
  • the position of the interface element and the transfer circuit of the first control means can be reversed.
  • inductors and inverters may be different.
  • the feed device can be used in other cooking appliances, such as an oven.

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Description

  • La présente invention concerne un dispositif d'alimentation d'un moyen de chauffage d'un appareil de cuisson.
  • Elle concerne également un appareil de cuisson comportant au moins un moyen de chauffage.
  • Cet appareil de cuisson est par exemple une table de cuisson à induction et le moyen de chauffage un inducteur.
  • Les appareils de cuisson, et en particulier les moyens de chauffage de l'appareil de cuisson, alimentés par un réseau électrique tel que le secteur, nécessitent des mesures de sécurité qui permettent de couper à tout moment l'alimentation des moyens de chauffage.
  • Les mesures de sécurité des appareils électriques doivent respecter des normes dictées par des organismes de normalisation. Dans le cas des appareils électroménagers, et donc des appareils de cuisson, les mesures de sécurité doivent respecter la norme EN 60335 établie par le Comité Européen de Normalisation (CEN).
  • Cette norme prévoit l'existence des mesures de sécurité au moins en double, c'est-à-dire qu'au moins deux moyens de coupure de l'alimentation des moyens de chauffage sont nécessaires pour être conforme à la norme.
  • De manière générale, l'alimentation des moyens de chauffage est commandée par un signal de commande. Ce signal de commande est généré par une unité de commande de fonctionnement à partir de la puissance demandée par un utilisateur de l'appareil de cuisson.
  • Un dispositif d'alimentation comporte une unité de contrôle de sécurité adaptée à détecter les situations à risque pour l'utilisateur de l'appareil de cuisson et/ou pour l'appareil de cuisson. A titre d'exemple, l'unité de contrôle de sécurité détecte lorsque la température d'un élément de l'appareil de cuisson dépasse la température maximale permise.
  • Ainsi, lorsque l'unité de contrôle de sécurité détecte une situation à risque, elle génère une information. Cette information est employée pour arrêter l'alimentation des moyens de chauffage.
  • Ainsi, le signal de commande commandant l'alimentation des moyens de chauffage, est contrôlé de façon à arrêter l'alimentation des moyens de chauffage.
  • Néanmoins, s'il y avait une erreur dans l'arrêt des moyens de chauffage, par exemple, due à un défaut d'un composant électronique, et que les moyens de chauffage continuaient à être alimentés, l'utilisateur et/ou l'appareil électrique pourrait être dans une situation à risque.
  • Afin d'éviter une telle situation, la norme prévoit l'existence d'une seconde mesure de sécurité.
  • Cette seconde mesure de sécurité consiste en général, en un relais électromécanique disposé en amont du dispositif d'alimentation, c'est-à-dire entre le réseau électrique et le dispositif d'alimentation de l'appareil de cuisson.
  • Un relais comporte une première position dans laquelle il établit une liaison électrique entre l'appareil de cuisson et le secteur. L'appareil électrique est alors alimenté. Le relais comporte une seconde position dans laquelle il coupe l'alimentation électrique de l'appareil de cuisson.
  • Lorsque l'unité de contrôle de sécurité ne détecte pas de situation à risque, le relais est commandé de façon à être positionné dans la première position.
  • Ainsi, le relais se trouve dans la première position dans le cas d'un fonctionnement normal de l'appareil de cuisson, et dans la seconde position dans le cas des situations pouvant présenter un risque pour un utilisateur de l'appareil de cuisson et/ou pour l'appareil de cuisson.
  • Par exemple, lorsque l'appareil de cuisson atteint une température d'une valeur supérieure à une température maximale, le relais est positionné dans la seconde position de façon à couper l'alimentation de l'appareil de cuisson.
  • Ainsi, il existe une redondance des mesures de sécurité afin d'assurer l'absence des situations à risque et de respecter la norme concernant la sécurité des appareils de cuisson.
  • Néanmoins, les relais sont coûteux, augmentant ainsi le prix des dispositifs d'alimentation des appareils de cuisson et par conséquent des appareils de cuisson.
  • En outre, les relais sont encombrants, augmentant ainsi les dimensions et par conséquent le prix, de la carte électronique comportant un tel dispositif d'alimentation.
  • La présente invention a pour but de résoudre les inconvénients précités et de proposer un dispositif d'alimentation des moyens de chauffage d'un appareil de cuisson, à bas coût, tout en conservant des mesures de sécurité et en respectant les normes de sécurité.
  • A cet effet, la présente invention vise selon un premier aspect, un dispositif d'alimentation d'au moins un moyen de chauffage d'un appareil de cuisson, comportant des moyens de commande de l'alimentation dudit au moins un moyen de chauffage.
  • Selon l'invention, les moyens de commande sont alimentés par au moins un signal d'alimentation et comportent :
    • au moins un onduleur commandé en fréquence;
    • des premiers moyens de contrôle adaptés à arrêter la commande dudit au moins un onduleur lorsqu'un premier signal de contrôle de sécurité présente un mode représentatif d'un état de défaut, et
    ledit dispositif d'alimentation comporte en outre des seconds moyens de contrôle adaptés à couper au moins un dudit au moins un signal d'alimentation desdits moyens de commande, lorsqu'un second signal de contrôle de sécurité présente un mode représentatif d'un état de défaut.
  • Ainsi, en cas de présence d'une situation à risque, deux moyens de coupure de l'alimentation des moyens de chauffage sont prévus.
  • Par conséquent, la norme EN 60335, relative aux appareils de cuisson, est respectée, et la sécurité est alors garantie, sans nécessité d'employer un relais.
  • Par conséquent, le coût d'un tel dispositif d'alimentation est réduit, sans pour autant réduire la sécurité de l'appareil de cuisson.
  • Dans un mode de réalisation, les premiers moyens de contrôle comportent un élément d'interface et un circuit de transfert, ledit au moins un signal d'alimentation étant un signal d'alimentation dudit circuit de transfert.
  • Par conséquent, les seconds moyens de contrôle sont adaptés à couper le signal d'alimentation du circuit de transfert en fonction du mode du second signal de contrôle de sécurité.
  • Par exemple, ledit élément de transfert reçoit en entrée des signaux de découpage provenant d'un microcontrôleur fonctionnel et destinés à commander en fréquence ledit au moins un onduleur, et génère ou non en sortie, des seconds signaux de découpage en fonction de la valeur dudit au moins un signal d'alimentation.
  • Ainsi, en fonction de la valeur du signal d'alimentation, l'élément de transfert, génère ou ne génère pas les seconds signaux de découpage, et les onduleurs sont commandés ou ne sont pas commandés en fréquence respectivement.
  • Ainsi, les seconds moyens de contrôle sont adaptés à couper la commande de fréquence des onduleurs.
  • En pratique, lorsque le second signal de contrôle de sécurité présente un mode représentatif d'un état de défaut, ladite valeur dudit au moins un signal d'alimentation est fixée à une première valeur prédéterminée, lesdits seconds signaux de découpage étant coupés.
  • Par conséquent, en cas d'état de défaut, les onduleurs ne sont pas commandés en fréquence, n'alimentant pas les moyens de chauffage.
  • Dans un autre mode de réalisation, ledit au moins un onduleur comporte au moins un moyen de commutation et des moyens de commande dudit au moins un moyen de commutation, ledit au moins un signal d'alimentation étant un signal d'alimentation des moyens de commande dudit au moins un moyen de commutation.
  • Ainsi, les seconds moyens de contrôle coupent l'alimentation des onduleurs lorsque le second signal de contrôle de sécurité présente un mode représentatif d'un état de défaut.
  • Par conséquent, les onduleurs n'alimentent pas les moyens de chauffage.
  • Par exemple, ledit au moins un signal d'alimentation est généré par lesdits seconds moyens de contrôle.
  • Par conséquent, l'alimentation de l'onduleur est contrôlée par la génération du signal d'alimentation par les seconds moyens de contrôle.
  • Selon une caractéristique, lesdits premier et second signaux de contrôle de sécurité proviennent d'un microcontrôleur de sécurité.
  • Ainsi, le microcontrôleur de sécurité contrôle l'alimentation des onduleurs, évitant ainsi des situations à risque.
  • La présente invention concerne selon un deuxième aspect un appareil de cuisson comportant au moins un inducteur alimenté par un dispositif d'alimentation conforme à l'invention.
  • Cet appareil de cuisson présente des caractéristiques et avantages analogues à ceux décrits précédemment en relation avec le dispositif d'alimentation.
  • D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après.
  • Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs:
    • la figure 1 représente schématiquement un appareil de cuisson conforme à un mode de réalisation de l'invention ;
    • la figure 2 représente un premier mode de réalisation d'un dispositif d'alimentation conforme à l'invention ;
    • la figure 3 est un schéma électrique d'une partie des premiers moyens de contrôle utilisés dans le mode de réalisation représenté dans la figure 2 et dans la figure 6 ;
    • la figure 4 est un schéma électrique des seconds moyens de contrôle utilisés dans le mode de réalisation représenté dans la figure 2;
    • la figure 5 est un schéma électrique d'une partie des premiers moyens de contrôle utilisés dans le mode de réalisation représenté dans la figure 2 et dans la figure 6;
    • la figure 6 représente un second mode de réalisation d'un dispositif d'alimentation conforme à l'invention ;
    • la figure 7 est un schéma électrique des seconds moyens de contrôle utilisés dans le mode de réalisation représenté dans la figure 6; et
    • la figure 8 illustre des signaux employés par le dispositif d'alimentation conforme à l'invention.
  • On va décrire tout d'abord en référence à la figure 1 un appareil de cuisson selon un mode de réalisation de l'invention.
  • Dans cet exemple, l'appareil de cuisson électrique est une table de cuisson à induction 10 comprenant quatre foyers de cuisson F1, F2, F3, F4.
  • Chaque foyer de cuisson F1, F2, F3, F4 comporte respectivement un inducteur monté sur une phase de puissance d'une alimentation électrique 11, typiquement une alimentation secteur.
  • On notera que chaque inducteur des foyers de cuisson F1, F2, F3, F4 peut en pratique être réalisé à partir d'une ou plusieurs bobines dans lesquelles circule le courant électrique.
  • Une carte de contrôle et de commande de puissance 12 permet de supporter l'ensemble des moyens électronique et informatique nécessaires au contrôle de la table de cuisson 10.
  • En pratique, des liaisons électriques 13 sont prévues entre cette carte de contrôle et de commande 12 et chaque foyer de cuisson F1, F2, F3, F4.
  • De manière classique, dans une telle table de cuisson, l'ensemble des inducteurs et la carte de contrôle et de commande 12 sont placés sous une surface plane de cuisson, généralement réalisée à partir d'une plaque en vitrocéramique.
  • Les foyers de cuisson peuvent en outre être identifiés par une sérigraphie en vis-à-vis des inducteurs placés sous la surface de cuisson.
  • Finalement, la table de cuisson 10 comporte également des moyens de commande et d'interface 14 avec l'utilisateur permettant notamment à l'utilisateur de commander en puissance et en durée le fonctionnement de chaque foyer F1, F2, F3, F4.
  • La structure d'une telle table de cuisson et le montage des inducteurs n'ont pas besoin d'être décrits plus en détail ici.
  • On va décrire ensuite en référence à la figure 2, un premier mode de réalisation d'un dispositif d'alimentation des moyens de chauffages d'un appareil de cuisson conforme à l'invention tel que celui décrit ci-dessus.
  • Dans cet exemple, quatre inducteurs I1, I2, I3, I4 sont représentés à la figure 2. L'alimentation électrique des inducteurs I1, I2, I3, I4 est commandée par des moyens de commande 100 comportant des onduleurs 21, 22, 23, 24.
  • On notera qu'un premier onduleur 21 commande l'alimentation électrique d'un premier inducteur I1, un second onduleur 22 commande celle d'un second inducteur I2, un troisième onduleur 23 commande celle d'un troisième inducteur I3 et un quatrième onduleur 24 commande celle d'un quatrième inducteur I4.
  • Bien entendu, le nombre d'inducteurs et d'onduleurs associés peut être différent.
  • Chaque onduleur 21, 22, 23, 24 peut fonctionner à partir de tout moyen de commutation électronique 31, 32, 33, 34, et par exemple, à partir d'un interrupteur de type transistor commandé en tension, connu sous l'appellation IGBT (acronyme du terme anglais "Insulated Gate Bipolar Transistor").
  • Un tel onduleur est utilisé de manière classique dans une table de cuisson à induction et n'a pas besoin d'être décrit plus en détail ici.
  • Chaque onduleur 21, 22, 23, 24 comporte en outre des moyens de commande 41, 42, 43, 44 des moyens de commutation 31, 32, 33, 34 (IGBT), adaptés à générer un signal de commande (non représenté sur la figure) commandant lesdits moyens de commutation 31, 32, 33, 34.
  • L'onduleur 21, 22, 23, 24 peut comprendre un ou plusieurs IGBT.
  • L'onduleur 21, 22, 23, 24 peut comprendre des transistors de type autres que des IGBT. La structure peut être constituée par un seul transistor, par des transistors en demi-pont ou en pont complet.
  • De manière classique, chaque onduleur 21, 22, 23, 24 est commandé en fréquence.
  • Cette commande en fréquence est générée par un microcontrôleur fonctionnel 40 en fonction de la puissance de fonctionnement des inducteurs I1, I2, I3, I4 commandée par un utilisateur de l'appareil de cuisson 10.
  • Ainsi, le microcontrôleur fonctionnel 40 est adapté à commander la fréquence à laquelle les transistors IGBT 31, 32, 33, 34 des onduleurs 21, 22, 23, 24 sont conducteurs ou se bloquent.
  • Le microcontrôleur fonctionnel 40 génère, pour chaque inducteur I1, I2, I3, I4, un signal de découpage f1, f2, f3, f4 à une fréquence qui est fonction de la puissance de fonctionnement commandé par l'utilisateur pour chaque foyer de cuisson F1, F2, F3, F4.
  • Les moyens de commande 100 des onduleurs 21, 22, 23, 24 comportent en outre des premiers moyens de contrôle 50. Ces premiers moyens de contrôle 50 sont adaptés à arrêter la commande des onduleurs 21, 22, 23, 24 en fonction d'un premier signal de contrôle de sécurité sc1 provenant d'un microcontrôleur de sécurité 41. Ceci sera décrit en détail ci-dessous.
  • Chaque signal de découpage f1, f2, f3, f4 en sortie du microcontrôleur fonctionnel 40 correspond à un signal en entrée des premiers moyens de contrôle 50.
  • L'élément interface 51 et l'élément de transfert 52 des premiers moyens de commande 50 peuvent être intervertis.
  • Les premiers moyens de contrôle 50 comportent un élément interface 51 et un élément de transfert 52. L'élément de transfert 52 reçoit en entrée un signal d'alimentation vb, ainsi que les signaux de découpage f1, f2, f3, f4 provenant du microcontrôleur fonctionnel 40, et génère en sortie des seconds signaux de découpage f11, f21, f31, f41.
  • Dans cet exemple, l'élément d'interface 51 reçoit les seconds signaux de découpage f11, f21, f31, f41 provenant de l'élément de transfert 52, ainsi que le premier signal de contrôle de sécurité sc1 provenant du microcontrôleur de sécurité 41, et génère en sortie les signaux de commande de fréquence f12, f22, f32, f42 des onduleurs 21, 22, 23, 24.
  • Les seconds moyens de contrôle 70 reçoivent un second signal de contrôle de sécurité sc2 en entrée, et génèrent en sortie un signal d'alimentation vb du circuit de transfert 52.
  • Le fonctionnement des premiers et seconds moyens de contrôle seront décrits en détail ci-dessous.
  • Le dispositif d'alimentation et les moyens de chauffage représentés à la figure 2 sont alimentés par le réseau électrique ou secteur. Ici, la valeur de la tension du signal provenant du secteur est de 230V et la valeur de la fréquence de 50 Hz. Bien entendu, la tension et la fréquence du signal provenant du secteur peuvent présenter des valeurs différentes, en fonction du réseau électrique du pays dans lequel on se situe.
  • De manière classique, le dispositif d'alimentation comporte notamment des moyens 61 aptes à abaisser (éventuellement), redresser et filtrer le signal provenant du secteur. Dans cet exemple, les moyens de commutation 31, 32, 33, 34 sont alimentés avec ce signal d'alimentation v1, abaissé (éventuellement), redressé et filtré.
  • A partir du secteur, et de façon connue par l'homme du métier, des signaux d'alimentation à des différentes valeurs de tension sont générés. Par exemple, dans le mode de réalisation décrit, on génère deux signaux d'alimentation v2, v3, ici présentant des valeurs de tension de 12V et 5V respectivement.
  • Bien entendu, le nombre de signaux d'alimentation, ainsi que les valeurs des tensions peuvent être différents.
  • Dans ce mode de réalisation, un second signal d'alimentation v2 (étant ici une tension de 12V) alimente, entre autres les moyens de commande 41, 42, 43, 44, et un troisième signal d'alimentation v3 (étant ici une tension de 5V) alimente, entre autres les microcontrôleurs 40, 41.
  • Ainsi, chaque moyen de commande 41, 42, 43, 44 est alimenté en tension par le second signal d'alimentation v2, et en fréquence par le signal de commande en fréquence f12, f22, f32, f42.
  • Dans ce mode de réalisation, le dispositif d'alimentation comporte des seconds moyens de contrôle 70 adaptés à couper le signal de commande en fréquence f12, f22, f32, f42 lorsqu'un second signal de contrôle de sécurité sc2 provenant du microcontrôleur de sécurité 41 présente un mode représentatif d'un état de défaut.
  • Dans cet exemple, le microcontrôleur de sécurité 41 génère le second signal de contrôle de sécurité sc2. Ici, le second signal de contrôle de sécurité sc2 (de façon similaire que pour le premier signal de contrôle de sécurité sc1) peut présenter deux modes différents, un premier mode dans lequel le second signal de contrôle de sécurité sc2 est un signal dynamique sd, et un second mode dans lequel le second signal de contrôle de sécurité sc2 est un signal statique ss. Le signal statique ss est représentatif d'un état ou fonctionnement de défaut. Le signal dynamique sd est représentatif d'un état de fonctionnement normal.
  • Ainsi, par exemple lorsque la température de l'un des composants du dispositif d'alimentation dépasse une température prédéfinie, le second signal de contrôle de sécurité sc2 est un signal statique ss. A cet effet, le dispositif d'alimentation comporte des moyens de mesure de la température 81, 82, 83, 84, associés respectivement à chaque inducteur I1, I2, I3, I4, afin de mesurer la température des inducteurs I1, I2, I3, I4.
  • Ces deux modes possibles pour le second signal de contrôle de sécurité sc2 sont représentés à la figure 8.
  • Dans cet exemple, le signal dynamique sd est un signal périodique carré, présentant à titre nullement limitatif une fréquence de l'ordre de 1 kHz.
  • Bien entendu, le signal dynamique sd peut être d'autres types, par exemple sinusoïdal, triangulaire ou par exemple non périodique.
  • Le signal statique ss peut présenter à titre d'exemple nullement limitatif une valeur entre 0 et 5 V.
  • Le dispositif d'alimentation comporte en outre des moyens de mesure de la température 85 adaptés à mesurer la température du moyen 61 adapté à abaisser (éventuellement), redresser et filtrer le signal provenant du secteur, ainsi que des moyens de mesure de la température 86 adaptés à mesurer la température ambiante autour du microcontrôleur de sécurité 41.
  • Bien entendu, d'autres moyens de mesure de température peuvent être associés à d'autres composants du dispositif d'alimentation.
  • En outre, d'autres moyens de mesure d'un paramètre veillant pour la sécurité de l'appareil de cuisson peuvent être employés, comme par exemple des moyens de mesure de courant et des moyens de mesure de la puissance des inducteurs I1, I2, I3, I4.
  • De plus, le microcontrôleur de sécurité 41 peut surveiller le mode des signaux de contrôle de sécurité sc1, sc2, de façon à agir en cas d'état de défaut, c'est-à-dire lorsque les signaux de contrôle de sécurité sc1, sc2 sont des signaux statiques ss.
  • Chaque moyen de mesure de la température 81 à 86 envoie un signal analogique ou numérique au microcontrôleur de sécurité 41, lui indiquant la température mesurée. Le microcontrôleur de sécurité 41 analyse les signaux provenant des moyens de mesure de la température 81 à 86 et détermine, si par exemple ces signaux représentent des valeurs de température supérieures ou inférieures à une valeur prédéterminée. Cette valeur prédéterminée représente par exemple une valeur maximale ou minimale de température.
  • Ainsi par exemple, lorsque le microcontrôleur de sécurité 41 détermine que la température reçue de la part de l'un des moyens de mesure de température 81 à 86 est supérieure à la température maximale, les premiers et seconds signaux de contrôle de sécurité sc1, sc2 générés par le microcontrôleur de sécurité 41 sont des signaux statiques ss, représentant un état de défaut.
  • Par conséquent les premiers 50 et seconds 70 moyens de contrôle coupent les signaux de commande de fréquence f12, f22, f32, f42, les onduleurs 21, 22, 23, 24 n'étant pas ainsi commandés en fréquence.
  • On notera que les moyens de contrôle, 70, 50 sont en double, existant ainsi une redondance des mesures de sécurité, ce qui respecte la norme EN 60335 de sécurité des appareils de cuisson. Ainsi, par exemple si une erreur se produisait dans les premiers moyens de contrôle 50, les seconds moyens de contrôle 70 assurerait la coupure du signal de commande de fréquence f12, f22, f32, f42, et vice-versa.
  • Dans ce mode de réalisation, le microcontrôleur de sécurité 41 et le microcontrôleur fonctionnel 40 communiquent entre eux par une liaison série 90. Cette liaison série 90 est utilisée par le microcontrôleur de sécurité 41 afin d'informer au microcontrôleur fonctionnel 40 lorsqu'il y a un état de défaut.
  • Ainsi le microcontrôleur fonctionnel 40 peut agir en conséquence en coupant les signaux de commande de fréquence f12, f22, f32, f42. Ceci est encore une redondance des mesures de sécurité.
  • Nous allons décrire ensuite en référence aux figures 3, 4 et 5 un mode de réalisation des moyens de contrôle utilisés dans ce premier mode de réalisation décrit.
  • La figure 3 représente un mode de réalisation d'un élément de transfert 52 utilisé dans le premier mode de réalisation décrit à la figure 2.
  • Cet élément de transfert 52 comporte un circuit constitué de portes de transfert ou circuit de transfert 521 (connu en anglais sous le nom de "buffer"). Il reçoit comme signaux d'entrée les signaux de découpage f1, f2, f3, f4 provenant du microcontrôleur fonctionnel 40 et génère en sortie les signaux de découpage f11, f21, f31, f41. Le circuit de transfert 521 est alimenté par le signal d'alimentation vb provenant des seconds moyens de contrôle 70.
  • Ainsi, lorsque le circuit de transfert 521 est alimenté, les signaux en entrée sont transmis en sortie. En outre, le circuit de transfert 521 reçoit en entrée des signaux de coupure SD1, SD2, SD3, SD4 provenant du microcontrôleur fonctionnel 40.
  • Le circuit de transfert 521 est adapté à couper les signaux de découpage f11, f21, f31, f41 en sortie du circuit de transfert 521 lorsque les signaux de coupure SD1, SD2, SD3, SD4 présentent une valeur prédéterminée.
  • Ainsi par exemple, lorsque le microcontrôleur fonctionnel 40 reçoit une indication du microcontrôleur de sécurité 41 à travers la liaison série 90, d'un état de défaut, le circuit de transfert 521 établit la fréquence des signaux de découpage f11, f21, f31, f41 à une valeur sensiblement égale à zéro. Ainsi, les onduleurs 21, 22, 23, 24 ne sont pas alimentés en fréquence.
  • On notera que lorsque le circuit de transfert 521 n'est pas alimenté, c'est-à-dire que la valeur du signal d'alimentation vb provenant des seconds moyens de contrôle 70 présente une valeur de par exemple 0 V, les signaux de découpage en entrée f1, f2, f3, f4 ne sont pas transmis en sortie, c'est-à-dire que la fréquence des seconds signaux de découpage en sortie f11, f21, f31, f41 présentent des valeurs sensiblement égales à 0.
  • On va décrire ensuite en référence à la figure 4 les seconds moyens de contrôle 70.
  • Les seconds moyens de contrôle 70 génèrent en sortie le signal d'alimentation vb destiné à l'alimentation de l'élément de transfert 52. Comme décrit ci-dessus, ce signal d'alimentation vb agit directement sur la transmission des signaux de découpage f1, f2, f3, f4, déterminant par conséquent si les onduleurs 21, 22, 23, 24 sont alimentés en fréquence ou non.
  • En effet, lorsque le second signal de contrôle de sécurité sc2 présente un mode représentatif d'un état de défaut, la valeur du signal d'alimentation vb est fixée à une première valeur prédéterminée (ici 0V) et les seconds signaux de découpage f11, f21, f31, f41 sont coupés.
  • Au contraire, lorsque le second signal de contrôle de sécurité sc2 ne présente pas de mode représentatif d'un état de défaut, la valeur du signal d'alimentation vb est fixée à une seconde valeur prédéterminée (ici 5V) et les seconds signaux de découpage f11, f21, f31, f41 ne sont pas coupés.
  • Les seconds moyens de contrôle 70 comportent un premier transistor T1 bipolaire de type NPN, un second transistor T2 bipolaire de type PNP, un troisième transistor T3 bipolaire de type NPN et un quatrième transistor T4 bipolaire de type PNP. La base T1b du premier transistor T1 reçoit le second signal de contrôle de sécurité sc2 à travers un condensateur d'entrée C0 connecté à sa base T1b, l'émetteur T1e du premier transistor T1 est relié au potentiel de référence 1, ici 0V, et le collecteur T1c du premier transistor T1 est relié à une première borne R1a d'une première résistance R1, et à la base T2b du second transistor T2. Une seconde borne R1b de la première résistance R1 est reliée à une première borne C1a d'un premier condensateur C1, et une seconde borne C1b du premier condensateur C1 est reliée à l'émetteur T2e du second transistor T2 et au second signal d'alimentation v2. Le collecteur T2c du second transistor T2 est relié à une deuxième borne R2b d'une seconde résistance R2 et à une première borne R3a d'une troisième résistance R3. Une première borne R2a de la seconde résistance R2 est reliée au potentiel de référence 1. Une seconde borne R3b de la troisième résistance R3 est reliée à la base T3b du troisième transistor T3 et à la base T4b du quatrième transistor T4. L'émetteur T3e du troisième transistor T3 est relié au troisième signal d'alimentation v3, et le collecteur T3c de ce même transistor T3 est relié à l'émetteur T4e du quatrième transistor T4. Le collecteur T4c du quatrième transistor T4 est relié au potentiel de référence 1. Le signal d'alimentation vb est pris au collecteur T3c du troisième transistor T3 et à l'émetteur T4e du quatrième transistor T4.
  • On notera que les transistors employés dans le schéma de la figure (ainsi que dans les schémas des figures 5 et 7) sont des transistors comportant des résistances dans le même boitier. L'emploi de ce type de transistors permet d'économiser de la place dans la carte électronique comportant un dispositif d'alimentation conforme à l'invention.
  • Bien entendu, des transistors classiques pourraient être employés, et dans ce cas des résistances devraient être connectées aux bornes des transistors dans la même configuration que celle du schéma des figures.
  • Dans cet exemple, comme décrit ci-dessus, le second signal de sécurité sc2 est un signal dynamique sd (c'est-à-dire comportant des fronts montants et descendants) lorsqu'il n'existe pas d'état de défaut, ou un signal statique ss (présentant une valeur continue, par exemple 0V, 5V ou une valeur entre 0 et 5V), lorsqu'un état de défaut est présent.
  • Si le second signal de contrôle de sécurité sc2 est un signal dynamique sd, le premier transistor T1 conduit sur des impulsions d'une courte durée déterminée grâce au condensateur d'entrée C0 connecté à la base T1b du premier transistor T1. Ainsi, le premier condensateur C1 est chargé, rendant le second transistor T2 passant. Le troisième transistor T3 devient alors passant et le quatrième transistor T4 est en état bloqué. Par conséquent, le signal d'alimentation vb en sortie des seconds moyens de contrôle 70 présente, dans cet exemple, une valeur sensiblement égale à 5V (seconde valeur prédéterminée).
  • Au contraire, si le signal de sécurité sc2 est un signal statique ss, le premier transistor T1 reste bloqué, ce qui provoque la décharge du premier condensateur C1 à travers la première résistance R1 et les résistances intégrées dans le boitier du second transistor T2. Le quatrième transistor T4 devient alors passant et le troisième transistor T3 est en état bloqué. Par conséquent, le signal d'alimentation vb en sortie présente, dans cet exemple, une valeur sensiblement égale à 0V (première valeur prédéterminée).
  • On notera que les valeurs du premier condensateur C1, du condensateur d'entrée C0 et des résistances dans le boitier du premier transistor T1 sont déterminées en fonction de la valeur de la fréquence du signal dynamique sd.
  • On va décrire ensuite en référence à la figure 5 l'élément d'interface 51 des premiers moyens de contrôle 50.
  • La figure 5 représente une partie du circuit adapté à mettre en oeuvre les premiers moyens de contrôle 50 adaptés à arrêter la commande des onduleurs 21, 22, 23, 24 lorsque le premier signal de contrôle de sécurité sc1 présente une valeur représentative d'un état de défaut.
  • De la même manière que pour le second signal de contrôle de sécurité sc2, le premier signal de contrôle de sécurité sc1 peut être un signal dynamique sd ou un signal statique ss, dans cet exemple.
  • Ainsi, lorsque le microcontrôleur de sécurité 41 détecte un état de défaut, le premier signal de contrôle de sécurité sc1 est un signal statique ss, et lorsque le microcontrôleur de sécurité 41 ne détecte pas d'état de défaut, le signal de contrôle de sécurité sc1 est un signal dynamique sd.
  • L'élément d'interface 52 des premiers moyens de contrôle 50 comporte un cinquième transistor T5 de type bipolaire PNP, un sixième transistor T6 de type bipolaire NPN, et un septième transistor T7 de type NPN.
  • Le premier signal de contrôle de sécurité sc1 est relié à la base T5b du cinquième transistor T5 à travers un second condensateur d'entrée C02, l'émetteur T5e reçoit le troisième signal d'alimentation v3, ici de 5 V, le collecteur T5c est relié à une première borne R4a d'une quatrième résistance R4, et à la base T6b du sixième transistor T6.
  • Une seconde borne R4b de la quatrième résistance R4 est connectée à une première borne C2a d'un second condensateur C2, une deuxième borne C2b du second condensateur C2 étant connectée au potentiel de référence 1, ici de 0V.
  • L'émetteur T5e du cinquième transistor T5 est connecté en outre à une première borne R5a d'une cinquième résistance R5, une deuxième borne R5b de la cinquième résistance R5 étant connectée au collecteur T6c du sixième transistor T6 et à la base T7b du septième transistor T7.
  • L'émetteur T7e du septième transistor T7 est relié au potentiel de référence 1, et le collecteur T7c de ce même transistor T7 est relié aux cathodes D1a, D2a, D3a, D4a, des diodes D1, D2, D3, D4. Les anodes D1b, D2b, D3b, D4b sont connectées aux sorties de élément d'interface 50 correspondant respectivement aux signaux de commande de fréquence f12, f22, f32, f42, des onduleurs 21, 22, 23, 24.
  • Lorsque le premier signal de contrôle de sécurité sc1 est un signal dynamique sd, le cinquième transistor T5 reçoit à sa base T5b des impulsions de tension. Le transistor T5 est alors en état passant sur des périodes intermittentes, c'est-à-dire qu'à chaque fois que le signal de contrôle de sécurité sc1 présente un front montant, ceci charge le second condensateur d'entrée C02 et provoque la conduction du cinquième transistor T5. Ainsi, le second condensateur C2 est chargé, rendant passant le sixième transistor T6.
  • Le septième transistor T7 est alors bloqué, et les cathodes des diodes D1, D2, D3, D4 restent flottantes, n'agissant pas sur les signaux de commande de fréquence f12, f22, f32, f42.
  • Au contraire, lorsque le premier signal de contrôle de sécurité sc1 est un signal statique ss, le cinquième transistor T5 est bloqué, le second condensateur C2 est déchargé et le sixième transistor T6 est bloqué.
  • Le septième transistor T7 devient alors passant, ce qui provoque la conduction des diodes D1, D2, D3, D4, et par conséquent, la fréquence des signaux de commande de fréquence f12, f22, f32, f42, en sortie des premiers moyens de contrôle 50 est fixée à une valeur sensiblement égale à 0.
  • Ainsi, les signaux de commande de fréquence f12, f22, f32, f42, des onduleurs 21, 22, 23, 24 sont coupés, les inducteurs I1, I2, I3, I4 n'étant pas alimentés.
  • On notera que les valeurs du second condensateur C2, du second condensateur d'entrée C02, ainsi que des résistances inclues dans le boitier du cinquième transistor T5 sont déterminées en fonction de la valeur de la fréquence du signal dynamique sd.
  • On va décrire en référence à la figure 6 un deuxième mode de réalisation du dispositif d'alimentation conforme à l'invention.
  • On ne décrira pas ici les parties communes avec le premier mode de réalisation du dispositif d'alimentation décrit à la figure 2.
  • On notera, que ce mode de réalisation comporte un microcontrôleur de sécurité 41, un microcontrôleur fonctionnel 40, quatre inducteurs I1, I2, I3, I4, quatre onduleurs 21, 22, 23, 24 (IGBT 31, 32, 33, 34 et quatre moyens de commande d'IGBT 41, 42, 43, 44), deux alimentations à des valeurs différentes générées à partir de l'alimentation du secteur, des moyens 61 adaptés à abaisser (éventuellement), redresser et filtrer le signal provenant du secteur, ainsi que des moyens de mesure de la température 81 à 86.
  • Dans ce mode de réalisation, les premiers moyens de contrôle 50' sont similaires aux moyens de contrôle 50 du premier mode de réalisation, c'est-à-dire qu'ils sont adaptés à couper les signaux de commande de fréquence f12, f22, f32, f42 en fonction d'un premier signal de contrôle de sécurité sc1 provenant du microcontrôleur de sécurité 41.
  • Dans cet exemple, les premiers moyens de contrôle 50' comportent un élément de transfert 52' adapté à transmettre les signaux de découpage f1, f2, f3, f4 provenant du microcontrôleur fonctionnel 40 vers l'élément d'interface 51'.
  • Ici, l'alimentation de l'élément de transfert 52' est mise en oeuvre par un signal d'alimentation v3, similaire au troisième signal d'alimentation utilisé dans le premier mode de réalisation décrit (ici de 5 V).
  • Les seconds moyens de contrôle 70' reçoivent un second signal de contrôle de sécurité sc2 du microcontrôleur de sécurité 41, similaire à celui du premier mode de réalisation.
  • Dans cet exemple, les seconds moyens de contrôle 70' sont alimentés par un second signal d'alimentation v2 (ici de 12 V), similaire au deuxième signal d'alimentation utilisé dans le premier mode de réalisation décrit.
  • Les seconds moyens de contrôle 70' génèrent en sortie un signal d'alimentation vc qui correspond au signal d'alimentation des moyens de commande 41, 42, 43, 44 des onduleurs 21, 22, 23, 24.
  • Ainsi, comme il sera décrit plus en détail ci-dessous, lorsque le second signal de contrôle de sécurité sc2 présente une valeur représentative d'un état de défaut, les seconds moyens de contrôle 70' coupent le signal d'alimentation vc des moyens de commande 41, 42, 43, 44.
  • Par conséquent, les moyens de commande 41, 42, 43, 44 ne génèrent pas de signal de commande des moyens de commutation 31, 32, 33, 34, et les inducteurs I1, I2, I3, I4 ne sont pas alimentés.
  • On va décrire ensuite en référence à la figure 7, un mode de réalisation des seconds moyens de contrôle 70' utilisés dans le mode de réalisation de la figure 6.
  • Dans ce mode de réalisation, l'élément d'interface 70' comporte un huitième transistor T8 de type Mosfet à canal P.
  • La grille T8g de ce transistor T8 est connectée à la deuxième borne R6b de la sixième résistance R6 et de la première borne R7a de la septième résistance R7. La source T8s est connectée au signal d'alimentation en entrée v2, et le drain T8d est connecté au signal de commande vc de l'IGBT correspondant 31, 32, 33, 34. La source T8s du huitième transistor T8 est connectée en outre à une première borne R6a d'une sixième résistance R6, une seconde borne R6b de cette résistance R6 étant connectée à une première borne R7a d'une septième résistance R7 et à une première borne C3a d'un troisième condensateur C3. Une deuxième borne C3b du troisième condensateur C3 est connectée au potentiel de référence 1, et une deuxième borne R7b de la septième résistance R7 est connectée au collecteur T9c d'un neuvième transistor T9. Le neuvième transistor T9 est un transistor bipolaire de type NPN. L'émetteur T9e du neuvième transistor T9 est relié au potentiel de référence 1, la base T9b étant connectée à des premières bornes R8a, R9a des huitième et neuvième résistances R8, R9 respectivement.
  • Une seconde borne R8b de la huitième résistance R8 est connectée à une première borne C03a d'un troisième condensateur d'entrée C03, une seconde borne C03b de ce condensateur C03 recevant le second signal de contrôle de sécurité sc2.
  • Une seconde borne R9b de la neuvième résistance R9 est connectée au potentiel de référence 1.
  • Lorsque le second signal de contrôle de sécurité sc2 est un signal dynamique sd, les impulsions de tension sur la base T9b du neuvième transistor T9 font qu'elles conduisent (ou qu'elles soient en état passant) pendant des périodes intermittentes. Le troisième condensateur C3 est alors déchargé et le huitième transistor T8, présentant à sa grille une tension proche de 0V, est passant, par conséquent le signal d'alimentation vc en sortie est équivalent au second signal d'alimentation v2, c'est-à-dire que la valeur du signal d'alimentation vc est sensiblement égale à 12V dans cet exemple.
  • Par conséquent, les moyens de commande 41, 42, 43, 44 des moyens de commutation 31, 32, 33, 32 sont alimentés et fonctionnent normalement. Par conséquent, les onduleurs 21, 22, 23, 24 alimentent les inducteurs I1, I2, I3, I4.
  • Au contraire, lorsque le second signal de contrôle de sécurité sc2 est un signal statique ss, le neuvième transistor T9 est toujours en état bloqué, le troisième condensateur C3 est chargé au moyen de la sixième résistance R6. Ainsi, la grille T8g du huitième transistor T8 présente un potentiel de valeur sensiblement égal à la valeur du second signal d'alimentation v2 (12V) et est ainsi bloqué. Par conséquent, il n'y a pas de tension en sortie des seconds moyens de contrôle 70'.
  • Par conséquent, les moyens de commande 41, 42, 43, 44 des moyens de commutation 31, 32, 33, 34 ne sont pas alimentés, n'étant pas en mesure d'alimenter les inducteurs I1, I2, I3, I4.
  • On notera que les valeurs du troisième condensateur d'entrée C03, du troisième condensateur C3, ainsi que de la huitième résistance R8 sont déterminées en fonction de la valeur de la fréquence du signal dynamique sd.
  • Ainsi, grâce à l'invention, l'alimentation des onduleurs dans un appareil de cuisson peut être contrôlée en fonction des signaux de contrôle de sécurité, de façon à arrêter l'alimentation des inducteurs en cas d'état de défaut. Ceci étant mis en oeuvre avec un coût réduit.
  • Par ailleurs, il existe une redondance des mesures de sécurité afin d'assurer l'absence de situations à risque, notamment pour un utilisateur de l'appareil de cuisson et de respecter la norme concernant la sécurité des appareils de cuisson.
  • Bien entendu, de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'exemple de réalisation décrit précédemment sans sortir du cadre de l'invention.
  • Ainsi, par exemple, la position de l'élément d'interface et du circuit de transfert des premiers moyens de contrôle peut être inversée.
  • En outre, le nombre d'inducteurs et d'onduleurs peut être différent.
  • En plus, des mesures de paramètres autres que la température pourraient être surveillées par le microcontrôleur de sécurité.
  • Par ailleurs, le dispositif d'alimentation peut être utilisé dans d'autres appareils de cuisson, tel qu'un four.

Claims (8)

  1. Dispositif d'alimentation d'au moins un moyen de chauffage (I1, I2, I3, I4) d'un appareil de cuisson (10), comportant des moyens de commande (100, 100') de l'alimentation dudit au moins un moyen de chauffage (I1, I2, I3, I4), caractérisé en ce que les moyens de commande (100, 100') sont alimentés par au moins un signal d'alimentation (vb, vc) et comportent :
    - au moins un onduleur (21, 22, 23, 24) commandé en fréquence ;
    - des premiers moyens de contrôle (50, 50') adaptés à arrêter la commande dudit au moins un onduleur (21, 22, 23, 24) lorsqu'un premier signal de contrôle de sécurité (sc1) présente un mode représentatif d'un état de défaut, et
    ledit dispositif d'alimentation comporte en outre des seconds moyens de contrôle (70, 70') adaptés à couper au moins un dudit au moins un signal d'alimentation (vb, vc) desdits moyens de commande (100), lorsqu'un second signal de contrôle de sécurité (sc2) présente un mode représentatif d'un état de défaut.
  2. Dispositif d'alimentation conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens de contrôle (50) comportent un élément d'interface (51) et un élément de transfert (52), ledit au moins un signal d'alimentation (vb) étant un signal d'alimentation dudit élément de transfert (52).
  3. Dispositif d'alimentation conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que ledit élément de transfert (52) reçoit en entrée des signaux de découpage (f1, f2, f3, f4) provenant d'un microcontrôleur fonctionnel (40) et destinés à commander en fréquence ledit au moins un onduleur (21, 22, 23, 24), et génère ou non en sortie, des seconds signaux de découpage (f11, f21, f31, f41) en fonction de la valeur dudit au moins un signal d'alimentation (vb).
  4. Dispositif d'alimentation conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que lorsque ledit second signal de contrôle de sécurité (sc2) présente un mode représentatif d'un état de défaut, ladite valeur dudit au moins un signal d'alimentation (vb) est fixée à une première valeur prédéterminée, lesdits seconds signaux de découpage (f11, f21, f31, f41) étant coupés.
  5. Dispositif d'alimentation conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que ledit au moins un onduleur comporte au moins un moyen de commutation électronique (31, 32, 33, 34) et des moyens de commande dudit au moins un moyen de commutation (41, 42, 43, 44), ledit au moins un signal d'alimentation (vc) étant un signal d'alimentation desdits moyens de commande (41, 42, 43, 44) dudit au moins un moyen de commutation (31, 32, 33, 34).
  6. Dispositif d'alimentation conforme à la revendication 5, caractérisé en ce ledit au moins un signal d'alimentation (vc) est généré par lesdits seconds moyens de contrôle (70').
  7. Dispositif d'alimentation conforme à l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits premier et second signaux de contrôle de sécurité (sc1, sc2) proviennent d'un microcontrôleur de sécurité (41).
  8. Appareil de cuisson, notamment table de cuisson à induction, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un inducteur (I1, I2, I3, I4) alimenté par un dispositif d'alimentation conforme à l'une des revendications 1 à 7.
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