EP2548407A1 - Cooktop - Google Patents

Cooktop

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Publication number
EP2548407A1
EP2548407A1 EP11703704A EP11703704A EP2548407A1 EP 2548407 A1 EP2548407 A1 EP 2548407A1 EP 11703704 A EP11703704 A EP 11703704A EP 11703704 A EP11703704 A EP 11703704A EP 2548407 A1 EP2548407 A1 EP 2548407A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
switching
period
switching element
heating
control device
Prior art date
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Granted
Application number
EP11703704A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP2548407B1 (en
Inventor
Ignacio Garde Aranda
Jesus Acero Acero
José Miguel BURDIO PINILLA
Sergio Llorente Gil
Oscar Lucia Gil
Ignacio Millan Serrano
Daniel Palacios Tomas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Publication of EP2548407A1 publication Critical patent/EP2548407A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP2548407B1 publication Critical patent/EP2548407B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • 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 invention is based on a hob device according to the preamble of claim 1.
  • a cooktop device which comprises a control unit and a switching element which has a first and a second switching element.
  • the control unit periodically switches the first and second switching elements. Further, in an operation, the control unit changes a period related time interval existing between a passage time period of the first switching element and a passage time period of the second switching element, which is within one switching period of at least one of the switching elements, to change a heating power of a heating element.
  • a cooktop device in which a coil is operated alternately at different frequencies during an operating procedure.
  • the object of the invention is in particular to provide a generic device with improved properties in terms of high efficiency.
  • the object is achieved by the features of claim 1, while advantageous embodiments and modifications of the invention can be taken from the dependent claims.
  • the invention is based on a cooktop device with at least one control device, which is provided, in at least one operating operation, at least one period-related time interval between a passage time period of a first switching element and a passage time period of a second switching element which within a switching period at least one of the switching elements is to change to change a heating power of at least one heating element. It is proposed that the cooktop device has at least one electronic component designed as a switching protective element, which is provided to protect at least one of the switching elements.
  • a "control device” should be understood in particular to mean a device which has at least one electronic component which is intended to control a process, the device preferably having a computer unit and / or a memory unit and / or a stored operating program.
  • a switching element is to be understood to mean, in particular, an element which has a first and at least one second electrical contact, wherein the element is intended to establish and interrupt an electrically conductive connection between the first and the second electrical contact
  • the element is particularly preferably designed as a bipolar transistor with insulated gate electrode.
  • a "passage period" of a switching element should be understood in particular a period of time during which a first and a second main contact of the switching element are electrically connected.
  • a “main contact” of a switching element is to be understood as meaning, in particular, a contact of the switching element which is provided for conducting a current to a consumer unit which is formed separately from the switching element a frequency with which the switching element is switched to be understood.
  • a “time interval” between a first transmission time period and a second transmission time period should, in particular, be understood to be a duration of a time period which begins with an end of the transmission time periods which expires earlier and ends with an initiation of those of the transmission time periods which commence later
  • a "period-related" time interval is to be understood as meaning, in particular, a duration of the time interval in seconds divided by a duration of the switching period duration in seconds.
  • a "switching protection element which is intended to protect at least one of the switching elements” is to be understood as meaning, in particular, an electronic component which, in a state in which two main contacts of one of the switching elements are connected by an electrically conductive connection, is connected parallel to the conductive connection, wherein the electronic component conducts electrical current better in at least one operating state in a flow direction than in an opposite direction of the flow direction and wherein the electronic component is particularly preferred electric current only in one direction.
  • a high efficiency can be achieved.
  • a gentle operation of the switching element and in particular a high lifetime of the switching element can be achieved.
  • a small energy loss can be achieved when switching the switching element.
  • the switching protective element is designed as a diode and / or at least as part of a bidirectional transistor. This allows a structurally simple design can be achieved.
  • the control device is provided to change at least one further period-related time interval between the passage time period of the second switching element and a passage time period of the first switching element, which exists within the switching period, to change the heating power of the heating element.
  • This allows a high degree of flexibility and in particular a flexible change in the heating power can be achieved.
  • it can be achieved that, with a constant switching cycle duration, a large interval of heating powers of the heating element, with which the heating element can be operated, is available.
  • two switching elements, which are provided for influencing different heating elements are operated with the same switching period lengths, but with greatly different heating powers of the heating elements.
  • the control device is provided to switch at least one of the switching elements in a blocking state, while the relevant switching element is de-energized.
  • a "blocking state" of a switching element is to be understood as meaning, in particular, a state of the switching element in which a conduction of electric current between two main contacts of the switching element is prevented by the switching element a current flowing between two main contacts of the switching element current has zero amperes.
  • the control device is preferably provided to switch the first switching element at least once while the heating element is de-energized, and to switch the second switching element to passage at least once while the heating element is conducting current.
  • the control device is provided for switching the first and the second switching element during at least the operating process such that a period-related passage time of the first switching element differs from a period-related passage time of the second switching element and / or a period-related blocking time of the first switching element differs from a period-related blocking time of the second switching element, and to switch at least one of the switching elements at least once while the heating element is de-energized.
  • control device is provided to switch the first and the second switching element at least once in a blocking state during the operating process, while the heating element carries current. In this way, a high degree of flexibility can be achieved.
  • the control device is provided to change at least one period-related passage time of at least one switching element for changing the heating power of the heating element in the operating process.
  • the cooktop device has a third and at least a fourth switching element, which are provided for adjusting a power supply of at least one further heating element, and at least one further control device which is provided to switch the third and fourth switching element in the operating process such that during the operating process always at least one of the two switching elements is switched to passage.
  • a method is proposed in which at least one period-related time interval existing between a passage time period of a first switching element and a passage time period of a second switching element, which is within a switching period of at least one of the switching elements, is changed to change a heating power of a heating element at least one of the switching elements is protected in at least one operating operation by at least one electronic component designed as a switching protective element.
  • Fig. 1 is a plan view of a cooking hob with an inventive
  • 3 is an illustration of a first mode of operation of the circuit; 4 shows a second circuit of the cooktop device, which is identical to the first circuit,
  • FIGS. 5 to 13 show illustrations of further operating modes of the first circuit
  • FIG. 14 is a graph showing power curves versus frequency for the modes of operation.
  • Fig. 15 shows an alternative embodiment of the first circuit.
  • FIG. 1 shows a cooktop with a cooktop device according to the invention.
  • the cooktop device has a heating element L designed as a coil, which is part of an electric circuit 48 (FIG. 2) of the cooktop device.
  • the hob assembly further circuits, which are identical to the circuit 48 and each having a heating element, these heating elements together with the heating element L form a heater 52, which is used to heat cookware (not shown), which on a cooking surface 50 of the hob device is turned off, is provided.
  • the heating elements L With such heating of the cookware, the heating elements L generate time-varying magnetic fields which generate eddy currents in the cookware which heat the cookware.
  • the circuit 48 comprises a voltage source U, switching elements 14, 18 formed as a bipolar transistor with insulated gate electrode 14 ', 18', a control device 10, a switching protection element 26 formed as a diode 26 ', another switching protection element formed as a diode 56 , a resistor R and a capacitor C on.
  • the term "IGBT" is used for the term insulated gate bipolar transistor A plus pole of the voltage source U is conductively connected to a collector Ki of the IGBT 14 'Another pole of the voltage source is conducting with an emitter E 2
  • an emitter Ei of the IGBT 14 ' is conductively connected to a collector K 2 of the IGBT 18'
  • the emitter Ei and the collector Ki are main contacts of the IGBT 18 '
  • the control device 10 has a first and a second control unit 58, 60.
  • the first control unit 58 applies a voltage Vi between a gate G-1 of the first IGBT 14 'and the emitter Ei ( Figures 2 and 3).
  • the gate G-1 is not a main contact of the IGBT 14 'and serves to determine a switching behavior of the IGBT 14'.
  • the second control unit 60 applies a voltage V 2 between a gate G 2 of the second IGBTs 18 'and emitter E 2 .
  • the Resistor formed as a coil heating element L and the capacitor C are connected in series.
  • a first contact of the resistor R is conductively connected to the emitter Ei.
  • a second contact of the resistor R is conductively connected to a first contact of the heating element L.
  • a second contact of the heating element L is conductively connected to a first contact of the capacitor C.
  • a second contact of the capacitor C is conductively connected to the emitter E 2 .
  • a first contact of the diode 26 ' is connected to the collector Ki.
  • a second contact of the diode 26 ' is conductively connected to the emitter Ei.
  • the diode 26' blocks.
  • a first contact of the diode 56 is conductively connected to the collector K 2 .
  • a second contact of the diode 56 is conductively connected to the emitter E 2 .
  • the switching protection element 26 formed as the diode 26 ' protects the switching element 14 by flowing a current through the diode 26', thereby dissipating a potential difference between the collector Ki and the emitter Ei, and switching the switching element 14 while the current flows, so that is gentle for the switching element 14.
  • the control units 58, 60 switch the IGBTs 14 '18' at a frequency to an oscillating circuit formed by the resistor R, the heating element L formed by a coil, in the operation in which the circuit 48 operates in a first mode of operation and the capacitor C is formed to excite vibrations. This is done by applying the voltages Vi and V 2 ( Figures 2 and 3). In Fig. 3, an abscissa 62 is a time axis.
  • a passage time T 2 of the IGBT 18 ' ie a period in which K 2 and E 2 are conductively connected
  • a passage time Ti of the IGBT 14' ie a period in which Ei and Ki are conductively connected
  • a period-related time interval d- ⁇ which in time within a switching period T of the IGBTs 14 ', which is identical to a switching period of the IGBT 18', is.
  • the control units 58, 60 change in the operating process in which a cookware is heated, the period-related time interval d- ⁇ such that the change of the period-related time interval d- ⁇ causes a change in output from the heating element L heating power.
  • a passage time T 3 of the IGBT 18 'and the passage time Ti is a dead time (not shown) of the IGBTs 14' 18 ', which is very small compared to the switching period T. Furthermore, the IGBTs 14 ', 18' are in the time interval which exists between the transmission Time periods Ti, T 2 is in a blocking state. During the on-time Ti, the IGBT 18 'blocks, while the pass-times T 2 and T 3 disable the IGBT 14'.
  • FIG. 3 also shows a time profile of an output voltage V 0 (see FIG. 2) of the resonant circuit and a time profile of a current i L flowing through the heating element L (see FIG.
  • the abscissa 62 indicates a zero value of the current i L or the voltage V 0 .
  • the controller 10 Upon completion of the passage period Ti, the controller 10 turns the IGBT 14 'into the off state while the heater L is supplying power. Upon completion of the on-time period T 2 , the controller 10 turns the IGBT 18 'into the off-state while the heater L supplies power. Further, at a start of the passage period Ti, the control device turns on the IGBT 14 'in the on state while the heating element L is de-energized. Further, the control device 10 turns on the IGBT 18 'at a start of the on-time period T 3 while the heater L conducts power, and the switching protection element 26 protects the switching element 14.
  • the passage time Ti divided by the cycle period T gives a period-related transmission time D-
  • the transmission period T 2 divided by the switching period T yields a period-related transmission time D 2 .
  • the control device 10 is further provided to change the passage time Di and / or the passage time D 2 and / or the switching period T and thereby to achieve a change in the heating power of the heating element L.
  • the switching element 14 and the switching protection element 26 may also be integrally formed as a bidirectional transistor.
  • a circuit 64 of the further circuits of the cooktop device has a third and a fourth switching element 40, 42, which serve to adjust a power supply of a heating element 44 of the circuit 64. Furthermore, the circuit 64 has a control device 46 which, in the operating mode in the operating mode, switches the third and fourth switching elements 40, 42, so that during the operation process gangs always one of the two switching elements 40, 42 is switched to Mandarinskyse. In this case, the control device 46 switches each of the switching elements 40, 42 periodically with the switching period T, wherein each of the two switching elements 40, 42 is switched to fürläse at least once during the switching period T.
  • FIGS. 5 to 15 show alternative embodiments, among others operating modes. Substantially identical components, features and functions are basically numbered by the same reference numerals. To distinguish the embodiments, however, the reference numerals of the embodiments in Figures 5 to 15, the letters "a", "b", etc. added. The following description is limited essentially to the differences from the exemplary embodiment in FIGS. 1 to 4, wherein reference can be made to the description of the exemplary embodiment in FIGS. 1 to 4 with regard to components, features and functions remaining the same.
  • FIG. 5 illustrates an alternate second mode of operation of the circuit 48.
  • the second mode of operation differs from the first mode of operation in that a period related interval d 2 a begins with one end of a transmission period T-ia of the first IGBG 14 ' Beginning of a passage time T 3 a of the second IGBT 18 'ends, is changed to a change in the heating power of the heating element L from the control unit 10, wherein a second period-related time interval between the passage time T ⁇ a and a passage time T 2 a corresponds to a dead time of one of the IGBTs 14 ', 18'.
  • FIG. 6 illustrates an alternative third mode of operation of the circuit 48, which differs from the first mode of operation illustrated in FIG. 3 in that one of the IGBTs 14 ', 18' at the end of one of the transmission periods ⁇ , T 2 b from the control device 10 in FIG a blocking state is switched while it is de-energized.
  • FIG. 7 illustrates an alternative fourth mode of operation of the circuit 48.
  • the fourth mode of operation differs from the third mode of operation only in that a period related interval d 2 c commencing with one end of a transmission period T - C of the first IGBG 14 ' with a start of a passage time period T 3 c of the second IGBT 18 'ends, to a change in the heating power of Heating element L is changed by the control unit 10, wherein a second period-related time interval between the passage period T-
  • FIG. 8 illustrates an alternate fifth mode of operation of the circuit 48.
  • the fifth mode of operation differs from the first mode of operation in that both a period related interval d 2 d commences with an end of a transmission period of the first IGBG 14 'and a beginning of a period Passing time period T 3 d of the second IGBT 18 'ends, as well as a period-related time interval d-id between the passage time T-
  • the controller 10 Upon termination of the on-time period T-
  • the controller 10 Upon completion of the on-time period T 2 d, the controller 10 turns the IGBT 18 'into the off state while the heater L is supplying power. Further, at a start of the passage period T-
  • d d 2 d and a period-related transmission time D-
  • d is equal to a period-related transmission time D 2 d. Furthermore, due to the periodic switching: T 3 d T 2 d.
  • FIG. 9 shows another typical illustration of the fifth operating mode, wherein FIG. 9 corresponds to a different cooking process than FIG. 8.
  • FIGS. 10 and 11 illustrate two different situations of a sixth operating mode of the circuit 48, which differs from the fifth operating mode only in that d-ie + D-ie is not equal to 0.5.
  • FIGS. 12 and 13 illustrate two different situations of a seventh mode of operation of the circuit 48.
  • the seventh mode of operation differs from the first mode of operation in that both a period related time interval d 2 f which ends with an end of a transmission period Tif of the first IGBG 14 '. begins and ends with a start of a passage time period T 3 f of the second IGBT 18 ', as well as a period-related time interval d-
  • the control device 10 switches one of the IGBTs 14 ', 18' to the off state while the heating element L is conducting current.
  • the control device 10 switches one of the IGBTs 14 ', 18' into the blocking state, while the relevant IGBT 14 ', 18' is de-energized.
  • the controller turns on the IGBT 14 'to the on-state while the heating element L is de-energized.
  • the controller 10 turns on the IGBT 18 'at a start of the on-time period T 3 f while the heating element L is de-energized.
  • FIG. 14 shows a diagram in which an output power of the heating element L in watts is plotted on an ordinate 66, and a frequency in kilohertz, with which both IGBTs 14 ', 18' switch, is shown on an abscissa 68.
  • Curves SW, ADC, TPDT1, TPDT2, TPDT3, OPDT1 and OPDT2 shown in FIG. 14 apply under the conditions that the heating element L has an inductance of 20 micro-Henry, the capacitor has a capacitance of 1400 nF and that a so-called factor
  • the resistor R shown in Figure 2 also includes a resistor which is given by the heating of a cookware.
  • the curves ADC, TPDT1, TPDT2, TPDT3, OPDT1 and OPDT2 are all closed.
  • the switching period T the passage times Di, D 2 and the time interval d-1 are changed and in the fourth operating mode the switching period T, the passage times Di, D 2 and the time interval d 2 are changed, then all the output power Frequency pairs, which are given by the edges bordered by the curve OPDT2 points adjustable.
  • the switching period T when the switching period T, the passage times D 1; D 2 and the time intervals d- 1 and d 2 are changed, then all output power frequency pairs, which are given by the bordered by the curve TPDT1 points adjustable.
  • the switching period T, the let-through times Di, D 2 and the time intervals d- 1 and d 2 are changed, then all the output power-frequency pairs which are given by the points bordered by the curve TPDT 2 are adjustable. If, in the seventh operating mode, the switching period T, the passage times Di, D 2 and the time intervals d- 1 and d 2 are changed, then all the output power frequency pairs which are given by the points bordered by the curve TPDT3 are adjustable.
  • the curve ADC is a curve for an ADC operating mode in which the IGBTs 14 ', 18' are periodically switched at the same frequency, wherein during one period at a time always one of the IGBTs 14 ', 18' shuts off - tet is.
  • the switching elements 14, 18, 40, 42 connected at the same frequency, so that a quiet operation is achieved.
  • a very different output power of the two heating elements L and 44 can be achieved in that the circuits 48, 64 are operated in different operating modes.
  • the circuit 48 is operated in the ADC operating mode or the SW operating mode and at the same time the circuit 64 is operated in the first, second, fifth or sixth operating mode, wherein the switching elements 14, 18, 40, 42, for example, with a frequency of 35 KHz operate.
  • Operating modes one through seven allow operation of circuit 48 at low output power, where optimum heating of cookware, uniform loading of the power grid, and low emission of electromagnetic radiation can be achieved. In particular, it can be avoided to supply current in pulses in order to achieve a low output power.
  • a fundamental frequency of a current i L flowing through the heating element L formed as a coil is different from the switching frequency of the IGBTs 14 ', 18' in the third, fourth and seventh modes of operation.
  • the resistance R increases with increasing fundamental frequency, so that in these operating modes, the resistance R is high, which is advantageous for a cookware with low resistance.
  • FIG. 15 shows an alternative embodiment of a circuit 48g, which has two further controllable IGBTs 70g, 72g besides two IGBTs 14'g, 18'g.
  • the above-described operation modes can also be applied to the circuit 48g by controlling the IGBTs 14'g, 72g as the IGBT 14 'and the IGBTs 18'g and 70g like the IGBT 18'.

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Abstract

The invention relates to a cooktop, comprising at least one control device (10; 10g) which is provided to vary, during at least one operating process, at least one periodic interval (d1; d1a, d1a - d1f, d2f) which exists between an on-state period (T1; T1a-T1f) of a first switching element (14, 18, 40, 42; 14g, 18g) and an on-state period (T2; T2a-T2f) of a second switching element (14, 18, 40, 42; 14g, 18g) and which exists within a switching period duration (T; Ta-Tf) of at least one of the switching elements (14, 18, 40, 42; 14g, 18g) in order to vary a heating power of at least one heating element (L, 44; Lg). In order to achieve high efficiency, according to the invention the cooktop has at least one electronic component designed as a switch-protection element (26; 26g), which is provided to protect at least one of the switching elements (14, 18, 40, 42; 14g, 18g).

Description

Kochmuldenvorrichtung  Cooktop device
Die Erfindung geht aus von einer Kochmuldenvorrichtung nach dem Oberbegriff des An- Spruchs 1. The invention is based on a hob device according to the preamble of claim 1.
Aus der DE 197 08 335 A1 ist eine Kochmuldenvorrichtung bekannt, welche eine Steuereinheit und ein Schaltelement, welches ein erstes und ein zweites Schaltelement aufweist, umfasst. Die Steuereinheit schaltet das erste und ein zweites Schaltelement periodisch. Ferner verändert die Steuereinheit bei einem Betriebsvorgang einen zwischen einer Durchlass-Zeitspanne des ersten Schaltelements und einer Durchlass-Zeitspanne des zweiten Schaltelements bestehenden periodenbezogenen Zeitabstand, welcher innerhalb einer Schaltperiodendauer wenigstens eines der Schaltelemente besteht, zur Veränderung einer Heizleistung eines Heizelements. From DE 197 08 335 A1 a cooktop device is known which comprises a control unit and a switching element which has a first and a second switching element. The control unit periodically switches the first and second switching elements. Further, in an operation, the control unit changes a period related time interval existing between a passage time period of the first switching element and a passage time period of the second switching element, which is within one switching period of at least one of the switching elements, to change a heating power of a heating element.
Aus der Druckschrift DE 10 2005 021 88 A1 ist eine Kochmuldenvorrichtung bekannt, bei welcher eine Spule bei einem Betriebsvorgang abwechselnd mit unterschiedlichen Frequenzen betrieben wird. Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer hohen Effizienz bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können. From the document DE 10 2005 021 88 A1 a cooktop device is known, in which a coil is operated alternately at different frequencies during an operating procedure. The object of the invention is in particular to provide a generic device with improved properties in terms of high efficiency. The object is achieved by the features of claim 1, while advantageous embodiments and modifications of the invention can be taken from the dependent claims.
Die Erfindung geht aus von einer Kochmuldenvorrichtung mit wenigstens einer Steuervorrichtung, welche dazu vorgesehen ist, bei wenigstens einem Betriebsvorgang zumindest einen zwischen einer Durchlass-Zeitspanne eines ersten Schaltelements und einer Durchlass-Zeitspanne eines zweiten Schaltelements bestehenden periodenbezogenen Zeitab- stand, welcher innerhalb einer Schaltperiodendauer wenigstens eines der Schaltelemente besteht, zur Veränderung einer Heizleistung wenigstens eines Heizelements zu verändern. Es wird vorgeschlagen, dass die Kochmuldenvorrichtung wenigstens ein als Schalt- Schutzelement ausgebildetes elektronisches Bauelement aufweist, welches dazu vorgesehen ist, wenigstens eines der Schaltelemente zu schützen. Unter einer„Steuervorrichtung" soll insbesondere eine Vorrichtung verstanden werden, welche wenigstens eine elektronische Baueinheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, einen Vorgang zu steuern, wobei die Vorrichtung vorzugsweise eine Recheneinheit und/oder eine Speichereinheit und/oder ein gespeichertes Betriebsprogramm aufweist. Unter„vorgesehen" soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder speziell ausgestattet und/oder speziell programmiert verstanden werden. Unter einem„Schaltelement" soll insbesondere ein Element verstan- den werden, welches einen ersten und zumindest einen zweiten elektrischen Kontakt aufweist, wobei das Element dazu vorgesehen ist, eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten elektrischen Kontakt herzustellen und zu unterbrechen, wobei das Element besonders bevorzugt als Bipolartransistor mit isolierter Gate- Elektrode ausgebildet ist. Unter einer„Durchlass-Zeitspanne" eines Schaltelements soll insbesondere eine Zeitspanne verstanden werden, während welcher ein erster und ein zweiter Hauptkontakt des Schaltelements elektrisch leitend verbunden sind. Unter einem „Hauptkontakt" eines Schaltelements soll insbesondere ein Kontakt des Schaltelements verstanden werden, welcher zur Leitung eines Stroms zu einer Verbrauchereinheit, die separat von dem Schaltelement ausgebildet ist, vorgesehen ist. Unter einer„Schaltperio- dendauer" eines Schaltelements soll insbesondere Eins geteilt durch eine Frequenz, mit der das Schaltelement geschaltet wird, verstanden werden. Unter einem„Zeitabstand" zwischen einer ersten Durchlasszeitspanne und einer zweiten Durchlasszeitspanne soll insbesondere eine Dauer einer Zeitspanne verstanden werden, welche mit einem Ende derjenigen der Durchlasszeitspannen, welche früher abläuft, beginnt und mit einem An- fang derjenigen der Durchlasszeitspannen, die später beginnt, endet. Unter einem„periodenbezogenen" Zeitabstand soll insbesondere eine Dauer des Zeitabstands in Sekunden geteilt durch eine Dauer der Schaltperiodendauer in Sekunden verstanden werden. Unter einem„Schalt-Schutzelement, welches dazu vorgesehen ist, wenigstens eines der Schaltelemente zu schützen", soll insbesondere ein elektronisches Bauelement verstan- den werden, welches in einem Zustand, in welchem zwei Hauptkontakte eines der Schaltelemente durch eine elektrisch leitende Verbindung verbunden sind, parallel zu der leitenden Verbindung geschaltet ist, wobei das elektronische Bauelement elektrischen Strom zumindest in einem Betriebszustand in eine Flussrichtung besser leitet als in eine Gegenrichtung der Flussrichtung und wobei das elektronische Bauelement besonders bevorzugt elektrischen Strom nur in eine Richtung durchlasst. Mit einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann eine hohe Effizienz erreicht werden. Insbesondere kann ein schonender Betrieb des Schaltelements und im Besonderen eine hohe Lebenszeit des Schaltelements erreicht werden. Im Besonderen kann ein geringer Energieverlust bei einem Schalten des Schaltelements erreicht werden. The invention is based on a cooktop device with at least one control device, which is provided, in at least one operating operation, at least one period-related time interval between a passage time period of a first switching element and a passage time period of a second switching element which within a switching period at least one of the switching elements is to change to change a heating power of at least one heating element. It is proposed that the cooktop device has at least one electronic component designed as a switching protective element, which is provided to protect at least one of the switching elements. A "control device" should be understood in particular to mean a device which has at least one electronic component which is intended to control a process, the device preferably having a computer unit and / or a memory unit and / or a stored operating program. intended "should be understood in particular specially designed and / or specially equipped and / or specially programmed. A "switching element" is to be understood to mean, in particular, an element which has a first and at least one second electrical contact, wherein the element is intended to establish and interrupt an electrically conductive connection between the first and the second electrical contact The element is particularly preferably designed as a bipolar transistor with insulated gate electrode.A "passage period" of a switching element should be understood in particular a period of time during which a first and a second main contact of the switching element are electrically connected. A "main contact" of a switching element is to be understood as meaning, in particular, a contact of the switching element which is provided for conducting a current to a consumer unit which is formed separately from the switching element a frequency with which the switching element is switched to be understood. A "time interval" between a first transmission time period and a second transmission time period should, in particular, be understood to be a duration of a time period which begins with an end of the transmission time periods which expires earlier and ends with an initiation of those of the transmission time periods which commence later A "period-related" time interval is to be understood as meaning, in particular, a duration of the time interval in seconds divided by a duration of the switching period duration in seconds. A "switching protection element which is intended to protect at least one of the switching elements" is to be understood as meaning, in particular, an electronic component which, in a state in which two main contacts of one of the switching elements are connected by an electrically conductive connection, is connected parallel to the conductive connection, wherein the electronic component conducts electrical current better in at least one operating state in a flow direction than in an opposite direction of the flow direction and wherein the electronic component is particularly preferred electric current only in one direction. With an embodiment according to the invention, a high efficiency can be achieved. In particular, a gentle operation of the switching element and in particular a high lifetime of the switching element can be achieved. In particular, a small energy loss can be achieved when switching the switching element.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Schalt-Schutzelement als Diode und/oder wenigstens als Teil eines bidirektionalen Transistors ausgebildet ist. Hierdurch kann eine konstruktiv einfache Bauweise erreicht werden. It is also proposed that the switching protective element is designed as a diode and / or at least as part of a bidirectional transistor. This allows a structurally simple design can be achieved.
Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung dazu vorgesehen, zumindest einen weiteren periodenbezogenen Zeitabstand zwischen der Durchlass-Zeitspanne des zweiten Schaltelements und einer Durchlass-Zeitspanne des ersten Schaltelements, welcher innerhalb der Schaltperiodendauer besteht, zur Veränderung der Heizleistung des Heizelements zu verändern. Dadurch können eine hohe Flexibilität und insbesondere eine flexible Veränderung der Heizleistung erreicht werden. Insbesondere kann erreicht werden, dass bei einer konstanten Schaltperiodendauer ein großes Intervall an Heizleistungen des Heizelements, mit welchen das Heizelement betreibbar ist, zur Verfügung steht. Im Besonderen kann erreicht werden, dass zwei Schaltelemente, welche zur Beeinflussung unterschiedlicher Heizelemente vorgesehen sind, mit gleichen Schaltperiodendauern, aber bei stark unterschiedlichen Heizleistungen der Heizelemente betrieben werden. Preferably, the control device is provided to change at least one further period-related time interval between the passage time period of the second switching element and a passage time period of the first switching element, which exists within the switching period, to change the heating power of the heating element. This allows a high degree of flexibility and in particular a flexible change in the heating power can be achieved. In particular, it can be achieved that, with a constant switching cycle duration, a large interval of heating powers of the heating element, with which the heating element can be operated, is available. In particular, it can be achieved that two switching elements, which are provided for influencing different heating elements, are operated with the same switching period lengths, but with greatly different heating powers of the heating elements.
Mit Vorteil ist die Steuervorrichtung dazu vorgesehen, wenigstens eines der Schaltelemente in einen Sperrzustand zu schalten, während das betreffende Schaltelement strom- los ist. Unter einem„Sperrzustand" eines Schaltelements soll insbesondere ein Zustand des Schaltelements verstanden werden, in welchem eine Leitung von elektrischem Strom zwischen zwei Hauptkontakten des Schaltelements durch das Schaltelement verhindert ist. Darunter, dass das Schaltelement„stromlos" ist, soll insbesondere verstanden werden, dass ein zwischen zwei Hauptkontakten des Schaltelements fließender Strom die Stromstärke null Ampere aufweist. Dadurch kann eine effiziente Betriebsweise erreicht werden. Insbesondere kann ein geringer Energieverlust bei einem Schalten des Schaltelements erreicht werden. Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung dazu vorgesehen, bei dem Betriebsvorgang das erste Schaltelement zumindest einmal zu schalten, während das Heizelement stromlos ist, und das zweite Schaltelement zumindest einmal auf Durchlass zu schalten, während das Heizelement Strom führt. Hierdurch kann eine schonende und zugleich komfortable Betriebsweise erreicht werden. Insbesondere kann erreicht werden, dass bei einem Betrieb des Schaltelements ein geringer Energieverlust auftritt und ein großes Intervall an Heizleistungen, mit welchen das Heizelement betreibbar ist, zur Verfügung steht. Im Besonderen kann ein geräuscharmer Betrieb der Kochmuldenvorrichtung erreicht werden. Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Steuervorrichtung dazu vorgesehen ist, bei wenigstens dem Betriebsvorgang das erste und das zweite Schaltelement derart zu schalten, dass eine periodenbezogene Durchlasszeit des ersten Schaltelements sich von einer periodenbezogenen Durchlasszeit des zweiten Schaltelements unterscheidet und/oder eine periodenbezogene Sperrzeit des ersten Schaltelements sich von einer periodenbe- zogenen Sperrzeit des zweiten Schaltelements unterscheidet, und wenigstens eines der Schaltelemente zumindest einmal zu schalten, während das Heizelement stromlos ist. Hierdurch kann eine besonders schonende und zugleich komfortable Betriebsweise erreicht werden. Insbesondere kann erreicht werden, dass bei einem Betrieb des Schaltelements ein geringer Energieverlust auftritt und ein großes Intervall an Heizleistungen, mit welchen das Heizelement betreibbar ist, zur Verfügung steht. Im Besonderen kann ein geräuscharmer Betrieb der Kochmuldenvorrichtung erreicht werden. Advantageously, the control device is provided to switch at least one of the switching elements in a blocking state, while the relevant switching element is de-energized. A "blocking state" of a switching element is to be understood as meaning, in particular, a state of the switching element in which a conduction of electric current between two main contacts of the switching element is prevented by the switching element a current flowing between two main contacts of the switching element current has zero amperes. Thereby, an efficient operation can be achieved. In particular, a low energy loss can be achieved when switching the switching element. In the operation, the control device is preferably provided to switch the first switching element at least once while the heating element is de-energized, and to switch the second switching element to passage at least once while the heating element is conducting current. As a result, a gentle and comfortable operation can be achieved. In particular, it can be achieved that, during operation of the switching element, a low energy loss occurs and a large interval of heating powers, with which the heating element can be operated, is available. In particular, quiet operation of the cooktop apparatus can be achieved. It is also proposed that the control device is provided for switching the first and the second switching element during at least the operating process such that a period-related passage time of the first switching element differs from a period-related passage time of the second switching element and / or a period-related blocking time of the first switching element differs from a period-related blocking time of the second switching element, and to switch at least one of the switching elements at least once while the heating element is de-energized. As a result, a particularly gentle and comfortable operation can be achieved. In particular, it can be achieved that, during operation of the switching element, a low energy loss occurs and a large interval of heating powers, with which the heating element can be operated, is available. In particular, quiet operation of the cooktop apparatus can be achieved.
Mit Vorteil ist die Steuervorrichtung dazu vorgesehen, bei dem Betriebsvorgang das erste und das zweite Schaltelement jeweils wenigstens einmal in einen Sperrzustand zu schal- ten, während das Heizelement Strom führt. Auf diese Weise kann eine hohe Flexibilität erreicht werden. Advantageously, the control device is provided to switch the first and the second switching element at least once in a blocking state during the operating process, while the heating element carries current. In this way, a high degree of flexibility can be achieved.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Steuervorrichtung dazu vorgesehen ist, bei dem Betriebsvorgang wenigstens eine periodenbezogene Durchlasszeit zumindest eines Schaltelements zur Veränderung der Heizleistung des Heizelements zu verändern. Dadurch kann eine vorteilhafte Einstellbarkeit der Heizleistung, insbesondere bei einer konstanten Schaltfrequenz des Schaltelements, erreicht werden. Vorzugsweise weist die Kochmuldenvorrichtung ein drittes und wenigstens ein viertes Schaltelement, welche zu einer Einstellung einer Stromzufuhr zumindest eines weiteren Heizelements vorgesehen sind, und wenigstens eine weitere Steuervorrichtung auf, welche dazu vorgesehen ist, bei dem Betriebsvorgang das dritte und vierte Schaltelement derart zu schalten, dass während des Betriebsvorgangs immer wenigstens eines der beiden Schaltelemente auf Durchlass geschaltet ist. Hierdurch kann ein leiser Ablauf des Betriebsvorgangs zusammen mit einer flexiblen Verwendung der Heizelemente erreicht werden. Insbesondere kann erreicht werden, dass die beiden Heizelemente geräuscharm mit stark unterschiedlichen Ausgangsleistungen heizen, wobei diejenigen Schaltelemente, welche eine Leistungszufuhr zu den Heizelementen beeinflussen, mit identischen Schaltfrequenzen betrieben werden. Furthermore, it is proposed that the control device is provided to change at least one period-related passage time of at least one switching element for changing the heating power of the heating element in the operating process. As a result, an advantageous adjustability of the heating power, in particular at a constant switching frequency of the switching element, can be achieved. Preferably, the cooktop device has a third and at least a fourth switching element, which are provided for adjusting a power supply of at least one further heating element, and at least one further control device which is provided to switch the third and fourth switching element in the operating process such that during the operating process always at least one of the two switching elements is switched to passage. This allows a quiet operation of the operation can be achieved together with a flexible use of the heating elements. In particular, it can be achieved that the two heating elements heat with very little output power with little noise, with those switching elements which influence a power supply to the heating elements being operated at identical switching frequencies.
Ferner wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei welchem wenigstens ein zwischen einer Durchlass-Zeitspanne eines ersten Schaltelements und einer Durchlass-Zeitspanne eines zweiten Schaltelements bestehender periodenbezogener Zeitabstand, welcher innerhalb einer Schaltperiodendauer wenigstens eines der Schaltelemente besteht, zur Veränderung einer Heizleistung eines Heizelements verändert wird, wobei wenigstens eines der Schaltelemente bei zumindest einem Betriebsvorgang durch wenigstens ein als Schalt- Schutzelement ausgebildetes elektronisches Bauelement geschützt wird. Dadurch kann eine hohe Effizienz erreicht werden. Further, a method is proposed in which at least one period-related time interval existing between a passage time period of a first switching element and a passage time period of a second switching element, which is within a switching period of at least one of the switching elements, is changed to change a heating power of a heating element at least one of the switching elements is protected in at least one operating operation by at least one electronic component designed as a switching protective element. As a result, high efficiency can be achieved.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Further advantages emerge from the following description of the drawing. In the drawings, embodiments of the invention are shown. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Kochmulde mit einer erfindungsgemäßen Fig. 1 is a plan view of a cooking hob with an inventive
Kochmuldenvorrichtung,  Cooktop device
Fig. 2 eine erste Schaltung der Kochmuldenvorrichtung,  2 shows a first circuit of the hob unit,
Fig. 3 eine Veranschaulichung eines ersten Betriebsmodus der Schaltung, Fig. 4 eine zweite Schaltung der Kochmuldenvorrichtung, welche baugleich mit der ersten Schaltung ist, 3 is an illustration of a first mode of operation of the circuit; 4 shows a second circuit of the cooktop device, which is identical to the first circuit,
Fig. 5 bis Fig. 13 Veranschaulichungen von weiteren Betriebsmodi der ersten Schaltung,  FIGS. 5 to 13 show illustrations of further operating modes of the first circuit,
Fig. 14 ein Diagramm mit Leistungskurven in Abhängigkeit von einer Frequenz für die Betriebsmodi und  14 is a graph showing power curves versus frequency for the modes of operation and FIG
Fig. 15 ein alternatives Ausführungsbeispiel der ersten Schaltung.  Fig. 15 shows an alternative embodiment of the first circuit.
Figur 1 zeigt eine Kochmulde mit einer erfindungsgemäßen Kochmuldenvorrichtung. Die Kochmuldenvorrichtung weist ein als Spule ausgebildetes Heizelement L auf, welches ein Teil einer elektrischen Schaltung 48 (Figur 2) der Kochmuldenvorrichtung ist. Ferner weist die Kochmuldenvorrichtung weitere Schaltungen auf, welche baugleich mit der Schaltung 48 sind und welche jeweils ein Heizelement aufweisen, wobei diese Heizelemente zusammen mit dem Heizelement L eine Heizvorrichtung 52 bilden, die zu einem Erhitzen von Kochgeschirr (nicht gezeigt), welches auf einer Kochfeldfläche 50 der Kochmuldenvorrichtung abgestellt ist, vorgesehen ist. Bei einem solchen Erhitzen des Kochgeschirrs erzeugen die Heizelemente L sich zeitlich ändernde magnetische Felder, die Wirbelströme in dem Kochgeschirr erzeugen, welche das Kochgeschirr aufheizen. Die Schaltung 48 weist eine Spannungsquelle U, als Bipolartransistor mit isolierter Gate- Elektrode 14', 18' ausgebildete Schaltelemente 14, 18, eine Steuervorrichtung 10, ein als Diode 26' ausgebildetes Schalt-Schutzelement 26, ein weiteres als Diode 56 ausgebildetes Schalt-Schutzelement, einen Widerstand R und einen Kondensator C auf. Im Folgenden wird für den Begriff Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode die Abkürzung „IGBT" verwendet. Ein Plus-Pol der Spannungsquelle U ist leitend mit einem Kollektor K-i des IGBTs 14' verbunden. Ein weiterer Pol der Spannungsquelle ist leitend mit einem Emitter E2 des IGBTs 18' verbunden. Die Spannungsquelle U gibt während eines Betriebsvorgangs eine gleichgerichtete Wechselspannung ab. Des Weiteren ist ein Emitter Ei des IGBTs 14' leitend mit einem Kollektor K2 des IGBTs 18' verbunden. Der Emitter Ei und der Kollektor K-i sind Hauptkontakte des IGBTs 14'. Die Steuervorrichtung 10 weist eine erste und eine zweite Steuereinheit 58, 60 auf. Die erste Steuereinheit 58 legt eine Spannung V-i zwischen einem Gate G-ι des ersten IGBTs 14' und dem Emitter Ei an (Figuren 2 und 3). Das Gate G-ι ist kein Hauptkontakt des IGBT 14' und dient einem Bestimmen eines Schaltverhaltens des IGBT 14'. Ferner legt die zweite Steuereinheit 60 eine Spannung V2 zwischen einem Gate G2 des zweiten IGBTs 18' und dem Emitter E2 an. Der Widerstand, das als Spule ausgebildete Heizelement L und der Kondensator C sind in Reihe geschaltet. Ein erster Kontakt des Widerstands R ist leitend mit dem Emitter Ei verbunden. Ein zweiter Kontakt des Widerstands R ist leitend mit einem ersten Kontakt des Heizelements L verbunden. Außerdem ist ein zweiter Kontakt des Heizelements L leitend mit einem ersten Kontakt des Kondensators C verbunden. Ferner ist ein zweiter Kontakt des Kondensators C leitend mit dem Emitter E2 verbunden. Ein erster Kontakt der Diode 26' ist mit dem Kollektor K-i verbunden. Ein zweiter Kontakt der Diode 26' ist leitend mit dem Emitter Ei verbunden. Bezüglich des Plus-Pols der Spannungsquelle U, mit welcher die Diode 26' leitend verbunden ist, sperrt die Diode 26'. Ferner ist ein erster Kontakt der Diode 56 leitend mit dem Kollektor K2 verbunden. Ein zweiter Kontakt der Diode 56 ist leitend mit dem Emitter E2 verbunden. Beispielsweise in einer Situation, in welcher der Emitter Ei auf einem größeren elektrischen Potential liegt als der Kollektor K1 ; schützt das als Diode 26' ausgebildete Schalt-Schutzelement 26 das Schaltelement 14, indem ein Strom durch die Diode 26' fließt und auf diese Weise ein Potentialunterschied zwischen dem Kollektor K-i und dem Emitter Ei abgebaut wird und ein Schalten des Schaltelements 14, während der Strom fließt, damit schonend für das Schaltelement 14 ist. FIG. 1 shows a cooktop with a cooktop device according to the invention. The cooktop device has a heating element L designed as a coil, which is part of an electric circuit 48 (FIG. 2) of the cooktop device. Furthermore, the hob assembly further circuits, which are identical to the circuit 48 and each having a heating element, these heating elements together with the heating element L form a heater 52, which is used to heat cookware (not shown), which on a cooking surface 50 of the hob device is turned off, is provided. With such heating of the cookware, the heating elements L generate time-varying magnetic fields which generate eddy currents in the cookware which heat the cookware. The circuit 48 comprises a voltage source U, switching elements 14, 18 formed as a bipolar transistor with insulated gate electrode 14 ', 18', a control device 10, a switching protection element 26 formed as a diode 26 ', another switching protection element formed as a diode 56 , a resistor R and a capacitor C on. In the following, the term "IGBT" is used for the term insulated gate bipolar transistor A plus pole of the voltage source U is conductively connected to a collector Ki of the IGBT 14 'Another pole of the voltage source is conducting with an emitter E 2 In addition, an emitter Ei of the IGBT 14 'is conductively connected to a collector K 2 of the IGBT 18' The emitter Ei and the collector Ki are main contacts of the IGBT 18 ' The control device 10 has a first and a second control unit 58, 60. The first control unit 58 applies a voltage Vi between a gate G-1 of the first IGBT 14 'and the emitter Ei (Figures 2 and 3). The gate G-1 is not a main contact of the IGBT 14 'and serves to determine a switching behavior of the IGBT 14'. Further, the second control unit 60 applies a voltage V 2 between a gate G 2 of the second IGBTs 18 'and emitter E 2 . Of the Resistor, formed as a coil heating element L and the capacitor C are connected in series. A first contact of the resistor R is conductively connected to the emitter Ei. A second contact of the resistor R is conductively connected to a first contact of the heating element L. In addition, a second contact of the heating element L is conductively connected to a first contact of the capacitor C. Furthermore, a second contact of the capacitor C is conductively connected to the emitter E 2 . A first contact of the diode 26 'is connected to the collector Ki. A second contact of the diode 26 'is conductively connected to the emitter Ei. With respect to the positive pole of the voltage source U, with which the diode 26 'is conductively connected, the diode 26' blocks. Further, a first contact of the diode 56 is conductively connected to the collector K 2 . A second contact of the diode 56 is conductively connected to the emitter E 2 . For example, in a situation in which the emitter Ei is at a greater electrical potential than the collector K 1; For example, the switching protection element 26 formed as the diode 26 'protects the switching element 14 by flowing a current through the diode 26', thereby dissipating a potential difference between the collector Ki and the emitter Ei, and switching the switching element 14 while the current flows, so that is gentle for the switching element 14.
Die Steuereinheiten 58, 60 schalten bei dem Betriebsvorgang, bei dem die Schaltung 48 in einem ersten Betriebsmodus funktioniert, die IGBTs 14' 18' mit einer Frequenz, um ei- nen Schwingkreis, der von dem Widerstand R, dem durch eine Spule gebildeten Heizelement L und dem Kondensator C gebildet ist, zu Schwingungen anzuregen. Dies geschieht durch das Anlegen der Spannungen V-i und V2 (Figuren 2 und 3). In Figur 3 ist eine Abszisse 62 eine Zeit-Achse. Zwischen einer Durchlass-Zeitspanne T2 des IGBTs 18', d. h. einer Zeitspanne, in der K2 und E2 leitend verbunden sind, und einer Durchlass- Zeitspanne T-i des IGBTs 14', d. h. einer Zeitspanne, in der Ei und K-i leitend verbunden sind, besteht ein periodenbezogener Zeitabstand d-ι, welcher zeitlich innerhalb einer Schaltperiodendauer T des IGBTs 14', die mit einer Schaltperiodendauer des IGBTs 18' identisch ist, liegt. Die Steuereinheiten 58, 60 verändern bei dem Betriebsvorgang, bei dem ein Kochgeschirr erhitzt wird, den periodenbezogenen Zeitabstand d-ι derart, dass die Veränderung des periodenbezogenen Zeitabstands d-ι eine Änderung einer von dem Heizelement L abgegebenen Heizleistung bewirkt. Zwischen einer Durchlass-Zeitspanne T3 des IGBTs 18' und der Durchlass-Zeitspanne T-i liegt eine Totzeit (nicht dargestellt) der IGBTs 14' 18', welche im Vergleich zu der Schaltperiodendauer T sehr klein ist. Ferner sind die IGBTs 14', 18' in demjenigen Zeitintervall, welches zwischen den Durchlass- Zeitspannen Ti, T2 liegt, in einem Sperrzustand. Während der Durchlass-Zeitspanne T-i sperrt der IGBT 18', während der Durchlass-Zeitpannen T2 und T3 sperrt der IGBT 14'. The control units 58, 60 switch the IGBTs 14 '18' at a frequency to an oscillating circuit formed by the resistor R, the heating element L formed by a coil, in the operation in which the circuit 48 operates in a first mode of operation and the capacitor C is formed to excite vibrations. This is done by applying the voltages Vi and V 2 (Figures 2 and 3). In Fig. 3, an abscissa 62 is a time axis. Between a passage time T 2 of the IGBT 18 ', ie a period in which K 2 and E 2 are conductively connected, and a passage time Ti of the IGBT 14', ie a period in which Ei and Ki are conductively connected , There is a period-related time interval d-ι, which in time within a switching period T of the IGBTs 14 ', which is identical to a switching period of the IGBT 18', is. The control units 58, 60 change in the operating process in which a cookware is heated, the period-related time interval d-ι such that the change of the period-related time interval d-ι causes a change in output from the heating element L heating power. Between a passage time T 3 of the IGBT 18 'and the passage time Ti is a dead time (not shown) of the IGBTs 14' 18 ', which is very small compared to the switching period T. Furthermore, the IGBTs 14 ', 18' are in the time interval which exists between the transmission Time periods Ti, T 2 is in a blocking state. During the on-time Ti, the IGBT 18 'blocks, while the pass-times T 2 and T 3 disable the IGBT 14'.
In Figur 3 ist ferner ein zeitlicher Verlauf einer Ausgangsspannung V0 (vgl. Figur 2) des Schwingkreises und ein zeitlicher Verlauf eines durch das Heizelement L fließenden Stroms iL (vgl. Figur 2) dargestellt. Die Abszisse 62 gibt einen Null-Wert des Stroms iL bzw. der Spannung V0 an. 3 also shows a time profile of an output voltage V 0 (see FIG. 2) of the resonant circuit and a time profile of a current i L flowing through the heating element L (see FIG. The abscissa 62 indicates a zero value of the current i L or the voltage V 0 .
Bei einem Beenden der Durchlass-Zeitspanne T-i schaltet die Steuervorrichtung 10 den IGBT 14' in den Sperrzustand, während das Heizelement L Strom führt. Bei einem Beenden der Durchlass-Zeitspanne T2 schaltet die Steuervorrichtung 10 den IGBT 18' in den Sperrzustand, während das Heizelement L Strom führt. Ferner schaltet die Steuervorrichtung an einem Anfang der Durchlass-Zeitspanne T-i den IGBT 14' in den Durchlass- Zustand, während das Heizelement L stromlos ist. Des Weiteren schaltet die Steuervor- richtung 10 den IGBT 18' an einem Anfang der Durchlass-Zeitspanne T3 auf Durchläse, während das Heizelement L Strom führt, wobei das Schalt-Schutzelement 26 das Schaltelement 14 schützt. Upon completion of the passage period Ti, the controller 10 turns the IGBT 14 'into the off state while the heater L is supplying power. Upon completion of the on-time period T 2 , the controller 10 turns the IGBT 18 'into the off-state while the heater L supplies power. Further, at a start of the passage period Ti, the control device turns on the IGBT 14 'in the on state while the heating element L is de-energized. Further, the control device 10 turns on the IGBT 18 'at a start of the on-time period T 3 while the heater L conducts power, and the switching protection element 26 protects the switching element 14.
Die Durchlass-Zeitspanne T-i geteilt durch die Schaltperiodendauer T ergibt eine perio- denbezogene Durchlasszeit D-|. Die Durchlass-Zeitspanne T2 geteilt durch die Schaltperiodendauer T ergibt eine periodenbezogene Durchlasszeit D2. The passage time Ti divided by the cycle period T gives a period-related transmission time D- |. The transmission period T 2 divided by the switching period T yields a period-related transmission time D 2 .
Die Steuervorrichtung 10 ist ferner dazu vorgesehen, die Durchlasszeit Di und/oder die Durchlasszeit D2 und/oder die Schaltperiodendauer T zu verändern und dadurch eine Än- derung der Heizleistung des Heizelements L zu erreichen. The control device 10 is further provided to change the passage time Di and / or the passage time D 2 and / or the switching period T and thereby to achieve a change in the heating power of the heating element L.
Prinzipiell können das Schaltelement 14 und das Schalt-Schutzelement 26 auch einstückig als bidirektionaler Transistor ausgebildet sein. Gleiches gilt für das Schaltelement 18 und das als Diode 56 ausgebildete Schalt-Schutzelement. In principle, the switching element 14 and the switching protection element 26 may also be integrally formed as a bidirectional transistor. The same applies to the switching element 18 and formed as a diode 56 switching protection element.
Eine Schaltung 64 der weiteren Schaltungen der Kochmuldenvorrichtung weist ein drittes und ein viertes Schaltelement 40, 42 auf, welche zu einer Einstellung einer Stromzufuhr eines Heizelements 44 der Schaltung 64 dienen. Des Weiteren weist die Schaltung 64 eine Steuervorrichtung 46 auf, welche bei dem Betriebsvorgang in dem Betriebsmodus das dritte und vierte Schaltelement 40, 42 schaltet, so dass während des Betriebsvor- gangs immer eines der beiden Schaltelemente 40, 42 auf Durchläse geschaltet ist. Dabei schaltet die Steuervorrichtung 46 jedes der Schaltelemente 40, 42 periodisch mit der Schaltperiodendauer T, wobei jedes der beiden Schaltelemente 40, 42 während der Schaltperiodendauer T wenigstens einmal auf Durchläse geschaltet ist. A circuit 64 of the further circuits of the cooktop device has a third and a fourth switching element 40, 42, which serve to adjust a power supply of a heating element 44 of the circuit 64. Furthermore, the circuit 64 has a control device 46 which, in the operating mode in the operating mode, switches the third and fourth switching elements 40, 42, so that during the operation process gangs always one of the two switching elements 40, 42 is switched to Durchläse. In this case, the control device 46 switches each of the switching elements 40, 42 periodically with the switching period T, wherein each of the two switching elements 40, 42 is switched to Durchläse at least once during the switching period T.
In den Figuren 5 bis 15 sind alternative Ausführungsbeispiele, unter anderem von- Betriebsmodi, dargestellt. Im Wesentlichen gleich bleibende Bauteile, Merkmale und Funktionen sind grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen beziffert. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele sind jedoch den Bezugszeichen der Ausführungsbeispiele in den Figuren 5 bis 15 die Buchstaben„a",„b" usw. hinzugefügt. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel in den Figuren 1 bis 4, wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels in den Figuren 1 bis 4 verwiesen werden kann. FIGS. 5 to 15 show alternative embodiments, among others operating modes. Substantially identical components, features and functions are basically numbered by the same reference numerals. To distinguish the embodiments, however, the reference numerals of the embodiments in Figures 5 to 15, the letters "a", "b", etc. added. The following description is limited essentially to the differences from the exemplary embodiment in FIGS. 1 to 4, wherein reference can be made to the description of the exemplary embodiment in FIGS. 1 to 4 with regard to components, features and functions remaining the same.
Figur 5 veranschaulicht einen alternativen zweiten Betriebsmodus der Schaltung 48. Der zweite Betriebsmodus unterscheidet sich von dem ersten Betriebsmodus dadurch, dass ein periodenbezogener Zeitabstand d2a, welcher mit einem Ende einer Durchlass- Zeitspanne T-ia des ersten IGBGs 14' beginnt und mit einem Beginn einer Durchlass- Zeitspanne T3a des zweiten IGBTs 18' endet, zu einer Veränderung der Heizleistung des Heizelements L von der Steuereinheit 10 verändert wird, wobei ein zweiter periodenbezogener Zeitabstand zwischen der Durchlass-Zeitspanne T^a und einer Durchlass- Zeitspanne T2a einer Totzeit eines der IGBTs 14', 18' entspricht. Figur 6 veranschaulicht einen alternativen dritten Betriebsmodus der Schaltung 48, welcher sich von dem in Figur 3 veranschaulichten ersten Betriebsmodus dadurch unterscheidet, dass einer der IGBTs 14', 18' am Ende einer der Durchlass-Zeitspannen Τ , T2b von der Steuervorrichtung 10 in einen Sperrzustand geschaltet wird, während er stromlos ist. FIG. 5 illustrates an alternate second mode of operation of the circuit 48. The second mode of operation differs from the first mode of operation in that a period related interval d 2 a begins with one end of a transmission period T-ia of the first IGBG 14 ' Beginning of a passage time T 3 a of the second IGBT 18 'ends, is changed to a change in the heating power of the heating element L from the control unit 10, wherein a second period-related time interval between the passage time T ^ a and a passage time T 2 a corresponds to a dead time of one of the IGBTs 14 ', 18'. FIG. 6 illustrates an alternative third mode of operation of the circuit 48, which differs from the first mode of operation illustrated in FIG. 3 in that one of the IGBTs 14 ', 18' at the end of one of the transmission periods Τ, T 2 b from the control device 10 in FIG a blocking state is switched while it is de-energized.
Figur 7 veranschaulicht einen alternativen vierten Betriebsmodus der Schaltung 48. Der vierte Betriebsmodus unterscheidet sich von dem dritten Betriebsmodus nur dadurch, dass ein periodenbezogener Zeitabstand d2c, welcher mit einem Ende einer Durchlass- Zeitspanne T-|C des ersten IGBGs 14' beginnt und mit einem Beginn einer Durchlass- Zeitspanne T3c des zweiten IGBTs 18' endet, zu einer Veränderung der Heizleistung des Heizelements L von der Steuereinheit 10 verändert wird, wobei ein zweiter periodenbezogener Zeitabstand zwischen der Durchlass-Zeitspanne T-|C und einer Durchlass- Zeitspanne T2c einer Totzeit eines der IGBTs 14', 18' entspricht. Figur 8 veranschaulicht einen alternativen fünften Betriebsmodus der Schaltung 48. Der fünfte Betriebsmodus unterscheidet sich von dem ersten Betriebsmodus dadurch, dass sowohl ein periodenbezogener Zeitabstand d2d, welcher mit einem Ende einer Durchlass- Zeitspanne des ersten IGBGs 14' beginnt und mit einem Beginn einer Durchlass- Zeitspanne T3d des zweiten IGBTs 18' endet, als auch ein periodenbezogener Zeitab- stand d-id zwischen der Durchlass-Zeitspanne T-|d und einer Durchlass-Zeitspanne T2d zu einer Veränderung der Heizleistung des Heizelements L von der Steuereinheit 10 verändert wird. Bei einem Beenden der Durchlass-Zeitspanne T-|d schaltet die Steuervorrichtung 10 den IGBT 14' in den Sperrzustand, während das Heizelement L Strom führt. Bei einem Beenden der Durchlass-Zeitspanne T2d schaltet die Steuervorrichtung 10 den IGBT 18' in den Sperrzustand, während das Heizelement L Strom führt. Ferner schaltet die Steuervorrichtung an einem Anfang der Durchlass-Zeitspanne T-|d den IGBT 14' in den Durchlass-Zustand, während das Heizelement L stromlos ist. Des Weiteren schaltet die Steuervorrichtung 10 den IGBT 18' an einem Anfang der Durchlass-Zeitspanne T3d auf Durchläse, während das Heizelement L stromlos ist. Ferner gilt d-|d= d2d und eine pe- riodenbezogene Durchlasszeit D-|d ist gleich einer periodenbezogenen Durchlasszeit D2d. Ferner gilt aufgrund des periodischen Schaltens: T3d=T2d. Des Weiteren gilt: d-|d+ D-|d=0,5. Figur 9 zeigt eine weitere typische Veranschaulichung des fünften Betriebsmodus, wobei Figur 9 einem anderen Kochvorgang entspricht als Figur 8. Die Figuren 10 und 1 1 veranschaulichen zwei unterschiedliche Situationen eines sechsten Betriebsmodus der Schaltung 48, der sich von dem fünften Betriebsmodus nur dadurch unterscheidet, dass d-ie+ D-ie ungleich 0,5 ist. FIG. 7 illustrates an alternative fourth mode of operation of the circuit 48. The fourth mode of operation differs from the third mode of operation only in that a period related interval d 2 c commencing with one end of a transmission period T - C of the first IGBG 14 ' with a start of a passage time period T 3 c of the second IGBT 18 'ends, to a change in the heating power of Heating element L is changed by the control unit 10, wherein a second period-related time interval between the passage period T- | C and a passage time T 2 c corresponds to a dead time of one of the IGBTs 14 ', 18'. FIG. 8 illustrates an alternate fifth mode of operation of the circuit 48. The fifth mode of operation differs from the first mode of operation in that both a period related interval d 2 d commences with an end of a transmission period of the first IGBG 14 'and a beginning of a period Passing time period T 3 d of the second IGBT 18 'ends, as well as a period-related time interval d-id between the passage time T- | d and a passage time T 2 d to a change of the heating power of the heating element L of the Control unit 10 is changed. Upon termination of the on-time period T- | d, the controller 10 turns the IGBT 14 'into the off-state while the heater L supplies current. Upon completion of the on-time period T 2 d, the controller 10 turns the IGBT 18 'into the off state while the heater L is supplying power. Further, at a start of the passage period T- | d, the control device switches the IGBT 14 'to the on-state while the heating element L is de-energized. Further, the controller 10 turns on the IGBT 18 'at a start of the on-time period T 3 d while the heating element L is de-energized. Furthermore, d- | d = d 2 d and a period-related transmission time D- | d is equal to a period-related transmission time D 2 d. Furthermore, due to the periodic switching: T 3 d = T 2 d. Furthermore: d- | d + D- | d = 0.5. FIG. 9 shows another typical illustration of the fifth operating mode, wherein FIG. 9 corresponds to a different cooking process than FIG. 8. FIGS. 10 and 11 illustrate two different situations of a sixth operating mode of the circuit 48, which differs from the fifth operating mode only in that d-ie + D-ie is not equal to 0.5.
Die Figuren 12 und 13 veranschaulichen zwei unterschiedliche Situationen eines siebten Betriebsmodus der Schaltung 48. Der siebte Betriebsmodus unterscheidet sich von dem ersten Betriebsmodus dadurch, dass sowohl ein periodenbezogener Zeitabstand d2f, welcher mit einem Ende einer Durchlass-Zeitspanne Tif des ersten IGBGs 14' beginnt und mit einem Beginn einer Durchlass-Zeitspanne T3f des zweiten IGBTs 18' endet, als auch ein periodenbezogener Zeitabstand d-|f zwischen der Durchlass-Zeitspanne Tif und einer Durchlass-Zeitspanne T2f zu einer Veränderung der Heizleistung des Heizelements L von der Steuereinheit 10 verändert wird. Bei einem Beenden einer der Durchlass-Zeitspannen T , T2f schaltet die Steuervorrichtung 10 einen der IGBTs 14', 18' in den Sperrzustand, während das Heizelement L Strom führt. Bei einem Beenden einer der Durchlass- Zeitspannen T , T2f schaltet die Steuervorrichtung 10 einen der IGBTs 14', 18' in den Sperrzustand, während der betreffende IGBT 14', 18' stromlos ist. Ferner schaltet die Steuervorrichtung an einem Anfang der Durchlass-Zeitspanne T den IGBT 14' in den Durchlass-Zustand, während das Heizelement L stromlos ist. Des Weiteren schaltet die Steuervorrichtung 10 den IGBT 18' an einem Anfang der Durchlass-Zeitspanne T3f auf Durchläse, während das Heizelement L stromlos ist. FIGS. 12 and 13 illustrate two different situations of a seventh mode of operation of the circuit 48. The seventh mode of operation differs from the first mode of operation in that both a period related time interval d 2 f which ends with an end of a transmission period Tif of the first IGBG 14 '. begins and ends with a start of a passage time period T 3 f of the second IGBT 18 ', as well as a period-related time interval d- | f between the passage time Tif and a passage time T 2 f to a change in the heating power of the heating element L. from the control unit 10 is changed. Upon termination of one of the passage durations T, T 2 f, the control device 10 switches one of the IGBTs 14 ', 18' to the off state while the heating element L is conducting current. Upon termination of one of the passage times T, T 2 f, the control device 10 switches one of the IGBTs 14 ', 18' into the blocking state, while the relevant IGBT 14 ', 18' is de-energized. Further, at a beginning of the passage period T, the controller turns on the IGBT 14 'to the on-state while the heating element L is de-energized. Further, the controller 10 turns on the IGBT 18 'at a start of the on-time period T 3 f while the heating element L is de-energized.
Figur 14 zeigt ein Schaubild, bei welchem auf einer Ordinate 66 eine Ausgangsleistung des Heizelements L in Watt und auf einer Abszisse 68 eine Frequenz in Kilohertz, mit welcher beide IGBTs 14', 18' schalten, dargestellt ist. In Figur 14 gezeigte Kurven SW, ADC, TPDT1 , TPDT2, TPDT3, OPDT1 und OPDT2 gelten unter den Bedingungen, dass das Heizelement L eine Induktivität von 20 Mikro- Henry, der Kondensator eine Kapazität von 1400 nF aufweist und dass ein so genannter Power-FaktorFIG. 14 shows a diagram in which an output power of the heating element L in watts is plotted on an ordinate 66, and a frequency in kilohertz, with which both IGBTs 14 ', 18' switch, is shown on an abscissa 68. Curves SW, ADC, TPDT1, TPDT2, TPDT3, OPDT1 and OPDT2 shown in FIG. 14 apply under the conditions that the heating element L has an inductance of 20 micro-Henry, the capacitor has a capacitance of 1400 nF and that a so-called factor
gleich 0,45 ist, wobei R ein Wert des Widerstands R, L die Induktivität des Heizelements L und f der Wert der Frequenz ist. Der in Figur 2 dargestellte Widerstand R beinhaltet auch einen Widerstand, welcher durch die Erhitzung eines Kochgeschirrs gegeben ist. Die Kur- ven ADC, TPDT1 , TPDT2, TPDT3, OPDT1 und OPDT2 sind alle geschlossen. is 0.45, where R is a value of the resistance R, L is the inductance of the heating element L and f is the value of the frequency. The resistor R shown in Figure 2 also includes a resistor which is given by the heating of a cookware. The curves ADC, TPDT1, TPDT2, TPDT3, OPDT1 and OPDT2 are all closed.
Wenn in dem ersten Betriebsmodus die Schaltperiodendauer T, die Durchlasszeiten D-i, D2 und der Zeitabstand d-ι verändert werden und in dem zweiten Betriebsmodus die Schaltperiodendauer T, die Durchlasszeiten D-i, D2 und der Zeitabstand d2 verändert wer- den, so sind alle Ausgangsleistungs-Frequenzpaare, die durch die von der Kurve OPDT1 umrandeten Punkte gegeben sind, einstellbar. If in the first operating mode the switching period T, the passage times Di, D 2 and the time interval d-1 are changed and in the second operating mode the switching period T, the passage times Di, D 2 and the time interval d 2 are changed, then all output power frequency pairs, which are given by the bordered by the curve OPDT1 points adjustable.
Wenn in dem dritten Betriebsmodus die Schaltperiodendauer T, die Durchlasszeiten D-i, D2 und der Zeitabstand d-ι verändert werden und in dem vierten Betriebsmodus die Schaltperiodendauer T, die Durchlasszeiten D-i, D2 und der Zeitabstand d2 verändert werden, so sind alle Ausgangsleistungs-Frequenzpaare, die durch die von der Kurve OPDT2 umrandeten Punkte gegeben sind, einstellbar. Wenn in dem fünften Betriebsmodus die Schaltperiodendauer T, die Durchlasszeiten D1 ; D2 und die Zeitabstände d-ι und d2 verändert werden, so sind alle Ausgangsleistungs- Frequenzpaare, die durch die von der Kurve TPDT1 umrandeten Punkte gegeben sind, einstellbar. Wenn in dem sechsten Betriebsmodus die Schaltperiodendauer T, die Durch- lasszeiten D-i , D2 und die Zeitabstände d-ι und d2 verändert werden, so sind alle Aus- gangsleistungs-Frequenzpaare, die durch die von der Kurve TPDT2 umrandeten Punkte gegeben sind, einstellbar. Wenn in dem siebten Betriebsmodus die Schaltperiodendauer T, die Durchlasszeiten D-i, D2 und die Zeitabstände d-ι und d2 verändert werden, so sind alle Ausgangsleistungs-Frequenzpaare, die durch die von der Kurve TPDT3 umrandeten Punkte gegeben sind, einstellbar. If, in the third operating mode, the switching period T, the passage times Di, D 2 and the time interval d-1 are changed and in the fourth operating mode the switching period T, the passage times Di, D 2 and the time interval d 2 are changed, then all the output power Frequency pairs, which are given by the edges bordered by the curve OPDT2 points adjustable. In the fifth operating mode, when the switching period T, the passage times D 1; D 2 and the time intervals d- 1 and d 2 are changed, then all output power frequency pairs, which are given by the bordered by the curve TPDT1 points adjustable. If, in the sixth operating mode, the switching period T, the let-through times Di, D 2 and the time intervals d- 1 and d 2 are changed, then all the output power-frequency pairs which are given by the points bordered by the curve TPDT 2 are adjustable. If, in the seventh operating mode, the switching period T, the passage times Di, D 2 and the time intervals d- 1 and d 2 are changed, then all the output power frequency pairs which are given by the points bordered by the curve TPDT3 are adjustable.
Die Kurve ADC ist eine Kurve für einen ADC-Betriebsmodus, bei dem die IGBTs 14', 18' periodisch, und zwar mit derselben Frequenz geschaltet werden, wobei während einer Periodendauer zu jedem Zeitpunkt immer einer der IGBTs 14', 18' auf Durchlass geschal- tet ist. Die Kurve SW ist eine Kurve für einen SW-Betriebsmodus, bei dem die IGBTs 14', 18' periodisch, und zwar mit derselben Frequenz, geschaltet werden, wobei D1=D2=0,5 gilt. The curve ADC is a curve for an ADC operating mode in which the IGBTs 14 ', 18' are periodically switched at the same frequency, wherein during one period at a time always one of the IGBTs 14 ', 18' shuts off - tet is. The curve SW is a curve for a SW operation mode in which the IGBTs 14 ', 18' are periodically switched at the same frequency, where D 1 = D 2 = 0.5.
Alle Schaltungen der Kochmuldenvorrichtung, welche baugleich mit der Schaltung 48 sind, können in einem der beschriebenen Betriebsmodi betrieben werden. All circuits of the hob device, which are identical to the circuit 48, can be operated in one of the operating modes described.
Vorteilhaft werden bei einem Betrieb der Kochmuldenvorrichtung die Schaltelemente 14, 18, 40, 42 mit derselben Frequenz geschaltet, so dass ein geräuscharmer Betrieb erreicht wird. Dabei kann eine stark unterschiedliche Ausgangsleistung der beiden Heizelemente L und 44 dadurch erreicht werden, dass die Schaltungen 48, 64 in unterschiedlichen Betriebsmodi betrieben werden. Hierbei wird die Schaltung 48 in dem ADC-Betriebsmodus oder dem SW-Betriebsmodus betrieben und gleichzeitig die Schaltung 64 in dem ersten, zweiten, fünften oder sechsten Betriebsmodus betrieben, wobei die Schaltelemente 14, 18, 40, 42 beispielsweise mit einer Frequenz von 35 KHz betrieben werden. Advantageously, in an operation of the cooktop device, the switching elements 14, 18, 40, 42 connected at the same frequency, so that a quiet operation is achieved. In this case, a very different output power of the two heating elements L and 44 can be achieved in that the circuits 48, 64 are operated in different operating modes. Here, the circuit 48 is operated in the ADC operating mode or the SW operating mode and at the same time the circuit 64 is operated in the first, second, fifth or sixth operating mode, wherein the switching elements 14, 18, 40, 42, for example, with a frequency of 35 KHz operate.
Die Frequenzen, mit denen die IGBTs 14', 18' bei einem Betrieb der Schaltung 48 in dem ersten, zweiten, fünften oder sechsten Betriebsmodus zur Erzeugung einer nichtver- schwindenden Ausgangsleistung des Heizelements L betrieben werden können, können oberhalb und unterhalb einer Resonanzfrequenz des Schwingkreises liegen. Die Betriebsmodi eins bis sieben erlauben einen Betrieb der Schaltung 48 bei geringer Ausgangsleistung, bei dem eine optimale Erhitzung eines Kochgeschirrs, eine gleichmäßige Belastung des Stromnetzes und eine geringe Emission von elektromagnetischer Strahlung erreicht werden können. Insbesondere kann es vermieden werden, zur Errei- chung einer geringen Ausgangsleistung Strom in Pulsen zuzuführen. The frequencies at which the IGBTs 14 ', 18' can be operated in an operation of the circuit 48 in the first, second, fifth or sixth operating mode for generating a non-vanishing output power of the heating element L, above and below a resonant frequency of the resonant circuit lie. Operating modes one through seven allow operation of circuit 48 at low output power, where optimum heating of cookware, uniform loading of the power grid, and low emission of electromagnetic radiation can be achieved. In particular, it can be avoided to supply current in pulses in order to achieve a low output power.
Eine Grundwellenfrequenz eines Stroms iL, der durch das als Spule ausgebildete Heizelement L fließt, ist im dritten, vierten und siebten Betriebsmodus verschieden von der Schaltfrequenz der IGBTs 14', 18'. Der Widerstand R steigt bei steigender Grundwellen- frequenz, so dass bei diesen Betriebsmodi der Widerstand R hoch ist, was vorteilhaft für ein Kochgeschirr mit geringem Widerstand ist. A fundamental frequency of a current i L flowing through the heating element L formed as a coil is different from the switching frequency of the IGBTs 14 ', 18' in the third, fourth and seventh modes of operation. The resistance R increases with increasing fundamental frequency, so that in these operating modes, the resistance R is high, which is advantageous for a cookware with low resistance.
Figur 15 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Schaltung 48g, welches außer zwei IGBTs 14'g, 18'g zwei weitere steuerbare IGBTs 70g, 72g aufweist. Die oben be- schriebenen Betriebsmodi können auch bei der Schaltung 48g angewendet werden, indem die IGBTs 14'g, 72g wie der IGBT 14' und die IGBTs 18'g und 70g wie der IGBT 18' gesteuert werden. FIG. 15 shows an alternative embodiment of a circuit 48g, which has two further controllable IGBTs 70g, 72g besides two IGBTs 14'g, 18'g. The above-described operation modes can also be applied to the circuit 48g by controlling the IGBTs 14'g, 72g as the IGBT 14 'and the IGBTs 18'g and 70g like the IGBT 18'.
Bezugszeichen reference numeral
10 Steuervorrichtung di Zeitabstand 10 control device the time interval
14 Schaltelement T Schaltperiodendauer 14 switching element T switching period
14' IGBT L Heizelement14 'IGBT L heating element
18 Schaltelement d2 Zeitabstand 18 switching element d 2 time interval
18' IGBT Di Durchlasszeit 18 'IGBT Di passage time
26 Schalt-Schutzelement D2 Durchlasszeit26 Switching protection element D 2 Passing time
26' Diode U Spannungsquelle26 'diode U voltage source
40 Schaltelement R Widerstand 40 switching element R resistance
42 Schaltelement C Kondensator 42 switching element C capacitor
44 Heizelement Vi Spannung 44 heating element Vi voltage
46 Steuervorrichtung v2 Spannung 46 control device v 2 voltage
48 Schaltung Ki Kollektor  48 circuit Ki collector
50 Kochfeldfläche Gi Gate  50 hob area Gi Gate
52 Heizvorrichtung Ei Emitter  52 heater egg emitter
56 Diode K2 Kollektor 56 diode K 2 collector
58 Steuereinheit G2 Gate 58 Control unit G 2 Gate
60 Steuereinheit E2 Emitter 60 control unit E 2 emitter
62 Abszisse SW Kurve  62 abscissa SW curve
64 Schaltung ADC Kurve  64 circuit ADC curve
66 Ordinate OPDT1 Kurve  66 ordinate OPDT1 curve
68 Abszisse OPDT2 Kurve  68 abscissa OPDT2 curve
70 IGBT TPDT1 Kurve  70 IGBT TPDT1 curve
72 IGBT TPDT2 Kurve  72 IGBT TPDT2 curve
Ti Durchlass-Zeitspanne TPDT3 Kurve  Ti passage time span TPDT3 curve
T2 Durchlass-Zeitspanne iL Strom T 2 passage time lL current
T3 Durchlass-Zeitspanne V0 Spannung T 3 passage time interval V 0 voltage

Claims

Patentansprüche claims
Kochmuldenvorrichtung mit wenigstens einer Steuervorrichtung (10; 10g), welche dazu vorgesehen ist, bei wenigstens einem Betriebsvorgang zumindest einen zwischen einer Durchlass-Zeitspanne (T-i; T-ia-T ) eines ersten Schaltelements (14, 18, 40, 42; 14g, 18g) und einer Durchlass-Zeitspanne (T2; T2a-T2f) eines zweiten Schaltelements (14, 18, 40, 42; 14g, 18g) bestehenden periodenbezogenen Zeitabstand (d-ι; d-ia, d2a - d-|f, d2f), welcher innerhalb einer Schaltperiodendauer (T; Ta-Tf) wenigstens eines der Schaltelemente (14, 18, 40, 42; 14g, 18g) besteht, zur Veränderung einer Heizleistung wenigstens eines Heizelements (L, 44; Lg) zu verändern, Cooktop apparatus having at least one control device (10; 10g), which is provided, in at least one operating operation, for at least one between a passage time interval (Ti; T-ia-T) of a first switching element (14, 18, 40, 42; 18g) and a passage time interval (T 2 ; T 2 aT 2 f) of a second switching element (14, 18, 40, 42; 14g, 18g), there is a period-related time interval (d-i; d-ia, d 2 a-d - | f, d 2 f), which within a switching period (T; Ta-Tf) of at least one of the switching elements (14, 18, 40, 42; 14g, 18g), for changing a heating power of at least one heating element (L, 44 Lg),
gekennzeichnet durch marked by
wenigstens ein als Schalt-Schutzelement (26; 26g) ausgebildetes elektronisches Bauelement, welches dazu vorgesehen ist, wenigstens eines der Schaltelemente (14, 18, 40, 42; 14g, 18g) zu schützen. at least one electronic component designed as a switching protection element (26; 26g), which is intended to protect at least one of the switching elements (14, 18, 40, 42; 14g, 18g).
Kochmuldenvorrichtung nach Anspruch 1 , Cooker device according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
das Schalt-Schutzelement (26; 26g) als Diode (26'; 26'g) und/oder wenigstens als Teil eines bidirektionalen Transistors ausgebildet ist. the switching protection element (26; 26g) is designed as a diode (26 '; 26'g) and / or at least as part of a bidirectional transistor.
Kochmuldenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, Cooker device according to one of claims 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Steuervorrichtung (10) dazu vorgesehen ist, zumindest einen weiteren periodenbezogenen Zeitabstand (d-id, d2d - d-|f, d2f) zwischen der Durchlass- Zeitspanne (T3d-T3f) des zweiten Schaltelements (18; 18g) und einer Durchlass- Zeitspanne (T-id-T-if) des ersten Schaltelements (14; 14g), welcher innerhalb der Schaltperiodendauer (Td-Tf) besteht, zur Veränderung der Heizleistung des Heizelements (L; Lg) zu verändern. the control device (10) is provided, at least one further period-related time interval (d-id, d 2 d - d- | f, d 2 f) between the passage time period (T 3 dT 3 f) of the second switching element (18; 18g) and a passage time period (T-id-T-if) of the first switching element (14; 14g) which is within the switching period (Td-Tf) to change the heating power of the heating element (L; Lg).
Kochmuldenvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, Cooker device according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Steuervorrichtung (10; 10g) dazu vorgesehen ist, wenigstens eines der Schaltelemente (14, 18; 14g; 18g) in einen Sperrzustand zu schalten, während das betreffende Schaltelement (14, 18; 14g; 18g) stromlos ist. the control device (10; 10g) is provided for switching at least one of the switching elements (14, 18; 14g; 18g) into a blocking state, while the relevant switching element (14, 18; 14g; 18g) is de-energized.
Kochmuldenvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, Cooker device according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Steuervorrichtung (10; 10g) dazu vorgesehen ist, bei dem Betriebsvorgang das erste Schaltelement (14, 18; 14g; 18g) zumindest einmal zu schalten, während das Heizelement (L; Lg) stromlos ist, und das zweite Schaltelement (14, 18; 14g; 18g) zumindest einmal auf Durchlass zu schalten, während das Heizelement (L; Lg) Strom führt. in the operation, the control device (10; 10g) is provided to switch the first switching element (14, 18; 14g; 18g) at least once while the heating element (L; Lg) is de-energized, and the second switching element (14, 18 ; 14g; 18g) at least once to gate while the heating element (L; Lg) carries current.
Kochmuldenvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, Cooker device according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Steuervorrichtung (10; 10g) dazu vorgesehen ist, bei wenigstens dem Betriebsvorgang das erste und das zweite Schaltelement (14, 18; 14g, 18g) derart zu schalten, dass eine periodenbezogene Durchlasszeit (D-ie) des ersten Schaltelements (14, 18; 14g, 18g) sich von einer periodenbezogenen Durchlasszeit (D2e) des zweiten Schaltelements (14, 18; 14g, 18g) unterscheidet und/oder eine periodenbezogene Sperrzeit des ersten Schaltelements (14, 18; 14g, 18g) sich von einer periodenbezogenen Sperrzeit des zweiten Schaltelements (14, 18; 14g, 18g) unterscheidet, und wenigstens eines der Schaltelemente (14, 18; 14g, 18g) zumindest einmal zu schalten, während das Heizelement (L; Lg) stromlos ist. the control device (10; 10g) is provided to switch the first and the second switching element (14, 18; 14g, 18g) during at least the operating operation such that a period-related passage time (D-ie) of the first switching element (14, 18 14g, 18g) differs from a period related conduction time (D 2 e) of the second switching element (14, 18; 14g, 18g) and / or a period related blocking time of the first switching element (14, 18; 14g, 18g) is period-related 12) and at least one of the switching elements (14, 18, 14g, 18g) to switch at least once while the heating element (L; Lg) is de-energized.
Kochmuldenvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, Cooker device according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Steuervorrichtung (10; 10g) dazu vorgesehen ist, bei dem Betriebsvorgang das erste und das zweite Schaltelement (14, 18; 14g, 18g) jeweils wenigstens einmal in einen Sperrzustand zu schalten, während das Heizelement (L; Lg) Strom führt. in the operation, the control device (10; 10g) is provided to switch the first and second switching elements (14, 18; 14g, 18g) to a blocking state at least once each while the heating element (L; Lg) is energized.
8. Kochmuldenvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 8. Kochmuldenvorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that
die Steuervorrichtung (10; 10g) dazu vorgesehen ist, bei dem Betriebsvorgang wenigstens eine periodenbezogene Durchlasszeit (D-ι; D-ia-D-if) zumindest eines Schaltelements (14, 18; 14g, 18g) zur Veränderung der Heizleistung des Heizelements (L; Lg) zu verändern.  the control device (10; 10g) is provided, during the operating process, at least one period-related passage time (D-i-D-i-D-if) of at least one switching element (14, 18; 14g, 18g) for changing the heating power of the heating element (FIG. L; Lg).
9. Kochmuldenvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, 9. Kochmuldenvorrichtung according to any one of the preceding claims,
gekennzeichnet durch  marked by
ein drittes und wenigstens ein viertes Schaltelement (40, 42), welche zu einer Einstellung einer Stromzufuhr zumindest eines weiteren Heizelements (44) vorgesehen sind, und wenigstens eine weitere Steuervorrichtung (46), welche dazu vorgesehen ist, bei dem Betriebsvorgang das dritte und vierte Schaltelement (40, 42) derart zu schalten, dass während des Betriebsvorgangs immer wenigstens eines der beiden Schaltelemente (40, 42) auf Durchlass geschaltet ist.  a third and at least a fourth switching element (40, 42), which are provided for adjusting a power supply of at least one further heating element (44), and at least one further control device (46), which is provided in the operating process, the third and fourth Switching element (40, 42) to be switched such that during operation always at least one of the two switching elements (40, 42) is switched to passage.
10. Kochmulde mit einer Kochmuldenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9. 10. hob with a hob device according to one of claims 1 to 9.
1 1. Verfahren, insbesondere zum Betrieb einer Kochmuldenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem wenigstens ein zwischen einer Durchlass- Zeitspanne (ΤΊ; Tia-Tif) eines ersten Schaltelements (14, 18, 40, 42; 14g, 18g) und einer Durchlass-Zeitspanne (T2; T2a-T2f) eines zweiten Schaltelements (14, 18, 40, 42; 14g, 18g) bestehender periodenbezogener Zeitabstand (d^ d^, d2a - d-|f, d2f), welcher innerhalb einer Schaltperiodendauer (T; Ta-Tf) wenigstens eines der Schaltelemente (14, 18, 40, 42; 14g, 18g) besteht, zur Veränderung einer Heizleistung eines Heizelements (L, 44; Lg) verändert wird, 1. A method, in particular for operating a cooktop device according to one of claims 1 to 9, wherein at least one between a passage time period (ΤΊ; Tia-Tif) of a first switching element (14, 18, 40, 42; 14g, 18g) and a passage period (T 2; T 2 aT 2 f) a second switching element (14, 18, 40, 42; 14g, 18g) of existing period related time distance (d ^ d ^, d 2 a - d | f d 2 f), which within a switching period (T; Ta-Tf) of at least one of the switching elements (14, 18, 40, 42; 14g, 18g) is changed to change a heating power of a heating element (L, 44, Lg),
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
wenigstens eines der Schaltelemente (14, 18, 40, 42; 14g, 18g) bei zumindest einem Betriebsvorgang durch wenigstens ein als Schalt-Schutzelement (26, 56; 26g, 56g) ausgebildetes elektronisches Bauelement geschützt wird.  at least one of the switching elements (14, 18, 40, 42; 14g, 18g) is protected in at least one operation by at least one electronic component designed as a switching protection element (26, 56; 26g, 56g).
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