EP4691174A1

EP4691174A1 - Induktionskochfeldvorrichtung

Info

Publication number: EP4691174A1
Application number: EP24716181.3A
Authority: EP
Inventors: Paul Muresan; Diego Puyal Puente; Nicolas Blasco Rueda; Javier SERRANO TRULLEN; Jorge Gaston Puig; Arturo Acevedo Simon; Jorge ESPAÑOL LEZA; Miguel Ángel PRADAS LÓPEZ
Original assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2023-04-03
Filing date: 2024-04-01
Publication date: 2026-02-11
Also published as: WO2024208772A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Induktionskochfeldvorrichtung (10a; 10b) mit zumindest einem Heizinduktor (12a), mit einer Detektionseinheit (20a) zum Messen von Eigenschaften einer Induktionslast des Heizinduktors (12a) und mit zumindest einer Schalteinheit (22a), welche dazu vorgesehen ist, eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Heizinduktor (12a) und der Detektionseinheit (20a) für einen Detektionsbetrieb herzustellen und für einen Heizbetrieb zu trennen. Um eine Effizienz zu verbessern wird vorgeschlagen, dass die Schalteinheit (20a) zwei MOSFETs (24a, 26a) aufweist, die einen bidirektionalen Schalter zum Herstellen und Trennen der elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem Heizinduktor (12a) und der Detektionseinheit (20a) ausbilden.

Description

Induktionskochfeldvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Induktionskochfeldvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus dem Stand der Technik sind bereits Induktionskochfelder mit Heizinduktoren und mit einer Detektionseinheit zum Messen von Eigenschaften einer Induktionslast des Heizinduktors, beispielsweise zur Topferkennung, bekannt. In vielen Fällen werden die Heizinduktoren als Sensoren verwendet, sodass eine Verbindung zwischen einem der Heizinduktoren und der Detektionseinheit, welche beispielsweise einen Colpitts-Oszillator umfassen kann, für einen Detektionsbetrieb hergestellt und für einen Heizbetrieb getrennt werden muss, wobei nacheinander jeder der Heizinduktoren mit der Detektionseinheit verbunden werden muss. Zum Herstellen und Trennen der Verbindungen zwischen Heizinduktoren und Detektionseinheit kommen bislang kommerziell erhältliche Multiplexer zum Einsatz, welche neben vergleichsweise hohen Kosten jedoch den Nachteil aufweisen, dass sie nur mit einer Anzahl von Kanälen erhältlich sind, die einer Potenz von 2 entsprechen, also beispielsweise mit 2 oder 4 oder 8 oder 16 Kanälen, wodurch die Anzahl der Kanäle häufig nicht der Anzahl der vorhandenen Heizinduktoren entspricht und eine Effizienz verringert ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere, aber nicht beschränkt darauf, darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Effizienz bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.

Die Erfindung geht aus von einer Induktionskochfeldvorrichtung mit zumindest einem Heizinduktor, mit einer Detektionseinheit zum Messen von Eigenschaften einer Induktionslast des Heizinduktors und mit zumindest einer Schalteinheit, welche dazu vorgesehen ist, eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Heizinduktor und der Detektionseinheit für einen Detektionsbetrieb herzustellen und für einen Heizbetrieb zu trennen. Es wird vorgeschlagen, dass die Schalteinheit zwei MOSFETs aufweist, die einen bidirektionalen Schalter zum Herstellen und Trennen der elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem Heizinduktor und der Detektionseinheit ausbilden.

Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft eine Induktionskochfeldvorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Effizienz bereitgestellt werden. Insbesondere können kommerziell erhältliche Multiplexer durch diskrete Bauteile der Induktionskochfeldvorrichtung ersetzt werden, wodurch eine Kosteneffizienz verbessert wird. Zugleich ergibt sich auch eine erhöhte Flexibilität, indem eine Anzahl der Schalteinheiten genau an eine Anzahl von Heizinduktoren, welche als induktive Sensoren verwendet werden sollen, angepasst werden kann. Weiterhin hat die Verwendung von MOSFETs, die einen bidirektionalen Schalter zum Herstellen und Trennen der elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem Heizinduktor und der Detektionseinheit ausbilden, den Vorteil, dass MOSFETs geringe Einschaltwiderstände aufweisen, wodurch ein Einfluss der zusätzlichen elektrischen Widerstände der MOSFETs auf einen Oszillationsbereich der Detektionseinheit gering gehalten werden kann. Weiterhin weisen MOSFETs vorteilhaft geringe parasitäre Kapazitäten auf, wodurch Rauschkopplungen von der Hochspannungsseite, die durch die Wechselrichter und die Heizinduktoren gebildet wird, zur Niederspannungsseite, auf der sich die Detektionseinheit befindet, gering gehalten werden können.

Die Induktionskochfeldvorrichtung ist als ein Teil, insbesondere als eine Unterbaugruppe, eines Induktionskochfelds ausgebildet. Die Induktionskochfeldvorrichtung kann auch das gesamte Induktionskochfeld umfassen. Die Induktionskochfeldvorrichtung umfasst zumindest einen Heizinduktor, welcher in dem Heizbetrieb Energie in Form eines elektromagnetischen Wechselfelds an zumindest ein Objekt, insbesondere an ein Gargeschirr, bereitstellt. Die Induktionskochfeldvorrichtung könnte zumindest zwei, insbesondere zumindest drei, vorteilhaft zumindest vier, besonders vorteilhaft zumindest fünf, vorzugsweise zumindest acht und besonders bevorzugt mehrere Heizinduktoren aufweisen, welche in dem Heizbetrieb jeweils induktiv Energie bereitstellen könnten, und zwar insbesondere an ein einziges Objekt oder an zumindest zwei oder mehrere Objekte. Zumindest ein Teil der Heizinduktoren könnten in einem Nahbereich zueinander, beispielsweise in einer Reihe und/oder in Form einer Matrix, angeordnet sein. Die Induktionskochfeldvorrichtung kann eine Wechselrichtereinheit mit zumindest zwei Wechselrichterschaltelementen zur Energieversorgung des zumindest einen Heizinduktors aufweisen. Alternativ kann die Wechselrichtereinheit auch Teil eines die Induktionskochfeldvorrichtung aufweisenden Induktionskochfelds sein. Die Wechselrichterschaltelemente der Wechselrichtereinheit können dabei als Halbleiterschaltelemente, insbesondere als Transistoren, beispielsweise als Metall-Oxid- Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) oder Organischer Feldeffekttransistor (OFET), vorteilhaft als Bipolartransistor mit vorzugsweise isolierter Gate-Elektrode (IGBT), ausgebildet sein.

Die Detektionseinheit ist zum Messen von Eigenschaften einer Induktionslast des Heizinduktors, beispielsweise und ohne darauf beschränkt zu sein, zum Messen eines Vorhandenseins eines Objekts, insbesondere eines Gargeschirrs oder eines metallischen Fremdobjekts, oberhalb des Heizinduktors und/oder zum Messen eines Bedeckungsgrads des Heizinduktors durch das Objekt und/oder zum Messen von Materialeigenschaften des Objekts und/oder dergleichen, vorgesehen. Vorzugsweise weist die Detektionseinheit zumindest einen Oszillator, beispielsweise einen Colpitts-Oszi llator, bevorzugt einen Clapp-Oszillator, auf, welcher dazu vorgesehen ist, den Heizinduktor in dem Detektionsbetrieb mit einem hochfrequenten Detektionssignal, insbesondere mit einer Frequenz zwischen 50 kHz und 100 MHz, bevorzugt mit einer Frequenz von zumindest 0,8 MHz und höchstens 2 MHz, zu beaufschlagen.

Die Schalteinheit ist dazu vorgesehen, die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Heizinduktor und der Detektionseinheit für den Detektionsbetrieb herzustellen und für den Heizbetrieb zu trennen und weist hierzu die zwei MOSFETs auf, die den bidirektionalen Schalter ausbilden. Die Schalteinheit kann neben den MOSFETs weitere Elemente, beispielsweise weitere Halbleiterschaltelemente und/oder Kondensatoren und/oder elektrische Widerstände und/oder dergleichen, aufweisen.

In dem vorliegenden Dokument dienen Zahlwörter, wie beispielsweise „erste/r/s“ und „zweite/r/s“, welche bestimmten Begriffen vorangestellt sind, lediglich zu einer Unterscheidung von Objekten und/oder einer Zuordnung zwischen Objekten untereinander und implizieren keine vorhandene Gesamtanzahl und/oder Rangfolge der Objekte. Insbesondere impliziert ein „zweites Objekt“ nicht zwangsläufig ein Vorhandensein eines „ersten Objekts“. Unter „vorgesehen“ soll speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die MOSFETs miteinander elektrisch in Reihe geschaltet und in einer gemeinsamen Source-Konfiguration angeordnet sind. Hierdurch kann vorteilhaft ein besonders einfacher Aufbau der Schalteinheit ermöglicht und somit eine Effizienz weiter gesteigert werden. Alternativ könnten die MOSFETs miteinander elektrisch in Reihe geschaltet und in einer gemeinsamen Drain-Konfiguration angeordnet sein. Denkbar wäre alternativ auch, dass einer der MOSFETs als ein n-Kanal-MOSFET und einer der MOSFETs als ein p-Kanal-MOSFET ausgebildet ist und diese zueinander elektrisch parallel und in einer gemeinsamen Source-Konfiguration angeordnet sind.

Zumindest einer der MOSFETs oder beide MOSFETs der Schalteinheit könnten demnach als p-Kanal-MOSFETs ausgebildet sein. In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird jedoch vorgeschlagen, dass die MOSFETs jeweils als n-Kanal-MOSFETs ausgebildet sind. Durch eine derartige Ausgestaltung kann eine Effizienz noch weiter verbessert werden. Zum einen sind n-Kanal-MOSFETs im Vergleich zu p-Kanal-MOSFETs in verschiedensten Anwendungen deutlich häufiger verbreitet und daher auch von verschiedenen Herstellern kostengünstiger und mit den für einen Einsatz in der Induktionskochfeldvorrichtung gewünschten Charakteristika am Markt erhältlich. Zum anderen weisen n-Kanal-MOSFETs gegenüber p-Kanal-MOSFETs geringere Einschaltwiderstände und geringere parasitäre Kapazitäten auf, was einen besonders zuverlässigen und störungsfreien Betrieb der Induktionskochfeldvorrichtung ermöglicht.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Schalteinheit zumindest einen Kondensator aufweist, der jeweils elektrisch leitend mit Source-Anschlüssen und Gate-Anschlüssen der beiden MOSFETs verbunden ist. Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft eine Flexibilität weiter erhöht werden. Insbesondere können Spannungen der hochfrequenten Detektionssignale, die in dem Detektionsbetrieb durch die Detektionseinheit bereitgestellt werden, Amplituden aufweisen, die höher sind als ein Betrag einer durch eine Spannungsquelle der Schalteinheit bereitgestellten Versorgungsspannung. Zugleich können Mittelwerte der Spannungen der hochfrequenten Detektionssignale jedoch unter der Differenz zwischen der Versorgungsspannung und einer erforderlichen Schwellenspannung zum Aktivieren der MOSFETs der Schalteinheit liegen, um während des Detektionsbetriebs immer eine ausreichende Gate-Source-Spannung an den MOSFETs zu gewährleisten, die größer ist als die Schwellenspannung, so dass die MOSFETs während des Detektionsbetriebs immer aktiv bleiben. Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass der Kondensator eine Kapazität von zumindest 470 pF und höchstens 4,7 nF aufweist. Hierdurch können die vorhergenannten Vorteile des Kondensators für den bevorzugten Frequenzbereich des durch die Detektionseinheit in dem Detektionsbetrieb bereitgestellten hochfrequenten Detektionssignals von zumindest 0,8 MHz und höchstens 2 MHz besonders zuverlässig erreicht werden.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Schalteinheit eine Spannungsquelle zum Bereitstellen einer Versorgungsspannung, welche zumindest einer erforderlichen Schwellenspannung zum Aktivieren der MOSFETs entspricht, aufweist. Hierdurch kann vorteilhaft eine Effizienz weiter verbessert werden. Es kann insbesondere ein vereinfachter Aufbau ermöglicht werden. Die Schalteinheit kann beispielsweise auf einer Leiterplatte angeordnet sein. Zudem wird vorgeschlagen, dass die Schalteinheit zumindest ein Halbleiterschaltelement zum Aktivieren und Deaktivieren der MOSFETs mittels der Spannungsquelle und einen Steueranschluss zum Anlegen eines Steuersignals an das Halbleiterschaltelement aufweist. Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft ein besonders zuverlässiges und schnelles Schalten der Schalteinheit zum Herstellen und Trennen der elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem Heizinduktor und der Detektionseinheit ermöglicht werden. Vorzugsweise ist das Halbleiterschaltelement mit den jeweiligen Gate-Anschlüssen der MOSFETs und mit einem Ausgang der Spannungsquelle verbunden. Das Halbleiterschaltelement kann als ein Feldeffekttransistor, beispielsweise als ein MOSFET, insbesondere als ein n-Kanal- MOSFET oder als ein p-Kanal-MOSFET, ausgebildet sein. Alternativ kann das Halbleiterschaltelement als ein Bipolartransistor, insbesondere als ein NPN- Bipolartransistor oder als ein PNP-Bipolartransistor, ausgebildet sein. Denkbar ist auch, dass die Schalteinheit zwei oder mehr miteinander verbundene Halbleiterschaltelemente zum Aktivieren und Deaktivieren der MOSFETs mittels der Spannungsquelle aufweist. Die Halbleiterschaltelemente könnten beispielsweise in einer Verstärkerschaltung angeordnet sein, um die Versorgungsspannung der Spannungsquelle zu verstärken. Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Schalteinheit zumindest zwei elektrische Widerstände aufweist, die mit der Spannungsquelle verbunden sind und einen Spannungsteiler ausbilden. Hierdurch kann vorteilhaft eine Flexibilität weiter verbessert werden. Zudem kann vorteilhaft eine Betriebssicherheit erhöht werden. Wenn die Schalteinheit zumindest zwei elektrische Widerstände aufweist, die mit der Spannungsquelle verbunden sind und einen Spannungsteiler ausbilden, kann die durch die Spannungsquelle bereitgestellte Versorgungspannung eine maximale zulässige Gate- Source-Spannung der MOSFETs der Schalteinheit übersteigen, ohne dass diese hierdurch beschädigt werden können. Beispielsweise kann die Spannungsquelle dazu vorgesehen sein, eine Gleichspannung von 24 Volt als Versorgungsspannung bereitzustellen und die maximal zulässige Gate-Source-Spannung der MOSFETs kann beispielsweise 8 Volt betragen. Wenn die Schalteinheit die zumindest zwei elektrischen Widerstände aufweist, die mit der Spannungsquelle verbunden sind und den Spannungsteiler ausbilden, kann durch eine geeignete Anordnung und Wahl der Beträge der elektrischen Widerstände trotz der höheren Versorgungsspannung sichergestellt werden, dass zwischen den Gate-Anschlüssen und den Source-Anschlüssen der MOSFETs jeweils keine Spannung abfällt, die größer ist als 8 Volt. Vorzugsweise ist ein erster elektrischer Widerstand der Schalteinheit elektrisch in Reihe mit der Spannungsquelle und ein zweiter elektrischer Widerstand elektrisch parallel zu der Spannungsquelle angeordnet. Vorzugsweise ist der zweite elektrische Widerstand jeweils elektrisch leitend mit den Source-Anschlüssen und den Gate-Anschlüssen der beiden MOSFETs verbunden.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Induktionskochfeldvorrichtung zumindest einen weiteren Heizinduktor und zumindest eine weitere Schalteinheit aufweist, die zumindest im Wesentlichen identisch zu der Schalteinheit ausgebildet und dazu vorgesehen ist, eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem weiteren Heizinduktor und der Detektionseinheit für einen Detektionsbetrieb herzustellen und für einen Heizbetrieb zu trennen. Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft eine Effizienz weiter verbessert werden. Es kann insbesondere ein Messen von Eigenschaften von Induktionslasten des Heizinduktors und des zumindest einen weiteren Heizinduktors mittels einer einzigen Detektionseinheit ermöglicht werden. Vorzugsweise weist die Induktionskochfeldvorrichtung eine Anzahl an Schalteinheiten auf, welche einer Anzahl an Heizinduktoren, die zugleich als induktive Sensoren verwendet werden sollen, entspricht. Zudem wird vorgeschlagen, dass die Induktionskochfeldvorrichtung eine Steuereinheit umfasst, welche dazu vorgesehen ist, die Schalteinheit und die weitere Schalteinheit in zeitlich voneinander getrennten Intervallen zu aktivieren. Hierdurch kann vorteilhaft eine zuverlässige und genaue Detektion ermöglicht werden. Es kann insbesondere sichergestellt werden, dass die Detektionseinheit in dem Detektionsbetrieb nur mit genau einem der Heizinduktoren elektrisch leitend verbunden ist. Beispielsweise kann die Steuereinheit dazu vorgesehen sein, die Schalteinheit in einem ersten Intervall zu aktivieren, um die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Heizinduktor und der Detektionseinheit herzustellen und in einem darauffolgenden zweiten Intervall die Schalteinheit zu deaktivieren und die weitere Schalteinheit zu aktivieren, um die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Heizinduktor und der Detektionseinheit zu trennen und eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem weiteren Heizinduktor und der Detektionseinheit herzustellen. Die Steuereinheit kann dazu vorgesehen sein, die Schalteinheit mit einer invertierenden Logik anzusteuern, wobei die Steuereinheit dann dazu vorgesehen ist, in dem Heizbetrieb permanent ein Steuersignal an dem Steueranschluss der Schalteinheit anzulegen, um mittels des Halbleiterschaltelements die Spannungsquelle auf ein Referenzpotential zu legen, damit in dem Heizbetrieb die erforderliche Schwellenspannung zum Aktivieren nicht zwischen den Gate-Anschlüssen und den Source-Anschlüssen der MOSFETs abfällt und diese nichtleitend bleiben. Während des Detektionsbetriebs ist die Steuereinheit bei Ansteuerung der Schalteinheit mit invertierender Logik dazu vorgesehen, das Steuersignal an dem Steueranschluss zu unterbrechen, um die MOSFETs zu aktivieren. Alternativ könnte die Steuereinheit auch dazu vorgesehen sein, die Schalteinheit mit einer nichtinvertierenden Logik anzusteuern. Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, sämtliche Schalteinheiten der Induktionskochfeldvorrichtung auf dieselbe Art und Weise anzusteuern.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit ein Schieberegister aufweist. Hierdurch kann eine Effizienz weiter verbessert werden, da eine Anzahl von Signalen zur Ansteuerung der Schalteinheiten reduziert werden kann. Das Schieberegister ist zur Ansteuerung der Schalteinheiten der Induktionskochfeldvorrichtung vorgesehen. Beispielsweise könnte die Induktionskochfeldvorrichtung insgesamt vier Heizinduktoren und vier Schalteinheiten aufweisen und das Schieberegister könnte in diesem Fall drei Eingänge und vier Ausgänge aufweisen, wobei jeder der Ausgänge mit jeweils einem Steuereingang der Schalteinheiten verbunden ist, sodass eine Ansteuerung der vier Schalteinheiten mit insgesamt drei Signalen an den drei Eingängen des Schieberegisters möglich ist.

In einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit einen Binärdecoder aufweist. Durch eine derartige Ausgestaltung kann eine Effizienz noch weiter verbessert werden, da eine Anzahl von Signalen zur Ansteuerung der Schalteinheiten noch weiter reduziert werden kann. Der Binärdecoder ist zur Ansteuerung der Schalteinheiten der Induktionskochfeldvorrichtung vorgesehen.

Beispielsweise könnte die Induktionskochfeldvorrichtung insgesamt vier Heizinduktoren und vier Schalteinheiten aufweisen und der Binärdecoder könnte in diesem Fall zwei binäre Eingänge und vier analoge Ausgänge aufweisen, wobei jeder der Ausgänge mit jeweils einem Steuereingang der Schalteinheiten verbunden ist, sodass eine Ansteuerung der vier Schalteinheiten mit insgesamt zwei binären Signalen an den binären Eingängen des Binärdecoders möglich ist.

Die Erfindung betrifft ferner ein Induktionskochfeld mit zumindest einer Induktionskochfeldvorrichtung nach einer der vorhergehend beschriebenen Ausgestaltungen. Ein derartiges Induktionskochfeld zeichnet sich insbesondere durch seine vorteilhaften Eigenschaften im Hinblick auf eine gesteigerte Effizienz aus, die durch die Induktionskochfeldvorrichtung erreicht werden kann.

Die Induktionskochfeldvorrichtung soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die Induktionskochfeldvorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind zwei 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. Es zeigen:

Fig. 1 ein Induktionskochfeld mit einer Induktionskochfeldvorrichtung in einer schematischen Darstellung,

Fig. 2 ein schematisches elektrisches Schaltbild eines Teils der Induktionskochfeldvorrichtung mit einem Heizinduktor, einer Detektionseinheit und einer Schalteinheit, welche zwei MOSFETs aufweist, die einen bidirektionalen Schalter zum Herstellen und Trennen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem Heizinduktor und der Detektionseinheit ausbilden,

Fig. 3 zwei schematische Diagramme zur Darstellung eines zeitlichen Verlaufs einer Gate-Source-Spannung der MOSFETs und einer Ausgangsspannung der Schalteinheit,

Fig. 4 ein weiteres schematisches elektrisches Schaltbild eines Teils der Induktionskochfeldvorrichtung mit der Schalteinheit, einer weiteren Schalteinheit und einer Steuereinheit,

Fig. 5 ein schematisches Schaltbild eines Schieberegisters der Steuereinheit und

Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Induktionskochfeldvorrichtung mit einer Steuereinheit, welche einen Binärdecoder umfasst.

Figur 1 zeigt ein Induktionskochfeld 60a in einer schematischen Darstellung. Das Induktionskochfeld 60a weist eine Induktionskochfeldvorrichtung 10a auf. Die Induktionskochfeldvorrichtung 10a umfasst zumindest einen Heizinduktor 12a. Vorliegend umfasst die Induktionskochfeldvorrichtung 10a den Heizinduktor 12a und drei weitere Heizinduktoren 14a, 16a, 18a. Die Heizinduktoren 12a, 14a, 16a, 18a sind unterhalb einer Kochfeldplatte 62a des Induktionskochfelds 60a angeordnet und dazu vorgesehen, in einem Heizbetrieb Energie in Form eines elektromagnetischen Wechselfelds an zumindest ein Objekt (nicht dargestellt), beispielsweise ein Gargeschirr, auf der Kochfeldplatte 62a bereitzustellen. Die Induktionskochfeldvorrichtung 10a ist nicht auf die Anzahl von vier Heizinduktoren 12a, 14a, 16a, 18a beschränkt, sondern könnte alternativ jede beliebige Anzahl an Heizinduktoren 12a, 14a, 16a, 18a größer oder gleich Eins aufweisen, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Die Induktionskochfeldvorrichtung 10a umfasst eine Detektionseinheit 20a. Die Detektionseinheit 20a ist zum Messen von Eigenschaften einer Induktionslast des Heizinduktors 12a, beispielsweise einem Vorhandensein von Gargeschirr oberhalb des Heizinduktors 12a und/oder einem Bedeckungsgrad des Heizinduktors 12a und/oder einem Material des Gargeschirrs und/oder dergleichen, vorgesehen. In einem Detektionsbetrieb fungiert der Heizinduktor 12a als ein induktiver Sensor und ist mit der Detektionseinheit 20a elektrisch leitend verbunden. Die Detektionseinheit 20a umfasst einen Oszillator (nicht dargestellt), welcher beispielsweise als ein Colpitts-Oszillator oder als ein Clapp-Oszillator oder dergleichen ausgebildet sein kann. Die Detektionseinheit 20a ist vorliegend dazu vorgesehen, in dem Detektionsbetrieb den Heizinduktor 12a mit einem hochfrequenten Detektionssignal mit einer Frequenz zwischen 0,8 MHz und 2 MHz zu beaufschlagen. Die Detektionseinheit 20a ist vorliegend außerdem zum Messen von Eigenschaften von Induktionslasten der weiteren Heizinduktoren 14a, 16a, 18a vorgesehen, welche für einen jeweiligen Detektionsbetrieb mit der Detektionseinheit 20a elektrisch verbunden werden können und als induktive Sensoren fungieren.

Figur 2 zeigt ein schematisches elektrisches Schaltbild eines Teils der Induktionskochfeldvorrichtung 10a. Die Induktionskochfeldvorrichtung 10a umfasst zumindest eine Schalteinheit 22a. Die Schalteinheit 22a ist dazu vorgesehen, eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Heizinduktor 12a und der Detektionseinheit 20a für den Detektionsbetrieb herzustellen und für den Heizbetrieb zu trennen. Die Schalteinheit 22a weist zwei MOSFETs 24a, 26a auf. Die MOSFETs 24a, 26a bilden einen bidirektionalen Schalter zum Herstellen und Trennen der elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem Heizinduktor 12a und der Detektionseinheit 20a aus. Vorliegend sind die MOSFETs 24a, 26a jeweils als n-Kanal-MOSFETs ausgebildet. Die MOSFETs 24a, 26a weisen vorliegend im Wesentlichen identische Charakteristika auf, die allenfalls im Rahmen üblicher Herstellungstoleranzen voneinander abweichen.

Der MOSFET 24a weist einen Source-Anschluss 30a, einen Gate-Anschluss 34a und einen Drain-Anschluss 64a auf. Gleichermaßen weist der MOSFET 26a einen Source- Anschluss 32a, einen Gate-Anschluss 36a und einen Drain-Anschluss 66a auf. Vorliegend sind die MOSFETs 24a, 26a miteinander elektrisch in Reihe geschaltet und in einer gemeinsamen Source-Konfiguration angeordnet. Der Source-Anschluss 30a des MOSFETs 24a ist dabei mit einem Source-Anschluss 32a des MOSFETS 26a verbunden. Der MOSFET 24a weist eine Body-Diode 68a auf, welche von dem Source-Anschluss 30a zu einem Drain-Anschluss 64a des MOSFETs 24a in Durchlassrichtung geschaltet ist. Gleichermaßen weist der MOSFET 26a eine Body-Diode 70a auf, die von dem Source- Anschluss 32a zu einem Drain-Anschluss 66a des MOSFETs 24a in Durchlassrichtung geschaltet ist. Der Drain-Anschluss 64a des MOSFETs 24a ist mit der Detektionseinheit 20a verbunden. Die Induktionskochfeldvorrichtung 10a weist einen Kondensator 58a auf. Der Drain-Anschluss 66a des MOSFETs 26a ist mit dem Kondensator 58a verbunden.

Der Kondensator 58a ist mit dem Heizinduktor 12a verbunden. In dem Heizbetrieb wird der Heizinduktor 12a von einer Wechselrichtereinheit 74a der Induktionskochfeldvorrichtung 10a betrieben und über hochfrequente Wechselstromsignale in einem Frequenzbereich zwischen 10 kHz und 50 kHz mit Energie versorgt. Der Kondensator 58a ist dazu vorgesehen, die hochfrequenten Wechselstromsignale der Wechselrichtereinheit 74a in dem Heizbetrieb zu filtern und so zu verhindern, dass diese zur Detektionseinheit 20a gelangen können. Eine Kapazität des Kondensators 58a ist dabei so gewählt, dass der Kondensator 58a für die Frequenzen der Wechselstromsignale der Wechselrichtereinheit 74a eine hohe kapazitive Reaktanz aufweist. Die Kapazität des Kondensators 58a ist andererseits so gewählt, dass der Kondensator 58a für die Frequenzen der hochfrequenten Detektionssignale der Detektionseinheit 20a eine niedrige kapazitive Reaktanz aufweist, sodass die Detektionssignale den Kondensator 58a in dem Detektionsbetrieb passieren können. In dem Detektionsbetrieb sind die MOSFETs 24a, 26a leitend, sodass die Detektionssignale von der Detektionseinheit 20a über die MOSFETs 24a, 26a und den Kondensator 58a zum Heizinduktor 12a und vom Heizinduktor 12a über den Kondensator 58a und die MOSFETs 24a, 26a zurück zur Detektionseinheit 20a fließen können.

Die Schalteinheit 22a weist eine Spannungsquelle 38a auf. Die Spannungsquelle 38a ist zum Bereitstellen einer Versorgungsspannung (nicht dargestellt) vorgesehen, welche zumindest einer erforderlichen Schwellenspannung 40a (vgl. Figur 3) zum Aktivieren der MOSFETs 24a, 26a entspricht

Die Schalteinheit 22a weist zumindest ein Halbleiterschaltelement 42a zum Aktivieren und Deaktivieren der MOSFETs 24a, 26a mittels der Spannungsquelle 38a auf. Vorliegend ist das Halbleiterschaltelement 42a ebenfalls als ein MOSFET ausgebildet. Alternativ wären jedoch auch andere Typen von Halbleiterschaltelementen, beispielsweise Bipolartransistoren, zum Aktivieren und Deaktivieren der MOSFETs 24a, 26a mittels der Spannungsquelle 38a denkbar. Die Schalteinheit 22a weist ferner einen Steueranschluss 44a zum Anlegen eines Steuersignals an das Halbleiterschaltelement 42a auf. Der Steueranschluss 44a ist vorliegend als ein Gate-Anschluss des Halbleiterschaltelements 42a ausgebildet.

Die Induktionskochfeldvorrichtung 10a weist eine Steuereinheit 52a auf. Die Steuereinheit 52a ist zum Steuern der Schalteinheit 22a vorgesehen und hierzu mit dem Steueranschluss 44a der Schalteinheit 22a verbunden. Vorliegend ist die Steuereinheit 52a dazu vorgesehen, die Schalteinheit 22a anhand einer invertierenden Logik zu steuern. In einem Betriebszustand der Induktionskochfeldvorrichtung 10a stellt die Spannungsquelle 38a permanent die Versorgungspannung bereit. Die Steuereinheit 52a ist dazu vorgesehen, in dem Heizbetrieb des Heizinduktors 12a permanent ein Steuersignal an dem Steueranschluss 44a der Schalteinheit 22a anzulegen, sodass das Halbleiterschaltelement 42a leitend ist. In dem Heizbetrieb ist die Spannungsquelle 38a daher über das Halbleiterschaltelement 42a mit einem Referenzpotential verbunden, sodass zwischen dem Gate-Anschluss 34a und dem Source-Anschluss 30a des MOSFETs 24a sowie zwischen dem Gate-Anschluss 36a und dem Source-Anschluss 32a des MOSFETs 26a keine Gate-Source-Spannung 76a (vgl. Figur 3) abfällt, die die erforderliche Schwellenspannung 40a (vgl. Figur 3) zum Aktivieren der MOSFETs 24a, 26a übersteigt und die MOSFETs 24a, 26a in dem Heizbetrieb daher nichtleitend sind.

Die Steuereinheit 52a ist dazu vorgesehen, für den Detektionsbetrieb kein Steuersignal an dem Steueranschluss 44a der Schalteinheit 22a anzulegen. Sobald kein Steuersignal mehr an dem Steueranschluss 44a der Schalteinheit 22a anliegt, wird das Halbleiterschaltelement 42a nichtleitend und ein Teil der von der Spannungsquelle 38a bereitgestellten Versorgungsspannung fällt zwischen dem Gate-Anschluss 34a und dem Source-Anschluss 30a des MOSFETs 24a sowie zwischen dem Gate-Anschluss 36a und dem Source-Anschluss 32a des MOSFETs 26a ab, sodass die Gate-Source-Spannung 76a die erforderliche Schwellenspannung 40a übersteigt, die Drain-Source-Strecken der MOSFETs 24a, 26a leitend werden und die elektrisch leitende Verbindung zwischen der Detektionseinheit 20a und dem Heizinduktor 12a hergestellt wird.

Die Schalteinheit 22a weist zumindest einen, vorliegend genau einen, Kondensator 28a auf. Der Kondensator 28a ist jeweils elektrisch leitend mit den Source-Anschlüssen 30a, 32a und den Gate-Anschlüssen 34a, 36a der beiden MOSFETs 24a, 26a verbunden. Vorliegend weist der Kondensator 28a eine Kapazität von zumindest 470 pF und höchstens 4,7 nF auf. Durch das Vorhandensein des Kondensators 28a können Spannungen der hochfrequenten Detektionssignale, die in dem Detektionsbetrieb durch die Detektionseinheit 20a bereitgestellt werden, Amplituden aufweisen, die höher sind als ein Betrag einer durch die Spannungsquelle 38a bereitgestellten Versorgungsspannung. Zugleich können Mittelwerte der Spannungen der hochfrequenten Detektionssignale jedoch unter der Differenz zwischen der Versorgungsspannung und der Schwellenspannung 40a liegen, um während des Detektionsbetriebs immer eine Gate- Source-Spannung 76a zu gewährleisten, die größer als die Schwellenspannung 40a ist, so dass die MOSFETs 24a, 24a während des Detektionsbetriebs immer aktiv bleiben. Dies wird dadurch erreicht, dass der Kondensator 28a eine Kapazität von zumindest 470 pF und höchstens 4,7 nF aufweist, die so gewählt ist, dass der Kondensator 28a für die Frequenzen der hochfrequenten Detektionssignale der Detektionseinheit 20a eine niedrige kapazitive Reaktanz aufweist und sich daher für diese Frequenz wie ein Kurzschluss verhält.

Die Schalteinheit 22a weist zumindest zwei elektrische Widerstände 46a, 48a auf. Die elektrischen Widerstände 46a, 48a sind mit der Spannungsquelle 38a verbunden. Ein elektrischer Widerstand 46a ist elektrisch in Reihe zu der Spannungsquelle 38a angeordnet. Ein elektrischer Widerstand 48a ist elektrisch parallel zu der Spannungsquelle 38a angeordnet. Die elektrischen Widerstände 46a, 48a bilden einen Spannungsteiler aus. Durch geeignete Wahl der Beträge der elektrischen Widerstände 46a, 48a kann sichergestellt werden, dass eine maximale zulässige Gate-Source- Spannung 76a zwischen dem Gate-Anschluss 34a und dem Source-Anschluss 30a des MOSFETs 24a sowie zwischen dem Gate-Anschluss 36a und dem Source-Anschluss 32a des MOSFETs 26a nicht überschritten wird.

Figur 3 zeigt zwei schematische Diagramme zur Darstellung eines zeitlichen Verlaufs der Gate-Source-Spannung 76a der MOSFETs 24a, 26a und einer Ausgangsspannung 78a der Schalteinheit 22a. Auf einer Ordinate 80a eines unteren Diagramms der Figur 3 ist eine Spannung in Volt aufgetragen. Auf einer Abszisse 82a des unteren Diagramms ist eine Zeit in Millisekunden aufgetragen. Auf einer Ordinate 84a eines oberen Diagramms der Figur 3 ist ebenfalls eine Spannung in Volt aufgetragen. Auf einer Abszisse 86a des oberen Diagramms ist die Zeit in Millisekunden aufgetragen. Das untere Diagramm zeigt den zeitlichen Verlauf der Gate-Source-Spannung 76a. Das obere Diagramm zeigt den zeitlichen Verlauf der Ausgangsspannung 78a. In dem unteren Diagramm ist die Schwellenspannung 40a eingezeichnet, die vorliegend beispielsweise 1,4 V beträgt. Sobald die Gate-Source-Spannung 76a die Schwellenspannung 40a übersteigt, werden die Drain-Source-Strecken der MOSFETs 24a, 26a leitend, sodass an einem Ausgang 88a (vgl. Figur 4) der Schalteinheit 22a die Ausgangsspannung 78a anliegt. Sobald die Gate-Source-Spannung 76a die Schwellenspannung 40a unterschreitet, werden die Drain-Source-Strecken der MOSFETs 24a, 26a nichtleitend, sodass am Ausgang der Schalteinheit 22a keine Ausgangsspannung 78a mehr anliegt. Die Charakteristika der MOSFETs 24a, 26a sind so gewählt, dass sie im leitenden Zustand einen vernachlässigbar geringen minimalen Durchgangswiderstand (RDSON) aufweisen, sodass die Ausgangsspannung 78a während des Detektionsbetriebs im Wesentlichen der Spannung der durch die Detektionseinheit 20a bereitgestellten hochfrequenten Detektionssignale entspricht. Im nichtleitenden Zustand der MOSFETs 24a, 26a liege die Durchgangswiderstände im Mega-Ohm-Bereich, sodass während des Heizbetriebs keine Ausgangsspannung 78a am Ausgang 88a der Schalteinheit 22a anliegt.

Figur 4 zeigt ein weiteres schematisches elektrisches Schaltbild eines Teils der Induktionskochfeldvorrichtung 10a. Die Induktionskochfeldvorrichtung 10a weist zumindest eine weitere Schalteinheit 50a auf. Die weitere Schalteinheit 50a ist zumindest im Wesentlichen identisch zu der Schalteinheit 22a ausgebildet. Die weitere Schalteinheit 50a ist dazu vorgesehen, eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem weiteren Heizinduktor 14a (vgl. Figur 1) und der Detektionseinheit 20a (vgl. Figuren 1 und 2) für einen Detektionsbetrieb herzustellen und für einen Heizbetrieb zu trennen. Vorliegend weist die Induktionskochfeldvorrichtung 10a für jeden der Heizinduktoren 12a, 14a, 16a, 18a jeweils eine Schalteinheit auf, wobei in Figur 4 zur Vereinfachung nur die Schalteinheit 22a und die weitere Schalteinheit 50a gezeigt sind.

Die Steuereinheit 52a ist dazu vorgesehen ist, die Schalteinheit 22a und die weitere Schalteinheit 50a in zeitlich voneinander getrennten Intervallen zu aktivieren. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Detektionseinheit 20a während des Detektionsbetriebs jeweils nur mit einem der Heizinduktoren 12a, 14a elektrisch leitend verbunden ist. In der Figur 4 ist ein Eingang 90a gezeigt. Die Detektionseinheit 20a ist über den Eingang 88a mit der Schalteinheit 22a und der weiteren Schalteinheit 50a verbunden. Die Schalteinheit 22a ist über den Ausgang 88a mit dem Heizinduktor 12a (vgl. Figuren 1 und 2) verbunden. Die weitere Schalteinheit 50a ist über einen weiteren Ausgang 92a mit dem weiteren Induktor 14a verbunden.

Vorliegend weist die Steuereinheit 52a ein Schieberegister 54a auf. Figur 5 zeigt ein schematisches Schaltbild des Schieberegisters 54a der Steuereinheit 52a. Die grundsätzliche Funktionsweise von Schieberegistern ist dem Fachmann bekannt und wird daher nicht im Detail beschrieben. Das Schieberegister 54a weist vorliegend drei Eingänge 94a, 96a, 98a auf, und zwar einen Enable-Eingang 94a, einen Data-Eingang 96a und einen Clock-Eingang 98a. Das Schieberegister 54a weist ferner vier Ausgänge 100a, 102a, 104a, 106a auf. Ein Ausgang 100a ist mit dem Steueranschluss 44a der Schalteinheit 22a (vgl. Figuren 2 und 4) verbunden. Ein Ausgang 102a ist mit einem weiteren Steueranschluss 108a der weiteren Schalteinheit 50a (vgl. Figur 4) verbunden. Je einer der Ausgänge 104a, 106a ist jeweils mit einem Steueranschluss (nicht dargestellt) jeweils einer weiteren Schalteinheit (nicht dargestellt) zum Herstellen und Trennen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen jeweils einem der weiteren Heizinduktoren 16a, 18a (vgl. Figur 1) und der Detektionseinheit 20a (vgl. Figuren 1 und 2) verbunden. Über den Clock-Eingang 98a wird ein Takt vorgegeben, mit welchem die Steuereinheit 52a die Schalteinheiten 22a, 52a schaltet. Beispielsweise kann zu Beginn eines Betriebs der Induktionskochfeldvorrichtung 10a ein Aktivsignal in jedem Datenspeicher des Schieberegisters 54a gespeichert sein, sodass ein Steuersignal an jedem der Ausgänge 100a, 102a, 104a, 106a anliegt und das Halbleiterschaltelement 42a (vgl. Figur 2) und weitere Halbleiterschaltelemente der weiteren Schalteinheiten 50a jeweils leitend sind und die Verbindungen zwischen der Detektionseinheit 20a (vgl. Figur 2) und den Heizinduktoren 12a, 14a, 16a, 18a (vgl. Figur 1) getrennt sind. Die Steuereinheit 52a ist dazu vorgesehen, zum Starten den Detektionsbetrieb des Heizelements 12a ein Inaktivsignal an dem Data-Eingang 96a anzulegen. Sobald eine neue steigende Flanke eines Taktsignals am Clock-Eingang 98a ankommt, verschieben sich die Werte in den Datenspeichern des Schieberegisters 54a. In einem ersten Datenspeicher, welcher für den Ausgang 100a vorgesehen ist, verschiebt sich dadurch der Wert von dem Aktivsignal zum Inaktivsignal aus dem Data-Eingang 96a. In einem zweiten Datenspeicher, welcher für den Ausgang 102a vorgesehen ist, verschiebt sich der Wert von dem vorherigen Aktivsignal zu dem Aktivsignal des ersten Datenspeichers. In einem dritten Datenspeicher, welcher für den Ausgang 104a vorgesehen ist, verschiebt sich der Wert von dem vorherigen Aktivsignal zu dem Aktivsignal des zweiten Datenspeichers. In einem vierten Datenspeicher, welcher für den Ausgang 102a vorgesehen ist, verschiebt sich der Wert von dem vorherigen Aktivsignal zu dem Aktivsignal des dritten Datenspeichers. Zum Aktivieren des Detektionsbetriebs für den Heizinduktor 12a ist die Steuereinheit 52a dazu vorgesehen, ein Aktivierungssignal an dem Enable-Eingang 94a anzulegen. Sobald das Aktivierungssignal anliegt, wird die Verschiebung der Werte in den Datenspeichern wirksam, sodass an dem Ausgang 100a kein Steuersignal mehr anliegt und das Halbleiterschaltelement 42a (vgl. Figur 2) nichtleitend wird, wodurch die MOSFETs 24a, 26a der Schalteinheit 22a leitend werden und die Verbindung zwischen dem Heizinduktor 12a und der Detektionseinheit 20a hergestellt wird. An den Ausgängen 102a, 104, 106a liegt währenddessen weiterhin ein Steuersignal an, sodass die weiteren Schalteinheiten 52a geschlossen sind und keine Verbindung zwischen den weiteren Heizinduktoren 14a, 16a, 18a und der Detektionseinheit 20a besteht. Die Steuereinheit 52a ist dazu vorgesehen, zum Beenden des Detektionsbetriebs des Heizelements 12a und zum Starten des Detektionsbetriebs des weiteren Heizelements 14a ein Aktivsignal an dem Data-Eingang 96a anzulegen. Sobald dann eine neue steigende Flanke eines Taktsignals am Clock-Eingang 98a ankommt, verschieben sich wiederum die Werte in den Datenspeichern des Schieberegisters 54a, sodass nunmehr das Inaktivsignal aus dem ersten Datenspeicher in den zweiten Datenspeicher verschoben wird und an dem Ausgang 100a wieder ein Steuersignal und an dem Ausgang 102a kein Steuersignal mehr anliegt, sodass die Schalteinheit 22a die Verbindung zwischen dem Heizinduktor 12a und der Detektionseinheit 20a trennt und die weitere Schalteinheit 52a die Verbindung zwischen dem weiteren Heizinduktor 14a und der Detektionseinheit 20a herstellt. Dieser Vorgang kann entsprechend für die Ausgänge 104a, 106a wiederholt werden. Durch das Schieberegister 54a kann so eine Anzahl von Signalen, welche von der Steuereinheit 52a zur Steuerung der Schalteinheiten 22a, 52a bereitgestellt werden müssen, von vier auf drei reduziert werden, und zwar auf die Signale an den Eingängen 94a, 96a, 98a des Schieberegisters.

In Figur 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels der Figuren 1 bis 5 verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den Figuren 1 bis 5 durch den Buchstaben b in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels der Figur 6 ersetzt. Bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, kann grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung des Ausführungsbeispiels der Figuren 1 bis 5 verwiesen werden.

Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Induktionskochfeldvorrichtung 10b. Die Induktionskochfeldvorrichtung 10b unterscheidet sich von der Induktionskochfeldvorrichtung 10a des vorhergehenden Ausführungsbeispiels im Wesentlichen hinsichtlich einer Ausgestaltung einer Steuereinheit 52b zum Steuern von Schalteinheiten (nicht dargestellt) der Induktionskochfeldvorrichtung 10b. Bezüglich der Merkmale der Induktionskochfeldvorrichtung 10b kann, mit Ausnahme der Steuereinheit 52b, auf die obige Beschreibung der Induktionskochfeldvorrichtung 10a verwiesen werden. Im Unterschied zur Steuereinheit 52a des vorhergehenden Ausführungsbeispiels weist die Steuereinheit 52b der Induktionskochfeldvorrichtung 10b kein Schieberegister auf. Die Steuereinheit 52b weist stattdessen einen Binärdecoder 56b auf. Vorliegend ist der Binärdecoder 56b als ein 2 zu 4 Binärdecoder ausgebildet. Der Binärdecoder 56b weist einen ersten binären Eingang 110b und einen zweiten binären Eingang 112b auf. Der Binärdecoder 56b weist wiederum vier Ausgänge 100b, 102b, 104b, 106b auf, von welchen jeder mit jeweils einem Steueranschluss einer Schalteinheit (nicht dargestellt) der Induktionskochfeldvorrichtung 10b verbunden ist. Zur Steuerung der Schalteinheiten der Induktionskochfeldvorrichtung 10b legt die Steuereinheit 52b nacheinander binäre Signale an den binären Eingängen 110b, 112b gemäß der nachfolgenden Tabelle an:

Der Binärdecoder 56b decodiert die binären Signale an den binären Eingängen 110b, 112b auf dem Fachmann bekannter Art und Weise und es ergeben sich die in der Tabelle angegebenen Wahrheitswerte an den Ausgängen 100b, 102b, 104b, 106b, sodass die Schalteinheit und die weiteren Schalteinheiten (nicht dargestellt) der Induktionskochfeldvorrichtung 10b in zeitlich voneinander getrennten Intervallen nacheinander aktiviert werden.

Bezugszeichen

10 Induktionskochfeldvorrichtung

12 Heizinduktor

14 weiterer Heizinduktor

16 weiterer Heizinduktor

18 weiterer Heizinduktor

20 Detektionseinheit

22 Schalteinheit

24 MOSFET

26 MOSFET

28 Kondensator

30 Source-Anschluss

32 Source-Anschluss

34 Gate-Anschluss

36 Gate-Anschluss

38 Spannungsquelle

40 Schwellenspannung

42 Halbleiterschaltelement

44 Steueranschluss

46 elektrischer Widerstand

48 elektrischer Widerstand

50 weitere Schalteinheit

52 Steuereinheit

54 Schieberegister

56 Binärdecoder

58 Kondensator

60 Induktionskochfeld

62 Kochfeldplatte

64 Drain-Anschluss Drain-Anschluss Body-Diode Body-Diode Referenzpotential Wechselrichtereinheit

Gate-Source-Spannung Ausgangsspannung Ordinate

Abszisse Ordinate Abszisse Ausgang Eingang weiterer Ausgang Enable-Eingang Data-Eingang Clock-Eingang Ausgang Ausgang

Ausgang Ausgang weiterer Steueranschluss binärer Eingang binärer Eingang

Claims

Ansprüche

1. Induktionskochfeldvorrichtung (10a; 10b) mit zumindest einem Heizinduktor (12a), mit einer Detektionseinheit (20a) zum Messen von Eigenschaften einer Induktionslast des Heizinduktors (12a) und mit zumindest einer Schalteinheit (22a), welche dazu vorgesehen ist, eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Heizinduktor (12a) und der Detektionseinheit (20a) für einen Detektionsbetrieb herzustellen und für einen Heizbetrieb zu trennen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (22a) zwei MOSFETs (24a, 26a) aufweist, die einen bidirektionalen Schalter zum Herstellen und Trennen der elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem Heizinduktor (12a) und der Detektionseinheit (20a) ausbilden.

2. Induktionskochfeldvorrichtung (10a; 10b) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die MOSFETs (24a, 26a) miteinander elektrisch in Reihe geschaltet und in einer gemeinsamen Source-Konfiguration angeordnet sind.

3. Induktionskochfeldvorrichtung (10a; 10b) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die MOSFETs (24a, 26a) jeweils als n-Kanal-MOSFETs ausgebildet sind.

4. Induktionskochfeldvorrichtung (10a; 10b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (22a) zumindest einen Kondensator (28a) aufweist, der jeweils elektrisch leitend mit Source- Anschlüssen (30a, 32a) und Gate-Anschlüssen (34a, 36a) der beiden MOSFETs (24a, 26a) verbunden ist.

5. Induktionskochfeldvorrichtung (10a; 10b) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (28a) eine Kapazität von zumindest 470 pF und höchstens 4,7 nF aufweist.

6. Induktionskochfeldvorrichtung (10a; 10b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (22a) eine Spannungsquelle (38a) zum Bereitstellen einer Versorgungsspannung, welche zumindest einer erforderliche Schwellenspannung (40a) zum Aktivieren der MOSFETs (24a, 26a) entspricht, aufweist.

7. Induktionskochfeldvorrichtung (10a; 10b) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (22a) zumindest ein Halbleiterschaltelement (42a) zum Aktivieren und Deaktivieren der MOSFETs (24a, 26a) mittels der Spannungsquelle (38a) und einen Steueranschluss (44a) zum Anlegen eines Steuersignals an das Halbleiterschaltelement (42a) aufweist.

8. Induktionskochfeldvorrichtung (10a; 10b) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (22a) zumindest zwei elektrische Widerstände (46a, 48a) aufweist, die mit der Spannungsquelle (38a) verbunden sind und einen Spannungsteiler ausbilden.

9. Induktionskochfeldvorrichtung (10a; 10b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest einen weiteren Heizinduktor (14a, 16a, 18a) und zumindest eine weitere Schalteinheit (50a), die zumindest im Wesentlichen identisch zu der Schalteinheit (22a) ausgebildet und dazu vorgesehen ist, eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem weiteren Heizinduktor (14a, 16a, 18a) und der Detektionseinheit (20a) für einen Detektionsbetrieb herzustellen und für einen Heizbetrieb zu trennen.

10. Induktionskochfeldvorrichtung (10a; 10b) nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (52a; 52b), welche dazu vorgesehen ist, die Schalteinheit (22a) und die weitere Schalteinheit (50a) in zeitlich voneinander getrennten Intervallen zu aktivieren.

11. Induktionskochfeldvorrichtung (10a) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (52a) ein Schieberegister (54a) aufweist.

12. Induktionskochfeldvorrichtung (10b) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (52b) einen Binärdecoder (56b) aufweist.

13. Induktionskochfeld (60a) mit zumindest einer Induktionskochfeldvorrichtung (10a; 10b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.