專利名稱：新型感應爐的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電流整流后得到的脈動直流電流變成高頻(超音頻)電流，饋送到電感線圈上以產生高頻交變磁場，使得在其附近的鐵磁介質內部產生渦流加熱食物的一種裝置。
目前，市場上銷售的感應爐、電磁感應桌產品的電路模式基本上套搬國外設計的電路。我們認真研究了國外電路的結構和原理，認為這種電路結構和模式不適于我們的國情。據資料介紹，國外大部分地區的市電電壓為110V，而我國的市電電壓為220V。電磁爐的基本原理是利用電感線圈產生的高反壓來形成磁場，從而利用渦流對鐵磁質介質進行加熱。當電源電壓為220V時，所產生的高壓可高達電源電壓的5-10倍，即1100-2200V；因此末級輸出的是一個個窄脈沖，瞬間電流高達30-50A。能夠承受如此高壓且又能輸出如此大的電流的半導體器件目前很難買到，因此國外產品都用專用模塊來做末級輸出器件，而這種器件在國內是很難買到的。同樣的產品，感應爐在國外使用時，穩定性很好，而在國內卻很不理想。最近幾年，國內有很多人在探討電磁爐國產化的問題，但目前仍未看到成功的電路。我們經過近半年的研究探討，設計了一套電路，設汁該電路的出發點就是適合我國的國情。
我們認為，現有技術存在以下幾個問題1、因反向電壓太高和瞬間電流太大，國產半導體器件和目前能在市場買到的進口通用器件耐壓程度達不到要求。因此，利用現有電路生產的產品穩定性差且材料不易購買。
2、對電網供電要求太苛刻，生產成本太高。當電網供電電壓的變化超出±10％時，現有產品將處于保護狀態停止工作；目前市場上銷售的電磁爐、電磁桌產品，進口的售價均在2000.00元左右，國產的也在1000.00元左右。我國是發展中國家，電力供應無論在數量上還是在質量上還遠不如發達國家，電網電壓不穩定是常有的事。我國居民的消費能力比較有限，售價太高，也會影響銷售。
3、控制電路復雜。
4、空載耗能高(空載電流100MA)。
本實用新型的目的是提供一種電源電壓調壓整流電路；高頻信號產生、驅動電路；推挽式功率開關電路；負荷檢測電路及鍋溫檢測控制電路五個部分。解決了上述的不足
本實用新型的目的是由以下結構實現的1、電路采用推挽輸出形式，反向高壓限制在電源電壓的3-4倍，不超過4倍，瞬態電流不超過5A。末級功率器件可選用通用的彩電行輸出管。
2、控制電路數字化，結構簡單。整機穩定性好。
3、對電網供電電壓無特殊要求，電源電壓低至170V時仍能正常工作，高至250V時亦能正常工作。
4、整機的材料成本大幅度下降，直接成本不超過150.00元。
5、空載耗能小(空載電流50MA)。
新型感應爐由電源電壓調壓整流電路；高頻信號產生、驅動電路；負荷檢測電路及鍋溫檢測控制電路組成，其特征在于1.調壓整流電路交流電壓(220V)經二極管D01、電阻R02、整流器DQ01后變成脈動直流電壓，經扼流圈EL送給推挽功率輸出電路，通過繼電器J2控制二極管D01是否接入電路，以改變電磁爐輸出功率的大小；2.高頻信號產生、驅動電路施密特觸發器IC6A接成的振蕩器，輸出30…50千赫的高頻信號，經D觸發器IC4A二分頻，輸出兩路反相的方波，再經雙定時電路GLC556構成的緩沖級，送入由射隨器構成的驅動電路，驅動電路由BG2…BG5組成；3.推挽式功率開關電路推挽式功率開關電路由達林頓電路BG01…BG06組成，C01，C02，XQ1，XQ2組成的串聯諧振電路作為負載，驅動信號由BG2…BG5組成的驅動電路提供；4.負荷檢測電路BG06集電極電壓的變化，經R01，D02，R10，R11分壓后送給比較器IC3B，再經反相器及與非門IC6D，BG1控制繼電器J1的開或關；利用主電路電流互感器HG，比較器IC3D，非門IC6D強制控制繼電器J1的開或關；5.鍋溫檢測控制電路該電路由電阻RT1，R4，R5，R6及比較器IC3A組成，熱敏電阻RT1的變化，引起比較器輸出變化，強制控制繼電器J1的開或關。
本實用新型結構合理，操作簡便，使用通用器件的設計思想。
1、采用推挽輸出形式，反向高壓低，可使用通用器件。
2、適用電壓范圍廣。
3、生產成本低。
4、電路末級負載——電感線圈分上下兩層疊式結構，線徑僅為現有技術所用線徑的1/3左右。
5、電路結構小巧。生產單灶，體積僅為300*250*80MM3；也可將其安裝在餐桌底部構成電磁桌；也可安裝在茶幾或老板桌的某部位的底部構成新式高檔家具和辦公設備。
6、熱效率可高達85％。
7、采用可控硅調功，調節范圍廣。
8、控制靈活，操作簡便。
整機電路圖見附圖
，電路原理為一、調溫整流電路交流電壓(AC220V)經交流互感器HG、二極管D01、電阻R02加到主電路整流器DQ01。經整流導到頻率為100HZ的脈動直流電壓，經扼流圈EL送入推挽功率輸出電路。繼電器J2通過K1控制二極管D01是否接入電路，從而控制電磁爐輸出功率的大小。當繼電器J2吸合時，二極管D01串入電路，故送入整流器DQ01的電壓為半波50HZ的交流電壓，電磁爐在1/4功率下工作，處于保溫狀態；當繼電器降放后，二極管被短路，送入整流器DQ01的電壓波形為全波50HZ市電交流電壓，電磁爐在全功率加熱狀態下工作(約1000W)。
二、高頻信號產生、驅動電路電源電壓經變壓器B1，整流器DQ1后，得到±7.5V的直流電壓。該電壓一路送到由BG2、BG3、BG4 BG5組成的驅動電路，做為驅動電路的工作電源；另一路送入IC1、IC2三端穩壓器，得到±5V的直流電壓，做為各功能電路的工作電源。R1和發光二極管D1做為電源指示，電扇DJ用于電磁爐整個裝置的風冷散熱。
IC6是四個二輸入端施密特觸發器。IC6A接成振蕩器，其輸出頻率范圍為30--50KHz，并由W1微調。該高頻信號送入IC4A，IC4是雙D觸發器。IC4A接成二分頻電路，輸出端1、2腳的輸出信號是互為反相的方波。該信號分別送入IC5A、IC5B，IC5是雙定時電路，其輸出電流可達200mA，用其做為緩沖級可提高電路的負載能力。IC5將高頻信號分別送入推挽開關電路的驅動級。
驅動電路由晶體管BG2、BG3、BG4、BG5組成射級跟隨器電路。它們做為驅動級分別驅動推挽功率開關電路。BG2、BG4的集電極接低壓整流電源的+7.5V，BG3-BG5的集電極接低壓整流電源的-7.5V。
三、推挽式功率開關電路BG01和BG02、BG03組成達林頓電路，BG01的基極—發射極間接一個二極管D5，作用是當輸入脈沖為負值時將BG02、BG03基區存貯的電荷迅速地拉出，提高BG02、BG03的關斷速度。C01與XQ1組成串聯諧振電路，其諧振頻率決定于XQ1的電感量和C01的電容量。推挽功率開關電路的推挽兩部分電路是對稱的。因此，BG04、BG05、BG06、C02、D6、XQ2構成的推挽功率開關電路的另一部分的電路功能介紹略。
當輸入端脈沖為正時，BG01、BG02、BG03組成的達林頓電路導通，流過XQ1的電流迅速增大；當輸入端脈沖為負時，該電路截止，此時XQ1、C01發生串聯諧振，主線圈XQ1兩端產生約4倍電源電壓的反向高壓并由此產生一個很強的高頻磁場。所謂的推挽電路，就是指一路導通，另一路截止的工作方式。這樣，在兩組線圈上產生的磁場就可以產生足夠大的渦流，鐵磁介質則可獲得約1000W左右的功率輸出。
四、負荷檢測電路負荷檢測電路的作用是當鐵磁介質(鍋)未放在電磁爐上時，電磁爐處于小電流檢測工作狀態，消耗功率很小并具有檢測鍋是否放在電磁爐上進而控制整機工作的能力。當鍋放在電磁爐上時，通過檢測BG06集電極電壓的變化(由大變小)來控制BG1的導通，使電磁爐處于加熱狀態。
當鍋未放在電磁爐上時，電源電壓經電阻R02(繼電器J1處于釋放狀態)整流器DQ01后加到推挽功率開關電路，由于R04的限流作用，整機的工作電流為50mA，BG06集電極有約30V的電壓，該電壓經R01、D02、R10、R11分壓后送到比較器IC3B的輸入端6腳，這時6腳的電壓大于+10V，使其輸出為低電平，經反相器IC6B后，IC6D的輸入端為高電平，因而IC6D的輸出端為低電平，BG1截止，繼電器J1保持釋放狀態。
當鍋放在電磁爐上以后，主線圈XQ1、XQ2的負載加重，使得BG06集電極上電壓變低，經R03、R10、R11分壓后送到比較器IC3B輸入端，使其電位低于+10V，IC3B的輸出端變為高電平，經R13、C10延時電路延時1秒后，反相器IC6B的輸出端變為低電平，因此IC6D的輸出端變為高電平。這樣，推挽功率開關電路就工作在大電流狀態下，主線圈XQ1、XQ2產生的強高頻磁場對鍋體進行加熱。這時，BG06的集電極電壓又變得很高，最終將使IC6B的輸入端變為低電平，其結果將導致剛剛建立起來的繼電器吸合狀態又回到釋放狀態。為了解決這個問題，電路中設計了由IC3D、IC6C和主回路電流互感器HG等構成的電流檢測電路，當該電路檢測到大電流時，使IC6D的輸入端為低電平，從而使其輸出端為高電平，維持BG1的導通；當鍋從電磁爐上取走時，主電路電流減小，電流檢測電路又使IC6D的輸入端變為高電平，其輸出端變為低電平，進而使BG1截止。
電流檢測電路通過電流互感器HG感應主回路電流的變化，當鍋體放在電磁爐上并被IC3B檢測到，從而控制繼電器J1吸合后，主回路電流增大，互感器得到的電壓經D2整流后大于W2調整確定的電壓時，比較器IC3D的輸出端為高電平，經反相器IC6C后，IC6D的與門輸入端12腳為低電平。這樣，IC6D的輸出為高電平，維持BG1的導通狀態，即電磁爐對鍋體加熱的狀態。如果鍋從電磁爐上取走，主回路電流將減小，這時比較器IC3D的同相輸入端電壓小于反相輸入端的比較電壓，則輸出端為低電平，IC6C的輸出端變為高電平，進而使BG1截止，整機處于小電流(50mA)的工作狀態。
IC3D比較電壓的數值確定在主電路電流為1A時。
五、鍋溫檢測控制電路鍋體檢溫控制電路的作用是當電磁爐用作煎烤食物時，鍋體溫度應該控制在某一溫度范圍內(本設計控制在210℃)，以適應煎烤食物和避免溫度過高損壞電磁爐。電路工作時，能自動控制溫度的變化，溫度達到控制溫度時，自動控制繼電器J1釋放，停止加熱；溫度自然降低后，又能控制繼電器吸合，繼續加熱。
電路由IC3A及其外圍元件組成。
當鍋體溫度不超過限制溫度時，IC3A輸出端為高電平，控制繼電器J1為吸合狀態；當鍋體溫度超出控制溫度時，RT1因感受到鍋體溫度而使阻值變小，R6上分得的電壓升高，該電壓直接加在比較器IC3A的反向輸入端，其電壓數值高于IC3A的同相輸入端所設定的比較電壓，使IC3A的輸出端輸出低電平，該低電平將BG1的基極電平強行變低，BG1因而截止，控制繼電器J1處于釋放狀態。使主回路電流由大電流工作狀態變為小電流(50mA)工作狀態。BG1截止期間，在風扇強制冷卻的條件下，RT1周圍的溫度很快就會降低，RT1的阻值逐漸增大，當增大到一定程度時，RT1與R6的分壓器分壓的結果使R6兩端的電壓(即IC3A反相輸入端)低于IC3A的同相輸入端電壓時，IC3A的輸出端變為高電平，BG1導通，控制繼電器J1為吸合狀態，主回路由小電流檢測狀態進入大電流正常工作狀態。
權利要求1.新型感應爐由電源電壓調壓整流電路；高頻信號產生、驅動電路；負荷檢測電路及鍋溫檢測控制電路組成，其特征在于(1).調壓整流電路交流電壓(220V)經二極管D01、電阻R02、整流器DQ01后變成脈動直流電壓，經扼流圈EL送給推挽功率輸出電路，通過繼電器J2控制二極管D01是否接入電路，以改變電磁爐輸出功率的大小；(2).高頻信號產生、驅動電路施密特觸發器IC6A接成的振蕩器，輸出30…50千赫的高頻信號，經D觸發器IC4A二分頻，輸出兩路反相的方波，再經雙定時電路GLC556構成的緩沖級，送入由射隨器構成的驅動電路，驅動電路由BG2…BG5組成；(3).推挽式功率開關電路推挽式功率開關電路由達林頓電路BG01…BG06組成，C01，C02，XQ1，XQ2組成的串聯諧振電路作為負載，驅動信號由BG2…BG5組成的驅動電路提供；(4).負荷檢測電路BG06集電極電壓的變化，經R01，D02，R10，R11分壓后送給比較器IC3B，再經反相器及與非門IC6D，BG1控制繼電器J1的開或關；利用主電路電流互感器HG，比較器1C3D，非門IC6D強制控制繼電器J1的開或關，(5).鍋溫檢測控制電路該電路由電阻RT1，R4，R5，R6及比較器IC3A組成，熱敏電阻RT1的變化，引起比較器輸出變化，強制控制繼電器J1的開或關。
專利摘要感應爐是將交流電壓整流后得到的脈動直流電流變成高頻(超音頻)電流，饋送到電感線圈上以產生高頻交變磁場，使得在其附近的鐵磁介質內部產生渦流加熱食物的一種裝置。感應爐電路分為交流電源電壓調壓整流電路；高頻信號產生、驅動電路；推挽式功率開關電路；負荷檢測電路及鍋溫檢測控制電路五個部分。特點采用推挽輸出形式，反向高壓低，可使用通用器件，適用電壓范圍廣，電路結構小巧簡單，生產成本低，熱效率可高達80％，操作簡便。
文檔編號F24C7/02GK2244683SQ9523198
公開日1997年1月8日 申請日期1995年8月18日 優先權日1995年8月18日
發明者魯俊生, 何靖禹, 王金 申請人:魯俊生, 何靖禹, 王金