專利名稱：電磁灶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及家用電器，特別是一種電磁灶。
背景技術(shù)：
電磁灶是一種利用電磁感應(yīng)原理將電能轉(zhuǎn)換為熱能的廚房電器。其工作原理為在電磁灶內(nèi)部，由整流電路將50/60Hz的交流電源轉(zhuǎn)變成直流電源，再經(jīng)過控制電路將直流電源轉(zhuǎn)換成頻率為20K～40KHz的中頻電源，高速變化的電流流過線圈會產(chǎn)生高速變化的磁場，當(dāng)磁場內(nèi)的磁力線通過金屬器皿(導(dǎo)磁又導(dǎo)電材料)底部金屬體內(nèi)產(chǎn)生無數(shù)的小渦流，使器皿本身自行高速發(fā)熱，然后再加熱器皿內(nèi)的東西。
現(xiàn)有的電磁灶存在以下缺陷1、檢測鍋具電路復(fù)雜且準(zhǔn)確性低，當(dāng)電磁灶上沒有鍋具時，電磁灶還在加熱，就會造成電磁污染。2、當(dāng)供電電壓或負(fù)載特性發(fā)生較大變化的情況下，電磁灶的輸出功率就會發(fā)生較大變化，穩(wěn)定性較差。3、在市電電網(wǎng)上發(fā)生瞬間高壓時，容易導(dǎo)致功率開關(guān)管炸毀。4、在電子開關(guān)關(guān)閉的瞬間，電磁轉(zhuǎn)換線圈上將產(chǎn)生很高的反沖高壓，容易導(dǎo)致電子開關(guān)元件損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種具有負(fù)荷檢測功能、反沖高壓力限制功能、抗干擾能力強、輸出功率穩(wěn)定的電磁灶。
本實用新型電磁灶包括灶體和設(shè)置于灶體內(nèi)的電路部分，所述電路部分包括同步振蕩電路5、電磁功率輸出電路4、輸出功率調(diào)整電路9、控制部分11和電源電路2，市電整流后的直流電壓經(jīng)同步振蕩電路5轉(zhuǎn)換成頻率為20K～40KHz的中頻電壓、再經(jīng)電磁功率輸出電路4轉(zhuǎn)換為高速變化的磁場，從而使電磁灶上的金屬器皿發(fā)熱，控制部分11包括控制開關(guān)、顯示器和MCU，輸出功率調(diào)整電路9根據(jù)來自MCU的指令調(diào)節(jié)所述中頻電壓的頻率，進(jìn)而調(diào)整電磁功率輸出電路4的輸出功率，還包括一用于檢測鍋具是否存在的負(fù)荷檢測電路1，該負(fù)荷檢測電路1包括互感器T2，互感器T2的初級線圈串聯(lián)于電源輸入回路中，互感器T2的次級線圈依次接整流器、濾波器到MUC的A/D輸入端，MCU根據(jù)該A/D輸入端電壓的大小判斷負(fù)荷大小，進(jìn)而控制電磁功率輸出電路4的輸出功率。
本電磁灶設(shè)有負(fù)荷檢測電路，它利用互感器，通過檢測電流在互感器次級產(chǎn)生的感應(yīng)電壓大小的方法來檢測鍋具，配合軟件算法，保證電路在AC150V-270V范圍內(nèi)都能準(zhǔn)確地識別。電路簡單、準(zhǔn)確性高，可有效避免無鍋時輸出功率產(chǎn)生電磁污染。
它還可以包括恒功率控制電路，通過互感器取樣電流變化，另取樣市電電壓變化，兩路取樣信號疊加后反饋給功率輸出調(diào)整電路，保證了在較大供電電壓變化情況下和在負(fù)載特性發(fā)生較大變化的情況下，電磁灶的輸出功率保持恒定。
還可以包括脈沖干擾檢測電路，采用微分電路提高發(fā)現(xiàn)脈沖干擾的靈敏度，檢測到干擾脈沖時，通過單穩(wěn)態(tài)延時電路通知MCU及時反應(yīng)，杜絕干擾引起的炸管現(xiàn)象。
還可以包括反沖高壓限制電路，在電子開關(guān)關(guān)閉的瞬間，電磁轉(zhuǎn)換線圈上產(chǎn)生的反沖電壓過高時，控制電磁灶輸出功率下調(diào)，防止電子開關(guān)元件的損壞。


圖1為本實用新型實施例的原理框圖；圖2為其電路圖；圖3為圖2中負(fù)荷檢測部分的電路圖；圖4為圖2中恒功率控制部分的電路圖；圖5為圖2中脈沖干擾檢測部分的電路圖；圖6為圖2中同步振蕩和反沖高壓限制部分的電路圖；圖7為圖2中功率輸出調(diào)整部分的電路圖；圖8為本電磁灶的低壓供電電路圖。
具體實施方式
本實施例電磁灶的型號為230V，
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明。
如圖1所示，本電磁灶包括灶體和設(shè)置于灶體內(nèi)的電路部分，所述電路部分包括同步振蕩電路5、電磁功率輸出電路4、輸出功率調(diào)整電路9、控制部分11和電源電路2，市電整流后的直流電壓經(jīng)同步振蕩電路5轉(zhuǎn)換成頻率為20K～40KHz的中頻電壓、再經(jīng)電磁功率輸出電路4轉(zhuǎn)換為高速變化的磁場，當(dāng)磁場內(nèi)的磁力線通過電磁灶上的金屬器皿(導(dǎo)磁又導(dǎo)電材料)底部時金屬體內(nèi)產(chǎn)生無數(shù)的小渦流，使器皿本身自行高速發(fā)熱，然后再加熱器皿內(nèi)的東西，控制部分11包括控制開關(guān)、顯示器和MCU，輸出功率調(diào)整電路9根據(jù)來自MCU的指令調(diào)節(jié)所述中頻電壓的頻率，進(jìn)而調(diào)整電磁功率輸出電路4的輸出功率，還包括用于檢測鍋具是否存在的負(fù)荷檢測電路1、恒功率控制電路6、脈沖干擾檢測電路3、反沖高壓限制電路7、低壓供電電路2、溫度檢測電路8和高低電壓檢測電路10。
圖2是本電磁灶的電路圖，圖3-圖8為圖2中各單元電路的電路圖，下面結(jié)合圖2-圖8做詳細(xì)說明。
參照圖2、3，負(fù)荷檢測電路1包括互感器T2，互感器T2的初級線圈串聯(lián)于電源輸入回路中，互感器T2的次級線圈依次接由二極管D5、D6、D14、D15構(gòu)成的整流器、濾波器C2和跟隨器U3D到MUC的A/D輸入端，MCU控制功率開關(guān)管IGBT1輸出試探性脈沖，不同面積的物體產(chǎn)生的電流不同，交流電流通過互感器T2產(chǎn)生感應(yīng)電壓，經(jīng)整流、濾波后輸入跟隨器U3D，跟隨器U3D輸出最大5V的檢鍋電壓送到MCU的A/D輸入端檢測電壓值，根據(jù)這個電壓值判斷是大鍋還是小鍋甚至是不應(yīng)該加熱的小物件，然后控制電磁功率輸出電路4的輸出功率，防止小物件(例如勺子、鑰匙，硬幣等)意外加熱，也防止無鍋輸出功率，造成電磁污染。
本負(fù)荷檢測電路利用互感器，通過檢測電流在互感器次級產(chǎn)生的感應(yīng)電壓大小的方法來檢測鍋具。配合優(yōu)秀的軟件算法，保證電路在AC150V-270V范圍內(nèi)都能準(zhǔn)確地識別。
參照圖4，恒功率控制電路6包括比較器U3C、連接于電源電路輸出端的電壓采樣電路41、以及一電流采樣電路42，電壓采樣電路41的輸出端和電流采樣電路42的輸出端通過加法器43連接到比較器U3C負(fù)輸入端。其中，電流采樣電路42包括互感器T2，互感器T2的初級線圈串聯(lián)于電源輸入回路中，互感器T2的次級線圈依次接由二極管D5、D6、D14、D15構(gòu)成的整流器、濾波器C2到加法器43一輸入端。電流采樣電路42的互感器T2的次級線圈一端接電壓基準(zhǔn)電路44，該互感器T2的次級線圈另一端與該電壓基準(zhǔn)電路44之間接感應(yīng)電壓微調(diào)電路45，通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻器VR1可微調(diào)感應(yīng)電壓。
比較器U3C為功率控制IC，輸出功率受其正向輸入端9腳的電平控制，但是其反向輸入端8腳的信號取自R24、R11的電壓和電流負(fù)反饋信號。市電電壓的變化通過D9、D10、R26、R24提供給U3C電壓變化負(fù)反饋。因為負(fù)載變化引起的電流變化在互感器T2次級線圈產(chǎn)生變化，通過D5、D6、D14、D15整流，C2濾波再經(jīng)過R2、R6、R11提供給U3C電流負(fù)反饋，電阻R7、R8構(gòu)成電壓基準(zhǔn)電路44，用于提高互感器T2次級參考電壓基準(zhǔn)。
本恒功率控制電路采用互感器T2取樣電流變化，采用R9、D10、R26、R24回路取樣市電電壓變化，兩路反饋信號通過R11、R24構(gòu)成的加法電路43疊加后，控制功率輸出，使得在較大的供電電壓變化情況下和在負(fù)載特性發(fā)生較大的變化情況下，電磁灶的輸出功率恒定保持恒定。
如圖5所示，脈沖干擾檢測電路3包括一單穩(wěn)態(tài)延時電路51和一微分電路52，微分電路52的輸出端接單穩(wěn)態(tài)延時電路51的觸發(fā)端，微分電路52的輸入端分別通過兩個二極管D9、D10接電源電路的兩個交流輸入端N、L。市電電網(wǎng)上發(fā)生的瞬間高壓脈沖干擾信號，通過D9、D10、C24、R25到達(dá)比較器U4B第8腳，當(dāng)U4B第8腳上檢測到的瞬間干擾脈沖高于U4B第9腳時，比較器U4B第14腳輸出低電平，通過二極管D12關(guān)斷功率輸出，防止功率開關(guān)管IBGT1炸毀。由比較器U4B與C32、R38、R39構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)延時電路51，可以將尖刺干擾脈沖變成具有一定延時寬度的矩形脈沖，使MCU檢測干擾脈沖更加準(zhǔn)確、可靠。由C24、R41構(gòu)成的微分電路52可以提高發(fā)現(xiàn)脈沖干擾的靈敏度。
電子開關(guān)關(guān)閉的瞬間，電磁轉(zhuǎn)換線圈上將產(chǎn)生很高的反沖電壓，為了防止電子開關(guān)元件的損壞，設(shè)計有控制振動同步電路和反沖高壓限制電路。
如圖6所示，反沖高壓限制電路7包括比較器U3A和連接于該比較器U3A負(fù)輸入端的采樣電路61，該采樣電路61由三個電阻R14、R15、R21串聯(lián)組成，它的采樣端接電磁轉(zhuǎn)換線圈的一端，比較器U3A的正輸入端接+5V電源。設(shè)計初始態(tài)U3A的正向輸入端5腳電位高于反向輸入端4腳，U3A的輸出端2腳輸出為高阻態(tài)。當(dāng)反沖電壓過高時，U3A的反向輸入端4腳電位高于正向輸入端5腳，U3A的輸出端2腳輸出低電平，控制電磁灶輸出功率下調(diào)。
同步振蕩電路5包括比較器U3B和采樣電路61，該采樣電路61由三個電阻R14、R15和R21串聯(lián)組成，采樣電路61的采樣端接電磁轉(zhuǎn)換線圈的一端，采樣電路61的輸出端接隔離電阻R18到比較器U3B正輸入端。設(shè)計初始態(tài)U3B的反向輸入端6腳電位高于正向輸入端7腳，U3B的輸出端1腳輸出為低電平。當(dāng)電子開關(guān)關(guān)閉的瞬間，電磁轉(zhuǎn)換線圈上產(chǎn)生的反沖電壓使U3B的正向輸入端7腳電位高于反向輸入端6腳，U3B的輸出端1腳輸出高電平。隨著電磁轉(zhuǎn)換線圈上的能量流向儲能電容C18，反沖電壓下降，直到U3B的反向輸入端6腳電位高于正向輸入端7腳，U3B的輸出端1腳再次輸出低電平，同步電路輸出一個完整的周期脈沖。
同步振蕩信號和反沖高壓信號同時取自一條回路(即圖6中R14、R15和R21構(gòu)成的采樣電路61)，為了防止兩個比較器U3B和U3A的輸入端電平互相牽扯，電路增加電阻R18、R20進(jìn)行隔離。
參照圖7，輸出功率調(diào)整電路9包括PWM信號轉(zhuǎn)換器U3C、比較器U4C和U4D、以及由三極管Q1和Q2組成的功放電路，PWM信號轉(zhuǎn)換器U3C輸出接濾波器C31到比較器U4C的正輸入端，比較器U4C的負(fù)輸入端接同步振蕩電路5的輸出端，比較器U4C的輸出端接比較器U4D的正輸入端，比較器U4D的負(fù)輸入端接電阻R31到地，該端同時接電阻R32到+18V電源，比較器U4D的輸出端接所述功放電路的輸入端，該功放電路的輸出端串接電阻R49、R50到地，電阻R49和R50構(gòu)成波形反饋修整電路。
比較器U3B、U4C生成電磁灶工作所需要的中頻振蕩，比較器U4D作為信號整形和輸出并通過由三極管Q1、Q2組成的功放電路驅(qū)動功率開關(guān)管IGBT1。MCU輸出功率控制PWM信號，經(jīng)PWM信號轉(zhuǎn)換器U3C處理在電容C31上形成直流電平用以控制所述中頻振蕩頻率，從而影響輸出功率變化。電阻R49、R50構(gòu)成的波形反饋修整電路，使驅(qū)動功率開關(guān)管IBGT1的波形上升、下降速度更快，更加接近理想方波，使功率開關(guān)管IGBT1開關(guān)速度更快，損耗、發(fā)熱量更少。
通常的電路，在上電的瞬間，+18V出現(xiàn)時，因為比較器U4C未穩(wěn)定，如果直接通過比較器U4C輸出端控制功率開關(guān)管IGBT1開關(guān)，可能會出現(xiàn)一個短暫的導(dǎo)通狀態(tài)，這種時候極易造成功率開關(guān)管IGBT1的炸毀，本電路增加一個比較器U4D，并將+18V經(jīng)過電阻R31、R32分壓接到比較器U4D負(fù)輸入端，從而使上電到穩(wěn)態(tài)過程中，U4D負(fù)端電壓一直高于正端，比較器U4D第12腳一直輸出低電平，有效關(guān)斷功率開關(guān)管IGBT1，從而避免了由于功率開關(guān)管IGBT1偶然導(dǎo)通而引起炸管的現(xiàn)象。
如圖8所示，本電磁灶的低壓供電電路2采用單片開關(guān)電源VIPer22A芯片構(gòu)成的串聯(lián)開關(guān)型降壓電路，該串聯(lián)開關(guān)型降壓電路包括VIPer22A芯片U1，VIPer22A芯片U1第4腳輸出的電壓通過二極管D3、電感L1和濾波電容C14后產(chǎn)生VDD電壓，VDD電壓經(jīng)過二極管D7和濾波電容C13后產(chǎn)生+18V電壓，VIPer22A芯片U1第4腳輸出的電壓另通過二極管D3、變壓器L2和三端穩(wěn)壓器U2后產(chǎn)生+5V電壓。
該低壓供電電路2可以將AC85V～265V的高電壓直接降到一個20V左右穩(wěn)定的低電壓，該電路輸出三組電壓VDD、+18V、+5V，其中VDD電壓供風(fēng)扇使用，+18V供比較器電源、功率開關(guān)管IGBT1的驅(qū)動電路用。當(dāng)VIPer22A芯片發(fā)生過熱保護(hù)時(例如風(fēng)扇堵轉(zhuǎn)導(dǎo)致負(fù)載電流過大等原因)，輸出電壓停止，VDD電壓由于風(fēng)扇消耗電流大，很快被拉至0V，由于二極管D7具有單向?qū)щ娦?，以及C13濾波電容存在，+18V電壓下降比較緩慢，可以避免功率開關(guān)管IGBT1驅(qū)動電路由于+18V突然下降導(dǎo)致功率開關(guān)管IGBT1處于半導(dǎo)通狀態(tài)而燒毀。
圖2中，電阻R4、R10、TRT1、TRT2、TSW1構(gòu)成溫度檢測電路8。三極管Q3及其外圍元件構(gòu)成風(fēng)扇驅(qū)動電路。
高低電壓檢測電路10由二極管D9、D10整流、R26、C25、R27、R44、R47、C38、降壓、濾波，U4A作為跟隨器，輸出0-5V的電壓，送到MCU的A/D輸入端，再經(jīng)過軟件運算處理，從而準(zhǔn)確檢測出市電電壓?？刂齐姶艩t在電壓低于AC150V、或高于AC270V時，停止電磁爐加熱、并發(fā)出電壓異常提示信號。
權(quán)利要求1.一種電磁灶，包括灶體和設(shè)置于灶體內(nèi)的電路部分，所述電路部分包括同步振蕩電路(5)、電磁功率輸出電路(4)、輸出功率調(diào)整電路(9)、控制部分(11)和電源電路(2)，市電整流后的直流電壓經(jīng)同步振蕩電路(5)轉(zhuǎn)換成頻率為20K～40KHz的中頻電壓、再經(jīng)電磁功率輸出電路(4)轉(zhuǎn)換為高速變化的磁場，從而使電磁灶上的金屬器皿發(fā)熱，控制部分(11)包括控制開關(guān)、顯示器和MCU，輸出功率調(diào)整電路(9)根據(jù)來自MCU的指令調(diào)節(jié)所述中頻電壓的頻率，進(jìn)而調(diào)整電磁功率輸出電路(4)的輸出功率，其特征在于還包括一用于檢測鍋具是否存在的負(fù)荷檢測電路(1)，該負(fù)荷檢測電路(1)包括互感器T2，互感器T2的初級線圈串聯(lián)于電源輸入回路中，互感器T2的次級線圈依次接整流器、濾波器到MUC的A/D輸入端，MCU根據(jù)該A/D輸入端電壓的大小判斷負(fù)荷大小，進(jìn)而控制電磁功率輸出電路(4)的輸出功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁灶，其特征在于還包括一恒功率控制電路，該恒功率控制電路包括比較器U3C、連接于電源電路輸出端的電壓采樣電路(41)、以及一電流采樣電路(42)，電壓采樣電路(41)的輸出端和電流采樣電路(42)的輸出端通過加法器(43)連接到比較器U3C負(fù)輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電磁灶，其特征在于所述電流采樣電路(42)包括一互感器T2，互感器T2的初級線圈串聯(lián)于電源輸入回路中，互感器T2的次級線圈依次接整流器、濾波器到加法器(43)一輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電磁灶，其特征在于所述電流采樣電路(42)的互感器T2的次級線圈一端接電壓基準(zhǔn)電路(44)，該互感器T2的次級線圈另一端與該電壓基準(zhǔn)電路(44)之間接感應(yīng)電壓微調(diào)電路(45)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一權(quán)項所述的電磁灶，其特征在于還包括一脈沖干擾檢測電路(3)，該脈沖干擾檢測電路(3)包括一單穩(wěn)態(tài)延時電路(51)和一微分電路(52)，微分電路(52)的輸出端接單穩(wěn)態(tài)延時電路(51)的觸發(fā)端，微分電路(52)的輸入端分別通過兩個二極管接電源電路的兩個交流輸入端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電磁灶，其特征在于還包括反沖高壓限制電路(7)，該電路包括比較器U3A和連接于該比較器U3A負(fù)輸入端的采樣電路(61)，該采樣電路(61)的采樣端接電磁轉(zhuǎn)換線圈的一端，比較器U3A的正輸入端接+5V電源。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電磁灶，其特征在于所述同步振蕩電路(5)包括比較器U3B和采樣電路(61)，該采樣電路(61)由三個電阻R14、R15和R21串聯(lián)組成，采樣電路(61)的采樣端接電磁轉(zhuǎn)換線圈的一端，采樣電路(61)的輸出端接隔離電阻R18到比較器U3B正輸入端。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電磁灶，其特征在于所述輸出功率調(diào)整電路(9)包括PWM信號轉(zhuǎn)換器U3C、比較器U4C和U4D、以及由三極管Q1和Q2組成的功放電路，PWM信號轉(zhuǎn)換器U3C輸出接濾波器C31到比較器U4C的正輸入端，比較器U4C的負(fù)輸入端接同步振蕩電路(5)的輸出端，比較器U4C的輸出端接比較器U4D的正輸入端，比較器U4D的負(fù)輸入端接電阻R31到地，該端同時接電阻R32到+18V電源，比較器U4D的輸出端接所述功放電路的輸入端，該功放電路的輸出端串接電阻R49、R50到地，電阻R49和R50構(gòu)成波形反饋修整電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電磁灶，其特征在于本電磁灶的低壓供電電路采用單片開關(guān)電源VIPer22A芯片構(gòu)成的串聯(lián)開關(guān)型降壓電路，該串聯(lián)開關(guān)型降壓電路包括VIPer22A芯片U1，VIPer22A芯片U1第4腳輸出的電壓通過二極管D3、電感L1和濾波電容C14后產(chǎn)生VDD電壓，VDD電壓經(jīng)過二極管D7和濾波電容C13后產(chǎn)生+18V電壓，VIPer22A芯片U1第4腳輸出的電壓另通過二極管D3、變壓器L2和三端穩(wěn)壓器U2后產(chǎn)生+5V電壓。
專利摘要一種電磁灶，包括灶體和設(shè)置于灶體內(nèi)的電路部分，所述電路部分包括同步振蕩電路、電磁功率輸出電路、輸出功率調(diào)整電路、控制部分和電源電路，還包括一用于檢測鍋具是否存在的負(fù)荷檢測電路，該負(fù)荷檢測電路包括互感器T2，互感器T2的初級線圈串聯(lián)于電源輸入回路中，互感器T2的次級線圈依次接整流器、濾波器到MUC的A/D輸入端，MCU根據(jù)該A/D輸入端電壓的大小判斷負(fù)荷大小，進(jìn)而控制電磁功率輸出電路的輸出功率。本電磁灶具有負(fù)荷檢測功能、反沖高壓力限制功能，抗干擾能力強、輸出功率穩(wěn)定。
文檔編號H05B6/04GK2899368SQ20062005384
公開日2007年5月9日 申請日期2006年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月12日
發(fā)明者丘守慶, 許申生, 劉春光 申請人:深圳市鑫匯科電子有限公司