專(zhuān)利名稱(chēng)：高精度程控節(jié)能電磁爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電磁爐外殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和內(nèi)部電路模塊的設(shè)計(jì)改進(jìn)，特別是一種高精度程控節(jié)能電磁爐。
電磁爐自問(wèn)世以來(lái)，在世界上的很多國(guó)家得到了迅速發(fā)展，尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家，普及率非常高，然而，目前市場(chǎng)上銷(xiāo)售的電磁爐，不同程度上多存在一些不足之處主要是由于缺乏科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制電路的模塊設(shè)計(jì)，導(dǎo)致內(nèi)部電路元件互相干擾造成溫升過(guò)高，從而影響主控電路工作的穩(wěn)定性，縮短了電磁爐的使用壽命，再加上缺乏合理的電路模塊設(shè)計(jì)，導(dǎo)致電磁爐工作時(shí)熱能的損耗比較大，因此沒(méi)有充分有效地利用其熱效率高這一優(yōu)點(diǎn)，成本也相應(yīng)偏高，給市場(chǎng)的推廣也造成了一定的困難。
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述的缺點(diǎn)，對(duì)電磁爐的內(nèi)部電路模塊和外殼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，從而使電磁爐有了突破性的進(jìn)展具有工作穩(wěn)定性好，使用壽命長(zhǎng)，熱效率高，成本低等優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一、改進(jìn)電磁爐的外殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和回路板受熱元器件排列位置，使其通風(fēng)散熱效果更加合理，同時(shí)由于蔽開(kāi)了電場(chǎng)、磁場(chǎng)的干擾和加熱線圈高溫的影響，增強(qiáng)了內(nèi)部電路主要元器件的等效阻抗，從而使電磁爐的工作更加穩(wěn)定，使用壽命更長(zhǎng)。
二、改進(jìn)電磁爐的內(nèi)部電路設(shè)計(jì)，根據(jù)電磁感應(yīng)的原理，首先由中央控制電路(振蕩電路)產(chǎn)生一個(gè)預(yù)定寬度之脈波信號(hào)，其幅度隨著L(加熱線圈)和C(諧振電容)構(gòu)成的諧振電路的電壓大小而變化?，F(xiàn)將此信號(hào)通過(guò)CPU(電路模塊)的A/D口向其發(fā)出指令，再由CPU計(jì)算每一個(gè)周期P脈波輸出的占空比例，與同步來(lái)的信號(hào)保持一致，可以使大功率晶體管(IGBT或FET)的開(kāi)關(guān)頻率與L(加熱線圈)C(諧振電容)構(gòu)成的LC諧振回路的諧振頻率保持一致，此時(shí)由L、C構(gòu)成的諧振回路的兩端電壓處在最大狀態(tài)，大功率晶體管的損耗也就越小，從而使大功率晶體管在感應(yīng)負(fù)載狀態(tài)下的溫升降至最低，徹底消除了大功率晶體管(IGBT或FET)因損耗過(guò)大，造成瞬間晶片快速發(fā)熱而極易被損壞的問(wèn)題，也解決了傳統(tǒng)電磁爐在加熱狀態(tài)時(shí)電流變動(dòng)大，產(chǎn)生自激、自損這一問(wèn)題，同時(shí)更提高了電磁爐的熱效率，使電磁爐工作更穩(wěn)定，使用壽命更長(zhǎng)，由于采用CPU電路模塊設(shè)計(jì)，因此一些傳統(tǒng)的保護(hù)電路被改為直接由CPU控制，降低了生產(chǎn)成本，也給市場(chǎng)的推廣起到了很大的作用。
附

圖1是本發(fā)明外部結(jié)構(gòu)示意圖，附圖2是本發(fā)明外殼的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和元件布圖，附圖3是本發(fā)明內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)方框圖。
結(jié)合附圖和實(shí)施例，進(jìn)一步描述本發(fā)明的外部結(jié)構(gòu)和內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)。
請(qǐng)參閱圖1所示，電磁爐的外殼安裝電源開(kāi)關(guān)按鈕[1]、上微調(diào)按鈕[2]、下微調(diào)按鈕[3]、快速按鈕[4]、保溫按鈕[5]、電源指示燈[6]、保溫指示燈[7]、快速指示燈[8]、功率指示燈[9]、[10]、[11]、[12]、[13]、[14]、[15]、[16]。
插上電源，按電源開(kāi)關(guān)按鈕[1]，電源指示燈[6]即被點(diǎn)亮，此時(shí)，電磁爐等待用戶選擇工作方式，用戶可根據(jù)實(shí)際需要選擇不同的工作方式，如快速加熱功能，保溫功能，若選擇上微調(diào)按鈕[2]、下微調(diào)按鈕[3]，可以循環(huán)調(diào)節(jié)電磁爐的功率，可分微、弱、中、強(qiáng)四檔，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是操作方便，靈活自如。
請(qǐng)參閱圖2所示，在電磁爐的外殼(底殼)兩側(cè)[18]開(kāi)出風(fēng)口，目的是便于空氣流通，使其通風(fēng)散熱更加合理，[26]為電磁爐的回路板、[19]為諧振電容、[20]為平滑電容、[21]為扼流圈、[22]為濾波電容、[23]為濾波電感、[24]為濾波電容、[25]為電源變壓器，將以上主要發(fā)熱元件分布到通風(fēng)口，目的是便于散熱，更重要的是電磁爐在工作過(guò)程中，如果不將以上的主要元件蔽開(kāi)磁力線的干擾，那么電場(chǎng)和磁場(chǎng)作用在鄰近的元件上時(shí)，就會(huì)使這些元件上產(chǎn)生不希望有的電流和電壓，而這些鄰近的元件和導(dǎo)體中產(chǎn)生的電流和電壓又能夠反向沖擊影響原來(lái)的電路和元件中的電流和電壓，從而最終引起元件的等效阻抗的改變，導(dǎo)致電磁爐電路工作狀態(tài)不穩(wěn)定，嚴(yán)重時(shí)甚至直接破壞電磁爐的正常工作。由于采用了本發(fā)明，電磁爐主回路板主要元器件蔽開(kāi)了電場(chǎng)、磁場(chǎng)的干擾和加熱線圈的高溫影響，從而使電磁爐的工件更加穩(wěn)定、可靠，使用壽命更長(zhǎng)。
請(qǐng)繼續(xù)參閱附圖3，本發(fā)明是由[27]零點(diǎn)檢測(cè)、[28]電源濾波電路、[29]驅(qū)動(dòng)電路、[30]高頻濾波電路、[31]功率振蕩電路、[32]中央控制電路(振蕩電路)、[33]同步跟蹤電路、[34]市電過(guò)低過(guò)高保護(hù)采樣電路、[35]脈沖保護(hù)采樣電路、[36]恒溫控制采樣電路、[37]晶體管過(guò)熱保護(hù)采樣電路、[38]高壓保護(hù)采樣電路、[39]電流采樣電路、[40]電源電壓采樣電路、[41]錯(cuò)誤檢測(cè)、[42]DISPLAY(顯示電路)、[43]CPU電路模塊，相互連接構(gòu)成。現(xiàn)根據(jù)上述電路間的連接關(guān)系作更進(jìn)一步的描述電磁爐在烹調(diào)過(guò)程中，由于負(fù)荷經(jīng)常會(huì)變化，其電路便會(huì)隨之處在不同工作狀態(tài)，為了確保功率管的安全，使其在無(wú)沖擊狀態(tài)下進(jìn)行，當(dāng)電磁爐的電源被接通后，本發(fā)明的CPU電路模塊[43]通過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)[27]和錯(cuò)誤檢測(cè)[42]在電源電壓零點(diǎn)附近利用中央控制電路[32]的比較器輸出一負(fù)脈沖，利用脈沖控制電磁爐激勵(lì)脈沖起始時(shí)間，來(lái)確保與開(kāi)機(jī)時(shí)勻在電源電壓零點(diǎn)處進(jìn)行，再經(jīng)CPU自動(dòng)識(shí)別自檢，同時(shí)掃描探測(cè)中央控制電路(振蕩電路)[32]的脈波信號(hào)是否定時(shí)發(fā)出，并與同步跟蹤電路[34]保持同步，功率管以截止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)向工作狀態(tài)，必須在電源50Hz電壓過(guò)零處進(jìn)行，然后才進(jìn)入初始狀態(tài)，CPU等待用戶選擇工作方式。
本發(fā)明的中央控制電路[32]，系一個(gè)習(xí)用的頻率在20～45KHz的脈沖振蕩器，它通過(guò)振蕩產(chǎn)生預(yù)定寬度之脈波信號(hào)并與同步跟蹤電路保持一致，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路[29]將信號(hào)放大，再連接高頻濾波電路[30]將其過(guò)濾加至功率晶體管(IGBT或FET)，使其導(dǎo)通。功率晶體管的ON/OFF連續(xù)切換動(dòng)作使功率振蕩電路[31]的L(加熱線圈)產(chǎn)生高頻交變磁場(chǎng)，來(lái)感應(yīng)炊具發(fā)熱，從而達(dá)到煮食目的。
本發(fā)明之內(nèi)部主要保護(hù)電路，其主要系由CPU電路模塊[43]的五個(gè)A/D口來(lái)完成，當(dāng)功率振蕩電路[31]運(yùn)行，進(jìn)入高頻振蕩時(shí)，市電過(guò)低過(guò)高保護(hù)采樣電路[34]、脈沖保護(hù)采樣電路[35]、恒溫控制采樣電路[36]、晶體管過(guò)熱保護(hù)采樣電路[37]、高壓保護(hù)采樣電路[38]直接對(duì)其進(jìn)行采樣，然后將采樣的數(shù)據(jù)通過(guò)A/D口直接知會(huì)CPU電路模塊[43]，CPU電路模塊根據(jù)讀取的數(shù)據(jù)，按預(yù)先設(shè)定的程序自動(dòng)檢測(cè)來(lái)限制脈波寬度。在較短的時(shí)間內(nèi)完成掃描、識(shí)別、轉(zhuǎn)換這一過(guò)程，然后再檢測(cè)下一個(gè)周期的脈波信號(hào)，恢復(fù)初始狀態(tài)，電磁爐繼續(xù)正常工作。本發(fā)明的五組采樣電路實(shí)為一組檢波觸發(fā)器，同時(shí)也可采用常用的識(shí)別電路經(jīng)電容耦合和電阻分壓再組成檢波器，起到限幅的作用，從而達(dá)到保護(hù)的目的。
本發(fā)明的CPU電路模塊[43]，它利用中央控制電路(振蕩電路)[32]產(chǎn)生的脈波寬度與LC構(gòu)成的諧振電路電壓大小變化的規(guī)律，直接對(duì)中央控制電路進(jìn)行采樣，再由CPU計(jì)算每個(gè)周期PWM脈波輸出的占空比例與同步跟蹤電路[33]來(lái)的信號(hào)保持一致，可以使大功率晶體管(IGBT或FET)的開(kāi)關(guān)頻率和L(加熱線圈)C(諧振電容)構(gòu)成的LC諧振回路的諧振頻率保持一致。此時(shí)，由L、C構(gòu)成諧振回路兩端的電壓處在最大狀態(tài)，大功率晶體管的損耗也就越小，使高頻振蕩電路處在最佳狀態(tài)，從而提高熱效率。由于采用了本發(fā)明，從而使大功率晶體管在感應(yīng)負(fù)載狀態(tài)下的溫升降至最低，徹底消除了大功率晶體管(IGBT或FET)因損耗過(guò)大，造成瞬部晶片快速發(fā)熱而極易被損壞的問(wèn)題，也解決了傳統(tǒng)電磁爐在加熱狀態(tài)時(shí)電流變動(dòng)大，產(chǎn)生自激、自損這一問(wèn)題，使電磁爐的工作更加穩(wěn)定，使用壽命更長(zhǎng)。由于采用了本發(fā)明，因此傳統(tǒng)的外圍硬件保護(hù)電路直接由CPU控制，大幅度降低了生產(chǎn)成本，給市場(chǎng)的推廣起到了很大的推動(dòng)作用。
權(quán)利要求
1.由外殼和內(nèi)部主回路板、CPU電路模塊組成的高精度程控節(jié)能電磁爐，其特征在于電磁爐的外殼安裝電源開(kāi)關(guān)按鈕[1]，上微調(diào)按鈕[2]，下微調(diào)按鈕[3]，快速按鈕[4]，保溫按鈕[5]，電源指示燈[6]，保溫指示燈[7]，快速指示燈[8]，功率指示燈[9]，[10]，[11]，[12]，[13]，[14]，[15]，[16]。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度程控節(jié)能電磁爐，其特征在于電磁爐的外殼(底殼)兩側(cè)[18]開(kāi)有出風(fēng)口，主回路板[26]的主要發(fā)熱元件分布到通風(fēng)口，便于通風(fēng)散熱，同時(shí)增強(qiáng)內(nèi)部電路主要元器件的等效阻抗，敝開(kāi)電場(chǎng)磁場(chǎng)的干擾，使電磁爐的工作更加穩(wěn)定、可靠。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度程控節(jié)能電磁爐，其特征在于大功率晶體管(IGBT或FET)的開(kāi)關(guān)頻率的控制是由CPU電路模塊來(lái)控制，中央控制電路(振蕩電路)[32]直接通過(guò)A/D口向CPU電路模塊[43]發(fā)出指令，并與同步跟蹤電路[33]的信號(hào)保持一致，從而使晶體管的開(kāi)關(guān)頻率與LC回路的諧振頻率保持一致，使振蕩電路兩端的電壓處在最大狀態(tài)，因此功率管損耗越小，徹底消除大功率晶體管(IGBT或FET)因損耗過(guò)大，造成晶片瞬間快速發(fā)熱而被損壞的問(wèn)題，同時(shí)也提高了電磁爐的熱效率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度程控節(jié)能電磁爐，其特征在于所有保護(hù)電路直接由CPU電路模塊控制，其中設(shè)有一組檢波觸發(fā)器，該檢波觸發(fā)器起限幅的作用，追蹤電路確保整體系統(tǒng)不致發(fā)生超負(fù)荷情形，從而達(dá)到保護(hù)作用。
全文摘要
由外殼、內(nèi)部主回路板和CPU電路模塊組成的一種高精度程控節(jié)能電磁爐。該電磁爐的外殼(底殼)和內(nèi)部主回路板,經(jīng)科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后具有工作穩(wěn)定性好、可靠、耐用等優(yōu)點(diǎn);該電磁爐的內(nèi)部保護(hù)電路是經(jīng)硬件采樣組成檢波觸發(fā)器再由CPU電路模塊來(lái)控制;該電磁爐是利用中央控制電路直接向CPU發(fā)出信號(hào),再由CPU計(jì)算每個(gè)周期脈波輸出的占空比,與同步跟蹤電路保持一致,使晶體管的開(kāi)關(guān)頻率與LC的諧振頻率保持一致,減小晶體管損耗,從而提高熱效率及使用壽命。
文檔編號(hào)F24C7/08GK1288129SQ9911823
公開(kāi)日2001年3月21日 申請(qǐng)日期1999年9月9日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月9日
發(fā)明者陳惠強(qiáng) 申請(qǐng)人:陳惠強(qiáng)