CN205481176U - 电磁炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电磁炉，利用电流采样电路，实施监测电磁炉功率电路中的电流，并利用基准电路为电流采样电路提供可变化的基准值，使控制电路可以根据流入电磁炉的电流值与基准值，确定每个开关周期内开关器件的关断时间，并控制开关器件的断开，从而使开关器件的每个周期内的导通时间与流入电磁炉的电流有关，提高了输入电磁炉的能量，提高了电磁炉的功率等级和电网效率。

Description

电磁炉

技术领域

本实用新型涉及电路结构技术领域，尤其涉及一种电磁炉。

背景技术

电磁炉又名电磁灶，是现代厨房革命的产物，它无需明火或传导式加热而让热直接在锅底产生，因此热效率得到了极大的提高。

电磁炉是利用电磁感应加热原理制成的电气烹饪器具。图1为通常电磁炉电路结构示意图。如图1所示，电磁炉通常由：整流电路、滤波电路、谐振电路、开关电路和控制电路组成。其中，谐振电路包括谐振电容和加热线盘组成。输入电磁炉的50Hz的交流电经过整流器和滤波电路后，变为周期性脉动的直流电。开关电路中的开关管在控制电路控制下，在一个直流电周期内以固定的导通时间导通，从而谐振电路形成LC振荡，在加热线盘上形成高频变化的电流，变化的电流又使得加热线盘产生变化的电磁波，进而在锅底中产生大量涡流，从而产生烹饪所需的热。

但是，由于在整个直流电压包络的周期内，开关管的导通时间相同，在直流电压处于非波峰位置时，输入给加热线盘的能量较少，从而限制了电磁炉功率的提高，也降低了电网利用率。

实用新型内容

为了解决背景技术中提到的至少一个问题，本实用新型提供一种电磁炉，功率电路中开关器件每个导通周期的导通时间与每个谐振周期的电流有关，增加了电磁炉的功率。

本实用新型提供一种电磁炉，包括：功率电路、控制电路、电流采样电路和基准电路；

所述功率电路，用于为电磁炉的加热线盘提供电流；

所述控制电路，用于根据第一输出端输出的控制信号，控制功率电路中开关器件的导通和关断；

所述电流采样电路的输入端与所述功率电路连接，用于检测每个谐振周期内功率电路中的电流；

所述电流采样电路的输出端与所述控制电路第一输入端连接；

所述基准电路输入端与所述控制电路第二输出端连接，所述基准电路输出端与所述控制电路第二输入端连接，以使控制电路根据第一输入端输入值和第二输入端输入值，控制功率电路中开关器件断开。

本实用新型提供的电磁炉，利用电流采样电路，实施监测电磁炉功率电路中的电流，并利用基准电路为电流采样电路提供可变化的基准值，使控制电路可以根据流入电磁炉的电流值与基准值，确定每个开关周期内开关器件的关断时间，并控制开关器件的断开，从而使开关器件的每个周期内的导通时间与流入电磁炉的电流有关，提高了输入电磁炉的能量，提高了电磁炉的功率等级和电网效率。

可选的，所述电流采样电路，包括：第一电阻、第二电阻和第三电阻；

所述第一电阻一端分别与所述功率电路和第二电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端与地连接；

所述第二电阻的另一端与第三电阻的一端及控制电路的第一输入端连接；

所述第三电阻的另一端与参考电源连接。

可选的，所述电流采样电路还包括：第一电容；

所述第一电容的一端与所述第二电阻的另一端和第三电阻的一端连接，所述第一电容的另一端与地连接。

可选的，所述基准电路包括：第四电阻和第二电容；

所述第四电阻的一端与所述控制电路的第二输出端连接，所述第四电阻的另一端与所述第二电容的一端和所述控制电路的第二输入端连接；

所述第二电容的另一端与地连接。

可选的，所述控制电路包括：运算放大器；

所述第二电阻的另一端与第三电阻的一端及运算放大器的输入端连接。

可选的，所述功率电路包括整流单元、滤波单元、LC谐振单元和开关单 元；

所述整流单元、滤波单元和LC谐振单元依次连接；

所述开关单元的控制端与所述控制电路的第一输出端连接，所述开关单元的输出端与所述LC谐振单元连接。

本实用新型的构造以及它的其他实用新型目的及有益效果将会通过结合附图而对优选实施例的描述而更加明显易懂。

附图说明

图1为通常电磁炉电路结构示意图；

图2为本实用新型第一实施例提供的电磁炉电路结构示意图；

图3为本实用新型第二实施例提供的电磁炉电路结构示意图；

图4为本实用新型第三实施例提供的电磁炉电路的结构示意图；

图5为本实用新型第四实施例提供的电磁炉电路的结构示意图。

附图标记：

1-功率电路； 11-整流单元； 12-滤波单元；

13-LC谐振单元； 14-开关单元； 131-第三电容；

132-加热线盘； 2-控制电路； 3-电流采样电路；

31-第一电阻； 32-第二电阻； 33-第三电阻；

34-第一电容； 4-基准电路； 41-第四电阻；

42-第二电容； 5-电压采样电路。

具体实施方式

第一实施例

图2为本实用新型第一实施例提供的电磁炉电路结构示意图。如图2所示，本实施例提供的电磁炉，包括：功率电路1、控制电路2、电流采样电路3和基准电路4。

其中，所述功率电路1，用于为电磁炉的加热线盘提供电流；所述控制电路2，用于根据第一输出端输出的控制信号，控制功率电路1中开关器件的导通和关断；所述电流采样电路3的输入端与所述功率电路1连接，用于 检测每个谐振周期内的功率电路1中的电流；所述电流采样电路3的输出端与所述控制电路2第一输入端连接；所述基准电路4输入端与所述控制电路2第二输出端连接，所述基准电路4输出端与所述控制电路2第二输入端连接，以使控制电路2根据第一输入端输入值和第二输入端输入值，控制功率电路1中开关器件断开。

具体的，如图3所示，图3为本发明第二实施例提供的电磁炉电路结构示意图。如图3所示，功率电路1包括：包括整流单元11、滤波单元12、LC谐振单元13和开关单元14。

其中，所述整流单元11、滤波单元12和LC谐振单元13依次连接；所述开关单元14的控制端与所述控制电路2的第一输出端连接，所述开关单元14的输出端与所述LC谐振单元连接。

开关单元14中的开关器件，可以为晶闸管(Silicon Controlled Rectifier，简称SCR)、金属-氧化物半导体场效应晶体管，简称金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,简称MOSFET)、或者为绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT)。

具体的，谐振单元13包括并联连接的第三电容131和加热线盘132。

实际使用时，功率电路的工作过程为：输入电磁炉的交流电经整流单元11和滤波单元12后，变为周期性脉动的直流电，该直流电在开关单元14导通时，为谐振单元13提供谐振电压，从而使加热线盘132中的电流逐渐增加，当开关单元14断开时，由于加热线盘132不允许电流突变,电流流向第三电容131,能量转移到第三电容131，当加热线盘132中电流减到最小时,也就是加热线盘131的能量全部放完时，开关单元14反向电压达到最高，之后第三电容131开始通过加热线盘132放电，加热线盘132中电流反向，第三电容131的能量转移至加热线盘132上，当开关单元14反向电压最低时，第三电容131为加热线盘132充电的电流达到最大，此时，开关单元14再次开通，但由于加热线盘132的作用,不允许电流突变，使加热线盘132中的反向电流继续向第三电容131充电直至为0。通过上述分析可知，在开关单元14的一个导通周期内，脉动的直流电仅在开关单元导通时，为谐振电路提供能量，因此开关单元的导通时间决定了脉动直流电为谐振电路提供能量的大小，即决定了电磁炉功率的大小。

本实用新型基于上述电磁炉功率电路的工作原理，通过采用电流采样电路3监测电磁炉功率电路1中的电流，并将监测的电流反馈给控制电路2，使控制电路2根据功率电路1中的电流大小，控制断开开关器件，从而保证直流电在每个开关器件的开关周期内，为谐振单元13提供的能量一致。

具体的，控制电路2的第二输出端可输出高低电平信号，以为基准电路4提供输入。比如可以利用控制电路2中的PWM模块，产生的PWM信号作为基准电路4的输入。基准电路4将控制电路2输出的高低电平信号进行积分处理，得到一个可变化的模拟信号，再输入给控制电路2的第二输入端作为电流采样电路3采样电流值的基准，控制电路2将第一输入端输入的电流值与第二输入端的输入的模拟信号进行比较，从而确定开关单元14的断开时刻。

举例来说，若控制逻辑为当电流采样电路3输出的电流值高于基准电路4输出的模拟信号时，开关单元14断开。则在滤波单元12输出的直流电压较低时，从开关单元14导通时刻开始，流入加热线盘132中的电流需经过较长的时刻才能达到基准电路4输出的参考值，即控制电路2在这种情况下，需经历较长的时间间隔才会输出关断开关单元14的控制信号，来控制开关单元14断开。而在滤波单元12输出的直流电压较高时，从开关单元14导通时刻开始，流入加热线盘132中的电流很快就能达到基准电路4输出的参考值，即控制电路2在这种情况下，在较短的时间间隔后，就会输出关断开关单元14的控制信号，来控制开关单元14断开。即在直流电压的包络内，在直流电压较小时，延长开关单元的导通时间，来增加直流电输入给加热线盘能量，从而提高了电磁炉的功率和电网的利用率。

本实施例提供的电磁炉，利用电流采样电路，实施监测电磁炉功率电路中的电流，并利用基准电路为电流采样电路提供可变化的基准值，使控制电路可以根据流入电磁炉的电流值与基准值，确定每个开关周期内开关器件的关断时间，并控制开关器件的断开，从而使开关器件的每个周期内的导通时间与流入电磁炉的电流有关，提高了输入电磁炉的能量，提高了电磁炉的功率等级和电网效率。

另外，通过上述分析还可以知道，谐振单元13自由震荡的半个周期是开关单元14出现峰值电压的时间，亦是开关单元14的关断时间，如果峰值电 压还没有消失,而控制开关单元14的开通脉冲已到来,就会使开关单元14处于硬开通状态，会出现很大的瞬间电流导致开关单元14中开关器件烧坏,因此必须保证开通脉冲的前沿与峰值电压脉冲后沿同步。因此，控制电路2还需要监测谐振单元13的电压，从而确定开关单元14的开通时间。

具体的，可以如图4所示的形式，在电磁炉中设置电压采样电路5。图4为本实用新型第三实施例提供的电磁炉电路结构示意图。如图4所示，该电压采样电路5的两端分别与谐振单元13的两端连接，以从谐振单元13中获取得开关器件的反向电压最低的同步信号，并根据同步信号为开关器件提供前级驱动波形，以使开关器件在每个导通周期内实现软开通的同时，选择合适的关断时间，从而使脉动直流电在任何开关器件的导通周期内都为电磁炉提供尽量大的能量，从而为电磁炉功率等级的提高提供条件，并提高了电网利用率。

图5为本实用新型第四实施例提供的电磁炉电路结构示意图。如图5所示，上述电流采样电路3，包括：第一电阻31、第二电阻32和第三电阻33；所述第一电阻31一端分别与所述功率电路1和第二电阻32的一端连接，所述第一电阻31的另一端与地GND连接；所述第二电阻32的另一端与第三电阻33的一端及控制电路2的第一输入端连接；所述第三电阻33的另一端与参考电源VCC连接。

具体的，第一电阻31、第二电阻32和第三电阻33组成了电流采样和分压网络，第一电阻31的一端可以与功率电路1中的谐振单元13的输出端连接，或者还可以与滤波单元12的输出端连接，或者，还可以如图5所示，与整理单元11的输出端连接，第一电阻31两端的电压反应了电磁炉功率电路1中流过的电流。其中，当第一电阻31增大时,相应的电流检测的电压会提高。

另外，通过上述分析可知，流过加热线盘132中电流包括两个方向，因此，第一电阻31检测到的电压会有正和负两种情况，当第一电阻31检测电压为负时，会影响控制电路2中控制芯片的正常工作，因此第三电阻33的另一端与参考电源VCC连接，通过VCC为电流采样电路3提供一个参考值，使电流采样电路3在任何情况下输出的电压值都为正值。

进一步地，由于功率电路1中电流会有一定的谐波，为了使电流采样电 路3输出的电压值稳定，上述电流采样电路3还包括：第一电容34。

所述第一电容34的一端与所述第二电阻32的另一端和第三电阻33的一端连接，所述第一电容34的另一端与地GND连接。

具体的，通过在电流采样电路3中接入第一电容34来对电流采样电路3进行滤波。另外，本领域技术人员可以理解的是，还可以通过在第一电阻31两端并联电容，来平滑第一电阻31两端的电压。

进一步地，为了减小第一电阻31带来的功率损耗，第一电阻取值通常比较小，从而使电流采样电路3输出的电压值较低，因此，控制电路2中，包括：运算放大器。

所述第二电阻32的另一端与第三电阻33的一端及运算放大器的输入端连接。

另外，上述基准电路4包括：第四电阻41和第二电容42。

所述第四电阻41的一端与所述控制电路2的第二输出端连接，所述第四电阻41的另一端与所述第二电容42的一端和所述控制电路2的第二输入端连接；所述第二电容42的另一端与地GND连接。

本实施例中，采用电阻和电容的简单组合构成基准电路，电路结构简单，成本低。

本实施例提供的电磁炉，利用结构简单的电流采样电路，实施监测电磁炉功率电路中的电流，并利用结构简单的基准电路为电流采样电路提供可变化的基准值，使控制电路可以根据流入电磁炉的电流值与基准值，确定每个开关周期内开关器件的关断时间，并控制开关器件的断开，从而使开关器件的每个周期内的导通时间与流入电磁炉的电流有关，提高了输入电磁炉的能量，提高了电磁炉的功率等级和电网效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种电磁炉，其特征在于，包括：功率电路、控制电路、电流采样电路和基准电路；

所述功率电路，用于为电磁炉的加热线盘提供电流；

所述控制电路，用于根据第一输出端输出的控制信号，控制功率电路中开关器件的导通和关断；

所述电流采样电路的输入端与所述功率电路连接，用于检测每个谐振周期内功率电路中的电流；

所述电流采样电路的输出端与所述控制电路第一输入端连接；

所述基准电路输入端与所述控制电路第二输出端连接，所述基准电路输出端与所述控制电路第二输入端连接，以使控制电路根据第一输入端输入值和第二输入端输入值，控制功率电路中开关器件断开。

2.根据权利要求1所述的电磁炉，其特征在于，所述电流采样电路，包括：第一电阻、第二电阻和第三电阻；

所述第一电阻一端分别与所述功率电路和第二电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端与地连接；

所述第二电阻的另一端与第三电阻的一端及控制电路的第一输入端连接；

所述第三电阻的另一端与参考电源连接。

3.根据权利要求2所述的电磁炉，其特征在于，所述电流采样电路还包括：第一电容；

所述第一电容的一端与所述第二电阻的另一端和第三电阻的一端连接，所述第一电容的另一端与地连接。

4.根据权利要求1-3任一所述的电磁炉，其特征在于，所述基准电路包括：第四电阻和第二电容；

所述第四电阻的一端与所述控制电路的第二输出端连接，所述第四电阻的另一端与所述第二电容的一端和所述控制电路的第二输入端连接；

所述第二电容的另一端与地连接。

5.根据权利要求4所述的电磁炉，其特征在于，所述控制电路包括：运算放大器；

所述第二电阻的另一端与第三电阻的一端及运算放大器的输入端连接。

6.根据权利要求5所述的电磁炉，其特征在于，所述功率电路包括整流单元、滤波单元、LC谐振单元和开关单元；

所述整流单元、滤波单元和LC谐振单元依次连接；

所述开关单元的控制端与所述控制电路的第一输出端连接，所述开关单元的输出端与所述LC谐振单元连接。