FR2726704A1 - Resonant high frequency generator for induction heating device - Google Patents
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Abstract
Description
GÉNÉRATEUR HAUTE FRéQUENCE À RÉSONANCE POUR UN
APPAREIL DE CHAUFFAGE À INDUCTION.HIGH FREQUENCY RESONANCE GENERATOR FOR A
INDUCTION HEATER.
L'invention est relative à un générateur haute fréquence à résonance pour un appareil de chauffage à induction, comportant: - un convertisseur de puissance ayant un demi-pont à deux commutateurs électroniques commandés , et un circuit oscillant disposé du côté tension continue , et dont l'inductance est formée par l'élément inducteur de l'appareil de chauffage, - un circuit de contrôle équipé d'un modulateur destiné à envoyer des signaux modulés de commande vers les commutateurs électroniques pour faire fonctionner le convertisseur en hâcheur, - et des moyens de régulation coopérant avec le modulateur pour assurer le réglage des signaux modulés en fonction de divers paramètres.The invention relates to a high frequency resonance generator for an induction heater, comprising: - a power converter having a half-bridge with two controlled electronic switches, and an oscillating circuit arranged on the DC voltage side, and of which the inductance is formed by the inductor element of the heating device, - a control circuit equipped with a modulator intended to send modulated control signals to the electronic switches to operate the converter in chopper, - and regulation means cooperating with the modulator to ensure the adjustment of the modulated signals according to various parameters.
II existe des circuits de contrôle faisant usage d'un modulateur à modulation de largeur d'impulsions pour la commande des commutateurs de puissance du convertisseur haute fréquence. Un condensateur auxiliaire d'accord est généralement connecté en série avec l'inducteur pour obtenir la résonance du circuit oscillant, et de deux autres condensateurs de fortes valeurs constituant d'autre part un diviseur capacitif. La tension aux bornes de l'élément inducteur est sensiblement égale à la moitié de la tension continue d'alimentation, et le condensateur d'accord est soumis à des courants à haute fréquence très importants. Le système de commande à modulation de largeur d'impulsions du convertisseur n'est pas très adapté à un appareil de chauffage à induction à cause du faible rendement. There are control circuits making use of a pulse width modulation modulator for controlling the power switches of the high frequency converter. An auxiliary tuning capacitor is generally connected in series with the inductor to obtain the resonance of the oscillating circuit, and two other high-value capacitors on the other hand constituting a capacitive divider. The voltage at the terminals of the inductor element is substantially equal to half of the DC supply voltage, and the tuning capacitor is subjected to very high high frequency currents. The pulse width modulation control system of the converter is not very suitable for an induction heater due to the low efficiency.
L'objet de l'invention consiste à réaliser un générateur haute fréquence à résonance ayant un rendement optimum pour un appareil de chauffage à induction. The object of the invention is to provide a high frequency resonance generator with optimum efficiency for an induction heater.
Le générateur haute fréquence selon l'invention est caractérisé en ce que: - I'élément inducteur du circuit oscillant est connecté entre le point milieu des deux commutateurs électroniques et le point milieu d'un diviseur capacitif symétrique, disposé en parallèle aux bornes du demi-pont, chaque condensateur du diviseur capacitif ayant une capacité élémentaire égale à la moitié de la capacité de résonance, - un circuit de sécurité est piloté par des capteurs de courant et/ou de température, pour l'émission d'un signal VB de validation ou de blocage vers le modulateur lorsqu'au moins un paramètre à surveiller dépasse un seuil prédéterminé, - et un circuit d'asservissement de puissance est destiné à fournir un signal de régulation VR à un circuit oscillateur du modulateur pour faire varier la fréquence des signaux modulés de commande des commutateurs électroniques
Selon une caractéristique de l'invention, le modulateur est formé par un circuit
PWM à modulation de largeur d'impulsions ayant deux sorties S1, S2 en opposition de phase et comprenant un circuit de commutation associé au circuit oscillateur, ledit signal VB de validation ou de blocage issu du circuit de sécurité, étant appliqué au circuit de commutation
La suppression du condensateur auxiliaire d'accord dans le circuit inducteur permet d'appliquer la totalité de la tension d'alimentation aux bornes de l'inducteur. La réaction du signal de régulation issu du circuit d'asservissement de puissance, entraîne une variation de la fréquence des signaux de sortie du modulateur PWM. La fréquence augmente lorsque la puissance diminue, et la puissance du générateur est ainsi parfaitement régulée.The high frequency generator according to the invention is characterized in that: the inductive element of the oscillating circuit is connected between the midpoint of the two electronic switches and the midpoint of a symmetrical capacitive divider, arranged in parallel across the half - bridge, each capacitor of the capacitive divider having an elementary capacity equal to half of the resonance capacity, - a safety circuit is controlled by current and / or temperature sensors, for the emission of a signal VB of validation or blocking towards the modulator when at least one parameter to be monitored exceeds a predetermined threshold, - and a power control circuit is intended to supply a VR regulation signal to an oscillator circuit of the modulator to vary the frequency of the modulated electronic switch control signals
According to a characteristic of the invention, the modulator is formed by a circuit
PWM with pulse width modulation having two outputs S1, S2 in phase opposition and comprising a switching circuit associated with the oscillator circuit, said validation or blocking signal VB coming from the safety circuit, being applied to the switching circuit
The elimination of the auxiliary tuning capacitor in the inductor circuit makes it possible to apply the entire supply voltage across the inductor. The reaction of the regulation signal from the power control circuit leads to a variation in the frequency of the PWM modulator output signals. The frequency increases when the power decreases, and the power of the generator is thus perfectly regulated.
La fréquence de fonctionnement du modulateur est située dans une fourchette de 18 à 32 kHz, et se trouve en permanence supérieure à la fréquence de résonance du circuit oscillant. La tension aux bornes de l'élément inducteur se trouve toujours en avance sur la phase du courant, ce qui permet un couplage plus facile de la charge.The operating frequency of the modulator is in the range of 18 to 32 kHz, and is permanently higher than the resonance frequency of the oscillating circuit. The voltage across the inductor is always ahead of the phase of the current, which allows easier coupling of the load.
Le circuit d'asservissement de puissance est piloté par la combinaison des mesures du courant secteur et du courant inducteur, la tension résultante étant comparée à une tension de consigne pour engendrer le signal de régulation du modulateur. The power control circuit is controlled by the combination of the measurements of the mains current and the inductor current, the resulting voltage being compared with a reference voltage to generate the modulator regulation signal.
Le circuit de sécurité contrôle l'intensité du courant absorbé par l'inducteur, et du courant d'alimentation du secteur, détecte la présence du récipient, et surveille la température du radiateur et du récipient, de manière à interrompre la commande des commutateurs électroniques du convertisseur en cas de dépassement de l'un des paramètres précités.The safety circuit controls the intensity of the current absorbed by the inductor, and of the mains supply current, detects the presence of the container, and monitors the temperature of the radiator and the container, so as to interrupt the control of the electronic switches. of the converter if one of the above parameters is exceeded.
A cet effet, un détecteur de charge est inséré entre le deuxième circuit de mesure et le circuit de sécurité pour détecter la présence d'un récipient métallique sur l'appareil de chauffage à induction, ledit détecteur étant formé par un comparateur destiné à comparer l'image du courant secteur mesuré par le deuxième circuit de mesure, à un signal de contre-réaction VCR délivré par l'une des sorties du modulateur.For this purpose, a charge detector is inserted between the second measurement circuit and the safety circuit to detect the presence of a metal container on the induction heater, said detector being formed by a comparator intended to compare the image of the mains current measured by the second measurement circuit, to a VCR feedback signal delivered by one of the modulator outputs.
Le circuit de contrôle de la température du récipient à chauffer comporte avantageusement: -un capteur de température situé sous la plaque vitrocéramique, et connecté électriquement à un quatrième circuit de mesure susceptible de délivrer un premier signal de tension VTM représentatif de la température du récipient, - et un comparateur destiné à comparer le premier signal de tension VTM à un deuxième signal de tension de référence VTR élaboré par un circuit de consigne d'un générateur de tension, la sortie du comparateur étant reliée au circuit de sécurité, lequel stoppe le fonctionnement du convertisseur lorsque la température du récipient atteint un seuil prédéterminé, ajusté par le générateur de tension
Le générateur de tension comporte une horloge coopérant avec un circuit compteur/décompteur commandé par un sélecteur de puissance actionné par l'utilisateur, la valeur du deuxième signal de référence VTR du circuit de consigne dépendant de la position dudit sélecteur d'ajustage de puissance.The circuit for controlling the temperature of the container to be heated advantageously comprises: a temperature sensor located under the ceramic hob, and electrically connected to a fourth measurement circuit capable of delivering a first voltage signal VTM representative of the temperature of the container, - And a comparator intended to compare the first voltage signal VTM to a second reference voltage signal VTR produced by a reference circuit of a voltage generator, the output of the comparator being connected to the safety circuit, which stops the operation of the converter when the temperature of the container reaches a predetermined threshold, adjusted by the voltage generator
The voltage generator includes a clock cooperating with an up / down circuit controlled by a power selector actuated by the user, the value of the second reference signal VTR of the reference circuit depending on the position of said power adjustment selector.
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la descnption qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, et représenté aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue synoptique du générateur haute fréquence selon l'invention, équipé de son circuit de contrôle; - la figure 2 représente une vue schématique du circuit de contrôle du modulateur; - la figure 3 montre une vue schématique du circuit de commande des commutateurs électroniques du demi-pont à résonance.Other advantages and characteristics will emerge more clearly from the description which follows of an embodiment of the invention, given by way of nonlimiting example, and shown in the appended drawings, in which: - Figure 1 is a synoptic view of the high frequency generator according to the invention, equipped with its control circuit; - Figure 2 shows a schematic view of the modulator control circuit; - Figure 3 shows a schematic view of the control circuit of the electronic switches of the resonance half-bridge.
En référence à la-figure 1, un générateur 10 haute fréquence à résonance pour un appareil de chauffage à induction, comporte un convertisseur 12 de puissance à demi-pont résonnant symétrique, connecté à une source d'alimentation 14 à tension alternative, par exemple le réseau de distribution 230 V monophasé, par l'intermédiaire d'un circuit de filtrage 1 6 associé à un premier circuit redresseur 18 principal. Une première tension continue VCC1 est ainsi appliquée aux bornes de convertisseur 12.With reference to FIG. 1, a high-frequency resonance generator 10 for an induction heater, comprises a symmetrical resonant half-bridge power converter 12, connected to a power source 14 with alternating voltage, for example the 230 V single-phase distribution network, via a filtering circuit 1 6 associated with a first main rectifier circuit 18. A first direct voltage VCC1 is thus applied to the converter terminals 12.
Un deuxième circuit redresseur 20 auxiliaire est branché à la source d'alimentation 14 pour fournir une deuxième tension continue VCC2 régulée au dispositif de contrôle 22 du générateur 10.A second auxiliary rectifier circuit 20 is connected to the power source 14 to supply a second regulated DC voltage VCC2 to the control device 22 of the generator 10.
Le demi-pont du convertisseur 12 de puissance comprend deux commutateurs électroniques 24, 26 commandés, fonctionnant en hâcheur au moyen de deux circuits d'impulsions 28, 30 pilotés par un modulateur 32 à fréquence variable. Les commutateurs électroniques 24, 26 sont connectés en série entre les polarités positive et négative de la tension continue VCCl, en étant formés par des transistors MOS ou IGBT. Tout autre élément semiconducteur commandé de puissance peut, bien entendu être utilisé pour constituer le demi-pont.The half-bridge of the power converter 12 comprises two electronic switches 24, 26 controlled, operating in a chopper by means of two pulse circuits 28, 30 controlled by a variable frequency modulator 32. The electronic switches 24, 26 are connected in series between the positive and negative polarities of the DC voltage VCCl, being formed by MOS or IGBT transistors. Any other power-controlled semiconductor element can, of course, be used to constitute the half-bridge.
Un diviseur capacitif 34 symétrique est branché en parallèle aux bornes du demi-pont, et un élément inducteur 36 de l'appareil de chauffage est inséré entre le point milieu 38 des deux commutateurs électroniques 24, 26 et le point milieu 40 des deux condensateurs 42, 44 constituant le diviseur capacitif 34. Un premier capteur de courant 46 à haute fréquence est connecté en série avec l'élément inducteur 36 pour mesurer l'intensité du courant inducteur absorbé.A symmetrical capacitive divider 34 is connected in parallel to the terminals of the half-bridge, and an inductive element 36 of the heating appliance is inserted between the midpoint 38 of the two electronic switches 24, 26 and the midpoint 40 of the two capacitors 42 , 44 constituting the capacitive divider 34. A first high-frequency current sensor 46 is connected in series with the inductor element 36 to measure the intensity of the inductive current absorbed.
Le circuit oscillant du convertisseur 12 est formé par l'inducteur de l'élément inducteur 36, et la capacité des deux condensateurs 42, 44 de mêmes valeurs du diviseur capacitif 34. Un tel agencement symétrique des condensateurs 42, 44 de résonance en diviseur capacitif 34 permet de supprimer tout condensateur auxiliaire en série avec l'élément inducteur 36. 11 en résulte que la totalité de la tension d'alimentation VCC1 est appliquée aux bornes de l'élément inducteur 36. The oscillating circuit of the converter 12 is formed by the inductor of the inductor element 36, and the capacitance of the two capacitors 42, 44 with the same values of the capacitive divider 34. Such a symmetrical arrangement of the resonant capacitors 42, 44 into a capacitive divider 34 eliminates any auxiliary capacitor in series with the inductor element 36. As a result, all of the supply voltage VCC1 is applied to the terminals of the inductor element 36.
Un deuxième capteur de courant 48 est inséré entre le premier circuit redresseur 18 et la source d'alimentation 14 à 50 Hertz pour mesurer l'intensité du courant alternatif fourni par le secteur.A second current sensor 48 is inserted between the first rectifier circuit 18 and the power source 14 at 50 Hertz to measure the intensity of the alternating current supplied by the sector.
Des diodes 50, 52 de protection sont branchées en inverse aux bornes des commutateurs électroniques 24, 26.Protective diodes 50, 52 are connected in reverse across the terminals of electronic switches 24, 26.
Le modulateur 32 du circuit de contrôle 22 du générateur 10 est formé par un circuit PWM à modulation de largeur d'impulsions utilisé selon un fonctionnement prédéterminé à fréquence variable. Le circuit PWM est constitué par un circuit intégré Thomson SG 3525A ayant deux sorties S1 et
S2 en opposition de phase, reliées respectivement aux deux circuits d'impulsions 28, 30 de commande des commutateurs électroniques 24, 26.The modulator 32 of the control circuit 22 of the generator 10 is formed by a pulse width modulation PWM circuit used according to a predetermined operation at variable frequency. The PWM circuit consists of a Thomson SG 3525A integrated circuit having two outputs S1 and
S2 in phase opposition, connected respectively to the two pulse circuits 28, 30 for controlling the electronic switches 24, 26.
Chaque circuit d'impulsions 28, 30 est doté d'un transistor de commande FET connecté à un enroulement primaire d'un transformateur d'impulsions, dont l'enroulement secondaire est branché à la porte du commutateur électronique 24, 26 correspondant.Each pulse circuit 28, 30 is provided with an FET control transistor connected to a primary winding of a pulse transformer, the secondary winding of which is connected to the door of the corresponding electronic switch 24, 26.
Une première entrée El du modulateur 32 à fréquence variable est reliée à un circuit de sécurité 54 destiné à interrompre les signaux de commande des commutateurs 24, 26 lorsque différents paramètres de fonctionnement du générateur 10 dépassent des seuils prédéterminés. Un circuit de contrôle ou d'asservissement de puissance 56 est susceptible d'engendrer un signal de régulation VR, appliqué à la deuxième entrée E2 du modulateur 32 de manière à provoquer une variation en fréquence des signaux modulés délivrés par les sorties S1 et S2.A first input E1 of the variable frequency modulator 32 is connected to a safety circuit 54 intended to interrupt the control signals of the switches 24, 26 when different operating parameters of the generator 10 exceed predetermined thresholds. A power control or servo-control circuit 56 is capable of generating a regulation signal VR, applied to the second input E2 of the modulator 32 so as to cause a variation in frequency of the modulated signals delivered by the outputs S1 and S2.
Le premier capteur de courant 46 à haute fréquence est raccordé à un premier circuit de mesure 58 du courant inducteur destiné à piloter le circuit de contrôle de puissance 56, et à fixer le courant inducteur à une valeur maximum.The first high-frequency current sensor 46 is connected to a first measurement circuit 58 of the inductive current intended to drive the power control circuit 56, and to fix the inductive current at a maximum value.
Le deuxième capteur de courant 48 à basse fréquence est branché à un deuxième circuit de mesure 60 du courant alternatif fourni par le secteur. Un détecteur de charge 62 est inséré entre le deuxième circuit de mesure 60 et le circuit de sécurité 54 pour détecter la présence d'un récipient métallique sur l'appareil de chauffage à induction. Le deuxième circuit de mesure 60 est également raccordé électriquement au circuit de contrôle de puissance 56 pour ie réglage du signal de régulation VR appliqué à l'entrée E2 du modulateur 32. The second low frequency current sensor 48 is connected to a second measurement circuit 60 of the alternating current supplied by the sector. A load detector 62 is inserted between the second measurement circuit 60 and the safety circuit 54 to detect the presence of a metal container on the induction heater. The second measurement circuit 60 is also electrically connected to the power control circuit 56 for adjusting the regulation signal VR applied to the input E2 of the modulator 32.
Le circuit de sécurité 54 est en plus piloté par un troisième circuit de mesure 65 de la température du radiateur, lequel sert de support aux deux commutateurs électroniques 24, 26. Cette mesure de la température du radiateur est nécessaire pour protéger les commutateurs électroniques 24, 26 à la suite d'un échauffement excessif. Le troisième circuit de mesure 64 est commandé par un capteur de température, par exemple un thermostat ou un capteur au silicium, provoquant l'intervention du circuit de sécurité 54 lorsque la température dépasse un seuil prédéterminé.The safety circuit 54 is additionally controlled by a third measurement circuit 65 for the temperature of the radiator, which serves as a support for the two electronic switches 24, 26. This measurement of the temperature of the radiator is necessary to protect the electronic switches 24, 26 following excessive heating. The third measurement circuit 64 is controlled by a temperature sensor, for example a thermostat or a silicon sensor, causing the intervention of the safety circuit 54 when the temperature exceeds a predetermined threshold.
Le circuit de sécurité 54 peut recevoir un troisième ordre d'inhibition de la part d'un circuit de contrôle 66 de la température du récipient. La mesure de la température du récipient est effectuée sous la plaque vitrocéramique de l'appareil de chauffage, au moyen d'un quatrième circuit de mesure 68 qui délivre un premier signal de tension VTM représentatif de la température réelle du récipient. Le premier signal de tension du circuit 68 est comparé à un deuxième signal de tension de référence VTR élaboré par un circuit de consigne 70 d'un générateur de tension 72, lequel est composé d'une horloge 74 coopérant avec un circuit compteur / décompteur 76. La tension de consigne peut être ajustée entre 0 et 9 Volts en fonction de la position d'un sélecteur 78 de puissance actionné par l'utilisateur.The safety circuit 54 can receive a third inhibition order from a control circuit 66 of the temperature of the container. The measurement of the temperature of the container is carried out under the ceramic hob of the heating device, by means of a fourth measurement circuit 68 which delivers a first voltage signal VTM representative of the actual temperature of the container. The first voltage signal of circuit 68 is compared to a second reference voltage signal VTR produced by a setpoint circuit 70 of a voltage generator 72, which is composed of a clock 74 cooperating with an up / down circuit 76 The setpoint voltage can be adjusted between 0 and 9 Volts depending on the position of a power selector 78 actuated by the user.
En référence à la figure 2 illustrant le schéma du circuit de contrôle 22 du modulateur 32, le premier circuit de mesure 58 du courant inducteur comporte un premier circuit redresseur 80 dont l'entrée est branchée au premier capteur de courant 46, et dont la tension de sortie redressée est appliquée à l'entrée non inverseuse d'un premier amplificateur opérationnel 82 constituant le circuit de contrôle de puissance 56. Referring to Figure 2 illustrating the diagram of the control circuit 22 of the modulator 32, the first measuring circuit 58 of the inductive current comprises a first rectifier circuit 80 whose input is connected to the first current sensor 46, and whose voltage rectified output is applied to the non-inverting input of a first operational amplifier 82 constituting the power control circuit 56.
Le générateur de tension 72 comporte une horloge 74, formée à titre d'exemple par un composant HEF 4011, qui pilote le circuit compteur/ décompteur 76 associé à un circuit de blocage en fin de comptage/ décomptage pour arrêter le comptage en début et en fin d'échelle. A chaque pas du sélecteur 78 en (+) ou (-) correspond une valeur de tension variable de 0,8 Volt. Le circuit compteur/ décompteur 76 est bien connu en soi, et peut être constitué par un composant HEF 4029. Le deuxième signal de tension de référence VTR du circuit de consigne 70 est appliqué à l'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel 82. The voltage generator 72 includes a clock 74, formed by way of example by a HEF component 4011, which controls the up / down counter circuit 76 associated with a blocking circuit at the end of up / down counting to stop the counting at the start and in end of scale. Each step of the selector 78 in (+) or (-) corresponds to a variable voltage value of 0.8 Volt. The up / down circuit 76 is well known per se, and can be constituted by a HEF component 4029. The second reference voltage signal VTR of the reference circuit 70 is applied to the inverting input of the operational amplifier 82.
Le deuxième circuit de mesure 60 du courant secteur comprend un deuxième circuit redresseur 84 dont l'entrée est connectée au deuxième capteur de courant 48. La sortie du circuit redresseur 84 est branchée d'une part à l'entrée non inverseuse d'un deuxième amplificateur opérationnel 86, et à l'entrée non inverseuse du premier amplificateur opérationnel 82 par l'intermédiaire d'un troisième amplificateur opérationnel 88 d'un circuit de liaison 87. Le deuxième amplificateur opérationnel 86 fonctionne en comparateur, doté d'une entrée inverseuse portée à un potentiel de référence par un diviseur résistif branché entre la tension régulée VCC2 et la masse.The second measurement circuit 60 of the mains current comprises a second rectifier circuit 84 whose input is connected to the second current sensor 48. The output of the rectifier circuit 84 is connected on the one hand to the non-inverting input of a second operational amplifier 86, and at the non-inverting input of the first operational amplifier 82 via a third operational amplifier 88 of a link circuit 87. The second operational amplifier 86 operates as a comparator, provided with an inverting input brought to a reference potential by a resistive divider connected between the regulated voltage VCC2 and ground.
La sortie du comparateur 86 est reliée par une diode à l'entrée non inverseuse d'un quatrième amplificateur opérationnel 90 constituant le détecteur de charge 62 servant à détecter la présence d'un récipient métallique sur la plaque de chauffage. L'autre entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel 90 est reliée à un interrupteur de TEST 1, et à l'une des sorties S2 du modulateur 32. The output of comparator 86 is connected by a diode to the non-inverting input of a fourth operational amplifier 90 constituting the load detector 62 used to detect the presence of a metal container on the heating plate. The other inverting input of the operational amplifier 90 is connected to a TEST switch 1, and to one of the outputs S2 of the modulator 32.
La mesure du courant secteur par le deuxième circuit de mesure 60 sert à détecter la présence du récipient, à contrôler l'asservissement en puissance par action sur le premier amplificateur opérationnel 82, et à limiter le courant secteur à une valeur maximum.The measurement of the mains current by the second measurement circuit 60 serves to detect the presence of the container, to control the servo power by action on the first operational amplifier 82, and to limit the mains current to a maximum value.
Le circuit de sécurité 54 est formé par un cinquième amplificateur opérationnel 92 dont l'entrée inverseuse est branchée à la sortie du quatrième amplificateur opérationnel 90. L'autre entrée non inverseuse est connectée au troisième circuit de mesure 64 de la température du radiateur, et au circuit de contrôle 66 de la température du récipient. The safety circuit 54 is formed by a fifth operational amplifier 92 whose inverting input is connected to the output of the fourth operational amplifier 90. The other non-inverting input is connected to the third measurement circuit 64 of the temperature of the radiator, and to the container temperature control circuit 66.
La mesure de la température du récipient à chauffer est effectuée au moyen de deux diodes D1 et D2 identiques, situées sous la plaque vitrocéramique et branchées électriquement aux deux entrées d'un sixième amplificateur opérationnel 94. La différence de tension est amplifiée, et appliquée à l'entrée non inverseuse d'un septième amplificateur opérationnel ou comparateur 96, lequel compare le premier signal de tension VTM représentatif de la température du récipient au deuxième signal VTR du circuit de consigne 70, appliqué à l'autre entrée inverseuse. The temperature of the container to be heated is measured by means of two identical diodes D1 and D2, located under the ceramic hob and electrically connected to the two inputs of a sixth operational amplifier 94. The voltage difference is amplified, and applied to the non-inverting input of a seventh operational amplifier or comparator 96, which compares the first voltage signal VTM representative of the temperature of the container with the second signal VTR of the reference circuit 70, applied to the other inverting input.
La mesure de la température du radiateur est due au troisième circuit de mesure 64, comprenant un capteur de température au silicium TH1 coopérant avec une porte 98, laquelle est branchée à travers une diode de liaison à l'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel 92 du circuit de sécurité 54.The measurement of the temperature of the radiator is due to the third measurement circuit 64, comprising a silicon temperature sensor TH1 cooperating with a gate 98, which is connected through a connecting diode to the non-inverting input of the operational amplifier. 92 of the safety circuit 54.
Le circuit de sécurité 54 permet le contrôle de: - la surconsommation de l'inducteur 36, et de la source d'alimentation 14, - la température du radiateur des commutateurs électroniques 24, 26 du générateur 10, - la température du récipient à chauffer, - la présence du récipient sur la plaque de chauffage. The safety circuit 54 allows the control of: - the overconsumption of the inductor 36, and of the power source 14, - the temperature of the radiator of the electronic switches 24, 26 of the generator 10, - the temperature of the container to be heated , - the presence of the container on the heating plate.
Le signal de sortie VB du circuit de sécurité 54 est appliqué à l'entrée El de sécurité du modulateur 32, lequel se trouve à l'état bloqué, lorsque l'un des paramètres précités dépasse une valeur prédéterminée.The output signal VB of the security circuit 54 is applied to the security input El of the modulator 32, which is in the blocked state, when one of the aforementioned parameters exceeds a predetermined value.
Le détecteur de charge 62 compare le courant secteur mesuré par le circuit 60 à un signal de contre-réaction VCR délivré par l'une des sorties S1 ou S2 du modulateur 32. En l'absence de récipient sur la plaque, le courant secteur est nui, et le quatrième amplificateur opérationnel 90 se met en veille durant un temps prédéterminé, par exemple cinq secondes, puis recommence la phase de comparaison.The load detector 62 compares the mains current measured by the circuit 60 to a VCR feedback signal delivered by one of the outputs S1 or S2 of the modulator 32. In the absence of a container on the plate, the mains current is night, and the fourth operational amplifier 90 goes to sleep for a predetermined time, for example five seconds, then starts the comparison phase again.
L'asservissement en puissance par le circuit de contrôle 56 est opéré par comparaison du deuxième signal de tension de référence VTR du circuit de consigne 70, et de l'intensité du courant secteur et du courant inducteur. Une tension de consigne de 9 Volts correspond à titre d'exemple à 3000 Watts, tandis que 4,5 Volts correspond à une puissance de 1500 Watts. La tension de régulation VR issue du premier amplificateur opérationnel 82 est appliquée à l'entrée E2 du modulateur 32 et agit sur la fréquence des signaux à modulation de largeur d'impulsions délivrés par les sorties S1 et S2. La fréquence de ces signaux augmente lorsque la tension de consigne 70 diminue.Parallèlement à cette modulation de puissance intervient l'action de blocage du modulateur 32 par le circuit de sécurité 54, de manière à interrompre la puissance lorsque la température souhaitée du récipient est atteinte. The power control by the control circuit 56 is operated by comparison of the second reference voltage signal VTR of the reference circuit 70, and of the intensity of the mains current and of the inductor current. For example, a set voltage of 9 Volts corresponds to 3000 Watts, while 4.5 Volts corresponds to a power of 1500 Watts. The regulation voltage VR from the first operational amplifier 82 is applied to the input E2 of the modulator 32 and acts on the frequency of the pulse width modulation signals delivered by the outputs S1 and S2. The frequency of these signals increases when the set voltage 70 decreases. In parallel with this power modulation, the blocking action of the modulator 32 by the safety circuit 54 takes place, so as to interrupt the power when the desired temperature of the container is reached. .
Sur la figure 3, le circuit intégré SG3525A du modulateur 32 à fréquence variable renferme un circuit oscillateur 100 associé à un circuit de commutation 102. L'entrée E2 correspond à la borne 6, et l'entrée El correspond à la borne 10. Le circuit oscillateur 100 est raccordé intérieurement aux bornes 5-7, et permet de faire varier la fréquence des signaux de sorties S1 et S2 en fonction du niveau de la tension de régulation
VR du premier amplificateur opérationnel 82.Le circuit de commutation 102 est branché intérieurement aux bornes 10, 11 et 14, et pilote l'émission des signaux de sorties S1 et S2 en opposition de phase, lorsque le cinquième amplificateur opérationnel 92 du circuit de sécurité 54 ne détecte pas de valeurs anormales des paramètres à surveiller. Dans le cas contraire, le signal VB appliqué à l'entrée El fait basculer le circuit de commutation 102 pour inhiber l'émission des signaux de sorties S1 et S2, entraînant le passage des commutateurs électroniques 24, 26 à l'état bloqué.In FIG. 3, the integrated circuit SG3525A of the variable frequency modulator 32 contains an oscillator circuit 100 associated with a switching circuit 102. The input E2 corresponds to terminal 6, and the input El corresponds to terminal 10. The oscillator circuit 100 is internally connected to terminals 5-7, and makes it possible to vary the frequency of the output signals S1 and S2 according to the level of the regulation voltage
VR of the first operational amplifier 82. The switching circuit 102 is internally connected to terminals 10, 11 and 14, and controls the emission of the output signals S1 and S2 in phase opposition, when the fifth operational amplifier 92 of the safety circuit 54 does not detect abnormal values of the parameters to be monitored. Otherwise, the signal VB applied to the input El switches the switching circuit 102 to inhibit the emission of the output signals S1 and S2, causing the electronic switches 24, 26 to pass in the blocked state.
Chaque signal de sorties S1, S2 du modulateur 32 est envoyé à un transistor
FET de commande 104,106 relié à un transformateur d'impulsions 108,110 autorisant un isolement galvanique avec le secteur. La tension de l'enroulement secondaire de chaque transformateur d'impulsions 108, 110 est appliquée à la porte de commande du commutateur électronique 24, 26 correspondant à travers un diviseur résistif R1, R2, et un circuit écrêteur D3,
D4 à diodes Zener.Each output signal S1, S2 of the modulator 32 is sent to a transistor
Control FET 104,106 connected to a pulse transformer 108,110 allowing galvanic isolation from the mains. The voltage of the secondary winding of each pulse transformer 108, 110 is applied to the control door of the electronic switch 24, 26 corresponding through a resistive divider R1, R2, and a clipping circuit D3,
D4 with Zener diodes.
La fréquence de fonctionnement du modulateur 32 est située dans une fourchette de 18 à 32 kHz, et est toujours supérieure à la fréquence de résonance du circuit oscillant. The operating frequency of the modulator 32 is situated in a range from 18 to 32 kHz, and is always higher than the resonance frequency of the oscillating circuit.
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