DE2925308A1 - Induktionserwaermungsvorrichtung - Google Patents

Description

Indukti ons erwärmung svorr i chtung

Die Erfindung besieht sich auf eine Induktionserwärmungsvorrichtung, "bei der ein eine Leistung darstellendes Signal sum Verändern einer Oszillatorfrequenz entspx-echend einer induktiven Last gegengelcoppelt wird, un damit eine konstante leistungsabgabe an die Last zu erzielen.

Ilerkünnliche Indiiktionservärnungsvorrichtungen sind in ihrem Schaltungsaufbau verhältnismäßig kompliziert, um damit vielerlei Eigenschaften für einen sicheren Betrieb einer Uechcelrichterschaltung unter vex'änderter Größe von Nutzlasten zu erzielen; dieser Aufbau ergibt eine ICostensteigerung, die die verbreitete Verv/endung der Induktionserwärmungsvorrichtungen verhindert hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Induktionserwärmungsvorrichtung zu schaffen, die unabhängig von Änderungen der äußeren ßtromversorgung oder der Belastungen eine konstante Leistung mit minimalem Leistungs-

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verlust liefert.

Ferner soll mit der "¹Jr findung eine Induktionserwärraungsvorrichtuns geschaffen werden, mit der ein hoher Frequenzurisetsmigs-Yfirkungsgra.d er sielt wird.

'.feiterhin soll die Erfindtmg eine preiswerte und zuverlässige Induktionserwärnungsvorrichtung insbesondere für llochzwecke ergeben.
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Die Vufgabe der Erfindung wird mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angeführten Kitteln gelöst.

τη vorteilhafter Ausgestaltung weist dabei die Impulsgeneratoreinrichtung einen Sägezahngenerator, der auf ein Ausgangssignal aus der Hpannungsdetektoreinrichtung bzw. niederspannungs-Detektoreinrichtung eine Sägezalinspannung erzeugt, und einen Vergleicher zum Vergleich der. Sägezahnspannung mit einer Bezugs spannung auf, die sich als Umkehrfunktion der erfaßten Lllektrizitätsmenge in dem Lastkreis verändert, so daß das Ausgangssignal des Vergleichers eine Folge von Impulsen ist, deren Dauer durch die gegenkopplungsgesteuerte Bezugsspannung gesteuert ist. Zu einer weiteren Stabilisierung des Y^echselrichterbetriebs werden Signale aus der Spannungsdetektoreinrichtung durch das Ausgangssignal des Vergleichers gesperrt, um die Abgabe unerwünschter Signale

aois der opannungsdetektoreinrichttuig zu verhindern. 30

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist ein schematisches Gesamtschaltbild der Induktionserwärmungsvorrichtung.

Fig. 2 zeigt /linzelheiten einer Basisansteuerungsschaltung der Vorrichtung nach Fig. 1.

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' Piß. 3a bis 3g sind Ilurvenformdiagramme von Kurvenformen bei der Vorrichtung gemäß Pig. 1 und 2.

Fig. 4 zeigt eine Abwandlung der Schaltung nach Pig. 2.

Pig. 5 zeigt eine Abwandlung der Schaltung nach Fig. 1.

Die Indukti ons er\-rärmung s vor richtung hat gemäß der Darstellung in Fi₁^. 1 eine an .Tingangsstromversorgungsleitungen 10 und 11 angeschlossene Filterkondensatorschaltung 12 und einen Vollweggleichrichter 13» der einen niederfrequenten Uechselstrom aus einer Quelle 14 in sinusartige Vollweggleichrichtung-Halbwellenimpulse umsetzt, die zwischen einer Positiv-Kraftstromleitung 15 und einer ]:^Tegativ-Kraftstromleitung 16 auftreten, welche geerdet ist. Zwischen die Leitungen 15 und 16 ist eine Halbleiter-Schalteinheit aus einer Antiparallelschal tung mit einem Leistungs-Transistor 17 und einer Diode 18 geschaltet, wobei der Kollektor des Transistors 17 mit der Positiv-Leitung 15 verbunden ist. In die Kraftstromleitung 15 ist ein Resonanzlastkreis aus einer Parallelschaltung einer Induktionserwärmung-Arbeitsspule 19 nit einen Kondensator 20 in Reihe mit einer Filterdrossel 21 und der Halbleiter-Schalteinheit geschaltet. Der Transistor 17 enpfängt Leistung von dem Vollweggleichrichter 13 und erzeugt im Ansprechen auf einen von einer Basisanstetierungs- bzw. Steuerschaltung 22 ihr zugeführten Basisansteuerungsinpuls einen Triggerstrom, der über den Lastkreis fließt: dieser wirkt als Quelle eines Schwingstroms, der während der Ausschaltzeit des Transistors 17 erzeugt wird, wobei die Periode des Schwingstroms eine Funktion der Resonanzfrequenz des Lastkreises ist, die im ültraschallbereich liegt. Zwischen die Kraftstromleitungen 15 und 16 ist ein FiI-

terkondensator 23 geschaltet, der das Umlaufen des hochfrequenten Stroms über die ''echselrichterschaltung aus dem Lastkreis xind der Schalteinheit ermöglicht.

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Die Steuerschaltung 22 erhält über einen Anschluß 22a Strom von der Positiv-Kraftstromleitung 15 und gibt durch Erfassimg der Spannung an der Schalteinheit über einen Anschluß 22c einen Basissjisteuerungsimpuls an den Transistor 17 über einen Anschluß 22b im Ansprechen daravif ab, daß sich die hochfrequente Spannung auf einen nahe an Hull liegenden Spannungspegel verringert. Zur Festlegung des Intervalls der Basisansteuerungsimpulse an den Transistor 17 nimmt ferner die Steuerschaltung über Anschlüsse 22d und 22e einen Strom aus einem Stromwandler 24 atif, der der Eingangsstromversorgungsleitung 11 zugeordnet ist.

Die Einzelheiten der Steuerschaltung 22 sind in der ]?ig. 2 gezeigt. Die Steuerschaltung 22 enthält eine G-leiclispannungsversorgungsschaltung mit einem Spannungsregler 31 und einem Spannungsvergleicher 32, die von dem Anschluß 22a Strom erhält, um über eine 'Diode 34 einen Speicherkondensator 33 zu laden, so daß an diesem eine geglättete Gleichspannung entsteht, die an einer Schaltung aus einem '.Widerstand 35 und einem zweiten Speicherlcondensator 36 anliegt. Die an dem Kondensator 36 entstehende Spannung wird mittels des Spannungsreglers 31 herkömmlicher Bauart auf einem konstanten Pegel gehalten und einem Eingangsanschluß des V.ergleichers 32 zum Vergleich mit einer an den zweiten Eingangsanschluß angelegten Bezugsspannung angelegt sowie ferner einem Stromversorgungsanschluß 30a zugeführt. Die Bezugsspannung entspricht einem Betriebsspannungspegel, der dem Vergleicher 32 die Erzeugung eines Schaltsteuerimpulses für ein Sperrglied 37 ermöglicht, wenn die Spannung an dem Kondensator 36 niedriger als die Bezugsspannung ist; damit wird verhindert, daß die Induktionserwärmungsvorrichtung einen hochfrequenten Strom erzeugt, wenn die Eingangsgleichspannung während der dem Einschalten der Vorrichtung folgenden Anfangsperiode nicht hoch genug ist.

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Zur intermittierenden Zufuhr von LJ ehalt Steuerimpulsen zu den Transistor 17 ist eine Leistungssteuersehaltung 38 vorgesehen. Diese Schaltung v/eist einen Rampenbzw. Sägezahngenerator 39 und einen Spannungsvergleicher 4-0 auf, welcher die Sägesahnspannung mit einer vom Benutzer gesteuerten Bezugsspannung aus einen Spannungsteiler 41 vergleicht, um eine Folge von. Impulsen konstanter Frequenz zu erzeugen, deren Dauer eine Funktion des vom Benutzer gewählten jiinstellpegels ist; dabei ergeben sich unterschiedliche Verhältnisse der Betriebsperiode zu der Ruheperiode in der Vfeise, daß bei einem erwünschten relativ hohen leistungswert die Betriebsperiode langer ist als bei einem erwünschten niedrigen Leistungsv/ert. Die Impulse aus der Leistungssteuerschaltung 38 treten mit einer Frequenz auf, die weitaus niedriger als die Ultraschallfrequenz der Uechselrichterschaltung ist; die impulse dienen als Durchschalt- bzw. Freigabesignal für ein UITD-Olied 42, das Schalt-Triggerimpulse zu einer Impulsverstärkerschaltung 43 und damit zu einem Irnpulstransformator 44 durchläßt.

Die Schalt-Triggerimpulse werden von einer Schaltung erzeugt, die einen an den "ingangsanschluß 22c angeschlossenen niederspannunr;sdetektor 45- <ⁿ-n Sperrglied 46, einen Sägezahngenerator 47, der bei Fehlen der Triggerinpulse als freilaufender Oszillator arbeitet, und einen Spannungsvergleicher 48 aufweist. Der ITiederspannimgsdetektor 45 spricht an, wenn die JTochfrecRienzspannung an dem Kollektor des Ochaltransistors 17 auf nahezu Hull ε/bfällt, und führt über das Sperrglied 46 dem Sägezahngenerator 47 einen Triggerimpuls zu, wodurch dieser eine Sägezahnspannung erzeugt, die dann in dem yergleicher 48 mit einer Bezugsspannung verglichen wird. Diese Bezugsspannung wird von einer veränderbaren Besugsspannungs-jiins teils chaltung 50 abgegeben, die eine zur Stromaufnahme aus dem Stromwandler 24 geschaltete G-leichrichter-Glättungs-Schaltung 51 und einen an diese über eine Diode 53 angeschlossenen Spei-

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] cherkondensator 52 aufweist, un damit eine Spannung für den invertierenden Eingang eines Differenzverstärkers 54 für einen Vergleich mit einer Bezxigsspannung zu "bilden, Vielehe entsprechend einem ITennwert der Eingangsleistung mittels eines Spannungsteilers 55 geliefe^ wird. Ferner ist eine El einschaltung "bav,^r. Begrenzerschaltung 60 vorgesehen, die einen ersten 3ehaltzweig mit Widerständen 56 und 57 j die in Reihe zwischen den Spannungsversorgungsansehluß 30a und Ilasse geschaltet sind, um an einem fjchaltungsknoten 62 eine niedrige Schwellwertspannung Y_T zu bilden, und einen zweiten Schaltzweig aus in Reihe geschalteten Widerständen 53 und 59 auf v/eist, der zur Bildung einer hohen Schwellwertspannung Y„ an einen Schaltungsknoteii 64 zu dem ersten Gchaltzweig parallelgeschaltet ist. :-]in Transistor 65 ist mit seiner Basis an den Schaltungslcnoten 63 der Widerstünde 56 und 57 und mit seinem llmitter an den Schaltungsknoten 64 der Widerstände 58 und 59 angeschlossen, wobei der Schaltungsknoten 64 über eine Diode 61 mit dem Ausgang des Differenz-Verstärkers 54 und ferner über einen Speicherkondensator 62 mit Hasse verbunden ist. Wenn die Spannung an dem Kondensator 62 niedriger-als die niedrige Schwellwertspannung V_T an dem Schaltunßsknoten 63 ist, wird der Transistor 60 leitend und lädt den Kondensator, bis daran eine der Gchwellwertspanming V_T gleiche Spannung entsteht, so daß daher die Kondensatorspannung auf die Spannung V_T gesogen wird; wenn die Diode 61 sperrt, wird der Kondensator 62 auf den Gpannungspegel Vj₁ an dem

Schaltungslcnoten 64 geladen.
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Wenn der Hingangsstrom niedriger als der ITennwert ist, ist das Atisgangs signal des Differenzverstärkers 54 negativ, so daß daher die Diode 61 sperrt, wodurch der Kondensator 62 auf die Spannung Vtt geladen wird; wenn der Eingangsstrom höher als der Nennwert ist, wird die Diode 61 leitend, so daß der Kondensator 62 in einem zur Differenzspannung proportionalen Ausmaß entladen wird, so daß an dem Kondensator 62 eine Spannung entsteht, die

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zum Eingangs strom umgekehrt proportional ist. Da sich. die Stärke des eingangs Stroms als Punktion der an den Las tiere is einschließlich einer über die Arbeitsspule 19 gesetzten induktiven ITutzlast abgegebenen Leistung verändert, hindert sich die Spannung an dem Kondensator 62 als Umkehrfunktion der an die Nutzlast abgegebenen Leistungsmenge.

Die an dem kondensator 52 entstehende Spannung wird mittels eines Spannungsvergleichers 68 üben/acht, der ein Sperrsignal erzeugt, wenn die überwachte Spannung niedriger als ein vorbestimmter Pegel ist, der durch einen Spannungsteiler 69 bestimmt ist; das Sperrsignal wird dem Sperrglied 37 zugeführt.

ITimmt man an, daß die Spannung an dem Kondensator 52 den.normalen Betriebspegel erreicht hat und die Bezugsspannung an dem Kondensator 62 auf gleiche Ueise einen geeigneten Tegel hat, so steuert das Ausgangssignal des Sägezahngenerators 47, der anfänglich als freischwingender Oszillator arbeitet, den Vergleicher 48 auf hohen Ausgangspegel, "in Ausgangssignal hohen Pegels aus der Leistungssteuersclialtung 33 schaltet das UlTD-(T Ii ed 42 durch, so daß das Ausgangs signal des yergleichers 40 an den Impulsverstärker 43 und damit an den Impulstransformator 44 angelegt wird.

Der Impulsverstärker 43 weist ein Paar von Transistoren 70 und 71 entgegengesetzter Leitfähigkeitsart auf, deren Emitter gemeinsam über in Keine geschaltete v/iderstände 72, 73 und 74 mit dem Ausgang des UlID-Crlieds 42 sowie über eine larallelschaltung aus einem •Widerstand 76 und einem Kondensator 77 mit der Basis eines Schalt-Leistungstransistors 75 verbunden sind. Die Transistoren 70 und 71 erhalten Strom von dem Gpannungsversorgungsanschluß 30a und erzeugen einen Strom im Ansprechen auf die Basisansteuerung, die von dem Verbindungspunkt zwischen den l/iderständen 73 und 74 abgenommen

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wird. Der Transistor 70 v,^rird im Ansprechen auf den Basisansteuerungsimpuls durcligeschaltet, so daß unter Ladung des Kondensators 77 der Transistor 75 durchgeschaltet wird. Die G-egenvorspannung an dem Kondensator 77 spannt den Transistor 71 in den Durchsehaltzustand vor, so daß ein Gegenstrom über den 'Widerstand 73 erzeugt wird, v/elcher zwischen die Basis des Transistors 75 und Kasse geschaltet ist; dadurch wird der Transistor 75 gesperrt, was einen schnellen Gcnaltvorgang an den Transistor 75 ergibt. Dies ergibt einen plötzlichen Anstieg der Spannung in der rrinärwicklung des Impulstransformators 44, so daß in der Sekundärwicklung ein Bas i s ans teue rungs impuls erzeugt wird, der über einen Widerstand 79 an die Basis des Leistungs-Transistors 17 angelegt wird. Ein Zwischen- "bzw. Anzapfungspunkt der Sekundärwicklung des Impulstransformators 44 ist mit Hasse verbunden, während das dem mit der Basis des Transistors 17 verbundenen Anschluß entgegengesetzte Ende der Sekundärwicklung über eine Diode 80 an den Spaiinungsversorgungsanschluß 30a angeschlossen ist, un den Kondensator 36 mit einem Teil der Energie zu laden, die in der Sekundärwicklung im Ansprechen auf den Basisannteuertingsimpuls erzeugt wird, ■^ine Dämpfuncoschaltung in i'orm einer Serienschaltung aus einen Kondensator 81 und oinem Viderstand 82 ist zwischen den Kollektor des fjchalt-Transistors 75 und Hasse geschaltet, um die AusAfirkung einer plötzlichen Änderung der Kollektorspannung des Transistors 75 zu dessen erneuten Gehalten bei fehlender Basisansteuerung auf ein Ilindestmaß herabzusetzen.

Durch den Gegenkopplungsstrom von der Sekundärwicklung des Impulstransformators 44 zu dem Kondensator 36 kann der Ankopplungs-Viderstand 35 auf einem kleinsten !7ert gehalten v/erden, so daß in diesem der Leistungsverlust auf ein Ilindestmaß herabgesetzt ist. Ohne diesen Snergierückführungsvorgang wäre zur Erzeugung der Gleichspanmingsleistung ein iTiederfrequenztransfornator erforderlich.

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Die wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 2 wird anhand der in den Fig. 3a bis 3g gezeigten Kurvenformen veranschaulicht. Menn der Ausgang des Yergleichers 48 anfänglich hohen Spannungspegel hat (Fig. 3g), wird durch die positive "bzw. Anstiegsflanke eines Ausgangsinpulses al (Fig. 3a) der leistungssteuerschaltung 38 ein Basisannteuerungsimpuls b1 (Fig. 3b) erzeugt, so daß zu dein Zeitpunkt t., der Transistor 17 durchgeschaltet wird, wodurch der kondensator 20 entladen wird, so daß über den Transistor 17 und den Lastkreis ein positiver Spitzenstron c1 und nachfolgend ein Strom c2 (Fig. 3c) entsteht, und wodurch die Spannung am kollektor des Transistors 17 nahezu auf null abfällt (Fig. 3d). Von dem Iliederspannungsdetektor 45 wird ein Triggerimpuls el erzeugt, wodurch der Sägezahngenerator 47 eine Sägezahnspannung f1 erzougt (Fig. 3f)j wenn diese Sägezahnspannung den von den Tondensator 62 der veränderbaren Bezugsspannungs-',instellschaltung 50 zugeführten Bezugspegel Yr erreicht, "ird zu den Zeitpunkt tp der Yerglei- eher 4S auf einen Ausgangszustand niedriger Spannung geschaltet (Fi". 3g), wonit der Ansteuerungsimpuls b1 beendet wird. Dies ergibt in der Sekundärwicklung des Ir.ipulstransfornators 44 einen ins negative laufenden Impuls b2, rjo f'c.ß der [".'ransistor 17 schnell gesperrt wird.

])as Sperren '!.es Transistors 17 bewirkt, daß sein Ilollektorpotential wieder ansteigt und eine positive Halbwellen-Spannung d1 (Fi.::. 3d) erzeugt, wie au dem Zeitpunkt t. nahezu auf null abfällt; zugleich ergibt das Sperren die !Urzeugung eines SchwingStroms c3 rHirch den Lastkreis während des Intervalls von t^ bis t,, das hauptsächlich durch die Resonanzfrequenz des Lastkreises bestimmt ist.

In Ansprechen auf das Abfallen der Spannung d1 auf einen Spannungspegel von nahezu ITuIl zu dem Zeitpunkt t, erzeugt der üiederspannungsdetektor 45 einen Triggerinpuls e2, der den Sägezahngenerator 47 riicksetzt, so daß eine zweite Sägezahnspannung f2 erzeugt wird, die einen zweiten Basisansteuerungsimpuls b5 hervorbringt. Su-

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gleich damit wird aufgrund des Fehlens des positiven hohen Potentials dl die Diode 18. zu den Zeitpunkt t. leitend iind läßt einen negativen Strom c3 als Strom c4 "bis zu dem Zeitpunkt te durch, woraufhin der Transistor 17 leitend wird und einen positiven Strom c5 ergibt, der über den Transistor 17 und den La.stkreis fließt. Dieser Ablauf wiederholt sich, solange der Freigabe- bzw. Schaltimpuls .al vorliegt.

Ί)& die dem Yergleicher 48 zugeführte Vergleichsspannung Vr ungekehrt proportional cu dem stronfluß in dem Lastkreis ist, wird die Breite des von dem Vergleicher 43 abgegebenen Impulses in Art einer Gegenkopplung in Ansprechen auf die Stärke des .'EingangsStroms gesteuert, so daß für eine vorgegebene Last das Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Ifelbwellen-Impulsen d1 und d2 in wesentlichen konstant gehalten wird. Das heißt, solange die 3estigsspannung Yt innerhalb des Bereichs zwischen der oberen Grenze bzw. hohen Schwellwertspannung V_TT und der unteren Grenze bzw. niedrigen Schwellwertspannung V_x liegt, ist die Schwingperiode in "überein-

Il

stiinnung mit der Belastung veränderbar, so daß die während der Eotriebsperiode der Leistimgos teuer schaltung der Last zugeführte Leistungsmenge konstant gehalten -wird.

'.Damit wird innerhalb von Bicherheitsgrenzeii die Spannung an dem Transistor 17 konstant gehalten, wodurch ein sicheres Arbeiten der "Wechselrichterschaltung unter veränderten Belastungen gewährleistet ist. Bei dieser G-egenkopplungs-lmptilsbreitensteuerung steigen die negativen Lastströme c3 und c4 auf einen Maximalwert an, während der Strom c5 durch den Transistor 17 auf einen Hinimalwert abnimmt, so daß während des tuibelasteten bzw. Leerlaufzustands eine beträchtliche Leistungsersparnis erzielt wird, da der negative Strom eine negative Leistung darstellt und durch die Verringerung des positiven Stroms der Leistungsverlust an dem Transistor 17

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verringert vird.

Die vorstehend beschriebene Gegenkopplungs-Impulsbreitensteuerung wird während der Ruheperiode der Leistungssteuerschaltung 38 dadurch gesperrt, daß mit einem Ladestrom über eine Diode 66a aus einem Inverter 66, der an den Ausgang des Sperrglieds 37 angeschlossen ist, die Spannung an dem Kondensator 52 gesteigert wird. Die hohe Spannung an dem Kondensator 52 ergibt einen negativen Spannungspegel an dem Ausgang des Differenzverstärlcers 54» wodurch die Diode 61 leitend wird und den Kondensator 62 entlädt, bis die Spannung an diesen den niedrigen Schwellwertpegel V_T erreicht, der an dem Schaltungsknoten 63 auftritt. Während der Ruheperiode des Oszillators bzw. der'Leistungssteuerschaltung 38 hat daher das Ausgangssignal des Vergleichers 48 eine kleinste Impulsdauer, die für eine unmittelbar der positiven bzw. ansteigenden Flanke des Impulses al der Leistungssteuerschaltung 38 folgende bestimmte Zeitdauer besteht, die durch den Seitkonstantenwert aus dem Kondensator 52 und dem Widerstand 67 bestimmt ist. Dieser kurze Triggerimpuls ergibt eine Ansteuerung des Transistors 17 mit geringer Leistung und stellt einen sicheren Betrieb der Wechselrichterschaltung während der Anfangsperiode des 33inschaltens durch die Leistungssteuersclialtung 38 sicher. Die Spannung an dem Kondensator 52 wird nachfolgend durch Ladung mit dem von der Gleiohrichter-Glättungs-Schaltung 51 zugeführten Strom gebildet, so daß sie zur Wiederaufnaluie der Oegenkopplungs-Impulsbreitensteuerung einen '..^rert annimmt, der den Laststrom ent- " spricht.

Bei Vorliegen des Ausgangsimpulses aus dem Vergleicher 48 ist das Sperrglied 46 so geschaltet, daß der Durchlaß irgendeines Triggerimpulses unterbunden ist, der aufgrund hochfrequenter Störkomponenten des Schwingstroms über die Wechselrichterschaltung auftreten könnte. Die Widerstandswerte der Widerstände 56 und 57 der Be-

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grenzerschaltung 50 werden so Gewählt, daß die niedrige Schwellwertspannung V_T der dem Transistor 17 eigenen Ausschalt- "bzw. Sperrzeit entspricht. Die niedrige Schwellwertspannung V_T bestimmt daher eine obere Grenze der Schwingfrequenz und ergibt eine Sicherung gegen einen Ausschalt-^usfall des Transistors 17, der auftreten könnte, wenn die Belastung außerordentlich groß ist.

\Jeim. die Ausmaße einer Last bzw» die Belastung sehr klein ist, wie beispielsweise durch eine Gabel oder einen Löffel, die unbeabsichtigt über der ,Arbeitsspule abgelegt worden sind, fließt ein sehr kleiner Strom in der Eingangsleitung 11, wobei der Vergleicher 68 diesen Zustand durch Erfassung einer an dem Speicher-Kondensator 52 entstehenden kleinen Spannung ermittelt und ein Sperrsignal an das Sperrglied 37 abgibt, um damit die Viechseirichterschaltung außer Betrieb zu setzen.

Der Zeitkonstantenwert aus dem Speicher-Kondensator 52 und den Widerstand 67 wird so gewählt, daß die Ladung an den kondensator 52 einen Durchschnitts- bzw. Ilittelwert des HingangsStroms über die eingangsleitung 11 darstellt. Dies ergibt einen Vorteil dahingehend, daß geringe üingangsstromänderun^en aufgrund des Ilaterial-Unterschieds zwischen luiterschiedlichen induktiven Lasten entstehen. Andere3?seits dient der kondensator 62 als Dämpfungsschaltung für das Abfangen von ■Übergangsänderungen der Besugsspannung, die durch eine schnelle Änderung der Last wie beispielsweise durch Ersetzen einer !lutzlast oder eines llochgeschirrs während des Kochvorgangs auftreten könnten.

Da es bekannt ist, daß eine induktive Ifutzlast oder ein Kochgeschirr aus nichtnagnetischem rostfreiem Material einen größeren j]ingr.ngsstrom und eine kleinere Schwingspannung als eine induktive Last aus üisenniaterial ergibt, ist es vorteilhaft, zusätzlich zu dem Eingangs strOBiwert die Spitzenschwingspannung als Gegen-

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kopplungssignal zu verv.^renclen. '.Dies erfolgt mittels eines Spitzenwertdetektors 100 genäß der Darstellung in Pie· 4, dessen 3ϊ ingang nit dera Anschluß 22c und dessen Ausgang über eine Diode 101 mit den Differenzverstärker 54 verbunden ist, an den der kondensator 52 und der ',iiderstand 67 angeschlossen sind. Kit dera Differenzverstärker 54 ist auch der Ausgang der Gleichrichter-Glättungs-Schaltung 51 über eine JDiode 102 verbunden, die zusannen nit der Diode 101 eine Vergleichsschaltung bildet, die dera Kondensator 52 eine höhere Spannung zuführt. Der opitzenwertdetektor 100 weist in wesentlichen einen Spannungsteiler aus ⁷Widerständen 10J und 104 auf, deren Verbindungspunkt über eine Diode 105 nit einem Kondensator 106 verbunden ist. Der Kondensator 106 wird über die Diode 105 aufgels-den, wenn diese in Durchlaßrichtung vorgespannt ist. J-jin 'Widerstand 107 ist parallel zu dem Kondensator 106 geschaltet, un diesen zn entladen, wenn die Diode 105 in Gegenrichtung vorgespannt ist; danit stellt die an den Kondensator 106 entstehende Spannung den Spitzenwert der Spannung an den Kollektor des Transistors 17 dar. Durch den Gegenkopplungsvorgang werden sowohl der Eingang ss tr on r.ln auch die "chwingspannung konstant gehalten, so daß unabhängig von der Größe der zu erwärnenden Last bzw. von der Belastung der Leistungswert konstant aitf einen von benutzer vorgegebenen Binsteilwert gehalten wird. Darüborhinaus kann durch das aus den ijpitzenwertdetektor 100 abgeleitete Gegenkopplung signal wirkungsvoll eine Überspannung' ^an dem Kollektor des Transistors 17 verhindert werden.

Die Schaltung nach Pig. 1 kann au der in Pig. 5 gezeigten Schaltung abgewandelt werden, bei der der Konrautier-Kondensator 20 zu der .Diode 10 parallelgeschaltet ist. Die larallelschaltung aus der Arbeitsspule 19 und den Kondensator 20 genäß der Darstellung in ]?ig. 1 ist jedoch vornusiehen, da dabei der über den Kondensator 25 fließende Strom verringert wird, so daß für den Kondensator 23 nur ein !deiner Kapazitätswert

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notwendig ist.

Mit der Erfindung ist eine Induktionserwärnmngsvorrichtung geschaffen, die eine Gleichstromversorgung bzw. Gleichstromquelle, einen Transistor zur Erzeugung eines Triggerstrons im Ansprechen auf einen angelegten Basisansteuerungsinpula und einen ?_Lesonanzlastkreis mit einer Arbeitsspule und einen Kondensator aufweist, der in Ansprechen auf den Triggerstrom einen Resonanzschwingstrom erzeugt, wenn der als Schaltvorrichtung dienende Transistor gesperrt wird, wobei der Strom über eine antiparallel zu den Transistor geschaltete Diode geführt wird. Zur Ermittlung des Laststroms ist ein Stromwandler vorgesehen. Ein Iliederspannungsdetelctor ermittelt eine nahe Hull gelegene Spannung an den Kollektor des Transistors und löst einen Sägezahngenerator zur Erzeugung einer Sägezahnspannung au3, die mit einer Bezugsspannung verglichen wird, um damit eine Folge von Basisansteuerungsimpulsen sum Anlegen an den Transistor zu erzeugen.

zur steuerung der Basissteuerungsimpulse auf eine entsprechend einer induktiven Belastung veränderbare Dauer wird die Bezugsspannung in Umkehrfunktion zu dem ernittelten Leotstrom verändert.

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Claims (12)

1. Patentansprüehe

   Induktionserwärniungsvorrichtung, gekennzeichnet durch eine f-leiohspannungsquelle (13), einen zur Aufnahme von Leistung aus der Gleichspannungsquelle geschalteten Transistor (17), der "bei Vorliegen eines an ihn angelegten Steuerimpulses einen Triggers tr on erzeugt, eine zum Transistor antipt-rallel geschaltete !Diode (10), einen P_Lesonanzlastkreis, der zur ".'rzeugung eines Schwingstrons im Ansprechen auf den Triggerstrom eine lnd-uktionserwärmungs~Ar"beitsspule (19) und einen Kondensator (20) aufweist, eine Elektrizitätsmengen-Detektoreinrichtung (24, 51) zur Erfassung der Größe der Elektrizitätsmenge in dem Resonanzlastkreis, eine ijpannungsdetektoreinrichtung (45) zur Erfassung eines vorbestimmten Spannungspegels des Potentials an dem Transistor und eine gegenkopplungsgesteuerte Impulsgeneratoreinrichtung (47, 48), die im Ansprechen auf ein Ausgangssignal aus der Gpannungsdetektoreinrichtung einen Ausgangsimpuls zum Anlegen an den Transistor als !".Steuerimpuls mit einer Dauer erzeugt, die sich als Umkehrfunktion der erfaßten Elektrizitätsmenge ändert.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Sperrglied (46), das zwischen die Spannungsdetektoreinrichtung (45) und die Impulsgeneratoreinrichtung (47, 40) geschaltet ist und das Anlegen eines

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   Ausgangs signals der ^pannungsdetektoreinrichtung an die Inpulsgeneratoreinrichtung bei Vorliegen eines Ausgangsinpulses der Impulsgeneratoreinrichtung sperrt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeich net durch eine Leistungssteuereinrichtung (38) nit einer Einstelleinrichtung (41) zur Einstellung eines gewünschten Leistungswerts und einer 3ehalteinrichtung (39, 40) zum periodischen. Zulassen und Verhindern des Anlegens der Steuerimpulse an den Transistor nit einer !Frequenz, die weitaus niedriger als die ?renuenz der Steuerimpulse ist, für jeweilige Perioden nit einem Verhältnis, das von dem gewünschten Leistungswert abhängt.
4. 4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ?;lektrizitätsmengen-Detektoreinrichtung (24, 51) eine einrichtung zur Erzeugung einer Be zug s spannung aufweist, die sich als Umkehrfunktion der erfaßten .llektrizitätsraenge ändert, und daß die Impulsgeneratoreinrichtung einen Sägezahngenerator (47) zur .'vrseugung einer Sägezahnspannung im Ansprechen auf ein Ausgangssignal der Gpannungsdetektoreinrichtung (45) sowie einen Vergleicher (48) aufweist, der einen Ausgangsimpuls erzeugt, wenn die Gägezahnspannung unter der Bezugsspannung liegt.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Intervallverminderungseinrichtung (52,-67, 66) zur Verringerung des Intervalls der Steuerimpulse für eine bestimmte Zeitdauer, die unmittelbar dem einleiten der Periode folgt, während welcher das Anlegen der Steuerimpulse an den Transistor (17) zugelassen ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Intervallverminderungseinrichtung ein RC-Glied (52, 67), das zur Bildung eines liittelwerts der erfaßten Elelctrizitätsmenge an die Elektrizitätsmengen-Detektoreinrichtung (24, 51) angeschlossen ist, eine

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   erste Bezugseinstellschaltung zur Bildung einer niedrigen Bezugsspannung (Vy), eine zweite Bezugseinstellschaltung zur Bildung einer hohen Bezugsspannung (V ), einen an die zweite Bezugseinstellschaltung angeschlossenen Speicherkondensator (62), eine Schalteinrichtung (65), die den Speicherkondensator auf die niedrige Bezugsspannung auflädt, wenn, die Spannung an den Speicherkondensator unterhalt der· niedrigen Bezugs spannung liegt, eine Entladeeinrichtung mit einem Differenzverstärker (54) zur Erzeugung eines Ausgangssignal3, das die Abweichung des I-Iittelwerts der erfaßten Elektrizitätsmenge von einem vorbestimmten ITennwert darstellt, und mit einer Diode (61), die zur Entladung des Gpeicherkondensators in einem zur G-röße der Abweichung proportionalen Ausmaß zwisehen den Ausgang des Differenzverstärkers und den Speicherkondensator geschaltet ist, und eine Ladeeinrichtung (66) zur Ladimg des Kondensators (52) des IlC-Glieds während der Periode aufweist, während welcher das Anlegen der Steuerimpulse an den Transistor (17) verhindert ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine zweite Gleichspannungsquelle mit einen als Spannungsreelle dienenden Speicherkondensator (36), eine an die erste Gleichspannungsquelle (13) angeschlossene Diode (34) zur Ladung des Speicherkondensators (36) und einen Impulstransformator (44) mit einer rrimärwicklung, die zur Aufnahme des Ausgangssignals des Vergleichers (47) geschaltet ist, und einer Sekundärwicklung, die an den Steueranschluß des Transistors (17) 3.ngeschlossen ist, wobei die Sekundärwicklung ferner mit dem Speicherkondensator (36) zur Ladung desselben mit einem Teil der in der Sekundärwicklung induzierten Energie verbunden ist.
8. 8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeiclinet, daß die Induktionserwärmungs-Arbeitsspule (19) parallel zu dem Schwing-Xondensator (20) und in Reihe mit der Antiparalle!schaltung

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   aus cleia Transistor (17) und der Diode (13) zwischen die Anschlüsse der r-leichspannungsquelle (13) geschaltet ist.
9. 9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden An-

   Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrizitätsmengen-Letektoreinrichtung (24, 51) einen Stromwandler (24) zur Tl-rseugung eines Signals aufweist, das sur Erfassung der Elektrizitätsmenge dem fjtrom in dem Resonanzlastkreis entspricht.
10. 10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrizitätsmengen-Detektoreinrichtung einen 3pitzenv,^rertdetektor (100) aufweist, der zur Erfassung der Elektrizitätsmenge an die über der Antiparallelschaltung aus dem Transistor (17) und der Diode (10) entstehende Spannung angeschlossen ist.
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Wähleinrichtung (101, 102), die zur Erfassung der Elektrizitätsmenge an einen Schaltungεpunkt von dem dem Strom entsprechenden ','ignal und dem der mittels des Spitzenwertdetektors (100) erfaßten Spannung entsprechenden Signal dasjenige Signal anlegt, das größer als das andere ist.
12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsgeneratoreinrichtung (47, 48) ein Paar aus einem ersten und einem zweiten Transistor (70, 71) nit entgegengesetzter Leitfähigkeitsart, deren miteinander verbundene Basen zur Aufnahme des Ausgangssignals des Vergleichers (48) geschaltet sind, eine Parallelschaltung aus einem Kondensator (77) und einem Yiiderstand (76), einen dritten Transistor (75), dessen Basis über die parallelschaltung mit den Emittern des ersten und des zweiten Transistors verbunden ist, und einen Impulstransformator (44) aufweist, dessen Primärwicklung mit einem Ende an eine Spannungsquelle und

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    nit den zweiten Ende über die i:ollektor-j-]mitter-S trecke des dritten Transistors mit Hasse verbunden ist und dessen Gelcundärwicklung zur Abgabe der Steuerimpulse dient, wobei die Kollektor-Emitter-Strecken des ersten und des zweiten Transistors in Reihe zueinander zwischen eine Speinnungsquelle und Hasse geschaltet sind.

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