节能电磁炉的研究和开发

2013-04-24佛山冠泽丰五金电器有限公司梁振邦

电子世界 2013年9期

佛山冠泽丰五金电器有限公司梁振邦

1.引言

电磁炉又称为电磁灶，它民用化最早记载是在1957 年德国的NEFF公司研发出来，当时的电磁炉已经有了一定的雏形，在1972年的时候美国也加入了研发的行列，在那个时候开始，电磁炉的研发大门才真正打开，随着电磁炉在西方市场的不断普及，中国市场也开始关注该家用电器，但当时由于电磁炉的电路方案还不成熟，经常出现电磁炉炸机和使用一段时间后不能启动的问题，维修率很大，很多市民在购买电磁炉一段时间后，电磁炉还没有超过保修期就需要退回厂家维修，导致当时中国的许多电磁炉制造厂家出现亏损，在恶性循环的作用下，市民对电磁炉的质量没有信心，电磁炉的需求也一落千丈。直到2004年的时候由于美的等国内电磁炉大型生产研发厂家在电磁炉的主板上采用大回环震荡原理电路，其保护回路解决了热插拔烧机等许多技术难题，使电磁炉的质量得到保障，人们才开始对电磁炉重拾信心，中国的电磁炉才真正走向稳步生产阶段。

根据相关测试资料，电磁炉的热效率是80%-90%，远高于煤气等常用的家用煮食方式，但由于现在的电磁炉正常使用1个小时就要耗去2度电左右，电磁炉的耗能也非常明显。怎样可以降低能耗，节约成本已经成为现阶段电磁炉生产的一个重要研究方向。

2.节能电磁炉工作模式

当选择火锅功能档位的话，数码管会显示“1300”，功率的“W”指示灯亮。在火锅功能状态下，按“+”和“-”按键可以改变功率的大小，最小可以调节到120W，最大可调到2000W，调到最大功率或最小功率后不能继续调节，调节后电磁炉的实际功率会相应变化。在火锅功能状态下按定时按键，可以对电磁炉进行定时关机的设定，设定的时间范围是0:00-23:59。当锅具的温度达到154℃，电磁炉会停止加热。当温度降回150℃时，电磁炉会恢复加热。

当选择爆炒功能档位的话，数码管会显示“270”，温度“℃”指示灯亮。在爆炒功能状态下，按“+”和“-”按键可以对温度进行调整，调整范围为：最大为270，最小为60，调到最大温度或最小温度后不能继续调节，调节后电磁炉的实际功率会相应变化。在爆炒功能状态下按定时按键，可以对电磁炉进行定时关机的设定，设定的时间范围是0:00-23:59。表1是爆炒功能档位对应的功率。

在电磁炉工作状态下，按定时/预约按键会进入定时关机设定状态。在定时关机设定状态下，数码管会显示默认定时时间，此时预约/定时灯会一直亮，表示时间的两个小数点也会一直亮，此时可以按“+”或者“-”来调整时间，调节范围参见表2功能参数表。按取定时/预约按键后，当没有按键5秒后将会回到原来的工作状态。当定时时间已经设定好后，在手动功能工作状态下（数码管显示功率或温度的时间），功率或者温度可以再次调节。当定时时间到来的时，电磁炉会自动关机，电磁炉蜂鸣器会响1短声后，进入关机状态。设定时间的时，按加或者减键可以在设定的时间范围内循环调节。切换功能按键的时定时功能会取消。

表1 爆炒功能档位对应的功率

表5 芯片改进前后电能对比

表2 功能参数表

表3 芯片改进前

表4 芯片改进后

3.电路设计改进

图1 市面通用电磁炉设计方案

图2 电磁炉设计改良方案

图1是市面上通用的电磁炉设计方案，这种电磁炉的电路设计方案由于已经经过多次方案修改，将以前的许多不能解决的问题都一一解决，例如热插拔烧机，功率不稳定等许多技术难题。经过了多年的市场验证，该方案已经非常成熟。但是，该方案在节能的领域仍然存在许多不足，根据现代人对电磁炉的使用习惯，人们一般在食物煮熟后就不需要对食物进行大火力的蒸煮，不然长时间的大火力蒸煮是对电能的浪费，结合现在空调的变频技术理念：室温每降低0.5度，运转频率就降低一档，相反，室温每升高0.5度，运转频率就升高一档，即室温越高，运转频率越大，以便空调快速制冷，室温越接近设定温度，运转频率就越小，提供的制冷量也越小，以维持室温在设定温度附近，温度波动小。对电磁炉主板电路芯片方案进行技术改良：当感知到锅具中的食物温度达到煮熟点后，芯片自动调节电磁炉的输出功率，将功率进行下调，食物在稳定的功率进行蒸煮一段时间后，如果需要蒸煮的食物需要长时间的煮食的话，芯片会根据食物的煮食点再次对功率进行下调，这样既达到对食物的合理煮食要求，又实现节能的要求。图2就是电磁炉设计改良方案的线路图，该线路图是在图1线路图的基础上将相应的元器件做出更换，达到匹配芯片功能的目的，当电磁炉在感知到锅具中的食物温度达到煮熟点后，芯片自动调节电磁炉的输出功率，将功率进行下调，所以主板上的元器件也能够相应地选择低功耗的元器件，例如图1中整流桥DB1的参数是25A/800V，当工作频率为50Hz的交流电压通过DB1后，DB1的输出电压变成直流电压，IGBT由控制电路发出的矩形脉冲驱动，IGBT导通时，流过线圈盘的电流迅速增加，IGBT截止时，线圈盘和C21发生串联谐振，IGBT的C级对地产生高压脉冲，当该脉冲降至零时，驱动脉冲再次加至IGBT上使之导通。当电磁炉的芯片将功耗降低后，DB1的整流参数就不再需要那么高了，可以改为图3.2的15A/800V，互感器也由350uH～500uH改为250uH，其他的一些元器件也做出相应的修改来达到匹配芯片的目的。这样既可以将电磁炉主板的成本降低，又可以将电磁炉的实际功耗降低，达到节能和降低成本的目的。