EP0625867A2 - Dispositif d'alimentation pour un appareil de chauffage à induction - Google Patents

Dispositif d'alimentation pour un appareil de chauffage à induction Download PDF

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EP0625867A2
EP0625867A2 EP94401002A EP94401002A EP0625867A2 EP 0625867 A2 EP0625867 A2 EP 0625867A2 EP 94401002 A EP94401002 A EP 94401002A EP 94401002 A EP94401002 A EP 94401002A EP 0625867 A2 EP0625867 A2 EP 0625867A2
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EP
European Patent Office
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rectifier
power supply
supply device
diode
point
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Withdrawn
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EP94401002A
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Inventor
Gérard Rilly
Laurent Jeanneteau
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Compagnie Europeenne pour lEquipement Menager SA
Original Assignee
Compagnie Europeenne pour lEquipement Menager SA
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/06—Control, e.g. of temperature, of power
    • H05B6/062—Control, e.g. of temperature, of power for cooking plates or the like

Definitions

  • the invention relates to a supply device for an induction heating appliance according to the generic term of claim 1.
  • overvoltages may be caused by the converter being cut off, due to the inductances of the sector, or by the interruption of connected motors as well as by other possible influences. It is therefore necessary to provide additional circuit elements making it possible to limit the voltage generated at the charge capacitor of the supply device and supplied to the converter.
  • the object of the invention is to provide a supply device of the type described above which, with few circuit elements, makes it possible to improve the suppression of overvoltages, in particular sudden voltage spikes, and to reduce the power dissipation. at the circuit level.
  • This object is achieved by the invention indicated in claim 1. Certain advantageous variants of the invention are mentioned in the subclaims.
  • the solution according to the invention is based on the following considerations and knowledge:
  • the charge capacitor of the first rectifier is relatively low in capacity in order to produce a rerressed voltage for the converter.
  • the charge capacitor of the second rectifier for the control power supply is much larger, since this block requires a smoothed DC voltage.
  • the much larger capacitor is also used to suppress overvoltages at the level of the first charge capacitor of the first rectifier. The diode disposed between the outputs of the two rectifiers being on as soon as an overvoltage appears, the large charge capacitor of the second rectifier is then automatically coupled in parallel with the small charge capacitor of the first rectifier.
  • the rectifier circuit of the control power supply unit having hitherto operated independently of the rectifier circuit of the power converter, is advantageously used to limit the voltage at the input of the converter.
  • the ohmic resistance mounted in parallel with the charge capacitor of the known circuit is then replaced by the input resistance of the power supply.
  • the ohmic resistance in parallel with the charge capacitor which has been necessary up to now can now be eliminated, which makes it possible to considerably reduce the overall power dissipation.
  • the solution according to the invention combines all the advantages of the two known circuits described above without having the disadvantages.
  • the technical means necessary to produce the circuit in accordance with the solution according to the invention are furthermore reduced to a minimum and consist, essentially, of the aforementioned single diode, the resistance implemented so far being eliminated. .
  • the figure shows the AC mains voltage UN applied to the mains terminals 1, the self-suppressor L, the contact a and the inductor winding A of a relay, the first rectifier D1, the charge capacitor C1, the Zener diode D4 forming a transil circuit and converter 2, which produces an alternating voltage u3 with a frequency of 30 kHz for example, intended for the heating coil 3 of an induction cooking appliance 4.
  • the charge capacitor C1 is relatively small. Essentially, it only performs HF filtering of the voltage + U1 in order to prevent the high frequency components coming from the converter 2 from reaching the circuit. Thus, a rectified voltage + U1 is applied to point P1.
  • the figure also shows a second rectifier circuit comprising the current limiting resistor R1, the second rectifier D2 and the charge capacitor C2.
  • C2 is significantly larger than C1.
  • a filtered DC voltage + U2 intended for the control power supply unit 5 which generates two supply voltages, one of +5 volts and the other of +12 volts, for control circuits. put to sleep.
  • the control current I passing through the winding of relay A, then makes it possible to switch the entire supply device to standby mode when the contact is open, and to heating mode when the contact is closed.
  • the point P1 is then connected to the point P2 via the diode D3.
  • This diode works as follows: in standby mode, contact a is open, point P1 is practically devoid of voltage, at point P2 the voltage + U2 is applied, so that diode D3 is blocked and does not have almost no effect. In heating mode, the contact a is therefore closed, the diode D3 is normally also blocked. Upon the appearance, at point P1, of an overvoltage coming from the sector or from the converter 2, the diode D3 becomes conducting. This has the effect of putting the large capacitor C2 in parallel with the relatively small capacitor C1. A large capacitor C1 + C2 then acts at the point P1 in such a way that the voltage spike at the point P1 is effectively suppressed.
  • the behavior of the transil circuit formed by the diode D4 is thereby considerably improved.
  • the power dissipation caused by the overvoltage protection circuit nevertheless remains low, since the circuit essentially comprises only lossless components and the presence of an additional ohmic resistance is no longer necessary.
  • the diode D3 Since the current i3 can have momentary intensities of 20 to 30 A at the time of an overvoltage on P1, the diode D3 will preferably be a power diode.

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif d'alimentation pour un appareil de chauffage à induction, notamment pour un appareil de chauffage à induction avec mode de fonctionnement normal et un mode de fonctionnement en veille commandés par un bloc d'alimentation de commande.
Selon l'invention, le condensateur de charge (C1) d'un premier circuit redresseur (D1) pour le convertisseur de puissance (2) affecté à la plaque chauffante, est raccordé, par l'intermédiaire d'une diode (D3), au condensateur de charge (C2) d'un deuxième circuit redresseur (D2) destiné à un bloc d'alimentation de commande (5) pour le fonctionnement en mode veille. Dès l'apparition d'une surtension au niveau du premier condensateur de charge relativement petit (C1), ladite diode (D3) effectue le couplage en parallèle de celui-ci avec le condensateur de charge relativement plus grand (C2) du deuxième circuit redresseur (D2).

Description

  • L'invention concerne un dispositif d'alimentation pour un appareil de chauffage à induction selon le terme générique de la revendication 1. Dans le cas d'un tel dispositif d'alimentation, des surtensions risquent d'être provoquées par la coupure du convertisseur, en raison des inductances du secteur, ou par la coupure de moteurs connectés ainsi que par d'autres influences éventuelles. Il y donc lieu de prévoir des éléments de circuit supplémentaires permettant de limiter la tension générée au niveau du condensateur de charge du dispositif d'alimentation et amenée au convertisseur.
  • Selon les règles de l'art, il est connu de prévoir, parallèlement au condensateur de charge, un circuit comportant une diode couplée en série et un condensateur et une résistance couplés en parallèle. Ce circuit nécessite un condensateur relativement important de l'ordre de 50 mF environ, alors que des pertes notables se manifestent au niveau de la résistance. En présence d'un défaut provenant du secteur et s'exprimant par plusieurs impulsions envoyées à très brefs intervalles, ce genre de circuit n'assure pas une parfaite suppression des surtensions. La première impulsion charge ledit condensateur, lequel ne parvient alors pas à se décharger assez rapidement avant l'arrivée de l'impulsion suivante. On peut y remédier en choisissant une résistance suffisamment faible. Mais ceci accroît les pertes en puissance au niveau du circuit. Il est en outre connu de prévoir, parallèlement au condensateur de charge, un circuit dit "transil" composé d'une diode Zener de puissance. Toutefois, ce circuit présente un comportement dynamique défavorable et ne fonctionne d'ailleurs pas non plus d'une manière optimale en présence d'impulsions parasites.
  • L'invention a pour objectif de réaliser un dispositif d'alimentation du type décrit ci-dessus permettant avec peu d'éléments de circuit, d'améliorer la suppression des surtensions, notamment des pointes de tension brusques, et de réduire la dissipation de puissance au niveau du circuit. Cet objectif est réalisé par l'invention indiquée dans la revendication 1. Certaines variantes avantageuses de l'invention sont évoquées dans les sous-revendications.
  • La solution selon l'invention est basée sur les réflexions et connaissances suivantes : Dans un dispositif d'alimentation de ce genre, le condensateur de charge du premier redresseur est relativement faible en capacité afin de produire une tension rerdressée pour le convertisseur. Par contre, le condensateur de charge du deuxième redresseur pour le bloc d'alimentation de commande est nettement plus grand, car ce bloc exige une tension continue lissée. Suivant la solution selon l'invention, le condensateur nettement plus grand est utilisé en plus pour supprimer les surtensions au niveau du premier condensateur de charge du premier redresseur. La diode disposée entre les sorties des deux redresseurs étant passante dès l'apparition d'une surtension, le grand condensateur de charge du deuxième redresseur est alors automatiquement couplé en parallèle avec le petit condensateur de charge du premier redresseur. Par conséquent, le circuit redresseur du bloc d'alimentation de commande, ayant jusqu'alors fonctionné indépendamment du circuit redresseur du convertisseur de puissance, est utilisé d'une manière avantageuse pour limiter la tension à l'entrée du convertisseur. La résistance ohmique montée en parallèle avec le condensateur de charge du circuit connu, est alors remplacée par la résistance d'entrée du bloc d'alimentation. De ce fait, la résistance ohmique en parallèle avec le condensateur de charge qui a été nécessaire jusqu'à présent, peut dorénavant être supprimée, ce qui permet de réduire considérablement la dissipation de puissance globale.
  • La solution selon l'invention réunit en elle tous les avantages des deux circuits connus décrits ci-dessus sans en présenter les inconvénients. Les moyens techniques nécessaires pour réaliser le circuit conformément à la solution selon l'invention, se réduisent par ailleurs à un minimum et se composent, pour l'essentiel, de la seule diode susmentionnée, la résistance mise en oeuvre jusqu'à présent étant supprimée.
  • Une description plus détaillée de l'invention est donnée ci-après à l'aide de la figure ci-annexée.
  • La figure montre la tension secteur alternative UN appliquée aux bornes secteur 1, la self antiparasites L, le contact a et l'enroulement inducteur A d'un relais, le premier redresseur D1, le condensateur de charge C1, la diode Zener D4 formant un circuit transil et le convertisseur 2, lequel produit une tension alternative u3 d'une fréquence de 30 kHz par exemple, destinée à la bobine de chauffage 3 d'un appareil de cuisson à induction 4. Le condensateur de charge C1 est relativement petit. Il n'effectue, pour l'essentiel, qu'un filtrage H.F. de la tension +U1 afin d'empêcher les composantes à haute fréquence provenant du convertisseur 2 de parvenir dans le circuit. Ainsi, une tension redressée +U1 est appliquée au point P1.
  • La figure représente en outre un deuxième circuit redresseur comportant la résistance de limitation de courant R1, le deuxième redresseur D2 et le condensateur de charge C2. C2 est nettement plus grand que C1. Au point 2 est ainsi appliquée une tension continue filtrée +U2 destinée au bloc d'alimentation de commande 5 qui génère deux tensions d'alimentation, l'une de +5 volts et l'autre de +12 volts, pour des circuits de commande mis en veille. Le courant de commande I, passant par l'enroulement du relais A, permet alors de commuter l'ensemble du dispositif d'alimentation sur le mode veille lorsque le contact est ouvert, et sur le mode chauffage lorsque le contact est fermé.
  • De plus, le point P1 se trouve alors connecté au point P2 par l'intermédiaire de la diode D3. Cette diode fonctionne de la manière suivante : en mode veille, le contact a est ouvert, le point P1 est pratiquement dépourvu de tension, au point P2 est appliquée la tension +U2, de telle sorte que la diode D3 soit bloquée et n'ait quasiment aucun effet. En mode chauffage, le contact a étant donc fermé, la diode D3 est normalement bloquée également. Dès l'apparition, au point P1, d'une surtension provenant du secteur ou du convertisseur 2, la diode D3 devient passante. Ceci a pour effet de mettre le grand condensateur C2 en parallèle avec le condensateur relativement petit C1. Un grand condensateur C1+C2 agit alors au niveau du point P1 de telle manière que la pointe de tension au point P1 soit efficacement supprimée. Le comportement du circuit transil formé par la diode D4 s'en trouve considérablement amélioré. La dissipation de puissance provoquée par le circuit de protection contre les surtensions reste néanmoins faible, puisque le circuit comporte, pour l'essentiel, uniquement des composants sans perte et que la présence d'une résistance ohmique supplémentaire n'est plus nécessaire. Le courant i3 pouvant présenter des intensités momentanées de 20 à 30 A au moment d'une surtension sur P1, la diode D3 sera, de préférence, une diode de puissance.
  • Les composants représentés d'un circuit testé en pratique, présentaient les valeurs suivantes :
    • C1 :
    5 mF
    C2 :
    50 mF
    D3 :
    Diode de puissance, type 1N4006
    D4 :
    Diode Zener, type 1,5 KE400

Claims (6)

  1. Dispositif d'alimentation pour un appareil de chauffage à induction comportant un premier redresseur (D1) qui génère, au niveau d'un premier point (P1) une tension continue pulsée (+U1) destinée à alimenter un convertisseur (2) pour une bobine de chauffage à induction (3), et un deuxième redresseur (D2) qui génère, au niveau d'un deuxième point (P2), une tension continue (+U2) destinée à alimenter un bloc d'alimentation de commande (5) pour mode veille, caractérisé en ce que ledit premier point (P1) est connecté audit deuxième point (P2) par l'intermédiaire d'une diode (D3).
  2. Dispositif d'alimentation selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'une résistance de limitation de courant (R1) est disposée en amont du deuxième redresseur (D2).
  3. Dispositif d'alimentation selon la revendication 1 caractérisé en ce que le condensateur de charge (C1) disposé à la sortie du premier redresseur (D1) est juste assez grand pour supprimer les impulsions parasites, sans toutefois opérer un filtrage notable de la tension continue pulsée (+U1).
  4. Dispositif d'alimentation selon la revendication 1 caractérisé en ce que le condensateur de charge (C2) disposé à la sortie du deuxième redresseur (D2) est nettement plus grand que le condensateur de charge (C1) disposé à la sortie du premier redresseur (D1).
  5. Dispositif d'alimentation selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'une diode Zener (D4) servant de limiteur de tension, est connectée à la sortie du premier redresseur (D1).
  6. Dispositif d'alimentation selon la revendication 1 caractérisé en ce que le contact (a) d'un relais (A) est disposé entre les bornes secteur (1) et le premier redresseur (D1) qui est ouvert en mode veille et fermé en mode chauffage.
EP94401002A 1993-05-19 1994-05-06 Dispositif d'alimentation pour un appareil de chauffage à induction Withdrawn EP0625867A3 (fr)

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EP0625867A2 true EP0625867A2 (fr) 1994-11-23
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