一种电磁加热器的制作方法

1.本发明涉及加热器领域，特别是一种电磁加热器。


背景技术：

2.电磁感应加热的原理是感应加热电源产生的交变电流通过感应器(即线圈)产生交变磁场，导磁性物体置于其中切割交变磁力线，从而在物体内部产生交变的电流(即涡流)，涡流使物体内部的原子高速无规则运动，原子互相碰撞、摩擦而产生热能，从而起到加热物品的效果。即是通过把电能转化为磁能，使被加热钢体感应到磁能而发热的一种加热方式。这种方式它从根本上解决了电热片，电热圈等电阻式通过热传导方式加热的效率低下问题。
3.但是，目前的电磁加热器采用温度传感器测量加热温度，但是，电磁加热器与电热片、电热圈等电阻式通过热传导方式加热的加热器不同，电磁加热器加热电路与发热体分属不同的器件，如电磁炉与炒锅，在电磁炉中产生产生交变磁场，铁质炒锅置于其中切割交变磁力线，从而在铁锅内部产生交变的电流(即涡流)，涡流使铁锅内部的原子高速无规则运动，原子互相碰撞、摩擦而产生热能，从而起到加热锅内食物的效果，如果在电磁炉内设置ptc等温度传感器，是很难精确检测铁锅内的温度的。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种电磁加热器，采用从磁涡流线圈本身特性获得精确的温度，让处理器更精准的计算出温度范围。
5.本发明为实现其技术目的所采用的技术方案是：一种电磁加热器，包括磁涡流线圈，驱动模块、微处理器，在微处理器控制下，驱动模块将电池电源的直流电信号变换成调频信号加入到所述磁涡流线圈，产生交变磁场；所述的磁涡流绕圈包括产生交变磁场的初级线圈和次级线圈，还包括对次级线圈功率采样的功率取样电路，所述功率取样电路输入接微处理器，所述的微处理器精准的计算出温度范围。
6.进一步的，上述的电磁加热器中：所述初级线圈的一端接驱动器电源的输出端；次级线圈的一端接功率取样电路接微处理器的adc端，另一端通过电阻r23接地。
7.进一步的，上述的电磁加热器中：功率取样电路包括二极管d5、电容c4、电容c9、电阻r34、电阻r39、电阻r50；所述的二极管d5的p端接次级线圈，n极通过电阻r34接微处理器的adc输入口(mcu_adc)；在电阻r34两边分别通过电容c4、电阻r50和电阻r39、电容c9接地。
8.进一步的，上述的电磁加热器中：所述驱动模块包括根据微处理器输出的pwm信号驱动的谐振驱动模块；所述谐振驱动模块包括型号为dtq6102的n_mosfet(u23)，所述n_mosfet(u23)的g极接微处理器输出的pwm信号(pwm_out)，s极接接电源正极(pw_out)形成驱动磁涡流线圈的驱动信号heat，d极输出的电流信号经过采样后接微处理器的adc输入口(mcu_adc)。
9.进一步的，上述的电磁加热器中：所述的n_mosfet(u23)内烧结有二极管，在n_
mosfet(u23)的s极与驱动信号heat之间设置有二极管d21，所述二极管d21的n极接n_mosfet(u23)的s极。
10.进一步的，上述的电磁加热器中：在微处理器输出的pwm信号与所述n_mosfet(u23)的g极之间还设置有pwm桥驱动；所述pwm桥驱动包括三极管q3和三极管q4；
11.微处理器输出的pwm信号经过由电阻r2和电容c4并联组成的电路后接三极管q3的b极，三极管q3的e极接地，三极管q3的b-e极之间接电阻r10；
12.三极管q3的c极接三极管q4的b极，三极管q4的c极接电源正极(pw_out)，三极管q4的c-b极之间接电阻r8，在三极管q4的b-e极之间接二极管d1，二极管d1的p极接三极管q4的e极；
13.在三极管q4的e极经过由电阻r38和电容c34并联组成的电路后形成pwm桥驱动的pwm驱动信号(pwm_out)。
14.进一步的，上述的电磁加热器中：在电池与驱动电源之间还设置有电源控制软启动电路；所述电源控制软启动电路包括开关管q1的s极接电池的正极(bat )，d极形成软启动后的电源输出端(pw_out)；
15.还包括三极管q2和电容c7和电阻r3、电阻r32，二极管d7，开关管q1的g极分别通过电容c7接s极，通过电阻r32接由微处理器输出的控制信号wk_sk；三极管q2的c极和e极分别接开关管q1的g极和电池的正极(bat )，三极管q2的b极接电池的正极(bat )，c极通过电阻r32接由微处理器输出的控制信号wk_sk；二极管d7设置在由微处理器输出的控制信号wk_sk与开关管q1的g极之间，二极管d7的p极接由微处理器输出的控制信号wk_sk。
16.进一步的，上述的电磁加热器中：还包括谐振分频检测电路，所述谐振分频检测电路的输入端(heat)接所述的初级线圈的另一端，包括选频电路和整流滤波电路，初级线圈的信号经过选频电路选频以后，再整流滤波形成直流信号，接微处理器的adc输入口(mcu_adc)。
17.进一步的，上述的电磁加热器中：所述选频电路为rc选频电路，所述rc选频电路包括并联的电阻r13和电容c12。
18.进一步的，上述的电磁加热器中：所述的整流滤波电路包括整流二极管d3和由电阻r12、电阻r5、电阻r18和电容c33和电容c13组成的π型滤波器。
19.本发明中，磁涡流线圈为首家创作初级和次级线圈，协调工作的案例。次级线圈负债发送电平给处理器，读取计算工作的热效能，通过处理器计算出适合的需要的工作温度，最大优点可以省去传统的温度传感器。让处理器更精准的计算出温度范围。
20.下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的说明。
附图说明
21.附图1为本发明实施例电磁加热器原理框图；
22.附图2为本发明实施例电磁加热器中的12v直流电源电路；
23.附图3为本发明实施例电磁加热器磁涡流线圈连接图；
24.附图4为本发明实施例电磁加热器中谐振驱动模组电路原理图；
25.附图5为本发明实施例电磁加热器中谐振驱动模组电路中使用的n_mosfet结构图；
26.附图6为本发明实施例电磁加热器中pwm桥驱动电路原理图；
27.附图7为本发明实施例电磁加热器中电池转换电路；
28.附图8为本发明实施例电磁加热器中软件启动开关控制电路原理图；
29.附图9为软件启动开关控制电路谐振分频检测电路原理图。
具体实施方式
30.如图1所示，本实施例是一种电磁加热器，包括磁涡流线圈，驱动模块、微处理器，在微处理器控制下，驱动模块将电池电源的直流电信号变换成调频信号加入到所述磁涡流线圈，产生交变磁场；磁涡流绕圈包括产生交变磁场的初级线圈和次级线圈，还包括对次级线圈功率采样的功率取样电路，所述功率取样电路输入接微处理器，微处理器精准的计算出温度范围。
31.另外，本发明的电磁加热器使用了电池作为电源，具有软件启动控制开关，和驱动电源电路，还有显示器，在微处理器控制下，显示器可以显示一些电磁加热器的有关参数。本实施例中，显示器为led，led主要是显示电池充电或使用时电池的电量和设置加热温度的三个状态，红色，粉色(红色和蓝同时亮)，蓝色，三个状态。驱动器电源是将电池输出变换成pwm桥驱动的电源，它是一种将电池输出变换成12v的稳压电源电路，如图2所示。谐振分频其目的是让mcu读出是否有被加热体插入或拔出在加热线圈中，还执行加热或停止加热。
32.如图3所示，初级线圈的一端接驱动器电源的输出端pw_out；另一端接由pwm信号控制的mos管的d极，mos管的s极直接或者间接接地；如图4所示。次级线圈的一端接功率取样电路接微处理器的adc端，另一端通过电阻r23接地。次级线圈与初级线圈互感，次级线圈具有与初级线圈少很多的线圈匝数。功率取样电路包括二极管d5、电容c4、电容c9、电阻r34、电阻r39、电阻r50；所述的二极管d5的p端接次级线圈，n极通过电阻r34接微处理器的adc输入口(mcu_adc)；在电阻r34两边分别通过电容c4、电阻r50和电阻r39、电容c9接地。
33.如图4所示，驱动模块包括根据微处理器输出的pwm信号驱动的谐振驱动模块；谐振驱动模块包括型号为dtq6102的n_mosfet，所述n_mosfet的g极接微处理器输出的pwm信号pwm_out，s极接接电源正极pw_out形成驱动磁涡流线圈的驱动信号heat，d极输出的电流信号经过采样后接微处理器的adc输入口mcu_adc。如图5所示，n_mosfet u23内烧结有二极管，在n_mosfetu23的s极与驱动信号heat之间设置有二极管d21，二极管d21的n极接n_mosfet的s极。这里二极管d21的目的是为了隔离谐振时第二次下降电动势能量，使得电感与电容充分产生多次高幅度的谐振，提高热效能。这里二极管d21使用的是肖特基sp1545整流管，而u23则采用型号dtq6102的n_mosfet。结合附图2，n_mosfetu23的d极通过了二极管d21后，对线圈初级开与关的工作，在n_mosfetu23的关的瞬间，电容c15跟线圈的初级起到lc谐振。为了在高频工作时，不干扰到处理器或其它的器件的稳定工作，这里电容c1，电容c6在局部退藕。电阻r80驱动mosfet，在启动或停止高频pwm信号时，避免信号出现高阻连接，r80为下拉，一但出现信号开路，g极为下拉，提高了产品在未知情况下的安全性。amp电流采样是加热工作时的加热电流，仅为过流检测。
34.本实施例中，为实现驱动模组解决的目的，以现在大功率大电流的mos管n_mosfet生产工艺上，在源极和漏极上会产生一个寄生二极管。因为这个寄生二极管导致二次谐振时损耗大量的电动能量，从而减少了二次谐振后的涡流，同时也导致器件发热损耗了大量
的电能。在漏极上加二极管隔离二次以后的谐波电压，提升涡流强度，减少热损耗。此模组虽等效三极管，但三极管的驱动电压和电流将无法满足驱动，尺寸也会很大，内损耗，热效能也无法相比较。所以本模组最为适合低电压大电流的谐振驱动。
35.在微处理器输出的pwm信号与n_mosfetu23的g极之间还设置有pwm桥驱动；pwm桥驱动如图6所示，包括三极管q3和三极管q4；微处理器输出的pwm信号经过由电阻r2和电容c4并联组成的电路后接三极管q3的b极，三极管q3的e极接地，三极管q3的b-e极之间接电阻r10；三极管q3的c极接三极管q4的b极，三极管q4的c极接电源正极pw_out，三极管q4的c-b极之间接电阻r8，在三极管q4的b-e极之间接二极管d1，二极管d1的p极接三极管q4的e极；在三极管q4的e极经过由电阻r38和电容c34并联组成的电路后形成pwm桥驱动的pwm驱动信号pwm_out。pwm_out由如图7所示电路产生。
36.针对图7和图8，对应三个网络点bat，pw_out，wk_sw.这三个网络是对应相联的。0＝wk_sw是开，1＝wk_sw是关，当wk_sw由高变低时，三极管q11要比mos管q1先工作，q11，工作其电流较小给pw_out上的所有电容充电，对电池电压不会产生较大的浪涌电流。因为q11对pw_out上的所有电容已经充电，所以在q1 mosfet导到工作时，不会较大的压降。
37.mosfet在导通工作时，电阻是很小的，而电容又有不能突变的特性，如果是电池供电，在mosfet导通时给电容充电，会有很大的一个流涌电流。会造成很大幅度的压降。系统不能稳定工作。
38.在电池与驱动电源之间还设置有电源控制软启动电路；电源控制软启动电路如图8所示，包括开关管q1的s极接电池的正极bat ，d极形成软启动后的电源输出端pw_out。还包括三极管q2和电容c7和电阻r3、电阻r32，二极管d7，开关管q1的g极分别通过电容c7接s极，通过电阻r32接由微处理器输出的控制信号wk_sk；三极管q2的c极和e极分别接开关管q1的g极和电池的正极bat ，三极管q2的b极接电池的正极bat ，c极通过电阻r32接由微处理器输出的控制信号wk_sk；二极管d7设置在由微处理器输出的控制信号wk_sk与开关管q1的g极之间，二极管d7的p极接由微处理器输出的控制信号wk_sk。
39.在充电时，为了避免在充电时外介干扰q1，意外导通工作，减少安全隐患。二极管d7是在关闭软启动电源时，二极管d7给电容c7快速放电。尽最快速度为下次启动做好准备。wk_sk是从微处理引入的命令，是mcu的io控制。待机或关机时mcu产生一个这样的命令。
40.还包括谐振分频检测电路，谐振分频检测电路如图9所示的输入端heat接所述的初级线圈的另一端，包括选频电路和整流滤波电路，初级线圈的信号经过选频电路选频以后，再整流滤波形成直流信号，接微处理器的adc输入口mcu_adc。选频电路为rc选频电路，所述rc选频电路包括并联的电阻r13和电容c12。整流滤波电路包括整流二极管d3和由电阻r12、电阻r5、电阻r18和电容c33和电容c13组成的π型滤波器。