Principe de chauffage d'une cuisinière à induction
La plaque à induction est utilisée pour chauffer les aliments selon le principe de l'induction électromagnétique. La surface du four est constituée d'une plaque en céramique résistante à la chaleur. Le courant alternatif génère un champ magnétique à travers la bobine située sous la plaque. Lorsque la ligne magnétique traverse le fond d'une casserole en fonte, en acier inoxydable, etc., des courants de Foucault sont générés, ce qui chauffe rapidement le fond de la casserole et permet ainsi de chauffer les aliments.
Son fonctionnement est le suivant : la tension alternative est convertie en courant continu par le redresseur, puis le courant continu est converti en courant alternatif haute fréquence, supérieur à la fréquence audio, par le dispositif de conversion de puissance haute fréquence. Le courant alternatif haute fréquence est appliqué à la bobine de chauffage par induction creuse et plate pour générer un champ magnétique alternatif haute fréquence. La ligne de force magnétique pénètre la plaque en céramique de la cuisinière et agit sur la casserole métallique. L'induction électromagnétique génère de forts courants de Foucault dans la casserole. Ces courants de Foucault surmontent la résistance interne de la casserole et convertissent l'énergie électrique en énergie thermique lors de leur circulation. La chaleur Joule générée constitue la source de chaleur nécessaire à la cuisson.
Analyse du circuit du principe de fonctionnement d'une cuisinière à induction
1. Circuit principal
Sur la figure, le pont redresseur BI transforme la tension à fréquence industrielle (50 Hz) en une tension continue pulsée. L1 est une self et L2 une bobine électromagnétique. L'IGBT est piloté par une impulsion rectangulaire provenant du circuit de commande. À la mise sous tension de l'IGBT, le courant traversant L2 augmente rapidement. Lorsque l'IGBT est coupé, L2 et C21 entrent en résonance série, et le pôle C de l'IGBT génère une impulsion haute tension à la masse. Lorsque l'impulsion retombe à zéro, l'impulsion de commande est à nouveau appliquée à l'IGBT pour le rendre conducteur. Le processus décrit ci-dessus se répète, jusqu'à la production d'une onde électromagnétique de fréquence principale d'environ 25 kHz, ce qui provoque l'induction de courants de Foucault par le fond du pot en fer placé sur la plaque en céramique et la surchauffe du pot. La fréquence de résonance série est fonction des paramètres de L2 et C21. C5 est le condensateur de filtrage de puissance. CNR1 est une varistance (absorbeur de surtension). Lorsque la tension d'alimentation CA augmente soudainement pour une raison quelconque, elle sera instantanément court-circuitée, ce qui fera rapidement sauter le fusible pour protéger le circuit.
2. Alimentation auxiliaire
L'alimentation à découpage fournit deux circuits de stabilisation de tension : +5 V et +18 V. Le +18 V après redressement en pont est utilisé pour le circuit de commande de l'IGBT ; le circuit intégré LM339 et le circuit de commande du ventilateur sont synchronisés de manière synchrone. Le +5 V après stabilisation de tension par le circuit de stabilisation de tension à trois bornes est utilisé pour le microcontrôleur de commande principal.
3. Ventilateur de refroidissement
À la mise sous tension, le circuit intégré de commande principal envoie un signal de commande du ventilateur (FAN) pour maintenir sa rotation, aspirer l'air froid extérieur dans le corps de la machine, puis évacuer l'air chaud par l'arrière afin de dissiper la chaleur et d'éviter les dommages et les pannes des pièces dus à des températures élevées. En cas d'arrêt du ventilateur ou de mauvaise dissipation thermique, le compteur IGBT est équipé d'une thermistance pour transmettre le signal de surchauffe au processeur, arrêter le chauffage et assurer la protection. À la mise sous tension, le processeur envoie un signal de détection du ventilateur, puis un signal de commande du ventilateur pour permettre à la machine de fonctionner normalement.
4. Circuit de contrôle de température constante et de protection contre la surchauffe
La fonction principale de ce circuit est de modifier la tension de la résistance en fonction de la température détectée par la thermistance (RT1) sous la plaque céramique et celle (à coefficient de température négatif) de l'IGBT, puis de la transmettre au circuit intégré de commande principal (CPU). Le CPU émet un signal de marche ou d'arrêt en comparant la valeur de température définie après conversion A/N.
5. Fonctions principales du circuit intégré de contrôle principal (CPU)
Les principales fonctions du circuit intégré maître à 18 broches sont les suivantes :
(1) Commande de commutation marche/arrêt
(2) Contrôle de la puissance de chauffage/de la température constante
(3) Contrôle de diverses fonctions automatiques
(4) Détection d'absence de charge et arrêt automatique
(5) Détection d'entrée de fonction de touche
(6) Protection contre l'élévation de température élevée à l'intérieur de la machine
(7) Inspection des pots
(8) Notification de surchauffe de la surface du four
(9) Contrôle du ventilateur de refroidissement
(10) Contrôle de divers affichages de panneaux
6. Circuit de détection de courant de charge
Dans ce circuit, T2 (transformateur) est connecté en série à la ligne en amont du pont redresseur (DB), de sorte que la tension alternative au secondaire de T2 reflète la variation du courant d'entrée. Cette tension alternative est ensuite convertie en tension continue par les redresseurs double alternance D13, D14, D15 et D5, puis transmise directement au processeur pour conversion analogique-numérique (NA) après division de tension. Le processeur évalue l'intensité du courant en fonction de la valeur analogique-numérique convertie, calcule la puissance par logiciel et contrôle la taille de sortie PWM pour réguler la puissance et détecter la charge.
7. Circuit d'entraînement
Le circuit amplifie le signal d'impulsion émis par le circuit de réglage de la largeur d'impulsion jusqu'à une intensité suffisante pour commander l'ouverture et la fermeture de l'IGBT. Plus la largeur d'impulsion d'entrée est importante, plus le temps d'ouverture de l'IGBT est long. Plus la puissance de sortie du cuiseur à bobine est élevée, plus la puissance de feu est élevée.
8. Boucle d'oscillation synchrone
Le circuit oscillant (générateur d'ondes en dents de scie) composé d'une boucle de détection synchrone composée de R27, R18, R4, R11, R9, R12, R13, C10, C7, C11 et LM339, dont la fréquence oscillante est synchronisée avec la fréquence de travail de la cuisinière sous modulation PWM, émet une impulsion synchrone via la broche 14 de 339 pour assurer un fonctionnement stable.
9. Circuit de protection contre les surtensions
Circuit de protection contre les surtensions composé de R1, R6, R14, R10, C29, C25 et C17. Lorsque la surtension est trop élevée, la broche 339-2 génère un niveau bas. D'une part, elle informe le MUC de couper l'alimentation, et d'autre part, elle coupe le signal K via D10, coupant ainsi la sortie d'alimentation du variateur.
10. Circuit de détection de tension dynamique
Le circuit de détection de tension composé de D1, D2, R2, R7 et DB est utilisé pour détecter si la tension d'alimentation est comprise entre 150 V et 270 V après que le processeur a converti directement l'onde d'impulsion redressée AD.
11. Contrôle instantané de la haute tension
Les circuits R12, R13, R19 et LM339 sont composés. Lorsque la tension de retour est normale, ce circuit ne fonctionne pas. Lorsque la tension instantanée dépasse 1 100 V, la broche 339-1 produit un potentiel bas, abaisse la tension PWM, réduit la puissance de sortie, contrôle la tension de retour, protège l'IGBT et prévient les pannes dues aux surtensions.
Date de publication : 20 octobre 2022
