Brevet FR2430679A1 — publié le 19800201

La présente invention conee-rr,e un circuit de sécurfté,notamment des tempe ratures maximales respectives des récipients de cuisson et des éléments semiconducteurs de commutation d'un onduleur alimentant un ou des inducteurs de chauffage de ces récipients et faisant partie dune plaque de cuisson par induction Des appareils de cuisson électrique par induction, où un récipient comportant un fond fsrromagnéblque est couplé à un inducteur, sont connus, par exemple du brevet britannique N 1.157.711 publié le 9 Juillet 1969. Dans les brevets français NO 2.132.477 du 6 Avril 1972 et N 2.160.562 au 29 Juillet 1972, il a été proposé d'alimenter cet inducteur par un onduleur à thyristors lui fourn.ssant un coulant alternatif de fréquence ultrasonore (de 18 à 5GkHz) afin d'accroitre l'efficacité du chauffage par induction. Dans le brevet français NO 2.132.477 précité, il a été proposé d'insérer, dans la voie d'alimentation en alternatif du redresseur en pont alimentant l'onduleur, un dispositif interrup- teur bidirectionnel du type triac, commandé sur sa gâchette pour etre amorcé lors de chaque passage par zéro de la tension du réseau alternatif par un circuit de déclenchement classique qui est inhibé sur son entrée de commande par un signal provenant d'un détecteur de température infrarouge, lorsque la température du récipient de cuisson dépasse une valeur préalablement réglée par l'utilisateur. l'alimentation en énergie du circuit de déclenchement est effectuée en amont du triac et en permanence pour qu'il puisse être réamorcé, lorsque le récipient refroidit (voir notamment figures 6 et figures 4,4A,4B,4C et 5 de ce brevet) Dans le brevet français n 2.253.326 du 30 Novembre 1973, on a décrit un dispositif de commande synchrone d'un relais statique du genre thyristor ou triac dans lequel l'amorçage de celui-ci ne se produit que lorsque la tension entre ses électrodes princi- pales (anode et cathode du thyristor) est inférieure à une valeur de seuil et qui est alimenté par une basse tension continue Le circuit de sécurité suivant la présente invention, utilise le dispositif de commande décrit dans le brevet NO 2.253.326 précité et il assure de façon très simple la sécurité de température maximale admissible du récipient et des éléments semiconducteurs,ainsi qu'éventuellement la protection contre les surcharges, et la sécurité du fonctionnement du circuit d'alimentation des circuits de commande et d'attaque de l'onduleur, en insérant des interrupteurs sensibles à la température (bilames) et, éventuellement, à l'intensité du courant alternatif du réseau, en série dans la liaison réunissant l'alimentation en basse tension continue au dispositif de commande du triac. rivant l'invention, un circuit de séca:ité, notamment de température, pour plaque de cuisson par induction comportant un onduleur à thyristors et diodes respectivement montés sur un radiateur, un redresseur à diodes en pont alimentant l'onduleur et un inducteur de chauffage monté adjacent à une plaque isolante servant de support au récipient de cuisson, le pont redresseur étant réuni à l'une des bornes du réseau alternatif d'alimentation par l'intermédiaire d'un dispositif interrupteur bidirectionnel commandé du type triac qui est commandé pour être amorcé lors des passages par zéro de la tension du réseau à l'aide d'un circuit de commande classique. alimentant sa gâchette, est principalement caractérisé par le fait qu'il comporte : un premier interrupteur normalement fermé et sensible à la température,du type bilame, monté en contact intime au-dessous de la plaque de support des récipients, un second interrupteur normalement fermé et sensible à la température,du type bilame, monté en contact intime avec le radiateur et, éventuellement, un interrupteur commandé par un détecteur de surintensité couplé à l'une des liaisons d'alimentation du pont redresseur, insérés en série dans la liaison d'alimentation en énergie du circuit de commande. L'invention sera mieux comprise et d'autres de ses caractéristique et avantages apparattront, à l'aide de la description ci-après et des dessins annexés s'y rapportant, donnés à titre d'exemple, sur lesquels - la figure 1 représente le schéma de principe d'un onduleur en demi-pont classique comportant deux thyristors ; et - la figure 2 représente le schéma de principe d'une plaque de cuisson comportant un onduleur du type de la figure 1 et un circuit de sécurité suivant l'invention. Sur la figure 1 on a représenté un onduleur à deux thyristors connectés en un circuit du type demi-pont, autopiloté par les passages par zéro du cot-rant dans l'inducteur. L'onduleur ou convertisseur statique employé dans le dispositif de cuisson par induction est alimenté par une source de tension continue constituée ici par un pont redresseur 1 dont la diagonale d'entrée est alimentée par la tension alternative du réseau et dont la diagonale de sortie fournissant des demi-sinusoldes positives alimente un condensateur de filtrage 2 dont les armatures constituent les bornes de sortie de la source continue. Ces bornes de sortie alimentent un circuit en forme de H comportant dans la première brancne verticale deux condensateurs de commutation 3 et 4 en série, dans la seconde branche verticale deux interrupteurs bidirectionnels commandés, réunies en série et comportant chacun un thyristor - 5 ou 6 - et une diode - 7 ou 8 connectés en parallèle de façon à conduire dans des directions respectivement opposées (montage dit antiparallèle) avec des circuits de protection contre des taux de montée de la tension excessifs (dv/dt) comprenant chacun une résistance - 9 ou 10 - et un condensateur - 11 ou 12 - en série et montés en parallèle avec les thyristors - 5 ou 6 -, ainsi qu'avec des circuits de protection contre des taux de montée excessifs du courant (di/dt), montés chacun en série avec l'un des interrupteurs et constitués ici par des inducteurs (selfs de cnoc) à noyau saturable - 13 ou 14. La seconde branche verticale comporte en outre deux résistances d'équilibrage - 15 et 16 - réunies en série et respectivement en parallèle avec les deux interrupteurs commandés. La branche horizontale du circuit en R réunissant respectivement les points communs des deux condensateurs de commutation 3,4 et des deux interrupteurs avec leurs résistances d'équilibrage 15,16 respectives, comprend l'inducteur de chauffage 17 au dessus duquel on a symbolisé une casserole 18 et l'enroulement primaire 19 d'un transformateur de pilotage et de mesure 20 du courant dans l'inducteur 17 reliés en série. ='enroulement secondaire 21 du transformateur 20 alimente les entrées 31 d'un circuit de commande 30 de l'onduleur pour permettre le déclenchement alterné des deux thyristors 5,6 postérieurement aux passages par zéro du courant dans l'inducteur de chauffage 17, le retard du déclenchement par rapport aux passages par zéro du courant devant être supérieur au temps de récupération des thyristors 5,6. Le circuit de commande 30 est également muni d'une entrée de synchronisation 32 du démarrage ou du redémarrage de l'onduleur avec un passage par zéro de la tension du réseau alternatif d'alimentation. les sorties 33 et 34 du circuit de commande 30 alimentent respectivement des circuits d'attaque (driver) et de polarisation 40 et 50 des gâchettes respectives des deux thyristors 5 et 6. Sur la figure 2, on a représenté un circuit de sécurité de la température maximale admissible de la plaque isolante supportant le récipient de cuisson ou l'objet à chauffer et du radiateur portant les thyristors et les diodes de commutation de l'onduleur, suivant l'invention. On y a représenté les éléments essentiels de l'onduleur de la figure I qui nécessitent une sécurité de température et le circuit destiné à l'arreter en cas de leur échauffement excessif. Ce circuit de sécurité de température comporte un triac 60 inséré en série entre l'une des bornes d'alimentation reliées au réseau alternatif et l'une des bornes de la diagonale d'entrée du premier pont redresseur 1 destiné à fournir la haute tension à l'onduleur. le triac 60 est connecté en parallèle avec un réseau de protection constitué par un montage composé d'une résistance 61 et d'une capacité 62 en série et sa gâchette est commandée -à l'aide d'un circuit de commande 64 faisant objet du brevet francais NO 2.253.326 précité de la Société SIIMC SEMI CONDUCTEURS Cette gâchette, reliée à l'une des bornes de sortie du circuit 64, est en outre reliée par lsintermédiaire d'une résistance 63 (de quelques dizaines d'ohms) à la borne O̲1 du triac 60 qui est adjacente à cette gâchette. l'autre borne 602 du triae 60 est reliée à l'autre borne de sortie du circuit 64 dont une entrée d'alimentation est alimentée en courant continu par une basse tension d'alimentation provenant d'un second pont redresseur 351 alimenté par un transformateur basse tension 350, après filtrage par condensateur 352 et stabilisation à l'aide d'un montage comprenant une résistance 352 et une diode Zener 354 en série, en parallèle avec un condensateur 355,à travers des interrupteurs 67, 68 et éventuellement 69 en série.Ce second pont redresseur 351 est alimenté par le réseau en amont du branchement du triac 60. l'interrupteur 67 est constitué par un premier bilame (clixon) normalement fermé qui ne s'ouvre que lorsque la plaque de support 80 du récipient de cuisson 18 sur laquelle il est monté, dépasse une première température maximale prédéterminée. l'autre interrupteur 68 est également un bilame normalement fermé (clixon), monté sur le radiateur 90 supportant les thyristors 5, 6 et les diodes 7, 8, qui ne s'ouvre que lorsque le radiateur 90 est chauffé au delà d'une seconde température maximale prédéterminée. Le dernier interrupteur 69 est commandé par un circuit de détection de surintensité du courant secteur 70 inséré entre l'arrivée du secteur et le triac 60. le circuit de commande 64 fonctionne de manière à redéclencher le triac 60 à chaque passage par zéro du courant alternatif du secteur, lorsque son entrée est alimenté par un niveau logique haut (compris entre 11 et 18 volts) et de le bloquer lorsque le seuil inférieur de 11 volts n'est pas atteint. il est à noter par ailleurs que cette entrée est réunie à la masse par un circuit de filtrage de parasites composé d'une résistance 65 et d'un condensateur 66 montés en parallèle. Le triac 60 commandé sur sa gâchette par le circuit 64 pour être amorcé acres des passages par zéro le la tension Ru réseau, interrompt donc le fonctionnement de l'onduleur soit lorsque la plaque isolante 80 dépasse la première température maximale, soit lorsque le radiateur 90 dépasse la seconde température maximale, soit lorsque le courant secteur dépasse une valeur maximale d'amplitude prédéterminée ou lorsque l'alimentation de basse tension alimentant le circuit logique de commande 30 et les circuits d'attaque 40 et 50 fournit une tension insuS- fisante ou nulle, en arretant l'alimentation en basse tension continue de ce circuit de commande 64 du triau 60. On notera ici que le circuit de commande 64 peut être constitué par tout circuit classique commercialement disponible (mentionné dans le brevet français NO 2.132.477 précité à la page 64, lignes 33-55) du type permettant de constituer avec un interrupteur unidirectionnel (thyristor) ou bidirectionnel commandés (deux thyristors en anti-parallèle ou triac) un interrupteur synchrone destiné à ouvrir ou à fermer un circuit d'utilisation alimenté respectivement par une alimentation électrique redressée non filtrée ou par une alimentation alternative, en synchronisme avec le passage de la tension à une valeur proche de zéro. REVENDICT IONS 1. Circuit de sécurité, notamment de température, pour plaque de cuisson par induction comportant un onduleur à thyristors et diodes respectivement montés sur un radiateur, un redresseur à diodes en pont alimentant l'onduleur et un inducteur de chauffage monté adjacent à une plaque isolante servant de support au récipient de cuisson, le pont redresseur étant réuni à l'une des bornes du réseau alternatif d'alimentation par l'intermédiaire d'un dispositif interrupteur bidirectionnel commandé du type triac qui est commandé pour être amorcé lors des passages par zéro de la tension du réseau à l'aide d'un circuit de commande classique alimentant sa gâchette, caractérisé par le fait qutil comporte : un premier interrupteur normalement fermé et sensible à la température (67),du type bilame, monté en contact intime audessous de la plaque de support (80) des récipients (18); un second interrupteur normalement fermé et sensible à la température (68),du type bilame, monté en contact intime avec le radiateur (90), inséres en serie dans la liaison d'alimentation en énergie du circuit de commande (64). 2. Circuit de sécurité suivant la revendication l, caractérise par le fait qu'il comporte, en outre, un interrupteur (69) commandé par un détecteur de surintensité (70) couplé a' l'une des liaison d'alimentation du pont-redresseur (1), inséré en série dans la liaison d'alimentation en énergie du circuit de commande (64 > .