Brevet FR2490787A1 — publié le 19820326

i La présente invention concerne de manière générale un appareil de chauffage ou de cuisson et, plus particulièrement, un appareil de cuisson électromagnétique perfectionné qui est agencé de manière que la tension de tenue d'un transistor de commutation pour un onduleur à haute fréquence utilisé dans cet appareil puisse Etre abaissée avantageusement. Les appareils de cuisson dits électromagnétiques se sont largement répandus ces dernières années parce qu'ils ne demandent pas à tre pourvus d'une enceinte de ciauffage ou de cuisson du fait qu'il n'est pas nécessaire d'emp4cher la dispersion d'cndes d1ectromagné- tiques, comme c'est le cas avec un appareil de chauffage a haute fréquence, et qu'ibl peuvent ttre utiiLisés sur une table de cuisine ordinaire même s'ils ne sont pas employés en tant qu'appareil de cui. son, ' La figure 1 représente le schéma électrique d'un appareil de cuisson électromagnécique conventionnel, comprenant un enroulement de chauffage Il et un ccnens3tcur C conn.etés an série aux deux bornes d'une a:limentation en courant continau V, ainsi qu'un onduleur IN conncctU en parallèle avec le condensateur C et coup: en plus à un circuit F de commande.RCHEARRgT de londuleur cormme représent4. L'onduleur IN comporte un transi.tor de conauatOimn T, à la base duquel est appliqhu, ua signsl de sortie du circuit de commande F, et une diode d'amortissement D branchée en sens inverse entre le collecteur et lémet. teur du transistor T. Lorsque le transistor de commr.utation T est rendu conducteur par le signal de sortie du circuit de commande F, un circuit série est doïc formé par lenroulement cha'fart Hl et le transistor de conmmnu- tation T, de sorte qu5un csurant dont l'intensité croSt avec le temps, sous l'influence de l'inductance de l'enroulement chauffant H, passe par le collecteur du transistor de commutation T. Si le transistor de cmmutation T est bloqué par le signal de sortie du circuit de co:rmande F, le courant collecteur devient immédiatement zéro (voir figure 2(a)). Tant que le transistor T est maintenu conducteur, l'enroule- ment chauffant H est parcouru d'un courant égal au courant collecteur. Au moment o le transistor T est bloqué, le courant dans l'enroulement chauffant H ne devient cependant pas immédiatement zéro, de sorte qu'une charge électrique est emmagasinée dans le condensateur C. Donc, la tension aux bornes du condensateur C augmente progressivement et, lorsqu'elle atteint une valeur prfdterminée, la charge 4lectrique ecagasinde eat déchargde dans l'erouiment chauffant H (voir figure 2(b) et 2(c)) En dautres termes, un couraCn de rdsonance parcourt un circuit &onnant formn, par l'eurou emen chauffant H et le condensateur C. L'appareil de cuio@on éel zaognSm4tique conventt-nn-ael proenatant le montage ddcrit cit es ns, a l!icncinient qu- le transistor de comtatiom T doit aoir une Cenion de tenua de,u- de 800 V pour assuzea un oncionnamen sa et ctala de lappaveiL du fait que la tension aux bornas du ondezateuy C peut attend-; une valeur conzsidrable, à savjoir 800 V ou davantage, suvang S conditions. Un but essente! de l'a veation et doac de procurez Fan appareil de csoa!etroagdtique pmflt3ion'C. tu' en- agoued de na9'k fa l te ison maxi'e! c h hppui:! &ci tnsior de comeautaaioi eloyd dan- e2 e.pual puia8tre abessUe & un plyveau désire5 tout en assuc-ant un foncie een. t n 7e et de -.n.a. s. etd. Uin autre but1:ta t " de 7_ e O t pde. e un appareil de Cuiseon!cogudtîque pfc:.onn. e ype ci.Zsasus doat le ircuit iectriq e Z3oit de sonstruetio simple et de fonctionnement prdcis et de grande fabi:!itC e:t qui puisse atre produit économiquement. Selon un mode de rdalisation pr ezdr de 1i veutiouun appareil de cuiSson dlect aiagndtique. comprenant un circui rtonnent compoose d'un enroulement c nhanfZan et d'un Condesater. un circuit onduleur poseédant un transistor de conutation et une diode branctec en sens inverse entre le collecteur et leieinur du transistor de coritutation, est essentiallemen caraetdr!sd en ce que le circuit rConunt. et le circuit onduleur sont' eCornectds en série auz bornes d'une source de courant continu et en ce que!lappareil comprend en outre un circuit genérateur de signal de depart pour produire pdrio- diquement un signal de dé1part en forme deimpulsion, un circuit gd6a- rateur de signal d'arr8t qui reçoit commae signal dentrzde une valeur d'intensità du courant parcourant!enroulement chauffant et est destind à produire un signal d'arret en forme d'impulsion quand l'intensité de ce courant devient nulle, et un circuit de commande couplé au circuit onduleur, de même qu'au circuit générateur de signal de départ et au circuit générateur de signal d'arrêt, qui reçoit l'impulsion/signal de départ et l'impulsion/signal d'arrêt comme entrées et est destiné à produire un signal pour rendre le transistor de commutation conducteur après la production de l'impulsion/signal de départ et jusqu'à la production de l'impulsion/signal d'arrêt. On obtient ainsi un appareil de cuisson électromagnétique perfectionné, qui élimine pratiquement tous les inconvénients de l'appareil de cuisson connu de ce type. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 montre le schéma électrique d'un appareil de cuisson électromagnétique conventionnel (déjà décrit); - les figures2(a) à 2(c-> sont des diagrammes de formes d'onde de courants et de tensions en différents points du schéma de figure 1 (déjà décrits); - la figure 3 montre le schéma électrique d'un appareil de cuisson électromagnétique perfectionné selon un mode de réalisation préféré de l'invention - les figures 4(a) à 4(d) sont des diagrammes de formes d'onde de signaux, courants et tensions en différents points du schéma de figure 3; - la figure 5 montre un schéma semblable à celui de la figure 3, mais plus détaillé; et - les figures 6(a) à 6(e) représentent des formes d'onde servant à l'explication du fonctionnement du circuit de figure 5. L'appareil de cuisson selon le mode de réalisation préféré de la figure 3 comprend un enroulement chauffant 2, un condensateur 3 et un onduleur 4 qui sont connectés en série dans l'ordre indiqué et branchés aux deux bornes d'une alimentation à courant continu 1, un circuit 5 pour la commande MARCHE-ARRET de l'onduleur 4, un circuit générateur de signal de départ 8 relié au circuit de commande 5, ainsi qu'un circuit générateur de signal d'arr8t 10 qui reçoit un signal de sortie d'un transformateur d'intensité 9 et est également couplé au circuit de commande 5. L'enduleur 4 comporte un transistor de commu- tation 6, à la base duquel est.appliqué un signal de sortie du circuit de commande 5, de même qu'une diode d'amortissement 7 branchée en sens inverse entre le collecteur et l'émetteur du transistor 6. Lorsque le circuit générateur de signal de départ 8 produit une impulsion/signal de départ (voir figure 4(a)), la sortie du circuit de commande 5 passe au niveau haut (figure 4(d)), ce qui rend le transistor de commutation 6 conducteur, de sorte qu'un courant de forme d'onde snuso'ïdale(voir figure 4(c)) parcourt le circuit résonnant composé de l'enroulement chauffant 2 et du condensateur 3. Un signal qui correspond à lavaleur d'intensité sinusoïdale est appliqué par le transformateur d'intensité 9 au circuit générateur de signal d'arrêt 10; lorsque cette valeur d'intensité devient nulle, le circuit 10 produit une impulsion/signal d'arrêt (voir figure 4(d)) qui fait passer la sortie du circuit de commande 5 au niveau bas. Le transistor de commutation 6 est de ce fait bloqué. En d'autres termes, le transistor de commutation 6 devient seulement conducteur pendant que le courant passant par l'enroulement chauffant 3 est dans sa demi-période positive. Dès que le transistor de commutation 6 est bloqué, la diode 7 devient conductrice, de sorte que le transistor 6 ne reçoit pas de tension excessive.- De plus, même lorsque la diode 7 a été bloquée après le passage du courant par l'enroulement chauffant 2 pour la demi-période négative, le courant dans l'enroulement chauffant 2 est nul et, à la différence des dispositions conventionnelles, puisqu'il n''y a pas de brusques variations d'intensité dans le montage selon l'invention, la possibilité de l'application d'une haute tension au transistor de commutation 6 n'existe pas, même dans ce cas. Comme le montre la figure 5, faisant voir de façon plus détaillée une forme de réalisation du schéma de la figure 3, le circuit générateur de signal de départ 8 comporte un transistor unijonction 11, un transistor 12 et un inverseur 13 qui sont connectés entre eux par l'intermédiaire de résistances appropriées. Le signal de départ désigné par (d) sur les figures 5 et 6(a), est appliqué par l'inverseur 13 à l'entrée R d'une bascule F-F. A la réception.du signal à l'entrée R, la sortie Q de la bascule F-F est rendue "haute", de sorte que le transistor de commutation 6 est rendu conducteur par un transistor d'amplification 14 dont la base est connectée & la sortie Q par une résistance appropriée. Lorsque le transistor 6 a ainsi été rendu conducteur, un courant, désigné par (a-a') sur la figure 6(b), circule dans le circuitr4sonnant composé de l'enroulement chauffant 2 et du condensa- teur 3. Après prélèvement de la forme d'onde du courant par le trans- formateur d'intensité 9 et redressement demi-onde de son signal de sortie par la diode 15, on obtient la forme d'onde (b) comme indiqué figure 6(c). Deux résistances 17 et 18 prévues à la suite de la diode 15 et couplées à un comparateur 16 sont choisies de telle manière, dans leurs valeurs respectives, que la sortie du comparateur 16 est rendue "haute" lorsque le courant devient nul. Lorsque la sortie du comparateur 16 devient "haute", la sortie d'un tampon 22, connecté à la sortie du comparateur 16 par une résistance 19, un condensateur 21 et une résistance 20, prend la formed'onde indiquée par (c) sur la figure 6(d) en raison de l'action de ces résistances 19, 20 et de ce condensateur 21. Comme la sortie du tampon 22 est couplée à l'entrée S de la bascule F-F, la sortie Q de cette bascule est rendue "basse" (figure 6(e)), de sorte que le transistor 6 est bloqué. Il est à noter que, à supposer qve le transistor 6 de l'exemple qui vient d'être décrit soit remplacé, par exemple, par un composant tel qu'un redresseur au silicium commandé, un thyristor blocable ou un composant analogue, si la montée de la tension à appliquer entre l'anode et la cathode d'un tel composant pendant la période "arrêt" devient trop rapide, le composant passe de nouveau, sans que cela soit désiré, à l'état "marche" et risque d'être endomma- gé> de sorte qu'il faut prévoir un circuit de protection ou des mesures analogues. Plus précisément, en cas d'utilisation d'un redres- seur au silicium commandé, d'un thyristor blocable ou d'un composant analogue,, au moment du passage de l'état de marche à l'état d'arrêt, la tension appliquée entre l'anode et la cathode du composant monte effectivement très rapidement, de sorte que le composant peut de nouveau être rendu conducteur. En cas d'utilisation d'un transistor, comme c'est le cas selon l'invention, le transistor n'est rendu conducteur que si un signal "haut" est appliqué à sa base, de sorte que l'emploi d'un transistor cause moins de problèmes qu'un redresseur au silicium commandé, un thyristor blocable ou un composant semblable. Il ressort de ce qui précède que l'invention évite de façon sûre l'application d'une tension excessivement élevée au transistor de commutation, grâce au fait que le transistor est bloque quand l'intensité du courant parcourant l'enroulement chauffant devientnulk. L'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites et l'homme de l'art pourra y apporter diverses modifications, sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Appareil de cuisson électromagnétique, comprenant un circuit r&èrent composé d'un enroulement chauffant et d'un condensateur, un circuit onduleur possédant un transistor de commutation et une diode branchée en sens inverse entre le collecteur et l'émetteur du transistor de commutation, caractérisé en ce que le circuit résonnant (2, 3) et le circuit onduleur(4)sont connectés en série aux bornes d'une source de courant continu(oet en ce que l'appareil comprend en outre un circuit générateur de signal de départ(8) pour produire périodique- ment un signal de départ en forme d'impulsion, un circuit générateur de signal d'arrêt (10) qui reçoit comme signal d'entrée une valeur d'intensité du courant parcourant l'enroulement chauffant et est destiné à produire un signal d'arrêt en forme d'impulsion quand l'intensité de ce courant devient nulle, et un circuit de commande (5) couplé au circuit onduleur (4), de même qu'au circuit générateur de signal de départ (8) et au circuit générateur de signal d'arrêt CLO), qui reçoit l'impulsion/signal de départ et l'impulsion/signal d'arrêt comme entrées et est destiné à produire un signal pour rendre le transistor de commutation (6) conducteur après la production/signal de départ et jusqu'à la production de l'impulsion/signal d'arrêt. 2. Appareil selon la revendication l, caractérisé en ce que le circuit de commande (5) est connecté à la base du transistor de commu- tation (6) du circuit onduleur (4). 3. Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le circuit générateur de signal d'arrêt (10) est couplé au circuit résonnant (2 ou 3) par un transformateur d'intensité (9).