一種電磁爐的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供的是一種電磁爐，包括電磁爐本體，及設置在電磁爐本體上的底板，及設置在電磁爐本體上的上蓋，及設置在電磁爐本體上的絕緣柵雙極型晶體管件，及設置在電磁爐本體上的橋型整流堆，及設置在電磁爐本體上的線圈盤，及設置在電磁爐本體上的電路板，及設置在電磁爐本體上的控制板，控制板的輸出端與電路板相連，電路板的輸出端與絕緣柵雙極型晶體管件相連，絕緣柵雙極型晶體管件與橋型整流堆相連，橋型整流堆與線圈盤相連，上蓋上與所述線圈盤相對應處設有加熱板。其結構簡單，使用、安裝方便，操作簡單，防水、防潮、防蟲效果好，維修成本低，節(jié)能減排，安全系數(shù)高，散熱效果好，適用范圍廣，使用壽命長，具有安全可靠的作用。
【專利說明】一種電磁爐

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種電磁爐。

【背景技術】
[0002]現(xiàn)有的電磁爐里面都有一個風扇，作用是給里面發(fā)熱的元器件進行散熱，為了更好的散熱每一個電磁爐都會在周圍開很多孔洞，因電磁爐使用環(huán)境特殊，這些孔洞就很容易促成其電路板受潮、進水、生蟲(生蟑螂)、燒毀、短路、漏電和失火等現(xiàn)象，在經(jīng)過長期使用后會發(fā)現(xiàn)這是造成電磁爐損壞的主要原因，如不對這些結構進行改進，就會給使用者帶來一定的損失。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型要解決的技術問題是提供一種結構簡單，使用、安裝方便，操作簡單，防水、防潮、防蟲效果好，維修成本低，節(jié)能減排，安全系數(shù)高，散熱效果好，適用范圍廣，使用壽命長，具有安全可靠作用的電磁爐。
[0004]為解決上述問題，本實用新型采用如下技術方案:
[0005]一種電磁爐，包括電磁爐本體，及設置在電磁爐本體上的底板，及設置在電磁爐本體上的上蓋，及設置在電磁爐本體上的絕緣柵雙極型晶體管件，及設置在電磁爐本體上的橋型整流堆，及設置在電磁爐本體上的線圈盤，及設置在電磁爐本體上的電路板，及設置在電磁爐本體上的控制板，所述控制板的輸出端與電路板相連，所述電路板的輸出端與絕緣柵雙極型晶體管件相連，所述絕緣柵雙極型晶體管件與橋型整流堆相連，所述橋型整流堆與線圈盤相連，所述上蓋上與所述線圈盤相對應處設有加熱板，所述底板下部設有散熱片。
[0006]作為優(yōu)選的技術方案，所述控制面板上設有用于控制電磁爐溫度以及開啟的控制鍵，所述上蓋上設有與所述控制鍵相配合的控制按鈕，所述底板上設有用于支撐電路板的第一支撐件，所述底板上還設有用于支撐控制板的第二支撐件。
[0007]作為優(yōu)選的技術方案，所述加熱板的圓周上設有防止鍋具移動的定位裝置，且該定位裝置和鍋具底部結構相適應。
[0008]作為優(yōu)選的技術方案，所述電磁爐本體下部設有支撐腳。
[0009]作為優(yōu)選的技術方案，所述底板上設有第一卡扣，所述上蓋上設有與所述第一卡扣相配合的第二卡扣。
[0010]本實用新型一種電磁爐的有益效果是:使用時，將線路板、元器件進行全封閉防水處理，安裝使用全封閉的外殼，因電磁爐原理特殊性其中有3個元器件(IGBT/橋型整流堆/線圈盤)有較高的發(fā)熱性(正常使用溫度前兩個在55度左右線圈在98度左右因電磁爐而異)，所以將傳統(tǒng)的主動散熱方式改成了被動散熱，本實用新型將底盤材質改成純鋁材質(因為導熱性好、質地輕、廉價、不會被電磁爐線圈產(chǎn)生的磁場渦流被動加熱)然后將發(fā)熱的元器件進行位置轉移，轉移到與底板貼合，讓熱量可以均勻的散到底板上，因為底板面積較大，足以散多個元器件的熱量，經(jīng)測試大面積的散熱片被動散熱完全可以代替小面積主動散熱，其功效一樣甚至更優(yōu)越，通過這樣改動就可以將電磁爐制作成全封閉的狀態(tài)從而達到防水防潮防蟲，大大降低損壞率，節(jié)約維修成本，節(jié)能減排，提高安全系數(shù)，因省去了風扇也達到了省電降噪靜音的效果。其結構簡單，使用、安裝方便，操作簡單，防水、防潮、防蟲效果好，維修成本低，節(jié)能減排，安全系數(shù)高，散熱效果好，適用范圍廣，使用壽命長，具有安全可靠的作用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0012]圖1為本實用新型一種電磁爐的結構示意圖；
[0013]圖2為本實用新型一種電磁爐的上蓋結構圖；
[0014]圖3為本實用新型一種電磁爐的局部放大圖；
[0015]圖4為本實用新型一種電磁爐的A-A剖視圖。

【具體實施方式】
[0016]以下結合具體實施例對上述方案做進一步說明。應理解這些實施例是用于說明本實用新型而不是限制本實用新型的范圍。實施例中采用的實施條件可以根據(jù)具體廠家的條件做進一步調(diào)整，未注明的實施條件通常為常規(guī)實驗中的條件。
[0017]參閱圖1、圖2、圖3和圖4所示的一種電磁爐，包括電磁爐本體1，及設置在電磁爐本體I上的底板2，及設置在電磁爐本體I上的上蓋3，及設置在電磁爐本體I上的絕緣柵雙極型晶體管件4，及設置在電磁爐本體I上的橋型整流堆5，及設置在電磁爐本體I上的線圈盤6，及設置在電磁爐本體I上的電路板7，及設置在電磁爐本體I上的控制板8，所述控制板8的輸出端與電路板7相連，所述電路板7的輸出端與絕緣柵雙極型晶體管件4相連，所述絕緣柵雙極型晶體管件4與橋型整流堆5相連，所述橋型整流堆5與線圈盤6相連，所述上蓋3上與所述線圈盤6相對應處設有加熱板9，所述底板2下部設有散熱片10。
[0018]所述控制板8上設有用于控制電磁爐溫度以及開啟的控制鍵11，所述上蓋3上設有與所述控制鍵11相配合的控制按鈕12，所述底板2上設有用于支撐電路板7的第一支撐件13，所述底板2上還設有用于支撐控制板8的第二支撐件14。
[0019]所述加熱板9的圓周上設有防止鍋具移動的定位裝置15，且該定位裝置15和鍋具底部結構相適應。
[0020]所述電磁爐本體I下部設有支撐腳16。
[0021]所述底板2上設有第一卡扣17，所述上蓋3上設有與所述第一卡扣17相配合的第二卡扣18。
[0022]橋式整流堆簡稱橋堆，是一種重要的電子元件，其作用是將220V的交流市電轉換為300V的直流電。橋式整流堆是由4只二極管構成的，可通過檢測每只二極管的正、反向阻值來判斷其是否正常。
[0023]IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)，絕緣柵雙極型晶體管，是由 BJT (雙極型三極管)和MOS (絕緣柵型場效應管)組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件，兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優(yōu)點。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅動電流較大；M0SFET驅動功率很小，開關速度快，但導通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點，驅動功率小而飽和壓降低。非常適合應用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等領域。
[0024]絕緣柵雙極型晶體管件的工作特性:
[0025]靜態(tài)特性:IGBT的靜態(tài)特性主要有伏安特性、轉移特性和開關特性；IGBT的伏安特性是指以柵源電壓Ugs為參變量時，漏極電流與柵極電壓之間的關系曲線。輸出漏極電流比受柵源電壓Ugs的控制，Ugs越高，Id越大。它與GTR的輸出特性相似.也可分為飽和區(qū)1、放大區(qū)2和擊穿特性3部分。在截止狀態(tài)下的IGBT，正向電壓由J2結承擔，反向電壓由Jl結承擔。如果無N+緩沖區(qū)，則正反向阻斷電壓可以做到同樣水平，加入N+緩沖區(qū)后，反向關斷電壓只能達到幾十伏水平，因此限制了 IGBT的某些應用范圍。
[0026]IGBT的轉移特性是指輸出漏極電流Id與柵源電壓Ugs之間的關系曲線。它與MOSFET的轉移特性相同，當柵源電壓小于開啟電壓Ugs (th)時，IGBT處于關斷狀態(tài)。在IGBT導通后的大部分漏極電流范圍內(nèi)，Id與Ugs呈線性關系。最高柵源電壓受最大漏極電流限制，其最佳值一般取為15V左右。
[0027]IGBT的開關特性是指漏極電流與漏源電壓之間的關系。IGBT處于導通態(tài)時，由于它的PNP晶體管為寬基區(qū)晶體管，所以其B值極低。盡管等效電路為達林頓結構，但流過MOSFET的電流成為IGBT總電流的主要部分。此時，通態(tài)電壓Uds (on)可用下式表示；Uds (on) = Ujl+Udr+IdRoh ;式中Ujl——JI結的正向電壓，其值為0.7?IV ；Udr——擴展電阻Rdr上的壓降；Roh——溝道電阻。
[0028]通態(tài)電流Ids可用下式表示:Ids = (1+Bpnp) Imos ;式中Imos--流過MOSFET的電流。
[0029]由于N+區(qū)存在電導調(diào)制效應，所以IGBT的通態(tài)壓降小，耐壓1000V的IGBT通態(tài)壓降為2?3V。IGBT處于斷態(tài)時，只有很小的泄漏電流存在。
[0030]動態(tài)特性:IGBT在開通過程中，大部分時間是作為MOSFET來運行的，只是在漏源電壓Uds下降過程后期，PNP晶體管由放大區(qū)至飽和，又增加了一段延遲時間。td(on)為開通延遲時間，tri為電流上升時間。實際應用中常給出的漏極電流開通時間ton即為td(on)tri之和，漏源電壓的下降時間由tfel和tfe2組成。
[0031]IGBT的觸發(fā)和關斷要求給其柵極和基極之間加上正向電壓和負向電壓，柵極電壓可由不同的驅動電路產(chǎn)生。當選擇這些驅動電路時，必須基于以下的參數(shù)來進行:器件關斷偏置的要求、柵極電荷的要求、耐固性要求和電源的情況。因為IGBT柵極-發(fā)射極阻抗大，故可使用MOSFET驅動技術進行觸發(fā)，不過由于IGBT的輸入電容較MOSFET為大，故IGBT的關斷偏壓應該比許多MOSFET驅動電路提供的偏壓更高。
[0032]IGBT在關斷過程中，漏極電流的波形變?yōu)閮啥?。因為MOSFET關斷后，PNP晶體管的存儲電荷難以迅速消除，造成漏極電流較長的尾部時間，td(off)為關斷延遲時間，trv為電壓Uds(f)的上升時間。實際應用中常常給出的漏極電流的下降時間Tf由圖中的t(fl)和t(f2)兩段組成，而漏極電流的關斷時間，t (off) = td(off)+trv十t(f)式中:td(off)與trv之和又稱為存儲時間。
[0033]IGBT的開關速度低于MOSFET，但明顯高于GTR。IGBT在關斷時不需要負柵壓來減少關斷時間，但關斷時間隨柵極和發(fā)射極并聯(lián)電阻的增加而增加。IGBT的開啟電壓約3?4V，和MOSFET相當。IGBT導通時的飽和壓降比MOSFET低而和GTR接近，飽和壓降隨柵極電壓的增加而降低。
[0034]正式商用的IGBT器件的電壓和電流容量還很有限，遠遠不能滿足電力電子應用技術發(fā)展的需求；高壓領域的許多應用中，要求器件的電壓等級達到1KV以上，目前只能通過IGBT高壓串聯(lián)等技術來實現(xiàn)高壓應用。國外的一些廠家如瑞士 ABB公司采用軟穿通原則研制出了 8KV的IGBT器件，德國的EUPEC生產(chǎn)的6500V/600A高壓大功率IGBT器件已經(jīng)獲得實際應用，日本東芝也已涉足該領域。與此同時，各大半導體生產(chǎn)廠商不斷開發(fā)IGBT的高耐壓、大電流、高速、低飽和壓降、高可靠性、低成本技術，主要采用Ium以下制作工藝，研制開發(fā)取得一些新進展。2013年9月12日我國自主研發(fā)的高壓大功率3300V/50AIGBT(絕緣柵雙極型晶體管)芯片及由此芯片封裝的大功率1200A/3300V IGBT模塊通過專家鑒定，中國自此有了完全自主的IGBT “中國芯”。
[0035]IGBT是將強電流、高壓應用和快速終端設備用垂直功率MOSFET的自然進化。由于實現(xiàn)一個較高的擊穿電壓BVDSS需要一個源漏通道，而這個通道卻具有很高的電阻率，因而造成功率MOSFET具有RDS (on)數(shù)值高的特征，IGBT消除了現(xiàn)有功率MOSFET的這些主要缺點。雖然最新一代功率MOSFET器件大幅度改進了 RDS(on)特性，但是在高電平時，功率導通損耗仍然要比IGBT技術高出很多。較低的壓降，轉換成一個低VCE(sat)的能力，以及IGBT的結構，同一個標準雙極器件相比，可支持更高電流密度，并簡化IGBT驅動器的原理圖。
[0036]IGBT硅片的結構與功率MOSFET的結構十分相似，主要差異是IGBT增加了 P+基片和一個N+緩沖層(NPT-非穿通-1GBT技術沒有增加這個部分)。如等效電路圖所示(圖1)，其中一個MOSFET驅動兩個雙極器件?；膽迷诠荏w的P+和N+區(qū)之間創(chuàng)建了一個Jl結。當正柵偏壓使柵極下面反演P基區(qū)時，一個N溝道形成，同時出現(xiàn)一個電子流，并完全按照功率MOSFET的方式產(chǎn)生一股電流。如果這個電子流產(chǎn)生的電壓在0.7V范圍內(nèi)，那么，Jl將處于正向偏壓，一些空穴注入N-區(qū)內(nèi)，并調(diào)整陰陽極之間的電阻率，這種方式降低了功率導通的總損耗，并啟動了第二個電荷流。最后的結果是，在半導體層次內(nèi)臨時出現(xiàn)兩種不同的電流拓撲:一個電子流(MOSFET電流)；一個空穴電流(雙極)。
[0037]當在柵極施加一個負偏壓或柵壓低于門限值時，溝道被禁止，沒有空穴注入N-區(qū)內(nèi)。在任何情況下，如果MOSFET電流在開關階段迅速下降，集電極電流則逐漸降低，這是因為換向開始后，在N層內(nèi)還存在少數(shù)的載流子(少子)。這種殘余電流值(尾流)的降低，完全取決于關斷時電荷的密度，而密度又與幾種因素有關，如摻雜質的數(shù)量和拓撲，層次厚度和溫度。少子的衰減使集電極電流具有特征尾流波形，集電極電流引起以下問題:功耗升高；交叉導通問題，特別是在使用續(xù)流二極管的設備上，問題更加明顯。
[0038]鑒于尾流與少子的重組有關，尾流的電流值應與芯片的溫度、IC和VCE密切相關的空穴移動性有密切的關系。因此，根據(jù)所達到的溫度，降低這種作用在終端設備設計上的電流的不理想效應是可行的。
[0039]當集電極被施加一個反向電壓時，Jl就會受到反向偏壓控制，耗盡層則會向N-區(qū)擴展。因過多地降低這個層面的厚度，將無法取得一個有效的阻斷能力，所以，這個機制十分重要。另一方面，如果過大地增加這個區(qū)域尺寸，就會連續(xù)地提高壓降。第二點清楚地說明了 NPT器件的壓降比等效(IC和速度相同)PT器件的壓降高的原因。
[0040]當柵極和發(fā)射極短接并在集電極端子施加一個正電壓時，P/N J3結受反向電壓控制，此時，仍然是由N漂移區(qū)中的耗盡層承受外部施加的電壓。
[0041]IGBT在集電極與發(fā)射極之間有一個寄生PNPN晶閘管(如圖1所示)。在特殊條件下，這種寄生器件會導通。這種現(xiàn)象會使集電極與發(fā)射極之間的電流量增加，對等效MOSFET的控制能力降低，通常還會引起器件擊穿問題。晶閘管導通現(xiàn)象被稱為IGBT閂鎖，具體地說，這種缺陷的原因互不相同，與器件的狀態(tài)有密切關系。通常情況下，靜態(tài)和動態(tài)閂鎖有如下主要區(qū)別:
[0042]當晶閘管全部導通時，靜態(tài)閂鎖出現(xiàn)，只在關斷時才會出現(xiàn)動態(tài)閂鎖。這一特殊現(xiàn)象嚴重地限制了安全操作區(qū)。為防止寄生NPN和PNP晶體管的有害現(xiàn)象，有必要采取以下措施:防止NPN部分接通，分別改變布局和摻雜級別，降低NPN和PNP晶體管的總電流增益。此外，閂鎖電流對PNP和NPN器件的電流增益有一定的影響，因此，它與結溫的關系也非常密切；在結溫和增益提高的情況下，P基區(qū)的電阻率會升高，破壞了整體特性。因此，器件制造商必須注意將集電極最大電流值與閂鎖電流之間保持一定的比例，通常比例為1: 5。
[0043]本實用新型一種電磁爐的有益效果是:使用時，將線路板、元器件進行全封閉防水處理，安裝使用全封閉的外殼，因電磁爐原理特殊性其中有3個元器件(IGBT/橋型整流堆/線圈盤)有較高的發(fā)熱性(正常使用溫度前兩個在55度左右線圈在98度左右因電磁爐而異)，所以將傳統(tǒng)的主動散熱方式改成了被動散熱，本實用新型將底盤材質改成純鋁材質(因為導熱性好、質地輕、廉價、不會被電磁爐線圈產(chǎn)生的磁場渦流被動加熱)然后將發(fā)熱的元器件進行位置轉移，轉移到與底板貼合，讓熱量可以均勻的散到底板上，因為底板面積較大，足以散多個元器件的熱量，經(jīng)測試大面積的散熱片被動散熱完全可以代替小面積主動散熱，其功效一樣甚至更優(yōu)越，通過這樣改動就可以將電磁爐制作成全封閉的狀態(tài)從而達到防水防潮防蟲，大大降低損壞率，節(jié)約維修成本，節(jié)能減排，提高安全系數(shù)，因省去了風扇也達到了省電降噪靜音的效果。其結構簡單，使用、安裝方便，操作簡單，防水、防潮、防蟲效果好，維修成本低，節(jié)能減排，安全系數(shù)高，散熱效果好，適用范圍廣，使用壽命長，具有安全可靠的作用。
[0044]以上所述，僅為本實用新型的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應該以權利要求書所限定的保護范圍為準。
【權利要求】
1.一種電磁爐，其特征在于:包括電磁爐本體，及設置在電磁爐本體上的底板，及設置在電磁爐本體上的上蓋，及設置在電磁爐本體上的絕緣柵雙極型晶體管件，及設置在電磁爐本體上的橋型整流堆，及設置在電磁爐本體上的線圈盤，及設置在電磁爐本體上的電路板，及設置在電磁爐本體上的控制板，所述控制板的輸出端與電路板相連，所述電路板的輸出端與絕緣柵雙極型晶體管件相連，所述絕緣柵雙極型晶體管件與橋型整流堆相連，所述橋型整流堆與線圈盤相連，所述上蓋上與所述線圈盤相對應處設有加熱板，所述底板下部設有散熱片。
2.根據(jù)權利要求1所述的電磁爐，其特征在于:所述控制面板上設有用于控制電磁爐溫度以及開啟的控制鍵，所述上蓋上設有與所述控制鍵相配合的控制按鈕，所述底板上設有用于支撐電路板的第一支撐件，所述底板上還設有用于支撐控制板的第二支撐件。
3.根據(jù)權利要求1所述的電磁爐，其特征在于:所述加熱板的圓周上設有防止鍋具移動的定位裝置，且該定位裝置和鍋具底部結構相適應。
4.根據(jù)權利要求1所述的電磁爐，其特征在于:所述電磁爐本體下部設有支撐腳，所述底板采用純鋁材質。
5.根據(jù)權利要求1所述的電磁爐，其特征在于:所述底板上設有第一卡扣，所述上蓋上設有與所述第一卡扣相配合的第二卡扣。
【文檔編號】F24C7/08GK204187680SQ201420687796
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月3日 優(yōu)先權日:2014年11月3日
【發(fā)明者】廖承波 申請人:廖承波