us3806688 induction heat cooking apparatus
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8/18/2019 Us3806688 Induction Heat Cooking Apparatus
http://slidepdf.com/reader/full/us3806688-induction-heat-cooking-apparatus 1/9
United
S t a t e s Patent [ 1 9 1
MacKenzie
e t a l .
[ 1 1 1
3 806 688
[ 4 5 ] A p r . 2 3 , 1 9 7 4
[ 5 4 ] INDUCTION HEAT COOKING
APPARATUS
[ 7 5 ]
l n v e n t o r s :
Raymond W.
M a c K e n z i e ,
P i t t s b u r g h ;
T h e o d o r e
M. H e i n r i c h ,
M u r r y s v i l l e ,
b o t h
o f P a .
[ 7 3 ]
A s s i g n e e ;
W e s t i n g h o u s e E l e c t r i c
C o r p o r a t i o n ,
P i t t s b u r g h , P a .
[ 2 2 ]
F i l e d :
A p r .
1 3 , 1 9 7 2
[ 2 1 ]
A p p l . No; 2 4 3 , 7 1 5
[52]
U.S. C l .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2l9/10.49, 2 1 9 / 1 077
[51] I n t . C l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . H05b
5 / 0 4
[58]
F i e l d
o f
Search 2 19/1049, 1 0 . 7 5 , 1 0 . 7 7 ,
2 l 9 / 1 0 . 7 9 ; 3 2 1 / 4 ,
1 8 , 4 5 5 ; 3 3 1 / 1 0 9 , 1 1 7 ,
1 8 3 ;
3 1 8 / 3 3 2
[ 5 6 ] R e f e r e n c e s C i t e d
UNITED STATES
PATENTS
l/l973
P e t e r s
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
219/1049
7/1971
Andrews
. . . . .
8 / 1 97 2 Welch et
a l . . . . . . . . . . . . . . .
219/1049 X
3 , 1 7 0 , 0 6 2
3 , 5 9 6 , 1 6 5
3 , 6 8 4 , 8 5 3
_
CONTROL I R C U I T )
3,5 84,2 82
6/1971
Reeves e t a l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318/332
3,566,243 2/1971 Landis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
321/1 8
X
3,582,754 6/1971
Hoffmann t
a l . , . . .
331/117
R
3,448,367
8/1969 Corey
. . . . . . . . . . . . . . . . . 2l9/10.77 X
3,436,644 4/1969 Murra y
e t
a l . . . . . .
321/18
3,432,774
3/1969
Fick . . . . . . . . . . . .
331/109 X
3,256,417 6 / 1 9 1 6
M e r r e t t
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219/1079
P r i m a r y E x a m i n e r - - B r u c e A .
R e y n o l d s
A t t o r n e y ,
A g e n t , o r
F i r m - - C . M.
L o r i n
[
5 7 ABSTRACT
T h e r e
i s
d i s c l o s e d a p p a r a t u s f o r
h e a t i n g a
c o o k i n g
u t e n s i l b y
m a g n e t i c
i n d u c t i o n from t h e work c o i l
i n
a
s e r i e s
r e s o n a n t
c i r c u i t
d r i v e n
by a n
o s c i l l a t o r
o p e r a t
i n g a t a n d t r a c k i n g
w i t h
t h e
r e s o n a n t
f r e q u e n c y
of
t h e
s e r i e s r e s o n a n t
c i r c u i t ,
t h e a p p a r a t u s b e i n g
p r o v i d e d
w i t h s t r u c t u r a l , o p e r a t i n g , a n d
s a f e t y f e a t u r e s ,
i n c l u d
i n g a )
p r o t e c t i o n
a g a i n s t h i g h
Q l o a d s ,
a n d b )
c l o s e d
l o o p h e a t
a n d
c o i l c u r r e n t r e g u l a t i o n .
1 0 C l a i m s , 3 D r a w i n g F i g u r e s
O S C I L L A T O R
@
36
1 5 5
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3 , 8 0 6 , 6 8 8
1
INDUCTION HEAT COOKING
APPARATUS
RELATED APPLICATIONS
P o r t i o n s
o f t h e s y s t e m
d e s c r i b e d
h e r e i n
a r e
a l s o
de
s c r i b e d
a n d c l a i m e d
i n
t w o
o t h e r U . S . . p a t e n t
a p p l i c a
t i o n s ? l e d c o n c u r r e n t l y
h e r e w i t h ,
S e r . N o . 2 4 3 , 7 1 3 b y
Raymond W . M a c K e n z i e , e n t i t l e d “INDUCTION
HEAT COOKING
APPARATUS,”
and S e r . N o .
2 4 3 , 7 1 4
o t h e r
b y
Theodore M. H e i n r i c h ,
e n t i t l e d
“IN
DUCTION
HEAT COOKING APPARATUS,” b o t h
a p p l i c a t i o n s a s s i g n e d t o t h e a s s i g n e e
h e r e i n .
BACKGROUND OF
THE
INVENTION
The
a p p l i c a t i o n
o f
t h e
p r i n c i p l e o f i n d u c t i o n
h e a t i n g
t o f o o d
p r e p a r a t i o n w i t h i n t h e c o n t e x t o f p r a c t i c a l
a p
p l i a n c e s e s p e c i a l l y f o r u s e i n t h e h o m e p r e s e n t s a
num
b e r o f c o n s i d e r a t i o n s
an d problems
s u c h
a s
r e a s o n a b l e
s i z e
( c o m p a c t n e s s ) ,
c o n v e n i e n c e
o f c o n t r o l
and main
t e n a n c e ,
r e l i a b i l i t y , e f ? c i e n c y , r a d i a t i o n
i n t e r f e r e n c e
p r o b l e m s ,
p r o t e c t i o n o f e q u i p m e n t , e t c .
SUMMARY OF THE
INVENTION
The
p r e s e n t i n v e n t i o n i s d i r e c t e d t o
c o o k i n g a p p a r a
t u s e m p l o y i n g i n d u c t i o n h e a t i n g
f o r h e a t i n g
c o o k i n g
u t e n s i l s , w h i c h a p p a r a t u s
i n c l u d e s
s t r u c t u r a l ,
o p e r a t
i n g ,
a n d
s a f e t y
f e a t u r e s ,
i n c l u d i n g
t h o s e m e n t i o n e d i n
t h e
a b s t r a c t
h e r e i n ,
m a k i n g
i t
e s p e c i a l l y
a d a p t e d
f o r
b u t
n o t con?ned t o d o m e s t i c c o o k i n g a p p l i a n c e s s u c h
a s r a n g e s . Each o f
such
f e a t u r e s i s important i n i t s o w n
l i g h t
w i t h r e s p e c t t o t h e e f f e c t o n and
c o o p e r a t i o n
w i t h
t h e
o s c i l l a t o r ,
a n d
a d d i t i o n a l l y c o l l e c t i v e l y
i m p o r t a n t
‘ w i t h t h e o s c i l l a t o r
i n
p r o v i d i n g a h i g h l y improved and
d e s i r a b l e i n d u c t i o n h e a t i n g a r r a n g e m e n t f o r h e a t i n g
c o o k i n g u t e n s i l s .
‘
I n accordance
with
o n e e m b o d i m e n t of
t h e
i n v e n t i o n
a
s e r i e s r e s o n a n t c i r c u i t i n c l u d i n g t h e
i n d u c t i o n
work
c o i l and c a p a c i t o r s i s
d r i v e n
b y a n o s c i l l a t o r
w i t h
s e m i
c o n d u c t o r s w i t c h i n g
e l e m e n t s
drivenby c u r r e n t
d e
r i v e d
f r o m t h e
o s c i l l a t i n g l o a d c u r r e n t f o r
a l t e r n a t e l y
c o n n e c t i n g D . C . s u p p l y
l i n e s
t o
s a i d
l o a d c i r c u i t i n a l
t e r n a t i n g p o l a r i t y a t
t h e
r e s o n a n t f r e q u e n c y o f
t h e
l o a d
c i r c u i t .
The DC. n p u t v o l t a g e i s c o n t r o l l e d i n r e s p o n s e t o
a
s e l e c t a b l e c o n t r o l
r e f e r e n c e
and f e e d b a c k d e r i v e d from
t h e
o s c i l l a t i n g
c u r r e n t i n t h e
l o a d
c i r c u i t .
The
work
c o i l i s r e s o n a t e d w i t h a c a p a c i t o r an d
t h e
c o i l - c a p a c i t o r c o m b i n a t i o n
i s
a l w a y s e x c i t e d a t r e s o
n a n c e
i r r e s p e c t i v e o f t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e c o o k i n g
u t e n s i l l o a d .
By
d r i v i n g
t h e
c o i l a t t h e
r e s o n a n c e ,
t h e
v o l t - a m p e r e
r a t i n g
o f t h e
power
s e m i c o n d u c t o r s i s min
i m i z e d . S i n c e t h e
work c o i l i s d r i v e n a t
r e s o n a n c e , t h e
power
s e m i c o n d u c t o r s ,
w h i c h p r o d u c e t h e h i g h f r e
quency e x c i t a t i o n s w i t c h ON
and
OFF w h e n p owe r
c u r r e n t
t h r o u g h
t h e
power s e m i c o n d u c t o r s
i s
p r a c t i
c a l l y
z e r o ,
a n d
t h e r e f o r e t h e s w i t c h i n g
l o s s e s
a r e
n e g l i
g i b l e .
T h e
s y s t e m i s
c a p a b l e
o f
“ i n ? n i t e l y ” c o n t r o l l i n g
t h e c o o k i n g p o w e r .
The s y s t e m
c a n o p e r a t e w i t h o u t
dam age
w i t h h i g h
Q
o a d i n g
s u c h
a s
o c c u r
when
c o p p e r
o r alu m inu m
co ok
p o t s
a r e
placed
over t h e w o r k c o i l
o r i n
t h e
absence o f a ny u t e n s i l .
BRIEF DESCRIPTION OF
THE DRAWING
F I G . 1 i s a diagram o f an i n d u c t i o n h e a t
cooking s y s
tem
i l l u s t r a t i n g a
p r e f e r r e d
e mbod i me n t o f
t h e
i n v e n
t i o n ;
5
30
35
45
50
55
65
2
F I G .
2 s h o w s
t h e
g e n e r a l p h y s i c a l
p l a c e m e n t
o f
t h e
e l e m e n t s o f t h e c o o k i n g r a n g e ; and
FIG.
3
i s
a
diagram showing a n
a l t e r n a t i v e connec
t i o n f o r
t h e
feedback
t r a n s f o r m e r .
DESCRIPTION
OF THE PREFERRED
EMBODIMENT
The
i n d u c t i o n
h e a t i n g s y s t e m
o f F I G .
1
i n c l u d e s
a n
i n d u c t i o n w o r k c o i l 10
t h a t i s
a p a r t o f a s e r i e s
r e s o n a n t
c i r c u i t 1 2 i n t h e
l o a d
c i r c u i t 1 4 o f
a h i g h
f r e q u e n c y ( f o r
example
27
KHz)
o s c i l l a t o r
1 6
e n e r g i z e d f r o m a
con
t r o l l a b l e DC
o w er
source 1 8 . I n a d d i t i o n t o t h e work
c o i l 1 0 , t h e
s e r i e s
r e s o n a n t
c i r c u i t
1 2 i n c l u d e s
c a p a c i
t o r s 20
and
22
w i t h
which
t h e work c o i l
r e s o n a t e s .
The
wo r k c o i l 10 i s p a r t o f
a
c o o k i n g r a n g e 1 7 which
a l s o
i n c l u d e s
a
s u i t a b l y
s u p p o r t e d c o o k i n g t o p
2 4
( F I G .
2 )
made o f
s u i t a b l e
n o n m a g n e t i c
m a t e r i a l
f o r e x a m p l e
a g l a s s - c e r a m i c ,
a n d
o n
which an
e l e c t r i c a l l y conduc
t i v e
a n d
p r e f e r a b l y
m a g n e t i c
u t e n s i l
2 6
r e s t s
f o r
h e a t i n g
t h e r e - o f b y
e l e c t r o - m a g n e t i c
i n d u c t i o n
f r o m
t h e work
c o i l 1 0 ,
w h i c h
i s
mounted
u n d e r
t h e
c o o k i n g t o p
2 4 .
W o r k c o i l
1 0
i s shown a s
a m u l t i - t u r n
( f o r
example 3 0
t u r n s ) s p i r a l l y wound
p a n c a k e
c o i l , w h i c h may b e
m oun t e d o n
t h e u n d e r s i d e
o f t h e
cooking
t o p 24 o r
i t
m a y
b e i n d e p e n d e n t l y s u p p o r t e d i n ?xed r e l a t i o n
t o
t h e
c o o k i n g
t o p
w h e r e b y
u t e n s i l s
p l a c e d o n
t h e
c o o k i n g
t o p o v e r t h e work
c o i l
w i l l b e c l o s e l y e l e c t r o
m a g n e t i c a l l y c o u p l e d t o t h e c o i l
f o r i n d u c t i o n h e a t i n g
t h e r e b y .
B y w a y
o f e x a m p l e ,
t h e
g l a s s - c e r a m i c c o o k i n g
t o p
2 4
m a y
b e
a p p r o x i m a t e l y 0 . 2 i n . t h i c k .
I n
F I G . 2 ,
work
o i l
1 0 i s
shown
s u p p o r t e d
b y
a
c e r a m i c
b r a c k e t
27
s e c u r e d
t o t h e f r a m e o f
t h e
r a n g e
1 7 .
Load
c i r c u i t
14
a l s o
i n c l u d e s a dummy
o a d c i r c u i t
2 8
t o
i n s u r e t h a t t h e
o s c i l l a t o r
w i l l
have
a t l e a s t a p r e
determined
m i n i m u m
l o a d
o n i t i n c a s e a
h i g h
Q
o a d
f o r e x a m p l e
a c o p p e r u t e n s i l
i s i n d u c t i v e l y c o u p l e d
t o
t h e work
c o i l .
The
DC.
o u t p u t v o l t a g e
o f t h e power
s u p p l y 1 8 and c o n s e q u e n t l y t h e
power
o u t p u t o f
t h e o s
c i l l a t o r 16
i s
c o n t r o l l e d by a c o n t r o l
c i r c u i t 30 i n
r e
s p o n s e t o r e f e r e n c e and f e e d b a c k
s i g n a l s . The
f e e d
back
s i g n a l
i s d e r i v e d from t h e o s c i l l a t o r
l o a d
c i r c u i t
14.
O s c i l l a t o r
16
i s
shown
a s
a
b r i d g e - t y p e
o s c i l l a t o r . Al
t h o u g h t h e
s p e c i ? c b r i d g e - t y p e s h o w n i s a
h a l f - b r i d g e
o s c i l l a t o r ,
a f u l l - b r i d g e
o s c i l l a t o r
m a y
a l s o b e
employed
a n d t h e same g e n e r a l
p r i n c i p l e s o f
o p e r a t i o n w i l l
a p p l y .
M o r e s p e c i ? c a l l y , i n accordance w i t h
t h e
i n v e n t i o n o s
c i l l a t o r
16
i s
sh o w n a s
a s e r i e s r e s o n a n t , c u r r e n t
d r i v e n ,
b r i d g e - t y p e o s c i l l a t o r . The o s c i l l a t o r i n c l u d e s a ? r s t
s w i t c h i n g b l o c k 34 h a v i n g
a power
p a t h c o n n e c t e d
b e
tween
a
p o s i t i v e D.C. bus 36 and one
end
38
o f
t h e l o a d
c i r c u i t
1 4 .
A
second
s w i t c h i n g b l o c k
40
h a s a p owe r
p a t h connected
between
t h e t e r m i n a l
38
and t h e nega
t i v e D.C. bus 42.
The
r e s p e c t i v e
s w i t c h b l o c k s 34
a n d
40
a r e
p r o v i d e d
w i t h
c o n t r o l t e r m i n a l s
44 and
46
t h r o u g h which d r i v e
s i g n a l s
c o n t r o l
t h e
s w i t c h i n g
f u n c t i o n
o f
t h e r e s p e c t i v e
b l o c k s .
Each
o f
t h e
s w i t c h i n g b l o c k s
i n c l u d e s
one
o r
m ore
s e m i c o n d u c t o r s w i t c h i n g d e v i c e s p r e f e r a b l y
t r a n
s i s t o r s a s shown. The two
p a r a l l e l
connected
t r a n s i s t o r s
shown
i n
each s w i t c h i n g block a r e symbolic o f one o r
a n y d e s i r e d p l u r a l i t y o f t r a n s i s t o r s d e p e n d i n g o n
t h e
p o w e r r e q u i r e m e n t s . By wa y o f e x a m p l e ,
t h e
t r a n s i s t o r s
a r e shownas
NPN
y p e w i t h t h e
power
p a t h t h e r e
t h r o u g h
between t h e
o s c i l l a t o r and
e m i t t e r e l e c t r o d e s .
8/18/2019 Us3806688 Induction Heat Cooking Apparatus
http://slidepdf.com/reader/full/us3806688-induction-heat-cooking-apparatus 5/9
3 , 8 0 6 , 6 8 8
3
The
power p a t h s
o f t h e t r a n s i s t o r s i n
e a c h s w i t c h i n g
b l o c k a r e c o l l e c t i v e l y t h e
power
p a t h f o r t h e b l o c k .
The
b a s e
o r
c o n t r o l
e l e c t r o d e s
o f
t h e t r a n s i s t o r s o f
block 34
a r e
connected
t o t h e
block c o n t r o l t e r m i n a l
4 4 , w h i l e
t h e
b a s e e l e c t r o d e s o f
t h e
t r a n s i s t o r s
o f
b l o c k
4 0 are connec ted t o the block control terminal 46. The
c o l l e c t o r s
of
t h e t r a n s i s t o r s of
switch
block 34 are c o n
n e c t e d
t o t h e p o s i t i v e D . C . b u s 3 6 , w h i l e
t h e i r
e m i t t e r s
a r e
c o n n e c t e d
t h r o u g h r e s p e c t i v e e m i t t e r
r e s i s t o r s
to a
c o n d u c t o r 47 and
t h e
t e r m i n a l
3 8 .
The c o l l e c t o r s
o f
t h e
t r a n s i s t o r s
o f s w i t c h b l o c k 40 a r e connected t o t e r m i n a l
3 8 , w h i l e
t h e i r
e m i t t e r s a r e connected
t h r o u g h
r e s p e c
t i v e
e m i t t e r r e s i s t o r s t o
a l i n e
48 and t h e n e g a t i v e
D.C.
b u s 4 2 .
A w i t c h d r i v e
c i r c u i t
50 f o r d r i v i n g s w i t c h
b l o c k s
34
an d 40 i n c l u d e s
a c u r r e n t t r a n s f o r m e r
52
h a v i n g a p r i
mary w i n d i n g 5 4 c o u p l e d t o s e c o n d a r y w i n d i n g s 5 6
a n d
5 8 .
P o l a r i t y r e l a t i o n s
o f
t h e t r a n s f o r m e r
w i n d i n g s
a r e
i n d i c a t e d b y
t h e
s e l f - e x p l a n a t o r y - d o t c o n v e n t i o n . P r i
mary
w i n d i n g 54 i s connected
i n s e r i e s
w i t h t h e l o a d
c i r c u i t
1 4 , w h e r e b y
i t i s e x c i t e d b y t h e o s c i l l a t i n g l o a d
c u r r e n t .
Thus t h e o u t p u t s
o f
s e c o n d a r i e s
56
and
58
( 1 8 0 ° a p a r t ) a r e
c u r r e n t s d e r i v e d
from t h e o s c i l l a t o r
l o a d c i r c u i t . S e c o n d a r y w i n d i n g
56
i s c o n n e c t e d
t o t h e
c o n t r o l
t e r m i n a l
44 o f s w i t c h
b l o c k 34 t o
p r o v i d e
d r i v e
f o r t h a t s w i t c h b l o c k . More s p e c i ? c a l l y , t h e u p p e r end
o f
w i n d i n g 56 i s c o n n e c t e d t h r o u g h d i o d e s 60 t o
t h e
b a s e e l e c t r o d e s o f ‘ t h e t r a n s i s t o r s i n s w i t c h b l o c k 3 4 ,
w h i l e t h e l o w e r end o f
w i n d i n g
56 i s connected t o t h e
l i n e 47 a t
t h e lower
ends o f
t h e
e m i t t e r r e s i s t o r s
i n
s w i t c h
b l o c k 3 4 .
T h u s ,
w i n d i n g 5 6
i s c o n n e c t e d
a c r o s s
t h e c o n t r o l i n p u t
c i r c u i t
o f
t h e
s w i t c h b l o c k
3 4 .
I n
l i k e
manner, s e c o n d a r y w i n d i n g 58 i s connected a c r o s s t h e
c o n t r o l i n p u t c i r c u i t
o f s w i t c h
b l o c k 4 0 .
O s c i l l a t o r
16 i s provided w i t h a
s t a r t e r
c i r c u i t 64 con
n e c t e d a c r o s s
t h e
c o n t r o l
i n p u t c i r c u i t
o f s w i t c h b l o c k
4 0 .
I t
i n c l u d e s
a c a p a c i t o r 66 i n s e r i e s w i t h a
c h a r g i n g
r e s i s t o r
68
connected a c r o s s t h e DC. u s e s 36
and
42
w h e r e b y
t h e
c a p a c i t o r
i s
c h a r g e d t h r o u g h
t h e r e s i s t o r .
A o l t a g e b r e a k o v e r d e v i c e 7 0 , f o r example a d i a c o r
a S h o c k l e y d i o d e , i s c o n n e c t e d i n s e r i e s
w i t h a
d i o d e 72
between t h e c o n t r o l t e r m i n a l 46 o f s w i t c h b l o c k
40
and
t h e j u n c t i o n
7 4 b e t w e e n c a p a c i t o r
66 a n d
r e s i s t o r
6 8 .
A
d i o d e
75 i s
connected f rom t h e j u n c t i o n 74
t o
t h e
u p p e r
e n d o f
t h e power
p a t h o f
s w i t c h
b l o c k
4 0 ,
t h a t
i s
t o t h e
c o l l e c t o r e l e c t r o d e s o f
t h e t r a n s i s t o r s
i n t h a t
s w i t c h
b l o c k .
The c a p a c i t o r - r e s i t o r - S h o c k l e y d i o d e
c o m b i n a t i o n
f o r m a r e l a x a t i o n
o s c i l l a t o r
f o r
i n i t i a l l y
t r i g g e r i n g
t h e
o s c i l l a t o r 1 6 .
O s c i l l a t o r 1 6 o p e r a t e s
from “ s t a n d s t i l l ”
a s
f o l l o w s :
“At s t a n d s t i l l ”
both
s w i t c h b l o c k s 34 and 40 a r e
OFF .
W h e n power i s i n i t i a l l y a p p l i e d t o
t h e
DC u s e s 36
and
4 2 , c a p a c i t o r s
20 and
22
assume
a
c h a r g e ,
an d
ca
p a c i t o r 6 6 c h a r g e s
t h r o u g h r e s i s t o r
6 8
u n t i l t h e b r e a k
d o w n
v o l t a g e o f S h o c k l e y d i o d e 70
i s r e a c h e d
a n d
t h e
d i o d e b r e a k s o v e r . T h i s
a p p l i e s a
p u l s e t o t h e c o n t r o l
t e r m i n a l 46 o f
t h e
s w i t c h b l o c k 40 t h e r e b y t u r n i n g
ON
t h e t r a n s i s t o r s o f
t h a t
s w i t c h b l o c k . Load c u r r e n t s t a r t s
a n d
i t
i s
drawn
t h r o u g h b o t h
c a p a c i t o r s
2 0 a n d
2 2 ,
p a s s i n g t h r o u g h work c o i l
1 0 ,
p r i m a r y
5 4 a n d t h e
ON
t r a n s i s t o r s
o f
s w i t c h b l o c k 4 0 . Due
t o
t h e d i r e c t i o n s
o f
t r a n s f o r m e r w i n d i n g s
5 4 , 56 a n d 5 8 , t h e 1 8 0 ° a p a r t i n
d u c e d v o l t a g e s i n
w i n d i n g s
5 6 a n d 5 8 a p p l y v o l t a g e
i n
t h e turn-ON d i r e c t i o n t o t h e c o n t r o l i n p u t c i r c u i t o f
s w i t c h b l o c k
40
and i n
t h e
turn-OFF
d i r e c t i o n t o
t h e
c o n t r o l i n p u t c i r c u i t o f s w i t c h b l o c k
3 4 .
T h u s , d u r i n g
t h i s
h a l f c y c l e
o f
o p e r a t i o n , r e g e n e r a t i v e f e e d b a c k i s
0
25
30
35
40
45
55
60
6 5
4
a p p l i e d t o
t h e c o n t r o l
l i n e
46
o f
s w i t c h
b l o c k 40
w h i l e
t h e b a s e d r i v e t o
t r a n s i s t o r s
o f s w i t c h b l o c k 34
i s
e f f e c
t i v e l y
z e r o .
At
t h e end
o f
t h e h a l f c y c l e
o f
t h e
r e s o n a n t f r e
quency,
the load current
i n t h e resonant
c i r c u i t
r e
v e r s e s (due t o resonance r i n g i n g ) . At r e v e r s a l t h e
base
c u r r e n t
t o t h e
t r a n s i s t o r s
of s w i t c h block 40
h a s
r e a c h e d
t h e t u r n - O F F
l e v e l , a n d
t h e o u t p u t s
o f
t r a n s
f o r m e r
w i n d i n g s
56 and 58 a r e r e v e r s e d
t o
a p p l y t u r n
OFF o l t a g e
t o
t h e c o n t r o l i n p u t l i n e 4 6
o f
s w i t c h
b l o c k
4 0
a n d
t u r n - O N v o l t a g e t h r o u g h t h e c o n t r o l i n p u t
l i n e
44 o f s w i t c h
b l o c k
3 4 .
D u r i n g
t h i s
h a l f c y c l e , w i n d i n g
56
a p p l i e s r e g e n e r a t i v e f e e d b a c k t o r e e n f o r c e t h e ON
s t a t e
o f
t h e s w i t c h b l o c k 3 4 , w h i l e a t t h e same t i m e t h e
s w i t c h
b l o c k 40 i s w i t h o u t b a s e
d r i v e .
At
t h e end
o f t h i s
h a l f c y c l e ,
t h e
l o a d c u r r e n t and
t h e
c o n d u c t i v i t y
s t a t e s
o f
r e s p e c t i v e s w i t c h b l o c k s 34 and 40 a g a i n
r e v e r s e
and
keep
r e v e r s i n g
a s
t h e
o s c i l l a t o r
1 6
o s c i l l a t e s a t
t h e
n a t
u r a l f r e q u e n c y o f
t h e
s e r i e s
r e s o n a n t
c i r c u i t
1 2 .
Once
t h e
o s c i l l a t o r i s
r u n n i n g ,
d i o d e
7 5
e n s u r e s
t h a t
c a p a c i
t o r 66 i s k e p t
d i s c h a r g e d b e l o w t h e
breakdown l e v e l o f
S h o c k l e y
d i o d e
7 0 .
I n
a s e r i e s
resonant
c i r c u i t ,
c u r r e n t i s maximum
t
resonance
a n d
therefore
with current
f eedba ck
a s
sup
p l i e d b y t r a n s f o r m e r
5 2 , t h e
f e e d b a c k
w i l l
b e
m a x i
mum
t resonance. As a r e s u l t , the
o s c i l l a t o r 16
has a
n a t u r a l
t e n d e n c y
t o
o p e r a t e a t
t h e
n a t u r a l
f r e q u e n c y
o f
t h e
s e r i e s
r e s o n a n t l o a d , i . e . , t r a c k
t h e
n a t u r a l
f r e
quency o f t h e l o a d , and
produce
a n e a r l y
s i n u s o i d a l
c o i l
c u r r e n t .
Operation
w i t h
a n e a r l y
s i n u s o i d a l
c o i l c u r r e n t
r e d u c e s
r a d i o
f r e q u e n c y i n t e r f e r e n c e
p r o b l e m s .
O p e r a
t i o n
a t
resonance
i s
d e s i r a b l e
t o
minimize
s w i t c h i n g
l o s s e s , and s e l f - t r a c k i n g o f r e s o n a n c e i s d e s i r a b l e s i n c e
t h e work
c o i l 1 0
i n d u c t a n c e
v a r i e s
w i t h
d i f f e r i n g l o a d s ,
i . e . , d i f f e r e n t c o o k i n g
u t e n s i l s i z e
a n d
m a t e r i a l .
Although
t h e
o s c i l l a t o r 1 6 t e n d s t o
o p e r a t e
a t r e s o
nance,
i t would o p e r a t e a t some frequency below r e s o
nance i f s l o w t r a n s i s t o r s a r e e m p l o y e d . The d e l a y due
t o slow t r a n s i s t o r s can
be
compensated f o r by t h e a d d i -
t i o n o f a shunt inductance 76
a c r o s s t h e
transformer
p r i m a r y 5 4 , t h e r e b y a d v a n c i n g t h e p h a s e o f t h e b a s e
c u r r e n t ,
o r
m o r e
s i m p l y by t h e
u s e of a
transformer 52
h a v i n g
t h e
p r o p e r i n d u c t a n c e . The l a t t e r i m p l e m e n t a
t i o n
i s p r e f e r a b l y
i n
t h e
form o f a n a i r
c o r e
t r a n s f o r m e r
5 2
h a v i n g
t h e r e q u i r e d
i n d u c t a n c e p a r a m e t e r c o m p a t i
b l e
w i t h
t h e s p e e d o f t h e t r a n s i s t o r s e m p l o y e d . On t h e
o t h e r h a n d , i f t h e v e r y
f a s t
t r a n s i s t o r s a r e e m p l o y e d , i t
m a y be
d e s i r a b l e
t o e m p l o y an i r o n core
s t r u c t u r e
f o r
t r a n s f o r m e r
5 2 . T r a n s i s t o r
s w i t c h i n g s p e e d s m a y b e i m
p r o v e d b y
o p e r a t i o n
s l i g h t l y
a b o v e s a t u r a t i o n v o l t a g e .
T h i s i s a c c o m p l i s h e d b y d i o d e s 77
a n d
78
w h i c h a r e
r e f e r e n c e d
t o
a p o t e n t i a l a b o v e t h e b a s e
v o l t a g e s
b y t h e
d i o d e s
60
a n d 7 3 .
T h u s ,
when t h e c o l l e c t o r v o l t a g e a p
p r o a c h e s
t h e b a s e
v o l t a g e t o o c l o s e l y , t h e d r i v e
c u r r e n t
i s
d i v e r t e d from t h e b a s e s t o t h e c o l l e c t o r s
o f
t h e t r a n
s i s t o r s t o
m a i n t a i n
t h e
r e v e r s e
b i a s i n g
o f t h e b a s e
c o l l e c t o r j u n c t i o n s .
C a p a c i t o r s
7 9 a n d 8 0
p r o v i d e
p a t h s
f o r r e v e r s e b a s e c u r r e n t s a t t h e end o f each h a l f c y c l e .
The
s e p a r a t e e m i t t e r
r e s i s t o r s
shown
a r e
p r o v i d e d
t o
i n s u r e c u r r e n t s h a r in g b y
t h e
p a r a l l e l e d t r a n s i s t o r s . The
e f f e c t i v e n e s s o f
t h e s e
c u r r e n t
e q u a l i z i n g
r e s i s t o r s
i s
a l s o
i m p r o v e d b y o p e r a t i o n o f t h e
t r a n s i s t o r s
a b o v e s a t u r a
t i o n v o l t a g e .
The
p r i n c i p l e
o f e d d y
c u r r e n t
h e a t i n g
i s
u s e d t o t r a n s ~
f e r
e n e r g y f r o m t h e work o i l
1 0
t o t h e u t e n s i l 2 6 . More
s p e c i f i c a l l y ,
t h e
h i g h
f r e q u e n c y
a l t e r n a t i o n s o f t h e e l e c
t r o m a g n e t i c f i e l d s e t u p
b y
t h e w o r k c o i l 1 0 i n d u c e s
8/18/2019 Us3806688 Induction Heat Cooking Apparatus
http://slidepdf.com/reader/full/us3806688-induction-heat-cooking-apparatus 6/9
3 , 8 0 6 , 6 8 8
5
eddy
c u r r e n t s
i n t o
t h e
bottom o f
t h e u t e n s i l 26
and
t h e r e b y
h e a t
t h e s a m e . Po wer
t o t h e u t e n s i l
26 i s con
t r o l l e d
b y
v a r y i n g t h e work c o i l 1 0
c u r r e n t .
S i n c e t h e
o s c i l l a t o r u t e n s i l combination r e s e m b l e s a ‘ r e s i s t i v e
l o a d
t o
t h e
D . C . ,
c o n t r o l
o f
t h e
c o i l
c u r r e n t
m a y
be
e f
f e c t e d b y
v a r y i n g
t h e
D . C .
s u p p l y v o l t a g e t o t h e
o s c i l l a
t o r
1 6 . C o n t r o l c i r c u i t 3 0 ,
s e n s i n g t h e
l o a d c u r r e n t a s
h e r e i n af t e r d e s c r i b e d , m a i n t a i n s d e s i r e d l o a d c u r r e n t
b y a d j u s t i n g t h e D . C . power s u p p l y v o l t a g e t o compen
s a t e f o r
? u c t u a t i o n s i n t h e s u p p l y v o l t a g e .
The “ r e s i s t an c e ” o r l o a d p r e s e n t e d
t o
t h e
work
c o i l
1 0 b y t h e u t e n s i l
2 6 , i s
r e l a t i v e l y h i g h u n d e r n o r m a l
o p e r a t i o n , f o r example
w i t h
a u t e n s i l m a d e
o f i r o n .
C i r
c u i t
q u a l i t y
f a c t o r
Q
s
t h e r e f o r e
l o w . C i r c u i t
Q
e
c o m es h i g h
w h e n
t h e
u t e n s i l
i s
r em ov ed o r a u t e n s i l
of
l o w - r e s i s t a n c e metal such a s alu m inu m
o r
copper
i s
s u b s t i t u t e d . W i t h
a h i g h
Q , t h e e f f e c t i v e impedance o f
t h e
t u n e d c i r c u i t d r o p s . To p r e v e n t t h i s l o w impedance
f r o m d a m a g i n g t h e power t r a n s i s t o r s , t h e c o n t r o l
c i r
c u i t 3 0 , s e n s e s t h i s a s h e r e i n a f t e r d e s c r i b e d and r e
d u c e s
t h e
D . C . s u p p l y v o l t a g e t o o s c i l l a t o r 1 6 .
While
t h e path
o f
most of t h e w o r k c o i l
o r l o a d
cur
r e n t
i s t h r o u g h c a p a c i t o r s 20 and 2 2 , a p o r ti o n i n quan
t i t y a n d
t i m e
p a s s e s
t h r o u g h
t h e du m m y l o a d
c i r c u i t
2 8 .
T h i s
c i r c u i t i n c l u d e s
a
ummy
o a d 8 1 i n
t h e form
o f a
r e s i s t o r connected
between t h e m i d p o i n t 8 2 o f t h e
s e r i e s
r e s o n a n t
c i r c u i t
1 2
and t h e p o s i t i v e and n e g a t i v e
D . C . b u s e s
3 6
a n d 4 2 t h r o u g h t h e p r i m a r y w i n d i n g 8 3
o f a c u r r e n t t r a n s f o r m e r
8 4
and d i o d e s
8 5 a n d 8 6 .
D u r i n g t h e a l t e r n a t i o n s
o f t h e
o s c i l l a t o r
1 6 , when t h e
v o l t a g e V 1
a t t h e j u n c t i o n 82 i s
more
p o s i t i v e t h a n t h e
p o s i t i v e
D . C .
b u s 3 6 , l o a d c u r r e n t
w i l l
? o w
from
t h e
s e
r i e s
r e s o n a n t
c i r c u i t t h r o u g h t h e
d u m m y
l o a d 8 1 , t h e
p r i m a r y
8 3 , d i o d e 8 5 ,
a n d t h e ON o w e r t r a n s i s t o r s ,
t h u s d i s s i p a t i n g
e n e r g y . On
t h e
o t h e r
h a l f c y c l e when
t h e
v o l t a g e V ,
i s more n e g a t i v e t h a n t h e n e g a t i v e
D . C .
l i n e
4 2 ,
l o a d c u r r e n t w i l l ? o w fr o m t h e t u n e d c i r c u i t
t h r o u g h t h e ON o w e r t r a n s i s t o r s , d i o d e 8 6 , p r i m a r y
8 3 , d u m m y l o a d 8 1 ,
t o
t h e j u n c t i o n 8 2 .
The
d u m m y
l o a d
8 1
d r a w s c u r r e n t
o n l y f o r
t h a t p o r t i o n
o f
t h e
c y c l e
t h a t
t h e v o l t a g e a t
j u n c t i o n 82 i n
i t s
a l t e r n a t i o n s
e x
c e e d s t h e
v o l t a g e
o f t h e p o s i t i v e a n d
n e g a t i v e b u s e s 3 6
a n d 4 2 .
F o r a n y g i v e n l o a d i n g o f t h e l o a d c i r c u i t ,
t h e
c u r r e n t
t h r o u g h t h e
p r i m a r y
8 3
i s p r o p o r t i o n a l t o
t h e
t o t a l l o a d c u r r e n t ,
i . e . ,
t h e
c u r r e n t t h r o u g h t h e s e r i e s
r e s o n a n t
c i r c u i t .
T h u s ,
f o r
a n y
g i v e n l o a d i n g , t h e
s e c o n
d a r y 87 o f t h e
c u r r e n t
t r a n s f o r m e r p r o v i d e s a
s i g n a l
which
i s
p r o p o r t i o n a l
t o t o t a l
l o a d
c u r r e n t . The o u t p u t
o f t r a n s f o r m e r 8 4 i s s u p p l i e d
a s
a
feedback s i g n a l
t o t h e
c o n t r o l c i r c u i t
3 0 .
V o l t a g e
V , a t
j u n c t i o n
82 i s a f u n c t i o n o f t h e
Q
f
t h e
s e r i e s
r e s o n a n t
c i r c u i t
1 2 ,
and
t h e
o u t p u t o f t r a n s
former 8 4
i s p r o p o r t i o n a l
t o t h e
Q f t h e r e s o n a n t
c i r
c u i t ,
o r
t h e v o l t a g e
e x c u r s i o n s
o f V, above and below
t h e
s u p p l y
v o l t a g e .
S i n c e t h e l a t t e r i s a n
i n v e r s e
f u n c
t i o n o f l o a d i n g o f
t h e
w o r k c o i l , t h e d u m m y
l o a d
d r a w s
m o r e po wer
when
t h e
u t e n s i l i s
removed t h a n
w h e n i t
i s ‘ i n
p l a c e .
T h i s p r o v i d e s e x t r a f o r c i n g
t o
t h e c o n t r o l
c i r c u i t - 3 0
i n
c a s e
o f
h i g h
0
o a d
s u c h
a s
w h e n
u t e n s i l
2 6 i s r e m o v e d . The a c t i o n
i n
t h i s r e s p e c t i s r e g e n e r a t i v e
t h u s s p e e d i n g r e s p o n s e
t o r i s e
i n Q .
As i s w e l l
k n o w n
t h e
q u a l i t y f a c t o r Q
f a s e r i e s
r e s o n a n t
c i r c u i t
i s Q =
Xc/R
=
L / R , where X , i s c a p a c i t i v e r e a c t a n c e and
XL
i s
i n d u c t i v e r e a c t a n c e ,
and R s r e s i s t a n c e .
The v a r i a b l e
v o l t a g e D . C . power s o u r c e
1 8
i n c l u d e s
a r e c t i ? e r
90 and
a n AC
n p u t c i r c u i t 92 f o r e n e r g i z i n g
t h e r e c t i ? e r . The
i n p u t
c i r c u i t 9 2 c o m p r i s e s a p a i r o f
20
25
50
55
6 5
6
‘ l i n e s 94 and 96 c o n n e c t e d
t o
AC n p u t
t e r m i n a l s 98
and 100 which a r e connected t o a p a i r o f l i n e s 102 an d
104
t h a t
a r e
c o n n e c t a b l e t h r o u g h a d o u b l e
p o l e s w i t c h
106
t o
AC u p p l y l i n e s 108 and 110 which i n t u r n a r e
connected
t o
a n
AC
ource
1 1 2 .
There
m a y
be
i n s e r t e d
a t 114 i n t h e
AC i n e s
108 and 1 1 0 v a r i o u s p r o t e c t i v e
d e v i c e s f o r l i m i t i n g h i g h v o l t a g e s p i k e s
f r o m
t h e
l i n e t o
e q u i p m e n t a n d f o r a t t e n u a t i n g i n t e r f e r en c e f r o m t h e
l i n e
t o
equipment and v i c e v e r s a . Such d e v i c e s m a y i n
c l u d e s u r g e
l i m i t i n g
d e v i c e s
and
a
low
p a s s ? l t e r .
By way o f e x a m p l e , t h e D . C .
p o w e r
s u p p l y 1 8 i s
shown a s b e i n g p h a s e - c o nt r o l l e d w i t h r e f e r e n c e t o AC
s u p p l i e d
t o t h e
AC
n p u t
c i r c u i t
9 2 .
To t h i s
e n d ,
r e c t i
? e r 90
s
a b r i d g e t y p e
r e c t i ? e r i n c l u d i n g r e c t i ? e r
e l e
ments 120 and 122 and c o n t r o l l e d r e c t i ? e r s 124 and
1 2 6 ( f o r e x a m p l e S C R ’ s )
s h u n t e d b y
p r o t e c t i v e s u p
p r e s s i o n n e t w o r k s 1 2 8 a n d 1 3 0 . The i n p u t o f
t h e
b r i d g e
i s
c o n n e c t e d
t o
l i n e s
94 and
9 6 ,
w h i l e
t h e
o u t p u t o f
t h e
b r i d g e
a p p e a r s on
l i n e s
132 and
1 3 4 .
The
D . C . o u t p u t
t e r m i n a l s
of
t h e
s o u r c e 18
a r e
i n d i c a t e d
a t
136 and
1 3 8 ,
and
a r e
r e s p e c t i v e l y c o n n e c t e d t o
t h e
D . C . o u t p u t
l i n e s
132 and
134
o f
t h e
r e c t i ? e r 90 w i t h
s u i t a b l e
b l e e d e r a n d
? l t e r
e l e m e n t s
i n t e r p o s e d t h e r e b e t w e e n .
These
e l e m e n t s m a y
i n c l u d e
r e s i s t o r s
140 and 1 4 2 ,
c a
p a c i t o r s 144 and 146
and a choke
1 4 8 . T e r m i n a l s 136
a n d 138
a r e connec ted
t o
t h e
p o s i t i v e
D.C. bus
36 a n d
t h e n e g a t i v e
D . C .
b u s 4 2 r e s p e c t i v e l y .
C o n t r o l
c i r c u i t 30 g e n e r a l l y i n c l u d e s a n e r r o r
g e n e r a
t o r
150 and a p h a s e - c o n t r o l ? r i n g o r g a t i n g c i r c u i t
152
f o r
? r i n g t h e
c o n t r o l l e d
r e c t i f i e r s
1 2 4
and
126 i n
a c c o r
dance
w i t h t h e
e r r o r
s i g n a l
o u t p u t
o f
t h e
e r r o r genera
t o r .
The
e r r o r
g e n e r a t o r
150
d e v e l o p s
an
e r r o r
s i g n a l
p r o p o r t i o n a l
t o t h e d i f f e r e n c e
b e t w e e n
d e s i r e d
work
c o i l
c u r r e n t a n d a c t u a l w o r k
c o i l
c u r r e n t i n response t o
s i g n a l s r e p r e s e n t i n g t h e s e i t e m s s u p p l i e d t o t h e
e r r o r
g e n e r a t o r i n
a
m a n n e r h e r e i n a f t e r d e s c r i b e d .
A d d i t i o n
a l l y t h e e r r o r
g e n e r a t o r
r e s p o n d s t o
t h e
q u a l i t y
f a c t o r
Q f
t h e
l o a d c i r c u i t a s h e r e i n a f t e r
d e s c r i b e d .
A f u l l w a v e b r i d g e r e c t i ? e r 1 5 4 e n e r g i z e d f r o m t h e
AC i n e s
1 0 2
a n d
1 0 4
p r o v i d e s D . C . v o l t a g e f o r
t h e
c o n t r o l c i r c u i t
3 0 .
A e s i s t o r 155
l o w e r s t h e peak v o l t
a g e
s e e n by
t h e
c o n t r o l c i r c u i t and
i m i t s
c o n t r o l
c i r c u i t
c u r r e n t . Zener
d i o d e s
156 and 158 connected i n
a
c i r
c u i t
a c r o s s t h e o u t p u t o f
r e c t i ? e r 154
s e t up
two
d i f f e r
e n t v o l t a g e
l e v e l
r a i l s
1 6 0
and
1 6 2 ,
f o r
example
a t
20
v o l t and 1 0 v o l t
l e v e l s
u s i n g
1 0
v o l t
Z e n e r s .
These two
r a i l s f a l l t o
z e r o
v o l t s
e v e r y
h a l f c y c l e o f
t h e
6 0 l - l z l i n e
1 0 2 - 1 0 4 . T h i s s y n c h r o n i z e s t h e c o n t r o l c i r c u i t w i t h t h e
60Hz i n e . R e s i s t o r s 164 and 1 6 6 , and
a
c o n t r o l p o t e n
t i o m e t e r 170 form a v o l t a g e d i v i d e r t h a t p r o v i d e s
a
v a r i a b l e v o l t a g e a t t h e
c o n t a c t
arm 172 o f t h e p o t e n t i
o m e t e r 1 7 0
f o r f u r n i s h i n g a s e l e c t a b l e
r e f e r e n c e
s i g n a l
p r o p o r t i o n a l
t o
and r e p r e s e n t i n g
d e s i r e d
work c o i l c u r
r e n t and power i n t o t h e cooking u t e n s i l 2 6 . As w i l l b e
s e e n , p o w e r
i n t o
t h e
c o o k i n g u t e n s i l i s d e t e r m i n e d b y
t h e s e t t i n g o f t h e c o n t r o l p o t e n t i o m e t e r 1 7 0 . A i o d e
174 comes i n t o p l a y , wh e n t h e 20v
r a i l
160
s t a r t s
t o
f a l l ;
i t p r e v e n t s
c a p a c i t a n c e w i t h i n t h e
c i r c u i t
f r o m
f e e d i n g
i n t o
t h e
2 0 v r a i l 1 6 0 w h i c h would
u p s e t s y n
c h r o n i z a t i o n w i t h
t h e
AC
i n e . L i n e s w i t c h 1 0 6 a n d t h e
c o n t r o l
potentiometer
a r m
172 a r e ganged
s o t h a t
t h e
l i n e s w i t c h
i s r e q u i r e d
t o m a k e a n d b r e a k
o n l y r e l a
t i v e l y l o w v a l u e o f
c u r r e n t .
Feedback from o s c i l l a t o r 1 6 r e p r e s e n t i n g l o a d
c u r
r e n t
and a l s o
r e s p o n s i v e
t o c h a n g e s o f Q f
t h e l o a d
c i r
c u i t
i s s u p p l i e d
t o
t h e
e r r o r
g e n e r a t o r 150 n t h e c o n t r o l
c i r c u i t 30 b y
f e e d i n g
t h e o u t p u t o f t r a n s f or m e r 8 4 i n t o
8/18/2019 Us3806688 Induction Heat Cooking Apparatus
http://slidepdf.com/reader/full/us3806688-induction-heat-cooking-apparatus 7/9
3 , 8 0 6 , 6 8 8
7
t h e
i n p u t o f
t h e r e c t i ? e r b r i d g e
1 7 6
t h a t f o r m s
p a r t o f
t h e e r r o r g e n e r a t o r 1 5 0 . A
e s i s t o r
178
i s connected
a c r o s s t h e DC. u t p u t t e r m i n a l s 180 and 182 o f b r i d g e
1 7 6 .
Potentiometer
a r m
172
i s
connected
t o
t e r m i n a l
1 8 0
t o
supply
t o
the error
generator
1 5 0 a reference
s i g n a l
r e p r e s e n t i n g d e s i r e d
w o r k
c o i l
c u r r e n t o r l o a d
c i r c u i t p o w e r .
A
e s i s t o r 184 i s connected between t e r
m i n a l 1 8 2 a n d a j u n c t i o n
1 8 6 ,
w h i c h
i s
c o n n e c t e d
t h r o u g h a
r e s i s t o r 1 8 7 t o t h e i n p u t o f
a
v o l t a g e a m p l i
f i e r 1 8 8 . A a p a c i t o r 189 an d a r e s i s t o r 190 a r e con
n e c t e d i n s e r i e s
between
j u n c t i o n
1 8 6 and t h e
1 0 v o l t
r a i l
1 6 2 . R e s i s t o r 190
i s
s h u n t e d
b y
a c a p a c i t o r 1 9 2 .
R e c t i ? e r
176 and r e s i s t o r 178
p r o v i d e a
feedback
v o l t a g e w h i c h i s
a l g e b r a i c a l l y summed
w i t h t h e p o t e n t i
o m e t e r ar m 172 r e f e r e n c e
v o l t a g e ,
t h u s t o provide a
v o l t a g e a t j u n c t i o n
1 8 6 p r o p o r t i o n a l t o t h e i r
d i f f e r e n c e
o r
e r r o r
t h e r e b e t w e e n . T h u s ,
t h e
v o l t a g e
a t
j u n c t i o n
186
i s p r o p o r t i o n a l
t o t h e d i f f e r e n c e between d e s i r e d
p owe r and t h e
a c t u a l power i n t h e l o a d
c i r c u i t 1 4 .
I n t h e e x a m p l e
shown
t h e
f e e d b a c k
v o l t a g e i s
s u b
t r a c t e d from t h e r e f e r e n c e v o l t a g e t h u s t o
l o w e r
t h e
v o l t a g e t o which t h e j u n c t i o n 186 c h a r g e s up t o . The
g r e a t e r
t h e f e e d b a c k v o l t a g e ,
t h e
l o w e r w i l l
b e
t h e
v o l t
a g e
a t j u n c t i o n
1 8 6 , and v i c e
v e r s a .
The f i r i n g c i r c u i t
1 5 2 a n d p o w e r
s u p p l y 1 8 r e s p o n d
t o and a r e c o n t r o l l e d i n accordance w i t h t h e e r r o r s i g
n a l
a t j u n c t i o n 1 8 6 .
E l e m e n t s
1 8 4 , 1 8 7 , 1 8 9 , 1 9 0 and
192 form a network
h a v i n g
a l a g - l e a d - l a g
t r a n s f e r c h a r
a c t e r i s t i c a n d
w h i c h
p r o v i d e s
l o o p s t a b i l i z a t i o n a n d
a
s o f t
s t a r t
f u n c t i o n .
Po wer
i s s u p p l i e d t o t h e a m p l i ? e r 188 o v e r l i n e s
194
a n d 1 9 6 . The o u t p u t o f
ampli?er 188 o n
a l i n e 198
i s
f e d
t o
t h e c o n t r o l
i n p u t o f
? r i n g
c i r c u i t
1 5 2 , which e m
p l o y s
t h e w e l l known R a m p
a n d P e d e s t a l
p h a s e c o n t r o l
t e c h n i q u e .
More s p e c i ? c a l l y ,
t h e a m p l i f i e r
o u t p u t l i n e
i s
connected
t h r o u g h a c u r r e n t l i m i t i n g
r e s i s t o r
200 and
a p a i r
o f d i o d e s
202 and 204 t o a j u n c t i o n 206 t h a t i s
connected
t o o n e e n d
o f a c a p a c i t o r 2 0 8
a n d t o
t h e
a n o d e o f a P UT
( P r o g r a m m a b l e u n i j u n c t i o n
t r a n s i s t o r )
2 1 0 . The g a t e o f t h e
PUT
s
connected t o
a j u n c t i o n
211 t o t i e i t t o a reference
v o l t a g e
source f o r m e d by a
network i n c l u d i n g r e s i s t o r s 2 1 2 , 214 and 216 and a
d i o d e
2 1 8 ,
c o n n e c t e d
b e t w e e n
p o s i t i v e
r a i l
1 6 0
a n d t h e
n e g a t i v e
l i n e
2 0 0 . J u n c t i o n
211
i s
between
d i o d e
218
and r e s i s t o r 2 1 6 .
The p r i m a r y w i n d i n g 222
o f
a
p u l s e
t r a n s f o r m e r 224
a n d
a s e r i e s r e s i s t o r 226 a r e
connected between t h e
c a t h o d e
o f
t h e PUT
and
t h e
n e g a t i v e
l i n e 2 2 0 .
Secon
d a r y w i n d i n g s 228 a n d 230 o f t h e p u l s e t r a n s f o r m e r a r e
r e s p e c t i v e l y
c o n n e c t e d
t o
t h e g a t e
c i r c u i t s o f
SCR’s
126 and 1 2 4 .
C a p a c i t o r 208 c h a r g e s
up
t o
t h e
a m p l i ? e r 1 8 8 o u t p u t
v o l t a g e
( l e s s two d i o d e d r o p s ) i n
a r e l a t i v e l y s h o r t
t i m e
compared
t o
t h e
p e r i o d o f
t h e 60Hz
i n e h a l f
c y c l e . Re
s i s t o r
200
l i m i t s
t h e
c u r r e n t
and t h e r e b y
s l o w s
d o w n
t h e
c h a r g i n g
t i m e
o f c a p a c i t o r
2 0 8 ,
t h u s
t o
s l o w
d o w n
t h e o v e r a l l s y s t e m r e s p o n s e a n d t h e r e b y
g a i n a d d e d
c l o s e d - l o o p s t a b i l i t y . T h e
v o l t a g e
o u t p u t
o f t h e a m p l i
?er
l e s s t h e two d i o d e d r o p s becomes t h e
v o l t a g e o n ca
p a c i t o r
2 0 8 .
T h i s
v o l t a g e
l e v e l i s
c a l l e d t h e p e d e s t a l
v o l t a g e .
The p o s i t i v e o u t p u t l i n e 2 2 1
o f
r e c t i ? e r 154
i s
con
n e c t e d
t h r o u g h a r e s i s t o r 232 t o t h e j u n c t i o n 206
and
t h e r e b y t o c a p a c i t o r 2 0 8 . D u r i n g a
h a l f
c y c l e , a
c o s i n u s o i d a l
v o l t a g e
i n c r e a s e a b o v e t h e p e d e s t a l v o l t
a g e a p p e a r s on
c a p a c i t o r
208
s i n c e
t h e c h a r g i n g c u r
20
25
45
65
8
r e n t
v a r i e s
a s
t h e p o s i t i v e h a l f
o f a
s i n e wave. This
am ount
of v o l t a g e i n c r e a s e i s r e f e r r e d t o a s t h e
r a m p
v o l t a g e .
As
h e r e i n b e f o r e d e s c r i b e d ,
c a p a c i t o r
2 0 8
i s
t i e d
t o
t h e
anode
o f
t h e
PUT
1 0 .
W h e n
t h e v o l t a g e
a t
t h e PUT
a n o d e
exceeds t h e
g a t e
v o l t a g e by a
c e r t a i n
s m a l l a mount, a p o s i t i v e p u l s e occurs i n t h e cathode
p a t h a n d
h e n c e
t h r o u g h t h e p u l s e t r a n s f o r m e r
2 2 4 ; t h i s
? r i n g p u l s e a p p e a r s a c r o s s t h e g a t e a n d t h e c a t h o d e
o f
b o t h S C R ’ s i n t h e
r e c t i f i e r
b r i d g e
9 0 .
O n l y o n e
SCR
s
f o r w a r d b i a s e d , t h o u g h ,
a n d
t h a t SCR t h e n ? r e s .
On
t h e
n e x t h a l f c y c l e ,
t h e
ramp
a n d p e d e s t a l a n d p u l s e g e n e r
a t i o n
a r e
r e p e a t e d
t o
? r e
t h e o t h e r
SCR n r e c t i ? e r 9 0 ,
i t b e i n g f o r w a r d b i a s e d a t t h i s t i m e .
The anode v o l t a g e
o f
t h e P U T
210
s d e t e r m i n e d b y
t h e sum
o f
t h e p e d e s ta l v o l t a g e a n d t h e
ram p
v o l t a g e .
W h e n h i s sum
e x c e e d s
t h e PUT a t e v o l t a g e t h a t i s d e
t e r m i n e d
b y
r e s i s t o r s
2 1 2 a n d 2 1 4 ( f o r
e x a m p l e ,
n o m i
n a l l y 1 6 v o l t s ) , t h e
? r i n g
p u l s e o c c u r s .
T h e r e f o r e
i t c a n
b e
s e e n t h a t ,
b y
i n c r e a s i n g
t h e
p e d e s t a l
v o l t a g e
w i t h t h e
c o n t r o l p o t e n t i o m e t e r 1 7 2 , t h e p e d es t a l a n d ramp o l t
age sum w i l l
m eet
t h e
g a t e
v o l t a g e o f t h e PUT 10 e a r
l i e r
i n t h e h a l f c y c l e and more v o l t a g e and
l i n e
c u r r e n t
w i l l
be s u p p l i e d b y DC.
s o u r c e
1 8 t o
o s c i l l a t o r
1 6 , r e
s u l t i n g i n
m o r e
p o w er
o u t p u t . The
same
i s
t r u e
i f
t h e
f e e d b a c k
i s r e d u c e d .
D e c r e a s i n g t h e p e d e s t al v o l t a g e
b y
means
o f t h e r e f e r e n c e
p o t e n t i o m e t e r
o r b y i n c r e a s e
o f
feedback
c a u s e s t h e
needed p e d e s t a l
and r am p v o l t
age sum t o
occur
l a t e r i n t h e 6 0 1 1 2 l i n e h a l f c y c l e a n d
t h e r e f o r e l o w e r s t h e
power
o u t p u t
o f
o s c i l l a t o r 1 6 .
A i o d e 234 i n s u r e s t h a t
t h e v o l t a g e o n
c a p a c i t o r 208
never
a l l s
t o
m o r e
than a diode
dr o p
b elow
a predeter
m i n e d
l e v e l ,
f o r e x a m p l e
1 0 v o l t s , p r i o r t o
? r i n g .
T h i s
g u a r a n t e e s t h a t t h e P U T “ ? r e s ” e v e r y h a l f c y c l e and
t h u s
c l o s e d - l o o p s t a b i l i t y
i s e n h a n c e d .
Diode 204 p r e
v e n t s
r a m p c u r r e n t from f e e d i n g
i n t o
t h e
c i r c u i t
b e
yond
c a p a c i t o r
2 0 8 . The
d i o d e
a r r a y o f
2 0 2 ,
2 0 4 , 218
a n d 2 3 8 ,
a n d
t h e a n o d e - t o - c a t h o d e v o l t a g e d r o p o f t h e
PUT 210 a c t t o p r e v e n t c l o s e d - l o o p i n s t a b i l i t y when
t h e l i n e v o l t a g e
f a l l s
b e l o w i t s
s p e c i ? e d
minimum v a l u e .
Along w i t h r e s i s t o r 2 1 6 , d i o d e 218
a l s o a c t s
a s temper
a t u r e
compensating network f o r t h e PUT.
F r o m
t h e d e
s c r i p t i o n h e r e i n , i t s h o u l d
b e
a p p a r e n t t h a t t h e r e g u l a t
i n g
l o o p i n c l u d i n g t h e f e e d b a c k r e p r e s e n t i n g
l o a d c i r
c u i t
c u r r e n t
an d
power w i l l o p e r a t e
t o r e g u l a t e
t h e a c
t u a l
l o a d
c i r c u i t
power
t o
t h e d e s i r e d (demanded)
v a l u e
o f
power
a s
r e p r e s e n t e d b y
t h e r e f e r e n c e
s i g n a l
s e l e c t e d
b y
t h e
p o s i t i o n
o f t h e p o t e n t i o m e t e r a r m 1 7 2 .
I f
w i t h g i v e n u t e n s i l l o a d i n g , a c t u a l power i n c r e a s e s
o v e r t h e
d e m a n d e d
v a l u e , t h e f e e d b a c k s i g n a l
w i l l i n
c r e a s e
t o
reduce t h e DC.
u p p l y v o l t a g e
out o f s o u r c e
1 8 .
The c o n v e r s e i s
t r u e
i f t h e a c t u a l p owe r d r o p s
b e l o w demanded p o w e r .
The s y s t e m
r e a c h e s e q u i l i b
r i u m
when a c t u a l power e q u a l s t h e d e m a n d e d
v a l u e
o f
p o w e r . C l o s e d l o o p o p e r a t i o n p r o t e c t s t h e
power
t r a n
s i s t o r s f r o m
e x c e s s i v e l y h i g h
c u r r e n t c a u s e d b y r e m o v a l
o f t h e l o a d
( u t e n s i l ) .
Complete
r e m o v a l
o f t h e l o a d
m a y c a u s e t h e s u p p l y v o l t a g e t o drop t o a v a l u e t o o low
t o s u s t a i n
o s c i l l a t i o n .
When
h e
o s c i l l a t o r
r e s t a r t s ,
t h e
l o o p h a s a l l o w e d t h e s u p p l y v o l t a g e t o c l i m b t o a
v a l u e
which causes t h e i n i t i a l
t r a n s i s t o r
current t o b e exces
s i v e , a n d t h e
c y c l e
w o u l d r e p e a t i t s e l f e x c e p t
f o r
t h e
d u m m y l o a d 8 1 and
d i o d e s
8 5 a n d 8 6 . As h e r e t o f o r e
e x p l a i n e d
t h e
d u m m y o a d
d r a w s
more power when
t h e
u t e n s i l i s
removed
t h a n when i t i s i n p l a c e . I n o t h e r
words t h e
dummy
o a d d i s s i p a t e s m o r e p o w er
a t
h i g h
Q I
8/18/2019 Us3806688 Induction Heat Cooking Apparatus
http://slidepdf.com/reader/full/us3806688-induction-heat-cooking-apparatus 8/9
3 , 8 0 6 , 6 8 8
9
The f e e d b a c k a l s o r e s p o n d s t o
t h e
Q f t h e r e s o n a n t
c i r c u i t such
t h a t i f t h e l o a d i n g o n t h e work
c o i l
i s s o
c h a n g e d
a s t o
c h a n g e t h e Q f t h e
c i r c u i t ,
t h e
f e e d b a c k
w i l l
i n c r e a s e when
Q
s i n c r e a s e d , and
d e c r e a s e when
Q s
d e c r e a s e d . T h e s e
e f f e c t s
a r e r e g e n e r a t i v e ,
t e n d i n g
t o
s p e e d
up r e s p o n s e .
A l t e r n a t i v e l y ,
t h e f e e d b a c k r e
s p o n s i v e
t o
c u r r e n t
and
power
m a y b e
o b t a i n e d
b y
i n
s e r t i n g t h e p r i m a r y 83 o f
c u r r e n t
t r a n s f o r m e r 84 b e
tween
t h e
work
c o i l 10
and
j u n c t i o n
8 2 a s shown i n
F I G . 3 . However, i n t h e system w i t h t h e connection a s
i n F I G .
3 ,
t h e feedback
w i l l b e
r e s p o n s i v e
t o and r e p r e _
s e n t c u r r e n t and p owe r o n l y .
I t w i l l
n o t
b e r e s p o n s i v e
t o
t h e
Q f t h e c i r c u i t . I n t h e s y s t e m u s i n g t h e
a l t e r n a
t i v e c o n n e c t i o n o f F I G . 3 , t h e d u m m y
l o a d p r o v i d e s
t h e
s a m e
function
a s
hereinbefore
described.
I n case of a
h i g h
Q
l o a d t h e ‘ o p e r a t i o n
o f
t h e
du m m y
l o a d p r e v e n t s
t h e c o n t r o l c i r c u i t 3 0 f r o m d e c r e a s i n g t h e D . C . s u p p l y
v o l t a g e t o
such a
low v a l u e
a s
would
s t a l l
t h e
o s c i l l a t o r
1 6 .
An a d v a n t a g e o f t h e Q - r e s p o n s i v e
f e e d b a c k
1 8
t h a t
i t r e d u c e s
c o i l
c u r r e n t r a t h e r t h a n
m e r e l y
h o l d
i t
con
s t a n t t o r e d u c e
t h e
m a g n e t i c
? e l d
s t r e n g t h t o r e d u c e
r a d i a t i o n i n t e r f e r e n c e p r o b l e m s .
S i n c e
t h e v o l t a g e V ,
a t
t h e
m i d p o i n t
82
o f
t h e s e r i e s
r e s o n a n t
c i r c u i t i s a f u n c t i o n
o f t h e
Q ,
o f
t h a t c i r c u i t ,
Q - r e s p o n s i v e f e e d b a c k m a y a l s o b e s u p p l i e d i f d e s i r e d
b y a v o l t a g e t r a n s f o r m e r
connected a c r o s s
t h e ummy
l o a d 8 1 .
A
i f f e r e n t
s u p p l y
c i r c u i t
f o r
t h e
s t a r t e r
64 i s
i l l u s
t r a t e d
a t
2 4 0 ,
and m a y b e connected t o
t h e
s t a r t e r by
moving
g a n g e d s w i t c h e s S W 1 a n d SW2 o c l o s e t h e c i r
c u i t s
a t
c o n t a c t s
S2 and S4 and o p e n
t h e c i r c u i t s
a t
c o n t a c t s S 1 and
S 3 .
W h e n connected i n t o t h e c i r c u i t b y
s w i t c h e s
SW1 and
SW2,
s u p p l y
c i r c u i t 240 i s con
n e c t e d
‘ a c r o s s t h e
o u t p u t
o f
b r i d g e r e c t i ? e r
90 and
i n
c l u d e s
i n
s e r i e s
r e s i s t o r
1 4 0 ,
a d i o d e 2 4 4 , and
a c a p a c i
t o r
2 4 6 . The j u n c t i o n
between
d i o d e 244
a n d
c a p a c i t o r
246 i s
connec ted
t o
switch
contact 5 2 .
C a p a c i t o r
2 4 6
c h a r g e s t h r o u g h
d i o d e
244 t o p r o v i d e
an independent s o u r c e
o f
p owe r
f o r
t h e s t a r t c i r c u i t 6 4 ,
t o f a c i l i t a t e r e s t a r t of
t h e
o s c i l l a t o r 16
even
i f t h e D.C.
s u p p l y
t o t h e o s c i l l a t o r
16
f a l l s t o a
low
v a l u e .
I t s h o u l d b e
understood
t h a t
o t h e r t y p e s
o f e r r o r
gen
e r a t i n g o r
summing
c i r c u i t s r e s p o n s i v e t o
r e f e r e n c e
a n d
f e e d b a c k
s i g n a l s m a y
b e
employed
t o
g e n e r a t e t h e
s i g
n a l f o r c o n t r o l l i n g t h e f i r i n g
c i r c u i t 1 5 2 . The
p a r t i c u l a r
f i r i n g
c i r c u i t
i s
shown
o n l y a s a n example a s o t h e r
t y p e s
o f p h a s e - c o n t r o l
f i r i n g c i r c u i t s
r e f e r e n c e d t o t h e
s u p p l y
AC
m a y b e
e m p l o y e d .
I t m a y b e n o t e d
t h a t p e d e s t a l
and ramp
t y p e p h a s e - c o n t r o l ? r i n g
c i r c u i t s
a r e
k n o w n
i n t h e a r t ,
a n
example b e i n g d i s c l o s e d i n US. P a t . No.
3 , 5 8 4 , 2 8 2 .
L i n e s w i t c h 1 0 6 i s shown ganged w i t h t h e c o n t r o l po
t e n t i o m e t e r
a r m
172
s o t h a t t h e
s w i t c h
i s
r e q u i r e d
t o
m a k e and b r e a k o n l y r e l a t i v e l y l o w
v a l u e s
o f
c u r r e n t .
A
p r a c t i c a l e x a m p l e
f o r t h e
o p e r a t i n g f r e q u e n c y o f
t h e
o s c i l l a t o r
1 6
an d work
c o i l c u r r e n t
i s
a p p r o x i m a t e l y
2 7
KHz,
a l t h o u g h
o t h e r
s u i t a b l e
f r e q u e n c i e s
m a y
b e
c h o s e n . To p r o v i d e
t h e d e s i r e d
f r e q u e n c y , c i r c u i t c o m
p o n e n t s , f o r
example t h e
e l e m e n t s o f t h e s e r i e s
r e s o
nant
c i r c u i t
a r e
chosen
i n
accordance
w i t h
k n o w n de
s i g n t e c h n i q u e s .
At
t h e example f r e q u e n c y t h e m o s t d e s i r a b l e mate
r i a l
f o r
t h e
c o o k i n g
u t e n s i l 2 6 i s
a h i g h
r e s i s t a n c e
mag
n e t i c metal such
a s
i r o n or s t e e l .
Alu m i n u m
or cop p er
5
I O
20
30
35
40
45
50
55
65
10
u n l e s s v e r y t h i n w i l l n o t h e a t up s u f f i c i e n t l y t o w a r r a n t
t h e i r
u s e
a t t h e
example
f r e q u e n c y .
I t s h o u l d
be understood t h a t
t h e h e r e i n
d e s c r i b e d a r
r a n g e m e n t s
a r e
s i m p l y
i l l u s t r a t i v e o f t h e p r i n c i p l e s o f
t h e i n v e n t i o n , a n d t h a t
o t h e r
e m b o d i m e n t s a n d a p p l i c a
t i o n s
a r e
w i t h i n
t h e
s p i r i t and s c o p e o f t h e i n v e n t i o n .
We l a i m :
1 . The
a p p a r a t u s
f o r
h e a t i n g a c o o k i n g u t e n s i l b y
m a g n e t i c
i n d u c t i o n
a n d
o p e r a t i v e w i t h
DC
o w e r s u p
p l y
l i n e s ,
s a i d
a p p a r a t u s
c o m p r i s i n g
t h e
c o m b i n a t i o n
o f :
i n d u c t i o n
c o i l means
a d a p t e d
t o b e
c o u p l e d
t o cook
i n g u t e n s i l ;
s e r i e s
r e s o n a n t
c i r c u i t
means i n c l u d i n g
s a i d i n d u c t i o n
c o i l
means;
DC power s u p p l y means
i n c l u d i n g
s a i d DC power
s u p p l y
l i n e s f o r
s u p p l y i n g power
t o s a i d i n d u c t i o n
c o i l
means;
s w i t c h i n g
means
connected
t o s a i d
DC
owe r
s u p p l y
l i n e s
f o r c o n v e r t i n g DC power
t o
AC
o w e r ,
and
f o r
e n e r g i z i n g
s a i d
s e r i e s
r e s o n a n t
c i r c u i t
m e a n s ;
m e a n s connected
t o
s a i d s e r i e s resonant c i r c u i t
me a ns an d t o
s a i d
DC
p owe r s u p p l y
l i n e s
f o r
p r o
v i d i n g
a
s i g n a l i n d i c a t i v e
o f
v o l t a g e
e x c u r s i o n s o f
s a i d i n d u c t i o n
c o i l m e a n s
u n d e r o p e r a t i o n b e y o n d
t h e v o l t a g e l e v e l o f
s a i d
DC ower s u p p l y l i n e s ; a n d
means f o r
c o n t r o l l i n g
t h e v o l t a g e l e v e l o f s a i d DC
power
s u p p l y l i n e s
i n r e s p o n s e t o s a i d s i g n a l .
2 .
The a p p a r a t u s
o f
c l a i m
1 w i t h s a i d
means
f o r
p r o
v i d i n g
a s i g n a l
b e i n g
c o n n e c t e d i n p a r a l l e l t o
s a i d
i n
duction c o i l
means.
3 . The
a p p a r a t u s
o f c l a i m 2 w i t h s a i d
me a ns f o r
p r o
v i d i n g a
s i g n a l i n c l u d i n g
a
t r a n s f o r m e r
h a v i n g
p r i m a r y
a n d
s e c o n d a r y w i n d i n g s
a n d
? r s t a n d s e c o n d d i o d e s
each connected between a corresponding
one
of
s a i d
DC power s u p p l y l i n e s
and one e n d
o f s a i d p r i m a r y
w i n d i n g , t h e p o l a r i t y o f e a c h o f
s a i d
d i o d e s
b e i n g
a r
r a n g e d t o b l o c k c o n d u c t i o n from t h e
a s s o c i a t e d
DC
power
s u p p l y l i n e t o s a i d
p r i m a r y w i n d i n g
a n d t o
b e
c o n d u c t i n g
i n
r e l a t i o n t o s a i d
v o l t a g e e x c u r s i o n s ,
s a i d
s e c o n d a r y w i n d i n g b e i n g
c o n n e c t e d t o s a i d
means
f o r
c o n t r o l l i n g .
4 . Th e apparatus o f c l a i m 2 w i t h s a i d m e ans f o r con
t r o l l i n g i n c l u d i n g a r e f e r e n c e s i g n a l f o r d e t e r m i n i n g a .
v o l t a g e
l e v e l
on
s a i d
DC power
s u p p l y
l i n e s
c o r r e
s p o n d i n g t o
a
d e s i r e d
c o n d i t i o n o f
o p e r a t i o n f o r s a i d
i n d u c t i o n c o i l means, s a i d d e s i r e d c o n d i t i o n o f opera
t i o n
b e i n g
d e t e r m i n e d
i n
r e l a t i o n
t o
s a i d c o o k i n g
u t e n
s i l
b e i n g
p o s i t i o n e d r e l a t i v e t o s a i d i n d u c t i o n
c o i l
means t o p r o v i d e a
p r e d e t e r m i n e d
c o u p l i n g
t h e r e w i t h
a n d Q
h e r e o f ,
a n d s a i d s i g n a l r e p r e s e n t a t i v e
o f
a
f u n c
t i o n b e i n g c h a r a c t e r i s t i c o f t h e
a c t u a l
c o n d i t i o n o f
o p e r a t i o n o f
s a i d i n d u c t i o n c o i l m e a n s .
5 . The a p p a r a t u s o f
c l a i m
4 w i t h means f o r g e n e r a t
i n g
an e r r o r
between s a i d s i g n a l r e p r e s e n t a t i v e
o f
a
f u n c t i o n o f
s a i d
r e f e r e n c e
s i g n a l ;
s a i d
me a ns f o r con
t r o l l i n g b e i n g r e s p o n s i v e t o s a i d
e r r o r
t o a u t o m a t i c a l l y
m a i n t a i n
a p r e d e t e r m i n e d v o l t a g e l e v e l .
6 .
The
a p p a r a t u s o f c l a i m 5 w i t h
s a i d
me a ns
f o r
c o n ~
t r o l l i n g b e i n g
r e s p o n s i v e
t o s a i d
e r r o r
t o a u t o m a t i c a l l y
a d j u s t s a i d
v o l t a g e
l e v e l i n a c c o r d a n c e w i t h s a i d p r e d e
termined cooking u t e n s i l
c o u p l i n g .
7 . The a p p a r a t u s o f c l a i m
6
w i t h
s a i d
m eans
f o r con
t r o l l i n g
b e i n g
a d a p t e d t o l o w e r
s a i d
v o l t a g e l e v e l
i n
r e
s p o n s e t o s a i d s i g n a l r e p r e s e n t a t i v e o f a f u n c t i o n
when
t h e
Q f s a i d
i n d u c t i o n
c o i l means i n c r e a s e s , s a i d
s i g n a l
8/18/2019 Us3806688 Induction Heat Cooking Apparatus
http://slidepdf.com/reader/full/us3806688-induction-heat-cooking-apparatus 9/9
1 1
r e p r e s e n t a t i v e
o f a f u n c t i o n
h a v i n g
a comp on e n t t h a t
i s a
n o n - l i n e a r f u n c t i o n
o f
t h e
Q
f
s a i d
i n d u c t i o n
c o i l
means;
8 .
The
a p p a r a t u s o f
c l a i m 7
w h e r e i n s a i d
DC
o w e r
s u p p l y
i n c l u d e s
a n
AC power
s u p p l y
c o u p l e d
w i t h
m eans
f o r
c o n v e r t i n g t h e AC h e r e o f
i n t o
a DC
o l t a g e
s u p p l i e d t o s a i d
DC
ower
s u p p l y
l i n e s ; s a i d
means
f o r
c o n v e r t i n g t h e AC i n c l u d i n g g a t e - c o n t r o l l e d r e c t i f y i n g
m eans
connected
between s a i d AC u p p l y and s a i d DC
power
s u p p l y
l i n e s ; w i t h
s a i d r e c t i f y i n g
means b e i n g
p h a s e - c o n t r o l l e d i n response t o
s a i d
e r r o r .
9 . I n a p p a r a t u s f o r h e a t i n g a
c o o k i n g
u t e n s i l
b y mag
n e t i c i n d u c t i o n and o p e r a t i v e w i t h DC power s u p p l y
l i n e s ,
s a i d a p p a r a t u s
c o m p r i s i n g t h e
c o m b i n a t i o n
o f :
i n d u c t i o n c o i l m eans adapted
t o
b e
c o u p l e d t o
cook
i n g u t e n s i l ;
s e r i e s r e s o n a n t c i r c u i t me a ns i n c l u d i n g
s a i d
i n d u c t i o n
c o i l
me ans;
DC power s u p p l y
means
i n c l u d i n g
s a i d
DC power
1 0
1 5
20
25
30
35
40
45
55
3 , 8 0 6 , 6 8 8
12
s u p p l y l i n e s
f o r
s u p p l y i n g power t o
s a i d
i n d u c t i o n
c o i l
means;
s w i t c h i n g
means c o n n e c t e d t o
s a i d
DC
ower s u p p l y
l i n e s f o r
c o n v e r t i n g DC power t o AC
o w e r ,
and
f o r
e n e r g i z i n g s a i d s e r i e s r e s o n a n t c i r c u i t means
a t
n a t u r a l
r e s o n a n c e
f r e q u e n c y ;
m e a n s
connected t o s a i d s e r i e s
resonant
c i r c u i t
means an d t o
s a i d DC
p owe r
s u p p l y l i n e s f o r p r o
v i d i n g a s i g n a l r e p r e s e n t a t i v e o f a
f u n c t i o n
o f t h e
v o l t a g e l e v e l o f
s a i d
DC
ower
s u p p l y
l i n e s
a n d o f
t h e
accumulated e n e r g y
o s c i l l a t i n g w i t h i n s a i d s e
r i e s r e s o n a n t c i r c u i t means;
and
means f o r c o n t r o l l i n g t h e
v o l t a g e
l e v e l o f
s a i d DC
power
s u p p l y l i n e s
i n
r e s p o n s e t o s a i d
s i g n a l .
1 0 . The a p p a r a t u s o f c l a i m 9 w i t h
s a i d
s w i t c h i n g
means i n c l u d i n g
t r a n s i s t o r s
b e i n g s w i t c h e d
a t s a i d
n a t u
r a l r e s o n a n c e f r e q u e n c y .
* * * * *
60
65