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      電磁感應加熱器線路圖

      2021

      10/13 13:34:42
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      1、電磁感應加熱原理

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      上圖電磁感應加熱的基本過程,可以看出實現電磁感應加熱至少需要整流單元、功率開關管、功率開關管驅動控制單元、加熱線圈單元及鍋具等部件。

      另外,為了使形成閉環的功率控制及電磁感應加熱產品化,還需要電流及電壓反饋單元、風扇驅動單元及按鍵顯示等用戶界面單元。

      2、幾種電磁感應加熱電路結構

      1)半橋方式


       

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      1)單諧振電容(2)雙諧振電容

      由于在方式(1)中,電源只在S1導通時對電感充電,而在方式(2)中,電源在兩個開關管導通時都對電感充電,因而在相同參數條件下,方式(2)可以提供更大的功率。

      2)單端方式

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      1)LC串聯諧振(2)LC并聯諧振

      3、典型的電磁爐系統電路框圖

      現在的電磁爐基本上采用LC串聯諧振的電路結構,而其功率開關管基本上都用IGBT(insulatedgatebipolartransistor,絕緣柵雙極晶體管。

      4、IGBT的基本性能特征

      在電磁爐中,IGBT是所有部件中最關鍵的部件,因而在此我們有必要了解一下IGBT的基本性能,由于我們的產品基本上都用infineon公司的IGBT,故以infineon公司IH20T120為例說明IGBT的基本性能。

      為保障電磁爐的可靠穩定工作,我們主要為IGBT提供過熱、過流、過壓三種保護:

      IGBT不停的開關帶來的開關損耗是造成IGBT過熱的主要原因:

      IGBT的導通損耗主要由IGBT可靠導通時C、E極間的電壓VCE(sat)決定,VCE(sat)越小,導通損耗越小,而VCE(sat)與G極的驅動電壓和可靠導通時流過IGBT的電流有關。另外IGBT導通瞬間C、E極間的電壓uCE會產生尖峰電流致使IGBT發熱。

      IGBT的關斷損耗主要取決于關斷時的電流大小及關斷速度,由于IGBT的G、E極間存在寄生電容CGE及驅動電路內阻,使得IGBT的驅動電壓在關斷過程中不能很快的下降,因而可能會導致IGBT工作在放大區。

      IGBT的過流能力主要由ICpuls及IFpuls決定。

      IGBT的過壓能力主要由VCE決定。

      簡單的電磁加熱電路圖(二)

      1)當不加熱時,CPU 19腳輸出低電平(同時13腳也停止PWM輸出), D18導通,將V8拉低,另V9》V8,使IGBT激勵電路停止輸出,IGBT截止,則加熱停止。

      2)開始加熱時, CPU 19腳輸出高電平,D18截止,同時13腳開始間隔輸出PWM試探信號,同時CPU通過分析電流檢測電路和VAC檢測電路反饋的電壓信息、VCE檢測電路反饋的電壓波形變化情況,判斷是否己放入適合的鍋具,如果判斷己放入適合的鍋具,CPU13腳轉為輸出正常的PWM信號,電磁爐進入正常加熱狀態,如果電流檢測電路、VAC及VCE電路反饋的信息,不符合條件,CPU會判定為所放入的鍋具不符或無鍋,則繼續輸出PWM試探信號,同時發出指示無鍋的報知信息(祥見故障代碼表),如1分鐘內仍不符合條件,則關機。

      電磁爐加熱開關控制電路:

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      簡單的電磁加熱電路圖(三)

      IGBT高頻電磁感應加熱驅動電路圖

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      簡單的電磁加熱電路圖(四)

      下面介紹兩種實用型的高頻加熱變頻電源。圖1給出了輸出頻率為200kHz、輸出功率為1W的封口機用高頻加熱變頻電源的主電路原理圖。

      220v的交流電經二極管和電容濾波后,得到直流電壓,作為全橋逆變電路的直流側輸入電壓。1GBT全橋逆變電路將直流變換成200kHz的交流電。將第四代IGBT用于軟開關諧振式逆變電路中,其開關頻率可達400kHz以上。變壓器的作用是變壓和使負載與加熱線圈匹配。加熱線圈采用多股漆包線繞制成圓形空心線圈。

      2為驅動及保護電路的原理圖。圖1中高頻電流互感器TA對諧振電流進行采樣,該采樣電流信號經圖2中的快恢復二極管V5~V8的全橋整流、電容C4的濾波、電阻Rl3和R15的分壓,在過二極管V9加到SG3525A的引腳10(強制關斷端)上,起到電流保護作用。電容器C4濾波后的電流信號,再經過電容C5的濾波、RP和R16的分壓送至SG3525A的引腳l(誤差放大器反相信號輸入端),調節電位器RP,可調節輸出功率和控制加熱速度。SG3525A是PWM控制集成電路,輸出電流大于200mA,輸出脈沖電流可達土500mA,可以直接驅動IGBT。輸出PWM脈沖信號頻率最高可達500kHz。具有軟啟動功能。

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      1  封口機用高頻加熱變頻電源的主電路原理圖

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      2  驅動及保護電路的原理圖

      整機采用自然冷卻,為了降低空載時的功耗,在系統中增加一個檢測被加熱件是否通過加熱線圈的檢測電路。當沒有被加熱件通過加熱線圈時,繼電器K的常閉觸點閉合,SG3525A引腳16(基準電壓端)輸出的5V電壓加到引腳10,PWM鎖存器關斷,主電路輸出關斷。當被加熱件從加熱線圈內通過時,檢測電路輸出信號將繼電器K的常閉觸點打開,SG3525A引腳16的5V電壓不再加到引腳10,PWM鎖存器去鎖,系統處于加熱狀態。

      3給出了另外一種高頻加熱變頻電源的實例。這是一種金屬針布高頻感應加熱變頻電源的原理圖。圖中的主電路是二極管整流串聯諧振式1GBT逆變電路。該電路的主要特點是工作在軟開關狀態,其工作原理在本站的相關文章中有介紹。

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      簡單的電磁加熱電路圖(三)

      IGBT高頻電磁感應加熱驅動電路圖

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      簡單的電磁加熱電路圖(四)

      下面介紹兩種實用型的高頻加熱變頻電源。圖1給出了輸出頻率為200kHz、輸出功率為1W的封口機用高頻加熱變頻電源的主電路原理圖。

      220v的交流電經二極管和電容濾波后,得到直流電壓,作為全橋逆變電路的直流側輸入電壓。1GBT全橋逆變電路將直流變換成200kHz的交流電。將第四代IGBT用于軟開關諧振式逆變電路中,其開關頻率可達400kHz以上。變壓器的作用是變壓和使負載與加熱線圈匹配。加熱線圈采用多股漆包線繞制成圓形空心線圈。

      2為驅動及保護電路的原理圖。圖1中高頻電流互感器TA對諧振電流進行采樣,該采樣電流信號經圖2中的快恢復二極管V5~V8的全橋整流、電容C4的濾波、電阻Rl3和R15的分壓,在過二極管V9加到SG3525A的引腳10(強制關斷端)上,起到電流保護作用。電容器C4濾波后的電流信號,再經過電容C5的濾波、RP和R16的分壓送至SG3525A的引腳l(誤差放大器反相信號輸入端),調節電位器RP,可調節輸出功率和控制加熱速度。SG3525A是PWM控制集成電路,輸出電流大于200mA,輸出脈沖電流可達土500mA,可以直接驅動IGBT。輸出PWM脈沖信號頻率最高可達500kHz。具有軟啟動功能。

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      1  封口機用高頻加熱變頻電源的主電路原理圖

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      2  驅動及保護電路的原理圖

      整機采用自然冷卻,為了降低空載時的功耗,在系統中增加一個檢測被加熱件是否通過加熱線圈的檢測電路。當沒有被加熱件通過加熱線圈時,繼電器K的常閉觸點閉合,SG3525A引腳16(基準電壓端)輸出的5V電壓加到引腳10,PWM鎖存器關斷,主電路輸出關斷。當被加熱件從加熱線圈內通過時,檢測電路輸出信號將繼電器K的常閉觸點打開,SG3525A引腳16的5V電壓不再加到引腳10,PWM鎖存器去鎖,系統處于加熱狀態。

      3給出了另外一種高頻加熱變頻電源的實例。這是一種金屬針布高頻感應加熱變頻電源的原理圖。圖中的主電路是二極管整流串聯諧振式1GBT逆變電路。該電路的主要特點是工作在軟開關狀態,其工作原理在本站的相關文章中有介紹。

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      3  金屬針布高頻感應加熱變頻電源的原理圖


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