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电磁感应加热器线路图

2020

04/01 09:35:18
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1、电磁感应加热原理

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上图电磁感应加热的基本过程,可以看出实现电磁感应加热至少需要整流单元、功率开关管、功率开关管驱动控制单元、加热线圈单元及锅具等部件。

另外,为了使形成闭环的功率控制及电磁感应加热产品化,还需要电流及电压反馈单元、风扇驱动单元及按键显示等用户界面单元。

2、几种电磁感应加热电路结构

1)半桥方式


 

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1)单谐振电容(2)双谐振电容

由于在方式(1)中,电源只在S1导通时对电感充电,而在方式(2)中,电源在两个开关管导通时都对电感充电,因而在相同参数条件下,方式(2)可以提供更大的功率。

2)单端方式

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1)LC串联谐振(2)LC并联谐振

3、典型的电磁炉系统电路框图

现在的电磁炉基本上采用LC串联谐振的电路结构,而其功率开关管基本上都用IGBT(insulatedgatebipolartransistor,绝缘栅双极晶体管。

4、IGBT的基本性能特征

在电磁炉中,IGBT是所有部件中最关键的部件,因而在此我们有必要了解一下IGBT的基本性能,由于我们的产品基本上都用infineon公司的IGBT,故以infineon公司IH20T120为例说明IGBT的基本性能。

为保障电磁炉的可靠稳定工作,我们主要为IGBT提供过热、过流、过压三种保护:

IGBT不停的开关带来的开关损耗是造成IGBT过热的主要原因:

IGBT的导通损耗主要由IGBT可靠导通时C、E极间的电压VCE(sat)决定,VCE(sat)越小,导通损耗越小,而VCE(sat)与G极的驱动电压和可靠导通时流过IGBT的电流有关。另外IGBT导通瞬间C、E极间的电压uCE会产生尖峰电流致使IGBT发热。

IGBT的关断损耗主要取决于关断时的电流大小及关断速度,由于IGBT的G、E极间存在寄生电容CGE及驱动电路内阻,使得IGBT的驱动电压在关断过程中不能很快的下降,因而可能会导致IGBT工作在放大区。

IGBT的过流能力主要由ICpuls及IFpuls决定。

IGBT的过压能力主要由VCE决定。

简单的电磁加热电路图(二)

1)当不加热时,CPU 19脚输出低电平(同时13脚也停止PWM输出), D18导通,将V8拉低,另V9》V8,使IGBT激励电路停止输出,IGBT截止,则加热停止。

2)开始加热时, CPU 19脚输出高电平,D18截止,同时13脚开始间隔输出PWM试探信号,同时CPU通过分析电流检测电路和VAC检测电路反馈的电压信息、VCE检测电路反馈的电压波形变化情况,判断是否己放入适合的锅具,如果判断己放入适合的锅具,CPU13脚转为输出正常的PWM信号,电磁炉进入正常加热状态,如果电流检测电路、VAC及VCE电路反馈的信息,不符合条件,CPU会判定为所放入的锅具不符或无锅,则继续输出PWM试探信号,同时发出指示无锅的报知信息(祥见故障代码表),如1分钟内仍不符合条件,则关机。

电磁炉加热开关控制电路:

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简单的电磁加热电路图(三)

IGBT高频电磁感应加热驱动电路图

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简单的电磁加热电路图(四)

下面介绍两种实用型的高频加热变频电源。图1给出了输出频率为200kHz、输出功率为1W的封口机用高频加热变频电源的主电路原理图。

220v的交流电经二极管和电容滤波后,得到直流电压,作为全桥逆变电路的直流侧输入电压。1GBT全桥逆变电路将直流变换成200kHz的交流电。将第四代IGBT用于软开关谐振式逆变电路中,其开关频率可达400kHz以上。变压器的作用是变压和使负载与加热线圈匹配。加热线圈采用多股漆包线绕制成圆形空心线圈。

2为驱动及保护电路的原理图。图1中高频电流互感器TA对谐振电流进行采样,该采样电流信号经图2中的快恢复二极管V5~V8的全桥整流、电容C4的滤波、电阻Rl3和R15的分压,在过二极管V9加到SG3525A的引脚10(强制关断端)上,起到电流保护作用。电容器C4滤波后的电流信号,再经过电容C5的滤波、RP和R16的分压送至SG3525A的引脚l(误差放大器反相信号输入端),调节电位器RP,可调节输出功率和控制加热速度。SG3525A是PWM控制集成电路,输出电流大于200mA,输出脉冲电流可达土500mA,可以直接驱动IGBT。输出PWM脉冲信号频率最高可达500kHz。具有软启动功能。

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1  封口机用高频加热变频电源的主电路原理图

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2  驱动及保护电路的原理图

整机采用自然冷却,为了降低空载时的功耗,在系统中增加一个检测被加热件是否通过加热线圈的检测电路。当没有被加热件通过加热线圈时,继电器K的常闭触点闭合,SG3525A引脚16(基准电压端)输出的5V电压加到引脚10,PWM锁存器关断,主电路输出关断。当被加热件从加热线圈内通过时,检测电路输出信号将继电器K的常闭触点打开,SG3525A引脚16的5V电压不再加到引脚10,PWM锁存器去锁,系统处于加热状态。

3给出了另外一种高频加热变频电源的实例。这是一种金属针布高频感应加热变频电源的原理图。图中的主电路是二极管整流串联谐振式1GBT逆变电路。该电路的主要特点是工作在软开关状态,其工作原理在本站的相关文章中有介绍。

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简单的电磁加热电路图(三)

IGBT高频电磁感应加热驱动电路图

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简单的电磁加热电路图(四)

下面介绍两种实用型的高频加热变频电源。图1给出了输出频率为200kHz、输出功率为1W的封口机用高频加热变频电源的主电路原理图。

220v的交流电经二极管和电容滤波后,得到直流电压,作为全桥逆变电路的直流侧输入电压。1GBT全桥逆变电路将直流变换成200kHz的交流电。将第四代IGBT用于软开关谐振式逆变电路中,其开关频率可达400kHz以上。变压器的作用是变压和使负载与加热线圈匹配。加热线圈采用多股漆包线绕制成圆形空心线圈。

2为驱动及保护电路的原理图。图1中高频电流互感器TA对谐振电流进行采样,该采样电流信号经图2中的快恢复二极管V5~V8的全桥整流、电容C4的滤波、电阻Rl3和R15的分压,在过二极管V9加到SG3525A的引脚10(强制关断端)上,起到电流保护作用。电容器C4滤波后的电流信号,再经过电容C5的滤波、RP和R16的分压送至SG3525A的引脚l(误差放大器反相信号输入端),调节电位器RP,可调节输出功率和控制加热速度。SG3525A是PWM控制集成电路,输出电流大于200mA,输出脉冲电流可达土500mA,可以直接驱动IGBT。输出PWM脉冲信号频率最高可达500kHz。具有软启动功能。

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1  封口机用高频加热变频电源的主电路原理图

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2  驱动及保护电路的原理图

整机采用自然冷却,为了降低空载时的功耗,在系统中增加一个检测被加热件是否通过加热线圈的检测电路。当没有被加热件通过加热线圈时,继电器K的常闭触点闭合,SG3525A引脚16(基准电压端)输出的5V电压加到引脚10,PWM锁存器关断,主电路输出关断。当被加热件从加热线圈内通过时,检测电路输出信号将继电器K的常闭触点打开,SG3525A引脚16的5V电压不再加到引脚10,PWM锁存器去锁,系统处于加热状态。

3给出了另外一种高频加热变频电源的实例。这是一种金属针布高频感应加热变频电源的原理图。图中的主电路是二极管整流串联谐振式1GBT逆变电路。该电路的主要特点是工作在软开关状态,其工作原理在本站的相关文章中有介绍。

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3  金属针布高频感应加热变频电源的原理图


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