電磁爐工作原理及電磁爐電路圖分析

1、電磁爐工作原理及電磁爐電路圖分析電磁爐工作原理及電磁爐電路圖分析電磁爐工作原理及電磁爐電路圖分析(一)一.電磁加熱原理電磁爐是一種利用電磁感應(yīng)原理將電能轉(zhuǎn)換為熱能的廚房電器。在電磁灶內(nèi)部，由整流電路將5060Hz的交流電壓變成直流電壓，再經(jīng)過(guò)控制電路將直流電壓轉(zhuǎn)換成頻率為2040KHz的高頻電壓，高速變化的電流流過(guò)線圈會(huì)產(chǎn)生高速變化的磁場(chǎng)，當(dāng)磁場(chǎng)內(nèi)的磁力線通過(guò)金屬器皿(導(dǎo)磁又導(dǎo)電材料)底部金屬體內(nèi)產(chǎn)生無(wú)數(shù)的小渦流，使器皿本身自行高速發(fā)熱

2、，然后再加熱器皿內(nèi)的東西。二、電磁爐電路工作原理分析2.1常用元器件簡(jiǎn)介2.1.1LM339集成電路LM339內(nèi)置四個(gè)翻轉(zhuǎn)電壓為6mV的電壓比較器當(dāng)電壓比較器輸入端電壓正向時(shí)(輸入端電壓高于入輸端電壓)置于LM339內(nèi)部控制輸出端的三極管截止此時(shí)輸出端相當(dāng)于開(kāi)路當(dāng)電壓比較器輸入端電壓反向時(shí)(輸入端電壓高于輸入端電壓)置于LM339內(nèi)部控制輸出端的三極管導(dǎo)通將比較器外部接入輸出端的電壓拉低此時(shí)輸出端為0V。2.1.2IGBT絕緣雙柵極晶體

3、管(IusulatedGateBipolarTransist)簡(jiǎn)稱IGBT是一種集BJT的大電流密度和MOSFET等電壓激勵(lì)場(chǎng)控型器件優(yōu)點(diǎn)于一體的高壓、高速大功率器件。目前有用不同材料及工藝制作的IGBT但它們均可被看作是一個(gè)MOSFET輸入跟隨一個(gè)雙極型晶體管放大的復(fù)合結(jié)構(gòu)。IGBT有三個(gè)電極(見(jiàn)上圖)分別稱為柵極G(也叫控制極或門(mén)極)、集電極C(亦稱漏極)及發(fā)射極E(也稱源極)。從IGBT的下述特點(diǎn)中可看出它克服了功率MOSFET的

4、一個(gè)致命缺陷就是于高壓大電流工作時(shí)導(dǎo)通電阻大器件發(fā)熱嚴(yán)重輸出效率下降。IGBT的特點(diǎn):1.電流密度大是MOSFET的數(shù)十倍。2.輸入阻抗高柵驅(qū)動(dòng)功率極小驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單。3.低導(dǎo)通電阻。在給定芯片尺寸和BVceo下其導(dǎo)通電阻Rce(on)不大于MOSFET的Rds(on)的10%。4.擊穿電壓高安全工作區(qū)大在瞬態(tài)功率較高時(shí)不會(huì)受損壞。5.開(kāi)關(guān)速度快關(guān)斷時(shí)間短耐壓1kV~1.8kV的約1.2us、600V級(jí)的約0.2us約為GTR的10%接近

5、于功率MOSFET開(kāi)關(guān)頻率直達(dá)100KHz開(kāi)關(guān)損耗僅為GTR的30%。IGBT將場(chǎng)控型器件的優(yōu)點(diǎn)與GTR的大電流低導(dǎo)通電阻特性集于一體是極佳的高速高壓半導(dǎo)體功率器件。目前458系列因應(yīng)不同機(jī)種采了不同規(guī)格的IGBT它們的參數(shù)如下:(1)SGW25N120西門(mén)子公司出品耐壓1200V電流容量25℃時(shí)46A100℃時(shí)25A內(nèi)部不帶阻尼二極管所以應(yīng)用時(shí)須配套6A1200V以上的快速恢復(fù)二極管(D11)使用該IGBT配套10A12001500V

6、以上的快速恢IGBTQ1的VCE電壓變化:在靜態(tài)時(shí)UC為輸入電源經(jīng)過(guò)整流后的直流電源t1~t2IGBTQ1飽和導(dǎo)通UC接近地電位t4~t5IGBT阻尼管導(dǎo)通UC為負(fù)壓(電壓為阻尼二極管的順向壓降)t2~t4也就是LC自由振蕩的半個(gè)周期UC上出現(xiàn)峰值電壓在t3時(shí)UC達(dá)到最大值。以上分析證實(shí)兩個(gè)問(wèn)題:一是在高頻電流的一個(gè)周期里只有i1是電源供給L的能量所以i1的大小就決定加熱功率的大小同時(shí)脈沖寬度越大t1~t2的時(shí)間就越長(zhǎng)i1就越大反之亦然

7、所以要調(diào)節(jié)加熱功率只需要調(diào)節(jié)脈沖的寬度二是LC自由振蕩的半周期時(shí)間是出現(xiàn)峰值電壓的時(shí)間亦是IGBTQ1的截止時(shí)間也是開(kāi)關(guān)脈沖沒(méi)有到達(dá)的時(shí)間這個(gè)時(shí)間關(guān)系是不能錯(cuò)位的如峰值脈沖還沒(méi)有消失而開(kāi)關(guān)脈沖己提前到來(lái)就會(huì)出現(xiàn)很大的導(dǎo)通電流使IGBTQ1燒壞因此必須使開(kāi)關(guān)脈沖的前沿與峰值脈沖后沿相同步。(1)當(dāng)PWM點(diǎn)有Vi輸入時(shí)、V7OFF時(shí)(V7=0V)V5等于D6的順向壓降而當(dāng)V5(2)當(dāng)V5V6時(shí)V7轉(zhuǎn)態(tài)為OFFV6亦降至D6的順向壓降而V5則

8、由C16、D6放電。(3)V5放電至小于V6時(shí)又重復(fù)(1)形成振蕩?！癎點(diǎn)輸入的電壓越高V7處于ON的時(shí)間越長(zhǎng)電磁爐的加熱功率越大反之越小”。2.5IGBT激勵(lì)電路振蕩電路輸出幅度約4.1V的脈沖信號(hào)此電壓不能直接控制IGBT的飽和導(dǎo)通及截止所以必須通過(guò)激勵(lì)電路將信號(hào)放大才行該電路工作過(guò)程如下:(1)V8OFF時(shí)(V8=0V)V8(2)V8ON時(shí)(V8=4.1V)V8V9V10為低Q81截止、Q4導(dǎo)通18V通過(guò)R23、Q4和Q1的E極加

9、至IGBT的G極IGBT導(dǎo)通。2.6PWM脈寬調(diào)控電路CPU輸出PWM脈沖到由R30、C27、R31組成的積分電路PWM脈沖寬度越寬C28的電壓越高C29的電壓也跟著升高送到振蕩電路(G點(diǎn))的控制電壓隨著C29的升高而升高而G點(diǎn)輸入的電壓越高V7處于ON的時(shí)間越長(zhǎng)電磁爐的加熱功率越大反之越小?！癈PU通過(guò)控制PWM脈沖的寬與窄控制送至振蕩電路G的加熱功率控制電壓，控制了IGBT導(dǎo)通時(shí)間的長(zhǎng)短結(jié)果控制了加熱功率的大小”。2.7同步電路市電