簡(jiǎn)單的電磁加熱電路圖大全（加熱開關(guān)控制/變頻電源電路圖詳解） - 全文

簡(jiǎn)單的電磁加熱電路圖（一）

1、電磁感應(yīng)加熱原理

上圖電磁感應(yīng)加熱的基本過程，可以看出實(shí)現(xiàn)電磁感應(yīng)加熱至少需要整流單元、功率開關(guān)管、功率開關(guān)管驅(qū)動(dòng)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(huán)的功率控制及電磁感應(yīng)加熱產(chǎn)品化，還需要電流及電壓反饋單元、風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)單元及按鍵顯示等用戶界面單元。

2、幾種電磁感應(yīng)加熱電路結(jié)構(gòu)

1）半橋方式

（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(dǎo)通時(shí)對(duì)電感充電，而在方式（2）中，電源在兩個(gè)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)都對(duì)電感充電，因而在相同參數(shù)條件下，方式（2）可以提供更大的功率。

2）單端方式

（1）LC串聯(lián)諧振（2）LC并聯(lián)諧振

3、典型的電磁爐系統(tǒng)電路框圖

現(xiàn)在的電磁爐基本上采用LC串聯(lián)諧振的電路結(jié)構(gòu)，而其功率開關(guān)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(guān)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(chǎn)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(wěn)定工作，我們主要為IGBT提供過熱、過流、過壓三種保護(hù)：

IGBT不停的開關(guān)帶來的開關(guān)損耗是造成IGBT過熱的主要原因：

IGBT的導(dǎo)通損耗主要由IGBT可靠導(dǎo)通時(shí)C、E極間的電壓VCE（sat）決定，VCE（sat）越小，導(dǎo)通損耗越小，而VCE（sat）與G極的驅(qū)動(dòng)電壓和可靠導(dǎo)通時(shí)流過IGBT的電流有關(guān)。另外IGBT導(dǎo)通瞬間C、E極間的電壓uCE會(huì)產(chǎn)生尖峰電流致使IGBT發(fā)熱。

IGBT的關(guān)斷損耗主要取決于關(guān)斷時(shí)的電流大小及關(guān)斷速度，由于IGBT的G、E極間存在寄生電容CGE及驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)阻，使得IGBT的驅(qū)動(dòng)電壓在關(guān)斷過程中不能很快的下降，因而可能會(huì)導(dǎo)致IGBT工作在放大區(qū)。

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(jiǎn)單的電磁加熱電路圖（二）

（1）當(dāng)不加熱時(shí)，CPU 19腳輸出低電平（同時(shí)13腳也停止PWM輸出）， D18導(dǎo)通，將V8拉低，另V9》V8，使IGBT激勵(lì)電路停止輸出，IGBT截止，則加熱停止。

（2）開始加熱時(shí)， CPU 19腳輸出高電平，D18截止，同時(shí)13腳開始間隔輸出PWM試探信號(hào)，同時(shí)CPU通過分析電流檢測(cè)電路和VAC檢測(cè)電路反饋的電壓信息、VCE檢測(cè)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(zhuǎn)為輸出正常的PWM信號(hào)，電磁爐進(jìn)入正常加熱狀態(tài)，如果電流檢測(cè)電路、VAC及VCE電路反饋的信息，不符合條件，CPU會(huì)判定為所放入的鍋具不符或無鍋，則繼續(xù)輸出PWM試探信號(hào)，同時(shí)發(fā)出指示無鍋的報(bào)知信息（祥見故障代碼表），如1分鐘內(nèi)仍不符合條件，則關(guān)機(jī)。

電磁爐加熱開關(guān)控制電路：

簡(jiǎn)單的電磁加熱電路圖（三）

IGBT高頻電磁感應(yīng)加熱驅(qū)動(dòng)電路圖

簡(jiǎn)單的電磁加熱電路圖（四）

下面介紹兩種實(shí)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(jī)用高頻加熱變頻電源的主電路原理圖。

220v的交流電經(jīng)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(cè)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(guān)諧振式逆變電路中，其開關(guān)頻率可達(dá)400kHz以上。變壓器的作用是變壓和使負(fù)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。

圖2為驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路的原理圖。圖1中高頻電流互感器TA對(duì)諧振電流進(jìn)行采樣，該采樣電流信號(hào)經(jīng)圖2中的快恢復(fù)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(qiáng)制關(guān)斷端）上，起到電流保護(hù)作用。電容器C4濾波后的電流信號(hào)，再經(jīng)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(hào)輸入端），調(diào)節(jié)電位器RP，可調(diào)節(jié)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(dá)土500mA，可以直接驅(qū)動(dòng)IGBT。輸出PWM脈沖信號(hào)頻率最高可達(dá)500kHz。具有軟啟動(dòng)功能。

圖1 ?封口機(jī)用高頻加熱變頻電源的主電路原理圖

圖2 ?驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路的原理圖

整機(jī)采用自然冷卻，為了降低空載時(shí)的功耗，在系統(tǒng)中增加一個(gè)檢測(cè)被加熱件是否通過加熱線圈的檢測(cè)電路。當(dāng)沒有被加熱件通過加熱線圈時(shí)，繼電器K的常閉觸點(diǎn)閉合，SG3525A引腳16（基準(zhǔn)電壓端）輸出的5V電壓加到引腳10，PWM鎖存器關(guān)斷，主電路輸出關(guān)斷。當(dāng)被加熱件從加熱線圈內(nèi)通過時(shí)，檢測(cè)電路輸出信號(hào)將繼電器K的常閉觸點(diǎn)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(tǒng)處于加熱狀態(tài)。

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

圖3 ?金屬針布高頻感應(yīng)加熱變頻電源的原理圖