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原理將電能轉換為熱能的廚房電器。在電磁灶內部，由整流電路將5060Hz的交流電壓變成直流電壓，再經過控制電路將直流電壓轉換成頻率為2040KHz的高頻電壓，高速變化的電流流過線圈會產生高速變化的磁場，當磁場內的磁力線通過金屬器皿(導磁又導電材料)底部金屬體內產生無數的小渦流，使器皿本身自行高速發(fā)熱

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

3、管(IusulatedGateBipolarTransist)簡稱IGBT是一種集BJT的大電流密度和MOSFET等電壓激勵場控型器件優(yōu)點于一體的高壓、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MOSFET輸入跟隨一個雙極型晶體管放大的復合結構。IGBT有三個電極(見上圖)分別稱為柵極G(也叫控制極或門極)、集電極C(亦稱漏極)及發(fā)射極E(也稱源極)。從IGBT的下述特點中可看出它克服了功率MOSFET的

4、一個致命缺陷就是于高壓大電流工作時導通電阻大器件發(fā)熱嚴重輸出效率下降。IGBT的特點:1.電流密度大是MOSFET的數十倍。2.輸入阻抗高柵驅動功率極小驅動電路簡單。3.低導通電阻。在給定芯片尺寸和BVceo下其導通電阻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)功率較高時不會受損壞。5.開關速度快關斷時間短耐壓1kV~1.8kV的約1.2us、600V級的約0.2us約為GTR的10%接近

5、于功率MOSFET開關頻率直達100KHz開關損耗僅為GTR的30%。IGBT將場控型器件的優(yōu)點與GTR的大電流低導通電阻特性集于一體是極佳的高速高壓半導體功率器件。目前458系列因應不同機種采了不同規(guī)格的IGBT它們的參數如下:(1)SGW25N120西門子公司出品耐壓1200V電流容量25℃時46A100℃時25A內部不帶阻尼二極管所以應用時須配套6A1200V以上的快速恢復二極管(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UC為輸入電源經過整流后的直流電源t1~t2IGBTQ1飽和導通UC接近地電位t4~t5IGBT阻尼管導通UC為負壓(電壓為阻尼二極管的順向壓降)t2~t4也就是LC自由振蕩的半個周期UC上出現峰值電壓在t3時UC達到最大值。以上分析證實兩個問題:一是在高頻電流的一個周期里只有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脈沖寬度越大t1~t2的時間就越長i1就越大反之亦然

7、所以要調節(jié)加熱功率只需要調節(jié)脈沖的寬度二是LC自由振蕩的半周期時間是出現峰值電壓的時間亦是IGBTQ1的截止時間也是開關脈沖沒有到達的時間這個時間關系是不能錯位的如峰值脈沖還沒有消失而開關脈沖己提前到來就會出現很大的導通電流使IGBTQ1燒壞因此必須使開關脈沖的前沿與峰值脈沖后沿相同步。(1)當PWM點有Vi輸入時、V7OFF時(V7=0V)V5等于D6的順向壓降而當V5(2)當V5V6時V7轉態(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時又重復(1)形成振蕩?！癎點輸入的電壓越高V7處于ON的時間越長電磁爐的加熱功率越大反之越小”。2.5IGBT激勵電路振蕩電路輸出幅度約4.1V的脈沖信號此電壓不能直接控制IGBT的飽和導通及截止所以必須通過激勵電路將信號放大才行該電路工作過程如下:(1)V8OFF時(V8=0V)V8(2)V8ON時(V8=4.1V)V8V9V10為低Q81截止、Q4導通18V通過R23、Q4和Q1的E極加

9、至IGBT的G極IGBT導通。2.6PWM脈寬調控電路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)的控制電壓隨著C29的升高而升高而G點輸入的電壓越高V7處于ON的時間越長電磁爐的加熱功率越大反之越小?！癈PU通過控制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導通時間的長短結果控制了加熱功率的大小”。2.7同步電路市電