电磁炉工作原理及电磁炉电路图分析6.doc

电磁炉工作原理及电磁炉电路图分析 电磁炉工作原理及电磁炉电路图分析(一) 一.电磁加热原理 电磁炉是一种利用电磁感应原理将电能转换为热能的厨房电器。在电磁灶内部，由整流电路将 50/60Hz 的交流电压变成直流电压，再经过控制电路将直流电压转换成频率为 20-40KHz 的高频电压，高速变化的电流流过线圈会产生高速变化的磁场，当磁场内的磁力线通过金属器皿 ( 导磁又导电材料 ) 底部金属体内产生无数的小涡流，使器皿本身自行高速发热，然后再加热器皿内的东西。 二、电磁炉电路工作原理分析 2.1 常用元器件简介 2.1.1 LM339 集成电路 LM339 内置四个翻转电压为 6mV 的电压比较器 , 当电压比较器输入端电压正向时 (+ 输入端电压高于 - 入输端电压 ), 置于 LM339 内部控制输出端的三极管截止 , 此时输出端相当于开路 ; 当电压比较器输入端电压反向时 (- 输入端电压高于 + 输入端电压 ), 置于 LM339 内部控制输出端的三极管导通 , 将比较器外部接入输出端的电压拉低 , 此时输出端为 0V 。 2.1.2 IGBT 绝缘双栅极晶体管 (Iusulated Gate Bipolar Transistor)简称IGBT,是一种集BJT的大电流密度和MOSFET等电压激励场控型器件优点于一体的高压、高速大功率器件。 目前有用不同材料及工艺制作的 IGBT, 但它们均可被看作是一个MOSFET输入跟随一个双极型晶体管放大的复合结构。 IGBT有三个电极(见上图), 分别称为栅极G(也叫控制极或门极) 、集电极C(亦称漏极) 及发射极E(也称源极) 。 从IGBT的下述特点中可看出, 它克服了功率MOSFET的一个致命缺陷, 就是于高压大电流工作时, 导通电阻大, 器件发热严重, 输出效率下降。 IGBT的特点: 1.电流密度大, 是MOSFET的数十倍。 2.输入阻抗高, 栅驱动功率极小, 驱动电路简单。 3.低导通电阻。在给定芯片尺寸和BVceo下, 其导通电阻Rce(on) 不大于MOSFET的Rds(on) 的10%。 4.击穿电压高, 安全工作区大, 在瞬态功率较高时不会受损坏。 5.开关速度快, 关断时间短,耐压1kV~1.8kV的约1.2us、600V级的约0.2us, 约为GTR的10%,接近于功率MOSFET, 开关频率直达100KHz, 开关损耗仅为GTR的30%。 IGBT将场控型器件的优点与GTR的大电流低导通电阻特性集于一体, 是极佳的高速高压半导体功率器件。 目前 458 系列因应不同机种采了不同规格的 IGBT, 它们的参数如下 : (1) SGW25N120---- 西门子公司出品 , 耐压 1200V, 电流容量 25 ℃ 时 46A,100 ℃ 时 25A, 内部不带阻尼二极管 , 所以应用时须配套 6A/1200V 以上的快速恢复二极管 (D11) 使用 , 该 IGBT 配套 10A (2) SKW25N120---- 西门子公司出品 , 耐压 1200V, 电流容量 25 ℃ 时 46A,100 ℃ 时 (3) GT40Q321---- 东芝公司出品 , 耐压 1200V, 电流容量 25 ℃ 时 42A,100 ℃ 时 23A (4) GT40T101---- 东芝公司出品 , 耐压 1500V, 电流容量 25 ℃ 时 80A,100 ℃ 时 40A, 内部不带阻尼二极管 , 所以应用时须配套 15A/1500V 以上的快速恢复二极管 (D11) 使用 , 该 IGBT 配套 6A/1200V 以上的快速恢复二极管 (D11) 后可代用 SGW25N120 、 SKW25N120 、 GT40Q321, 配套 (5) GT40T301---- 东芝公司出品 , 耐压 1500V, 电流容量 25 ℃ 时 80A,100 ℃ 时 (6) GT60M303 ---- 东芝公司出品 , 耐压 900V, 电流容量 25 ℃ 时 120A,100 ℃ 时 (7) GT40Q323---- 东芝公司出品 , 耐压 1200V, 电流容量 25 ℃ 时 40A,100 ℃ 时 (8) FGA25N120---- 美国仙童公司出品 , 耐压 1200V, 电流容量 25 ℃ 时 42A,100 ℃ 时 2.2 电路方框图 2.3 主回路原理分析 时间 t1~t2 时当开关脉冲加至 IGBTQ1 的 G 极时 , IGBTQ1 饱和导通 , 电流 i1 从电源流过 L1, 由于线圈感抗不允许电流突变 . 所以在 t1~t2 时间 i1 随线性上升 , 在 t2 时脉冲结束 , IGBTQ1 截止 , 同样由于感抗作用 ,i1 不能立即突变 0, 于是向 C3