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电磁加热器电路图

作者:中辉电器 来源:www.yzzhdq.cn 日期:2018-04-12 09:14:14

家用感应加热装置的典型应用是电磁灶,其功率一般在lkW左右,要求被加热容器的底部直径不小于120mm。本设计的感虚加热器输出功率定在200W~300W,感应器有效直径lOOmm 左右,主要用于小容量的液体、食品、易拉罐饮品的加热,在家庭、医院、宾馆房间、零售商店中有广泛应用。

电磁加热器电路图

感应加热要求感应线圈的品质因数(Q值)高,Q可由下式计算: Q=X/R=ωL/R 其中,L 是感应线圈的电感(单位H),ω 是驱动源的开关频率,R 是感应线圈的等效串联电阻(Ω)。通过以不同的驱动频率驱动加热线圈,可以得到线圈参数与频率的关系。当感应线圈靠近铁制品时。其等效电阻将大幅度增加,Q 值下降;而当其靠近非铁磁性金属时,其等效电阻增加很少,其Q 值下降不大。

这种特性使铁金属更易被感应加热。例如,在驱动频率为100kHz 时,靠近铁制品的线圈,其R 值为2Ω,而靠近铝制品时,R 值仪0。238Ω;当驱动频率为400kHz 时,空载线圈的Q 值达到318,在靠近铝制品时下降为124,而在靠近铁制品时下降至13。因此,在选择驱动源频率时,要选择空载线圈的R 值和有铁金属时的R 值相差大的频率,这个频率范围一般在lOOkHz 至400kHz。为了减小加热线圈自身的损耗,线圈需用很多股细铜线组成的绞合线来绕制,这样容易制战高频损失小、Q值高的线圈。

感应线圈有两种形状,一种是加热普通平底铁金属容器的平板线圈。另一种是加热易拉罐的筒形线圈。在实际的感应加热电路中,感应线圈与其等效串联阻抗R,以及外加电容器C 等共同构成LCR 串联谐振电路。图1 是本高频感应加热器的方框图。采用缘栅场效应管的半桥驱动、LC 串联谐振电路,用锁相环(PLL)和脉宽调制(PWM)电路作闭环控制,以保证串联谐振频率的稳定:用半桥功率电路驱动加热线圈。半桥输出电路输出阻抗低,即使用方波信号作电压驱动,输出电流波形也是正弦波,因而电压相电流的相位差小,功率传输效率高。整机电路见图2。

PLL 及PWM 恒流控制电路:采用开关稳压集成电路UC3825,实际开关频率可达lMHz,具有两路大电流推挽式输出电路。利用UC3825 内的振荡电路构成压控振荡器VCO,其频率范围可取为200kHz~300kHz,由定时阻容元件R10+R9//Rt 和C5 的值决定。

动态电阻Rt 由小信号MOSFET 管构成,其阻值受MCl4060B 的输出控制。考虑到加热线圈L 的电感量及串联谐振电容量的自由度,这个频率的可变化范围应有两倍左右。当取图2中的数值时,振荡频率约160kHz~380kHz。为了保证振荡频率的稳定,采用PLL 电路MCl4046B 作相位检测器。由电流互感器CT 检测出通过加热线圈L 的电流,CT 次的负载Rl 取200Ω,转换,比为1V/1A,经D1、D2 双向限幅。Cl 耦合至ICl 的PCa 端;ICl 的PCb 端输入电压由IC2 的PWM 输出电压分压。得到,其值约5Vpeak,以满足CMOS 电平的需要。由于流过加热线圈的电流有少许滞后,故在PCb 端加入容量约1000pF 的相位补偿电容器C2。如果工作频率和LC 参数有变化, 该电容量也应梢应变化。 如f=300kHz 、电流相位滞后45。

相位补偿电容:Ccomp=1/2πRf=l/6。28x500x300xl03=1061pF如果以某一频率驱动加热线圈,当接近铝制时,由于LCR串联谐振电路的阻抗很低,通过的大电流可能会损坏MOSFET;如果空载,也可能造成桐同后果。因此必须采用恒流控制。这里,利用电流互感器CT 的输出经D3、D4 倍压整流届作为反馈信号,输出电流的调节用脉宽调制方式控制平均电流,由IC2 内部的误差放大器来实现。由IC2 内部的基准电压源经电阻分压后取得+2。5V 的电压,作为比较器的基准电压。调节W1 可改变输出电流,也可调节输出功率。

MOSFET 驱动电路、半桥输出电路及LC 串联谐振电路:在负荷为铁制品时,由于串联谐振电路的R 将增大,故应设置较高的电源电腥(选定为300V)。又由于在空载时,R 很小而Q 值高。将有很大的电流流过功率输出管,故应选用漏电流大的MOSFET 管。这里选用电流达12A 的2SKl489 两强构成半桥输出。

驱动信号由UC3825 输出、经C13~CJ6 和脉冲变压器Tl、T2 耦合至推动。D7~D10 用于保护大功率MOSFET。在半桥输出电路中插入了电流互感器CT,用以检出流过加热线圈的电流。加热线圈L 和电容C19、C20 构成LC 谐振电路。作为半桥输出的负载。当LC 串联电路谐振时,即使用方波驱动,流过线圈的电流波形也是正弦波。加热线圈可作为平板形(加热甲底容器)或筒形(加热易拉。罐)。为减少由于集肤效应产生高频损失,加热线圈的材料用120 根φ0。08mm 的细铜线绞合而成。线圈的尺寸。

整机供电电路:功率输出电路由交流市电经桥式。

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