电磁炉原理图.doc

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1、原理分析2.1 特殊零件简介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绝缘栅双极晶体管(IusulatedGateBipolarTransistor)简称IGBT,是一种集BJT的大电流密度

2、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、。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。2.2 电路方框图2.3 主回路原理分析时间t1~t2时当开

4、关脉冲加至Q1的G极时,Q1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,Q1截止,同样由于感抗作用,i1不能立即变0,于是向C3充电,产生充电电流i2,在t3时间,C3电荷充满,电流变0,这时L1的磁场能量全部转为C3的电场能量,在电容两端出现左负右正,幅度达到峰值电压,在Q1的CE极间出现的电压实际为逆程脉冲峰压+电源电压,在t3~t4时间,C3通过L1放电完毕,i3达到最大值,电容两端电压消失,这时电容中的电能又全部转为L1中的磁能,因感抗作用,i3

5、不能立即变0,于是L1两端电动势反向,即L1两端电位左正右负,由于阻尼管D11的存在,C3不能继续反向充电,而是经过C2、D11回流,形成电流i4,在t4时间,第二个脉冲开始到来,但这时Q1的UE为正,UC为负,处于反偏状态,所以Q1不能导通,待i4减小到0,L1中的磁能放完,即到t5时Q1才开始第二次导通,产生i5以后又重复i1~i4过程,因此在L1上就产生了和开关脉冲f(20KHz~30KHz)相同的交流电流。t4~t5的i4是阻尼管D11的导通电流,在高频电流一个电流周期里,t2~t3的i2是线盘磁能对电容C3的充电电

6、流,t3~t4的i3是逆程脉冲峰压通过L1放电的电流,t4~t5的i4是L1两端电动势反向时,因D11的存在令C3不能继续反向充电,而经过C2、D11回流所形成的阻尼电流,Q1的导通电流实际上是i1。Q1的VCE电压变化:在静态时,UC为输入电源经过整流后的直流电源,t1~t2,Q1饱和导通,UC接近地电位,t4~t5,阻尼管D11导通,UC为负压(电压为阻尼二极管的顺向压降),t2~t4,也就是LC自由振荡的半个周期,UC上出现峰值电压,在t3时UC达到最大值。以上分析证实两个问题:一是在高频电流的一个周期里,只有i1是电

7、源供给L的能量,所以i1的大小就决定加热功率的大小,同时脉冲宽度越大,t1~t2的时间就越长,i1就越大,反之亦然,所以要调节加热功率,只需要调节脉冲的宽度;二是LC自由振荡的半周期时间是出现峰值电压的时间,亦是Q1的截止时间,也是开关脉冲没有到达的时间,这个时间关系是不能错位的,如峰值脉冲还没有消失,而开关脉冲己提前到来,就会出现很大的导通电流使Q1烧坏,因此必须使开关脉冲的前沿与峰值脉冲后沿相同步。2.4 振荡电路(1) 当G点有Vi输入时、V7OFF时(V7=0V),V5等于D12与D13的顺向压降,而当V6

8、,V7由OFF转态为ON,V5亦上升至Vi,而V6则由R56、R54向C5充电。(2) 当V6>V5时,V7转态为OFF,V5亦降至D12与D13的顺向压降,而V6则由C5经R54、D29放电。（G点通Vi时V6>V5）(3) V6放电至小于V5时,又重复(1)形成振荡。“G点输入的电压越