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一文让你读懂电磁炉开关部分IGBT的应用

2021-10-25

电磁炉,是现代家庭烹饪食物的先进电子炊具,不仅体积小、重量轻、噪音小,而且效率高、节能省电、安全卫生。它通过电磁加热原理对食物进行加热工作,利用电流通过线圈产生磁场,该磁场的磁力线通过铁质锅底部的磁条形成闭合回路时会产生无数的小涡流,使铁质锅底的铁分子高速运动产生热量,然后对食物进行加热工作。这种加热方式通过减少中间过程的热传导,从而实现相当高的热效率。

电磁炉交变磁场控制,主要通过磁炉的功率开关器件IGBT来实现,该器件的性能及控制方式对电磁炉的质量起到尤为关键的作用。

电磁炉运行需要产生高速交变的磁场,主要通过IGBT控制线盘的冲放电来实现,同时由于电磁炉的线盘属于电感器件,一般应用于电磁炉IGBT内部都集成了一个阻尼二极管用于续流作用,如内部未集成阻尼二极管则需外接阻尼二极管,针对IGBT对线盘的控制将电磁炉的控制方式分为单管控制电路、半桥控制电路、全桥控制电路三种方式且优缺点也是非常的明显。

单管控制电路只需通过一个IGBT来负责开通与关断工作,这种控制方式成本很低。当IGBT开通时电流会通过线圈迅速充电,当IGBT关断时线圈电流向谐振电容充电产生一个很高的反电压,并且当单管电路超过IGBT的耐压时,IGBT就会瞬间击穿,也就是大家所说的炸机。一般正常工作时,这个电压约为1000-1100V之间,当电路受到干扰或其它意外因素影响时,这个电压就会升高,必须要及时保护。

半桥控制电路需用到两个IGBT,该控制方式成本较低且不会存在高反压的问题,产品的可靠性大大提高。除此之外,连续功率可以做的很低,不存在低功率影响IGBT工作状态的问题,常规理论上可以做到所有功率都连续加热,但受器件工作频率限制,一般可做到最大功率的20%,特别设计可做到最大功率的10%

全桥控制需用到四个IGBT,成本较前两种方式高,反压低,外围电路简单。理论上,电流可达到无限大,在三种电路中,全桥电路可达到最大功率要求,一般最大功率可达到几十万W。但是由于在充电过程中电流可以达到很大,会发生驱动异常导致IGBT击穿的情况。

下图所示为电磁炉电气拓扑,硬件电路分为三大部分:整流、开关、电磁加热,其中开关部分采用佳恩IGBT:

青岛佳恩半导体有限公司是一家拥有核心芯片及方案技术的高科技公司拥有领先的IGBT,MOSFET和FRD等功率半导体芯片的设计和工艺集成技术,并建有领先的的IGBT产品性能测试、应用及可靠性试验室。公司团队拥有成熟的功率半导体芯片制造和产业化经验,以及丰富的销售和市场资源。

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