下面介紹兩種實(shí)用型的高頻加熱變頻電源。圖1給出了輸出頻率為200kHz、輸出功率為1W的封口機(jī)用高頻加熱變頻電源的主電路原理圖。
220v的交流電經(jīng)二極管和電容濾波后，得到直流電壓，作為全橋逆變電路的直流側(cè)輸入電壓。1GBT全橋逆變電路將直流變換成200kHz的交流電。將第四代IGBT用于軟開關(guān)諧振式逆變電路中，其開關(guān)頻率可達(dá)400kHz以上。變壓器的作用是變壓和使負(fù)載與加熱線圈匹配。加熱線圈采用多股漆包線繞制成圓形空心線圈。
圖2為驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路的原理圖。圖1中高頻電流互感器TA對(duì)諧振電流進(jìn)行采樣，該采樣電流信號(hào)經(jīng)圖2中的快恢復(fù)二極管V5~V8的全橋整流、電容C4的濾波、電阻Rl3和R15的分壓，在過二極管V9加到SG3525A的引腳10（強(qiáng)制關(guān)斷端）上，起到電流保護(hù)作用。電容器C4濾波后的電流信號(hào)，再經(jīng)過電容C5的濾波、RP和R16的分壓送至SG3525A的引腳l（誤差放大器反相信號(hào)輸入端），調(diào)節(jié)電位器RP，可調(diào)節(jié)輸出功率和控制加熱速度。SG3525A是PWM控制集成電路，輸出電流大于200mA，輸出脈沖電流可達(dá)土500mA，可以直接驅(qū)動(dòng)IGBT。輸出PWM脈沖信號(hào)頻率最高可達(dá)500kHz。具有軟啟動(dòng)功能。
圖1封口機(jī)用高頻加熱變頻電源的主電路原理圖
圖2驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路的原理圖
整機(jī)采用自然冷卻，為了降低空載時(shí)的功耗，在系統(tǒng)中增加一個(gè)檢測(cè)被加熱件是否通過加熱線圈的檢測(cè)電路。當(dāng)沒有被加熱件通過加熱線圈時(shí)，繼電器K的常閉觸點(diǎn)閉合，SG3525A引腳16（基準(zhǔn)電壓端）輸出的5V電壓加到引腳10，PWM鎖存器關(guān)斷，主電路輸出關(guān)斷。當(dāng)被加熱件從加熱線圈內(nèi)通過時(shí)，檢測(cè)電路輸出信號(hào)將繼電器K的常閉觸點(diǎn)打開，SG3525A引腳16的5V電壓不再加到引腳10，PWM鎖存器去鎖，系統(tǒng)處于加熱狀態(tài)。
圖3給出了另外一種高頻加熱變頻電源的實(shí)例。這是一種金屬針布高頻感應(yīng)加熱變頻電源的原理圖。圖中的主電路是二極管整流串聯(lián)諧振式1GBT逆變電路。該電路的主要特點(diǎn)是工作在軟開關(guān)狀態(tài)，其工作原理在本站的相關(guān)文章中有介紹。
圖3金屬針布高頻感應(yīng)加熱變頻電源的原理圖
如圖，+300V左右的直流電壓經(jīng)R5、P6及R7分壓取樣，并經(jīng)D24隔離后送入LM339N的⑧腳（比較器反相輸入端）；同時(shí)，+5V電壓經(jīng)R32、R33分壓后，加到LM339M的⑨腳（比較器同相輸入端）。當(dāng)十300V直流電壓超過設(shè)定值時(shí)，LM339N⑧腳的電壓高于⑨腳電壓，比較器立即翻轉(zhuǎn)，LM339N的14腳輸出為低電平，并經(jīng)過D14將LM339N②腳電壓迅速拉低，使TA8316s的①腳無脈沖信號(hào)輸入。
交流220V電壓經(jīng)D1、D2整流后分為兩路：一路經(jīng)R38、R39分壓取樣后，經(jīng)RL40送到N6（9014）的基極，使N6導(dǎo)通，HT46R47（IC3）的④腳為低電平。當(dāng)電源電壓低于設(shè)定值時(shí)，N6截止，HT46RL47④腳為高電平，HT46R47⑩腳停止輸出脈沖信號(hào)；另一路經(jīng)K35、R36分壓取樣并經(jīng)D17隔離后，送到HT46R47的⑤腳。當(dāng)電源電壓高于設(shè)定值時(shí)，HT46R47⑩腳將停止輸出脈沖信號(hào)。
加熱線圈L的SK2端（即N10集電極）電壓經(jīng)R27、R28、R29分壓取樣后，直接送到L．M339N的⑩腳（比較器的反相輸入端）；同時(shí)，+5V電壓經(jīng)R30、R31分壓取樣后直接送到LM339N的11腳（比較器的同相輸入端）。當(dāng)N10集電極的電壓超過設(shè)定值時(shí)（一般在1150V左右），LM339N⑩腳的電壓高于11腳，LM339N13腳輸出為低電平，HT46R47的⑧腳將得不到正常的電壓信號(hào)，其⑩腳停止輸出脈沖信號(hào)，從而保護(hù)了N10不被擊穿損壞。
該機(jī)的感應(yīng)加熱電路主要由加熱線圈L、諧振電容cl（2μF／1200V）、門控管N10（（GP20B120UD-E）和阻尼二極管D25（BY359X）組成。其工作原理簡(jiǎn)述如下：當(dāng)門控管N10導(dǎo)通時(shí)，流過加熱線圈L的電流迅速增大；當(dāng)門控管截止時(shí)，儲(chǔ)存在L中的電能向諧振電容C1充電，隨即C1又向加熱線圈放電。如此循環(huán)，即C1和L發(fā)生并聯(lián)諧振，L周圍便會(huì)產(chǎn)生高頻電磁場(chǎng)，該電磁場(chǎng)使放在電磁爐灶面上的鐵鍋感應(yīng)到強(qiáng)大的渦流，從而產(chǎn)生熱量對(duì)食物進(jìn)行加熱。
如圖所示，交流220V電源電壓經(jīng)電源變壓器T1降壓后，生成16．5V、12V、5V直流電壓供各路負(fù)載使用。
C1、C2、C3、L1以及T1的次級(jí)（左側(cè)）共同構(gòu)成了一個(gè)串聯(lián)諧振回路，因?yàn)樽儔浩鞔渭?jí)存在漏感，回路的走線也存在分布電感，所以實(shí)際諧振頻率要比單純用C1-C3容量與L1電感量計(jì)算的諧振頻率略低。圖中L1實(shí)際上為1uH，我將漏感分布電感等加在里面所以為1.3uH，如圖參數(shù)諧振頻率為56.5KHz。
從逆變橋輸出的高頻方波激勵(lì)信號(hào)從J2-1輸入，通過隔直電容C4及單刀雙擲開關(guān)S1后進(jìn)入T1的初級(jí)，然后流經(jīng)1:100電流互感器后從J2-2回流進(jìn)逆變橋。在這里，C4單純作為隔直電容，不參與諧振，因此應(yīng)選擇容量足夠大的無感無極性電容，這里選用CDE無感吸收電容1.7uF400V五只并聯(lián)以降低發(fā)熱。
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