電磁加熱器電路圖

家用感應加熱裝置的典型應用是電磁灶，其功率般在lkW左右，要求被加熱容器的底部直徑不小于120mm。本設計的感虛加熱器輸出功率定在200W~300W，感應器有效直徑lOOmm 左右，主要用于小容量的液體、食品、易拉罐飲品的加熱，在家庭、醫院、賓館房間、零售商店中有廣泛應用。

感應加熱要求感應線圈的品質因數(Q值)高，Q可由下式計算: Q=X/R=ωL/R 其中，L 是感應線圈的電感(單位H)，ω 是驅動源的開關頻率，R 是感應線圈的等效串聯電阻(Ω)。通過以不同的驅動頻率驅動加熱線圈，可以得到線圈參數與頻率的關系。當感應線圈靠近鐵制品時。其等效電阻將大幅度增加，Q 值下降;而當其靠近非鐵磁性金屬時，其等效電阻增加很少，其Q 值下降不大。

這種特性使鐵金屬更易被感應加熱。例如，在驅動頻率為100kHz 時，靠近鐵制品的線圈，其R 值為2Ω，而靠近鋁制品時，R 值儀0。238Ω;當驅動頻率為400kHz 時，空載線圈的Q 值達到318，在靠近鋁制品時下降為124，而在靠近鐵制品時下降至13。因此，在選擇驅動源頻率時，要選擇空載線圈的R 值和有鐵金屬時的R 值相差大的頻率，這個頻率范圍般在lOOkHz 至400kHz。為了減小加熱線圈自身的損耗，線圈需用很多股細銅線組成的絞合線來繞制，這樣容易制戰高頻損失小、Q值高的線圈。

感應線圈有兩種形狀，種是加熱普通平底鐵金屬容器的平板線圈。另種是加熱易拉罐的筒形線圈。在實際的感應加熱電路中，感應線圈與其等效串聯阻抗R，以及外加電容器C 等共同構成LCR 串聯諧振電路。圖1 是本高頻感應加熱器的方框圖。采用緣柵場效應管的半橋驅動、LC 串聯諧振電路，用鎖相環(PLL)和脈寬調制(PWM)電路作閉環控制，以保證串聯諧振頻率的穩定:用半橋功率電路驅動加熱線圈。半橋輸出電路輸出阻抗低，即使用方波信號作電壓驅動，輸出電流波形也是正弦波，因而電壓相電流的相位差小，功率傳輸效率高。整機電路見圖2。

PLL 及PWM 恒流控制電路:采用開關穩壓集成電路UC3825，實際開關頻率可達lMHz，具有兩路大電流推挽式輸出電路。利用UC3825 內的振蕩電路構成壓控振蕩器VCO，其頻率范圍可取為200kHz~300kHz，由定時阻容元件R10+R9//Rt 和C5 的值決定。

動態電阻Rt 由小信號MOSFET 管構成，其阻值受MCl4060B 的輸出控制。考慮到加熱線圈L 的電感量及串聯諧振電容量的自由度，這個頻率的可變化范圍應有兩倍左右。當取圖2中的數值時，振蕩頻率約160kHz~380kHz。為了保證振蕩頻率的穩定，采用PLL 電路MCl4046B 作相位檢測器。由電流互感器CT 檢測出通過加熱線圈L 的電流，CT 次的負載Rl 取200Ω，轉換，比為1V/1A，經D1、D2 雙向限幅。Cl 耦合至ICl 的PCa 端;ICl 的PCb 端輸入電壓由IC2 的PWM 輸出電壓分壓。得到，其值約5Vpeak，以滿足CMOS 電平的需要。由于流過加熱線圈的電流有少許滯后，故在PCb 端加入容量約1000pF 的相位補償電容器C2。如果工作頻率和LC 參數有變化， 該電容量也應梢應變化。 如f=300kHz 、電流相位滯后45。

相位補償電容:Ccomp=1/2πRf=l/6。28x500x300xl03=1061pF如果以某頻率驅動加熱線圈，當接近鋁制時，由于LCR串聯諧振電路的阻抗很低，通過的大電流可能會損壞MOSFET;如果空載，也可能造成桐同后果。因此采用恒流控制。這里，利用電流互感器CT 的輸出經D3、D4 倍壓整流屆作為反饋信號，輸出電流的調節用脈寬調制方式控制平均電流，由IC2 內部的誤差放大器來實現。由IC2 內部的基準電壓源經電阻分壓后取得+2。5V 的電壓，作為比較器的基準電壓。調節W1 可改變輸出電流，也可調節輸出功率。

MOSFET 驅動電路、半橋輸出電路及LC 串聯諧振電路:在負荷為鐵制品時，由于串聯諧振電路的R 將增大，故應設置較高的電源電腥(選定為300V)。又由于在空載時，R 很小而Q 值高。將有很大的電流流過功率輸出管，故應選用漏電流大的MOSFET 管。這里選用電流達12A 的2SKl489 兩強構成半橋輸出。

驅動信號由UC3825 輸出、經C13~CJ6 和脈沖變壓器Tl、T2 耦合至推動。D7~D10 用于保護大功率MOSFET。在半橋輸出電路中插入了電流互感器CT，用以檢出流過加熱線圈的電流。加熱線圈L 和電容C19、C20 構成LC 諧振電路。作為半橋輸出的負載。當LC 串聯電路諧振時，即使用方波驅動，流過線圈的電流波形也是正弦波。加熱線圈可作為平板形(加熱甲底容器)或筒形(加熱易拉。罐)。為減少由于集膚效應產生高頻損失，加熱線圈的材料用120 根φ0。08mm 的細銅線絞合而成。線圈的尺寸。

整機供電電路:功率輸出電路由交流市電經橋式。