家用(yong)(yong)感(gan)應(ying)加(jia)熱(re)(re)裝(zhuang)置的(de)典型應(ying)用(yong)(yong)是電(dian)磁灶，其功(gong)率般在lkW左右，要求(qiu)被加(jia)熱(re)(re)容器(qi)的(de)底部(bu)直徑不小(xiao)(xiao)于(yu)120mm。本設計的(de)感(gan)虛加(jia)熱(re)(re)器(qi)輸出功(gong)率定(ding)在200W~300W，感(gan)應(ying)器(qi)有(you)效直徑lOOmm 左右，主要用(yong)(yong)于(yu)小(xiao)(xiao)容量的(de)液體(ti)、食品、易拉罐(guan)飲品的(de)加(jia)熱(re)(re)，在家庭(ting)、醫院、賓館房間(jian)、零售商店(dian)中有(you)廣泛應(ying)用(yong)(yong)。

感應加(jia)熱要求感應線圈(quan)的(de)(de)品(pin)質因(yin)數(shu)(Q值)高，Q可由下式計算: Q=X/R=ωL/R 其(qi)(qi)(qi)中，L 是感應線圈(quan)的(de)(de)電感(單位(wei)H)，ω 是驅(qu)動(dong)源的(de)(de)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)，R 是感應線圈(quan)的(de)(de)等(deng)效串聯電阻(Ω)。通過(guo)以不同的(de)(de)驅(qu)動(dong)頻(pin)率(lv)驅(qu)動(dong)加(jia)熱線圈(quan)，可以得到線圈(quan)參數(shu)與頻(pin)率(lv)的(de)(de)關(guan)系。當感應線圈(quan)靠近鐵制(zhi)品(pin)時。其(qi)(qi)(qi)等(deng)效電阻將大(da)幅度增加(jia)，Q 值下降;而當其(qi)(qi)(qi)靠近非鐵磁性金(jin)屬時，其(qi)(qi)(qi)等(deng)效電阻增加(jia)很少，其(qi)(qi)(qi)Q 值下降不大(da)。

這(zhe)(zhe)種特性使鐵(tie)(tie)金屬更易(yi)被感應加熱(re)。例(li)如(ru)，在(zai)(zai)驅動(dong)(dong)(dong)頻率(lv)為100kHz 時(shi)(shi)，靠(kao)近鐵(tie)(tie)制(zhi)品(pin)的(de)線(xian)圈(quan)，其R 值(zhi)(zhi)為2Ω，而(er)靠(kao)近鋁制(zhi)品(pin)時(shi)(shi)，R 值(zhi)(zhi)儀0。238Ω;當驅動(dong)(dong)(dong)頻率(lv)為400kHz 時(shi)(shi)，空載線(xian)圈(quan)的(de)Q 值(zhi)(zhi)達到318，在(zai)(zai)靠(kao)近鋁制(zhi)品(pin)時(shi)(shi)下降為124，而(er)在(zai)(zai)靠(kao)近鐵(tie)(tie)制(zhi)品(pin)時(shi)(shi)下降至13。因此，在(zai)(zai)選(xuan)擇(ze)(ze)驅動(dong)(dong)(dong)源頻率(lv)時(shi)(shi)，要選(xuan)擇(ze)(ze)空載線(xian)圈(quan)的(de)R 值(zhi)(zhi)和有(you)鐵(tie)(tie)金屬時(shi)(shi)的(de)R 值(zhi)(zhi)相差(cha)大(da)的(de)頻率(lv)，這(zhe)(zhe)個頻率(lv)范圍(wei)般在(zai)(zai)lOOkHz 至400kHz。為了減小(xiao)加熱(re)線(xian)圈(quan)自(zi)身的(de)損耗，線(xian)圈(quan)需(xu)用很多(duo)股(gu)細銅線(xian)組成(cheng)的(de)絞合(he)線(xian)來繞制(zhi)，這(zhe)(zhe)樣容易(yi)制(zhi)戰高(gao)頻損失(shi)小(xiao)、Q值(zhi)(zhi)高(gao)的(de)線(xian)圈(quan)。

感(gan)應線(xian)圈(quan)(quan)(quan)有兩種形(xing)狀，種是加(jia)(jia)熱(re)普通平底鐵金屬容(rong)(rong)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)平板線(xian)圈(quan)(quan)(quan)。另種是加(jia)(jia)熱(re)易拉罐的(de)(de)(de)筒(tong)形(xing)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)。在實(shi)際(ji)的(de)(de)(de)感(gan)應加(jia)(jia)熱(re)電(dian)(dian)(dian)路(lu)中(zhong)，感(gan)應線(xian)圈(quan)(quan)(quan)與其等效串(chuan)聯(lian)(lian)阻抗R，以及外加(jia)(jia)電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)器(qi)(qi)C 等共同(tong)構(gou)成(cheng)LCR 串(chuan)聯(lian)(lian)諧振電(dian)(dian)(dian)路(lu)。圖1 是本高(gao)頻感(gan)應加(jia)(jia)熱(re)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)方框圖。采用緣柵場(chang)效應管的(de)(de)(de)半(ban)橋驅動、LC 串(chuan)聯(lian)(lian)諧振電(dian)(dian)(dian)路(lu)，用鎖相(xiang)環(PLL)和脈(mo)寬(kuan)調制(PWM)電(dian)(dian)(dian)路(lu)作閉環控制，以保證串(chuan)聯(lian)(lian)諧振頻率(lv)(lv)的(de)(de)(de)穩定:用半(ban)橋功(gong)率(lv)(lv)電(dian)(dian)(dian)路(lu)驅動加(jia)(jia)熱(re)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)。半(ban)橋輸出電(dian)(dian)(dian)路(lu)輸出阻抗低(di)，即使用方波信號作電(dian)(dian)(dian)壓(ya)驅動，輸出電(dian)(dian)(dian)流波形(xing)也是正弦波，因而電(dian)(dian)(dian)壓(ya)相(xiang)電(dian)(dian)(dian)流的(de)(de)(de)相(xiang)位差小，功(gong)率(lv)(lv)傳輸效率(lv)(lv)高(gao)。整機電(dian)(dian)(dian)路(lu)見圖2。

PLL 及PWM 恒流控制電(dian)路(lu):采用(yong)開關(guan)穩壓(ya)集成電(dian)路(lu)UC3825，實際開關(guan)頻(pin)率(lv)可(ke)達lMHz，具有兩路(lu)大電(dian)流推(tui)挽式輸出電(dian)路(lu)。利用(yong)UC3825 內的(de)振蕩電(dian)路(lu)構成壓(ya)控振蕩器VCO，其頻(pin)率(lv)范圍可(ke)取(qu)為200kHz~300kHz，由定(ding)時(shi)阻容元件(jian)R10+R9//Rt 和C5 的(de)值決定(ding)。

動(dong)態電(dian)(dian)(dian)(dian)阻Rt 由(you)小信號MOSFET 管構成，其(qi)阻值受MCl4060B 的(de)(de)(de)輸出(chu)(chu)控制(zhi)。考慮(lv)到加(jia)(jia)熱線圈(quan)L 的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)感量(liang)及串聯諧振電(dian)(dian)(dian)(dian)容量(liang)的(de)(de)(de)自由(you)度，這個頻率(lv)的(de)(de)(de)可(ke)變化范圍應(ying)有(you)兩倍(bei)左右。當取圖(tu)2中的(de)(de)(de)數值時，振蕩頻率(lv)約(yue)160kHz~380kHz。為(wei)了保證振蕩頻率(lv)的(de)(de)(de)穩(wen)定，采用PLL 電(dian)(dian)(dian)(dian)路MCl4046B 作相位檢(jian)測器(qi)(qi)。由(you)電(dian)(dian)(dian)(dian)流互感器(qi)(qi)CT 檢(jian)測出(chu)(chu)通過(guo)加(jia)(jia)熱線圈(quan)L 的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)流，CT 次的(de)(de)(de)負載(zai)Rl 取200Ω，轉換，比為(wei)1V/1A，經D1、D2 雙向限幅。Cl 耦合至ICl 的(de)(de)(de)PCa 端(duan);ICl 的(de)(de)(de)PCb 端(duan)輸入(ru)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓由(you)IC2 的(de)(de)(de)PWM 輸出(chu)(chu)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓分壓。得(de)到，其(qi)值約(yue)5Vpeak，以滿(man)足(zu)CMOS 電(dian)(dian)(dian)(dian)平(ping)的(de)(de)(de)需(xu)要。由(you)于流過(guo)加(jia)(jia)熱線圈(quan)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)流有(you)少(shao)許滯后(hou)，故在PCb 端(duan)加(jia)(jia)入(ru)容量(liang)約(yue)1000pF 的(de)(de)(de)相位補償電(dian)(dian)(dian)(dian)容器(qi)(qi)C2。如(ru)果工作頻率(lv)和LC 參數有(you)變化， 該電(dian)(dian)(dian)(dian)容量(liang)也(ye)應(ying)梢應(ying)變化。 如(ru)f=300kHz 、電(dian)(dian)(dian)(dian)流相位滯后(hou)45。

相位(wei)補(bu)償(chang)電(dian)(dian)容(rong):Ccomp=1/2πRf=l/6。28x500x300xl03=1061pF如果以(yi)某頻率驅動加(jia)熱線圈，當接(jie)近(jin)鋁制(zhi)時，由(you)于(yu)LCR串聯諧(xie)振電(dian)(dian)路(lu)的(de)阻抗很低，通過的(de)大(da)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)可能會損壞MOSFET;如果空載，也(ye)可能造成(cheng)桐同后果。因此采用恒流(liu)(liu)(liu)控制(zhi)。這(zhe)里，利用電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)互感器CT 的(de)輸(shu)(shu)出(chu)經D3、D4 倍壓整流(liu)(liu)(liu)屆作為反饋信號，輸(shu)(shu)出(chu)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)的(de)調節(jie)用脈寬(kuan)調制(zhi)方(fang)式控制(zhi)平均電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)，由(you)IC2 內部(bu)的(de)誤差(cha)放(fang)大(da)器來(lai)實現(xian)。由(you)IC2 內部(bu)的(de)基(ji)準(zhun)電(dian)(dian)壓源經電(dian)(dian)阻分(fen)壓后取得+2。5V 的(de)電(dian)(dian)壓，作為比較器的(de)基(ji)準(zhun)電(dian)(dian)壓。調節(jie)W1 可改變(bian)輸(shu)(shu)出(chu)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)，也(ye)可調節(jie)輸(shu)(shu)出(chu)功率。

MOSFET 驅動電(dian)路、半(ban)(ban)橋(qiao)輸出(chu)電(dian)路及LC 串聯(lian)諧振電(dian)路:在負(fu)荷為鐵(tie)制(zhi)品時(shi)，由于串聯(lian)諧振電(dian)路的(de)(de)R 將增大，故應設置較高(gao)的(de)(de)電(dian)源電(dian)腥(選定為300V)。又由于在空載(zai)時(shi)，R 很小而Q 值高(gao)。將有很大的(de)(de)電(dian)流(liu)流(liu)過功率輸出(chu)管(guan)，故應選用(yong)漏電(dian)流(liu)大的(de)(de)MOSFET 管(guan)。這里選用(yong)電(dian)流(liu)達12A 的(de)(de)2SKl489 兩強構成半(ban)(ban)橋(qiao)輸出(chu)。

驅動(dong)(dong)信號由(you)UC3825 輸出、經C13~CJ6 和脈沖(chong)變壓器(qi)Tl、T2 耦合至推動(dong)(dong)。D7~D10 用(yong)(yong)于(yu)保護大功率MOSFET。在半橋輸出電(dian)路中插(cha)入了電(dian)流互(hu)感器(qi)CT，用(yong)(yong)以(yi)檢出流過加熱(re)(re)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)的(de)電(dian)流。加熱(re)(re)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)L 和電(dian)容C19、C20 構(gou)成LC 諧振(zhen)電(dian)路。作(zuo)為(wei)半橋輸出的(de)負載。當LC 串聯(lian)電(dian)路諧振(zhen)時(shi)，即使用(yong)(yong)方(fang)波(bo)驅動(dong)(dong)，流過線(xian)(xian)圈(quan)(quan)的(de)電(dian)流波(bo)形也是(shi)正(zheng)弦波(bo)。加熱(re)(re)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)可作(zuo)為(wei)平板形(加熱(re)(re)甲底(di)容器(qi))或筒形(加熱(re)(re)易拉。罐)。為(wei)減少(shao)由(you)于(yu)集膚效應產生高頻損失，加熱(re)(re)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)的(de)材料用(yong)(yong)120 根φ0。08mm 的(de)細銅(tong)線(xian)(xian)絞合而成。線(xian)(xian)圈(quan)(quan)的(de)尺寸(cun)。

整(zheng)機(ji)供(gong)電(dian)(dian)電(dian)(dian)路:功率輸(shu)出電(dian)(dian)路由(you)交流(liu)市電(dian)(dian)經橋(qiao)式。