家用感(gan)(gan)應加熱裝置的(de)(de)典型應用是電磁灶，其(qi)功(gong)率(lv)般在(zai)lkW左右(you)，要(yao)求被加熱容(rong)器(qi)的(de)(de)底部直徑不小于120mm。本設計的(de)(de)感(gan)(gan)虛(xu)加熱器(qi)輸(shu)出功(gong)率(lv)定在(zai)200W~300W，感(gan)(gan)應器(qi)有效直徑lOOmm 左右(you)，主要(yao)用于小容(rong)量的(de)(de)液體、食品(pin)、易拉罐飲品(pin)的(de)(de)加熱，在(zai)家庭、醫院、賓(bin)館(guan)房間、零售商店(dian)中有廣泛應用。

感(gan)應(ying)加(jia)熱要(yao)求感(gan)應(ying)線(xian)(xian)圈(quan)的(de)品質因(yin)數(Q值(zhi))高，Q可由下式計算: Q=X/R=ωL/R 其中，L 是(shi)(shi)感(gan)應(ying)線(xian)(xian)圈(quan)的(de)電感(gan)(單位H)，ω 是(shi)(shi)驅(qu)動(dong)源的(de)開關頻率(lv)，R 是(shi)(shi)感(gan)應(ying)線(xian)(xian)圈(quan)的(de)等效串聯電阻(Ω)。通過以不同的(de)驅(qu)動(dong)頻率(lv)驅(qu)動(dong)加(jia)熱線(xian)(xian)圈(quan)，可以得到線(xian)(xian)圈(quan)參數與頻率(lv)的(de)關系。當感(gan)應(ying)線(xian)(xian)圈(quan)靠近鐵制(zhi)品時。其等效電阻將大(da)幅度增(zeng)加(jia)，Q 值(zhi)下降(jiang);而當其靠近非鐵磁性(xing)金屬時，其等效電阻增(zeng)加(jia)很少，其Q 值(zhi)下降(jiang)不大(da)。

這種特性使鐵金屬更易被感應加(jia)熱(re)。例如(ru)，在(zai)(zai)驅動(dong)(dong)頻(pin)(pin)(pin)率(lv)為(wei)(wei)100kHz 時(shi)(shi)，靠(kao)近鐵制(zhi)(zhi)(zhi)品(pin)的(de)線(xian)圈，其R 值(zhi)為(wei)(wei)2Ω，而(er)靠(kao)近鋁制(zhi)(zhi)(zhi)品(pin)時(shi)(shi)，R 值(zhi)儀0。238Ω;當驅動(dong)(dong)頻(pin)(pin)(pin)率(lv)為(wei)(wei)400kHz 時(shi)(shi)，空載線(xian)圈的(de)Q 值(zhi)達到318，在(zai)(zai)靠(kao)近鋁制(zhi)(zhi)(zhi)品(pin)時(shi)(shi)下降為(wei)(wei)124，而(er)在(zai)(zai)靠(kao)近鐵制(zhi)(zhi)(zhi)品(pin)時(shi)(shi)下降至(zhi)13。因此(ci)，在(zai)(zai)選擇驅動(dong)(dong)源頻(pin)(pin)(pin)率(lv)時(shi)(shi)，要選擇空載線(xian)圈的(de)R 值(zhi)和(he)有(you)鐵金屬時(shi)(shi)的(de)R 值(zhi)相差大的(de)頻(pin)(pin)(pin)率(lv)，這個頻(pin)(pin)(pin)率(lv)范圍(wei)般在(zai)(zai)lOOkHz 至(zhi)400kHz。為(wei)(wei)了減小(xiao)(xiao)加(jia)熱(re)線(xian)圈自(zi)身(shen)的(de)損耗，線(xian)圈需用很(hen)多(duo)股(gu)細銅線(xian)組成的(de)絞合線(xian)來繞制(zhi)(zhi)(zhi)，這樣(yang)容(rong)易制(zhi)(zhi)(zhi)戰高(gao)(gao)頻(pin)(pin)(pin)損失小(xiao)(xiao)、Q值(zhi)高(gao)(gao)的(de)線(xian)圈。

感(gan)應(ying)線(xian)圈有(you)兩種形狀(zhuang)，種是加(jia)熱(re)普通平底鐵金屬容(rong)器的平板(ban)線(xian)圈。另種是加(jia)熱(re)易拉罐的筒(tong)形線(xian)圈。在(zai)實際的感(gan)應(ying)加(jia)熱(re)電(dian)(dian)路(lu)中，感(gan)應(ying)線(xian)圈與其(qi)等效(xiao)串(chuan)聯(lian)(lian)阻抗R，以(yi)及外加(jia)電(dian)(dian)容(rong)器C 等共同構成(cheng)LCR 串(chuan)聯(lian)(lian)諧振(zhen)電(dian)(dian)路(lu)。圖(tu)(tu)1 是本高(gao)頻感(gan)應(ying)加(jia)熱(re)器的方框圖(tu)(tu)。采用緣柵場效(xiao)應(ying)管的半橋(qiao)驅動、LC 串(chuan)聯(lian)(lian)諧振(zhen)電(dian)(dian)路(lu)，用鎖相(xiang)環(PLL)和脈(mo)寬(kuan)調制(zhi)(PWM)電(dian)(dian)路(lu)作閉(bi)環控制(zhi)，以(yi)保證串(chuan)聯(lian)(lian)諧振(zhen)頻率的穩定:用半橋(qiao)功率電(dian)(dian)路(lu)驅動加(jia)熱(re)線(xian)圈。半橋(qiao)輸(shu)出電(dian)(dian)路(lu)輸(shu)出阻抗低，即使用方波信號作電(dian)(dian)壓(ya)驅動，輸(shu)出電(dian)(dian)流波形也是正弦波，因而電(dian)(dian)壓(ya)相(xiang)電(dian)(dian)流的相(xiang)位差小，功率傳輸(shu)效(xiao)率高(gao)。整機電(dian)(dian)路(lu)見圖(tu)(tu)2。

PLL 及PWM 恒(heng)流控制電(dian)(dian)路(lu):采用開關穩壓(ya)集(ji)成電(dian)(dian)路(lu)UC3825，實際開關頻(pin)(pin)率可(ke)達lMHz，具有兩(liang)路(lu)大電(dian)(dian)流推(tui)挽式輸出電(dian)(dian)路(lu)。利用UC3825 內的振(zhen)蕩電(dian)(dian)路(lu)構成壓(ya)控振(zhen)蕩器VCO，其頻(pin)(pin)率范圍可(ke)取為200kHz~300kHz，由定時阻(zu)容元件R10+R9//Rt 和C5 的值決定。

動(dong)態電(dian)阻(zu)Rt 由(you)(you)小信號MOSFET 管(guan)構成，其阻(zu)值(zhi)受MCl4060B 的(de)(de)輸出控(kong)制。考慮到(dao)加(jia)熱線(xian)圈(quan)L 的(de)(de)電(dian)感(gan)(gan)量(liang)及串聯諧振電(dian)容(rong)(rong)量(liang)的(de)(de)自由(you)(you)度，這個頻率的(de)(de)可(ke)變化范圍應有兩倍左右。當取圖2中的(de)(de)數值(zhi)時，振蕩頻率約(yue)160kHz~380kHz。為了保證振蕩頻率的(de)(de)穩(wen)定，采(cai)用PLL 電(dian)路(lu)MCl4046B 作相(xiang)(xiang)(xiang)位檢(jian)測器(qi)。由(you)(you)電(dian)流(liu)(liu)互感(gan)(gan)器(qi)CT 檢(jian)測出通(tong)過(guo)加(jia)熱線(xian)圈(quan)L 的(de)(de)電(dian)流(liu)(liu)，CT 次的(de)(de)負載Rl 取200Ω，轉換，比為1V/1A，經(jing)D1、D2 雙向限幅。Cl 耦合至ICl 的(de)(de)PCa 端;ICl 的(de)(de)PCb 端輸入電(dian)壓由(you)(you)IC2 的(de)(de)PWM 輸出電(dian)壓分壓。得到(dao)，其值(zhi)約(yue)5Vpeak，以滿足CMOS 電(dian)平(ping)的(de)(de)需要。由(you)(you)于流(liu)(liu)過(guo)加(jia)熱線(xian)圈(quan)的(de)(de)電(dian)流(liu)(liu)有少(shao)許(xu)滯后，故在PCb 端加(jia)入容(rong)(rong)量(liang)約(yue)1000pF 的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)位補償電(dian)容(rong)(rong)器(qi)C2。如果工作頻率和LC 參(can)數有變化， 該(gai)電(dian)容(rong)(rong)量(liang)也應梢應變化。 如f=300kHz 、電(dian)流(liu)(liu)相(xiang)(xiang)(xiang)位滯后45。

相位(wei)補償(chang)電(dian)(dian)容(rong):Ccomp=1/2πRf=l/6。28x500x300xl03=1061pF如果以(yi)某頻率驅動加熱線(xian)圈，當接近鋁制(zhi)(zhi)時，由(you)于LCR串聯諧(xie)振電(dian)(dian)路的(de)(de)阻抗很低，通過的(de)(de)大電(dian)(dian)流(liu)(liu)可(ke)能會(hui)損壞MOSFET;如果空載，也(ye)可(ke)能造成桐同(tong)后果。因此采(cai)用恒(heng)流(liu)(liu)控(kong)制(zhi)(zhi)。這里，利用電(dian)(dian)流(liu)(liu)互感器(qi)CT 的(de)(de)輸(shu)(shu)出(chu)經D3、D4 倍壓(ya)整流(liu)(liu)屆(jie)作(zuo)為反饋信號，輸(shu)(shu)出(chu)電(dian)(dian)流(liu)(liu)的(de)(de)調(diao)節(jie)用脈寬(kuan)調(diao)制(zhi)(zhi)方式(shi)控(kong)制(zhi)(zhi)平均電(dian)(dian)流(liu)(liu)，由(you)IC2 內部的(de)(de)誤差放大器(qi)來實現。由(you)IC2 內部的(de)(de)基準電(dian)(dian)壓(ya)源經電(dian)(dian)阻分壓(ya)后取得+2。5V 的(de)(de)電(dian)(dian)壓(ya)，作(zuo)為比較器(qi)的(de)(de)基準電(dian)(dian)壓(ya)。調(diao)節(jie)W1 可(ke)改變輸(shu)(shu)出(chu)電(dian)(dian)流(liu)(liu)，也(ye)可(ke)調(diao)節(jie)輸(shu)(shu)出(chu)功率。

MOSFET 驅(qu)動電(dian)(dian)(dian)路(lu)、半橋(qiao)輸(shu)(shu)出(chu)電(dian)(dian)(dian)路(lu)及LC 串(chuan)聯(lian)諧振(zhen)電(dian)(dian)(dian)路(lu):在負荷為鐵制品時(shi)，由于(yu)串(chuan)聯(lian)諧振(zhen)電(dian)(dian)(dian)路(lu)的(de)R 將增(zeng)大，故應(ying)設置(zhi)較高(gao)的(de)電(dian)(dian)(dian)源電(dian)(dian)(dian)腥(xing)(選定為300V)。又由于(yu)在空載時(shi)，R 很(hen)小(xiao)而Q 值高(gao)。將有很(hen)大的(de)電(dian)(dian)(dian)流流過功率輸(shu)(shu)出(chu)管，故應(ying)選用漏電(dian)(dian)(dian)流大的(de)MOSFET 管。這里選用電(dian)(dian)(dian)流達12A 的(de)2SKl489 兩(liang)強構成半橋(qiao)輸(shu)(shu)出(chu)。

驅(qu)動(dong)信(xin)號由UC3825 輸出、經C13~CJ6 和(he)脈沖變壓器(qi)Tl、T2 耦合至推動(dong)。D7~D10 用(yong)于保護大功率MOSFET。在半(ban)橋輸出電(dian)(dian)(dian)路中插入了電(dian)(dian)(dian)流互感器(qi)CT，用(yong)以檢出流過(guo)加(jia)熱線(xian)圈(quan)(quan)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流。加(jia)熱線(xian)圈(quan)(quan)L 和(he)電(dian)(dian)(dian)容(rong)C19、C20 構成LC 諧振(zhen)電(dian)(dian)(dian)路。作為(wei)半(ban)橋輸出的(de)(de)負載。當LC 串聯電(dian)(dian)(dian)路諧振(zhen)時，即使用(yong)方波(bo)驅(qu)動(dong)，流過(guo)線(xian)圈(quan)(quan)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流波(bo)形(xing)也是(shi)正(zheng)弦(xian)波(bo)。加(jia)熱線(xian)圈(quan)(quan)可作為(wei)平(ping)板形(xing)(加(jia)熱甲底(di)容(rong)器(qi))或(huo)筒形(xing)(加(jia)熱易拉(la)。罐)。為(wei)減少由于集(ji)膚(fu)效應產生高頻損失(shi)，加(jia)熱線(xian)圈(quan)(quan)的(de)(de)材料用(yong)120 根φ0。08mm 的(de)(de)細銅線(xian)絞合而成。線(xian)圈(quan)(quan)的(de)(de)尺寸。

整機供(gong)電(dian)(dian)電(dian)(dian)路(lu)(lu):功率輸出電(dian)(dian)路(lu)(lu)由交流市(shi)電(dian)(dian)經橋式。