ในโพสต์นี้เราจะพูดถึงวิธีการสร้างวงจรฮีตเตอร์เหนี่ยวนำกำลังสูง 1,000 วัตต์โดยใช้ IGBT ซึ่งถือว่าเป็นอุปกรณ์สวิตชิ่งที่หลากหลายและทรงพลังที่สุดแม้จะเหนือกว่า mosfets

หลักการทำงานของเครื่องทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำ

หลักการทำงานของเครื่องทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำนั้นง่ายมากที่จะเข้าใจ

สนามแม่เหล็กที่มีความถี่สูงเกิดจากขดลวดที่มีอยู่ในเครื่องทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำและในทางกลับกันกระแสวนจะถูกเหนี่ยวนำเหนือวัตถุโลหะ (แม่เหล็ก) ซึ่งมีอยู่ตรงกลางของขดลวดและทำให้มันร้อน

เพื่อชดเชยลักษณะอุปนัยของขดลวดความจุเรโซแนนซ์จะวางขนานกับขดลวด

ความถี่เรโซแนนซ์คือความถี่ที่วงจรเรโซแนนซ์ (หรือที่เรียกว่าคอยล์ - คาปาซิเตอร์) ต้องขับเคลื่อน

กระแสที่ไหลผ่านขดลวดมีขนาดใหญ่กว่ากระแสกระตุ้นเสมอ วงจร IR2153 ใช้เพื่อเปิดใช้งานการทำงานของวงจรเป็นแบบ 'ครึ่งสะพานคู่' พร้อมกับ IGBT STGW30NC60W ที่ควบคุมได้สี่ตัว

กำลังส่งที่เท่ากันโดย half-bridge คู่กับสะพานเต็ม แต่ตัวขับเกตในกรณีของอดีตนั้นง่ายกว่า

IGBT STGW30NC60W

รายละเอียด pinout ของเครื่องทำความร้อนเหนี่ยวนำ IGBT

การใช้ Anti-Parallel Diodes

ไดโอดคู่ขนาดใหญ่ STTH200L06TV1 (2x 120A) ใช้ในรูปแบบของไดโอดต่อต้านขนาน แม้ว่าไดโอดขนาดเล็กกว่า 30A จะเพียงพอสำหรับสิ่งนี้

STMicroelectronics โมดูลไดโอดคู่ STTH200L06TV1 แยก 600V 120A

ในกรณีที่คุณใช้ไดโอดในตัวของ IGBT เช่น STGW30NC60WD คุณจะไม่จำเป็นต้องใช้ไดโอดขนาดเล็กหรือไดโอดคู่ขนาดใหญ่ โพเทนชิออมิเตอร์ถูกใช้เพื่อปรับความถี่ในการทำงานให้เป็นเรโซแนนซ์

หนึ่งในตัวบ่งชี้การสั่นพ้องที่ดีที่สุดคือความสว่างสูงสุดของ LED คุณสามารถสร้างไดรเวอร์ที่ซับซ้อนขึ้นได้อย่างแน่นอนขึ้นอยู่กับความต้องการของคุณ

คุณยังสามารถใช้การปรับอัตโนมัติซึ่งเป็นหนึ่งในสิ่งที่ดีที่สุดที่ควรทำซึ่งเป็นหลักสูตรที่นำมาใช้ในเครื่องทำความร้อนระดับมืออาชีพ แต่มีข้อเสียเปรียบประการหนึ่งที่ความเรียบง่ายของวงจรจะหายไปในกระบวนการนี้

คุณสามารถควบคุมความถี่ที่อยู่ในช่วงประมาณ 110 ถึง 210 kHz อะแดปเตอร์ขนาดเล็กซึ่งสามารถเป็นได้ทั้งประเภทหม้อแปลงหรือ smps ใช้เพื่อให้แรงดันไฟฟ้าเสริม 14-15V ซึ่งจำเป็นในวงจรควบคุม

หม้อแปลงแยก

หม้อแปลงแยกและ Choke L1 ที่ตรงกันเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้เชื่อมต่อเอาต์พุตกับวงจรการทำงาน

ตัวเหนี่ยวนำทั้งสองนี้มีอยู่ในการออกแบบแกนอากาศ

ในอีกด้านหนึ่งที่ทำให้หายใจไม่ออกประกอบด้วย 4 รอบที่เส้นผ่านศูนย์กลาง 23 ซม. ในทางกลับกันหม้อแปลงแยกประกอบด้วย 12 รอบที่เส้นผ่านศูนย์กลาง 14 ซม. และรอบเหล่านี้ประกอบด้วยสายเคเบิลแบบมีสายคู่ (ดังแสดงในรูปด้านล่าง) .

แม้ว่ากำลังขับจะถึงระดับ 1600W คุณจะพบว่ายังมีขอบเขตที่ต้องปรับปรุงอีกมาก

ขดลวดทำงานของเครื่องทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำ IGBT ที่นำเสนอประกอบด้วยเส้นลวดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 3.3 มม.

ใช้ทองแดงสำหรับขดลวด

ลวดทองแดงถือว่าเหมาะสมกว่าในการทำคอยล์งานเนื่องจากสามารถเชื่อมต่อกับระบบระบายความร้อนด้วยน้ำได้ง่ายและมีประสิทธิภาพ

ขดลวดประกอบด้วยหกรอบพร้อมกับขนาดความสูง 23 มม. และเส้นผ่านศูนย์กลาง 24 มม. ขดลวดอาจร้อนได้ในกรณีที่ต้องใช้งานเป็นเวลานาน

ตัวเก็บประจุแบบเรโซแนนซ์ประกอบด้วยตัวเก็บประจุขนาดเล็ก 23 ชิ้นซึ่งมีความจุรวม 2u3 คุณยังสามารถใช้ตัวเก็บประจุขนาด 100nF ในการออกแบบเช่นโพลีโพรพิลีน Class X2 และ 275V MKP

คุณสามารถใช้เพื่อวัตถุประสงค์นี้แม้ว่าโดยพื้นฐานแล้วจะไม่ได้มีวัตถุประสงค์หรือทำขึ้นเพื่อวัตถุประสงค์ดังกล่าวก็ตาม

ความถี่ของการสั่นพ้องคือ 160 kHz แนะนำให้ใช้ฟิลเตอร์ EMI เสมอ สามารถใช้ซอฟต์สตาร์ทเพื่อแทนที่ตัวแปร

ฉันขอแนะนำอย่างยิ่งให้คุณใช้ลิมิตเตอร์ซึ่งเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับไฟหลักเช่นหลอดฮาโลเจนและเครื่องทำความร้อนประมาณ 1 กิโลวัตต์เมื่อเปิดเครื่องเป็นครั้งแรก

คำเตือน: วงจรความร้อนเหนี่ยวนำที่ใช้เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟและมีแรงดันไฟฟ้าสูงและอาจถึงแก่ชีวิตได้

เพื่อหลีกเลี่ยงอุบัติเหตุจากเหตุนี้คุณควรใช้โพเทนชิออมิเตอร์ที่มีเพลาพลาสติก สนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่สูงเป็นอันตรายเสมอและอาจส่งผลเสียหายต่อสื่อจัดเก็บข้อมูลและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

สัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าในระดับที่มีนัยสำคัญเกิดจากวงจรและอาจทำให้เกิดไฟฟ้าช็อตไฟไหม้หรือไหม้ได้

ทุกงานหรือกระบวนการที่คุณทำถือเป็นความเสี่ยงของคุณเองและความรับผิดชอบจะอยู่กับคุณและฉันจะไม่รับผิดชอบต่ออันตรายใด ๆ ที่เกิดขึ้นจากการดำเนินการตามขั้นตอนนี้

แผนภูมิวงจรรวม

วงจรฮีตเตอร์เหนี่ยวนำ 1,000 วัตต์ที่ใช้ IGBT

วงจรเรียงกระแสสะพาน 220V AC ถึง 220V DC พร้อมหลอดไฟนิรภัย

โช้ค L1

การออกแบบ choke L1 ที่ใช้ในวงจรฮีตเตอร์เหนี่ยวนำ IGBT แบบเต็มสะพานด้านบนสามารถดูได้จากภาพด้านล่าง:

คุณสามารถทำได้โดยการขดลวด 4 รอบที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 23 ซม. โดยใช้สายเคเบิ้ลหนาเส้นเดียว

ภาพต่อไปนี้แสดงอากาศขดสองชั้น การออกแบบหม้อแปลงแยก :

คุณสามารถสร้างสิ่งนี้ได้โดยการม้วน 12 รอบโดยมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 14 ซม. โดยใช้สายเคเบิลแบบหนาสองเท่า

ขดลวดแยกสำหรับเครื่องทำความร้อนเหนี่ยวนำ igbt

ขดลวดงานอาจสร้างขึ้นตามคำแนะนำต่อไปนี้

โปรดทราบว่าหากขดลวดพันกันแน่นอาจต้องหมุนเพียง 5 รอบ หากใช้หกรอบคุณอาจลองยืดขดลวดเล็กน้อยเพื่อให้ได้เสียงสะท้อนและประสิทธิภาพที่ดีที่สุด

อัปเดต

การเพิ่มขีด จำกัด ปัจจุบัน

แผนภาพต่อไปนี้แนะนำวิธีการเพิ่มคุณลักษณะการ จำกัด กระแสไฟฟ้าอย่างง่ายในการออกแบบเครื่องทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำที่อธิบายไว้ข้างต้น

วงจรฮีตเตอร์เหนี่ยวนำ 1 kva พร้อมการควบคุมกระแส

TIL111 opto-coupler Pinout รายละเอียด

ที่นี่ตัวต้านทานใกล้ L1 (เรียกว่า Rx) กลายเป็นตัวต้านทานตรวจจับกระแสซึ่งพัฒนาแรงดันไฟฟ้าขนาดเล็กข้ามตัวเองไปยังจุดที่ต้องการเมื่อกระแสเริ่มเกินขีด จำกัด ที่ปลอดภัย

แรงดันไฟฟ้าข้าม Rx นี้ใช้สำหรับกระตุ้น LED ภายในออปโป - คัปเปอร์ที่ต่ออยู่ ทรานซิสเตอร์เอาท์พุตภายในออปโปตอบสนองต่อการกระตุ้น LED และทำการกราวด์ Ct ขา # 3 ของ IC IR2153 ของไดรเวอร์หลักอย่างรวดเร็ว

IC จะปิดตัวลงทันทีโดยห้ามไม่ให้กระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้นอีก เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นกระแสไฟฟ้าลดลงซึ่งจะกำจัดแรงดันไฟฟ้าข้าม Rx ดังนั้นจึงปิดไฟ LED ออปโต สิ่งนี้จะเปลี่ยนสถานการณ์ไปสู่สถานการณ์ปกติก่อนหน้านี้และ IC จะเริ่มสั่นอีกครั้ง วงจรนี้จะทำซ้ำอย่างรวดเร็วเพื่อให้แน่ใจว่ามีการใช้กระแสไฟฟ้าคงที่สำหรับโหลดภายในขีด จำกัด ที่กำหนดไว้อย่างปลอดภัย

Rx = 2 / ขีด จำกัด ปัจจุบัน

ข้อเสนอแนะจากผู้อ่านโดยเฉพาะ:

เรียนท่านที่เคารพ - ฉันได้สร้างเครื่องทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำ 1/2 สะพานกับ 4 IGBT สำเร็จแล้วและฉันต้องการทราบว่าหลอดไฟฮีตเตอร์ 1000 วัตต์ที่แนะนำควรเชื่อมต่อกับวงจรอย่างถาวรหรือไม่เกินการทดสอบในครั้งที่ 1 เท่านั้น

ภาพของผลการทดสอบอยู่ภายใต้:

รอการตอบกลับของคุณโดยเร็วที่สุด ขอแสดงความนับถือ - Manish

การแก้วงจรแบบสอบถาม

เรียน Manish
ในขณะที่ใช้งานเครื่องทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำคุณเห็นไฟเรืองแสงบนหลอดไฟชุดหรือไม่
ถ้าใช่อาจจะไม่สามารถถอดออกได้หากหลอดไฟอยู่ในสถานะไม่สว่างและ 'เย็น' อย่างสมบูรณ์ (รู้สึกได้โดยการถือไว้) ก็สามารถถอดออกได้
ความนับถือ

คำติชมจากคุณ Saeed Mahdavi