设计电磁炉:首先基础知识

文章:Akshat Jain,Ranajay Mallik

由于缺乏开放的火焰,感应炊具快速烹饪和高度节能,更安全。这就是你设计的方式。

即使[启用]技术已经存在大约一个世纪,烹饪烹饪热潮也一直受到很多关注。Enduction Cooktop在国内和商业用途中非常受欢迎。然而,出现亚太经济体中许多地区的感应饼干,预计将看到作为市场的快速增长。这是由于亚太地区和东欧地区日益增长和快速城市化。

感应烹饪使用磁线圈加热炊具。烹饪表面保持冷却,而在炊具内产生热量。与其他传统方法相比,通过感应炉灶烹饪烹饪快速且高度节能;在它之上,缺乏开放的火焰使它们更安全。

他们如何工作?

感应烹饪是通过电磁诱导和随后产生涡流产生直接在铁磁器具/锅/炊具中产生热量的过程。电磁感应原理于1831年被迈克尔法拉第发现了长期。电磁诱导是指通过在其旁边的另一电路中的电流波动在闭合电路中产生电流的现象。

铁磁磁石炊具将放在感应炉灶顶的顶部。陶瓷或玻璃表面下方呈现谐振线圈,如下图1所示。感应炉灶和炊具可以被视为变压器,其中炊具充当次要(负载)。交替地流过谐振线圈,这导致振荡磁场的产生。磁场引起炊具内的电流。

感应炉灶仅适用于具有特定属性的某些材料制成的炊具。要被磁场加热,炊具必须由铁磁材料制成,例如不锈钢或铁。

201708_EDNA_DesignInductionCooker_Stmicroelectronics_figure1_CR.
图1:感应炉灶化工作原理:变化的磁场与铁磁炊具相互作用,并在炊具中引起涡流,又产生烹饪的热量。

感应烹饪的优点

只要炊具存在于它的顶部,感应炉灶炉消耗功率。与燃气燃烧器或电气灶不同,感应炉灶,它无法自行生产热量。如果感应炊具操作,而在感应炉灶顶部的顶部或炊具中没有涂抹炊具或炊具时,则谐振线圈会看到它好像没有负载(打开电路)并且没有能量转移。在没有炊具的情况下,感应烹饪灶进入休眠模式消耗最小(待机)电源即<1W。

选择谐振电力转换拓扑

通常,半导体器件用作各种功率转换器中的开关元件。绝缘门控双极晶体管(IGBT)用于感应烹饪系统。对于电力转换,“软切换”技术优选在“硬切换”上以具有最小开关损耗。

在软切换中,在切换时,操纵电压或电流在谐振开关上变为零。软切换可以两种方法进行进一步分类:零电压切换(ZVS)和零电流切换(ZCS)。

ZVS和ZCS交换技术具有其优点和缺点,其用例是特定于应用程序。施用于开关电路的电压或电流可以通过使用由L-C谐振电路产生的谐振来进行零。这种类型的转换器具有“谐振转换器”拓扑。感应炉灶点中使用的两个主要谐振电源转换拓扑是:

  • 准谐振
  • 半桥共鸣

201708_EDNA_DesignInductionCooker_Stmicroelectronics_table1_CR.
表格1:准谐振和半桥谐振变换器的比较。

控制算法

感应炉灶为LC谐振转换器的原理工作。谐振频率不仅取决于谐振罐电路,还取决于炊具/器具的尺寸和材料。这使得系统具有振荡谐振频率。为了控制又转印到炊具的系统的电力传递,通过微控制器监视输入电源电压和通过IGBT的电流,并且适当地调节系统开关频率。


下一篇:电磁炉设计的功率拓扑»

发表评论