圖2為電磁振蕩的原理圖,其中包括電源主回路、同步電路、脈寬調(diào)制電路、IGBT的驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路。其中IGBT的驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路是采用的圖1的方案。在完整的電磁振蕩電路中還包括電源電路、電流負(fù)反饋電路、過壓保護(hù)電路、以及單片機(jī)控制電路。
主回路中,IGBT受到的驅(qū)動(dòng)信號(hào)為近似矩形的脈沖,當(dāng)IGBT導(dǎo)通的時(shí)候,勵(lì)磁線圈L2的電流急劇增加,能量以電感的電流形式保存起來,當(dāng)IGBT截止時(shí),勵(lì)磁線圈L2與電容C3的并聯(lián)回路發(fā)生諧振,電壓可以超過1000V。驅(qū)動(dòng)矩形脈沖信號(hào)的脈寬決定了電磁振蕩工作的功率,但是這個(gè)寬度是通過同步電路和脈寬調(diào)制電路共同決定的。
同步電路必須準(zhǔn)確監(jiān)視主回路工作狀況,當(dāng)IGBT的集電極電壓下降接近0V時(shí),勵(lì)磁線圈中電流正在反向減小,通過脈寬調(diào)制電路輸出一個(gè)觸發(fā)脈沖,通過同步電路和脈寬調(diào)制電路組成的電路可以使驅(qū)動(dòng)脈沖再次加到IGBT的柵極,強(qiáng)行使IGBT導(dǎo)通。
在脈寬調(diào)制電路中,通過改變 電平的值,可以控制功率,它是由單片機(jī)輸出與電流負(fù)反饋信號(hào)共同決定的。IC1和IC2為快速比較器LM319。如圖2中所示,當(dāng)V3> 時(shí),比較器的輸出端相當(dāng)于開路,通過外接上拉電阻,可以得到高電平,從而驅(qū)動(dòng)IGBT導(dǎo)通,而當(dāng)V3< 時(shí),比較器的輸出口相當(dāng)于接地,輸出為低電平。
電磁技術(shù)/IGBT驅(qū)動(dòng)/IGBT保護(hù)電路,很好!!/基于IGBT的電磁振蕩設(shè)計(jì)/基于IGBT的電磁振蕩設(shè)計(jì)%20-%2021IC中國電子網(wǎng).files/060825102789092.jpg?x-oss-process=image/watermark,g_center,image_YXJ0aWNsZS9wdWJsaWMvd2F0ZXJtYXJrLnBuZz94LW9zcy1wcm9jZXNzPWltYWdlL3Jlc2l6ZSxQXzQwCg,t_20)
圖2 電磁振蕩電路圖
如圖2為電磁振蕩電路原理圖,當(dāng)220V的交流電經(jīng)過硅橋(B1),再通過電容C1的濾波處理,轉(zhuǎn)換成為直流電壓信號(hào)。勵(lì)磁線圈(爐盤)和電容C3為并聯(lián)的,用以產(chǎn)生電磁振蕩。
圖3為電磁振蕩過程中的各點(diǎn)的波形,這些信號(hào)都是在振蕩過程中相當(dāng)重要的,如果有一個(gè)信號(hào)出錯(cuò),都會(huì)影響電磁振蕩的正常進(jìn)行,其中包括了參考電源信號(hào)V1,電壓反饋信號(hào)V2,以及同步結(jié)果信號(hào)V5,控制功率的參考電壓信號(hào)Vref,以及IGBT的驅(qū)動(dòng)信號(hào)等。
t0-t1過程:IGBT為截止?fàn)顟B(tài),L、C正在發(fā)生振蕩。首先,在t0時(shí)刻,電路中的能量表現(xiàn)為電感L2的電流,接下來能量通過電感轉(zhuǎn)向電容器,即以電流的形式向電壓的形式轉(zhuǎn)換,通過電容器C3與電感L2的并聯(lián)回路給電容充電。當(dāng)電容電壓達(dá)到最大值的時(shí)候,如圖3中的V2的峰值時(shí)刻,這時(shí)電容的電壓能夠達(dá)到1000V,電感的電流為0,接下來能量從電容C3轉(zhuǎn)向電感。當(dāng)V2電壓低于比較的電壓信號(hào)V1時(shí),比較器1的輸出發(fā)生一次翻轉(zhuǎn),此時(shí)電容C5迅速放電,使得V3的電壓低于了功率參考電壓Vref,由于比較器2的作用,強(qiáng)行使IGBT導(dǎo)通。
t1-t2過程:IGBT為導(dǎo)通狀態(tài),這個(gè)時(shí)間段內(nèi),電感L2的電流急劇增加,如圖3所示,反饋電壓V2接近0,比較器1的輸出口V5也為低電平。在這個(gè)時(shí)候,電容C5開始充電,當(dāng)這個(gè)電壓(V3)高于功率參考電壓Vref的時(shí)候,比較器2的輸出口電壓發(fā)生翻轉(zhuǎn),把IGBT的驅(qū)動(dòng)電壓強(qiáng)行拉低了,這就是一個(gè)IGBT導(dǎo)通的一個(gè)過程。
t0-t2的過程就是一個(gè)電磁振蕩的過程,也是電磁振蕩的一個(gè)周期,以后的過程與這段時(shí)間相同,如圖3中,t2-t3過程與t0-t1過程完全相同,t3-t4過程與t1-t2過程完全相同。t0-t1的時(shí)間間隔取決于諧振線圈L2和諧振電容C3,所以這個(gè)電磁振蕩的頻率f主要取決于L2和C3。
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圖3 電磁振蕩過程中的一些重要信號(hào)波形
電壓V1、V2的選取在整個(gè)系統(tǒng)中相當(dāng)重要,它關(guān)系到同步電路部分能否準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)主回路的狀態(tài)。在靜態(tài)的時(shí)候,V2 要略高于V1,以保證比較器1的輸出為高。但是如果V2過高,R14選取相對(duì)過大,在振蕩的過程中,會(huì)出現(xiàn)電容C3的電壓已降為0時(shí)不能及時(shí)驅(qū)動(dòng)IGBT,使其導(dǎo)通,這樣不能準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)主回路的工作狀態(tài)。同樣如果R14與R12的匹配的值過小,會(huì)提前促使IGBT導(dǎo)通,這樣一來由于反壓過高,此時(shí)IGBT一旦導(dǎo)通,就會(huì)被損壞。
在反復(fù)的實(shí)驗(yàn)中,得到了如圖4的數(shù)據(jù),t1和t1’則并不是同一時(shí)刻,這是值得注意的,這也是相當(dāng)重要的。一個(gè)振蕩周期大概為40μs,如圖4中所示,t1’要比t1滯后2個(gè)μs,這個(gè)滯后是允許的,但是這個(gè)時(shí)間不能太長(zhǎng)。說明在反饋電壓V2還沒有降到0的時(shí)候,已經(jīng)又有信號(hào)驅(qū)動(dòng)IGBT,使其導(dǎo)通。首先這個(gè)時(shí)間是允許的,因?yàn)镮GBT有一個(gè)柵極電壓VGE,這個(gè)電壓的具體值根據(jù)不同的器件而定的,大概為2V~5V,說明在t1’時(shí)刻IGBT不一定已經(jīng)導(dǎo)通了。其次,這個(gè)時(shí)間不易過長(zhǎng),如果過長(zhǎng)了,則會(huì)出現(xiàn)反饋電壓V2還沒有降到0,就再次驅(qū)動(dòng)IGBT了,這個(gè)時(shí)候IGBT的集電極還有很高的電壓,這樣一來,IGBT很可能受到損壞。在實(shí)際的電路中,可以通過調(diào)節(jié)V1與V2的電壓來控制t1與t1’之間的時(shí)間間隔,其中V1是一個(gè)參考電壓,也就是一個(gè)基準(zhǔn)電壓,V2是反饋電壓,通過使用比較器起到同步的作用。
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圖4 把驅(qū)動(dòng)電壓與反饋電壓合成的效果圖