下面介紹兩種實用型的高頻加熱變頻電源。圖1給出了輸出頻率為200kHz、輸出功率為1W的封口機用高頻加熱變頻電源的主電路原理圖。
220v的交流電經二極體和電容濾波後,得到直流電壓,作為全橋逆變電路的直流側輸入電壓。1GBT全橋逆變電路將直流變換成200kHz的交流電。將第四代IGBT用於軟開關諧振式逆變電路中,其開關頻率可達400kHz以上。變壓器的作用是變壓和使負載與加熱線圈匹配。加熱線圈採用多股漆包線繞製成圓形空心線圈。
圖2為驅動及保護電路的原理圖。圖1中高頻電流互感器TA對諧振電流進行採樣,該採樣電流信號經圖2中的快恢復二極體V5~V8的全橋整流、電容C4的濾波、電阻Rl3和R15的分壓,在過二極體V9加到SG3525A的引腳10(強制關斷端)上,起到電流保護作用。電容器C4濾波後的電流信號,再經過電容C5的濾波、RP和R16的分壓送至SG3525A的引腳l(誤差放大器反相信號輸入端),調節電位器RP,可調節輸出功率和控制加熱速度。SG3525A是PWM控制集成電路,輸出電流大於200mA,輸出脈衝電流可達土500mA,可以直接驅動IGBT。輸出PWM脈衝信號頻率最高可達500kHz。具有軟啟動功能。
圖1封口機用高頻加熱變頻電源的主電路原理圖
圖2驅動及保護電路的原理圖
整機採用自然冷卻,為了降低空載時的功耗,在系統中增加一個檢測被加熱件是否通過加熱線圈的檢測電路。當沒有被加熱件通過加熱線圈時,繼電器K的常閉觸點閉合,SG3525A引腳16(基準電壓端)輸出的5V電壓加到引腳10,PWM鎖存器關斷,主電路輸出關斷。當被加熱件從加熱線圈內通過時,檢測電路輸出信號將繼電器K的常閉觸點打開,SG3525A引腳16的5V電壓不再加到引腳10,PWM鎖存器去鎖,系統處於加熱狀態。
圖3給出了另外一種高頻加熱變頻電源的實例。這是一種金屬針布高頻感應加熱變頻電源的原理圖。圖中的主電路是二極體整流串聯諧振式1GBT逆變電路。該電路的主要特點是工作在軟開關狀態,其工作原理在本站的相關文章中有介紹。
圖3金屬針布高頻感應加熱變頻電源的原理圖
如圖,+300V左右的直流電壓經R5、P6及R7分壓取樣,並經D24隔離後送入LM339N的⑧腳(比較器反相輸入端);同時,+5V電壓經R32、R33分壓後,加到LM339M的⑨腳(比較器同相輸入端)。當十300V直流電壓超過設定值時,LM339N⑧腳的電壓高於⑨腳電壓,比較器立即翻轉,LM339N的14腳輸出為低電平,並經過D14將LM339N②腳電壓迅速拉低,使TA8316s的①腳無脈衝信號輸入。
交流220V電壓經D1、D2整流後分為兩路:一路經R38、R39分壓取樣後,經RL40送到N6(9014)的基極,使N6導通,HT46R47(IC3)的④腳為低電平。當電源電壓低於設定值時,N6截止,HT46RL47④腳為高電平,HT46R47⑩腳停止輸出脈衝信號;另一路經K35、R36分壓取樣並經D17隔離後,送到HT46R47的⑤腳。當電源電壓高於設定值時,HT46R47⑩腳將停止輸出脈衝信號。
加熱線圈L的SK2端(即N10集電極)電壓經R27、R28、R29分壓取樣後,直接送到L.M339N的⑩腳(比較器的反相輸入端);同時,+5V電壓經R30、R31分壓取樣後直接送到LM339N的11腳(比較器的同相輸入端)。當N10集電極的電壓超過設定值時(一般在1150V左右),LM339N⑩腳的電壓高於11腳,LM339N13腳輸出為低電平,HT46R47的⑧腳將得不到正常的電壓信號,其⑩腳停止輸出脈衝信號,從而保護了N10不被擊穿損壞。