感应加热DIY教程
5千瓦电磁感应加热炉制作方法

5千瓦电磁感应加热炉制作方法全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:5千瓦电磁感应加热炉是一种高效的加热设备,运用电磁感应原理将电能转化为热能,广泛应用于金属加热、熔炼、焊接等工业领域。
下面将介绍一种制作5千瓦电磁感应加热炉的方法,希望能够对您有所帮助。
我们需要准备以下材料和工具:1. 电磁感应加热线圈2. 电磁感应加热器控制器3. 电源线4. 绝缘胶带5. 小型金属容器6. 不锈钢管7. 绝缘材料8. 电动工具接下来,我们可以按照以下步骤进行制作:第一步:制作电磁感应加热线圈将不锈钢管捆绑在一起形成一个圆圈,确保每根管子之间的间距均匀。
然后,将绝缘材料包裹在管子外部,用绝缘胶带固定。
将电磁感应加热线圈连接到电磁感应加热器控制器。
第二步:安装电磁感应加热线圈将电磁感应加热线圈安装在金属容器底部或侧面,确保线圈与容器之间的距离适当,以便加热效果更好。
第三步:连接电源线将电源线连接到电磁感应加热器控制器,并将另一端插入电源插座,注意接线的正确性和稳固性。
第四步:测试在启动电磁感应加热炉之前,需要进行一次简单的测试。
将容器中放入一些金属材料,启动电磁感应加热器控制器,观察加热效果和加热速度是否符合要求。
第五步:使用和维护在使用电磁感应加热炉时,需要注意安全,避免触碰加热器控制器和线圈。
定期检查设备运行状况,保持设备清洁,确保设备正常使用。
通过以上步骤,我们就可以制作一台5千瓦电磁感应加热炉了。
这种加热设备具有加热速度快、效率高、节能环保等优点,适用于许多工业领域的加热需求。
希望这份制作方法对您有所启发,欢迎尝试制作并应用于实际生产中。
【如果想了解更多详细制作方法,还可以参考相关资料或咨询专业人士】。
第二篇示例:5千瓦电磁感应加热炉是一种高效节能的加热设备,广泛应用于工业生产和材料加工领域。
本文将介绍一种简便易行的5千瓦电磁感应加热炉制作方法,希望能为您提供一些参考。
一、所需材料及工具准备1. 5千瓦电磁感应加热炉主体:加热线圈、电容器、电容器放电电阻、电源控制器等。
高频加热感应线圈制作方法

高频加热感应线圈制作方法
高频加热感应线圈制作方法步骤如下:
1.设计感应线圈的结构和规格,包括线圈的形状、导体材料、线径、总匝数等参数。
2.选择合适的导线,将导线按照预定的匝数缠绕成线圈,注意保证匝间绝缘。
3.将线圈定位在合适的支架上,并用绝缘胶固定,保证线圈形状的稳定。
4.通过高频电源进行线圈的初次加热,并进行调整,以确保线圈的加热水平和功率的合适性。
5.进行质量控制,包括检查匝间绝缘情况、接头无误、线材无损等,确保线圈质量合适。
6.将加热线圈整体进行封装处理,保护线圈免受外界干扰,并便于加热器的使用和维护。
7.对线圈进行测试和放电处理,确保加热器的安全和稳定性。
8.进行性能评估,并记录相关数据和结果,为后续改进和优化提供参考。
磁铁加热器制作方法

磁铁加热器制作方法磁铁加热器是一种常见的DIY加热装置,可以用来加热各种物品,如饮水、食物等。
下面,本文将介绍磁铁加热器的制作方法。
一、材料准备1、磁铁:选择直径约5厘米的圆形磁铁,可在电子市场或网络购物平台购买。
2、电烙铁:用于焊接磁铁和电线,推荐使用30W-50W的电烙铁。
3、电线:选择1.5平方毫米左右的电线,注意电线的长度要足够。
4、温控器:用于控制磁铁加热器的温度,推荐使用数字温控器。
5、铝板:选择厚度为1毫米左右的铝板,可以在市场上购买。
二、制作过程1、焊接磁铁将两个磁铁的极性相反地吸附在一起,用电烙铁从底部开始焊接两个磁铁的连接处,使其稳固地连接在一起。
2、固定电线在磁铁加热器的一个切面上钻两个小孔,分别穿过两段电线,固定在磁铁上。
使用电烙铁焊接电线和磁铁连接处,确保连接牢固。
3、连接温控器将电线通过温控器连接,将温控器放在磁铁上,通过电线连接到磁铁加热器。
使用电烙铁焊接电线和温控器连接处。
4、加热铝板将切好的铝板放在磁铁的切口处,将磁铁加热器通电,调节温控器的温度,待铝板加热到所需温度后即可使用。
三、注意事项1、在制作过程中,要注意安全,避免发生烫伤等意外。
2、切割铝板时要保持手部稳定,避免切伤手部。
3、在使用磁铁加热器时,要注意温度和时间,不能过度加热和长时间使用,以免造成伤害。
4、在不使用磁铁加热器时,要及时断电,并注意存放位置,避免微波炉等金属器具同时存在。
总之,磁铁加热器是一种制作简单、方便实用的DIY加热装置,适用于各种场合,希望本文的介绍能为您提供一些参考。
磁铁加热器制作方法

磁铁加热器制作方法步骤1:准备材料和工具1.1:准备一个铁座,用于安装磁铁和加热材料。
1.2:准备两块强力磁铁。
1.3:准备一个加热材料,例如铁块或石墨棒。
1.4:准备一把火柴或打火机作为点火工具。
1.5:准备一块保护板和一块隔热材料。
步骤2:制作磁铁装置2.1:将铁座放在平整的工作台上。
2.2:将两块强力磁铁叠放在一起,确保磁性相同的两面朝向外侧。
2.3:用胶水或胶带将两块磁铁固定在铁座上。
步骤3:安装加热材料3.1:将加热材料放在磁铁之间的缝隙中。
确保加热材料与磁铁接触紧密,以便热量传导更好。
3.2:用保护板将加热材料覆盖起来,以防止飞溅和伤害。
步骤4:点火和加热4.1:用火柴或打火机点燃加热材料。
4.2:当加热材料开始发热时,用隔热材料将磁铁加热器包裹住,以保持热量。
4.3:等待一段时间,使加热材料足够热,以供你所需要的应用。
步骤5:注意事项5.1:在制作和使用磁铁加热器时,务必注意安全。
加热材料会变得非常热,避免直接接触和烫伤。
5.2:加热器会产生烟雾和有害气体,请确保在通风良好的地方使用,并避免长时间暴露于这些气体中。
5.3:在使用加热器时,尽量避免将其放置在易燃物附近,以防引起火灾。
总结:以上是一个简单的磁铁加热器制作方法。
请记住,在制作和使用任何自制加热设备时,始终要注意安全。
使用时要小心,以免烫伤或引发其他意外。
如果你对自己的制作能力没有信心,最好购买专业制造的加热设备,以确保安全和有效的加热效果。
感应加热DIY教程

感应加热DIY教程总体架构:串联谐振2.5KW 锁相环追频ZVS,MOSFET全桥逆变;磁芯变压器两档阻抗变换,水冷散热,市电自耦调压调功,母线过流保护。
在开始制作之前,有必要明确一些基础性原理及概念,这样才不至于一头雾水。
一.加热机制〔扫盲用,高手跳过〕1.1涡流,只要是金属物体处于交变磁场中,都会产生涡流,强大的高密度涡流能迅速使工件升温。
这个机制在所有电阻率不为无穷大的导体中均存在。
1.2感应环流,工件相当于一个短路的1匝线圈,与感应线圈构成一个空心变压器,由于电流比等于匝比的反比,工件上的电流是感应线圈中电流的N〔匝数〕倍,强大的感应短路电流使工件迅速升温。
这个机制在任何导体中均存在,恒定磁通密度情况下,工件与磁场矢量正交的面积越大,工件上感生的电流越大,效率越高。
由此可看出,大磁通切割面积的工件比小面积的工件更容易获得高温。
1.3磁畴摩擦〔在铁磁体内存在着无数个线度约为10-4m的原本已经磁化了的小区域,这些小区域叫磁畴〕,铁磁性物质的磁畴,在交变磁场的磁化与逆磁环作用下,剧烈摩擦,产生高温。
这个机制在铁磁性物质中占主导。
由此可看出,不同材料的工件,因为加热的机制不同,造成的加热效果也不一样。
其中铁磁物质三中机制都占,加热效果最好。
铁磁质加热到居里点以上时,转为顺磁性,磁畴机制减退甚至消失。
这时只能靠剩余两个机制继续加热。
当工件越过居里点后,磁感应现象减弱,线圈等效阻抗大幅下降,致使谐振回路电流增大。
越过居里点后,线圈电感量也跟着下降。
LC回路的固有谐振频率会发生变化。
致使固定激励方式的加热器失谐而造成设备损坏或效率大减。
二.为什么要采用谐振?应采用何种谐振?2.1先答复第一个问题。
我曾经以为只要往感应线圈中通入足够强的电流,就成一台感应加热设备了。
也对此做了一个实验,见下列图。
实验中确实有加热效果,但是远远没有到达电源的输出功率应有的效果。
这是为什么呢,我们来分析一下,显然,对于固定的工件,加热效果与逆变器实际输出功率成正比。
感应加热ZVS制作图解

感应加热ZVS制作图解玩ZVS很久了,一直没有试过感应加热,是因为个人条件的问题所以。
总之现在有条件了,做一个来玩玩,同时也算是一个教程首先,你需要下列物品:1.一个活人(很明显你就是)2.一台电脑或手机(很显然你已经有了)3.一篇文章(很显然你在看了)4.一定程度的DIY能力5.充足的工具6.足够的材料开始制作以下是材料清单↓细节展示场管是从电动车控制器里拆到的↓型号:P75NF75耐压:75V最高过流值:75A18V 1W 稳压管↓电磁炉电感(铁粉芯电感)↓电阻↓洞洞板↓问答区{小白:稳压管不是应该用12V的吗,为什么要用18V的作者:普通场效应晶体管的G极耐压一般低于30V,一般高于18V,一旦G极所加的电压高于它的耐压值,G极就会击穿,所以要加稳压管来保护场效应晶体管的G极,防止击穿,所以12V到18V的稳压管都可以采用,但是我们的供电电压是12V,稳压管的稳压值应该略大于电源电压,所以采用18V的稳压管,因为我们要用于感应加热,浪涌比较大,所以采用1W的稳压管。
小白:330Ω的电阻不是应该用大功率的吗?为什么用小功率的?作者:95%以上的人都被迷惑了(就连我当初也被迷惑了),其实电阻应该用330Ω的而不是470Ω,在这里我要科普一下,电流=电压÷电流,按照这个公式,12V供电,通过330Ω电阻的电流也就36Ma,烧不了的。
小白:稳压管不是两个就够了吗?为什么要用四个?作者:因为我们要用两个稳压管组成双向稳压管,所以要用四个。
}好的问答区结束,正文继续。
注意!所有元件建议先检查一遍后再开始做,确保安全。
我们先把电感绕好,用1MM粗的漆包线绕20圈即可↓下面是电路图↓(我们要做到电路其实略有修改,这张图仅供参考)四管无抽头版本,高端玩家可以试试↓下面是布线,看不懂别怪我↓注:蓝色跳线是电感因为我们是要外置散热(把管子放到洞洞板外面散热),所以先在板子上打六个洞↓然后把10K电阻焊到指定位置↓接着把两个稳压管的负极焊在一起↓剪掉多余的部分↓焊在指定的位置↓由于已经是双向的稳压管了,可以随便焊,不分正负然后把330Ω电阻也焊上↓背面↓(比螃蟹的好多了)把UF4007也焊上↓焊另外一个的时候如果引脚不够长的话可以这样加长↓焊上↓至此所有小体积元件已经焊好了,下面开始焊背面的走线有些地方电流比较大,而然一些小白可能不知道是哪里,所以我对电路图处理了一下,红色部分是大电流部分,要加粗!↓↓↓↓↓↓↓准备好线材↓把绝缘皮去掉↓取一定长度,焊上↓这地方电流很大,这个是负极端,电流的出口,为了保险一点还是镀点锡比较好↓(烙铁不好别镀)接下来把电感焊上,注意不要碰到其他元件的引脚↓把电容也给焊上,由于我的洞洞板不够大,所以用两张合起来,先把边缘修剪一下↓这里大家可以跳过电容已经焊完了↓接下来把接线柱焊上↓加强一下↓好现在板子已经焊完了,接下来搞散热CPU散热器↓之前买了一个新的散热器,所以这个被替换下来了把支架搞成如图所示的样子↓准备一小片散热片,如果你的场效应晶体管比较大,那么就需要两片↓导热硅脂↓买CPU散热器送的,能用就是了先在管子被面涂点↓手头上没有好的绝缘垫,就用纸代替了,好孩子不要学我↓把管子放上,把线焊好,线要粗的线↓我遇到了毛刺↓我本来想割掉的,结果大力出奇迹,D极断了↓无奈之下只好直接焊到管子的散热片上↓把线全部接好↓在管子上面涂点硅脂↓在上面再垫一层纸↓小散热片上涂点硅脂↓然后把小散热片压到纸上再把支架压到小散热片上再扣好支架,然后就好了↓下面开始接线注意不要虚焊,也不要焊错↓用一根绳子把散热器和板子绑在一起↓连接好电源线↓用铜线做一个加热线圈(5+5圈)↓应该先接线圈再绑散热器的,诶↓下面开始测试供电12V蓄电池↓风扇由可调电源供电↓电池很久没有充电了,电压只有12.9V↓总面貌↓测试,锯片5秒烧红,电池满电的话可能会更快点↓加热的时候电压被拉到了11.7V↓然而那片小散热片还是蛮烫的,而CPU散热器的散热片却摸不出温度,说明导热差于是我把它拆了出来,结果看到其中一个管子的接线掉了↓这。
自制简易高频感应加热

自制简易高频感应加热感应加热简介电磁感应加热,或简称感应加热,是加热导体材料比如金属材料的一种方法。
它主要用于金属热加工、热处理、焊接和熔化。
顾名思义,感应加热是利用电磁感应的方法使被加热的材料的内部产生电流,依靠这些涡流的能量达到加热目的。
感应加热系统的基本组成包括感应线圈,交流电源和工件。
根据加热对象不同,可以把线圈制作成不同的形状。
线圈和电源相连,电源为线圈提供交变电流,流过线圈的交变电流产生一个通过工件的交变磁场,该磁场使工件产生涡流来加热。
感应加热原理感应加热表面淬火是利用电磁感应原理,在工件表面层产生密度很高的感应电流,迅速加热至奥氏体状态,随后快速冷却得到马氏体组织的淬火方法,当感应圈中通过一定频率的交流电时,在其内外将产生与电流变化频率相同的交变磁场。
金属工件放入感应圈内,在磁场作用下,工件内就会产生与感应圈频率相同而方向相反的感应电流。
由于感应电流沿工件表面形成封闭回路,通常称为涡流。
此涡流将电能变成热能,将工件的表面迅速加热。
涡流主要分布于工件表面,工件内部几乎没有电流通过,这种现象称为表面效应或集肤效应。
感应加热就是利用集肤效应,依靠电流热效应把工件表面迅速加热到淬火温度的。
感应圈用紫铜管制做,内通冷却水。
当工件表面在感应圈内加热到一定温度时,立即喷水冷却,使表面层获得马氏体组织。
感应电动势的瞬时值为:式中:e瞬时电势,V;零件上感应电流回路所包围面积的总磁通,Wb,其数值随感应器中的电流强度和零件材料的磁导率的增加而增大,并与零件和感应器之问的间隙有关。
为磁通变化率,其绝对值等于感应电势。
电流频率越高,磁通变化率越大,使感应电势P 相应也就越大。
式中的负号表示感应电势的方向与的变化方向相反。
零件中感应出来的涡流的方向,在每一瞬时和感应器中的电流方向相反,涡流强度取决于感应电势及零件内涡流回路的电抗,可表示为:式中,I涡流电流强度,A;Z自感电抗,;R零件电阻,;X阻抗,。
电磁感应原理的应用制作

电磁感应原理的应用制作简介电磁感应是一种重要的物理现象,通过电磁感应原理,可以制作各种各样的设备和技术。
本文将介绍几种常见的电磁感应原理的应用制作。
1. 发电机发电机是利用电磁感应原理制作的设备,可以将机械能转化为电能。
具体制作步骤如下:•步骤一:准备一个磁铁和一段导线。
•步骤二:将导线绕在磁铁上,形成一个线圈。
•步骤三:将线圈的两端连接到一个环形导体上。
•步骤四:将磁铁旋转,使磁铁的磁场穿过线圈。
•步骤五:由于磁场的变化,线圈中会产生感应电流,从而实现发电。
2. 变压器变压器是利用电磁感应原理制作的设备,可以实现电能的变压。
具体制作步骤如下:•步骤一:准备两个线圈,一个称为初级线圈,一个称为次级线圈。
•步骤二:将两个线圈交错放置在一个铁芯上。
•步骤三:将初级线圈连接到交流电源上。
•步骤四:当通过初级线圈的电流变化时,产生变化的磁场。
•步骤五:由于次级线圈与初级线圈共享同样的磁场,次级线圈会感应出电流,实现电能的变压。
3. 传感器传感器是利用电磁感应原理制作的设备,可以感知和测量周围环境的物理量。
具体制作步骤如下:•步骤一:选择合适的传感器类型和工作原理,如磁传感器、电感传感器等。
•步骤二:根据传感器的工作原理,选择合适的电路和元件。
•步骤三:组装电路和元件,构建传感器系统。
•步骤四:校准传感器系统,确保测量结果准确。
•步骤五:将传感器系统与其他设备或系统连接,实现数据的采集和分析。
4. 电磁炉电磁炉是利用电磁感应原理制作的设备,可以通过电磁感应加热食物或饮水。
具体制作步骤如下:•步骤一:准备一个感应线圈和一个高频电源。
•步骤二:将感应线圈连接到高频电源上。
•步骤三:将锅具放在感应线圈上方,确保锅具的底部与感应线圈保持一定的距离。
•步骤四:打开高频电源,产生高频电流。
•步骤五:由于感应线圈中产生变化的磁场,锅具底部的金属材料会发生感应加热。
5. 电磁刹车电磁刹车是利用电磁感应原理制作的设备,可以实现制动和停止旋转物体。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
感应加热DIY教程总体架构:串联谐振2.5KW 锁相环追频ZVS,MOSFET全桥逆变;磁芯变压器两档阻抗变换,水冷散热,市电自耦调压调功,母线过流保护。
在开始制作之前,有必要明确一些基础性原理及概念,这样才不至于一头雾水。
一.加热机制(扫盲用,高手跳过)1.1涡流,只要是金属物体处于交变磁场中,都会产生涡流,强大的高密度涡流能迅速使工件升温。
这个机制在所有电阻率不为无穷大的导体中均存在。
1.2感应环流,工件相当于一个短路的1匝线圈,与感应线圈构成一个空心变压器,由于电流比等于匝比的反比,工件上的电流是感应线圈中电流的N(匝数)倍,强大的感应短路电流使工件迅速升温。
这个机制在任何导体中均存在,恒定磁通密度情况下,工件与磁场矢量正交的面积越大,工件上感生的电流越大,效率越高。
由此可看出,大磁通切割面积的工件比小面积的工件更容易获得高温。
1.3磁畴摩擦(在铁磁体内存在着无数个线度约为10-4m的原本已经磁化了的小区域,这些小区域叫磁畴),铁磁性物质的磁畴,在交变磁场的磁化与逆磁环作用下,剧烈摩擦,产生高温。
这个机制在铁磁性物质中占主导。
由此可看出,不同材料的工件,因为加热的机制不同,造成的加热效果也不一样。
其中铁磁物质三中机制都占,加热效果最好。
铁磁质加热到居里点以上时,转为顺磁性,磁畴机制减退甚至消失。
这时只能靠剩余两个机制继续加热。
当工件越过居里点后,磁感应现象减弱,线圈等效阻抗大幅下降,致使谐振回路电流增大。
越过居里点后,线圈电感量也跟着下降。
LC回路的固有谐振频率会发生变化。
致使固定激励方式的加热器失谐而造成设备损坏或效率大减。
二.为什么要采用谐振?应采用何种谐振?2.1先回答第一个问题。
我曾经以为只要往感应线圈中通入足够强的电流,就成一台感应加热设备了。
也对此做了一个实验,见下图。
实验中确实有加热效果,但是远远没有达到电源的输出功率应有的效果。
这是为什么呢,我们来分析一下,显然,对于固定的工件,加热效果与逆变器实际输出功率成正比。
对于感应线圈,基本呈现纯感性,也就是其间的电流变化永远落后于两端电压的变化,也就是说电压达到峰值的时候,电流还未达到峰值,功率因数很低。
我们知道,功率等于电压波形与电流波形的重叠面积,而在电感中,电流与电压波形是错开一个角度的,这时的重叠面积很小,即便其中通过了巨大的电流,也是做无用功。
这是如果单纯的计算P=UI,得到的只是无功功率。
而对于电容,正好相反,其间的电流永远超前于电压变化。
如果将电容与电感构成串联或并联谐振,一个超前,一个滞后,谐振时正好抵消掉。
因此电容在这里也叫功率补偿电容。
这时从激励源来看,相当于向一个纯阻性负载供电,电流波形与电压波形完全重合,输出最大的有功功率。
这就是为什么要采取串(并)补偿电容构成谐振的主要原因。
2.2第二个问题,LC谐振有串联谐振和并联谐振,该采用什么结构呢。
说得直白一点,并联谐振回路,谐振电压等于激励源电压,而槽路(TANK)中的电流等于激励电流的Q倍。
串联谐振回路的槽路电流等于激励源电流,而L,C两端的电压等于激励源电压的Q倍,各有千秋。
从电路结构来看:对于恒压源激励(半桥,全桥),应该采用串联谐振回路,因为供电电压恒定,电流越大,输出功率也就越大,对于串联谐振电路,在谐振点时整个回路阻抗最小,谐振电流也达到最大值,输出最大功率。
串联谐振时,空载的回路Q值最高,L,C两端电压较高,槽路电流白白浪费在回路电阻上,发热巨大。
对于恒流源激励(如单管电路),应采用并联谐振,自由谐振时LC端电压很高,因此能获得很大功率。
并联谐振有个很重要的优点,就是空载时回路电流最小,发热功率也很小。
值得一提的是,从实验效果来看,同样的谐振电容和加热线圈,同样的驱动功率,并联谐振适合加热体积较大的工件,串联谐振适合加热体积小的工件。
三.制作过程明白了以上原理后,可以着手打造我们的感应加热设备了。
我们制作的这个设备主要由调压整流电源、锁相环、死区时间发生器、GDT电路、MOS桥、阻抗变换变压器、LC槽路以及散热系统几大部分组成,见下图。
我们再来对构成系统的原理图进行一些分析,如下:槽路部分:从上图可以看出,C1、C2、C3、L1以及T1的次级(左侧)共同构成了一个串联谐振回路,因为变压器次级存在漏感,回路的走线也存在分布电感,所以实际谐振频率要比单纯用C1-C3容量与L1电感量计算的谐振频率略低。
图中L1实际上为1uH,我将漏感分布电感等加在里面所以为1.3uH,如图参数谐振频率为56.5KHz。
从逆变桥输出的高频方波激励信号从J2-1输入,通过隔直电容C4及单刀双掷开关S1后进入T1的初级,然后流经1:100电流互感器后从J2-2回流进逆变桥。
在这里,C4单纯作为隔直电容,不参与谐振,因此应选择容量足够大的无感无极性电容,这里选用CDE无感吸收电容1.7uF 400V五只并联以降低发热。
S1的作用为阻抗变换比切换,当开关打到上面触点时,变压器的匝比为35:0.75,折合阻抗变比为2178:1;当开关打到下面触点时,变压器匝比为24:0.75,折合阻抗变比为1024:1。
为何要设置这个阻抗变比切换,主要基于以下原因。
(1)铁磁性工件的尺寸决定了整个串联谐振回路的等效电阻,尺寸越大,等效电阻越大。
(2)回路空载和带载时等效电阻差别巨大,如果空载时变比过低,将造成逆变桥瞬间烧毁。
T2是T1初级工作电流的取样互感器,因为匝比为1:100,且负载电阻为100Ω,所以当电阻上电压为1V时对应T1初级电流为1A。
该互感器应有足够小的漏感且易于制作,宜采用铁氧体磁罐制作,如无磁罐也可用磁环代替。
在调试电路时,可通过示波器检测J3两端电压的波形形状和幅度而了解电路的工作状态,频率,电流等参数,亦可作为过流保护的取样点。
J1端子输出谐振电容两端的电压信号,当电路谐振时,电容电压与T1次级电压存在90°相位差,将这个信号送入后续的PLL 锁相环,就可以自动调节时激励频率始终等于谐振频率。
且相位恒定。
(后文详述)L1,T1 线圈均采用紫铜管制作,数据见上图,工作中,线圈发热严重,必须加入水冷措施以保证长时间安全工作。
为保证良好的传输特性以及防止磁饱和,T1采用两个EE85磁芯叠合使用,在绕制线圈时需先用木板做一个比磁芯舌截面稍微大点的模子,在上面绕制好后脱模。
如下图:PLL锁相环部分:上图为PLL部分,是整个电路的核心。
关于CD4046芯片的结构及工作原理等,我不在这里详述,请自行查阅书籍或网络。
以U1五端单片开关电源芯片LM2576-adj为核心的斩波稳压开关电路为整个PLL板提供稳定的,功率强劲的电源。
图中参数可以提供15V2A的稳定电压。
因为采用15V的VDD电源,芯片只能采用CD40xx系列的CMOS器件,74系列的不能在此电压下工作。
CD4046 锁相环芯片的内部VCO振荡信号从4脚输出,一方面送到U2为核心的死区时间发生器,用以驱动后级电路。
另一方面回馈到CD4046的鉴相器输入B端口3 脚。
片内VCO的频率范围由R16、R16、W1、C13的值共同决定,如图参数时,随着VCO控制电压0-15V变化,振荡频率在20KHz- 80KHz之间变化。
从谐振槽路Vcap接口J1送进来的电压信号从J4接口输入PLL板,经过R14,D2,D3构成的钳位电路后,送入CD4046的鉴相器输入A端口14脚。
这里要注意的是,Vcap电压的相位要倒相输入,才能形成负反馈。
D2,D3宜采用低结电容的检波管或开关管如1N4148、1N60之类。
C7、C12为CD4046的电源退耦,旁路掉电源中的高频分量,使其稳定工作。
现在说说工作流程,我们选用的是CD4046内的鉴相器1(XOR异或门)。
对于鉴相器1,当两个输人端信号Ui、Uo的电平状态相异时(即一个高电平,一个为低电平),输出端信号UΨ为高电平;反之,Ui、Uo电平状态相同时(即两个均为高,或均为低电平),UΨ输出为低电平。
当Ui、Uo的相位差Δφ在0°-180°范围内变化时,UΨ的脉冲宽度m亦随之改变,即占空比亦在改变。
从比较器Ⅰ的输入和输出信号的波形(如图4所示)可知,其输出信号的频率等于输入信号频率的两倍,并且与两个输入信号之间的中心频率保持90°相移。
从图中还可知,fout不一定是对称波形。
对相位比较器Ⅰ,它要求Ui、Uo的占空比均为50%(即方波),这样才能使锁定范围为最大。
如下图。
由上图可看出,当14脚与3脚之间的相位差发生变化时,2脚输出的脉宽也跟着变化,2脚的PWM信号经过U4为核心的有源低通滤波器后得到一个较为平滑的直流电平,将这个直流电平作为VCO的控制电压,就能形成负反馈,将VCO的输出信号与14脚的输入信号锁定为相同频率,固定相位差。
关于死区发生器,本电路中,以U2 CD4001四2输入端与非门和外围R8,R8,C10,C11共同组成,利用了RC充放电的延迟时间,将实时信号与延迟后的信号做与运算,得到一个合适的死区。
死区时间大小由R8,R8,C10,C11共同决定。
如图参数,为1.6uS左右。
在实际设计安装的时候,C10或C11应使用68pF的瓷片电容与5-45pF的可调电容并联,以方便调整两组驱动波形的死区对称性。
下图清晰地展示了死区的效果。
关于图腾输出,从死区时间发生器输出的电平信号,仅有微弱的驱动能力,我们必须将其输出功率放大到一定程度才能有效地推动后续的GDT(门极驱动变压器)部分,Q1-Q8构成了双极性射极跟随器,俗称图腾柱,将较高的输入阻抗变换为极低的输出阻抗,适合驱动功率负载。
R10.R11为上拉电阻,增强CD4001输出的“1”电平的强度。
有人会问设计两级图腾是否多余,我开始也这么认为,试验时单用一级TIP41,TIP42为图腾输出,测试后发现高电平平顶斜降带载后比较严重,分析为此型号晶体管的hFE过低引起,增加前级8050/8550推动后,平顶斜降消失。
GDT门极驱动电路:上图为MOSFET的门极驱动电路,采用GDT驱动的好处就是即便驱动级出问题,也不可能出现共态导通激励电平。
留适当的死区时间,这个电路死区大到1.6uS。
而且MOSFET开关迅速,没有IGBT的拖尾,很难炸管。
而且MOS的米勒效应小很多。
电路处于ZVS状态,管子2KW下工作基本不发热,热击穿不复存在。
从PLL板图腾柱输出的两路倒相驱动信号,从GDT板的J1,J4接口输入,经过C1-C4隔直后送入脉冲隔离变压器T1-T4。
R5,R6的存在,降低了隔直电容与变压器初级的振荡Q值,起到减少过冲和振铃的作用。
从脉冲变压器输出的±15V的浮地脉冲,通过R1-R4限流缓冲(延长对Cgs的充电时间,减缓开通斜率)后,齐纳二极管ZD1-ZD8对脉冲进行双向钳位,最后经由J2,J3,J5,J6端子输出到四个MOS管的GS极。