第四小节
工作原理:
电流互感器T1的构造类似是一个变压器;它实际是一个初级采用极粗导线绕制一圈的次级采用极细导线绕制几千圈的变压器。T的初级线圈串联在电磁炉的交流供电的电路中,电磁炉工作时;电磁炉供电电流经初级流通,由于初级只有一匝;线径又特别粗;所以不会对电磁炉的供电产生任何压降的影响。由于T是一个变压器;只要初级线圈有电流流过;次级线圈的两端就必定有电压产生;这个电压的大小与初级流过的电流大小及次级的圈数有关,当次级的圈数确定;这个电压于初级流过的电流成正比。也就是说;当电磁炉的工作电流越大;次级两端的电压就越高。
次级线圈一般的圈数有几千圈,在电磁炉正常工作时(坐锅);初级线圈的电流有约4至5安培的电流,这个电流可以在次级线圈两端产生约近10V的交流电压,在没有坐锅的状态下,炉盘线圈没有功率输出;电磁炉整机的电流会非常的小(小于0.05安培)这时T1次级两端的电压极小(几十毫伏)。这个坐锅和不坐锅的巨大的电压落差变化经过CPU的18脚接口送入CPU内部。经过和设定的基准电压进行比较,当电磁炉的整机电流过大时,经18脚引入的电压就会上升,当引入电压超过设定电压时,CPU就发出关机命令进入关机状态。在前面的电磁炉锅检章节中;对电流互感器的电流检测电路也进行了介绍;电磁炉在工作时;坐锅及不坐锅两种状态下;整机的电流相差极大,部分电磁炉也依据输入电流的大小进行检测以判断是否坐锅。
4、IGBT管过热保护:
一个近千瓦耗电功率的电磁炉,主要由电磁炉内部的IGBT功率管完成电磁转换及功率输出,目前的电磁炉内部采用的是具有MOS管输入特性BJT输出特性的IGBT,在工作是承受的集电极电压(输出正弦波的振幅+集电极直流电压)及集电极电流已经接近于极限值。
电磁炉的IGBT是工作在开关状态,但是它并不是一个理想的“开关”,工作时存在两种损耗:
一是开关损耗;“开关”在每一次的“接通”和“断开”的瞬间“接点”部位在这瞬间都会产生电火花,这个电火花就是能量的损耗。为了减少这种损耗就要采用频率特性极好(开关迅速)的IGBT及减少(开关)的次数(降低电磁炉工作频率),但是不管怎么处理这种损耗是存在的。
二是饱和压降损耗:IGBT不是一个理想的“开关”,它导通后导通电阻并不等于零,而是有一个极小的电阻值(导通电阻),当IGBT工作时在导通有电流流过状态时:这个导通电阻的两端就有一个电压降(欧姆定律),这个压降值×流过的电流就是IGBT的功率损耗,尽管选用优秀的IGBT,此压降可以很小,但是在电磁炉大电流的工作状态下。这个损耗也是很可观的。
以上这两种损耗消耗的功率最终都转换成了热量(能量守恒定律),提高了IGBT的工作温度。
IGBT工作温度对IGBT的危害
目前IGBT的集电极耐压是指在摄氏25度时;集电极和发射极之间的电压承受值(VCEO),随着IGBT管体温度的上升,这个承受值逐步下降。例如一只耐压1500V的IGBT(或者CRT电视机的行输出管)当管壳的温度上升到摄氏70度时,这个承受值(耐压)会下降到只有1300V或者更低,原来工作正常的IGBT(或者电视机的行输出管)就会因为温度的上升引起耐压的下降而击穿,这就是我们平时行输出管及开关电源管损坏击穿的主要原因(二次击穿),并不是电流过大烧坏。所以控制IGBT(或者电视机的行输出管、开关电源管)的工作温度意义是重大的。
一般电磁炉的IGBT都增加了很大的散热装置,就是这样在大功率工作时也难以抵御温度的上升,所以现代电磁炉都在IGBT的管壳上安装了一只具有负温度系数的热敏电阻,图5.15所示,图中IGBT Q1的旁边的NTC2即是此热敏电阻。负温度系数是指当热敏电阻周围的温度上升时,其热敏电阻的阻值则下降。
【NTC是Negative Temperature Coefficient 的缩写,意思是负的温度系数,泛指负温度系数很大的半导体材料或元器件,它是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料, 采用陶瓷工艺制造而成的。因为在导电方式上完全类似锗、硅等半导体材料。温度低时,这些氧化物材料的载流子(电子和孔穴)数目少,所以其电阻值较高;随着温度的升高,载流子数目增加,所以电阻值降低。NTC热敏电阻器在室温下的变化范围在100~1000000欧姆,温度系数-2%~-6.5%】
图5.15
图5.15中;热敏电阻NTC2贴IGBT安装,一端接地一端接CPU的20脚,当IGBT温度上升时;NTC2的阻值下降,引起CPU的20脚电位下降,当下降到一个设定值时(IGBT温度上升到一个特定温度):CPU发出关机命令停止电磁炉的工作,保护了IGBT及整机的安全。
5、锅底温度检测保护:
当电磁炉坐锅时;由于电磁感应现象锅底产生涡流而产生热量,这是如果锅内没有食物或者没人看管而干锅了,锅底温度就会不断上升,最终导致电磁炉及锅的损坏,为了防止这种现象的发生;电磁炉都设置了锅底温度检测保护电路;就是在电磁炉炉盘的中心(锅底中心)安置一个热敏电阻,图5.16所示的热敏电阻NTC1,一端接+5V另一端接CPU的17脚(锅底温度检测信号端),当锅底温度上升时;NTC1的阻值下降;CPU的17脚电位上升,当锅底的温度超摄氏280度时;NTC1的阻值也下降到了一个一定的阻值,此时CPU的17脚电位也上升到了一个设定的额定值,CPU发出关机命令停止电磁炉的工作,保护了电磁炉整机的安全。
图5.16
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