全桥部分:
上图为MOSFET桥电路,结构比较简单,不再赘述。强调一下,各个MOS管的GS极到GDT板之间的引线,尽可能一样长,但应小于10cm。必须采用双绞线。MOS管的选取应遵循以下要求:开关时间小于100nS、耐压高于500V、内部自带阻尼二极管、电流大于20A、耗散功率大于150W。
四. 散热系统
槽路部分的阻抗变换变压器次级以及感应线圈部分,在满功率输出时,流经的电流达到500A之巨,如果没有强有力的冷却措施,将在短时间内过热烧毁。
该系统宜采用水冷措施,利用铜管本身作为水流通路。泵采用隔膜泵,一是能自吸,二是压力高。电路采用的是国产普兰迪隔膜泵,输出压力达到0.6MPa,轻松在3mm内径的铜管中实现大流量水冷。
五. 组装
按下图组装,注意GDT部分,输出端口的1脚接G,2脚接S,双绞线长度小于10cm。
六. 调试
该电路的调试比较简单,主要分以下几个步骤进行。
1. PLL板整体功能检测。电路组装好后,先断开高压电源,将PLL板JP1跳线的2,3脚短路,使VCO输出固定频率的方波。然后用示波器分别检测四个MOS管的GS电压,看是否满足相位和幅度要求。对角的波形同相,同一臂的波形反相。幅度为±15V。如果此步骤无问题,进行下一步。如果波形相位异常,检测双绞线连接是否有误。
2. 死区时间对称性调整。用示波器监测同一臂的两个MOS的GS电压,调节PLL板C10或C11并联的可调电容,使两个MOS的GS电压的高电平宽度基本一致即可。死区时间差异过大的话,容易造成在振荡的前几个周期内,就造成磁芯的累计偏磁而发生饱和炸管,隔直电容能减轻这一情况。
3. VCO中心频率调整。PLL环路中,VCO的中心频率在谐振频率附近时,能获得最大的跟踪捕捉范围,因此有必要进行一个调整。槽路部分S1切换到上方触点,PLL板JP1跳线的2,3脚短路,使VCO控制电压处于0.5VCC,W2置于中点。通过自耦调压器将高压输入调节在30VAC。用万用表交流电流档监测高压输入电流,同时用示波器监测槽路部分J3接口电压,缓慢调节PLL板的W1,使J3电压为标准正弦波。此时,电流表的示数也为最大值。这时谐振频率与VCO中心频率基本相等。
谐振时的波形如下图,电流波形标准正弦波,与驱动波形滞后200nS左右。
4. PLL锁定调整。将PLL板JP1跳线的1,2脚短路,使VCO的电压控制权转交给鉴相滤波网络。保持高压输入为30VAC,用示波器监测槽路部分J3接口电压波形形状和频率。此时用改锥在±一圈范围内调整W1,若示波器波形频率保持不变,形状仍然为良好的正弦波。则表示电路已近稳定入锁,如果无法锁定,交换槽路部分J1的接线再重复上述步骤。当看到电路锁定后,在加热线圈中放入螺丝刀杆,这时因为有较大的等效负载阻抗,波形幅度下降,但仍然保持良好的正弦波。如果此时失锁,可微调W1保持锁定。
5. 电流滞后角调整。电路锁定后,用示波器同时监测槽路部分J3接口电压以及PLL板GDT2或GDT1接口电压,缓慢调节W2,使电流波形(正弦波)稍微落后于驱动电压波形,此时全桥负载呈弱感性,并进入ZVS状态。
6. 工件加热测试,上述步骤均成功后,即可开始加热工件。先放入工件,用万用表电流档监测高压电流。缓慢提升自耦调压器输出电压,可以看到工件开始发热,应保证220VAC高压下,电流小于15A。这时功率达到2500W。当加热体积较大的工件时,因为等效阻抗大,须将槽路部分S1切换至下方触点。
至此,整个感应加热电路调试完毕。开始感受高温体验吧。[/size]
更多的制作细节图片也一并传上
上图为MOSFET桥电路,结构比较简单,不再赘述。强调一下,各个MOS管的GS极到GDT板之间的引线,尽可能一样长,但应小于10cm。必须采用双绞线。MOS管的选取应遵循以下要求:开关时间小于100nS、耐压高于500V、内部自带阻尼二极管、电流大于20A、耗散功率大于150W。
四. 散热系统
槽路部分的阻抗变换变压器次级以及感应线圈部分,在满功率输出时,流经的电流达到500A之巨,如果没有强有力的冷却措施,将在短时间内过热烧毁。
该系统宜采用水冷措施,利用铜管本身作为水流通路。泵采用隔膜泵,一是能自吸,二是压力高。电路采用的是国产普兰迪隔膜泵,输出压力达到0.6MPa,轻松在3mm内径的铜管中实现大流量水冷。
五. 组装
按下图组装,注意GDT部分,输出端口的1脚接G,2脚接S,双绞线长度小于10cm。
六. 调试
该电路的调试比较简单,主要分以下几个步骤进行。
1. PLL板整体功能检测。电路组装好后,先断开高压电源,将PLL板JP1跳线的2,3脚短路,使VCO输出固定频率的方波。然后用示波器分别检测四个MOS管的GS电压,看是否满足相位和幅度要求。对角的波形同相,同一臂的波形反相。幅度为±15V。如果此步骤无问题,进行下一步。如果波形相位异常,检测双绞线连接是否有误。
2. 死区时间对称性调整。用示波器监测同一臂的两个MOS的GS电压,调节PLL板C10或C11并联的可调电容,使两个MOS的GS电压的高电平宽度基本一致即可。死区时间差异过大的话,容易造成在振荡的前几个周期内,就造成磁芯的累计偏磁而发生饱和炸管,隔直电容能减轻这一情况。
3. VCO中心频率调整。PLL环路中,VCO的中心频率在谐振频率附近时,能获得最大的跟踪捕捉范围,因此有必要进行一个调整。槽路部分S1切换到上方触点,PLL板JP1跳线的2,3脚短路,使VCO控制电压处于0.5VCC,W2置于中点。通过自耦调压器将高压输入调节在30VAC。用万用表交流电流档监测高压输入电流,同时用示波器监测槽路部分J3接口电压,缓慢调节PLL板的W1,使J3电压为标准正弦波。此时,电流表的示数也为最大值。这时谐振频率与VCO中心频率基本相等。
谐振时的波形如下图,电流波形标准正弦波,与驱动波形滞后200nS左右。
4. PLL锁定调整。将PLL板JP1跳线的1,2脚短路,使VCO的电压控制权转交给鉴相滤波网络。保持高压输入为30VAC,用示波器监测槽路部分J3接口电压波形形状和频率。此时用改锥在±一圈范围内调整W1,若示波器波形频率保持不变,形状仍然为良好的正弦波。则表示电路已近稳定入锁,如果无法锁定,交换槽路部分J1的接线再重复上述步骤。当看到电路锁定后,在加热线圈中放入螺丝刀杆,这时因为有较大的等效负载阻抗,波形幅度下降,但仍然保持良好的正弦波。如果此时失锁,可微调W1保持锁定。
5. 电流滞后角调整。电路锁定后,用示波器同时监测槽路部分J3接口电压以及PLL板GDT2或GDT1接口电压,缓慢调节W2,使电流波形(正弦波)稍微落后于驱动电压波形,此时全桥负载呈弱感性,并进入ZVS状态。
6. 工件加热测试,上述步骤均成功后,即可开始加热工件。先放入工件,用万用表电流档监测高压电流。缓慢提升自耦调压器输出电压,可以看到工件开始发热,应保证220VAC高压下,电流小于15A。这时功率达到2500W。当加热体积较大的工件时,因为等效阻抗大,须将槽路部分S1切换至下方触点。
至此,整个感应加热电路调试完毕。开始感受高温体验吧。[/size]
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