半桥式感应加热电源设计
基于SG3525的半桥式开关电源变换器
. . 摘要 电力电子及开关电源技术因应用需求不断向前发展，新技术的出现又会使许多应用产品更新换代，还会开拓更多更新的应用领域。要求电子元件体积更小，耗能更低。开关电源作为电子设备中不可或缺的组成部分也在不断的改进，高频化、高效率、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化等，成了开关电源的发展方向，这也标志着这些技术将不断地发展而变得越来越成熟和稳定，同时实现高效率用电和高品质用电的相互结合。 脉宽调制器SG3525具有欠压锁定、系统故障关闭、软起动、延时PWM 驱动等功能，因而得到广泛应用。 本设计介绍了一种基于SG3525的半桥式开关电源变换器，对其各电路工作原理进行了分析，并设计了过流保护电路。为了提高效率，辅助电源采用了UC3843为主控芯片的反激变换器。为了减低输入电磁干扰，输入端设置了EMI滤波电路。对各参数进行了计算，通过实物制作与调试证明了方案的可行性。 该电源结构简单，思路清晰，运行稳定性好，有效降低了成本。 关键词半桥SG3525 过流保护
. . Abstract Technology for power electronics and switching power supply is going ahead continuously in practice．The emergence of new technology will make replacement in many application products as well as open up more and more new fields．At the same time components are required to have the smaller volume and lower losses，as an important parts of electronic devices power supply is getting some improvements，for high-frequency，for high efficiency，for high reliability，for low losses，for small noise，for anti-interference，for module and so on．These are becoming a development direction for power supply，which show that these technologies will become more mature and stable，it will achieve the combinability between high-efficiency and high quality to use electric energy. The pulse width modulator SG3525 has been used in various areas for its functions such as locking for the lack of pressure, closing system fault, soft starting, delaying PWM drive and so on. This design introduces a half-bridge based on SG3525 switch power converte -r, the working principle of the circuit is analyzed and designed over-current protec -tion circuit. In order to improve efficiency, auxiliary power for the main chip used UC3843 flyback converter. To reduce the input of electromagnetic interference, EMI input filter circuit is set. each parameter was calculated, through the producti -on and commissioning physical proof the feasibility of the project. The power structure is simple, clear, running stability, and effectively reducing the cost of it. Key words: half-bridge SG3525 overcurrent protection
中频感应加热设备的设计(doc 42页)
摘要 感应加热电源具有加热效率高，速度快，可控性好，易于实现高温和局部加热，易于实现机械化和自动化等优点，目前已在金属熔炼、工件透热、淬火、焊接、铸造、弯管、表面热处理等行业得到了广泛的应用。 本设计研究了中频感应加热及其相关技术的发展、现状和趋势，并在较全面的论述基础上，对2.5kHz/250kW可控硅中频感应加热电源的整流电路以及控制电路进行了设计。本文设计的电源电路可用于大型机械热加工设备的感应加热电源。整流电路采用三相桥式全控整流电路，其电路结构简单，使电源易于推广；控制策略选用双闭环反馈控制系统，改善了信号迟滞的缺点，为以后研制大功率、超音频的感应加热电源打下了基础。 关键词：可控硅中频电源；感应加热；逆变；保护电路
Design of Induction heating power of medium frequency Abstract Induction heating power is equipped with lots of advantages such as high heating efficiency, fast speed ,good controllability, which is prone to make heating of high and partial temperature ，and realize mechanization and automation. At present metal melting, work piece heat penetration, quenching, welding, casting, elbow piece, surface heating processing has been widely applied. Induction heating of medium frequency and development, current situation, and tendency related technology has been studied，and have made quite comprehensive and in the profound elaboration foundation, this article has carried on the design to main circuit and the inversion control of the 2.5kHz/250kW silicon-controlled rectifier intermediate frequency induction heating power. This design is used for big facility of mechanical heating processing. Structure of rectification circuit is easy, which makes power popularized easily. Three-phase bridge rectification circuit is used in Rectification circuit. Rectification circuit uses feedback control of two closed loop, improving the disadvantages. The foundation for inventing induction heating power of big power and super audio is made. Key words：Controllable silicon medium power Induction heating Inverter Protect circuit
半桥式开关电源原理
一种基于SG3525的半桥高频开关电源 唐军，尹斌，马利军 河海大学电气工程学院，江苏南京（210098 ） E-mail：jeefrain@https://www.360docs.net/doc/c210378294.html, 摘 要：文中简要介绍了SG3525芯片的功能及内部结构，介绍了一款基于SG3525芯片的半桥高频开关电源。给出了高频变压器、PWM 控制电路的设计方法，并给出了实验结果。 关键词： SG3525、开关电源、半桥、高频变压器 1. 引言 随着PWM技术的不断发展和完善，开关电源以其高的性价比得到了广泛的应用。开关电源的电路拓扑结构很多, 常用的电路拓扑有推挽、全桥、半桥、单端正激和单端反激等形式。其中, 在半桥电路中, 变压器初级在整个周期中都流过电流, 磁芯利用充分，且没有偏磁的问题，所使用的功率开关管耐压要求较低，开关管的饱和压降减少到了最小，对输入滤波电容使用电压要求也较低。由于以上诸多原因, 半桥式变换器在高频开关电源设计中得到广泛的应用。2. SG3525芯片的工作原理 PWM控制芯片SG3525 具体的内部引脚结构如图1及图2所示。其中，脚16 为SG3525 的基准电压源输出，精度可以达到（5.1±1％）V，采用了温度补偿，而且设有过流保护电路。脚5、脚6、脚7 内有一个双门限比较器，内设电容充放电电路，加上外接的电阻电容电路共同构成SG3525 的振荡器。振荡器还设有外同步输入端(脚3)。脚1 及脚2 分别为芯片内部误差放大器的反相输入端、同相输入端。该放大器是一个两级差分放大器，直流开环增益为70dB 左右。根据系统的动态、静态特性要求，在误差放大器的输出脚9 和脚1 之间一般要添加适当的反馈补偿网络。 图1 SG3525的引脚 1
SG3525调频控制的感应加热电源
SG3525调频控制的感应加热电源 文件大小：更新时间：2012.08.11 下载地址：DOWNLOAD 感应加热技术具有加热温度高、加热效率高、速度快、加热温度容易控制、易于实现机械化、自动化、无空气污染等优点，现在感应加热电源已广泛用于金属熔炼、透热、热处理和焊接等工业过程。 根据功率调节量的不同感应加热电源有多种调功方式，调频调功是通过改变逆变器工作频率从而改变负载输出阻抗以达到调节输出功率的目的[1]。这种调功方式控制比较简单，可以对电路的工作频率进行直接控制，而且能对功率连续调整。本文正是基于调频调功这种方式，由PWM控制芯片SG3525控制实现的加热电源。 2.主电路拓扑结构和控制原理： 2.1 主电路结构： 本文设计的感应加热电源为串联谐振式全桥IGBT逆变电源，其逆变主电路结构如图1所示。输入采用三相AC/DC不控整流，输出采用负载串联谐振式全桥DC/AC逆变电路。整流输出的电压经高压大电容C1滤波，逆变器主开关器件Q1、Q2、Q3、Q4为IGBT,D1、D2、D3、D4为反并联二极管。
图1 主电路结构图 2.2控制原理 调频控制的原理就是：通过改变逆变器开关频率来改变输出阻抗以达到调节输出功率的目的。串联谐振等效电路图如图2所示。 图2 负载等效电路图
负载等效阻抗为Z=1/jωC +jωL+R ；则|Z|= = ，其中f=1/（2 π）谐振频率。f=f0时，负载等效阻抗最小，|Z|=R，此时功率输出最大；f >f0时，负载呈感性，且频率越大感抗越大，功率减小；f 600W半桥型开关稳压电源设计 600W半桥型开关稳压电源设计 摘要 本次设计主要是设计一个600W半桥型开关稳压电源，从而为负载供 电。 电源是各种电子设备不可或缺的组成部分，其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作。由于开关电源本身消耗的能量低，电源效率比普通线性稳压电源提高一倍，被广泛用于电子计算机、通讯、家电等各个行业。它的效率可达85％以上，稳压范围宽，除此之外，还具有稳压精度高、不使用电源变压器等特点，是一种较理想的稳压电源。本文介绍了一种采用半桥电路的开关电源，其输入电压为单相170 ~ 260V，输出电压为直流12V恒定，最大电流50A。从主电路的原理与主电路图的设计、控制电路器件的选取、保护电路方案的确定以及计算机仿真图形的绘制与波形分析等方面的研究。 关键词：半桥变换器；功率MOS管；脉宽调制；稳压电源； 第1章绪论1.1 电力电子技术概况 电子技术包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。通常所说的模拟电子技术和数字电子技术属于信息电子技术。电力电子技术是应用于电 力领域的电子技术，它是利用电力电子器件对电能进行变换和控制的新兴学科。目前所用的电力电子器件采用半导体制成，故称电力半导体器件。信息电子技术主要用于信息处理，而电力电子技术则主要用于电力变换。电力电子技术的发展是以电力电子器件为核心，伴随变换技术和 控制技术的发展而发展的。 电力电子技术可以理解为功率强大，可供诸如电力系统那样大电流、高电压场合应用的电子技术，它与传统的电子技术相比，其特殊之处不仅仅因为它能够通过大电流和承受高电压，而且要考虑在大功率情况下，器件发热、运行效率的问题。为了解决发热和效率问题，对于大功率的电子电路，器件的运行都采用开关方式。这种开关运行方式就是电力电 子器件运行的特点。 电力电子学这一名词是20世纪60年代出现的，“电力电子学”和“电力电子技术”在内容上并没有很大的不同，只是分别从学术和工程技术这2个不同角度来称呼。电力电子学可以用图1的倒三角形来描述，可以认为电力电子学由电力学、电子学和控制理论这3个学科交叉而形成 的。这一观点被全世界普遍接受。 电力电子技术与电子学的关系是显而易见的。电子学可分为电子器件和电子电路两大部分，它们分别与电力电子器件和电力电子电路相对应。从电子和电力电子的器件制造技术上进两者同根同源，从两种电路的分析方法上讲也是一致的，只是两者应用的目的不同，前者用于电力变换， 后者用于信息处理。 电力电子技术课程设计 题目中频加热电源主电路设计 学院 专业班级 学号 学生姓名 指导老师 目录 1 设计内容和设计要求 (3) 1.1 设计内容 1.2 设计要求 2 中频加热电源 (4) 2.1 中频加热电源基本原理 2.2 中频加热电源基本结构 3 整流电路的设计 (6) 3.1 整流电路的选择 3.2 三相桥式全控整流电路 3.3 整流电路参数计算 4 逆变电路的设计 (10) 4.1 逆变电路的选择 4.2逆变电路参数计算 5 保护电路的设计 (14) 5.1过电压保护 5.2 过电流保护 6 设计结果分析 (18) 6.1 仿真结果 6.2 主电路原理图 6.3 结果分析 7 设计心得体会 (23) 8 参考文献 (24) 1 设计内容和设计要求 1.1 设计内容 1) 额定中频电源输出功率PH=100kw，极限中频电源输出功率 P HM=1.1 P H=110kW； 2) 电源额定频率f =1kHz； 3) 逆变电路效率h=95% 4) 逆变电路功率因数：cosj =0.866，j =30o； 5) 整流电路最小控制角amin =15o； 6) 无整流变压器，电网线电压UL=380V； 7) 电网波动系数A=0.95～1.10。 1.2 设计要求 1) 画出中频感应加热电源主电路原理图； 2) 完成整流侧电参数计算； 3) 完成逆变侧电参数计算； 4) 利用仿真软件分析电路的工作过程； 5）编写设计说明书，设计小结。 2 中频加热电源 2.1 中频加热电源基本原理 感应加热利用导体处于交变的电磁场中产生感应电流，即涡流，所形成的热效应使导体本身发热。根据不同的加热工艺的要求，感应加热采用的电源的频率有工频（50HZ），中频（60-10000HZ），高频（高于10000HZ）。感应加热本身的物体必须是导体，感应加热能在被加热物体内部直接生热，因而热效率高，升温速度快，容易实现整体均匀加热或局部加热。 感应加热利用交流电建立交变磁场涡流对金属工件进行感应加热，基本工作原理如图1，A为感应线圈，B为被加热工件，若线圈A 中通以交流电流i1，则线圈A内产生随时间变化的磁场，置于交变磁场中的被加热工件B要产生感应电动势e2，形成涡流i2，这些涡流使金属工件发热，因此，感应加热是靠感应线圈把电能传递给要加热的金属工件，然后在金属工件内部转换成热能，感应线圈与被加热工件不直接接触，能量是通过电磁感应传递的。 项目五中频感应加热电源 【学习目标】： 完成本项目的学习后，能够： 1．了解中频感应加热装置的基本原理及应用。 2．掌握中频感应加热装置的组成、各部分电路（三相桥式整流电路、触发电路、并联谐振逆变电路、保护电路）的工作原理。 3．掌握触发电路与主电路电压同步的概念以及实现同步的方法。 4．了解常用的中频感应加热装置的使用注意事项。 5．熟悉中频感应加热装置的安装、调试，简单的故障维修方法。 6．了解三相有源逆变电路工作原理及有源逆变电路的应用 【项目描述】：中频电源装置是一种利用晶闸管元件把三相工频电流变换成某一频率的中频电流的装置，广泛应用在感应熔炼和感应加热的领域。图5-1是常见的感应加热装置。 【相关知识点】： 一、中频感应加热电源概述 1．感应加热的原理 （1）感应加热的基本原理 1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象， 并且提出了相应的理论解释。其内容为，当电路围绕的区 域内存在交变的磁场时，电路两端就会感应出电动势，如 果闭合就会产生感应电流。电流的热效应可用来加热。 例如图5-2中两个线圈相互耦合在一起，在第一个线 圈中突然接通直流电流（即将图中开关S突然合上）或突 然切断电流（即将图中开关S突然打开），此时在第二个线圈所接的电流表中可以看出有某一方向或反方向的摆动。这种现象称为电磁感应现象，第二个线圈中的电流称为感应电流，第一个线圈称为感应线圈。若第一个线圈的开关S不断地接通和断开，则在第二个线圈中也将不断地感应出电流。每秒内通断次数越多（即通断频率越高），则感生电流将会越大。若第一个线圈中通以交流电流，则第二个线圈中也感应出交流电流。不论第二个线圈的匝数为多少，即使只有一匝也会感应出电流。如果第二个线圈的直径略小于第一个线圈的直径，并将它置于第一个线圈之内，则这种电磁感应现象更为明显，因为这时两个线圈耦合得更为紧密。如果在一个钢管上绕了感应线圈，钢管可以看作有一匝直接短接的第二线圈。当感应线圈内通以交流电流时，在钢管中将感应出电流，从而产生交变的磁场，再利用交变磁场来产生涡流达到加热的效果。平常在50Hz的交流电流下，这种感生电流不是很大，所产生的热量使钢管温度略有升高，不足以使钢管加热到热加工所需温度（常为1200℃左右）。如果增大电流和提高频率（相当于提高了开关S的通断频率）都可以增加发热效果，则钢管温度就会升高。控制感应线圈内电流的大小和频率，可以将钢管加热到所需温度进行各种热加工。所以感应电源通常需要输出高频大电流。 利用高频电源来加热通常有两种方法： ①电介质加热：利用高频电压（比如微波炉加热等） ②感应加热：利用高频电流（比如密封包装等） 1）电介质加热（dielectric heating） 电介质加热通常用来加热不导电材料，比如木材、橡胶等。微波炉就是利用这个原理。原理如图5-3.： 图5-3电介质加热示意图 当高频电压加在两极板层上，就会在两极之间产 生交变的电场。需要加热的介质处于交变的电场中， 介质中的极分子或者离子就会随着电场做同频的旋转 或振动，从而产生热量，达到加热效果。 2）感应加热（induction heating） 感应加热原理为产生交变的电流，从而产生交变 目录 引言......................................................... 1本文概述 ................................................. 1.1选题背景............................................................................................................................ 1.2本课题主要特点和设计目标 ........................................................................................... 1.3课题设计思路.................................................................................................................... 2SABER软件................................................ 2.1SABER简介 ..................................................................................................................... 2.2SABER仿真流程 ............................................................................................................. 2.3本章小结............................................................................................................................ 3三相桥式全控整流器的设计.................................. 3.1工作原理............................................................................................................................ 3.1.1 三相桥式全控整流电路的特点 ..................................................................................... 3.2保护电路............................................................................................................................ 3.2.1 过电压产生的原因.......................................................................................................... 3.2.2 过压保护 (1) 3.2.3 过电流产生的原因 (1) 3.2.4 过流保护 (1) 3.3SABER仿真 (1) 3.3.1 设计规范 (1) 3.3.2 建立模型 (1) 感应加热电源的控制与驱动电路 感应加热电源中电力电子控制电路的构成,显现出多样化组成方式,其控制方案主要是根据感应电源调功方式、加热负载特性要求等不同,控制电路的结构会有所不同。 感应加热电源的功率控制调节方式总体上可分为直流侧调功和逆变侧调功两种。直流侧调功又分为三相全控整流器调功和直流斩波器调压调功。逆变侧调功的控制电路方案根据加热工艺特性要求,可以采用的控制方式更灵活, 常用的有调频功（PFM ）、移相调功（PSM)、脉宽调制恒频调功（PWM ）、脉冲密度调制调功（PDM ）、调宽调制加调频调功（PWM+PFM ）、脉宽调制加脉冲密度调制调功（PWM+PDM ）等各种调功方式。 下面就感应加热电源控制电路的基本组成和原则作简单叙述，其具体内容将在相关章节中介绍。 (1)控制方式根据感应加热电源负载特性不同,调功方法不同,通常可采用电压反馈控制、电流反馈控制。 1)采用电压控制,其目的是保证输出直流母线电压恒定，也就是说加在感应加热绕组的端电压恒定。控制采样可以取自直流母线电压或逆变器电感绕组或谐振补偿电容上的电压。取样一般采用隔离式电压传感器(TV)，经道算、比较处理,控制品闸管的导通角或逆变器开关管PWM 驱动脉冲的相移或脉宽,达到改变直流输出到逆变器直流母线上的电压或改变逆变器输出电压的平均值(或有效值),最终因闭环负反馈的作用维持输出电压恒定。输人电压的波动,对加热电源的输出功率也就是对工件的加热温度产生较大影响,将直接影响到加热工件的产品工艺质量要求。 加热电源的输出功率为P =u 2/Z,在负载不变的条件下,功率P 与电压组或谐振补偿电容上的电压。u 的平方成正比。也就是说,加热温度与电压的平方成正比。如果电压不稳定,加热温度就不均匀,对于毛坯工件加热、淬火要求温度稳定性较高的场合,必须要有自动稳压功能,否则产品质單得不到保证。 2)采用电流控制,其目的是保证输出直流或高频输出电流恒定。控制采样可取自直流母线电流或逆变器感应加热绕组中的电流。取样一般采用隔离式电流传感器感（TA ），电流反馈信号控制的对象同电压控制，目的是达到输出电流的变化，也就是输出功率P 的变化、加热温度的 变化。这是因为P=IU u z u z u =?? ? ??=2,因此可以看出，电压U 或负载阻抗Z 的变化，会引起电流I 的变化，即功率或加热温度的变化。 3)采用功率控制，其目的是为了保证感应加热电源的恒功率输出。采样信号同时取样电压和电流信号，经乘法器处理后，经PI 调节器输出与功率给定相比较，控制晶闸管的导通角或逆变器驱动脉冲信号的宽度、相移，或采用动态阻抗匹配法控制电源侧的等效阻抗与负载相等，达到功率的恒定，保证加热温度在给定的功率下恒定，满足工件加热工艺特性和质量要求。 (2)采用直流侧调月i 调功方案的感应加热电源,其控制电路需要有锁相频率自动跟踪系统。无.论是逆变器采用脉宽调制(PwM)控制技本调功，还是采用移相(PSM)调功等,如果逆变侧不进行频率自动照際,会出现两大问题:①逆变器的开关功率器件不能很好地工作在软开关状态,开关器件承受的电压和电流应力大,除了危及器件安全外,开关损耗也增大;②因为逆变器工作频率与谐振电路的固有谐振频率不相等,逆变器回路或者说开关器件中流过较大的无功电流,而且功率因数下降,达不到最大功率输出,逆变器的效率降。频率跟踪的目的是保证逆变器的开关频 电源网讯传统的工频交流整流电路，因为整流桥后面有一个大的电解电容来稳定输出电压，所以使电网的电流波形变成了尖脉冲，滤波电容越大，输入电流的脉宽就越窄，峰值越高，有效值就越大。这种畸变的电流波形会导致一些问题，比如无功功率增加、电网谐波超标造成干扰等。 功率因数校正电路的目的，就是使电源的输入电流波形按照输入电压的变化成比例的变化。使电源的工作特性就像一个电阻一样，而不在是容性的。 目前在功率因数校正电路中，最常用的就是由BOOST变换器构成的主电路。而按照输入电流的连续与否，又分为DCM、CRM、CCM模式。DCM模式，因为控制简单，但输入电流不连续，峰值较高，所以常用在小功率场合。C CM模式则相反，输入电流连续，电流纹波小，适合于大功率场合应用。介于DCM和CCM之间的CRM称为电流临界连续模式，这种模式通常采用变频率的控制方式，采集升压电感的电流过零信号，当电流过零了，才开通MO S管。这种类型的控制方式，在小功率PFC电路中非常常见。 今天我们主要谈适合大功率场合的CCM模式的功率因数校正电路的设计。 要设计一个功率因数校正电路，首先我们要给出我们的一些设计指标，我们按照一个输出500W左右的APFC电路来举例： 已知参数： 交流电源的频率fac——50Hz 最低交流电压有效值Umin——85Vac 最高交流电压有效值Umax——265Vac 输出直流电压Udc——400VDC 输出功率Pout——600W 最差状况下满载效率η——92% 开关频率fs——65KHz 输出电压纹波峰峰值Voutp-p——10V 那么我们可以进行如下计算： 1，输出电流Iout=Pout/Udc=600/400=1.5A 2，最大输入功率Pin=Pout/η=600/0.92=652W 3，输入电流最大有效值Iinrmsmax=Pin/Umin=652/85=7.67A 4，那么输入电流有效值峰值为Iinrmsmax*1.414=10.85A 5，高频纹波电流取输入电流峰值的20%，那么Ihf=0.2*Iinrmsmax=0.2*10.85=2.17A 6，那么输入电感电流最大峰值为：ILpk=Iinrmsmax+0.5*Ihf=10.85+0.5*2.17=11.94A 7，那么升压电感最小值为Lmin=(0.25*Uout)/(Ihf*fs)=(0.25*400)/(2.17*65KHz)=709uH 8，输出电容最小值为：Cmin=Iout/(3.14*2*fac*Voutp-p)=1.5/(3.14*2*50*10)=477.7uF，实际电路中还要考虑hold up时间，所以电容容量可能需要重新按照hold up的时间要求来重新计算。实际的电路中，我用了1320uF，4只330uF的并联。 有了电感量、有了输入电流，我们就可以设计升压电感了！ PFC电路的升压电感的磁芯，我们可以有多种选择：磁粉芯、铁氧体磁芯、开了气隙的非晶/微晶合金磁芯。这几种磁芯是各有优缺点，听我一一道来。 毕业论文 题目基于SG3525的半桥高频 开关电源设计 专业 班级 学生姓名 指导教师 答辩日期 学院毕业论文任务书 系：机电工程系专业：电气自动化技术班学号：姓名： 指导教师：教研室主任： 目录 第1章绪论 (1) 1.1 课题背景 (1) 1.1.1开关电源原理 (1) 一、开关电源的电路组成： (1) 二、输入电路的原理及常见电路： (2) 2、 DC输入滤波电路原理： (3) 第2章 SG3525芯片的工作原理 (4) 2.1 本章PWM控制芯片SG3525功能简介： (4) 2.1.1 SG3525引脚功能及特点简介： (4) 2.1.2 SG3525的工作原理 (6) 第3章电源系统介绍 (7) 3.1 主电路结构及其工作原理 (7) 3.2 控制电路 (8) 第4章高频变压器的设计 (9) 4.1 原副边电压比n (9) 4.2 磁芯的选取及变压器的结构 (9) 4.3 变压器初、次级匝数 (9) 4.4 确定绕组的导线线径和导线股数 (10) 结论 (10) 致谢： (13) 参考文献： (14) 第1章绪论 1.1 课题背景 随着PWM技术的不断发展和完善，开关电源具有体积小、效率高等一系列 优点，在各类电子产品中得到广泛的应用。但由于开关电源的控制电路比较复杂、输出纹波电压较高，所以开关电源的应用也受到一定的限制。 电子装置小型轻量化的关键是供电电源的小型化，因此需要尽可能地降低电源电路中的损耗。开关电源中的调整管工作于开关状态，必然存在开关损耗，而且损耗的大小随开关频率的提高而增加。另一方面，开关电源中的变压器、电抗器等磁性元件及电容元件的损耗，也随频率的提高而增加。 目前市场上开关电源中功率管多采用双极型晶体管，开关频率可达几十kHz；采用MOSFET的开关电源转换频率可达几百kHz。为提高开关频率必须 采用高速开关器件。对于兆赫以上开关频率的电源可利用谐振电路，这种工作方式称为谐振开关方式。它可以极大地提高开关速度，原理上开关损耗为零，噪声也很小，这是提高开关电源工作频率的一种方式。采用谐振开关方式的兆赫级变换器已经实用化。 开关电源的集成化与小型化已成为现实。然而，把功率开关管与控制电路都集成在同一芯片上，必须解决电隔离和热绝缘的问题。 开关电源以其高的性价比得到了广泛的应用。开关电源的电路拓扑结构很多, 常用的电路拓扑有推挽、全桥、半桥、单端正激和单端反激等形式。其中, 在半桥电路中, 变压器初级在整个周期中都流过电流, 磁芯利用充分，且没有偏磁的问题，所使用的功率开关管耐压要求较低，开关管的饱和压降减少到了最小，对输入滤波电容使用电压要求也较低。由于以上诸多原因, 半桥式变换器在高频开关电源设计中得到广泛的应用。 1.1.1开关电源原理 一、开关电源的电路组成： 开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。 二感应加热基本原理 1.电磁感应原理 1831年，英国物理学家faraday发现了电磁感应现象，并且提出了相应的理论解释。其内容为，当电路围绕的区域内存在交变的磁场时，电路两端就会感应出电动势，如果闭合就会产生感应电流。 利用高频电压或电流来加热通常有两种方法： （1）电介质加热：利用高频电压（比如微波炉加热） （2）感应加热：利用高频电流（比如密封包装） 2．电介质加热（dielectric heating） 电介质加热通常用来加热不导电材料，比如木材。同时微波炉也是利用这个原理。原理如图1： 图1 电介质加热示意图 当高频电压加在两极板层上，就会在两极之间产生交变的电场。需要加热的介质处于交变的电场中，介质中的极分子或者离子就会随着电场做同频的旋转或振动，从而产生热量，达到加热效果。 3．感应加热（induction heating） 感应加热原理为产生交变的电流，从而产生交变的磁场，再利用交变磁场来产生涡流达到加热的效果。如图2： 图2 感应加热示意图 基本电磁定律： 法拉第定律：d e N dt φ= 安培定律：Hdl NI ?= 其中：BdS φ=?，0r B u u H = 如果采用MKS 制，e 的单位为V ，?的单位为Wb ，H 的单位为A/m ，B 的单位为T 。 以上定律基本阐述了电磁感应的基本性质， 集肤效应： 当交流的电流流过导体的时候，会在导体中产生感应电流（如图3），从而导致电流向导体表面扩散。也就是导体表面的电流密度会大于中心的电流密度。这也就无形中减少了导体的导电截面，从而增加了导体交流电阻，损耗增大。工程上规定从导体表面到电流密度为导体表面的1/e ＝0.368的距离δ为集肤深度。 在常温下可用以下公式来计算铜的集肤深度： 7.5 δ= 式（1） 图3 涡流产生示意图 从以上可以看到，如果增大电流和提高频率都可以增加发热效果，是加热对象快速升温。所以感应电源通常需要输出高频大电流。 参考文献：fundalmentals of power electronics, R.W .Erickson （讲义） TPIH2500 Textbook Tetra Pak Technical Training Centre 三 感应加热电源常见框图结构和控制方法 1．感应加热电源常见框图 高频感应加热电源工作原理【大比特导读】高频感应加热电源在工作原理方面，也与普通的加热电源有 着很大不同，本文将会通过对其工作原理的叙述，为大家解读高频感应加热电源加热快、效率高的秘密所在。 感应加热电源的研发在最近几年呈现出专业化和快速的趋势，高频感应加热电源凭借着加热速度快、加热均匀等优势，被广泛的应用在工业及生活领域。高频感应加热电源在工作原理方面，也与普通的加热电源有着很大不同，本文将会通过对其工作原理的叙述，为大家解读高频感应加热电源加热快、效率高的秘密所在。 高频感应加热电源与普通的感应加热模块一样，也是采用了导体磁束加热的模式。用交流电流流向被卷曲成环状的导体，这种导体通常情况下会采用铜管这种材料，由此产生磁束。将金属放置其中，磁束就会贯通金属体，在与磁束自缴的方向产生涡电流，也就是大家所熟悉的旋转电流，于是感应电流在涡电流的影响下产生发热，用这样的加热方式就是感应加热。由此，对金属等被加热物体在无需直接接触的状态下就能获得加热效果。 此时，窝电流将会在线圈接近的物体上集中，感应加热表现出在物体的表面上较强里边较弱的特点，用这样的原理来对被加热体的必要的地方集中加热，达到瞬间加热的效果，从而提高生产效率和工作量等。 当然了，使用高频感应加热电源进行加热的成功与否，直接取决于感应线圈设置是否合理，以及加热体的大小、形状、间距等等。感应线圈是要做到均匀加热、加热效果好，并且要有强度和准确度。感应线圈是一般用一圈或数圈的铜管来做，一般采用水冷的方式对线圈进行冷却。 结语： 高频感应加热电源的感应线圈是高效加热的关键所在，而无需直接触碰就可以快速加热 的优势，也让这个感应加热电源的家族新成员迅速获得了生产商的认可。 电力电子课程设计报告直流开关电源的设计 学院：信息科学与工程学院专业：电气工程及其自动化班级： 姓名： 学号： 指导教师： 日期：2013年8月21日 目录 1.课题任务介绍 0 1.1 技术参数： 0 1.2 设计要求： 0 2.直流开关电源总体认知 0 2.1开关电源的概念 0 2.2直流开关电源基本结构 0 2.3直流开关电源的工作原理 (1) 3.直流开关电源设计流程 (1) 3.1输入整流电路设计 (1) 3.1.1单相桥式输入整流电路设计 (1) 3.1.2变压器参数计算： (2) 3.1.3整流管参数计算 (2) 3.1.4滤波电容计算 (2) 3.2 DC/DC变换器设计 (2) 3.2.1 DC/DC变换器总体概述 (2) 3.2.2 半桥式DC/DC典型电路如下 (3) 3.2.3 PWM DC/DC变换器的工作原理 (3) 3.2.4 DC/DC变换器参数计算 (4) 3.3输出滤波整流电路设计 (7) 3.3.1输出整流电路图 (7) 3.3.2 输出电感的设计 (8) 3.3.3 输出电容的计算 (9) 3.3.4 整流输出二极管计算 (10) 3.4 驱动电路设计 (10) 3.4.1 MOSFET管的基本工作原理 (10) 3.4.2 IR2110芯片介绍 (12) 3.4.3 半桥驱动电路分析图如下 (13) 3.4.4 半桥驱动器器件参数选择 (15) 3.5 PWM控制电路设计 (15) 3.5.1 PWM控制变换原理 (15) 3.5.2 SG3525的封装图 (16) 3.5.3 SG3525芯片介绍 (17) 3.5.4 SG3525参数计算 (17) 3.6 反馈电路设计 (17) 4. 电路原理图与波形图汇总 (18) 4.1 电路原理图 (18) 4.1.1 主电路原理图 (18) 4.1.2 PWM控制电路原理图 (18) 4.1.3 驱动电路原理图 (19) 4.2 各部分电路波形图 (19) 4.2.1 单相桥式整流电路电压波形图 (19) 4.2.2 MOSFET驱动电路波形 (20) 5. 主电路元器件清单 (20) 利用SG3525实现调频控制的感应加热电源 1.引言： 感应加热技术具有加热温度高、加热效率高、速度快、加热温度容易控制、易于实现机械化、自动化、无空气污染等优点，现在感应加热电源已广泛用于金属熔炼、透热、热处理和焊接等工业过程。 根据功率调节量的不同感应加热电源有多种调功方式，调频调功是通过改变逆变器工作频率从而改变负载输出阻抗以达到调节输出功率的目的[1]。这种调功方式控制比较简单，可以对电路的工作频率进行直接控制，而且能对功率连续调整。本文正是基于调频调功这种方式，由PWM控制芯片SG3525控制实现的加热电源。 2.主电路拓扑结构和控制原理： 2.1 主电路结构： 本文设计的感应加热电源为串联谐振式全桥IGBT逆变电源，其逆变主电路结构如图1所示。输入采用三相AC/DC不控整流，输出采用负载串联谐振式全桥DC/AC逆变电路。整流输出的电压经高压大电容C1滤波，逆变器主开关器件Q1、Q2、Q3、Q4为IGBT,D1、D2、D3、D4为反并联二极管。 图1 主电路结构图 2.2控制原理 调频控制的原理就是：通过改变逆变器开关频率来改变输出阻抗以达到调节输出功率的目的。串联谐振等效电路图如图2所示。 图2 负载等效电路图 负载等效阻抗为Z=1/jωC +jωL+R ；则|Z|= = ，其中f=1/（2π）谐振频率。f=f0时，负载等效阻抗最小，|Z| =R，此时功率输出最大；f >f0时，负载呈感性，且频率越大感抗越大，功率减小；f 感应加热电源常见问题解读 在感应加热电源的设备调试和日常使用过程中，工程师常常需要临时解决其出现的突发情况，这就需要工程师结合感应加热电源的设计方案和理论知识，及时进行处理。在今天的文章中，我们为大家总结了三种在平时比较常遇到的问题并进行解读，下面就让我们一起来看看这些问题都有哪些吧。 常见问题一：感应加热电源的烟气问题应该怎么处理比较稳妥? 对于感应加热电源来说，想要正确处理其烟气问题，我们可以从两个方面来入手，即通常所说的烟气净化或设置烟气捕集装置。先来看烟气净化方式，想要实现对感应加热设备的烟气净化，只有靠除尘器来实现，而除尘器选择的优劣直接影响到除尘系统的捕集效果、除尘电耗以及整个系统能否长期稳定、可靠运行、除尘器的形式繁多，各有利弊。关键在于如何扬长避短，与系统工艺及粉尘组成相适应以获得最佳效果。而设置烟气捕集装置则相对来说繁琐一些，其设置的内容主要包括回转式伞顶吸罩、低阻、大流量管道+调温电动蝶阀、 离线气管式脉冲除尘器、锅炉引风机等。这两种方法的选择，需要工程师依据实际情况进行判断。 常见问题二：感应加热电源在开机工作时有哪些问题需要特别注意一下? 通常情况下，在感应加热电源的工作过程中，有三类问题需要我们特别注意，分别是水资源短缺、电压过高和电气接地阴极电容设置。先来看水资源短缺问题，在长期使用感应加热设备的过程中，可能会出现因冷却水管水垢或阻塞电容而引起的电力电容器过热和燃烧问题，因此，我们应特别注意在水流量的排放情况，一旦发现排放不正常，则应该使用适当的措施。电气接地阴极电容也是需要特别注意的，电绝缘电容一旦发生损坏，很容易造成故障，因此需要工程师及时排查问题，及时处理故障的电容柜绝缘点。电压过高的情况也同样需600W半桥型开关稳压电源设计
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