基于CD4046感应加热电源的研究设计

电子设计工程

EleｃtroniｃDesign Engineering

第24卷Vol．24第2期No．22016年1月Jan．2016

收稿日期：2015-03-19

稿件编号：201503259

基金项目：河南省重点科技攻关计划项目（112102310073）

作者简介：袁倩（1989—），女，湖北武汉人，硕士。研究方向：电路设计。

感应加热电源在工作过程中，随工件温度上升，其电阻率、导磁率等物理属性发生相应变化，另外工件的加取过程等都会导致电源逆变器的谐振频率及等效负载阻抗发生变化[1]，电流过热过程中会有明显的幅值变化，结果致使电源偏离最佳工作状态。这就要求电源具有自动频率跟踪能力，以适应负载的动态变化。为使电源始终获得较高功率因数，并具有较高效率，本文结合串联谐振逆变电路弱感性负载特性，设计了相位补偿电路并根据电流反馈信号的变化进行调节，使电压电流相位差Δθ相对稳定，另外需根据开关管特性合理设置驱动信号死区时间t d 。文中根据控制电路功能分别对主电路工作特性，频率跟踪，死区生成和相位补偿等原理进行了详细分析。

1主电路工作原理

基于串联谐振逆变器的感应加热电源的主电路如图1

所示。

图1中为直流电压源，K1~K4为4只IGBT 开关管，D1~

D4为IGBT 内部体二极管；由于设计电源工作频率在10~50kHｚ

范围内，频率较低，故忽略IGBT 极间电容；L 、C 、R 是逆变器谐振网络等效参数。在驱动脉冲的控制下，K1、K4与K2、K3交替导通，使加在谐振网络A 、B 两点间激励是幅值为V d 近似交流方波电压。同一桥臂的上下两个IGBT 不能同时导通，必须留有合理死区时间t d ，遵守“先关断后开通”原则。

图2中，V ref 为相位补偿参考电压；V i 为谐振网络主线电流i 的采样反馈信号，图中幅值不同反映工件加热中等效负载变化情况；u AB 图1中AB 间电势差，即谐振网络激励电压；

QD 2为开关管K1、K4驱动脉冲，QD 1为K2、K3驱动信号，QD 2、QD 1均为正脉冲驱动，QD 2、QD 1由sig2、sig2、t d 1、t d 2波

基于CD4046感应加热电源的研究设计

袁倩，刘平，陈睿科

（郑州大学河南郑州450001）

摘要：为了解决传统感应加热电源开关损耗较高及功率因数较低的不良效果，本文设计出了一种以集成高速锁相环

CD4046为核心的控制电路，该控制电路可以对逆变器进行实时频率跟踪，根据反馈信号做出合理的相位补偿，确保

逆变器工作于弱感性状态，并在获得较高输入功率因数的同时实现开关零电压功能，实验结果表明该控制电路结构简单，工作性能稳定，在工业应用方面存在潜在价值。关键词：CD4046；频率跟踪；相位补偿；驱动信号；电流中图分类号：TN202

文献标识码：A

文章编号：1674-6236（2016）02-0101-04

The research on induction heating power supply based on CD4046

YUAN Qian ，LIU Ping ，CHEN Rui -ke

（Zhengzhou University ，Zhengzhou 450001，China ）

Abstract:In view of tｈe disadvantages tｈat tｈere are ｈigｈer switｃｈing loss and lower power faｃtor in tｈe traditional induｃtion ｈeating power supply ，tｈis paper proposes a kind of ｃontrol ｃirｃuit taking ｈigｈ-speed integrated pｈase -loｃked loop CD4046as tｈe ｃore．Tｈe ｃontrol ｃirｃuit ｃan ｃarry out real-tiｍe frequenｃy traｃking to tｈe inverter．In order to to ensure tｈat tｈe inverter works in tｈe weak induｃtanｃe state ，it ｍakes reasonable pｈase ｃoｍpensation aｃｃording to tｈe feedbaｃk signal．Witｈgaining ｈigｈer input power faｃtor ，it realiｚes tｈe funｃtion of ZVS．Tｈe experiｍental results sｈow tｈat tｈe ｃontrol ｃirｃuit ｈas siｍple struｃture ，stable working perforｍanｃe and ｈigｈer industrial appliｃation value．

Key words:CD4046；frequenｃy traｃking ；pｈase ｃoｍpensation ；Drive signal ；ｃurrent

图1

串联谐振感应加热电源主电路

Fig．1Tｈe ｍain

ｃirｃuit of tｈe series resonant induｃtion ｈeating power

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