IGBT是怎样应用到饭煲里面去的

发布时间：2023-06-02

回答此问题前，我们先必须了解感应加热的原理和电饭煲为什么要用感应加热：

如下两图分别是传统燃气加热方式和感应加热的示意图：

 

感应加热的原理：如图 3

1.  控制板通过谐振转换电路产生高频交流电流流经铜线圈；

2.  在工作线圈上产生感应的磁场，感应磁场在金属锅具底部产生涡流；

3.   涡流通过金属的趋肤效应让其电阻产生焦耳热，同时与材料的渗透性有关的磁滞损失 也产生热量。

 

等效电路：电感和加热锅具的组合可被视为变压器，其匝数比为 1；

当烹饪容器放置在图 3 中 的板上时，等效电路的电阻将非常小(RL

同时，当烹饪容器从板上移开时， 等效电路的电阻将为无穷大，总阻抗 Zab 可被视为: Zab = L1 + L2

烹饪容器底部的涡流与流经感应线圈的电流大小成正比:

✓  增加感应线圈的电流会导致涡流的增加;

✓  烹饪容器的加热时间会更快;

✓  增加工作频率也会加快加热容器的速度。

趋肤效应和趋肤深度：

更高的频率将使涡流密度集中在更接近表面的地方，这反过来又会大大减少活性电流流的横截 面积，从而间接增加电阻，增加加热效率；

趋肤深度：从被加热物体的表面到电流密度下降到 37%的深度的距离就是穿透深度，趋肤深  度与频率、磁导率和电导率有关，图 7 示意了不同材料的趋肤深度特性， 这也能解释通常我们 感应加热的锅具都是铁质材料；

 

通过以上感应加热原理的解释，我们可以理解感应加热相比传统燃气加热的优点和局限性： 优点如下：

✓  安全，无明火， 没有气体爆炸的担忧；

✓  封密性好，容易清洁；

✓  加热迅速，温度一致性好，更精准的温度控制；

✓  电磁炉的效率最高，约为 90%，而传统的卤素灯、电加热和燃气的效率分别只有 58%、 47%和 40%；

     不过感应加热也有需要注意的地方：

✓  对锅具材质有要求，只能对铁质锅具加热，而我们传统燃气的陶瓷，铝质等不适用；

✓  需要谐振控制器在线圈上产生交变电流， 那这个谐振控制器就需要用到 IGBT；

     感应加热目前主流的拓扑又单端谐振和半桥谐振两种不同的拓扑如下图：

 

不管是单端还是半桥谐振，控制 IGBT 的一个关键技术就是过零点开关,下面我们分别来做详细 的单端和半桥谐振电路的等效电路和时序分析：

 

正常情况下， IGBT 如下图3)都是工作在过零点开通的情况下， 在实际工作中的会遇到下图所 示的各种不同的过压和过流的挑战：

 

通过以上感应加热的原理和应用的分析， 我们知道了这个                          

应用对 IGBT 也提出了对应的特殊要求：

1.   导通损耗也即 Vcesat 要足够低；

2.  Vce 耐压要足够高， 个别应用需要到 1600V；

3.  性价比要高；

德国英飞凌率先在行业内推出 RC IGBT，逆导型技术将反平行二极管单片集成在 IGBT 芯片内：这是通过在 IGBT 的背面发射极集成 n 型区域实现的：