电磁炉的IGBT工作原理是什么?有何依据?

灵异不可怕


电磁炉IGBT简介

电磁炉的IGBT对于电磁炉来说非常重要,可谓是它的心脏,但是这个心脏很容易出事,如果电磁炉发生故障,50%的可能是这个元器件坏了,下图是电磁炉常用的IBGT管H20R1203,现在价格一般是5块左右,这要是在以前价格起码得10块,这种IGBT管一般是由仙童,不过已被ON收购,还有英飞凌,英飞凌是很多人都认为质量最好的,不仅市场巨大,质量也很好,还有东芝的,国产的不多。

电磁炉电路以及原理

如下图是电磁炉等效工作原理图,1、低压电源主要是5V、12V、18V或者24V低压供电,是给IC供电、直流风扇供电驱动、IGBT驱动等电路电压供电;2、功率控制使控制电磁炉的IGBT导通频率,控制电磁炉输出功率大小;3、系统检测主要是检测锅具的温度,也就是NTC温度,还有IGBT模块温度等,从而对系统做出相应的反应;4、显示电路一般都有数码屏,主要是显示各项参数,属于人机交互,价格低廉一点的也会有LED指示;5、主控制电路是电磁炉谐振电路,产生涡流来产生热量

如下图,市电220V经过整流桥DB1、电感L1、电容C1后形成310V脉动直流电,这时候IGBT导通,电流流向:整流桥DB1正端→L1→锅底加热线圈→IGBT→整流桥DB1负端,就这样把电能转换成磁能并储存在锅底加热线圈当中

当IGBT截止时候,由于锅底加热线圈电流不能突变,只能通过放电,把磁场能转化成电场能,随后C2又向锅底加热线圈放电,这样不断充放电,形成谐振,不断产生涡流。

电磁炉的IGBT是一种场控器件,驱动原理与MOS管基本相同,开通和关断由栅射极电压Uge决定:Uge大于开启电压Uge(th)时,形成沟道,为晶体管提供电流,IGBT导通,当加反压或不加信号时候,沟道消失,IGBT关断。


大年君


IGBT可以简单理解成一种高性能的开关管,在很多需要变流的场所使用,比如变频器,电源电路等,一般电机控制环境使用比较多,讲白了,就是一个可以快速开启和断开电压电流的电子开关,电磁炉之所以使用它,是因为电磁炉需要把普通的50HZ交流电,变成20-40KHZ的高频交流电,如下图,先把50HZ的交流电,整流成直流稳压滤波,然后通过IGBT去通断电流,这样让线圈上产生了高频的电流,进而实现了加热需要,如果普通的继电器能实现这么快的高频开关动作,继电器也能完成这个功能,但是因为没有这么快,所以需要用IGBT来实现了,请关注:容济点火器

IGBT的中文名称叫绝缘栅双极晶体管,可以进一步理解成一种特殊的三极管,从外形来看,单管IGBT也和一般的大功率三极管是非常像的。

从内部结构来看,它也是利用双极型三极管(BJT)和绝缘栅型场效应管(MOS)来改进组成的新型管子,这样它就具备了GTR的低导通压降和MOS管的高输入阻抗的优点了。

因为MOS管是电压驱动,功耗低,频率快,但是导通的压降比较大,整体载流密度低,而且耐压不高。GTR管子是电流驱动,载流密度高,但是饱和压降比较低了,综合起来后,IGBT就在变流上有了两种管子的优点,在一些高频高压场合得到广泛应用。

所以IGBT只是一个电子开关,只有通断两种状态,没有放到的功能,它靠的是控制栅源极的电压,只要两者之间的电压大于6伏,一般是12-15伏,IGBT就会导通,两者之间没有电压(一般考虑干扰问题,需要加负压保护),IGBT就会关断。


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IGBT这个场控器件,也叫绝缘栅双极型晶体管,用的地方很多。小到家用电器,如电磁炉、开关电源,高大上的就是高铁也用,在工业用如变频器、交流电机等,其实很多领域都离不开它。从外观上看,跟晶体三极管几乎一个模子。

IGBT的结构图如下


IGBT属于三端器件,由栅极(G)、集电极(C)、发射极(E)构成。上图所示的IGBT双极型晶体管跟VDMOSFET组合的,其中多出来的一层P+是为了实现对漂移区的电导率进行调制,使IGBT具有很强的流通能力。

IGBT的工作原理:IGBT的简化等效电路图如下

这个IGBT是达林顿结构的简化等效电路图,由MOSFET跟GTR组成。IGBT的通与断取决于栅极(F)跟发射极(E)之间的电压UGE。当IGBT的UGE电压为正时,且高于其阀值电压,那么MOSFET内会形成沟道,此时GTR就会得到基极电流使IGBT导通。当栅极与发射极加反向电压或不供信号,那么MOSFET内的沟道会消失,此时GTR的基极电流会被切断,使IGBT关断。由于电导调制效应使得基极电阻RN减小,因此耐高压的IGBT也具有较小的通态压降。


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