SG3524在电磁感应加热系统中的应用

SG3524;电磁感应加热

第8卷　第10期　2008年5月

167121819(2008)1022670204　

科　学　技　术　与　工　程

ScienceTechnologyandEngineering

　Vol.8　No.10　May2008

Ζ　2008　Sci.Tech.Engng.

机电技术

SG3524在电磁感应加热系统中的应用

曹海明　史延东　宁　飞

(西北工业大学,西安710072)

摘　要　感应加热是一种新型的加热技术。简要介绍了电磁感应加热系统的基本构成和工作原理。在此基础上,应用

SG3524组建了连续频率特性的振荡电路,并对相关问题进行了探讨。

关键词　感应加热　　单片机　　SG3524　　振荡器中图法分类号　TM451;　　　　文献标志码　

A

1　,具有污染小、加热效率高、非接触式加热等一系列优点,因此得到了广泛的应用。

本文设计的系统主要由三部分组成,依次为控制部分、功率部分和反馈部分。控制部分针对用户的要求以及系统的工作状态通过AT89S52微控制器调整输出方波的频率,从而控制系统输出功率的大小。功率部分的主要部件为IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、励磁线圈、补偿电容等等,是逆变电路的主要构成部分。反馈端通过温度传感器,电压、电流传感器向控制单元提供实时受控参数,是控制单元选择控制策略的依据。由于负载的实际电感量包括线圈自身的电感量和较大的漏电感量,故电感值很大,所以功率因数一般很低,负载吸收的有功功率很小,很不经济。其解决方法是采用电容补偿来提高负载的功率因数。按补偿电容与负载的连接方式,可分为串联补偿(串联谐振)负载电路和并联补偿(并联谐振)负载电路,本文采用串联补偿方式,如图1

所示。

2008年1月10日收到

图1　串联谐振式逆变电路

2　PWM控制电路

SG3524是美国SILICON公司最早研制的集成电

路,广泛用于电机控制与开关电源设计中,图2为SG3524封装图。一般用法有2种情况:一是把从主电

路输出反馈回来的信号加到芯片内部的误差比较器的反相输入端,其同相输入端接给定信号,取芯片自身的稳压输出,这是一个负反馈过程;另一种情况是把芯片内部的误差比较放大器本身接成跟随器的形式,即用芯片9脚直接与1脚相连,2

脚再输入反馈信号。

第一作者简介:曹海明(1981—),男,辽宁省盘锦市人,硕士研究生。研究方向:嵌入式系统。E2mail:abandon_11@。

图2　SG3524

封装图

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SG3524包括电压基准源、误差放大器、可外设出脉冲频率为δ/2,占空比变化范围为0～45%,VA和VB输出电流最大值为100mA。本文设计的PWM电路如图3所示。SG3524有两个控制输入端:WORK和DUTY。WORK端(低电平有效)用来控制SG3524是否工作,DUTY端控制方波的输出。当WORK有效,DUTY置1时,管脚1为低电平,因此

频率的振荡器、脉冲调制比较器、触发器、两个输出晶体管VA和VB、限流比较器和输出关断电路等。采用16脚双列直插式塑料封装形式,使用电压VIN为8～40V,电流小于10mA。一般情况下,SG3524应用于定频PWM电路,振荡器频率由接引脚6和7的RT和CT决定,参考公式为f=1.18RT,CTΩ,应在1000pF～0.1μF之间选取。RT的单位为k

CT的单位为μF,f的单位为kHz。CT充电电流等于

输出全为高电平;DUTY置0时,管脚1为高电平,输出为一定频率的方波。由于在加热过程中,感应线圈、被加热装置的参数会发生变化,从而导致系统的谐振频率随着温度变化而上下波动,因此采用定频调脉宽的方法存在一定的缺陷,

占QS08位输出端。

3.6 V/RT,为使充电电流在30μA～2mA之间,RT

Ω之间选取。在电容CT上产生的应在1.8～100k

线性斜坡的锯齿波信号与误差放大器输出的误差信号在PWM比较器比较,产生脉宽调制信号。该电路可采用2种输出方式:单端PWM输出方式,VA和B并联,输出频率与振荡器频率f围为0～90%;

,A,输

图3　振荡电路设计

需要注意的是,本文系统设计的CT取值为560pF,因此频率f的计算不能应用前面所提到的参考

公式。,本文设计的调频电阻、调频电容均为经验数据。该条件下,系统频率在20

kHz～50kHz能够连续变化。

IGBT在集电极电流较大、集电极电压较高或关

断过程过快(使结电容放电电流过大)等情况下,均会出现撤去控制极电压后仍然处于通态的现象。在逆变电路等中,为了防止上下支路的短路,需要在开通、关断切换时设定“死区”时间。如图4所示,在“死区”时间中,上下支路均变成“关断”状态。死区时间原则上要设定为比IGBT的关断时间(toff　max)长。

图4　空载时间

时间变长,因此空载时间也有必要加长。此外,还必须考虑其他驱动条件和元件本身的特性、温度特性等(如达到高温,toff也就变长)。当空载时间偏短时,由上下支路短路时发生的短路电流引起的发热,可能导致元件破坏。即使空载时间充分,会有微小的脉冲状电流(经元件密勒电容

另外,由于加大IGBT栅极驱动电阻会使交换

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卷

而流过的

电流)通过,这种情况下,应将空载dt

时间延长到短路电流消失为止。为了满足系统的死区选择,本文设计通过改变R13、R32(图3)的阻值达到改变死区时间的大小,这给系统设计带来较大的灵活性。

DUTY端由1置0时,SG3524的2脚有一个

缓慢爬升的过程。在这段时间内,由于占空比的不断变化,输出方波较为紊乱,加载时会对IGBT及驱动芯片造成不良影响甚至损坏,尤其是系统处于开关状态的小功率输出模式中。本文采用比较器LM293对系统启动过程中输出的紊乱方波进行规避。如下图所示。LM293D反相输入端通过R64采样N.I(2脚),只有当N.I1.4V时,CtrlAB为低电平,效;当N.I低于1.4V时,

3　实验结果

系统实验结果见图1～图4

。

4　结论

本文采用SG3524作为脉冲产生电路,通过对调频电阻的设置,频率在20kHz～50kHz内连续变化,使电磁感应加热系统输入功率连续可调。给出了系统启动瞬间如何规避SG3524输出紊乱脉冲的

图1　启动实验(系统要求脉冲最短时间为3个μs

)

有效方法。本系统在220V市电输入条件下,额定电流为15A。系统控制方式简单,非常适合于工程

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应用。不足之处在于小功率输出的频繁开关工作状态下,输入电压在220V以上时,对于被加热物件的材料要求较为严格。

参　考　文　献

1　林渭勋.现代电力电子技术.北京:机械工业出版社,20062　童诗白.模拟电子技术基础(第二版)。北京:高等教育出版社,1998

3　赵效敏.开关电源的设计与应用,上海:上海科学普及出版社,19954　Nishida.T,Moisseev.S,Hiraki.E,etal.Dutydyclecontrolledsoft

commutationhighfrequencyinverterforconsumerinductioncookerandsteamer.IEEE,2003

5　AT89S52MicrocontrollerDataSheet,AtmelCorpration,20016　SG3524RegulatingPulseWidthModulatorsDataSheet,STMicroelec2

tronics,2000

ElectromagneticInductionHeatingSystemBasedonAT89S52

CAOHai2ming,SHIYan2dong,NINGFei

(NorthwestPolytechnicalUniversity,Xi’an.R.China)

[Abstract]　InductionheatingisanewtypeofTheinductionheatingsystem’sbasicstructureandworkingprincipleisonlicationSG3524formesacontinuousfre2quencyoftheoscillationarediscussed.[Keywords]chip　　SG3524　　oscillator

(上接第2669页)

为适合大型纺织厂房,其主要特点是:风机运行效率高;便于调节,可适合多种工况;有利于保证每条支风道送风末端的送风均匀性;便于维修。

(2)以笔者设计某纺织有限责任公司纺织空调

过初投资的增加。

参　考　文　献

1　黄　翔.纺织空调除尘技术手册,北京:中国纺织出版社,20032　节民权,纺织厂空调工程.中国纺织出版社,2000

3　周义德,吴　杲,高　龙,等,过饱和置换通风在纺织厂布机车间

为例,表明:相对于传统送风系统,多风机送风系统送风机数量明显上升。使用多风机送风系统,尽管空调系统设备初投资有所增加,但空调实际运行总能耗明显下降,每年由于节能而节约的金钱远远超

的应用探讨.暖通空调,2007;37(9);116—119

ResearchontheTextileMulti2fanAirSupplySystems

YANGRui2liang,WANGXia2olu,WANGShi2yuan

(ZhongyuanUniversityofTechnology,Zhengzhou450007,P1R1China)

[Abstract]　Thecharacteristicsoftraditionaltextileairsupplysystemandnecessityoftheneedfortextileairsup2plysystemareanalysed.Anewtextileairsupplysystem2textilesmulti2fanairsupplysystemisIntroduces.Theex2

paredwithtraditionaltextileairsupplysystem,textilesmulti2fanairsupplysystemcansavealotofener2gy,andsavealotofoperatingcosts.

[Keywords]　textilemulti2fanairsupplysystems　　textilemill　　mainwindroad　　windroadextension

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/72oe.html