IGBT Kullanarak İndüksiyon Isıtıcı Devresi (Test Edildi)

Bu yazıda, en çok yönlü ve güçlü anahtarlama cihazları, hatta mosfetlerden daha üstün olan IGBT'leri kullanarak yüksek güçlü 1000 watt'lık bir indüksiyon ısıtıcı devresinin nasıl kurulacağını kapsamlı bir şekilde tartışıyoruz.

İndüksiyon Isıtıcı Çalışma Prensibi

İndüksiyonla ısıtmanın çalıştığı prensibi anlamak çok basittir.

Endüksiyon ısıtıcısında bulunan bobin tarafından yüksek frekanslı bir manyetik alan üretilir ve dolayısıyla bobinin ortasında bulunan metal (manyetik) nesne üzerinde girdap akımları indüklenir ve onu ısıtır.

Bobinin endüktif yapısını telafi etmek için bobine paralel bir rezonans kapasitesi yerleştirilir.

Rezonans frekansı, rezonans devresinin (bobin kapasitör olarak da bilinir) sürülmesi gereken frekanstır.

Bobinden geçen akım her zaman uyarma akımından çok daha büyüktür. IR2153 devresi, devrenin dört kontrollü IGBT STGW30NC60W ile birlikte 'çift yarım köprü' olarak çalışmasını sağlamak için kullanılır.

Çift yarım köprü ile tam köprüye eşit miktarda güç iletilir, ancak eski durumunda kapı sürücüsü daha basittir.

IGBT STGW30NC60W

Anti-Paralel Diyotları Kullanma

Büyük boyutlu çift diyotlar STTH200L06TV1 (2x 120A) anti-paralel diyotlar şeklinde kullanılır. 30A büyüklüğündeki daha küçük diyotlar bile bunun için yeterli olacaktır.

STGW30NC60WD gibi yerleşik IGBT diyotlarını kullanmanız durumunda, daha küçük diyotları veya büyük çift diyotları kullanmanız gerekmeyecektir. Çalışma frekansını rezonansa ayarlamak için bir potansiyometre kullanılır.

Rezonansın en iyi göstergelerinden biri, LED'in en yüksek parlaklığıdır. İhtiyaçlarınıza bağlı olarak kesinlikle daha sofistike sürücüler oluşturabilirsiniz.

Ayrıca, yapılacak en iyi şeylerden biri olan, profesyonel ısıtıcılarda benimsenen yol olan otomatik ayarlamayı da kullanabilirsiniz, ancak bu süreçte devrenin basitliğinin kaybolacağı bir dezavantaj vardır.

Yaklaşık 110 ila 210 kHz aralığına düşen frekansı kontrol edebilirsiniz. Kontrol devresinde gerekli olan 14-15V yardımcı gerilimi sağlamak için trafo tipi veya smps olabilen küçük boyutlu bir adaptör kullanılır.

İzolasyon Transformatörü

Bir izolasyon transformatörü ve eşleşen bir Jikle L1, çıkışı çalışma devresine bağlamak için kullanılan elektrikli ekipmandır.

Bu indüktörlerin ikisi de hava çekirdekli tasarımda mevcuttur.

Bir yandan jiklenin 23 cm çapında 4 turdan oluştuğu, diğer yandan izolasyon transformatörü 14 cm çapında 12 turdan oluşur ve bu dönüşler çift telli kablodan oluşur (aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi) .

Çıkış gücü 1600W ölçeğine ulaştığında bile, iyileştirme için hala çok fazla alan olduğunu göreceksiniz.

Önerilen IGBT indüksiyon ısıtıcısının çalışma bobini 3,3 mm çapında bir telden yapılmıştır.

Bobin için Bakır Kullanımı

Su soğutmaya kolay ve etkili bir şekilde bağlanabildiğinden, iş bobinini yapmak için bir bakır tel daha uygun kabul edilir.

Bobin 23 mm yükseklik ve 24 mm çap ölçülerinde altı turdan oluşmaktadır. Bobin uzun süre çalışmaya maruz kalırsa ısınabilir.

Rezonans kondansatörü, toplam kapasitesi 2u3 olan 23 adet küçük boyutlu kondansatörden oluşmaktadır. Class X2 ve 275V MKP polipropilen gibi tasarımlarda da 100nF'lik kapasitörler kullanabilirsiniz.

Temelde bu tür amaçlar için tasarlanmadıklarında veya bu amaçla yapılmadıklarında bile bunları bu amaç için kullanabilirsiniz.

Rezonans frekansı 160 kHz'dir. EMI filtresinin her zaman kullanılması önerilir. Varyağı değiştirmek için yumuşak bir başlangıç ​​kullanılabilir.

İlk açıldığında halojen lambalar ve yaklaşık 1 kW'lık ısıtıcılar gibi şebekelere seri olarak bağlanan sınırlayıcıyı her zaman kullanmanızı şiddetle tavsiye ederim.

Uyarı: Kullanılan endüksiyonlu ısıtma devresi şebekeye bağlıdır ve yüksek seviyede voltaj içerir ve ölümcül olabilir.

Bu nedenle herhangi bir kazayı önlemek için plastik şaftlı bir potansiyometre kullanmalısınız. Yüksek frekansın elektromanyetik alanları her zaman zararlıdır ve depolama ortamı ve elektronik cihazlar üzerinde zarar verici bir etkiye sahip olabilir.

Devreden önemli düzeyde elektromanyetik parazite neden olur ve bu da elektrik çarpmasına, yangına veya yanıklara neden olabilir.

Yürüttüğünüz her görev veya işlem kendi sorumluluğunuzdadır ve sorumluluk size ait olacaktır ve bu sürecin yürütülmesi sırasında ortaya çıkabilecek herhangi bir zarardan ben sorumlu olmayacağım.

Devre şeması

Güvenlik Lambalı 220V AC - 220V DC Köprü Doğrultucu Devresi

Choke L1

Yukarıdaki tam köprü IGBT indüksiyon ısıtıcı devresinde kullanılan jikle L1'in tasarımına aşağıdaki görüntüden tanık olunabilir:

Bunu, herhangi bir kalın tek damarlı kablo kullanarak 23 cm çapında 4 tur sararak yapabilirsiniz.

Aşağıdaki resimde çift sargılı çekirdekli hava gösterilmektedir izolasyon trafosu tasarımı :

Bunu, herhangi bir kalın çift kablolu kablo kullanarak 14 cm çapında 12 tur sararak yapabilirsiniz.

Çalışma bobini aşağıdaki talimatlara göre yapılabilir

Bobin sıkıca sarılırsa, yalnızca 5 tur gerekebileceğini lütfen unutmayın. Altı tur kullanılırsa, optimum rezonans ve verimlilik elde etmek için bobini hafifçe germeyi deneyebilirsiniz.

GÜNCELLEME

Akım Sınırı Ekleme

Aşağıdaki diyagram, yukarıda açıklanan indüksiyonlu ısıtıcı tasarımına basit bir akım sınırlama özelliğinin nasıl eklenebileceğini göstermektedir.

TIL111 opto-coupler Pinout Detayları

Burada, L1 yakınındaki direnç (buna Rx diyelim), akım güvenli sınırları aşmaya başladığında istenen noktaya kendi başına küçük bir voltaj geliştiren akım algılama direnci haline gelir.

Rx üzerindeki bu voltaj, bağlı opto-kuplör içindeki LED'i tetiklemek için kullanılır. Opto'nun içindeki çıkış transistörü, LED tetiklemesine yanıt verir ve ana sürücü IC IR2153'ün Ct, pin # 3'ü topraklamayı hızlı bir şekilde gerçekleştirir.

IC, akımın daha fazla artmasını yasaklayarak derhal kapanır. Bu olduğunda, akım düşer ve bu da Rx boyunca gerilimi ortadan kaldırır ve böylece opto LED'i KAPALI konuma getirir. Bu, durumu daha önceki normal duruma döndürür ve IC tekrar salınmaya başlar. Bu döngü artık, önceden belirlenmiş güvenli sınırlar dahilinde yük için sabit bir akım tüketimi sağlayarak hızla tekrar eder.

Rx = 2 / Akım Sınırı

Kendini işine adamış okuyuculardan birinin geri bildirimi:

Sevgili efendim- 4 IGBT ile indüksiyonlu ısıtıcı 1/2 köprüsünü başarıyla yaptım ve önerilen 1000 watt'lık ısıtıcı lambanın devreye kalıcı olarak bağlanması veya sadece 1. kez test edilmesi gerektiğini bilmek istiyorum.

Test sonucunun görüntüleri buraya eklenmiştir:

En erken yanıtınızı bekliyorum. Saygılarımızla - Manish.

Devre Sorgusunu Çözme

Sevgili Manish,
İndüksiyon ısıtıcıyı çalıştırırken, seri lambada herhangi bir parıltı görüyor musunuz?
Cevabınız evet ise, muhtemelen çıkarılamaz, eğer lamba yanmamış durumdaysa ve tamamen 'soğuksa' (tutarak hissedin), çıkarılabilir.
Saygılarımızla

Sayın Saeed Mahdavi'den geri bildirim

Sevgili Swagatam:

Sonunda, çok daha fazla denemeden sonra devremizi tekrar çalıştırmayı başardım. Ve videoyu ateşli cıvata ile çektim.

İndüksiyonlu ısıtıcılarla ilgilenenler için faydalı olacağını umuyorum. Cıvatanın erime noktasına gelmesi için ısıyı nasıl artıracağımı söyler misiniz lütfen?

Şebeke üzerindeki voltaj 194 volttur ve devre tarafından tüketilen akım sadece 5 amperdir ve osiloskop üzerindeki dalga formu oldukça sinüs dalga şeklidir.

Prototipimde, çalışma bobininde daha fazla voltaj elde etmek ve daha az amfi tüketmek için RFC bobine birkaç dönüş ekledim.

IGBT'ler, çalışma süresi boyunca fazla ısıtma olmadan oldukça normal çalıştı. Daha fazla ısınmak için ne yapmam gerektiğini söyler misin? Çok teşekkürler

Saeed Mahdavi

Video klip: