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經(jīng)常遇到很多同事和朋友問(wèn)：為什么電磁爐和電飯煲要用到IGBT，這種應(yīng)用的IGBT需要有什么特點(diǎn)？今天我們就給大家詳細(xì)解釋感應(yīng)加熱的原理和感應(yīng)加熱的拓?fù)浞治觥?/p>
在理解電磁感應(yīng)加熱的原理之前，先問(wèn)自己一個(gè)問(wèn)題，假如這個(gè)世界上沒(méi)有電磁爐，你要燒開(kāi)一鍋水，會(huì)怎么做？
最常見(jiàn)的方式，就是點(diǎn)燃爐灶，把鍋架在火上。
然而這種方法是間接的加熱方式，先由熱源加熱鍋具，再通過(guò)鍋具將熱量傳導(dǎo)到鍋內(nèi)的食物，在這一系列的過(guò)程中，必然會(huì)產(chǎn)生能量的損失。
所以，有沒(méi)有一個(gè)辦法，把鍋具本身變成一個(gè)熱源，讓鍋來(lái)直接煮水？
這，就要用到感應(yīng)加熱了。
感應(yīng)加熱的原理，如圖2所示：
1.控制板通過(guò)諧振轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生高頻交流電流流經(jīng)銅線圈；
2.在工作線圈上產(chǎn)生感應(yīng)的磁場(chǎng)，感應(yīng)磁場(chǎng)在金屬鍋具底部產(chǎn)生渦流；
3.渦流通過(guò)金屬的趨膚效應(yīng)讓其電阻產(chǎn)生焦耳熱，同時(shí)與材料的滲透性有關(guān)的磁滯損失也產(chǎn)生熱量。
圖2.渦流效應(yīng)
等效電路如下圖所示：
圖3.等效電路
感應(yīng)加熱速度有以下特點(diǎn)：
1.烹飪?nèi)萜鞯撞康臏u流與流經(jīng)感應(yīng)線圈的電流大小成正比，意味著增加感應(yīng)線圈的電流會(huì)導(dǎo)致渦流的增加; 烹飪?nèi)萜鞯募訜釙r(shí)間會(huì)更快。
2.更高的頻率將使渦流密度集中在更接近表面的地方，這反過(guò)來(lái)又會(huì)大大減少活性電流流的橫截面積，從而間接增加電阻，增加加熱效率，所以增加工作頻率也會(huì)加快加熱容器的速度。
所以感應(yīng)加熱需要諧振控制器在線圈上產(chǎn)生交變電流，并且為了達(dá)到一定功率，諧振控制器的電流及開(kāi)關(guān)頻率都要求比較高，那么開(kāi)關(guān)器件勢(shì)必要選用即能導(dǎo)通大電流又能快速開(kāi)關(guān)的IGBT。
圖4.頻率對(duì)材料的標(biāo)準(zhǔn)穿透深度的影響
感應(yīng)加熱目前主流的拓?fù)溆袉味酥C振和半橋諧振兩種不同的拓?fù)?，下圖對(duì)兩種拓?fù)涮攸c(diǎn)做了詳細(xì)的比較：
圖5.感應(yīng)加熱應(yīng)用范圍和諧振拓?fù)涞奶攸c(diǎn)
1.單端諧振相對(duì)來(lái)講控制簡(jiǎn)單，整體成本有優(yōu)勢(shì)；
2.如下圖所示單端諧振不足之處就是功率范圍明顯受到制約，小功率（<600W）會(huì)有硬開(kāi)通產(chǎn)生大電流增加溫升，大功率(>2.3KW)單顆管子的溫升很難控制；
圖6.兩種拓?fù)涔β瘦敵龊蜏厣膶?duì)應(yīng)關(guān)系
下篇我們會(huì)結(jié)合拓?fù)涞幕芈仿窂綄?duì)兩種拓?fù)涞牡刃щ娐冯娏鬟M(jìn)行詳細(xì)分析。
下載ECAD模型
