SG3524在电磁感应加热系统中的应用 图文.doc

SG3524在电磁感应加热系统中的应用_图文第8卷第10期 2008年5月167121819(20081022670204 科学技术与工程ScienceTechnologyandEngineering May2008Ζ 2008 (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 A2008年1月10日收到第一作者简介: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@。 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。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。图2 SG3524封装图SG3524包括电压基准源、误差放大器、可外设频率的振荡器、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=,CT应在1000pF~。RT的单位为kΩ,CT的单位为μF,f的单位为kHz。・V/RT,为使充电电流在30μA~2mA之间,~100kΩ之间选取。在电容CT上产生的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。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20kHz~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。另外,由于加大IGBT栅极驱动电阻会使交换图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