小功率感应加热电源脉冲屏蔽法控制电路方案

在感应加热电源进行负载匹配和调功的过程中，已经有越来越多的工程师选择使用脉冲屏蔽法快速完成电路设计和负载调整。那么，针对中小功率的加热电源，如何利用脉冲屏蔽法快速设计出控制电路方案呢？本文介绍了一种比较简单易操作的设计方法，在这里与广大工程师们共享，希望能够帮助各位工程师更快的完成其研发设计工作。

在该方案中，我们所设计的加热电源实验模型是50KW，400KHz。其中，该加热电源的MOSFET选择为IXTQ38N100P，采用8只管子并联的方式。实验设备的额定电压400V，125A。故电流霍尔选择CSl00B，电源电压±15V。当达到额定电流时，电流霍尔的输出电压为5V。电压霍尔选择VSM025A，电源±15V。Ri=Vd/Ip=400V/10mA=40KΩ，故R选择大小为39K，60W。由于参数R=U/Is=5V/25mA=200Ω，因此R选择大小为200Ω，2W。

在完成了加热电源的实验模型参数设计和MOS选择后，接下来我们将会根据脉冲屏蔽法的控制原理图来实现动态负载匹配，即采用脉冲屏蔽技术。实现过程中不是任意屏蔽掉脉冲，而是把通过霍尔传感器采集回来的直流电压信号除以直流电流信号得出来的商，得出的商与设定值相比较，当得出的商与设定值相等的时候，工作状态不发生改变。当商与设定值不相等时，通过PI调节器产生新的值，使工作状态发生改变，因为是闭环调节，工作状态发生改变，商也会发生改变，最终使商与设定值相等。因为脉冲屏蔽模式适用于重载的情况下，当设备工作在1/16模式时，如果商还是小于设定值，这时封闭脉冲屏蔽模式，进入正常工作模式。当设备再启动时，电压小于100V时，自动封锁动态负载匹配。

在整个负载调节系统的设计过程中，PI调节器的输出值决定发出屏蔽脉冲信号的周期，其控制原理图见图1。在进行设计时，工程师需要注意的一点问题是，应该在脉冲上升沿到来之前发出的屏蔽脉冲信号，而不是在任意时刻屏蔽。如果在任意时刻屏蔽触发脉冲会增加器件的开关损耗，这样对器件不利，会减少器件的使用寿命，甚至使器件遭到破坏。

图1 控制电路原理图

通过图1我们可以看到，在这一控制电路中所采取的控制策略是当脉冲屏蔽信号到来时并非全部将脉冲屏蔽，而是正、负桥臂交替屏蔽。该控制电路系统的其控制脉冲输出波形见图2。

图2 控制脉冲波形

在该设计方案的实验过程中，电路系统中的霍尔传感器所采集回来的信号是通过AD734芯片进行除法计算得出商，而AD734芯片的引脚说明如图3所示，标准除法器联接图如图4所示。信号运算原理图如图5所示。A/D信号转换原理图如图6所示。脉冲屏蔽原理图如图7所示。

图3 引脚图

图4 标准除法器连接图

图5 信号运算原理图

图6 A/D信号转换原理图

图7 脉冲屏蔽原理图

以上就是本文针对小功率的感应加热电源所提供的脉冲屏蔽法控制电路方案，希望能够对各位工程师的研发设计工作有所帮助。