超音频串联感应加热电源方案之整流电路设计

在昨天的方案分享中，我们为大家分享了一种串联型感应加热电源的主电路系统设计情况。在今天的文章中，我们将会继续就这一超音频感应加热电源的整流电路设计情况展开进一步详细的介绍和分析，下面就让我们一起来看看吧。

不控整流电路设计

在这一超音频感应加热电源的不控整流电路设计过程中，由于本方案所设计的这一串联型感应加热电源输入电压为交流3-380V、电网电压波动范围为-10%～10%、输入电压频率50赫兹，则根据输入电压的量，可以算出输出电压的值大约等于500V。为了满足开关环境和容量的要求，本方案特别选用IGBT400A作为开关器件。它的耐压水平为1200v，电流为400A。

在不控整流电路系统的设计过程中，不控整流部分选用的三个整流模块MDC-250A/1200V，此前所提到不控整流方式的一个缺点就是后面电压的波动太大，而为了改善这种情况，本方案选择在后面并联较大的电容。这里选用了8个4700UF/360V的电容，四个并联为1组，两组串连后并接于整流输出后面。注意到输出的电压大约为500V，而滤波电容的耐压为360V，担心在分压不均的时候有可能某组上的电容过压而炸掉，在两组上各并联上一个20K的电阻。一来解决均压问题，二来不至于因为这两个电阻耗费太多的功率。

在并联电容的选择过程中，本方案所筛选的8个4700UF/360V的电容都是电解电容，电解电容并不能通过高频成分，而不控整流输出后电压上有相当的纹波存在，所以在电解电容后面又并接了一些0.1U/1000V电容来作为高频电容提供高频电流。实际调试中希望看到整流电路启动后的明显标志，因此为了能有一个指示的东西，在整流后又并联了一个电阻与发光二极管的串连，以使整流正常工作时候该二极管点亮来指示这一部分电路的工作状态。其中发光二极管选择中9的，电流数量级为10mA-15mA，电阻耗散功率p=5w～7.5w。布控整流部分的电路图如下图图1所示。

图1 电路中的不控整流部分电路图

在这一超音频感应加热电源的实际调试过程中，刚开机的时施加在滤波电容上的电压为零，即相当于短路。此时如果忽然在滤波电容上加上三相电，就会在瞬时产生一个相当大的充电电流，这个电流就可能把滤波电容烧掉。

为了避免这种情况的发生，在启动的过程中，我们选择采用了延时继电器来完成逐步启动的设计要求。一开始三相电通过三个限流电阻对滤波电容进行充电。等到过了延时继电器的设定时间以后，继电回路动作，三相电通过另外一组通路对滤波电容进行充电，将刚才的电阻通路短路掉。因为此时经过了一定时间的充电，滤波电容上已经接近于稳态电压了，就不存在大的冲击充电电流了。其电路原理如下图图2所示。电路中限流电感及相关器件的电路设计情况如下图图3所示。

图2 整流部分的软启动电路图

图3 电路中限流电感及其相关器件的电路

在进行限流电感和相关器件的电路结构设计时，技术人员必须注意一个问题，那就是霍尔元件应该放的位置。将霍尔元件直接放在负载上或者器件上肯定是不合理的，因为直通的形成有可能是因为上下桥臂的开关同时开通引起，也可能是因为负载的突然短路引起。不管放在逆变回路的那个位置，都不可能把每一种可能出现的直通情况都检测到。然而，直通的结果却都表现为滤波电容后面电路电流的上升，所以放在逆变回路前面的主电路中就可以检测到任何直通情况的发生。

因此，由于霍尔元件具有高度灵敏的特性，在进行系统设计时应该将其放在电流比较平稳的地方，以免电流波动太大而引起保护电路的误动作，这样自然应该放在电感的位置，如上图图3所示。该处选择的是电源为正负15V的霍尔器件，正好可以使用控制板子上的电源，减小了电路设计的复杂性。

以上就是本文针对超音频串联型感应加热电源的整流电路设计情况，所进行的简单总结和分析，明天我们将会继续就这一方案的控制电路设计情况做进一步的分享，欢迎大家继续关注。