超音频串联感应加热电源方案之启动电路设计

在昨天的超音频串联型感应加热电源方案分享中，我们为大家分享了其控制电路的设计思路，并针对其设计过程中可能会出现的问题进行了分析。今天我们将会就这一串联型超音频感应加热电源的启动电路和保护电路设计情况，进行详细介绍和分享，下面就让我们一起来看看吧。

电路的启动

在本文所设计的这一超音频串联型感应加热电源的设计方案中，当逆变器不启动时，其调功信号不能影响到后续电路，所以在电路设计过程中本方案选择在调功部分中与负载电流反馈相关的地方引入了封锁信号，如下图图1中的ON位置的电压，在逆变电路没有运行的时候，上面加上正的电压，从而使得OUT位置输出为零，此时负载电流反馈信号不起作用。等到逆变回路一启动，就把这个信号去掉，从而使电流反馈正常引入工作环，电路正常工作。

图1

而在图1中所展示的这一电路系统中，当其启动时，由于需要同时照顾到输出功率和系统运行安全两个方面的要求，本方案希望负载的工作功率从小到大逐渐上升，这样就需要设计软启动环节。从上图中可以发现，如果在逆变启动以后，能够连续降低加在FAULT上的电压，就可以让OUT输出的电压缓慢的变化，从而控制电路的功率连续的上升。在这一超音频串联型的感应加热电源方案中，其具体的软启动电路的实现情况如下图图2所示。

图2

在图2所展示的这一感应加热电源软启动电路系统中，当主电路的逆变回路开始投入工作的时候，通过继电回路闭合图左边的开关就可以让FAULT缓慢的下降，就实现了软启动的目的。

保护电路设计

在这一超音频感应加热电源的设计过程中，其电路系统中所反映出的直通问题是技术人员必须克服的，这也就需要工程师为其设计相应的保护电路以避免这种情况的出现。尽管目前的固态感应加热电源都设有过流和过压保护措施，但实际应用时仍然会有很多都存在着缺陷，而对于本方案而言，串联型的感应加热设备主要原因就是串联型逆变的直通和输出短路保护的难度较大。下图图3为电压型逆变器的直通等效模型。

图3

从图3中可以看到，参数Le为电容地热等效串联电感和回路布线电感的集中表示，Re为电容的等效串联电阻和线路电阻的集中表示。而电压型逆变器在实际应用过程中总是尽量减小布线电感和布线电阻为原则，以使逆变器的输入端获得近似理想电源源的供电特性。直流滤波电容也是选择ESR和ESL尽量小的高频电容，通常Le在nH级，Re在mQ级。除了等效电感和等效电阻外，直通回路的器件特性。即S1和S4的输出特性对直通后电流的变化过程有很大的影响。

在本方案中，这一串联型感应加热电源设备所涉及的保护电路设计主要有以下几种：首先，为了争取到时间来进行有效保护，在主电路中传入了一个大电感来延缓电流上升的速度。套在电感支路上的霍耳器件将过流的信号与给定值比较后迅速封锁驱动脉冲。同时，在控制回路中也有着其他的措施来进一步保证可靠的关断逆变回路。如前面讲到的调功信号中FAULT端接入高电压，将功率降至最低。另外还有关于负载上补偿电容上电压的保护电路。当电压超过给定值以后，检测电路送出封锁电平，将控制电路上的驱动脉冲封锁掉。

以上就是本文针对一种超音频感应加热电源的软启动电路和保护电路设计，所进行的分享，希望能够对各位工程师的设计研发工作提供一定的帮助。