功率晶體管型感應(yīng)加熱電源,包括MOSFET電源、IGBT電源等,它們都是固態(tài)感應(yīng)加熱電源。但是它們在特性及參數(shù)、逆變器上還是有一定的差異。一般輸出功率小于20kw的電源,采用單相交流電源供電,大于20kw的采用三相交流電源供電。由于頻率的原因,一般高頻電源多采用 MOSFET(頻率大于100khz)。
MOSFET的特性及參數(shù)
MOSFET在結(jié)構(gòu)上是單面晶片上,制作成千上萬個小的晶體管以并聯(lián)的方式連接起來的,具有能承受相當(dāng)高的電壓、較大的電流。驅(qū)動功率小,以及開關(guān)速度快的性能。MOSFET的種類繁多,按導(dǎo)電溝道可分為P溝道和N溝道。器件有三個三個電極,分為柵極G、源極S和漏極D。當(dāng)柵極電壓為零時,源極和漏極之間就存在導(dǎo)電溝道的稱為耗盡型。對于N溝道器件,柵極電壓大于零時存在導(dǎo)電溝道;N溝道和P溝道器件都稱為增強型MOSFET,在MOSFET的應(yīng)
用中主要使用N溝道增強型。
1.MOSFET的轉(zhuǎn)移性和輸出特性
2.開關(guān)特性 MOSFET是場控型器件,直流或低頻工作狀態(tài)時,幾乎不需要輸入電流;但是在高頻開關(guān)工作狀態(tài)時,由于要對輸入電容C進行充放電,故需要一定的驅(qū)動功率,開關(guān)頻率越高,所需要的驅(qū)動功率越大。
MOSFET高頻逆變器
用于感應(yīng)加熱的高頻逆變器,主要有電壓型串聯(lián)諧振和電流型并聯(lián)諧振逆變器。具有自關(guān)斷能力的功率晶體管MOSFET的中、小功率逆變器,多采用電壓型串聯(lián)諧振逆變器;大功率則多采用電流型并聯(lián)諧振逆變器。由于功率晶體管再功率、控制性能和可靠性設(shè)計方面取得的進步,使的高頻電源的額定輸出功率達到600kw,頻率達到400khz,逆變器效率在85%-90%,整機效率達到74%-77%。一般輸出功率小于20kw的電源,采用單相交流電源供電,大于20kw的采用三相交流電源供電。由于頻率的原因,一般超音頻電源多采用IGBT(頻率在10-100khz)。
IGBT超音頻及高頻電源
超音頻感應(yīng)加熱設(shè)備主要使用具有自關(guān)斷能力的開關(guān)器件IGBT。電路形式有電壓型串聯(lián)諧振式逆變器和并聯(lián)諧振逆變器。目前大功率的IGBT的關(guān)斷時間達到ns極,這使得在超音頻頻段(10-100khz)的感應(yīng)加熱電源具有優(yōu)良的技術(shù)指標(biāo),在中頻段(1-10khz)也采用了IGBT制造的中頻感應(yīng)加熱電源。IGBT的制造水平已達到1800A/4500V,開關(guān)頻率200khz。隨著對模塊的頻率和功率要求的提高,國外已開發(fā)出一種平面式的低電感的模塊結(jié)構(gòu),進而發(fā)展到把芯片、控制和驅(qū)動電路、過壓、過流、過熱和保護電路封裝在同一絕緣外殼內(nèi),制作稱為智能化IGBT模塊。它是智能化功率模塊IPM的一種,這將為電力電子逆變器的高頻化、小型化、高可靠性能奠定了器件基礎(chǔ),也為簡化整機設(shè)計、降低制造成本、縮短產(chǎn)品化的時間創(chuàng)造了條件。IGBT是雙極型晶體管和MOSFET晶體管的復(fù)合。雙極型晶體管飽和壓降低、載流密度大,但驅(qū)動電流也大。MOSFET為電壓驅(qū)動型,故驅(qū)動功率小、載流密度小、開關(guān)速度快,但導(dǎo)通壓降大。IGBT則綜合了兩種器件的優(yōu)點,成為驅(qū)動功率小且飽和壓降低的新型器件。
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