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家用电器1A:Induction cooktop电路

(2021-11-09 08:01:13) 下一个

电磁炉效率90%电炉65-70%燃气40-55%。假设最大头是3.5KW,90%且电源消耗一半,每管消耗也有88W。

关于散热器选择的计算方法
热阻:STGW20NC60VD=0.63C/WIXGR40N60C2D1=0.74,IKW30N60H3FKSA1=0.8IXGR48N60C3D1=1。导热系数:999银=411 W/m.K,纯铜为398,硬铝177,导热硅胶片1.9-3.0,导热硅脂0.8-3.8,云母0.4,数值越大越好,W/mK代表瓦特每米-开尔文也被称为“k 值”,k=1意味着 1m立方体的材料相对面的每度温差,将以1瓦的速率传递热量。 
散热计算公式:
Rtf =(Tj-Ta)/Pc - Rtj -Rtc
散热器热阻Rtf 是选择散热器的主要依据。Tj 和Rtj 是半导体器件提供的参数,Pc是设计要求的参数,Rtc 可从热设计专业书籍中查表。
(1)计算总热阻Rt:Rt= (Tjmax-Ta)/Pc
(2)计算散热器热阻Rtf 或温升ΔTfa:Rtf = Rt-Rtj-Rtc ΔTfa=Rtf×Pc
(3)确定散热器:按照散热器的工作条件(自然冷却或强迫风冷),根据Rtf 或ΔTfa和 Pc 选择散热器,查所选散热器的散热曲线(Rtf 曲线或ΔTfa线),曲线上查出的值小于计算值时,就找到了合适的散热器。
对于型材散热器,当无法找到热阻曲线或温升曲线时,可以按以下方法确定:
按上述公式求出散热器温升ΔTfa,然后计算散热器的综合换热系数α:
α=7.2ψ1ψ2ψ3{√√ [(Tf-Ta)/20]}
式中:
ψ1─── 描写散热器L/b对α的影响,(L为散热器的长度,b为两肋片的间距);
ψ2─── 描写散热器h/b对α的影响,(h为散热器肋片的高度);
ψ3─── 描写散热器宽度尺寸W增加时对α的影响;
√√ [(Tf-Ta)/20]───描写散热器表面最高温度对周围环境的温升对α的影响;
以上参数可以查表得到。
计算两肋片间的表面所散的功率q0
q0 =α×ΔTfa×(2h+b)×L
根据单面带肋或双面带肋散热器的肋片数n,计算散热功率Pc′
单面肋片:Pc′=nq0
双面肋片:Pc′=2nq0
若Pc′ >Pc 时则能满足要求。
参数定义:
Rt─── 总内阻,℃/W;
Rtj─── 半导体器件内热阻,℃/W;
Rtc─── 半导体器件与散热器界面间的界面热阻,℃/W;
Rtf─── 散热器热阻,℃/W;
Tj─── 半导体器件结温,℃;
Tc─── 半导体器件壳温,℃;
Tf─── 散热器温度,℃;
Ta─── 环境温度,℃;
Pc─── 半导体器件使用功率,W;
ΔTfa ─── 散热器温升,℃;

基于准谐振拓扑的电磁炉:

https://www.electronicsforu.com/resources/induction-cooker-working/2
“1.8KW”准谐振电磁灶系统采用STMicroelectronics STGWT20IH125DF——1250V、20A IH系列沟槽栅极场截止IGBT和STM8S003F3——超值线8位微控制器开发。准备制造是成熟度级别。该系统结合了全面的安全机制来处理电压瞬变和不一致的炊具/器具。开发的系统框图如图1所示,实际系统如图2所示。

Block diagram - half bridge resonant induction cooktop

Quasi resonant induction cooktop - 1800W, ready to manufacture solution

上图:准谐振电磁灶 - 1800W,准备制造解决方案
基于半桥拓扑的电磁炉:
“3.5KW”半桥电磁灶系统评估板采用STGW40H65DFB-HB系列650V、40A高速、沟槽栅极场截止IGBT、L6491高压高低侧4A栅极驱动器和STM32F072-32开发来自 STMicroelectronics 的位 MCU。该系统结合了全面的安全机制来处理电压瞬变和不一致的炊具/器具。开发的系统框图如图3所示,实际系统如图4所示。

Block diagram - quasi resonant induction cooktop

Half bridge Induction Cooktop – 3500W, Evaluation Board

上图:半桥谐振电磁炉 – 3500W,评估板
开发的准谐振和半桥谐振感应系统的特性比较

Features comparison between quasi resonant and half bridge resonant induction system developedFeatures comparison between quasi resonant and half bridge resonant induction system developed

结论:
对于那些在厨房、酒店餐厅中寻求可持续性的人来说,感应烹饪是一项很有前途的技术,并且显然是比标准电力或安装燃气管道的费用和碳足迹更好的选择。

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