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解密:感应加热设备效率提升99%、电源模块数减少2.5倍

作者:angelazhang时间:2015-11-10

感应加热系统由感应加热控制板、功率板和加热线圈组成。感应加热,是将工频(50HZ)交流电转换成频率一般为1KHZ至上百KHZ,甚至频率更高的交流电,利用电磁感应原理,通过电感线圈转换成相同频率的磁场后,作用于处在该磁场中的金属体上。 利用涡流效应,在金属物体中生成与磁场强度成正比的感生旋转电流(即涡流)。由旋转电流借助金属物体内的电阻,将其转换成热能。同时还有磁滞效应、趋肤效应、边缘效应等,也能生成少量热量,它们共同使金属物体的温度急速升高,实现快速加热的目的。

 

感应加热设备主要分为全桥结构和半桥结构。 


全桥结构主要分为:整流部分、滤波存储部分和全桥逆变部分。该结构主要用于功率较大的设备中。


半桥结构


半桥结构主要分为:整流部分、储能滤波部分和半桥变换部分。该结构主要应用于功率较小的设备中。


感应加热设备系统框图


SiC材料可使感应加热效率达到99%,wolfspeed(原cree公司)半桥双功率模块CAS300M12BM2的Vds最大值为1.2KV、典型值为5.0 mΩ。CAS300M12BM2外壳采用行业标准的62mm x 106mm x 30mm,封装则采用Half-Bridge Module,具有超低损耗、高频率特性以及易于并联等特点。漏极电流方面,连续通电时最大为404A(@25℃),285A(@90℃), 脉冲通电时最大为1500A(@25℃),导通电阻在栅源间电压为+20V、周围温度为25℃时只有5mΩ(标准值)。此外,即使周围温度上升至+150℃,导通电阻也只有8.6mΩ(标准值),温度上升对导通电阻增加的影响非常小。总栅极电荷仅1025nC(标准值),因此十分容易提高开关频率。


Vds最大值为1.2KV、典型值为5.0 mΩ半桥双功率模块CAS300M12BM2

 半桥双功率模块CAS300M12BM2结构图


半桥双功率模块CAS300M12BM2,非常方便应用到感应加热设备,只需将该半桥模块移植到感应加热设备中的全桥结构或半桥结构中,非常方便使用。使用SiC功率模块,与使用Si功率的电源装置相比,由开关损失引起的功率损耗可降低5倍以上。与采用Si材料IGBT的电源装置相比,CAS300M12BM2可改善装置整体的转换效率,而且能将开关频率提高,从而能够缩小外置部件,因此可削减电源装置整体的体积和重量。在感应设备中效率达到99%的同时,CAS300M12BM2在高频感应加热系统可减少2.5倍的电源模块数。CAS300M12BM2的转换效率和性能可使设计师减少冷却片和散热片,降低系统的热要求,提升两倍的功率密度并降低系统成本,最终减少了用户的成本。



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