2008 四月

电磁炉元件

厨房节能

爱普科斯为能效极高的电磁炉提供了系列完整的元件,其中包括薄膜电容器、扼流圈、变压器、热敏电阻以及压敏电阻。


电磁炉是炊具中的王中王。其高能效的特性将其与传统的同类产品显著地区分开来,而高能效在能源成本飞快增长的时代变得日益重要。凭借其接近90%的能效,电磁炉远远胜过煤气炉(40%)或者传统的电炊具(50%至60%)。欧洲领先的厨房用具制造商,比如博世西门子集团(BSH Bosch Siemens Hausgeraete)、发格(Fagor)以及Arcelik目前正在成批生产这些高科技电器。

电磁炉只加热特殊炊具的铁磁性材料底部,通过复杂的技术手段来实现其高能效。电磁炉本身并不产生热量,不过,通过在20到50 kHz频率下工作的线圈,它在烹调区生成一个交变磁场,这一磁场接着会在炊具的底部引起涡电流,从而产生所需要的热能。此外,通过磁滞损失产生更多热能,上述作用得到了进一步加强。炊具的作用就像是变压器中短路了的次级绕组。图1所示为电磁炉电路的基本布局。

 图1:电磁炉电路方框图

从左至右:电磁兼容性∕电磁干扰输入滤波器、带有中间电路电容器的整流器、带有缓冲电容器和谐振电容器的逆变器。爱普科斯为电磁炉的电源部分提供了全部所需的无源电子元件。

电磁兼容性输入滤波器


由于IGBT据有较高的频率和陡峭的切换边缘,所以需要充分地进行电磁兼容性滤波。图2所示为所用滤波器的电路图。B32923A2105M *系列的电容仅为1 μF,特别适用于两只X2电容器。其显著特征为只有22毫米的插入高度。在抑制对称干扰和瞬变的Y1型电容器方面,爱普科斯现可提供B81122C1222M *型号(2.2 nF)以及B81122A1153M *型号(15 nF)产品。爱普科斯现提供市场上最节省空间的X2与Y1电容器。


同时,爱普科斯也推出了品种繁多的B82726 *系列电源扼流圈,有常规和功率补偿用的品种。

 图2:EMC输入滤波器的基本电路图
输入滤波器确保不会由于电源电路产生的高频率而在电源线中产生反应。

电路保护

输入部分还具有针对冲击电流限制和过压保护的关键保护功能。(参见图2)


限流器具备两个重要作用:

  • 首先,因为中间电路电容器在接通时仍未充电,所以直接通电将会导致短暂的高充电电流,可能会损坏整流器。基于引线式片状负温度系数热敏电阻的冲击电流限制器(简称ICL)可将冲击电流降至容许水平。上述热敏电阻在通电之时尚未升温,并因此具有较高的电阻。当电流流经这些热敏电阻时,它们便会变热,同时电阻开始下降。凭借这一性能,它们不仅可以保护整流器,并且能够防止电源保险丝被烧断。举例来说,在电磁炉及其它家用电器中,这一任务便可由B57153S *系列的ICL来执行。
  • 第二,为保护电子线路不受过电压破坏,建议使用压敏电阻。就这一功能而言,爱普科斯供应的B7221 *系列覆盖了所有典型的电源电压。


图3所示为典型应用于电磁炉输入电路的爱普科斯防护元件的选择范围。

 图3:爱普科斯防护元件

从左至右:Y1电容器、X2电容器、电流补偿电源扼流圈、负温度系数冲击电流限制器、圆盘式压敏电阻

图4所示为感应线圈供电电路的原理方框图。除IGBT电力开关之外,这一分组件包括了多种功能的电容器。

 图4:电磁炉的电源电路
电源电路需要配备缓冲电容器、中间电路电容器和谐振电容器。

缓冲电容器


由于开关感应线圈会产生高感应电压峰值,因此必须对IGBT的集电极—发射极通路进行适当的保护。这一功能便由缓冲电容器实现:爱普科斯现可供应多种型号的此类产品。除B32652A1153K *系列的引线式版本以外,爱普科斯还供应具有带式端子的特殊型号,这些型号的产品可以直接用螺钉固定在变频器的功率半导体器件上。这些电容器具有极低的ESR值和ESL值。如同爱普科斯生产的所有薄膜电容器一样,其自我修复的设计大大加强了可靠性。


中间电路电容器


中间电路(直流链路)电容器用于平稳经整流后的交流电压和使波纹电压最小化。在工业电子设备(比如整流器和供电系统)中,人们通常采用焊片式或螺钉式铝电解电容器来实现这个目的。然而在电磁炉当中,因为空间原因而首选薄膜电容器。爱普科斯的B32564 *系列产品针对这一应用提供了各种电容值和电压值。这些电容器同样是因低寄生ESR值和ESL值而著称(依型号而有所不同)。


谐振电容器


感应线圈的工作要求谐振电容器与其串联。这里同样也使用了薄膜电容器。B32653 *系列专为此用途而设计。


温度保护和控制


为防止IGBT电力开关发生热过载,需要合适的温度监视。电磁炉中使用了B57431V2153 *系列中的能够快速反应的SMT温度传感器。它对IGBT的温度进行测量,确保电力在变得过热之前得到限制。

传统式炉和电磁炉均需调节烹调温度。为此,爱普科斯开发出一款集成在感应线圈正中心的温度传感器,参见图5。它提供了3970 K的B值。这一曲线的高梯度实现了烹调温度非常精密的设置和保持。

 图5:传感器控制烹调温度
爱普科斯现开发出一款电磁炉用特殊温度传感器,置于感应线圈的正中心。

爱普科斯电子元件同样也在电磁炉的控制和工作单元中发挥关键作用。例如,在DC / DC转换器中使用了片式电感器和变压器。另外,单端式铝电解电容器或多层压敏电阻也是必不可少的元件。

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