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IGBT的保护电路
首先是过流保护措施，IGBT的短路电流的大小与栅极电压有关,在实际应用中,可以通过减少栅极电压来降低短路电流或延长承受短路电流的时间。在电磁振荡过程中，其振荡频率为30KHz～40KHz，在一个周期中，IGBT开通的时间大概是15~25s。当发生过流情况时，IGBT的C、E两端的电压会升高，使得D7相当于断开了，这个时候IGBT为导通的，B点电压为15V，二极管D6导通，然后通过R6,R7为电容器C1充电，如果过流时间超过2s后，C点的电压使得稳压二极管D5导通，导致Q3处于导通状态，在电路中选用的稳压二极管D3为10V的，这样由于D3的钳位作用，这样有效地降低了IGBT的栅极电压VGE，根据IGBT的驱动特性，可以延长IGBT的短路电流的承受时
间。
图2 电磁振荡电路图
在电磁振荡电路中，IGBT开启的时间很短，采取这样降低栅极电压的方法可以有效地保护器件。 通过对接的两个稳压二极管可以有效低钳位D点的电压不能超过15V，在D点与地线之间接上一个几十K电阻在IGBT关断的时候，二极管D4导通，则此时栅极电阻RG则相当于是R1与R2两个电阻并联的电阻，这样使得栅极电阻RG更小，这样可以有效地起到集电极电流变化过大保护作用。此外在绘制PCB时，在加粗地线的同时得注意驱动电路与IGBT栅极、发射极之间的距离，尽量减
小栅极与发射极的等效电感。
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图3 电磁振荡过程中的一些重要信号波形
图4 把驱动电压与反馈电压合成的效果图
IGBT在电磁振荡中的应用
图2为电磁振荡的原理图，其中包括电源主回路、同步电路、脉宽调制电路、IGBT的驱动保护电路。其中IGBT的驱动保护电路是采用的图1的方案。在完整的电磁振荡电路中还包括电源电路、电流负反馈电路、过压保护电路、以及单片机控制电路。
主回路中，IGBT受到的驱动信号为近似矩形的脉冲，当IGBT导通的时候，励磁线圈L2的电流急剧增加，能量以电感的电流形式保存起来，当IGBT截止时，励磁线圈L2与电容C3的并联回路发生谐振，电压可以超过1000V。驱动矩形脉冲信号的脉宽决定了电磁振荡工作的功率，但是这个宽度是通过同步电路和脉宽调制电路共同决定的。
同步电路必须准确监视主回路工作状况，当IGBT的集电极电压下降接近0V时，励磁线圈中电流正在反向减小，通过脉宽调制电路输出一个触发脉冲，通过同步电路和脉宽调制电路组成的电路可以使驱动脉冲再次加到IGBT的栅极，强行使IGBT导通。
在脉宽调制电路中，通过改变Vref电平的值，可以控制功率，它是由单片机输出与电流负反馈信号共同决定的。IC1和IC2为快速比较器LM319。如图2中所示，当V3>Vref时，比较器的输出端相当于开路，通过外接上拉电阻，可以得到高电平，从而驱动IGBT导通，而当V3 顾客服务部 800-8571477 第 6 页 共 62 页 浙江苏泊尔家电制造有限公司 器的输出口相当于接地，输出为低电平。 如图2为电磁振荡电路原理图，当220V的交流电经过硅桥（B1），再通过电容C1的滤波处理，转换成为直流电压信号。励磁线圈（炉盘）和电容C3为并联的，用以产生电磁振荡。 图3为电磁振荡过程中的各点的波形，这些信号都是在振荡过程中相当重要的，如果有一个信号出错，都会影响电磁振荡的正常进行，其中包括了参考电源信号V1，电压反馈信号V2，以及同步结果信号V5，控制功率的参考电压信号Vref，以及IGBT的驱动信号等。 t0-t1过程：IGBT为截止状态，L、C正在发生振荡。首先，在t0时刻，电路中的能量表现为电感L2的电流，接下来能量通过电感转向电容器，即以电流的形式向电压的形式转换，通过电容器C3与电感L2的并联回路给电容充电。当电容电压达到最大值的时候，如图3中的V2的峰值时刻，这时电容的电压能够达到1000V，电感的电流为0，接下来能量从电容C3转向电感。当V2电压低于比较的电压信号V1时，比较器1的输出发生一次翻转，此时电容C5迅速放电，使得V3的电压低于了功率参考电压Vref，由于比较器2的作用，强行使IGBT导通。 t1-t2过程：IGBT为导通状态，这个时间段内，电感L2的电流急剧增加，如图3所示，反馈电压V2接近0，比较器1的输出口V5也为低电平。在这个时候，电容C5开始充电，当这个电压（V3）高于功率参考电压Vref的时候，比较器2的输出口电压发生翻转，把IGBT的驱动电压强行拉低了，这就是一个IGBT导通的一个过程。 t0-t2的过程就是一个电磁振荡的过程，也是电磁振荡的一个周期，以后的过程与这段时间相同，如图3中，t2-t3过程与t0-t1过程完全相同，t3-t4过程与t1t2过程完全相同。t0t1的时间间隔取决于谐振线圈L2和谐振电容C3，所以这个电磁振荡的频率f主要取决于L2和C3： 电压V1、V2的选取在整个系统中相当重要，它关系到同步电路部分能否准确监测主回路的状态。在静态的时候，V2 要略高于V1，以保证比较器1的输出为高。但是如果V2过高，R14选取相对过大，在振荡的过程中，会出现电容C3的电压已降为0时不能及时驱动IGBT，使其导通，这样不能准确监测主回路的工作状态。同样如果R14与R12的匹配的值过小，会提前促使IGBT导通，这样一来由于反压过高，此时IGBT一旦导通，就会被损坏。 在反复的实验中，得到了如图4的数据，t1和t1’则并不是同一时刻，这是值得注意的，这也是相当重要的。一个振荡周期大概为40祍，如图4中所示，t1’要比t1滞后2个祍，这个滞后是允许的，但是这个时间不能太长。说明在反馈电压V2还没有降到0的时候，已经又有信号驱动IGBT，使其导通。首先这个时间是允许的，因为IGBT有一个栅极电压VGE，这个电压的具体值根据不同的器件而定的，大概为2V～5V，说明在t1’时刻IGBT不一定已经导通了。其次，这个时间不易过长，如果过长了，则会出现反馈电压V2还没有降到0，就再次驱动IGBT了，这个时候IGBT的集电极还有很高的电压，这样一来，IGBT很可能受到损坏。在实际的电路中，可以通过调节V1与V2的电压来控制t1与t1’之间的时间间隔，其中V1是一个参考电压，V2是反馈电压，通过使用比较器起到同步的作用。 谐振电容 顾客服务部 800-8571477 第 7 页 共 62 页 浙江苏泊尔家电制造有限公司 谐振电容是指电磁炉电控板上与线盘相并联的高压电容，电容范围为0.15~0.4Uf/1200V，比较好的品牌有顺德的创格、百明，听说达华的也不错。 一般情况下，在同一规格线盘下，容值越大的，电磁炉工作中心频率就越低，430材质锅具功率就越易上来。但对304材质锅具的，就会使在最小连续档温升变大。 此电容在工作中需承受超过1000VDC的电压，且会发热，如果耐温耐压不过关，则在工作过程中极易损坏。 平波、滤波电容 电磁炉电控板上在交流进线处一般放置一2Uf/275VAC的CBB电容，起滤波作用，在整流桥、扼流圈后面放置4~10Uf/275VAC的CBB电容，起直流平波作用，类似水桶原理，使后级的线盘，IGBT工作电流尽量平滑。 扼流圈 在整流桥后级，主要起两个作用，一将外界来的干扰挡住门外，二将IGBT、线盘工作时自产生的干扰关在门内，不让给跑出到市电上，从而影响其它电器工作。自身会发热，当线径小于额定电流所需时，后磁芯质量太差，或破裂或磁饱和，均会使温升增加。一般耐温130~200度。如若出现绕线匝间短路，在工作中会使短路的绕线烧黑。 电流互感器 电流互感器 起电流检测的作用，用于整机的功率控制。此器件主要是次极绕线容易断线，易容易引起整机功率波动、检不到锅，功率异常等故障。 高压取样电阻 用于电压、IGBT工作波形的检测，由于工作在高压，大电流甚至高频的工作环境中，所以售后故障率较高。是不检锅、无功率输出、误报警的主要故障原因。故障主要表现为变值、开路 散热器 散热片用于IGBT、整流桥发热器件的降温。 高频变压器 电源转换器件，如损坏，会使5V、18V等电压没有或偏差太大。 快速反应二极管 主要用于开关电源中，主要特性为工作频率高，开关导通速度快，由于有些此管与1N4007外表像，使得两种容易混料、错插件，造成故障主要有无电压输出，或工作一段时间后器件损坏。一般反应速度越快的管，管的PN结压降越小. 主芯片 用于电磁炉功能控制，类似人的大脑功能。用于电磁炉的主要有东芝、三星、HOLTEK、义隆，现代等品牌。如损坏，主要表现在无功率输出，或锅拿走依然有功率，或乱显示，炸机等。 顾客服务部 800-8571477 第 8 页 共 62 页