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回复:震惊!完美的单管ZVS(电磁炉)驱动电路,只需要一个RS触发器!

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控制/驱动部分的电路,先上个图,有空再详细说



IP属地:广东36楼2020-10-29 22:02
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    实物有空就会做,我觉得这个电路应该能成,很有戏。运行逻辑很清晰,没有各种理用寄生参数的骚操作,时序也很宽松,各器件的动作有点延迟也不会有影响,特别是有一个很长时间的电感电流反流阶段可以让功率管有足够的时间导通。


    IP属地:广东37楼2020-10-29 23:05
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      2026-03-22 08:16:52
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      又想到这种电路也可以做软开关反激开关电源,就类似这种ACF架构。最近很火的仙贝充电器就用的这种架构。可以看:
      https://wenku.baidu.com/view/679ea1e8aa00b52acfc7ca85
      只要我的电路把电容设小一点,避免吸收过多电感的能量。设置变压器的变比使次级反射到初级的电压(下正上负)大于电源电压,就可以使电容上的反电压(下正上负)大于电源电压(300),在自由流动的后半个周期就可以让电容充到正的满电压(上正下负>=300),就让开关管有零压导通的时间。这样的话功率管上的电压会>2x电源电压,就是600v,可以买到800v的mos管。


      IP属地:广东38楼2020-10-30 14:52
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        后面分析了一下,跟你真正意图差不多。
        但是,比起工业的并联谐振加热来说,稍有不足。

        上图电路使用了扼流电感来隔离LC回路和电源,将电源的电压源特性转化为近似电流源特性,使得激励LC回路的实际上是电流脉冲不会引起开关管冲击,LC回路的高频成分与低内阻电源隔离,不会给电源回授能量,处于自由谐振状态,所以功率因数很高。


        39楼2020-10-30 17:10
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          你的电路实际上LC回路不是一直自由谐振状态的,IGBT导通后谐振过程被中断,单独对电感补充能量类似于一般的开关电源方式,这个阶段功率因素并不高,如果用作感应加热怕是不太理想。
          此外,在补充能量时,存在一个能量先回授在补充的过程,回授过程会带来额外的损耗。应该根据LC回路的负载每周期实际损失的能量灵活调整IGBT的关断电流阈值,使得每次LC回路的电压最大值等于电源电压,避免回授发生。


          40楼2020-10-30 17:17
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            这样可以考虑做样机了,不过个人感觉比起简单的RS触发器构成的时序逻辑电路,用MCU会更好。还有就是电流感知比起分压电阻,使用电流互感器会更好。因为可以以很小的能量损失换取幅值更高的电流信号,有利于比较器及时反转和ADC采集。


            41楼2020-10-30 17:22
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              此外顺便提一下电磁炉电路,它并不是很多人想象的那样是个纯粹的LC谐振电路,实际上除了主功率回路LC外,所谓的滤波电容也参与了谐振过程,所谓滤波电感也算是扼流电感或者叫续流电感,分析的时候可以把它吸收到整流电路里等效成一个电流源。
              这是仿真,仔细看LC回路本身的波形和IGBT的DS波形。

              可以看到IGBT关闭时谐振频率是L1,C1决定,IGBT开启时C5也参与了谐振过程,因此L11下端的节点有高频成分,L1用于隔离它们防止回授到电源。这个LC回路依然算是自由谐振状态。


              42楼2020-10-30 17:35
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                若把L1去掉,电路依然能够工作,就变成你的想法了,LC的自由谐振状态被电源钳位而打破。所以你短接了L1确实能够工作,但是有可能损耗增加,这就是电磁炉依然使用L1的原因吧,毕竟L1成本还是不低的能省厂家早就去掉了。


                43楼2020-10-30 17:39
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                  2026-03-22 08:10:52
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                  什么时候做成品看看


                  IP属地:山东来自Android客户端44楼2020-10-30 21:57
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                    现在可以说控制回路的工作过程了,其实上面说了那么久的功率回路,都只是铺垫,这功率回路不是我想出来的东西,也不是我这个想法里巧妙的地方。我这个想法里巧妙的地方在控制回路这两个比较器的检测和rs触发器。
                    要先了解555的逻辑。
                    开始:
                    假设一开始电容上已经充满了300(上正下负),并且电感正在反流(由下向上的电流),由于功率管的体二极管有压降,功率管上就会得到低于0V一点点(大约是—1V)的电压。
                    比较器1会检测到,然后输出一个低电平(看36楼的蓝色电压波形),555的2脚得到低电平后(这就是rs触发器的s端,不过起作用的电平反了过来,所以是s非),3脚输出会变成高电平(看绿色电压波形),功率管会导通。
                    当电感反流完成后,功率管仍然导通,电感充电获得正方向(由上向下)的高电平,功率管上的压降会变成正的(约+1V),比较器1会变回高电平(看36楼的蓝色电压波形),但是555的3脚输出会保持高电平,功率管依然继续导通,电感继续充电,电流斜线上升(看之前的蓝色电流波形)。
                    一直上升直到比较器2检测到电流采样电阻上的电压大于参考电压,比较器2就会输出高电平(看橙黄色电压波形),555的6脚(这就是rs触发器的r端)就会得到高电平,3脚输出会变成低电平(看绿色电压波形),功率管会截止。
                    功率管截止后,采样电阻上的电流当然会马上变为0,比较器2就会马上变回高低平,但是555的3脚输出会保持低电平,功率管依然截止。
                    功率管后截止后就是自由谐振一个周期后,电容充满,电感反流,然后功率管上的电压到0(略低于0),然后就是回到开始处重复进行。


                    IP属地:广东46楼2020-10-30 22:43
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                      那这一小块是干什么的的呢?

                      看回上一楼,一开始时,假设电容上已经充满了。但实际上,电路刚上电时电容上是没有电的,555的输出也是低电平,功率管也不会导通,所以功率管上的电压一直是电源电压300。
                      比较器1也不会输出低电平,555也一直不会输出高电平,功率管也一直不会导通,电路就停在这个状态不动了。所以用一个按钮短暂拉低555的2。使功率管导通,整个电路就可以按上面说的过程的循环工作了。电容是为了使按钮起作用的时间足够短而不影响比较器输出的电平的工作,二极管的作用是让电容上的电流不会回流而影响比较器


                      IP属地:广东47楼2020-10-30 23:08
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                        才想到两个三极管就可以实现rs触发器,那还用个鬼555,直接用两个三极管得了,s端的逻辑还不会反过来,更好理解了,成本也更低了。


                        IP属地:广东48楼2020-10-30 23:29
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                          继续说控制回路,为啥我说完美巧妙呢。现在的电磁炉电路中的,是检测【电容两端】电压过0(43楼大佬发的图里有显示这个电路),然后rc延迟(43楼图中c3的作用)等待半个周期,等到功率管上电压过零0再让功率管导通,而不是检测【功率管上】电压过0的时候导通。
                          因为rc延迟的等待时间是固定的,而lc谐振半个周期的时间实际上是和负载有关的。 如果负载过重,lc谐振的频率会变低,rc延迟的时间无法随之调整,而导致还没等到功率管电压到0的时候就让管导通了,这时候就是容性导通(电容直接经过功率管充电)。
                          甚至因为负载过重消耗了lc过多的能量,谐振的谷值也不会过零(30楼第二个楼中楼说到的情况),这时候rc延迟即使时间正确,导通条件也不正确,还是容性导通。
                          导通时间\条件的错位是周期性的,会每个周期一直重复出现容性导通,不会自行纠正,于是管会发热,可能炸管。
                          而我的检测【功率管上】的电压过0时导通的方式,就不可能出现上述两种情况,不管原因是频率降低、还是负载过重,只要lc回路没有让功率管上的电压过0,就不会让管导通,如果一直不到0就一直不导通,就自然停振,回到刚上电时的静止状态。直到再次按下一次按钮时才会再次尝试起振。


                          IP属地:广东49楼2020-10-30 23:42
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                            rs触发器改了,逻辑框图改成这样,就是比较器1的+和—输入端调换一下就行


                            IP属地:广东50楼2020-10-31 00:18
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                              2026-03-22 08:04:52
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                              我大概懂了,你的意思是当电容两端电压和电源电压一样时打开功率管,经过一周期后电容电压和电源电压再次一样时关闭功率管


                              IP属地:广东来自Android客户端51楼2020-11-01 15:19
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