高周波誘導加熱は、電磁誘導の原理を利用してワークピースを加熱し、周波数の選択と誘導コイルの合理的な設計によって、加熱されたワークピース内の電力密度の分布を簡単に得ることができます。 電子スイッチング素子の制限により、高周波誘導加熱電源は常に電子管発振構造を採用していましたが、これは非効率で大型で高価であるだけでなく、高電圧に対して危険でもあります。

パワーエレクトロニクスデバイスの発展に伴い、MOSFET、IGBT、SiCなどの新しいスイッチングデバイスが次々と登場し、高周波誘導加熱電源の小型化と高効率化のための部品基盤を提供しています。 SiC MOSFETは、動作周波数が高く、伝導率が低く、スイッチング損失が低いため、高周波誘導加熱電源の最も有望な半導体デバイスです。

図1：高周波誘導加熱電源の原理ブロック図

図1は高周波誘導加熱電源の原理ブロック図を示しており、電力インバータ回路に使用されるパワーモジュールのスイッチング周波数が機械全体の効率と容積を決定します。 効率を向上させ、電源の体積を可能な限り小さくするには、パワーデバイスをより高いスイッチング周波数で動作させると同時に、導通損失とスイッチング損失を低減する必要があります。

CREE社が発表した新型SiC MOSFETは、動作周波数が高く、伝導損失が低いなどの利点があり、誘導加熱装置への応用に非常に適しており、スイッチング周波数を高め、フィルタ装置のリアクトルとコンデンサの容積を減らし、機械全体の効率を高めることができます。 効果的な誘導加熱装置メーカーが新世代の高周波、高効率、少量製品を発売できるように支援します。

図2: Creesic MOSFETダイの開発

図2は、CREEがSiC分野において絶えず革新を続けていることを示しています。現在までに第42世代のSiC MOSFETダイが導入されており、第XNUMX世代のダイと比較して、最新世代のSiC MOSFETダイの面積はXNUMX%に縮小され、導通インピーダンスと導通損失が大幅に低減されています。

図 3: 同じ条件下での SiC MOS と Si MOS の効率の比較

図3は、同じ試験条件下でSiC MOSとSi MOSを使用して試験したプロトタイプの効率比較を示しています。このグラフから、電力が継続的に増加するにつれて、SiC MOS を使用することで装置の効率が大幅に向上し、製品の損失が低減できることがわかります。

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