现代电磁炉

感应烹饪通过电加热元件将热能传递到锅/锅的底部，从而取代了传统加热。它的工作原理是基于锅底内循环的感应电流的原理。为了使电磁炉正常工作，锅底必须靠近线圈，并且只有某些金属适合 - 那些具有高磁导率的金属。

其原理与普通电源变压器类似，以线圈为初级，锅底为次级。它与现代感应充电技术也有许多相似之处。

加热锅所需的热量来自在底层循环的涡流，或者更具体地说，来自这些电流流动提供的电阻。通过电感耦合，大约 90% 的能量被转移以在锅中产生热量。典型的光滑玻璃顶炉只能传输约 70% 的能量，从而使损失减少三倍。

所使用的拓扑与焊接电路没有显着不同。主交流电源经过整流并驱动逆变器和控制器的小型辅助电源。逆变器将电流感应到铜线圈中，产生电磁场，在锅中感应出涡流。产生的热量等于锅底的电阻乘以感应电流的平方——称为“焦耳效应”

图 5：典型电磁炉电路概述

与焊机不同，电磁炉的控制方案通常是变频方案。虽然这是一种简单的方法，但挑战在于在较宽的范围内控制输出功率所需的频率范围。

即使在电磁炉所需的高频下，谐振转换器电路也可以高效率运行。因此，谐振电路转换器通常用于此应用，特别是谐振半桥（RHB）转换器和准谐振（QR）逆变器。 RHB 转换器因其能够处理各种负载而特别受到青睐。通常采用零电流开关 (ZCS) 或零电压开关 (ZVS) 等先进控制技术来将功率损耗降至最低。

图 6：RHB 和 QR 拓扑的典型示例

由于这种拓扑的成本效益，QR 转换器通常用于低功率（低于 2W 峰值功率）电磁炉应用。

太阳能逆变器和UPS

在需要快速开关的应用中使用半桥拓扑时，存在许多挑战，包括：

- 只能实现两个输出电压

- 开关损耗可能很大

- 驾驶大门可能具有挑战性

- 元件应力影响可靠性

- 增加的纹波电流和 EMI 需要大量滤波

- 与高压直流母线不兼容

- 热设计并非微不足道

在现代应用中，HB 拓扑正在被不间断电源 (UPS) 和太阳能光伏 (PV) 逆变器等关键应用所取代。三电平拓扑正在成为主导，称为 I 型和 T 型。

有许多方面需要改进，包括降低有源器件两端的电压以降低损耗、减少谐波失真以及允许使用更小的元件。最重要的是，这些拓扑可以显着降低开关损耗，在 98 kHz 至 16 kHz 的高频下进行开关时效率高达 40%。

图 7：I 型和 T 型转换器拓扑与 HB 相比具有许多优势

展望未来

尽管有些人可能认为IGBT技术“传统”，但它在高功率（高电压/电流）应用中仍然发挥着重要作用。IGBT技术不断发展，Vcesat值已接近1V，结构改进也提高了密度并降低了损耗。

与往常一样，在使用 IGBT 时，设计人员必须充分了解其应用要求并选择合适的拓扑结构以确保获得最佳结果和性能。