2 jednoduché obvody indukčního ohřívače - vařiče s horkou deskou

V tomto příspěvku se učíme 2 snadno sestavitelné indukční ohřívací obvody, které pracují s vysokofrekvenčními principy magnetické indukce pro generování značné velikosti tepla na malém specifikovaném poloměru.

Diskutované obvody indukčního vařiče jsou skutečně jednoduché a pro požadované akce používají jen několik aktivních a pasivních běžných komponent.

Aktualizace: Možná se také budete chtít naučit, jak navrhnout vlastní varnou desku indukčního ohřívače:
Návrh obvodu indukčního ohřívače - výukový program

Princip fungování indukčního ohřívače

Indukční ohřívač je zařízení, které využívá vysokofrekvenční magnetické pole k ohřevu železné zátěže nebo jakéhokoli feromagnetického kovu pomocí vířivých proudů.

Během tohoto procesu se elektrony uvnitř železa nemohou pohybovat tak rychle jako frekvence, což vede k zpětnému proudu v kovu, který se nazývá vířivý proud. Tento vývoj vysokého vířivého proudu nakonec způsobí, že se železo zahřeje.

Vyrobené teplo je úměrné aktuální^dva X odpor kovu. Vzhledem k tomu, že zátěžový kov má být vyroben ze železa, uvažujeme odpor R pro železo.

Teplo = já^dvax R (železo)

Odpor železa je: 97 nΩ · m

Výše uvedené teplo je také přímo úměrné indukované frekvenci, a proto se běžné vysokotlaké transformátory nepoužívají ve vysokofrekvenčních spínacích aplikacích, místo toho se jako jádra používají feritové materiály.

Zde se však výše uvedená nevýhoda využívá k získávání tepla z vysokofrekvenční magnetické indukce.

S odkazem na níže navrhované obvody indukčního ohřívače najdeme koncept využívající technologii ZVS nebo spínání nulového napětí pro požadované spouštění MOSFETů.

Tato technologie zajišťuje minimální ohřev zařízení, díky čemuž je provoz velmi efektivní a efektivní.

Dále přidat, obvod, který je přirozeně rezonanční od přírody, automaticky získává sady na rezonanční frekvenci připojené cívky a kondenzátoru zcela identické s obvodem nádrže.

Pomocí Royerova oscilátoru

Obvod zásadně využívá Royerův oscilátor, který se vyznačuje jednoduchostí a vlastním rezonančním principem činnosti.

Fungování obvodu lze pochopit pomocí následujících bodů:

1. Po zapnutí napájení začne proudit kladný proud ze dvou polovin pracovní cívky směrem k odtokům mosfetů.
2. Současně napájecí napětí také dosáhne bran mosfetů a zapne je.
3. Avšak vzhledem k tomu, že žádné dva mosfety ani žádná elektronická zařízení nemohou mít přesně podobné vodivé specifikace, oba mosfety se nezapínají společně, spíše se jeden zapne jako první.
4. Představme si, že se nejprve zapne T1. Když k tomu dojde, kvůli silnému proudu protékajícímu T1 má jeho odtokové napětí tendenci klesat k nule, což zase vysává hradlové napětí druhého mosfetu T2 přes připojenou schottkyho diodu.
5. Zde se může zdát, že se T1 může i nadále chovat a ničit.
6. Toto je však okamžik, kdy okruh nádrže L1C1 vstoupí do činnosti a hraje zásadní roli. Náhlé vedení T1 způsobí, že sinusový pulz vystoupá a zhroutí se na odtoku T2. Když se sinusový puls zhroutí, vysuší hradlové napětí T1 a vypne jej. To má za následek zvýšení napětí na odtoku T1, což umožňuje obnovení hradlového napětí pro T2. Nyní je řada na T2 na vedení, T2 nyní provádí, což spouští podobný druh opakování, jaký nastal pro T1.
7. Tento cyklus nyní pokračuje rychle a způsobuje oscilaci obvodu na rezonanční frekvenci okruhu LC nádrže. Rezonance se automaticky upraví na optimální bod v závislosti na tom, jak dobře jsou hodnoty LC spárovány.

Hlavní nevýhodou návrhu je však to, že jako transformátor využívá cívku se středovým závitem, což činí implementaci vinutí trochu složitější. Středový kohoutek však umožňuje efektivní efekt push push přes cívku prostřednictvím několika aktivních zařízení, jako jsou mosfety.

Jak je vidět, přes bránu / zdroj každého mosfetu jsou připojeny rychlé obnovovací nebo vysokorychlostní spínací diody.

Tyto diody plní důležitou funkci vybíjení hradlové kapacity příslušných mosfetů během jejich nevodivých stavů, čímž je spínací operace pohotová a rychlá.

Jak ZVS funguje

Jak jsme již dříve diskutovali, tento obvod indukčního ohřívače pracuje pomocí technologie ZVS.

ZVS znamená přepínání nulového napětí, což znamená, že mosfety v obvodu sepnou, když mají minimální nebo množství proudu nebo nulový proud ve svých kanálech, už jsme se to naučili z výše uvedeného vysvětlení.

To ve skutečnosti pomáhá mosfetům bezpečně se zapnout, a proto se tato funkce pro zařízení stává velmi výhodnou.

Tuto vlastnost lze srovnávat s nulovým přechodem vedení pro triaky v obvodech střídavého proudu.

Kvůli této vlastnosti vyžadují mosfety v samotných rezonančních obvodech ZVS mnohem menší chladiče a mohou pracovat i při velkém zatížení do 1 kva.

Vzhledem k tomu, že je rezonanční od přírody, je frekvence obvodu přímo závislá na indukčnosti pracovní cívky L1 a kondenzátoru C1.

Frekvenci lze vypočítat pomocí následujícího vzorce:

F = 1 / (2π * √ [ L * C] )

Kde F je frekvence vypočítaná v Hertzích
L je indukčnost hlavní topné spirály L1 uvedené v Henries
a C je kapacita kondenzátoru C1 ve Faradech

MOSFETy

Můžeš použít IRF540 jako mosfety, které jsou hodnoceny na dobrých 110 V, 33 ampérů. Mohly by se pro ně použít chladiče, i když generované teplo není na žádné znepokojující úrovni, přesto je lepší je posílit na kovech absorbujících teplo. Lze však použít jakýkoli jiný MOSFET s příslušným hodnocením N kanálu, neexistují pro to žádná zvláštní omezení.

Induktor nebo induktory spojené s hlavní ohřívací cívkou (pracovní cívka) je druh tlumivky, která pomáhá eliminovat jakýkoli možný vstup vysokofrekvenčního obsahu do napájecího zdroje a také omezuje proud na bezpečné limity.

Hodnota tohoto induktoru by měla být mnohem vyšší ve srovnání s pracovní cívkou. 2mH je pro tento účel obecně dostačující. Musí však být zkonstruován pomocí vodičů vysokého rozměru pro bezpečné zajištění vysokého rozsahu proudu.

Tank Circuit

C1 a L1 zde tvoří obvod nádrže pro zamýšlené vysokofrekvenční blokování. I tyto musí být hodnoceny tak, aby vydržely vysokou velikost proudu a tepla.

Zde vidíme začlenění metalizovaných PP kondenzátorů 330nF / 400V.

1) Výkonný indukční ohřívač využívající koncept ovladače Mazzilli

První design vysvětlený níže je vysoce efektivní koncept indukce ZVS založený na populární teorii ovladačů Mazilli.

Používá jednu pracovní cívku a dvě cívky omezovače proudu. Konfigurace vylučuje potřebu středového kohoutku z hlavní pracovní cívky, což činí systém extrémně účinným a rychlým ohřevem zátěže s impozantními rozměry. Topná spirála ohřívá zátěž prostřednictvím akce úplného přemostění můstku

Modul je ve skutečnosti k dispozici online a lze ho snadno koupit za velmi rozumnou cenu.

Schéma zapojení pro tento návrh lze vidět níže:

Původní schéma lze vidět na následujícím obrázku:

Princip fungování je stejná technologie ZVS, využívající dva vysoce výkonné MOSFETy. Napájecí vstup může být cokoli mezi 5V a 12V a proud od 5 do 20 ampérů v závislosti na použité zátěži.

Výstupní výkon

Výstupní výkon z výše uvedeného provedení může být až 1200 wattů, když je vstupní napětí zvýšeno na 48 V a proud až 25 ampérů.

Na této úrovni může být teplo generované pracovní cívkou dostatečně vysoké, aby roztavilo 1 cm silný šroub během jedné minuty.

Rozměry pracovní cívky

Video ukázka

2) Indukční ohřívač pomocí pracovní cívky Center Tap

Tento druhý koncept je také indukčním ohřívačem ZVS, ale používá středové rozdvojení pro pracovní cívku, které může být ve srovnání s předchozím designem o něco méně efektivní. L1, který je nejdůležitějším prvkem celého obvodu. Musí být postaven pomocí extrémně silných měděných drátů, aby udržel vysoké teploty během indukčních operací.

Kondenzátor, jak je popsán výše, musí být ideálně připojen co nejblíže ke svorkám L1. je to důležité pro udržení rezonanční frekvence na zadané frekvenci 200 kHz.

Specifikace primární pracovní cívky

U indukční ohřívací cívky L1 může být paralelně nebo bifilárně navinuto mnoho měděného drátu o průměru 1 mm, aby se účinněji rozptýlil proud, což by vedlo k nižší produkci tepla v cívce.

I poté by mohla být cívka vystavena extrémním teplotám a mohla by se zdeformovat, proto je možné vyzkoušet alternativní způsob navíjení.

V této metodě jej navíjíme ve formě dvou samostatných cívek spojených ve středu pro získání požadovaného středového kohoutku.

V této metodě mohou být vyzkoušeny menší otáčky pro snížení impedance cívky a na oplátku pro zvýšení její schopnosti manipulace s proudem.

Kapacita pro toto uspořádání může být naopak zvýšena, aby se proporcionálně stáhla rezonanční frekvence.

Kondenzátory nádrže:

Ve všech 330nF x 6 lze použít k získání přibližně 2uF čisté kapacity.

Jak připojit kondenzátor k indukční pracovní cívce

Následující obrázek ukazuje přesný způsob připevnění kondenzátorů paralelně s koncovými termianály měděné cívky, nejlépe přes dobře dimenzovanou desku plošných spojů.

Seznam dílů pro výše uvedený obvod indukčního ohřívače nebo obvod indukční varné desky

• R1, R2 = 330 ohmů 1/2 wattů
• D1, D2 = FR107 nebo BA159

• T1, T2 = IRF540
• C1 = 10 000uF / 25V
• C2 = 2uF / 400V vyrobené paralelním připojením níže zobrazených 6nos 330nF / 400V čepic

• D3 ---- D6 = 25 ampérové ​​diody
• IC1 = 7812
• L1 = 2 mm mosazná trubka navinutá, jak je znázorněno na následujících obrázcích, průměr může být kdekoli blízko 30 mm (vnitřní průměr cívek)
• L2 = 2mH tlumivka vyrobená navinutím 2mm magnetického drátu na jakoukoli vhodnou feritovou tyč
• TR1 = 0-15V / 20amps
• NAPÁJENÍ: Použijte regulovaný napájecí zdroj 15V 20 amp DC.

Použití tranzistorů BC547 namísto vysokorychlostních diod

Ve výše uvedeném schématu zapojení indukčního ohřívače můžeme vidět hradla MOSFET skládající se z diod s rychlou obnovou, které by v některých částech země mohlo být obtížné získat.

Jednoduchá alternativa k tomu může být ve formě tranzistorů BC547 připojených namísto diod, jak je znázorněno na následujícím diagarmu.

Tranzistory by plnily stejnou funkci jako diody, protože BC547 může dobře fungovat kolem frekvencí 1 MHz.

Další jednoduchý DIY design

Následující schéma ukazuje další jednoduchý design, podobný výše uvedenému, který lze rychle postavit doma pro implementaci osobního indukčního topného systému.

Seznam dílů

• R1, R4 = 1K 1/4 watt MFR 1%
• R2, R3 = 10K 1/4 watt MFR 1%
• D1, D2 = BA159 nebo FR107
• Z1, Z2 = 12V, 1/2 wattové Zenerovy diody
• Q1, Q2 = IRFZ44n mosfet na chladiči
• C1 = 0,33uF / 400V nebo 3 nosy 0,1uF / 400V paralelně
• L1, L2, jak je znázorněno na následujících obrázcích:
• L2 je zachráněn z jakéhokoli starého napájecího zdroje počítače ATX.

Jak je postavena L2

Úpravy na varnou desku

Výše uvedené části nám pomohly naučit se jednoduchý obvod indukčního ohřívače pomocí pružinové cívky, tuto cívku však nelze použít k vaření jídla a vyžaduje některé vážné úpravy.

Následující část článku vysvětluje, jak lze výše uvedenou myšlenku upravit a použít jako jednoduchý malý ohřívací okruh indukčního nádobí nebo indukční kadai obvod.

Konstrukce je nízko technologická a nízkoenergetická a nemusí být srovnatelná s konvenčními jednotkami. Okruh si vyžádal pan Dipesh Gupta

Technické specifikace

Vážený pane,

Přečetl jsem si váš článek Simple Induction Heater Circuit - Hot Plate Cooker Circuit A byl jsem velmi šťastný, že jsem zjistil, že existují lidé připraveni pomoci mladým lidem, jako jsme my, něco udělat ....

Pane, snažím se porozumět práci a zkouším pro sebe vytvořit indukční kadai ... Pane, prosím, pomozte mi pochopit návrh, protože nejsem tak dobrý v elektronice

Chci vyvinout indukci k zahřátí kadai o průměru 20 palců s frekvencí 10 kHz za velmi nízkou cenu !!!

Viděl jsem vaše diagramy a článek, ale byl jsem trochu zmatený

• 1. Použitý transformátor
• 2. Jak vyrobit L2
• 3. A jakékoli další změny v obvodu pro frekvenci 10 až 20 kHz s proudem 25ams

Prosím, pomozte mi, pane, jakmile to bude možné .. Bude to úplné pomoci, pokud u můžete poskytnout přesné potřebné součásti. PlzzAnd a nakonec u jste zmínil použití NAPÁJENÍ: Použijte regulované 15V 20 amp DC napájení. Kde se používá ....

dík

Dipesh gupta

Design

Navrhovaný návrh indukčního obvodu kadai zde uvedený je pouze pro experimentální účely a nemusí sloužit jako konvenční jednotky. Může být použit k rychlému přípravě šálku čaje nebo k vaření omelety a nemělo by se nic dalšího očekávat.

Uvedený obvod byl původně navržen pro ohřev železných tyčí podobných předmětů, jako je hlava šroubu. šroubovák na kov atd., avšak s určitou úpravou lze použít stejný okruh pro ohřev kovových pánví nebo nádob s konvexní základnou, jako je „kadai“.

Pro implementaci výše uvedeného by původní obvod nepotřeboval žádnou úpravu, kromě hlavní pracovní cívky, kterou bude třeba trochu vylepšit, aby se vytvořilo ploché spirály místo uspořádání podobného pružině.

Jako příklad lze uvést, že za účelem převodu designu na indukční nádobí tak, aby neslo nádoby s konvexním dnem, jako je kadai, musí být cívka vyrobena do sféricko-spirálového tvaru, jak je uvedeno na obrázku níže:

Schéma by bylo stejné, jak je vysvětleno v mé výše uvedené sevction, což je v podstatě design založený na Royer, jak je znázorněno zde:

Návrh spirálové pracovní cívky

L1 se vyrábí pomocí 5 až 6 závitů 8mm měděné trubky do sféricko-spirálového tvaru, jak je znázorněno výše, aby se ve středu vešla malá ocelová mísa.

Cívka může být také stlačena na plocho do spirály, pokud je jako nádoba určena malá ocelová pánev, jak je znázorněno níže:

Návrh současné omezovací cívky

L2 může být postaven navinutím 3 mm silného smaltovaného měděného drátu na tlustou feritovou tyč, je nutné experimentovat s počtem závitů, dokud nebude na jeho svorkách dosaženo hodnoty 2 mH.

TR1 může být transformátor 20V 30amp nebo napájecí zdroj SMPS.

Skutečný obvod indukčního ohřívače je svým designem zcela základní a nevyžaduje velké vysvětlení, pár věcí, o které je třeba se postarat, je následující:

Rezonanční kondenzátor musí být relativně blíže k hlavní pracovní cívce L1 a měl by být vyroben paralelním připojením kolem 10nos 0,22uF / 400V. Kondenzátory musí být striktně nepolární a metalizované polyesterové.

Ačkoli design může vypadat docela přímočaře, nalezení středového kohoutku ve spirálově vinutém designu by mohlo představovat určitou bolest hlavy, protože spirální cívka by měla nesymetrické uspořádání, což ztěžuje lokalizaci přesného středového kohoutku pro obvod.

Mohlo by to být provedeno pokusem a omylem nebo pomocí LC měřiče.

Špatně umístěný středový kohoutek by mohl přinutit obvod, aby fungoval abnormálně nebo produkoval nerovnoměrné zahřívání mosfetů, nebo celý obvod může selhat v oscilaci za nejhorší situace.

Odkaz: Wikipedia